第3章 第2讲 牛顿第二定律的基本应用(基础落实课)（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（培优进阶版）

第2讲　牛顿第二定律的基本应用(基础落实课) 一、动力学的两类基本问题 1.第一类问题:由因推果——已知受力情况求物体的　　　　　。  2.第二类问题:由果溯因——已知　　　　求物体的　　　　。  3.解决两类基本问题的方法 以　　　　为“桥梁”,由运动学公式和　　　　　　列方程求解,具体逻辑关系如下图所示:  二、超重和失重 1.超重 (1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)　　　　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:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)　　　物体所受重力的现象。  (2)产生条件:物体具有　　　　　的加速度。  3.完全失重状态 (1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)　　　　的状态。  (2)产生条件:a=g,方向　　　　。  微点判断 1.物体向上运动时处于超重状态。 (　 ) 2.支持力小于重力称为完全失重现象。 (　 ) 3.传送带上的滑块所受摩擦力方向与传送带运动方向相同。 (　 ) 4.物体所受的合外力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小。 (　 ) 5.完全失重时,物体受到的重力变为零。 (　 ) 6.物体处于超重或失重状态时,其重力并没有发生变化。 (　 ) 7.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。 (　 ) 8.物体处于超重或失重状态,完全由物体加速度的方向决定,与速度方向无关。 (　 ) 9.(人教必修1P112T2·改编)在蹦极运动员下落时,当弹性绳被拉直后直到最低点,运动员始终处于超重状态。 (　 ) 逐点清(一)　牛顿第二定律的瞬时性问题 细作1　弹力能瞬间改变的情形 1.[轻绳连接] 如图所示,两轻绳拴接一定质量的小球,两轻绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°。若在剪断a绳的瞬间,小球的加速度大小为a1;在剪断b绳的瞬间,小球的加速度大小为a2,则a1∶a2为 (　　) A.1∶1 B.2∶1 C.∶1 D.2∶1 2.[轻杆连接]两个质量均为m的小球,用轻杆连接后通过细绳悬挂在天花板上,如图所示。现突然迅速剪断细绳OA,让小球下落,在剪断细绳的瞬间,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 (　　) A.a1=g,a2=g B.a1=0,a2=2g C.a1=g,a2=0 D.a1=2g,a2=0 一点一过　轻绳、轻杆、硬接触面模型的特点 　　对于轻绳、轻杆和硬接触面这类物体认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即改变或消失,不需要形变恢复时间。 (1)在瞬时问题中,其弹力可以看成是瞬间改变的。 (2)一般题目中所给轻绳、轻杆和接触面等在不加特殊说明时,均可按此模型处理。 细作2　弹力不能瞬间改变的情形 3.[橡皮绳连接]如图所示,两个质量均为m的金属小球拴在轻质橡皮绳的两端,橡皮绳的中点固定在纸盒底部的正中间,小球放在纸盒口边上。现让纸盒从一定高度自由下落,小球被橡皮绳拉回盒中并能发生碰撞。不计空气阻力,则释放的瞬间 (　　) A.橡皮绳的弹力为0 B.小球加速度大小等于重力加速度g C.纸盒加速度大小小于重力加速度g D.橡皮绳对纸盒作用力大小等于2mg 4.[弹簧连接] (1)(人教版教材必修1,P114T1)如图,两个质量相同的小球A和B之间用轻弹簧连接,然后用细绳悬挂起来,剪断细绳的瞬间,A和B的加速度分别是多少? (2)(2024·湖南高考)如图,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 |考|教|衔|接| 　　人教版教材中的练习题和2024年湖南高考题都考查了轻绳和轻弹簧模型的瞬时性问题,求解剪断轻绳瞬间小球的加速度。高考题相比教材题,考查的进一步深化,由教材到高考,学习梯度进阶。 一点一过　弹簧、橡皮绳模型的特点 1.当弹簧、橡皮绳的两端与物体相连时,由于物体具有惯性,弹簧、橡皮绳的形变量不会瞬间发生突变。 2.在求解瞬时加速度的问题中,弹簧、橡皮绳弹力的大小可认为是不变的,即弹簧或橡皮绳的弹力不发生突变。 自主空间: 逐点清(二)　动力学的两类基本问题 1.两类动力学问题的解题关键 两个分析 (1)受力情况分析;(2)运动规律分析 两个桥梁 (1)加速度是联系运动和力的桥梁 (2)速度是各物理过程间相互联系的桥梁 2.两类动力学问题的解题步骤 明确研究对象 根据问题需要和解题方便,选择某个物体或几个物体构成的系统为研究对象 受力分析和 运动过程分析 画好受力示意图、情境示意图,明确物体的运动性质和运动过程 选取正方向 或建立坐标系 通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向 确定合力F合 若物体只受两个力作用,通常用合成法;若物体受三个或三个以上的力,一般用正交分解法 列方程求解 根据牛顿第二定律可得F合=ma或,列方程求解,必要时对结果进行讨论 　　[典例]　(2024年1月·吉林、黑龙江高考适应性演练)滑雪是我国东北地区冬季常见的体育运动。