2025届高考物理一轮复习课件：牛顿第二定律运用及超重失重

第2讲　牛顿第二定律的应用 (确定运动情况,x、v等) 考点一:两类动力学问题 解题思路: 明确研究对象 (整体法、隔离法) 受力分析或过程分析图 (算加速度) 列方程求解 (运动方程或牛二方程) 1.(已知运动情况求受力)某市启动“机动车文明礼让斑马线”活动，交警部门为样板斑马线配上了新型电子警察.一辆质量为2.0×103 kg的汽车，以54 km/h的速度沿平直道路匀速行驶，距斑马线还有30 m的距离时，驾驶员发现有行人通过斑马线，经过0.5 s的反应时间，汽车制动，开始做匀减速运动，恰好在斑马线前停住.重力加速度g＝10 m/s2. (1)求汽车制动过程中所受的合力大小； (2)若汽车正常行驶时所受阻力为车重的1/20，要使汽车从静止开始匀加速经10 s使速度重新达到54 km/h，求牵引力的大小. (1)1.0×104 N (2)4.0×103 N 2．(已知受力求运动情况)如图3甲所示，在高速公路的连续下坡路段通常会设置避险车道，供发生紧急情况的车辆避险使用，本题中避险车道是主车道旁的一段上坡路面．一辆货车在行驶过程中刹车失灵，以v0＝90 km/h的速度驶入避险车道，如图乙所示．设货车进入避险车道后牵引力为零，货车与路面间的动摩擦因数μ＝0.30，取重力加速度大小g＝10 m/s2. (1)为了防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，该避险车道上坡路面的倾角θ应该满足什么条件？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果用θ的正切值表示． (2)若避险车道路面倾角为15°，求货车在避险车道上行驶的最大距离．(已知sin 15°＝0.26，cos 15°＝0.97，结果保留两位有效数字．) (1)tan θ≤0.30　(2)56.7m=57 m 3.我国第五代制空战机歼­20具备高隐身性、高机动能力，为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥，歼­20新型的抗荷服能帮助飞行员承受最大9倍重力加速度。假设某次垂直飞行测试实验中，歼­20以50m/s的初速度离地，开始竖直向上飞行。该飞机在10 s内匀加速到3060km/h，匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.1km。假设加速阶段所受阻力恒为重力的1/5。已知该歼­20战机质量为20t，g取10 m/s2，忽略战机因油耗等导致的质量变化。 (1)请计算说明在加速阶段飞行员是否晕厥； (2)求本次飞行测试中歼­20战机匀速飞行的时间； (3)该次测试中，求在加速阶段歼­20发动机提供的推力大小。 不会，因为a=8g<9g 16 s　 1.84×106 N 拓展——等时圆模型 (1)质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等.图甲。 (2)质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等，图乙。 (3)两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等， 1.模型特征 等时圆啥时候用？ 1.如图2所示，ab、cd是竖直平面内两根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，b点为圆周的最低点，c点为圆周的最高点，若每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，将两滑环同时从a、c处由静止释放，用t1、t2分别表示滑环从a到b、从c到d所用的时间，则(　　) A.t1＝t2 B.t1＞t2 C.t1＜t2 D.无法确定 　C 答案　A 2.如图3所示，位于竖直平面内的圆周与水平面相切于M点，与竖直墙相切于A点，竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60°，C是圆环轨道的圆心。已知在同一时刻，甲、乙两球分别从A、B两点由静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点。丙球由C点自由下落到M点。则(　　) A.甲球最先到达M点 B.乙球最先到达M点 C.丙球最先到达M点 D.三个球同时到达M点 答案　C 3.(多选)如图5所示，Oa、Ob和ad是竖直平面内三根固定的光滑细杆，O、a、b、c、d位于同一圆周上，c为圆周的最高点，a为最低点，O′为圆心.每根杆上都套着一个小滑环(未画出)，两个滑环从O点无初速度释放，一个滑环从d点无初速度释放，用t1、t2、t3分别表示滑环沿Oa、Ob、da到达a、b所用的时间.下列关系正确的是(　　) A.t1＝t2 B.t2>t3 C.t1<t2 D.t1＝t3 BCD 4.如图4所示，有一半圆，其直径水平且与另一圆的底部相切于O点，O点恰好是下半圆的圆心，它们处在同一竖直平面内。现有三条光滑轨道AOB、COD、EOF，它们的两端分别位于上下两圆的圆周上，轨道与竖直直径的夹角关系为α>β>θ，现让一小物块先后从三条轨道顶端由静止下滑至底端，则小物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为(　　) A.tAB＝tCD＝tEF 　　　 B.tAB>tCD>tEF C.tAB<tCD<tEF 　　　 D.tAB＝tCD<tEF 答案 B 5.如图甲所示，一条小鱼在水面处来了个“鲤鱼打挺”。如图乙所示，弹起的高度为H＝2h，以不同的姿态落入水中其入水深度不同。若鱼身水平，落入水中的深度为h1＝h；若鱼身竖直，落入水中的深度为h2＝1.5h；假定鱼的运动始终在竖直方向上，在水中保持姿态不变，受到水的作用力也不变，空气中的阻力不计，鱼身的尺寸远小于鱼入水深度。重力加速度为g，求： (1)鱼入水时的速度大小v； (2)鱼两次在水中运动的时间之比t1∶t2； (3)鱼两次受到水的作用力大小之比F1∶F2。 考点2:超重和失重 (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：仪器示数 实重、视重 2.