第三章 第2节 牛顿第二定律的应用-【导与练】2022高考物理一轮总复习教师用书word（教科版）

第2节　牛顿第二定律的应用 [footnoteRef:2] [2: 1. 如图所示,一质量为m的物体放在光滑的水平面上,在一水平向左的力F作用下弹簧被压缩,物体处于静止状态。 (1)突然撤掉力F的瞬间,物体的速度为多少?有加速度吗? 答案:速度为零,有加速度。 (2)加速度的方向如何?大小为多少? 答案:加速度的方向水平向右,大小为 a=。 2.找一个用过的易拉罐(或金属罐头盒、塑料瓶),在靠近底部的侧面打一个孔,用手指按住孔,在里面装上水,如图(甲)所示。 (1)移开手指,会出现什么现象? 答案:水会从小孔流出。 (2)如果让易拉罐自由下落,如图(乙),在下落过程中,上述现象有变化吗?这是为什么呢? 答案:水不再流出,因为自由下落过程中水处于完全失重状态,对易拉罐底部没有压力。] 一、牛顿第二定律的应用 1.两类动力学问题 (1)已知受力情况,求物体的运动情况。 (2)已知运动情况,求物体的受力情况。 2.解决两类基本问题的方法 以加速度为“桥梁”,由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解,具体逻辑关系如图: 二、超重和失重 1.实重和视重 (1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关。 (2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 2.超重、失重和完全失重的对比 名称 超重 失重 完全失重 现象 视重大于实重 视重小于实重 视重等于0 产生 条件 物体具有 向上的加速度 物体具有 向下的加速度 物体的加速度a=g, 方向竖直向下 对应 运动 情境 加速上升 或减速下降 加速下降或 减速上升 自由落体运动、 抛体运动、 宇宙航行 考点一　应用牛顿第二定律分析瞬时性问题 1.两种常见模型 加速度与合力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,具体可简化为以下两种常见模型: 2.求解瞬时加速度的一般思路 分析瞬时变化前后物体的受力情况⇒列牛顿第二定律方程⇒求瞬时加速度 [例题] (2020·广东广州月考)如图所示,A、B两小球分别用轻质细绳L1和轻弹簧系在天花板上,A、B两小球之间用一轻质细绳L2连接,细绳L1、弹簧与竖直方向的夹角均为θ,细绳L2水平拉直,现将细绳L2剪断,则细绳L2剪断瞬间,下列说法正确的是(　D　) A.细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为1∶1 B.细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为1∶cos2θ C.A与B的加速度之比为1∶1 D.A与B的加速度之比为cos θ∶1 [审题指导] 解此题关键有两点: (1)分析细绳L2剪断前A、B两小球的受力特点。 (2)对比细绳L2剪断瞬间,细绳L1上的力和弹簧上的力对应的模型特点。 解析:根据题述可知,A、B两小球的质量相等,均设为m,剪断细绳L2瞬间,对A球受力分析,如图(甲)所示,由于细绳L1的拉力突变,沿细绳L1方向和垂直于细绳L1方向进行力的分解,得T=mgcos θ,ma1=mgsin θ;剪断细绳L2瞬间,对B球进行受力分析,如图(乙)所示,由于弹簧的弹力不发生突变,则弹簧的弹力还保持不变,有Fcos θ=mg,ma2=mgtan θ,所以T∶F=cos2θ∶1,a1∶a2=cos θ∶1,故D正确。 “四步骤”巧解瞬时性问题 [能力演练1] (2021·安徽砀山月考)(多选)如图所示,箱子A被弹簧吊着,箱内放有物块B,A、B质量分别为m、2m,现对箱子施加竖直向上的F=5mg的力,使系统处于静止状态。则在撤去F的瞬间(　BD　) A.箱子A处于超重状态,物块B处于完全失重状态 B.弹簧处于压缩状态,弹力大小为2mg C.A、B的加速度aA=aB=g D.A、B的加速度分别为aA=3g,aB=g 解析:以A、B整体为研究对象,设弹簧的弹力为F′,根据平衡条件有F′+3mg=5mg,解得F′=2mg,方向竖直向下,故弹簧处于压缩状态,故B正确;撤去力F后,弹簧弹力不变,假设A、B间有相互作用力,即A、B加速度相同,则以整体为研究对象,整体受到的合力为5mg,则整体的加速度为a==g,而B的加速度最大为g,故A的加速度大于B的加速度,二者分离,A不受B的压力;以A为研究对象,受重力和弹簧的弹力mg+2mg=maA,解得aA=3g,aB==g,A处于失重状态,B处于完全失重状态,故A、C错误,D正确。 [能力演练2] (多选)光滑斜面上,当系统静止时,挡板C与斜面垂直,弹簧、轻杆均与斜面平行,A、B质量相等。在突然撤去挡板的瞬间,下列说法正确的是(重力加速度为g)(　CD　) A.两图中两球加速度均为gsin θ B.两图中A球的加速度均为零 C.图(甲)中B球的加速度为2gsin θ D.图(乙)中B球的加速