2024届高考物理一轮复习导学案：专题6 牛顿第二定律的应用---两类基本问题与超重失重

专题6 牛顿第二定律的应用（1） 两类基本问题与超重失重 考点精要 1．会用牛顿定律解决两类问题． 2．知道超重和失重现象，能用超重和失重的观点分析问题． 热点分析 牛顿定律的应用是力学部分的重点，也是高考的热点，这是由于它在经典力学中的地位、以及考查学生分析问题、解决问题的能力的目的所决定的．今后高考，对本考点的单独考查和隐性综合考查并举，题型仍会丰富． 知识梳理 一、牛顿运动定律解决的两类基本问题 1．已知力求运动：知道物体受到的全部作用力，应用牛顿第二定律求加速度，如果再知道物体的初始运动状态，应用运动学公式就可以求出物体的运动情况——任意时刻的位置和速度，以及运动轨迹． 2．已知运动求力：知道物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律，推断或者求出物体的受力情况． 注意：物体运动的性质、轨迹的形状是由物体所受的合外力及初速度共同决定：如v0=0，F合＝0，则静止；v0 ≠ 0，F合＝0，则物体做匀速直线运动；若v0=0，F合 ≠ 0或v0 ≠ 0，F合 ≠ 0并与v0共线，则做变速直线运动，若F合又是恒力，则做匀变速直线运动． 二、超重 失重（完全失重） 1．含义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）（也叫视重）大于物体的重力，叫超重； 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力，叫失重；物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于物体的重力，叫完全失重． 2．产生条件 ：物体具有竖直向上的加速度—超重，物体具有竖直向下的加速度—失重．物体的加速度为g—完全失重． 3．理解： ①物体处于超重或失重状态，物体的重力始终存在，大小也没有变化． ②发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向． ③在完全失重的状态下，平常一切由于重力产生的物理现象都完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不受浮力、液体柱不再产生向下的压强． 三、动力学问题的一般解题步骤 1．选取研究对象 所选的研究对象可以是一个物体，也可以是多个物体组成的系统．同一题目，根据需要也可以先后选取不同的研究对象． 2．分析研究对象的受力情况和运动情况 3．根据牛顿第二定律和运动学公式列方程 由于所用的公式均为矢量，所以在列方程过程中，要特别注意各量的方向．一般情况下均以加速度的方向为正方向，分别用正负号表示式中各量的方向，将矢量运算转化为代数运算． 4．代入已知量求解 高考真题再现 ( F N mg f a )1．（09·安徽·17）为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯．无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这 两个过程，如图所示．那么下列说法中正确的是（ ） A．顾客始终受到三个力的作用 B．顾客始终处于超重状态 C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D．顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下 2.（2010海南卷）如右图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块：木箱静止时弹自由落体处于压缩状态且物块压在箱顶上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为 A．加速下降 B．加速上升 C．减速上升 D．减速下降 3.（2010海南卷）在水平的足够长的固定木板上，一小物块以某一初速度开始滑动，经一段时间t后停止．现将该木板改置成倾角为45°的斜面，让小物块以相同的初速度沿木板上滑．若小物块与木板之间的动摩擦因数为．则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为 A． B． C． D． 4.（09年江苏卷）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2㎏，动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s2。 （1）第一次试飞，飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小； （2）第二次试飞，飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h； （3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 。 5．（09·海南物理·15）一卡车拖挂一相同质量的车厢，在水平直道上以的速度匀速行驶，其所受阻力可视为与车重成正比，与速度无关．某时刻，车厢脱落，并以大小为的加速度减速滑行．在车厢脱落后，司机才发觉并紧急刹车，刹车时阻力为正常行驶时的3倍．假设刹车前牵引力不变，求卡车和车厢都停下后两者之间的距离． 6．（09·上海物理·22）如图左边，质量m＝1kg的物体沿倾角＝37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速