高考总复习—牛顿第二定律的应用
2024高考物理一轮复习--牛顿第二定律的应用--动力学中的图像问题
动力学中的图像问题一、动力学图像二、针对练习1、如图甲所示，水平长木板上有质量m＝1.0 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力F f的大小．重力加速度g取10 m/s2.下列判断正确的是()A．5 s内拉力对物块做功为零B．4 s末物块所受合力大小为4.0 NC．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4 D．6～9 s内物块的加速度的大小为2.0 m/s22、（多选）如图所示，蹦极运动就是在跳跃者脚踝部绑有很长的橡皮条的保护下从高处跳下，当人体落到离地面一定距离时，橡皮绳被拉开、绷紧、阻止人体继续下落，当到达最低点时橡皮再次弹起，人被拉起，随后，又落下，反复多次直到静止。
取起跳点为坐标原点O，以竖直向下为y轴正方向，忽略空气阻力和风对人的影响，人可视为质点。
从跳下至第一次到达最低点的运动过程中，用v、a、t分别表示在竖直方向上人的速度、加速度和下落时间。
下列描述v与t、a与、y的关系图像可能正确的是（）A．B．C．D．3、水平地面上有一轻质弹簧，下端固定，上端与物体A相连接，整个系统处于平衡状态．现用一竖直向下的力压物体A，使A竖直向下匀加速运动一段距离，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内．下列关于所加力F的大小和运动距离x之间的关系图象正确的是（）()4、如图所示，竖直轻弹簧一端与地面相连，另一端与物块相连，物块处于静止状态。
现对物块施加一个竖直向上的拉力F，使物块向上做初速度为零的匀加速直线运动，此过程中弹簧的形变始终在弹性限度内，则拉力F随时间t变化的图像可能正确的是（）A．B．C．D．5、水平力F方向确定，大小随时间的变化如图2a所示，用力F拉静止在水平桌面上的小物块，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a随时间变化的图象如图b所示，重力加速度大小为10 m/s2，最大静摩擦力大于滑动摩擦力，由图示可知()A．物块的质量m＝2 kgB．物块与水平桌面间的动摩擦因数为0.2C．在4 s末，物体的动量为12 kg· m/sD．在2～4 s时间内，小物块速度均匀增加6、（多选）如图甲所示，物块A、B中间用一根轻质弹簧相连，放在光滑水平面上，物块A 的质量为1.2kg。
牛顿第二定律的综合应用(解析版)-高中物理
牛顿第二定律的综合应用1.高考真题考点分布题型考点考查考题统计计算题动力学两类基本问题2022年浙江卷选择题连接体问题2024年全国甲卷计算题传送带模型2024年湖北卷选择题、计算题板块模型2024年高考新课标卷、辽宁卷2.命题规律及备考策略【命题规律】高考对动力学两类基本问题、连接体问题、传送带和板块模型考查的非常频繁，有基础性的选题也有难度稍大的计算题。
【备考策略】1.利用牛顿第二定律处理动力学两类基本问题。
2.利用牛顿第二定律通过整体法和隔离法处理连接体问题。
3.利用牛顿第二定律处理传送带问题。
4.利用牛顿第二定律处理板块模型。
【命题预测】重点关注牛顿第二定律在两类基本问题、连接体、传送带和板块模型中的应用。
一、动力学两类基本问题1.已知物体的受力情况求运动情况；2.已知物体的运动情况求受力情况。
二、连接体问题多个相互关联的物体由细绳、细杆或弹簧等连接或叠放在一起，构成的系统称为连接体。
(1)弹簧连接体：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。
(2)物物叠放连接体：相对静止时有相同的加速度，相对运动时根据受力特点结合运动情景分析。
(3)轻绳(杆)连接体：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等，轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度。
三、传送带模型1．模型特点传送带问题的实质是相对运动问题，这样的相对运动将直接影响摩擦力的方向。
2．解题关键(1)理清物体与传送带间的相对运动方向及摩擦力方向是解决传送带问题的关键。
(2)传送带问题还常常涉及临界问题，即物体与传送带达到相同速度，这时会出现摩擦力改变的临界状态，对这一临界状态进行分析往往是解题的突破口。
四、板块模型1．模型特点：滑块(视为质点)置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。
2．位移关系：如图所示，滑块由木板一端运动到另一端的过程中，滑块和木板同向运动时，位移之差Δx=x1 -x2=L(板长)；滑块和木板反向运动时，位移之和Δx=x2+x1=L。
高中物理【牛顿运动定律的应用】复习课件
2
g
上述结论可推导出以下两个推论: ①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,如图乙所示; ②两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点,质点沿过切点的不同的光滑弦由静止开 始滑到下端所用时间相等,如图丙所示。
处理等时圆问题的解题思路:
定点 2 | 连接体问题 1.连接体及其特点
典例 如图所示, 传送带与水平地面间的夹角θ=37°,传送带顶端A到底端B的长度L=23.2 m,传 送带始终以v0=8 m/s的速度逆时针转动【1】。在传送带顶端A轻放【2】一质量m=0.5 kg的煤块, 已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5【3】,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2, 求:煤块从传送带顶端A运动到底端B所需的时间t。
牛顿运动定律的应用
必备知识 清单破
知识点 1 | 牛顿第二定律的作用 牛顿第二定律确定了运动和力的关系,把物体的运动情况与受力情况联系起来。
知识点 2 | 从受力确定运动情况 1.问题概述
已知物体受力情况确定运动情况,指的是在受力情况已知的条件下,判断出物体的运动状 态或求出物体运动相关参量。
2.解题思路 (1)分析对象→确定研究对象,进行受力分析和运动分析,并画出物体的受力示意图。 (2)求合外力→根据力的合成与分解,求出物体所受的合外力的大小和方向。 (3)求加速度→根据牛顿第二定律列方程,求出物体的加速度。 (4)求运动量→结合给定物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出运动参量。
质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦由静止开始下滑到环的最低点所用时间相等,如图
甲所示。证明如下:质点沿竖直直径下滑时,做自由落体运动,有2R= 1 gt2,则运动时间为t=2
2025版高考物理一轮总复习学案 第3章 第10讲 牛顿第二定律的基本应用
第三章运动和力的关系第10讲 牛顿第二定律的基本应用名师讲坛·素养提升一、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____________；第二类：已知运动情况求物体的____________。
运动情况受力情况2．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，具体逻辑关系如图：加速度牛顿运动定律二、超重与失重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________。
(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________称为视重。
②视重大小等于弹簧测力计所受物体的________或台秤所受物体的________。
