第3章 第2节 牛顿第二定律的基本应用(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

　牛顿第二定律的基本应用 一、动力学两类基本问题 1．动力学的两类基本问题 第一类：已知物体的受力情况求运动情况； 第二类：已知物体的运动情况求受力情况。 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运动定律列方程求解，具体逻辑关系如图： 二、超重与失重 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 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有向上的加速度。 3．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有向下的加速度。 4．完全失重 (1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象。 (2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下。 一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比。 (√) (2)物体只有在受力的前提下才会产生加速度，因此，加速度的产生要滞后于力的作用。 (×) (3)失重说明物体的重力减小了。 (×) (4)物体超重时，加速度向上，速度也一定向上。 (×) (5)研究动力学两类问题时，做好受力分析和运动分析是关键。 (√) 二、教材习题衍生 1．(鲁科版必修1P121T2)在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动。作用一段时间后，将水平推力逐渐减小到零(物体还在运动)，则在水平推力逐渐减小到零的过程中(　　) A．物体速度逐渐减小，加速度逐渐减小 B．物体速度逐渐增大，加速度逐渐减小 C．物体速度先增大后减小，加速度先增大后减小 D．物体速度先增大后减小，加速度先减小后增大 [答案]　D 2．(教科版必修1P92T4改编)(多选)一物体重为50 N，与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，现加上如图所示的水平力F1和F2，若F2＝15 N时，物体做匀加速直线运动，则F1的值可能是(g取10 m/s2)(　　) A．3 N　　　　　　　　　 B．25 N C．30 N D．50 N ACD　[若物体向左做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知F2－F1－μG＝ma>0，解得F1<5 N，A正确；若物体向右做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知F1－F2－μG＝ma>0，解得F1>25 N，C、D正确。] 3．(人教版必修1P78T2改编)一质量为m的物体，放在粗糙水平面上，受水平推力F的作用产生加速度a，物体所受摩擦力为f，当水平推力变为2F时(　　) A．物体的加速度小于2a B．物体的加速度大于2a C．物体的加速度等于2a D．物体所受的摩擦力变为2f B　[根据牛顿第二定律可知，物体在水平推力F的作用下，产生的加速度为 a＝＝＝－μg。 ① 当水平推力变为2F时，物体的加速度 a′＝＝－μg。 ② 比较①②两式可以看出a′>2a。] 动力学两类基本问题　 1．问题类型 2．解决动力学两类问题的两个关键点 3．动力学基本问题中力的处理方法 (1)合成法：在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用“合成法”。 (2)正交分解法：若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用“正交分解法”。 [典例1]　(2023·上海闵行区模拟)如图所示，直杆水平固定，质量为m＝0.1 kg的小圆环(未画出)套在杆上A点，在竖直平面内对环施加一个与杆夹角为θ＝53°的斜向上的拉力F，使小圆环由静止开始沿杆向右运动，并在经过B点时撤掉此拉力F，小圆环最终停在C点。已知小圆环与直杆间的动摩擦因数μ＝0.8，AB与BC的距离之比s1∶s2＝8∶5。(g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)小圆环在BC段的加速度的大小a2； (2)小圆环在AB段的加速度的大小a1； (3)拉力F的大小。 思路点拨：解此题可按以下思路： (1)在BC段，对小圆环进行受力分析→牛顿第二定律→加速度； (2)分析小圆环在BC段和AB段的运动情况→运动学规律→加速度； (3)在AB段，对小圆环进行受力分析→杆对小圆环的支持力方向不确定(有向上或向下两种可能)→牛顿第二定律→拉力F。 [解析]　(1)在BC段，小圆环受重力、弹力和摩擦力。对小圆环进行受力分析如图甲所示， 甲 有Ff＝μFN＝μmg， Ff＝ma2， 则a2＝＝μg＝0.8×10 m/s2＝8 m/s2。 (2)小圆环在AB段做匀加速运动，由运动学公式可知v＝2a1s1， 小圆环在BC段做匀减速运动，由运动学公式可知