第3章 第2讲 牛顿第二定律的应用(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考物理大一轮复习学案

该高中物理讲义聚焦牛顿第二定律应用这一高考核心考点，涵盖动力学两类基本问题及超重失重现象，以受力分析与运动过程分析为逻辑主线，通过课前判断正误夯实基础，考点分角度梳理（从受力确定运动、从运动确定受力），结合方法指导（如加速度桥梁作用）和真题训练（模拟题及选考题），构建系统复习框架。 讲义突出科学思维与物理观念培养，创新采用模型建构策略，如通过等时圆模型分析不同倾角下滑时间问题，帮助学生提炼运动规律。设置分层练习（基础判断、综合例题），配合即时解析，有效提升学生解题能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第2讲　牛顿第二定律的应用 课前判断正误(正确的打“√ ”，错误的打“×”) 1．已知物体受力情况，求解运动学物理量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。(√) 2．运动物体的加速度可根据运动的速度、位移、时间等信息求解，所以加速度由运动情况决定。(×) 3．加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。(×) 4．减速上升的升降机内的物体对地板的压力大于物体的重力。(×) 5．神舟十七号载人飞船在返回至离地面十几公里时打开主伞，飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中返回舱处于超重状态。(√) 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．站在体重计上向下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。 (√) 10．蹦极运动员从高处跳下，在弹性绳被拉直前处于失重状态，当弹性绳被拉直后处于超重状态。(×) 考点一　动力学的两类基本问题 1．动力学的两类基本问题 (1)已知受力情况求物体的运动情况。 (2)已知运动情况求物体的受力情况。 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。 角度1　从受力情况确定运动情况 　(2026·吉林白城一中模拟)如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块从平板与竖直杆交点Q处由静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若θ由60°逐渐减小至45°，物块的下滑时间t将(　　) A．逐渐减小　　　　 B．先减小后增大 C．逐渐增大 D．先增大后减小 解析：A　根据题意，由牛顿第二定律有mg sin θ＝ma，解得a＝g sin θ，设PQ间的水平距离为d，由几何关系可得，PQ间的距离为PQ＝，由运动学公式有PQ＝at2，解得t＝，由数学知识可知，当θ＝45°时，时间t有最小值，则θ由60°逐渐减小至45°，物块的下滑时间t将逐渐减小，故选A。 角度2　从运动情况确定受力情况 　(2026·福建泉州期末)避险车道是长下坡公路的重要设施，如图所示。某货车在下坡公路上以vA＝10 m/s的速率经过A处时，司机发现刹车失灵立即关闭动力，货车做匀加速运动到坡底B处时速率为vB＝20 m/s，随后在避险车道上做匀减速运动到C处停下。已知货车的质量m＝1×105 kg，A、B间距L1＝750 m，B、C间距L2＝40 m，取重力加速度大小g＝10 m/s2，货车经过B处时的速率不变，求： (1)货车从A运动到B的时间t； (2)货车在避险车道上受到的合力大小F。 解析：(1)设货车下坡加速度大小为a1，根据速度—位移关系式有vB2－vA2＝2a1L1 根据速度—时间关系式有vB＝vA＋a1t 联立解得t＝50 s。 (2)设货车在避险车道上加速度大小为a2，根据速度—位移关系式有vB2＝2a2L2 货车在避险车道上运动，根据牛顿第二定律得F＝ma2 联立解得F＝5×105 N。 答案：(1)50 s　(2)5×105 N 动力学问题的解题思路 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圆环的最低点所用时间相等，如图1所示。 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，如图2所示。 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，如图3所示。 　(2026·江苏泰州模拟)如图所示，半球形容器内有三块不同长度的滑板AO′、BO′、CO′，其下端都固定于容器底部O′点，上端搁在容器侧壁上，已知三块滑板的长度BO′>AO′>CO′。若三个滑块同时从A、B、C处开始由静止下滑(忽略阻力)，则(　　) A．A处滑块最先到达O′点 B．B处滑块最先到达O′点 C．C处滑块最先到达O′点 D．三个滑块同时到达O′点 解析：D　令半球形容器的半径为R，滑板的倾角为θ，对滑块进行分析，根据牛顿第二定律有mg sin θ＝ma，根据位移公式有2R sin θ＝·t2，解得t＝2，可知时间t与滑板的倾角θ和滑板的长度均无关，三个滑块同时到达O′点，故D正确。 　(2026·黑龙江哈尔滨联考)如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中B、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，B、M分别为此圆与y轴、x轴的切点，A点在y轴上且∠AMO＝60°，O′为圆心，现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，所用时间分别为tA、tB、tC，则(　　) A．tA<tB<tC B．tA＝tB<tC C．tA>tB＝tC D．由于C点的位置不确定，故无法比较时间大小关系 解析：C　对小球b，位移x1＝R，加速度a1＝g，根据x1＝a1tB2，得tB＝ ＝ ；对小球a，位移x2＝2R，加速度a2＝g sin 60°＝g，由x2＝a2tA2，得tA＝ ＝ ，对小球c，设CM与竖直方向夹角为θ，同理可解得tC＝ ＝ ＝ ，则tB＝tC<tA，故C正确。 考点二　超重与失重问题 1．实重和视重 (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：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 2．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有向上的加速度。 3．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有向下的加速度。 4．完全失重 (1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象。 (2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下。 5．判断超重和失重的方法 (1)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0时，物体处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断 当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)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。 角度1　超重、失重的判断 　(2025·浙江1月选考，3)中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示。下列说法正确的是(　　) A．双臂夹角越大受力越小 B．杠铃对每只手臂作用力大小为605 N C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 解析：D　运动员举起杠铃，杠铃稳定时，对杠铃受力分析，杠铃受重力和双臂的支持力，由力的平衡条件可知双臂对杠铃的支持力的合力等于杠铃的重力，由牛顿第三定律可知，双臂所受杠铃作用力大小等于杠铃的重力大小，与双臂的夹角无关，A错误；杠铃的重力为G＝mg＝121×10 N＝1210 N，设手臂与竖直方向的夹角为θ，根据平衡条件可知2F cos θ＝G，由于θ>0°，所以cos θ<1，则杠铃对手臂的作用力大小F>605 N，B错误；杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，C错误；在加速举起杠铃过程中，人和杠铃组成的系统加速度方向向上，由牛顿第二定律可知地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，D正确。 角度2　超重、失重与图像的结合 　(2026·北京延庆模拟)一人乘电梯上楼，在竖直上升的过程中如果加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为加速度a的正方向，则(　　) A．前2 s人和电梯处于失重状态 B．2～4 s的过程中人对地板的压力变小 C．t＝6 s时人对地板的压力为0 D．t＝8.5 s时人对地板的压力最大 解析：B　前2 s人和电梯加速度向上，则处于超重状态，选项A错误；2～4 s内向上的加速度减小，则根据FN＝mg＋ma可知，人对地板的压力变小，选项B正确；t＝6 s时加速度为零，则人对地板的压力为mg，选项C错误；t＝8.5 s时加速度向下且最大，人处于最大的失重状态，则此时人对地板的压力最小，选项D错误。 (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。 学科网（北京）股份有限公司 $