第3章 第2节 牛顿第二定律的应用 -2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（老教材，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,物体的速度为多大?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.判断超重和失重的方法 从受力的 角度判断 当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态 从加速度的 角度判断 当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态 从速度变化 的角度判断 (1)物体向上加速或向下减速时,超重 (2)物体向下加速或向上减速时,失重 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.解题思路 [例题] 如图所示,两个完全相同的小球a、b,用轻弹簧N连接,轻弹簧M和轻绳一端均与a相连,另一端分别固定在竖直墙和天花板上,弹簧M水平,当轻绳与竖直方向的夹角为60°时,M、N伸长量刚好相同。若M、N的劲度系数分别为k1、k2,a、b两球的质量均为m,重力加速度大小为g,则以下判断正确的是(　A　) A.=2 B.= C.若剪断轻绳,则在剪断的瞬间,a球的加速度为零 D.若剪断弹簧M,则在剪断的瞬间,b球处于失重状态 [审题指导] (1)剪断轻绳的瞬间,两弹簧弹力均不会突变,各自与剪断前的弹力相同。 (2)无论在轻弹簧M的何处将M剪断,弹簧M的弹力均立即突变为零。 解析:设弹簧M、N的伸长量均为x,在题图中状态下,a球、弹簧N和b球整体受到重力2mg、轻绳的拉力T、弹簧M的拉力FM的作用处于平衡状态,根据力的平衡条件有FM=k1x=2mgtan 60°=2mg,b球受重力mg和弹簧N的拉力N的作用处于平衡状态,则N=k2x=mg,解得=2,选项A正确,B错误;剪断轻绳的瞬间,轻绳的拉力突变为零,而轻弹簧中的弹力不会突变,即剪断轻绳前弹簧弹力与剪断轻绳的瞬间弹簧弹力相同,a球受重力和两弹簧的拉力,合力不为零,则加速度不为零,选项C错误;剪断弹簧M的瞬间,弹簧M的弹力突变为零,弹簧N的弹力不变,则b球加速度仍为零,选项D错误。 [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)在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m=2 kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示,此时小球处于静止平衡状态,且水平面对小球