内容正文:
牛顿运动定律
第三章
第2讲 牛顿第二定律的应用
[教材阅读指导]
(对应人教版新教材必修第一册页码及相关问题)
提示:从受力确定运动情况和从运动情况确定受力。
提示:下蹲过程先向下加速再向下减速,加速度方向先向下后向上,先失重后超重;站起过程先向上加速再向上减速,加速度方向先向上后向下,先超重后失重。
提示
提示:若加速度的方向向上,处于超重状态;若加速度的方向向下,则处于失重状态。
提示
提示:应用牛顿运动定律求瞬时加速度,理解弹簧的形变是一个渐变过程。在剪断细绳的瞬间,弹簧的弹力不变,而细绳对小球A的拉力突变为0。
提示
物理观念 回顾与重建
运动情况
受力情况
加速度
运动学公式
牛顿第二定律
无关
示数
拉力
压力
大于
小于
完全没有作用力
竖直向上
竖直向下
竖直向下
加速
减速
加速
减速
加速
减速
一 堵点疏通
1.物体做匀减速直线运动时,合力的方向与速度的方向相反。( )
2.物体所受合力发生突变,加速度也会相应突变。( )
3.超重就是物体的重力变大的现象。( )
4.物体处于完全失重状态时,重力消失。( )
5.减速上升的升降机内的物体对地板的压力大于重力。( )
6.物体是处于超重还是失重状态,由加速度的方向决定,与速度方向无关。( )
√
√
×
×
×
√
答案
解析
2.(多选)如图所示,蹦床运动员从空中落到床面上,运动员从接触床面下降到最低点为第一过程,从最低点上升到离开床面为第二过程,运动员( )
A.在第一过程中始终处于失重状态
B.在第二过程中始终处于超重状态
C.在第一过程中先处于失重状态,后处于超重状态
D.在第二过程中先处于超重状态,后处于失重状态
答案
解析 在第一过程中,运动员刚接触床面时重力大于弹力,运动员向下做加速运动,处于失重状态;随床面形变的增大,弹力逐渐增大,弹力大于重力时,运动员做减速运动,处于超重状态,故A错误,C正确。蹦床运动员在第二过程中和第一过程中的运动情况是对称的,加速度方向先向上后向下,先处于超重状态,后处于失重状态,故B错误,D正确。
解析
3.(人教版必修第一册·P99·例题2改编)如图所示,截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上,其倾角θ=30°,斜面长为7 m。现木块上有一质量为m=1.0 kg的滑块从斜面顶端由静止开始下滑,测得滑块在0.40 s内速度增加了1.4 m/s,且知滑块滑行过程中木块处于静止状态,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)滑块滑行过程中受到的摩擦力大小;
(2)滑块滑到木块底部时的速度大小。
答案 (1)1.5 N (2)7 m/s
答案
解析
核心素养 发展与提升
[科学思维梳理]
1.两种模型
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模型:
答案
[解析] 轻绳被剪断前,对小球B进行受力分析,由平衡条件可知,轻弹簧的拉力F=mgsin30°,轻绳被剪断的瞬间,轻弹簧的长度还没有来得及发生变化,轻弹簧的弹力不变,小球B的受力情况没有发生变化,仍然处于静止状态,加速度为零。在剪断轻绳的瞬间,小球A受到轻弹簧沿斜面向下的拉力、重力、斜面的支持力,对小球A,由牛顿第二定律有F+mgsin30°=maA,解得aA=g。A正确。
解析
[关键能力升华]
求解瞬时加速度问题时应抓住“两点”
(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析。如例1中突然剪断轻绳,就要重新进行受力分析和运动分析,同时注意哪些力发生突变。
(2)加速度随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个过程的积累,不会发生突变。
[对点跟进训练]
1.(瞬时性问题)(2022·辽宁省辽东南协作体高三上期中)如图所示,物块1的质量为3m,物块2的质量为m,两者通过一轻质弹簧相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有( )
A.a1=0,a2=g B.a1=g,a2=g
C.a1=0,a2=4g D.a1=g,a2=4g
答案
解析
答案
解析
[科学思维梳理]
动力学的两类基本问题的解题步骤
答案
解析
解析
[关键能力升华]
解决两类动力学问题的两个关键点
(1)把握“两个分析”“一个桥梁”
两个分析:物体的受力情况分析和运动过程分析。
一个桥梁:加速度是联系物体运动和受力的桥梁。
(2)画草图寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系。如例2中第一个过程的末速度大小就是下一个过程的初速度大小。
答案
解析
2.(由受力情况分析运动)(2021·广东省肇庆市高三下第二次统一测试