无关示数拉力压力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)________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(或对于悬挂物的拉力)__________的现象大于小于等于零超重现象失重现象完全失重现象产生条件物体的加速度方向____________物体的加速度方向____________物体的加速度方向____________，大小__________原理方程F－mg＝maF＝_______________mg－F＝maF＝_____________mg－F＝ma＝mgF＝______运动状态________上升或________下降________下降或________上升以a＝g________下降或________上升竖直向上竖直向下竖直向下a＝gm(g＋a)m(g－a)0加速减速加速减速加速减速1.已知物体受力情况，求解运动量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。
( )2．加速度大小等于g 的物体处于完全失重状态。
2024高考物理一轮复习--牛顿第二定律的应用--瞬时性问题,动力学中的两类基本问题
瞬时性问题、动力学中的两类基本问题一、瞬时问题的两类模型轻绳、轻杆和接触面的弹力能跟随外界条件发生突变；弹簧(或橡皮绳)的弹力不能突变，在外界条件发生变化的瞬间可认为是不变的．二、动力学两类基本问题1.解题指导（1）做好两个分析：①受力分析，表示出合力与分力的关系；②运动过程分析，表示出加速度与各运动量的关系.（2）熟悉两种处理方法：合成法和正交分解法.（3）把握一个关键：求解加速度是解决问题的关键．2.必备知识（1）基本思路（2）基本步骤（3）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。
三、针对练习1、如图甲、乙所示，细绳拴一个质量为m 的小球，小球分别用固定在墙上的轻质铰链杆和轻质弹簧支撑，平衡时细绳与竖直方向的夹角均为53°，轻杆和轻弹簧均水平。
已知重力加速度为g ，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
下列结论正确的是( )A ．甲、乙两种情境中，小球静止时，细绳的拉力大小均为43mgB ．甲图所示情境中，细绳烧断瞬间小球的加速度大小为43gC ．乙图所示情境中，细绳烧断瞬间小球的加速度大小为53gD ．甲、乙两种情境中，细绳烧断瞬间小球的加速度大小均为53g2、如图所示，细线连接着A 球，轻质弹簧两端连接着质量相等的A ，B 球，在倾角为θ的光滑斜面体C 上静止，弹簧与细线均平行于斜面．C 的底面粗糙，在水平地面上能始终保持静止，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是( ) A ．两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为g sin θ B ．A 球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2g sin θ C ．C 对地面的压力等于A ，B 和C 的重力之和 D ．地面对C 无摩擦力3、如图所示，物块1的质量为3m ，物块2的质量为m ，两者通过弹簧相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2的加速度大小分别为a 1、a 2.重力加速度大小为g .则有( ) A ．a 1＝0，a 2＝g B ．a 1＝g ，a 2＝g C ．a 1＝0，a 2＝4 g D ．a 1＝g ，a 2＝4 g4、如图所示，质量分别为m 、2m 的球A 、B 由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在正在竖直向上做匀减速运动的电梯内，细线承受的拉力为F ，此时突然剪断细线，在绳断的瞬间，弹簧的弹力大小和小球A 的加速度大小分别为( ) A ．2F 3 2F 3m ＋gB ．F 3 2F3m＋gC ．2F 3 F 3m＋gD ．F 3 F3m＋g5、如图，A 、B 两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中，A 、B 两球用轻弹簧相连，图乙中A 、B 两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C 与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间(重力加速度为g )( ) A ．图甲中A 球的加速度不为零 B ．图乙中两球加速度均为g sin θ C ．图乙中轻杆的作用力一定不为零D ．图甲中B 球的加速度是图乙中B 球加速度的3倍6、如图所示，质量为2 kg 的物体B 和质量为1 kg 的物体C 用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。
2025高考物理总复习牛顿第二定律的基本应用
考点一 动力学两类基本问题
在水平面上，根据牛顿第二定律可知
F－μmg＝ma
F－μmg 14－0.5×2×10
解得 a＝ m ＝
2
m/s2＝2 m/s2
从M点到B点，根据速度位移公式可知vB2＝2aL
解得 vB＝ 2aL＝ 2×2×9 m/s＝6 m/s；
考点一 动力学两类基本问题
(2)物体在斜面上滑行的时间是多少？(可用根式表示)
考点二 动力学图像问题
(3)F－t图像：结合物体受到的力，由牛顿第二定律求出加速度，分析每 一段的运动情况。 (4)F－a图像：首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后 根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合 图像，明确图像的斜率、截距或面积的意义，从而由图像给出的信息求 出未知量。
答案 35(1＋ 5) s
考点一 动力学两类基本问题
物体在斜面上向上运动时，根据牛顿第二定律可知 mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1 代入数据解得a1＝10 m/s2 根据速度位移公式可知vB2＝2a1x 解得x＝1.8 m 由 vB＝a1t1 得 t1＝35 s
考点一 动力学两类基本问题
考点一 动力学两类基本问题
拓展 若沿cb放一个光滑细杆，小滑环从c处无初速度释放到达b，运动 时间为t4，t4和t1关系如何？ 答案 t4＝t1
考点一 动力学两类基本问题
总结提升
等时圆模型 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， 如图甲所示； 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，如图乙 所示；
考点一 动力学两类基本问题
总结提升
3.两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质 点沿不同的光滑弦从上端由静止开始滑到下端所用时 间相等，如图丙所示。
2025届高考物理一轮复习资料第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律的基本应用
第2讲牛顿第二定律的基本应用学习目标 1.会用牛顿第二定律分析计算物体的瞬时加速度。
2.掌握动力学两类基本问题的求解方法。
3.知道超重和失重现象，并会对相关的实际问题进行分析。
1.2.3.4.1.思考判断(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，物体对地板的压力大于物体的重力。
(×)(5)加速上升的物体处于超重状态。
(√)(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。
(×)2.(2023·江苏卷，1)电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。
