13第2课时　牛顿第二定律的应用-（配套课件）-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（教科版）

高考总复习 物理 第三章　牛顿运动定律 第2课时　牛顿第二定律的应用 1．瞬时问题 (1)特点：当物体所受合力发生突变时，加速度也同时发生突变，而物体运动的____不能发生突变。 (2)类型：①轻绳(或轻杆)：剪断轻绳(或轻杆)后，原有的弹力将突变为__。②轻弹簧(或橡皮筋)：当轻弹簧(或橡皮筋)两端与其他物体连接时，轻弹簧(或橡皮筋)的弹力____发生突变。 速度 零 不能 夯实 必备知识 2．两类动力学问题 (1)两类问题：第一类：从受力确定________。 第二类：从运动情况确定____。 (2)解决方法：以______为“桥梁”，由运动学公式和____________列方程求解。 运动情况 受力 加速度 牛顿第二定律 夯实 必备知识 3．超重与失重 (1)超重：①定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)____物体所受重力的现象。 ②产生条件：物体具有____的加速度。 (2)失重：①定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)____物体所受重力的现象。 ②产生条件：物体具有____的加速度。 大于 向上 小于 向下 夯实 必备知识 (3)完全失重：①定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)______的现象。 ②产生条件：物体的加速度a＝__，方向竖直向下。 等于零 g 夯实 必备知识 4．实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，它与物体运动状态____。 (2)实重和视重：物体在竖直方向做加速运动时，物体对悬挂物的拉力(弹簧测力计的示数T)或对支持物的压力(台秤示数N)，通常称它(T或N)为视重。 无关 夯实 必备知识 [链接1] 教材习题——教科必修第一册P133T2 夯实 必备知识 2．如图4­6­4所示，手拉着小车静止在倾角为30°的光滑斜坡上。已知小车的质量为2.6 kg，求： …… 夯实 必备知识 A 夯实 必备知识 夯实 必备知识 [链接2] 教材习题——教科必修第一册P136T3 3．一电梯由三楼向四楼运动，接近四楼时以0.65 m/s2的加速度减速，电梯内一名乘客的质量为60 kg，则此时电梯底面对他的支持力为多少？他处于超重状态还是失重状态？电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零？ 夯实 必备知识 　(经典高考题)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用N表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是(　　) A．0～t1时间内，v增大，N>mg B．t1～t2时间内，v减小，N<mg C．t2～t3时间内，v增大，N<mg D．t2～t3时间内，v减小，N>mg D 夯实 必备知识 解析：由于s－t图像的斜率表示速度，可知在0～t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则N<mg，A错误；在t1～t2时间内速度不变，即乘客匀速下降，则N＝mg，B错误；在t2～t3时间内速度减小，即乘客减速下降，超重，则N>mg，C错误，D正确。 夯实 必备知识 考点一　瞬时性问题 1．两种模型 合外力与加速度具有因果关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，当物体所受合外力发生变化时，加速度也随着发生变化，而物体运动的速度不能发生突变。 提升 关键能力 提升 关键能力 2．解题思路 提升 关键能力 考向一　轻绳、轻弹簧模型 [典例1] (2024·湖南卷)如图所示，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为(　　) A．g，1.5g B．2g，1.5g C．2g，0.5g D．g，0.5g A 提升 关键能力 解析：剪断前，对B、C、D分析FAB＝(3m＋2m＋m)g，对D分析FCD＝mg，剪断后，对B分析FAB－3mg＝3maB，解得aB＝g，方向竖直向上；对C分析FDC＋2mg＝2maC，解得aC＝1.5g，方向竖直向下，A正确。 提升 关键能力 考向二　轻杆、轻弹簧模型 [典例2] (多选)(2025·福建厦门月考)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，如图甲、乙所示，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g sin 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2g sin θ D．图乙中B球的加速度为g sin θ CD 提升 关键能力 解析：撤去挡板前，对整体分析，挡板对B球的弹力大小均为2mg sin θ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，题图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mg sin θ，加速度为2g sin θ；题图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mg sin θ，加速度均为g sin θ，C、D正确，A、B错误。 提升 关键能力 1．