超重、失重和完全失重的对比 名称 超重 失重 完全失重 现象 视重______实重 视重______实重 视重等于0 产生条件 加速度______ 加速度______ 竖直向下的加速度等于____ 对应情境 加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 自由落体运动、竖直上抛运动、宇宙航行 大于 小于 向上 向下 g 注意:在完全失重时，一起与重力有关的现象都消失。 如天平失效，浮力消失，液体不产生压强 1.(多选)飞船绕地球做匀速圆周运动，宇航员处于完全失重状态时，下列说法正确的是(　　) A.宇航员不受任何力作用 B.宇航员处于平衡状态 C.地球对宇航员的引力全部用来提供向心力 D.正立和倒立时宇航员感觉一样 CD 2.“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图6中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中(　　) A.人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态 B.在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态 C.在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态 D.在c点，人的速度为零，其加速度也为零 C 3.如图7是某同学站在压力传感器上做下蹲－起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间.由图线可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到以下信息(　　) A.1 s时人处在下蹲的最低点 B.2 s时人处于下蹲静止状态 C.0～4 s内该同学做了2次下蹲－起立的动作 D.下蹲过程中人始终处于失重状态 　B 4.建筑工地通过吊车将物体运送到高处。简化后模型如图所示，直导轨ABC与圆弧形导轨CDE相连接，D为圆弧最高点，整个装置在竖直平面内，吊车先加速从A点运动到C点，再匀速率通过CDE。吊车经过B、D处时，关于物体M受力情况的描述正确的是(　　) A.过B点时，处于超重状态，摩擦力水平向左 B.过B点时，处于超重状态，摩擦力水平向右 C.过D点时，处于失重状态，一定不受摩擦力作用 D.过D点时，处于失重状态，底板支持力一定为零 BC 5.(多选)如图3甲所示为一条倾斜的传送轨道，B是传送货物的平台，可以沿着斜面上的直轨道运送物体。某次传送平台B沿轨道将货物A向下传送到斜面轨道下端，运动过程可用如图乙所示的速度—时间图象表示。下列分析中不正确的是(　　) A.0～t1时间内，B对A的支持力小于A的重力，摩擦力水平向右 B.t1～t2时间内，B对A的支持力等于A的重力，摩擦力水平向左 C.t2～t3时间内，B对A的支持力大于A的重力，摩擦力水平向右 D.0～t1时间内出现失重现象，t2～t3时间内出现超重现象 BC 6. 两个质量均为m的小球，如图用轻绳、弹簧连接，处于平衡状态。现突然迅速剪断轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，重力加速度为g,则a1和a2多少？ 考点三　瞬时加速度问题 a1＝2g a2＝0 1.两种模型 轻绳、轻杆、接触面 弹簧、橡皮条、蹦蹦床 剪断或脱离瞬间,弹力立即消失、改变 剪断或脱离瞬间,弹力不变 (形变小) (形变大) 2.“解决瞬时a的3个步骤” (1)分析原来物体的受力情况(突变前)。 (2)分析物体在突变时的受力情况。 (3)列牛二方程(突变后)。求出瞬时加速度 1.(瞬时加速度问题)如图10，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O.整个系统处于静止状态．现将细线剪断．将物块a的加速度的大小记为a1，S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2，重力加速度大小为g，在剪断的瞬间(　　) A． a1＝2g B．a1＝0 C．Δl1＝2Δl2 D．Δl1＝Δl2 E.b,c加速度为0 CE 变式:烧断细线瞬间A,B加速度 2.两小球A、B先后用弹簧和轻杆相连，放在光滑斜面上静止，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，如图9甲、乙，A、B质量相等，重力加速度为g，斜面的倾角为θ.在突然撤去挡板的瞬间(　　) A.两图中两球加速度均为gsin θ B.两图中A球的加速度均为零 C.图甲中B球的加速度为2gsin θ D.图乙中B球的加速度为gsin θ CDE E.乙图中轻杆弹力为0 3.(多选)如图7所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上，斜面上有三个小球A、B、C，上端固定在斜面顶端的轻绳a，下端与A相连，A、B间由轻绳b连接，B、C间由一轻杆相连。初始时刻系统处于静止状态，轻绳a、轻绳b与轻杆均平行于斜面。已知A、B、C的质量分别为m、2m、3m，重力加速度大小为g。现将轻绳b烧断，则烧断轻绳b的瞬间，下列说法正确的是(　　) A.轻绳a的拉力大小为6mgsin θ B.B的加速度大小为gsin θ，方向沿斜面向下 C.C的加速度为0 D.杆的弹力为0 　BD 4.如图所示，质量为1.5 kg的物体A静止在竖直固定的轻弹簧上，质量为0.5 kg的物体B由细线悬挂在天花板上，B与A刚好接触但不挤压。现突然将细线剪断，则剪断细线瞬间A、B间的作用力大小为(g取10 m/s2)(　) 　D 5.如图所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板(2m)上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出木板的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有 6.如图,一质量为m的小球系于L1（甲线乙弹簧）、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.现将L2细线剪断,求剪断瞬间小球的加速度？ $$