电梯加速上升的时段是()A.从20.0 s到30.0 sB.从30.0 s到40.0 sC.从40.0 s到50.0 sD.从50.0 s到60.0 s答案A考点一瞬时问题的两类模型两类模型例1 (多选)(2024·湖南邵阳模拟)如图1所示，两小球1和2之间用轻弹簧B相连，弹簧B与水平方向的夹角为30°，小球1的左上方用轻绳A悬挂在天花板上，绳A与竖直方向的夹角为30°，小球2的右边用轻绳C沿水平方向固定在竖直墙壁上。
两小球均处于静止状态。
已知重力加速度为g，则()图1A.球1和球2的质量之比为1∶2B.球1和球2的质量之比为2∶1C.在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小为3gD.在轻绳A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为2g答案BC解析对小球1、2受力分析如图甲、乙所示，根据平衡条件可得F B＝m1g，F B sin30°＝m2g，所以m1m2＝21，故A错误，B正确；在轻绳A突然断裂的瞬间，弹簧弹力未来得及变化，球2的加速度大小为0，弹簧弹力F B＝m1g，对球1，由牛顿第二定律有F合＝2m1g cos 30°＝m1a，解得a＝3g，故C正确，D错误。
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—牛顿第二定律的综合应用(附答案解析)
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—牛顿第二定律的综合应用（附答案解析）1．(2023·北京卷·6)如图所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两物块质量均为1kg，细线能承受的最大拉力为2N。
若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做匀加速直线运动。
则F的最大值为()A．1N B．2N C．4N D．5N2．某列车由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。
若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为()A．F B.19F20C.F19D.F203.(多选)(2024·吉林通化市模拟)如图所示，用力F拉着A、B、C三个物体在光滑水平面上运动，现在中间的B物体上加一块橡皮泥，它和中间的物体一起运动，且原拉力F不变，那么加上橡皮泥以后，两段绳的拉力F TA和F TB的变化情况是()A．F TA增大B．F TB增大C．F TA减小D．F TB减小4.(2021·海南卷·7)如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。
将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。
已知P、Q两物块的质量分别为m P＝0.5kg、m Q＝0.2kg，P与桌面间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g＝10m/s2。
则推力F的大小为()A．4.0N B．3.0N C．2.5N D．1.5N5.(多选)如图，P、Q两物体叠放在水平面上，已知两物体质量均为m＝2kg，P与Q间的动摩擦因数为μ1＝0.3，Q与水平面间的动摩擦因数为μ2＝0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g＝10m/s2，当水平向右的外力F＝12N作用在Q物体上时，下列说法正确的是()A．Q对P的摩擦力方向水平向右B．水平面对Q的摩擦力大小为2NC．P与Q之间的摩擦力大小为4ND．P与Q发生相对滑动6.(多选)(2023·陕西西安市期末)一辆货车运载着圆柱形的光滑空油桶。
第四讲牛顿第二定律的综合应用(原卷版)
第四讲牛顿第二定律的综合应用考点一、连接体问题1.连接体多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等联系)在一起构成的系统称为连接体。
连接体一般(含弹簧的系统，系统稳定时)具有相同的运动情况(速度、加速度)．2.常见的连接体(1)物物叠放连接体：两物体通过弹力、摩擦力作用，具有相同的速度和加速度速度、加速度相同(2)轻绳连接体：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度大小总是相等．速度、加速度相同速度、加速度大小相等，方向不同(3)轻杆连接体：轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度．速度、加速度相同(4)弹簧连接体：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度、加速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速度、加速度相等．3.整体法与隔离法在连接体中的应用(1)整体法当连接体内(即系统内)各物体的加速度大小相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体，分析其受力和运动情况，对整体列方程求解的方法。
(2)隔离法当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，再对隔离出来的物体列方程求解的方法．例1、如图所示，水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一条轻绳连接，两木块的材料相同，现用力F向右拉木块2，当两木块一起向右做匀加速直线运动时，已知重力加速度为g，下列说法正确的是()A．若水平面是光滑的，则m2越大绳的拉力越大B．若木块和地面间的动摩擦因数为μ，则绳的拉力为m1Fm1＋m2＋μm1gC．绳的拉力大小与水平面是否粗糙无关D．绳的拉力大小与水平面是否粗糙有关L例2、(多选)(2020·高考海南卷，T12)如图，在倾角为θ的光滑斜面上，有两个物块P和Q，质量分别为m1和m2，用与斜面平行的轻质弹簧相连接，在沿斜面向上的恒力F作用下，两物块一起向上做匀加速直线运动，则()A．两物块一起运动的加速度大小为a＝Fm1＋m2B．弹簧的弹力大小为T＝m2m1＋m2FC．若只增大m2，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大D．若只增大θ，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大例3、(2020·高考江苏卷，T5)中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。
牛顿第二定律的应用复习讲义
第2讲牛顿第二定律的基本应用一、瞬时问题1．牛顿第二定律的表达式为：F合＝ma，加速度由物体所受合外力决定，加速度的方向与物体所受合外力的方向一致．当物体所受合外力发生突变时，加速度也随着发生突变，而物体运动的速度不能发生突变．2．轻绳、轻杆和轻弹簧(橡皮条)的区别(1)轻绳和轻杆：剪断轻绳或轻杆断开后，原有的弹力将突变为0.(2)轻弹簧和橡皮条：当轻弹簧和橡皮条两端与其他物体连接时，轻弹簧或橡皮条的弹力不能发生突变．自测1如图1，A、B、C三个小球质量均为m，A、B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起，B、C之间用轻弹簧拴接，整个系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态．现将A上面的细线剪断，使A的上端失去拉力，则在剪断细线的瞬间，A、B、C三个小球的加速度分别是(重力加速度为g)()A．1.5g，1.5g,0 B．g，2g，0C．g，g，g D．g，g，0二、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)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．2．