(2025·陕西高考综合改革适应性演练)如图所示，质量均为m的两个相同小球甲和乙用轻弹簧连接，并用轻绳L1、L2固定，处于静止状态，L1水平，L2与竖直方向的夹角为60°，重力加速度大小为g。则(　　) C 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 2．(多选)如图所示，水平轻弹簧两端拴接两个质量均为m的小球a和b，拴接小球的细线P、Q固定在天花板上，两球静止，两细线与水平方向的夹角均为37°。弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列说法正确的是(　　) ACD 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 考点二　超重与失重问题 1．对超重和失重的理解 (1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。 (2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。 (3)尽管物体的加速度方向不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。 提升 关键能力 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 提升 关键能力 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 提升 关键能力 [典例3] (2025·云南高考综合改革适应性演练)某同学站在水平放置于电梯内的电子秤上，电梯运行前电子秤的示数如图甲所示。电梯竖直上升过程中，某时刻电子秤的示数如图乙所示，则该时刻电梯(重力加速度g取10 m/s2)　(　　) A．做减速运动，加速度大小为1.05 m/s2 B．做减速运动，加速度大小为0.50 m/s2 C．做加速运动，加速度大小为1.05 m/s2 D．做加速运动，加速度大小为0.50 m/s2 D 提升 关键能力 提升 关键能力 1．(2025·北京平谷区一模)为了研究超重与失重问题，某同学静止站在电梯中的体重计上观察示数变化。在电梯运动的某阶段，他发现体重计的示数大于自己实际体重，下列说法正确的是(　　) A．此时体重计对人的支持力大于人对体重计的压力 B．此时电梯可能正在匀速上升 C．此时电梯可能正在加速上升 D．此时电梯可能正在加速下降 C 提升 关键能力 解析：根据牛顿第三定律可知，体重计对人的支持力等于人对体重计的压力，A错误；体重计的示数大于自己实际体重，则发生超重现象，加速度向上，则此时电梯可能正在加速上升或者减速下降，C正确，B、D错误。 提升 关键能力 2．(多选)(2025·河南郑州模拟)在直升机竖直降落的过程中，开始时飞机匀速降落，飞行员对座椅的压力情况如图所示，取重力加速度大小g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A．飞行员的质量为70 kg B．飞行员在t1时刻的加速度方向向下 C．飞行员在t2时刻的加速度方向向下 D．从图中可知飞行员加速度最大值为6 m/s2 BD 提升 关键能力 提升 关键能力 考点三　动力学的两类基本问题 1．动力学问题的解题思路 提升 关键能力 2．解题关键 (1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。 (2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。 提升 关键能力 提升 关键能力 (1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小； (2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小； (3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2。 答案：(1)2 m/s2　(2)4 m/s　(3)2.7 m 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 考向二　已知物体的运动情况求受力情况 [典例5] (2025·广东大湾区一模)水面救生无人船已经成为水面救援的重要科技装备。在某次测试中，一质量为20 kg的无人船在平静水面上沿直线直奔目标地点。无人船先从静止出发，做匀加速运动10 s后达到最大速度4 m/s，接着立即做匀减速运动，匀减速运动了16 m的距离后速度变为零。已知无人船运行过程中受到水的阻力恒定且大小为4 N，不计空气阻力，g取10 m/s2。求： 提升 关键能力 (1)在匀加速过程中，无人船发动机提供的动力的大小F1； (2)在匀减速过程中，无人船发动机提供的阻力的大小F2； (3)无人船在上述测试中，运动的总时间t及总位移大小x。 答案：(1)12 N　(2)6 N　(3)18 s　36 m 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 2. 大型商场的螺旋滑梯是小孩喜欢游玩的设施，小孩从轨道A处由静止开始加速下滑到B处，AB段总长为16 m，小孩在该段通过的路程s随时间t变化规律为s＝0.125t2(m)，小孩在BC段看作匀减速直线运动，BC长度为x＝2 m，高度差h＝0.4 m，小孩最终刚好停在C点处。小孩可视为质点，求： (1)小孩在BC段的加速度大小； (2)小孩与BC轨道的动摩擦因数μ。 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 请完成：课后跟踪训练（10） 温馨提示 谢谢观看！ 　(经典高考题)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为(　　) A．