《高中物理一轮复习讲义》第3章 第2讲 牛顿第二定律的应用

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第三章 牛顿运动定律
第2讲 牛顿第二定律的应用
【教学目标】1、应用受力情况（运动情况）分析运动情况（受力情况）；
2、掌握动力学中临界与极值的条件和特点；
3、具备以超重和失重现象为背景的物理问题的分析、判断、推力能力；
【重、难点】1、临界问题、极值问题的条件和特点，超重、失重产生的原因；
2、灵活应用牛顿运动定律解决力学问题。
【知识梳理】
一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用
1．两类动力学问题
（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．解决两类基本问题的方法
以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如图：
3．应用牛顿运动定律解题的一般步骤
（1）认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问题的类型。
（2）选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体。同一
题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。
（3）分析研究对象的受力情况和运动情况。
1
（4）当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则
求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线
运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。
（5）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的
正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。
（6）求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。
二、超重、失重和视重
1．超重与失重的概念
超重 失重 完全失重
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
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
物体对支持物的压力（或
对悬挂物的拉力）等于___
_____的状态
产生
条件
物体有向______的加速度 物体有向______的加速度 a＝______，方向竖直向__
____
视重 F＝m（g＋a）F＝m（g－____）F＝______
2．超重与失重的理解
（1）当出现超重、失重时，物体的重力并没变化．
（2）物体处于超重状态还是失重状态，只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度方向无关．
（3）当物体处于完全失重状态时，平常一切由于重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆 、
天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等．
3．尽管物体的加速度不在竖直方向，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．
考点一 已知受力分析运动
2
例1、（多选）利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值，如图所示是用这种方法获得
的弹性细绳中拉力 F随时间t变化的图线．实验时，把小球举到悬点 O处，然后放手让小球自由落
下，由图线所提供的信息可以判断（　　）
A．t1时刻小球处在最低点 B．t2时刻小球的速度最大
C．绳子的自然长度为 D．t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小
例2、（2014·新课标全国Ⅰ·24）公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停
止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人
的反应时间和汽车系统的反应时间之和为 1s．当汽车在晴天干燥沥青路面上以 108 km/h 的速度匀
速行驶时，安全距离为120 m．设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的。若要求
安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度．
考点二 已知运动分析力
例3、质量为 2 kg 的物体在水平推力 F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动
的v－t图象如图所示．g取10 m/s2，求：
（1）物体与水平面间的动摩擦因数 μ；
（2）水平推力 F的大小；
（3）0～10 s内物体运动位移的大小．
3
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