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．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于0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．4．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．判断正误(1)超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了．()(2)物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用．()(3)物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态．()三、动力学的两类基本问题1．由物体的受力情况求解运动情况的基本思路先求出几个力的合力，由牛顿第二定律(F合＝ma)求出加速度，再由运动学的有关公式求出速度或位移．2．由物体的运动情况求解受力情况的基本思路已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力．3．应用牛顿第二定律解决动力学问题，受力分析和运动分析是关键，加速度是解决此类问题的纽带，分析流程如下：受力情况(F合)F合＝ma加速度a运动学公式运动情况(v、x、t)自测2(2019·山东菏泽市第一次模拟)一小物块从倾角为α＝30°的足够长的斜面底端以初速度v0＝10 m/s沿固定斜面向上运动(如图2所示)，已知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝33，g取10 m/s2，则物块在运动时间t＝1.5 s时离斜面底端的距离为()A．3.75 m B．5 m C．6.25 m D．15 m1．两种模型加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型：2．解题思路分析瞬时变化前后物体的受力情况⇒列牛顿第二定律方程⇒求瞬时加速度3．两个易混问题(1)图3甲、乙中小球m1、m2原来均静止，现如果均从图中A处剪断，则剪断绳子瞬间图甲中的轻质弹簧的弹力来不及变化；图乙中的下段绳子的拉力将变为0(2)由(1)的分析可以得出：绳的弹力可以突变而弹簧的弹力不能突变．例1(多选)(2019·广西桂林、梧州、贵港、玉林、崇左、北海市第一次联合调研)如图4所示，质量均为m 的木块A和B用一轻弹簧相连，竖直放在光滑的水平面上，木块A上放有质量为2m的木块C，三者均处于静止状态．现将木块C迅速移开，若重力加速度为g，则在木块C移开的瞬间()A．弹簧的形变量不改变B．弹簧的弹力大小为mgC．木块A的加速度大小为2g D．木块B对水平面的压力大小迅速变为2mg变式1如图5所示，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量m＝1 kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零．在剪断轻绳的瞬间(g取10 m/s2)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是()A．小球受力个数不变B．水平面对小球的弹力仍然为零C．小球将向左运动，且a＝8 m/s2D．小球将向左运动，且a＝10 m/s2变式2如图6所示，A球质量为B球质量的3倍，光滑固定斜面的倾角为θ，图甲中，A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，重力加速度为g，则在突然撤去挡板的瞬间有()A．图甲中A球的加速度大小为g sin θB．图甲中B球的加速度大小为2g sin θC．图乙中A、B两球的加速度大小均为g sin θD．图乙中轻杆的作用力一定不为零1．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．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，失重例2 (2020·湖南衡阳市第一次联考)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小、某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置．其工作原理图如图7甲所示，将压敏电阻、定值电阻R 、电流显示器、电源连成电路、在压敏电阻上放置一个绝缘重物，0～t 1时间内升降机停在某一楼层处，t 1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i 随时间t 变化情况如图乙所示，则下列判断不正．．确．的是( ) A ．t 1～t 2时间内绝缘重物处于超重状态B ．t 3～t 4时间内绝缘重物处于失重状态C ．升降机开始时可能停在1楼，从t 1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在高楼D ．升降机开始时可能停在高楼，从t 1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼变式3 (2019·广东广州市4月综合测试)如图8，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为( )A ．失重、失重B ．超重、超重C ．失重、超重D ．超重、失重变式4 某人在地面上最多可举起50 kg 的物体，若他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg 的物体，电梯加速度的大小和方向为(g ＝10 m/s 2)( )A ．2 m/s 2 竖直向上 B.53 m/s 2 竖直向上 C ．2 m/s 2 竖直向下 D.53m/s 2 竖直向下1．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．2．常用方法(1)合成法在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用合成法．(2)正交分解法若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用正交分解法．类型1 已知物体受力情况，分析物体运动情况例3 (2019·安徽宣城市期末调研测试)如图9，质量为m ＝1 kg 、大小不计的物块，在水平桌面上向右运动，经过O 点时速度大小为v ＝4 m/s ，对此物块施加大小为F ＝6 N 、方向向左的恒力，一段时间后撤去该力，物块刚好能回到O 点，已知物块与桌面间动摩擦因数为μ＝0.2，重力加速度g ＝10 m/s 2，求：(1)此过程中物块到O 点的最远距离；(2)撤去F 时物块到O 点的距离．变式5(2020·山东等级考模拟卷·15)如图10甲所示，在高速公路的连续下坡路段通常会设置避险车道，供发生紧急情况的车辆避险使用，本题中避险车道是主车道旁的一段上坡路面．一辆货车在行驶过程中刹车失灵，以v0＝90 km/h的速度驶入避险车道，如图乙所示．设货车进入避险车道后牵引力为零，货车与路面间的动摩擦因数μ＝0.30，取重力加速度大小g＝10 m/s2.(1)为了防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，该避险车道上坡路面的倾角θ应该满足什么条件？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果用θ的正切值表示．(2)若避险车道路面倾角为15°，求货车在避险车道上行驶的最大距离．(已知sin 15°＝0.26，cos 15°＝0.97，结果保留两位有效数字．类型2已知物体运动情况，分析物体受力情况例4(2019·安徽安庆市第二次模拟)如图11甲所示，一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面的倾角θ＝37°，现有质量m＝2.2 kg的物体在水平向左的外力F的作用下由静止开始沿斜面向下运动，经过2 s撤去外力F，物体在0～4 s内运动的速度与时间的关系图线如图乙所示．