如图(a),在与水平面夹角θ=14.5°的滑雪道上,质量m=60 kg的滑雪者先采用两滑雪板平行的滑雪姿势(此时雪面对滑雪板的阻力可忽略),由静止开始沿直线匀加速下滑x1=45 m;之后采取两滑雪板间呈一定角度的滑雪姿势,通过滑雪板推雪获得阻力,匀减速继续下滑x2=15 m后停止。已知sin 14.5°=0.25,sin 37°=0.6,取重力加速度g=10 m/s2,不计空气阻力。 (1)求减速过程中滑雪者加速度a的大小; (2)如图(b),若减速过程中两滑雪板间的夹角α=74°,滑雪板受到沿雪面且垂直于滑雪板边缘的阻力均为F,求F的大小。 答题区(面答面评,拍照上传,现场纠错品优) [考法全训] 考法1　已知受力情况求运动情况 1.(2025·海南海口模拟)在发射火箭过程中,首先由火箭助推器提供推力,使火箭上升到h1=30 km高空时,速度达到v0=1.2 km/s,助推器脱落,经过一段时间落回地面。已知助推器脱落后的运动过程中,受到的阻力大小恒为助推器重力的,取g=10 m/s2。求: (1)助推器能上升到距离地面的最大高度; (2)助推器落回地面的速度大小和助推器从脱离到落地经历的时间。 考法2　已知运动情况求受力情况 2.(2025·重庆渝中高三月考)2024年6月,我国某品牌运载无人机在珠峰南坡大本营进行了无人机高海拔飞行及运输能力测试,创造了民用运载无人机海拔6 191.8米的飞行最高记录。已知测试所用无人机质量为65 kg,在空吊系统负载模式下,货物重15 kg。某次无人机从静止开始竖直起飞,匀加速5 s后达到最大上升速度5 m/s,g取10 m/s2。由此可知该过程 (　　) A.货物处于失重状态 B.货物上升高度为25 m C.货物受到线缆的合力为150 N D.空气对无人机的作用力大小为880 N 逐点清(三)　超重和失重 |题|点|全|练| 1.[根据运动情况判断超重、失重]自由式滑雪大跳台比赛场地可简化为由如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆区、减速区等组成。若将运动员看作质点,且忽略空气阻力,下列说法正确的是 (　　) A.运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态 B.运动员从跳离弧形过渡区至落在着陆区之前的过程中处于完全失重状态 C.运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态 D.运动员在减速区减速过程中处于失重状态 2.[超重、失重现象的图像问题](2025·辽宁鞍山模拟)某物体在无人机的带动下沿竖直方向做直线运动,物体的速度v与时间t的变化关系如图所示,以竖直向下为正方向,下列说法正确的是 (　　) A.0~t1时间内物体做加速运动,处于失重状态 B.t1~t2时间内物体做减速运动,处于失重状态 C.t2~t3时间内物体做加速运动,处于失重状态 D.t3~t4时间内物体做减速运动,处于超重状态 |精|要|点|拨| 1.判断超重和失重现象的三个角度 从受力的 角度判断 当物体受到向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态;等于零时处于完全失重状态 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,处于失重状态;向下的加速度恰好等于重力加速度时,处于完全失重状态 从速度变化 的角度判断 物体向上加速或向下减速时,物体处于超重状态;物体向下加速或向上减速时,物体处于失重状态 2.对超重和失重问题的三点提醒 (1)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关,只取决于加速度的方向。 (2)并非物体在竖直方向上运动时,才会出现超重或失重现象。只要加速度具有竖直向上的分量,物体就处于超重状态;同理,只要加速度具有竖直向下的分量,物体就处于失重状态。 (3)发生超重或者失重时,物体的实际重力并没有发生变化,变化的只是物体对支持物的压力大小(或对悬挂物的拉力大小)。 逐点清(四)　等时圆模型及应用 |题|点|全|练| 1.(2025·安徽蚌埠期中检测)如图所示,竖直平面内存在半径为R的大圆和半径为r的小圆,两个圆的公切线水平。有两条倾斜的光滑轨道,一条与大圆相交于A、B两点,A点为大圆的最高点,另一条轨道一端交于大圆的C点,另一端交于小圆的D点,且过大圆和小圆的公切点。现让一物体分别从两条轨道的顶端A、C由静止释放,分别滑到B点和D点(假设物体能够无障碍地穿过CD与圆的交叉点),物体在两条轨道上的运动时间分别为tAB、tCD,重力加速度为g,下列判断正确的是 (　　) A.tAB=tCD B.tAB>tCD C.tAB= D.tCD=2 2.(2025·随州高三调研)(多选)如图所示,1、2、3、4四小球均由静止开始沿着光滑的斜面从顶端运动到底端,其运动时间分别为t1、t2、t3、t4,已知竖直固定的圆环的半径为r,O为圆心,固定在水平面上的斜面水平底端的长度为r,重力加速度为g,下列结论正确的是 (　　) A.t1>t2 B.t3=t4 C.t2<t4 D.t1=t4 |精|要|点|拨| “等时圆”模型及基本规律 1.物体从竖直圆环上沿不同的光滑弦由上端静止开始滑到环的最低点所用时间相等,如图甲所示。 2.物体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,如图乙所示。 3.两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点,物体沿不同的光滑弦由上端静止开始滑到下端所用时间相等,如图丙所示。 自主空间: 课下请完成课时跟踪检测(十五) 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $$