《高考物理新编大一轮总复习》第三章 第二节 牛顿第二定律的应用
第二节 牛顿第二定律的应用
一、超重和失重
1.实重和视重
(1)实重:物体实际所受的重力,与物体的运动状态__无关__。
(2)视重
① 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的__示数__称为
视重。
② 视重大小等于弹簧测力计所受物体的__拉力__或台秤所受物体的__压力__。
2.超重、失重和完全失重的比较
超重现象 失重现象 完全失重现象
概念
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
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
物体对支持物的压力(或
对悬挂物的拉力)__等于
零__的现象
产生
条件
物体的加速度方向__竖
直向上__
物体的加速度方向__竖
直向下__
物体的加速度方向__竖
直向下__,大小__a =
g__
原理
方程
F-mg=ma
F=__m ( g + a ) __
mg-F=ma
F=__m ( g - a ) __
mg-F=ma=mg
F=__0__
运动
状态
__加速__上升或__减速
__下降
__加速__下降或__减速
__上升
以a=g__加速__下降或
__减速__上升
二、两类动力学问题
1.动力学的两类基本问题
第一类:已知受力情况求物体的运动情况。
第二类: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:
考点一 超重和失重
1.判断超重和失重现象的三个技巧
1
(1)从受力的角度判断
当物体受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失
重状态,等于零时处于完全失重状态。
(2)从加速度的角度判断
当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下
的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。
(3)从速度变化角度判断
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。
2.超重和失重现象的两点说明
(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)当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生 a=g的加速度效果,不再有其
他效果。此时,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如物体悬浮空中、天平失
效、液体不再产生压强和浮力、“天宫二号”中的航天员躺着和站着睡觉一样舒服等。
[例1] (2021·郑州质检)阿联酋迪拜的哈利法塔,原名迪拜塔,塔高 828 m,也被称为
世界第一高楼。楼层总数 162 层,配备 56 部电梯,最高速度可达 17.4 m/s。游客乘坐观光
电梯大约 1 min 就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在 t=
0时由静止开始上升,其加速度 a与时间 t的关系如图所示。下列相关说法正确的是( )
A.t=6 s 时,电梯处于失重状态
B.7~53 s 时间内,绳索拉力最小
C.t=59 s 时,电梯处于超重状态
D.t=60 s 时,电梯速度恰好为 0
[解析] 根据 at 图象可知,t=6 s 时,电梯的加速度为 a=1.5 m/s2,加速度方向向上,
处于超重状态,选项 A错误;t=59 s 时,电梯的加速度为 a=-1.5 m/s2,加速度方向向下,
处于失重状态,选项 C错误;在 7~53 s 时间内,电梯向上做匀速运动,绳索拉力等于重
力,但拉力不是最小,选项 B错误;根据 at 图线与横轴所围图形的面积表
示速度变化量,可知在 0~60 s 时间内,电梯的速度变化量为零,t=60 s 时,电梯速
度恰好为零,选项 D正确。
[答案] D
[跟踪训练]
1.(2020·德州模拟)几位同学为了探究电梯运动时的加速度大小,他们将体重计放在电
2
梯中。电梯启动前,一位同学站在体重计上,如图甲所示。然后电梯由 1层直接升到 10 层,
之后又从 10 层直接回到 1层。图乙至图戊是电梯运动过程中按运动顺序在不同位置体重计
的示数。根据记录,进行推断分析,其中正确的是( )
A.根据图甲、图乙可知,图乙位置时电梯向上加速运动
B.根据图甲、图丙可知,图丙位置时人处于超重状态
C.根据图甲、图丁可知,图丁位置时电梯向下减速运动
D.根据图甲、图戊可知,图戊位置时人处于失重状态
[解析] 图甲表示电梯静止时体重计的示数,图乙示数大于静止时体重计的示数,所
以电梯是加速上升,A正确;图丙示数小于静止时体重计的示数,处于失重状态,故 B错
误;图丁示数小于静止时体重计的示数,加速度方向向下,电梯在向下加速运动,故 C错
误;图戊示数大于静止时体重计的示数,人处于超重状态,故 D错误。
[答案] A
考点二 牛顿第二定律的瞬时性问题
1.两种模型
2.求解瞬时加速度的一般思路
3
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