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2，求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数和水平外力F的大小；(2)物体在0～4 s内的位移大小．变式6(2019·福建宁德市5月质检)某天，小陈叫了外卖，外卖小哥把货物送到他家阳台正下方的平地上，小陈操控小型无人机带动货物，由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，一段时间后，货物又匀速上升53 s，最后再匀减速1 s恰好到达他家阳台且速度为零．货物上升过程中，遥控器上显示无人机在上升过程的最大速度为1 m/s，高度为56 m．货物质量为2 kg，受到的阻力恒为其重力的0.02倍，重力加速度大小g＝10 m/s2.求：(1)无人机匀加速上升的高度；(2)上升过程中，无人机对货物的最大作用力大小．1．(2019·江西赣州市上学期期末)电梯顶上悬挂一根劲度系数是200 N /m 的弹簧，弹簧的原长为20 cm ，在弹簧下端挂一个质量为0.4 kg 的砝码．当电梯运动时，测出弹簧长度变为23 cm ，g 取10 m/s 2，则电梯的运动状态及加速度大小为( )A ．匀加速上升，a ＝2.5 m/s 2B ．匀减速上升，a ＝2.5 m/s 2C ．匀加速上升，a ＝5 m/s 2D ．匀减速上升，a ＝5 m/s 22．(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a 随时间t 变化的图线如图1所示，以竖直向上为a 的正方向，则人对地板的压力( )A ．t ＝2 s 时最大B ．t ＝2 s 时最小C ．t ＝8.5 s 时最大D ．t ＝8.5 s 时最小3.(2020·广东东莞市调研)为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图2所示．当此车匀减速上坡时，乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)( )A ．处于超重状态B ．不受摩擦力的作用C ．受到向后(水平向左)的摩擦力作用D ．所受合力竖直向上4.(2019·河北衡水中学第一次调研)如图3所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A 小球，同时水平细线一端连着A 球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°，A 、B 两小球分别连在另一根竖直弹簧两端．开始时A 、B 两球都静止不动，A 、B 两小球的质量相等，重力加速度为g ，若不计弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A 、B 两球的加速度分别为( )A ．a A ＝aB ＝gB ．a A ＝2g ，a B ＝0C ．a A ＝3g ，a B ＝0D ．a A ＝23g ，a B ＝05.(2020·吉林“五地六校”合作体联考)如图4所示，质量分别为m 1、m 2的A 、B 两小球分别连在弹簧两端，B 小球用细绳固定在倾角为30°的光滑斜面上，若不计弹簧质量且细绳和弹簧与斜面平行，在细绳被剪断的瞬间，A 、B 两小球的加速度大小分别为( )A ．都等于g 2B ．0和(m 1＋m 2)g 2m 2C.(m 1＋m 2)g 2m 2和0 D ．0和g 26.(2019·东北三省四市教研联合体模拟)如图5所示，物体A、B由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，由静止开始释放，在物体A加速下降的过程中，下列判断正确的是()A．物体A和物体B均处于超重状态B．物体A和物体B均处于失重状态C．物体A处于超重状态，物体B处于失重状态D．物体A处于失重状态，物体B处于超重状态7．(2019·安徽马鞍山市检测)两物块A、B并排放在水平地面上，且两物块接触面为竖直面，现用一水平推力F作用在物块A上，使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动，如图6甲所示，在A、B的速度达到6 m/s时，撤去推力F.已知A、B质量分别为m A＝1 kg、m B＝3 kg，A与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.3，B 与地面没有摩擦，物块B运动的v－t图象如图乙所示．g取10 m/s2，求：(1)推力F的大小；(2)物块A刚停止运动时，物块A、B之间的距离．8．(2019·河北承德市期末)如图7所示，有一质量为2 kg的物体放在长为1 m的固定斜面顶端，斜面倾角θ＝37°，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.(1)若由静止释放物体，1 s后物体到达斜面底端，则物体到达斜面底端时的速度大小为多少？(2)物体与斜面之间的动摩擦因数为多少？(3)若给物体施加一个竖直方向的恒力，使其由静止释放后沿斜面向下做加速度大小为1.5 m/s2的匀加速直线运动，则该恒力大小为多少？9．(2019·安徽黄山市一模检测)如图8所示，一质量为m的小物块，以v0＝15 m/s的速度向右沿水平面运动12.5 m后，冲上倾斜角为37°的斜面，若小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为0.5，斜面足够长，小物块经过水平面与斜面的连接处时无能量损失．求：(g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(1)小物块在斜面上能达到的最大高度；(2)小物块在斜面上运动的时间．。
牛顿第二定律及其应用
牛顿第二定律的理解
1.瞬时性：牛顿第二定律说明力的瞬时效应能产生加速度，物体的加速度和物体所受的合外力总是同生、同灭、同时变化，所以它适合解决物体在某一时刻或某一位置时的力和加速度的关系问题。
2.矢量性：力和加速度都是矢量，物体的加速度方向由物体所受合外力的方向决定。
牛顿第二定律的数学表达式F合＝ma中，等号不仅表示左右两边数值相等，也表示方向一致。
3.独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理)，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。
即：∑Fx ＝max，∑Fy＝may。
4.同一性：合外力F、质量m、加速度a三个物理量必须对应同一个物体或同一个系统；加速度a相对于同一惯性关系(一般以地面为参考系)。
牛顿第二定律适用范围
1.牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。
2.牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。
2024届高考一轮复习物理课件(新教材粤教版)：牛顿第二定律的基本应用
超重和失重问题
梳理 必备知识
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 (选填“无关” 或“相关”). (2)视重：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.超重、失重和完全失重的对比
名称
超重
失重
完全失重
现象 视重 大于实重 视重 小于 实重
(3)运动员滑上水平雪道后，在t′＝2.0 s内 滑行的距离x. 答案 59 m
运动员滑到B点时的速度vB＝v0＋at＝30 m/s 在水平雪道上运动员受力如图乙所示，建立如图乙 所示的直角坐标系，设运动员的加速度为a′， 根据牛顿第二定律，x方向上有－μFN′＝ma′， y方向上有FN′－mg＝0，又x＝vBt′＋ 12a′t′2 ， 联立解得x＝59 m.