150 kg　　B．100 kg　　C．200 kg　　D．200 kg 解析：由平衡条件知Fm＝mg sin θ＋μmg cos θ，得m＝，代入数据得m＝150 kg，A正确。 A．L1的拉力大小为 mg B．L2的拉力大小为3mg C．若剪断L1，该瞬间小球甲的加速度大小为g D．若剪断L1，该瞬间小球乙的加速度大小为g 解析：对小球甲、乙整体受力分析可知，L1的拉力大小为T1＝2mg tan 60°＝2mg，L2的拉力大小为T2＝＝4mg，A、B错误；剪断L1瞬间，弹簧的弹力不变，则小球乙受的合外力仍为0，加速度为0，D错误；对小球甲分析可知，甲受重力、弹簧向下的拉力、绳子L2对其的拉力，甲球的速度为0，将力沿着绳子方向和垂直绳子方向分解，沿绳方向合力为0，则剪断L1瞬间，甲球受到的合力F合＝2mg sin 60°＝ma，由牛顿第二定律可知小球甲的加速度a＝g，C正确。 A．弹簧形变量为 B．剪断细线P的瞬间，小球b的加速度大小为 C．剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，细线P的拉力变小 D．剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，小球a的加速度大小为0.8g 解析：剪断细线P前，对小球a进行受力分析，小球a受竖直向下的重力、水平向右的弹簧弹力以及沿细线P向上的拉力。根据共点力平衡有T sin 37°＝mg，T cos 37°＝kx，联立解得x＝，A正确；剪断细线P的瞬间，弹簧的弹力不变，所以小球b处于静止状态，所受合力为零，加速度为0，B错误；剪断细线P前，细线P的拉力大小为T＝mg，剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，弹簧对小球a的 弹力为零，小球a即将摆动，此时摆动的速度为零，则径向合力为零，切向合力提供切向加速度，有T′－mg sin 37°＝man＝0，mg cos 37°＝mat，解得T′＝mg<T＝mg，at＝g，即剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，细线P的拉力变小，小球a的加速度大小为0.8g，C、D正确。 解析：如题图所示，根据牛顿第二定律F－mg＝ma可得a＝ m/s2＝0.50 m/s2，则电梯向上做加速运动，D正确。 解析：由题图可知，飞行员受到的重力大小为500 N，则质量为50 kg，A错误；飞行员在t1时刻对座椅的压力小于其受到的重力，合力方向向下，加速度方向向下，B正确；飞行员在t2时刻对座椅的压力大于其受到的重力，合力方向向上，加速度方向向上，C错误；由题图可知，飞行员在t1时刻受到的合力最大，则有mg－F＝mamax，代入数据解得amax＝6 m/s2，D正确。 考向一　已知物体的受力情况求运动情况 [典例4] (2022·浙江6月选考)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1＝4 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝，货物可视为质点(cos 24°＝0.9，sin 24°＝0.4，重力加速度g取10 m/s2)。 解析：(1)根据牛顿第二定律可得 mg sin 24°－μmg cos 24°＝ma1 代入数据解得a1＝2 m/s2。 (2)根据运动学公式有v2＝2a1l1 解得v＝4 m/s。 (3)根据牛顿第二定律有μmg＝ma2 根据运动学公式有v－v2＝－2a2l2 代入数据联立解得l2＝2.7 m。 解析：(1)由题意知，匀加速运动时间t1＝10 s 匀加速阶段加速度为a1＝ 解得a1＝0.4 m/s2 由牛顿第二定律得F1－f＝ma1 解得F1＝12 N。 (2)匀减速阶段有0－v＝－2a2x2 解得a2＝0.5 m/s2 由牛顿第二定律得F2＋f＝ma2 解得F2＝6 N。 (3)由题意，匀减速运动位移x2＝16 m 匀减速阶段的时间为t2＝＝8 s 运动总时间为t＝t1＋t2＝18 s 匀加速阶段的位移为x1＝t1＝20 m 运动总位移大小为x＝x1＋x2＝36 m。 1．(2025·山东济南高三联考)翼装飞行被称为世界上最危险的极限运动，挑战者腾空后，张开手脚便能展开翼膜，当空气进入一个鳍状的气囊时，就会充气使服装成翼状，从而产生浮力，然后通过肢体动作来控制飞行的高度和方向。某翼装挑战者在距海平面3 000 m的直升机上由静止下落，飞行了一段时间后，打开气囊。减速下降一段时间后，悬停在海拔1 500 m的天门山附近，准备穿越天门洞。已知挑战者和装备总质量为80 kg，其所受的空气阻力始终为其重力的倍，展开翼装后所受浮力是其重力的1.8倍，在挑战者到达天门山之前的运动近似地看成竖直方向的运动，g取10 m/s2，求： (1)挑战者在运动过程中的最大速度； (2)挑战者到达天门山的时间。 答案：(1)30 m/s　(2) s 解析：(1)挑战者刚开始下落过程中受力分析如图甲所示，根据牛顿第二定律 mg－F空＝ma1 H1＝ 打开气囊后受力分析如图乙所示，根据牛顿第二定律 mg－F空－F浮＝ma2 H2＝ 根据位移关系可得H1＋H2＝1 500 m 联立解得v＝30 m/s。 (2)挑战者刚开始下落过程中t1＝ 打开气囊后t2＝ 所以运动的总时间为t＝t1＋t2＝ s。 答案：(1)2 m/s2　(2) 解析：(1)由题意可知AB段可看成斜面模型，路程随时间变化规律为s＝0.125t2(m) 对比x＝at2可知a＝0.25 m/s2 小孩滑到B处的速度 v＝＝ m/s＝2 m/s 小孩在BC段的加速度大小a′＝＝2 m/s2。 (2)设BC段与水平面的夹角为θ，根据牛顿第二定律，有 μmg cos θ－mg sin θ＝ma′ 由几何关系有sin θ＝，联立解得μ＝。 $$