第三章 第2讲 牛顿第二定律的应用-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，粤教版）

第2讲　牛顿第二定律的应用 一、动力学两类基本问题 1.动力学两类基本问题 (1)已知物体的受力情况求物体的运动情况。 (2)已知物体的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,具体逻辑关系如下。 二、超重、失重 1.实重和视重 (1)实重:物体实际所受的重力,与物体的运动状态无关。 (2)视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为视重。 2.超重、失重和完全失重的比较 项目 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 物体的加速度竖直向上 物体的加速度竖直向下 物体的加速度等于g 运动 状态 加速上升 或减速下降 加速下降 或减速上升 以加速度g加速下降或减速上升 原理 方程 F-mg=ma F=m(g+a) mg-F=ma F=m(g-a) mg-F=mg F=0 [教材情境] (鲁科版必修第一册第132页“科学书屋”)随着我国空间站的建设,航天员往来于“天”“地”间已是常态。航天器加速升空和减速返回地面时,其上的一切物体都会处于超重状态。航天器进入轨道后,所有物体都近似处于完全失重状态。 1.正误辨析 (1)航天器内的物体超重就是物体的重力变大了。(　×　) (2)物体完全失重时,加速度一定为重力加速度。(　√　) (3)根据物体处于超重或失重状态,可以判断物体运动的速度方向。(　×　) (4)完全失重时与重力相关的一切现象都将消失。(　√　) 2.神舟十四号载人飞船采用自主快速交会对接模式,于北京时间2022年6月5日17时42分,成功对接于天和核心舱径向端口。按任务计划,3名航天员随后从神舟十四号载人飞船进入天和核心舱。对于飞船发射和航天器在轨运行,下列说法正确的是(　B　) A.航天器发射加速上升时,航天器内的物体处于失重状态 B.航天器在轨运行时,杯子中的水近似为球形 C.天平在航天器内可以正常使用 D.航天器减速返回时,质量为m的航天员对座椅的压力小于mg 解析:航天器发射加速上升时,航天器有竖直向上的加速度,航天器内的物体处于超重状态,故A错误;航天器在轨运行时,物体完全失重,杯子中的水近似为球形,故B正确;天平是利用作用在物体上的重力以平衡原理测定物体的质量,完全失重时无法使用,故C错误;航天器减速返回时,航天员处于超重状态,质量为m的航天员对座椅的压力大于mg,故D错误。 考点一　牛顿第二定律的瞬时性问题 1.两类重要模型 2.分析瞬时问题的“两个关键”“四个步骤” (1)“两个关键”。 ①分析瞬时前后的受力情况和运动状态。 ②明确绳或杆类、弹簧或橡皮条类模型的特点。 (2)“四个步骤”。 第一步:分析原来物体的受力情况。 第二步:分析物体在突变时的受力情况。 第三步:由牛顿第二定律列方程。 第四步:求出瞬时加速度,并讨论其合理性。 3.与轻弹簧相关的瞬时问题的几种情景 图示 描述及分析 在推力F作用下物体A、B以共同加速度a做匀加速直线运动,突然撤去推力F的瞬间,物体B的受力不变,故加速度aB=a;而物体A所受合力突变为mAa-F,则aA= 两物体A、B用轻弹簧连接,通过轻细线悬挂于天花板上处于静止状态,剪断细线的瞬间,物体B的受力不变,故加速度aB=0;而物体A受细线的拉力突变为0,则aA=g 用手提一轻弹簧,弹簧下端接一个金属球,在将整个装置以加速度a匀加速上提的过程中,手突然停止不动的瞬间,弹簧弹力不变,故金属球受力不变,这一瞬间加速度仍为a 小球用水平弹簧系住,并用倾角为θ的光滑板AB托着,板AB突然向下撤离的瞬间,球受弹簧弹力和重力不变,所以加速度由这两个力的合力产生,该合力大小等于板AB撤离前板对球的弹力大小FN==ma 剪断绳L2的瞬间,绳L1上弹力由FL1=突变为FL1′=mgcos α,加速度a=gsin α;如果将L1换成弹簧,剪断L2的瞬间,弹簧上弹力不变,合力为F=mgtan α=ma′ [例1] [轻弹簧的弹力]如图所示,A、B两木块间连一竖直轻质弹簧,A、B的质量均为m,一起静止放在一块水平光滑木板上。若将此木板沿水平方向突然抽去,在抽去木板的瞬间,A、B两木块的加速度分别是(　C　) A.aA=0,aB=g B.aA=g,aB=g C.aA=0,aB=2g D.aA=g,aB=2g 解析:在抽去木板的瞬间,弹簧对A木块的支持力和对B木块的压力并未改变。在抽去木板的瞬间,A木块受重力和支持力,mg=F,aA=0;B木块受重力和弹簧向下的压力,根据牛顿第二定律得aB===2g,故C正确,A、B、D错误。 在[例1] 中,将A、B之间的轻弹簧换成轻杆,在抽