开始弹簧处于拉伸状态，伸长量为x，设弹簧的 劲度系数为k，则kx＝0.5mg，剪断细线后a向下 做加速运动，a向下运动x时弹簧恢复原长，然 后a继续向下做加速运动，弹簧被压缩，弹簧弹力向上，开始弹簧弹 力小于a的重力沿斜面方向的分力F1＝2mgsin 30°＝mg，物块继续向下 做加速运动，设弹簧压缩量为x′时物块a所受合力为零，则kx′＝F1 ＝mg，x′＝2x，当物块a所受合力为零时速度最大，在此过程物块a 下滑的距离s＝x＋x′＝3x，D正确.
例7 (2023·四川金堂县淮口中学高三检测)如图所示，ABC是一雪道， AB段为长L＝80 m、倾角θ＝37°的斜坡，BC段水平，AB与BC平滑相连. 一个质量m＝75 kg的滑雪运动员(含滑雪板)，从斜坡顶端以v0＝2.0 m/s 的初速度匀加速滑下，经时间t＝5.0 s到达斜坡底端B点.滑雪板与雪道间 的动摩擦因数在AB段和BC段均相同(运动员可视为质点).取g＝10 m/s2， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求： (1)运动员在斜坡上滑行时的加速度大小a； 答案 5.6 m/s2
应用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤
例2、、一个静止在地面上的物体，质量是2kg,在 6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动， 物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N。求物体 4S末的速度和4S内发生的位移。
01
已知运动情况，应用运动学公式，求出加
02
速度，再根据牛顿第二定律，求出物体的受力
03
情况。
04
例1、一辆载重汽车，总质量是4000kg，牵引
03
度有多大？
04
求物块滑到斜面的底端所用的时间为多少？
05
（96年高考）：一物块从倾角为a、长为s的斜
06
面的顶端由静止开始下滑，物块与斜面的动摩
07
擦因数为µ，求物块滑到斜面底端所需的时间。
08
应用牛顿第二定律解题的基本类型
一、已知受力情况，应用牛顿第二定律求出 加速度，求出物体的运动情况
例1：一个原来静止的物体，质量是7kg，在14N 的恒力作用下，5s末的速度是多大？5s内通过 的路程是多少？
确定研究对象
对研究对象进行受力分析
选取加速度的方向为正方向，求出在正 方向上所受的合外力
分析物体的运动状态
建立坐标系
根据牛顿第二定律列方程，求解，必要 时对结果进行讨论。
应用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤
例：质量为m的物块由倾角为a的斜面顶端由静
01
止匀加速下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为
02
Hale Waihona Puke µ，斜面的高度为h，求物块沿斜面下滑的加速
03
动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组成共同加速。
04
推进器的平均推力F等于895N，推进器开动7s，测出
05
飞船和火箭组的速度改变是0.91m/s。以知双子星号
2024物理复习 第8讲 牛顿第二定律的基本应用
第8讲 牛顿第二定律的基本应用瞬时类问题1. “儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根橡皮绳。
如图所示，质量为m 的小明静止悬挂时，两橡皮绳的夹角为60°，则( B )A ．每根橡皮绳的拉力为12mgB ．若将悬点间距离变小，则每根橡皮绳所受拉力将变小C ．若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂，则小明此时加速度a ＝gD ．若拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根轻绳，则小明左侧轻绳在腰间断裂时，小明的加速度a ＝g[解析]选设每根橡皮绳的拉力为F ，由2F cos 30°＝mg 可得F ＝33mg ，两悬点间距离变小，两橡皮绳间夹角变小，橡皮绳的拉力F 也变小，A 错误，B 正确；当小明左侧橡皮绳在腰间断裂时，右侧橡皮绳拉力不变，此时小明的合力与左侧初始时橡皮绳的拉力大小相等，方向相反，由33mg ＝ma 可求得加速度a ＝33g ，C 错误；如果小明腰间拴的是两根轻绳，则小明左侧轻绳在腰间断裂时，右侧轻绳的拉力可瞬间发生变化，使小明沿右侧轻绳方向加速度为零，由mg sin 30°＝ma 可得，此时小明的加速度a ＝12g ，选项D 错误。
2.如图所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量均为m ,物块2、4质量均为m 0,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a 1、a 2、a 3、a 4,重力加速度大小为g ,则 ( C )A .a 1=a 2=a 3=a 4=0B .a 1=a 2=a 3=a 4=gC .a 1=a 2=g ,a 3=0,a 4=m+m 0m 0g D .a 1=g ,a 2=m+m 0m 0g ,a 3=0,a 4=m+m 0m 0g [解析] 在抽出木板的瞬间,物块1、2与轻杆接触处的形变立即消失,物块1、2受到的合力均等于各自的重力,由牛顿第二定律得a 1=a 2=g ;物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变,此时弹簧对物块3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg ,因此物块3所受的合力F 3=F-mg=0,则加速度a 3=0;对物块4受力分析,受到向下的弹簧弹力和重力,由牛顿第二定律得a 4=F+m 0g m 0=m+m 0m 0g ,故C 正确.3. 如图所示,A 、B 两球质量相等,光滑斜面的倾角为θ,图甲中A 、B 两球用轻弹簧相连,图乙中A 、B 两球用轻质杆相连,系统静止时,挡板C 与斜面垂直,轻弹簧、轻杆均与斜面平行,重力加速度为g ,则在突然撤去挡板的瞬间( D )A .两图中两球的加速度均为g sin θB .两图中A 球的加速度均为0C .图乙中轻杆的作用力一定不为0D .图甲中B 球的加速度是图乙中B 球的加速度的2倍[解析] 撤去挡板前,对整体分析,挡板对B 球的弹力大小为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,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,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,故D 正确,A 、B 、C 错误.动力学中的两类基本问题4.高空坠物危及人身安全,已成为城市公害.因此有专家建议在高楼外墙安装防高空坠物网.某公司的一座高楼在2楼安装了防坠物网,网底水平,与2楼地板等高,如图所示.该高楼2楼地板离地面的高度为3.75 m,2楼及以上每层高度为2.8 m .现让一瓶矿泉水从26楼的窗台自由坠落进行测试,矿泉水的质量为500 g,窗台离地板的高度为1.25 m,矿泉水落到防坠物网上后最大下陷深度为37 cm .矿泉水下落过程中空气阻力不计,水瓶接触网面后的运动可视作匀减速运动.重力加速度g 取10 m/s 2.(1)求矿泉水刚落到网面时的速度大小;(2)求矿泉水从开始下落到下陷最大深度时所需的时间;(3)矿泉水对网的作用力大小是一名中学生(质量50 kg)体重的多少倍?[答案] (1)37 m/s (2)3.72 s (3)1.86倍 [解析] (1)矿泉水落到网面时通过的位移为 H=(1.25+24×2.8) m =68.45 m 由运动学公式 v 12=2gH可求出矿泉水刚落到网面时的速度v 1=37 m/s(2)设第一段运动时间为t 1,第二段运动时间为t 2、位移为h ,则有v 12t 1+v 12t 2=H+h t=t 1+t 2=3.72 s(3)设匀减速运动的加速度大小为a ,则 v 12=2ah设网对矿泉水的作用力大小为F ,由牛顿第二定律可知 F-mg=ma 得F=930 N由牛顿第三定律可知,矿泉水对网的作用力 F'=930 N 故F 'Mg =930500=1.865.民航客机都有紧急出口,发生意外情况的飞机紧急着陆后,打开紧急出口,狭长的气囊会自动充气,生成一条连接出口与地面的斜面,人员可沿斜面滑行到地面(如图所示).假设某型号的飞机舱口下沿距地面高度为4 m,气囊所形成的斜面长度为8 m,一个质量为60 kg 的人在气囊顶端由静止沿斜面滑下时,可视为做匀加速直线运动,人与气囊间的动摩擦因数为√315(g 取10m/s 2).下列说法正确的是( D )A .人滑至气囊底端所经历的时间约为1 sB .人滑至气囊底端所经历的时间约为3 sC .人滑至气囊底端时的速度大小为4 m/sD .人滑至气囊底端时的速度大小为8 m/s[解析] 设斜面与水平方向的夹角为θ,则sin θ=48=12,解得θ=30°,根据牛顿第二定律得mg sin θ-μmg cos θ=ma ,解得加速度为a=4 m/s 2,根据位移公式得L=12at 2,解得t=√2La =√2×84s =2 s,故A 、B 错误;根据速度公式可得人滑至气囊底端时的速度大小为v=at=8 m/s,故C 错误,D 正确.超重和失重问题6.[2022·镇海中学模拟] 一质量为m 的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移x 与时间t 的关系图像如图所示.乘客所受支持力的大小用F 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( D )A.0~t1时间内,v增大,F N>mgB.t1~t2时间内,v减小,F N<mgC.t2~t3时间内,v增大,F N<mgD.t2~t3时间内,v减小,F N>mg[解析] [解析] 位移—时间图像的斜率表示速度,0~t1时间内乘客的速度增大,乘客向下做加速运动,故加速度向下,乘客失重,F N<mg,选项A错误;t1~t2时间内乘客的速度不变,乘客做匀速运动,说明乘客处于平衡状态,F N=mg,选项B错误;t2~t3时间内乘客的速度减小,乘客向下做减速运动,故加速度向上,乘客超重,F N>mg,选项C错误,D正确.7.小明乘坐竖直电梯经过1 min可达顶楼,已知电梯在t=0时由静止开始上升,取竖直向上为正方向,该电梯的加速度a随时间t的变化图像如图所示.若电梯受力简化为只受重力与绳索拉力,则(D)A.t=4.5 s时,电梯处于失重状态B.在5~55 s时间内,绳索拉力最小C.t=59.5 s时,电梯处于超重状态D.t=60 s时,绳索拉力的功率恰好为零[解析] 电梯在t=4.5 s时,a>0,处于超重状态,故A错误.5~55 s时间内,a=0,电梯处于平衡状态,绳索拉力的大小等于电梯的重力,大于电梯失重时绳索的拉力,所以这段时间内绳索拉力不是最小,故B错误.t=59.5 s时,电梯减速向上运动,a<0,加速度方向向下,电梯处于失重状态,故C错误.a-t图像与横坐标轴所围的面积表示速度的变化量大小,由几何知识可知,60 s内速度的变化量为0,而电梯的初速度为0,所以t=60 s时,电梯速度恰好为0,根据P=Fv可知绳索拉力的功率恰好为零,故D正确.8.如图所示,重为4 N的物体A被平行于斜面的细线拴在斜面的上端,整个装置保持静止状态,倾角为30°的斜面被固定在测力计上,物体与斜面间无摩擦.装置稳定后,烧断细线,物体沿斜面下滑,与静止时比较,此时测力计的示数(g取10 m/s2)(C)A.增加4 NB.减少3 NC.减少1 ND.不变[解析] 物体沿斜面下滑的加速度a=g sin 30°,方向沿斜面向下,对整体,在竖直方向由牛顿第二定律得(M+m)g-F N=ma y,其中a y=a sin 30°,故F N相对原来减少mg sin 30°·sin 30°=1 N,选项C正确.素养提升等时圆问题9.倾角为θ的斜面固定在水平地面上,在与斜面共面的平面上方A点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上B、C、D三点,其中AC与斜面垂直,且∠BAC=∠DAC=θ(θ<45°),现有三个质量均为m的小圆环(看作质点)分别套在三根细杆上,依次从A点由静止滑下,滑到斜面上B、C、D三点所有时间分别为t B、t C、t D,下列说法正确的是(B)A.t B>t C>t DB.t B=t C<t DC.t B<t C<t DD.t B<t C=t D[解析] 由于∠BAC=θ,则可以判断AB竖直向下,以AB为直径作圆,由几何关系可知C点落在圆周上,D点落在圆周外,由等时圆的知识可知t B=t C<t D,故B正确.10.[2022·山东济南二模] 滑滑梯是小朋友们爱玩的游戏.有两部直滑梯AB和AC,A、B、C 在竖直平面内的同一圆周上,且A为圆周的最高点,示意图如图所示,已知圆周半径为R.在圆周所在的竖直平面内有一位置P,距离A点为√3R,且与A等高.各滑梯的摩擦均不计,已知重力加速度为g.(1)如果小朋友由静止开始分别沿AB和AC滑下,试通过计算说明两次沿滑梯运动的时间关系;(2)若设计一部上端在P点,下端在圆周上某点的直滑梯,则小朋友沿此滑梯由静止滑下时,在滑梯上运动的最短时间是多少?[答案] (1)t AB=t AC(2)√3Rg[解析] (1)设AB与水平方向的夹角为θ,小朋友沿AB下滑时的加速度a=mgsinθ=g sin θm由运动学公式有x AB=1a t AB22由几何关系知x AB=2R sin θ解得t AB=√4Rg由上式知沿滑梯运动的时间t 与滑梯和水平面间的夹角无关,同理可知t AC =√4R g故t AB =t AC .(2)画出以P 点为最高点、半径为r 、与题图中圆外切的圆,如图设切点为D ,根据第(1)问的结论,当小朋友沿滑梯PD 下滑时,在滑梯上运动的时间最短.由几何关系知(R+r )2=(R-r )2+(√3R )2 解得r=34R结合第(1)问的结论有t PD =√4rg =√3Rg.。
第三章第2讲 牛顿运动定律的应用--2025版高考总复习物理
第3章 牛顿运动定律
解析：两橡皮泥都静止处于平衡状态，由平衡条件得Fa＝(m1＋m2)g＝ 4m1g，Fb＝m2g＝3m1g，可知弹簧a的弹力比弹簧b的弹力大，故A正确； 在m1上取Δm粘在m2处，由平衡条件得Fa＝(m1－Δm＋m2＋Δm)g＝4m1g， 可知弹簧a的弹力不变，长度不变，故B错误；剪断弹簧a瞬间，弹簧a的 弹力消失，弹簧b的弹力不变，对质量为m1的橡皮泥，由牛顿第二定律可 得m1g＋Fb＝m1a1，解得a1＝4g，方向竖直向下，质量为m2的橡皮泥受力 不变，加速度为零，故C错误；剪断弹簧b瞬间，弹簧a的弹力不变，弹 簧b的弹力消失，对质量为m1的橡皮泥，由牛顿第二定律可得Fa－m1g＝ m1a′1，解得a′1＝3g，方向竖直向上；对质量为m2的橡皮泥，由牛顿第二 定律可得m2g＝m2a′2，解得a′2＝g，方向竖直向下，故D正确。
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第3章 牛顿运动定律
易错警示 在求解瞬时加速度时应注意的问题
(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时， 需要重新进行受力分析和运动分析。 (2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过 程，不会发生突变。
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第3章 牛顿运动定律
1.(多选)(2024·四川成都诊断)如图所示，劲度系数不同的两个轻质弹簧 a、b悬挂了质量为m1和m2两块橡皮泥，整个装置保持静止时，弹簧a的 长度与弹簧b的长度相等；已知m2＝3m1，重力加速度为g，则( ) A．弹簧a的弹力比弹簧b的弹力大 B．在m1上取Δm粘在m2处，弹簧a长度变短，弹簧b长度变长 C．剪断弹簧a瞬间，质量为m1和m2的橡皮泥的加速度大小都 为g，方向竖直向下 D．剪断弹簧b瞬间，质量为m1的橡皮泥加速度大小为3g，方向竖直向 上，质量为m2的橡皮泥加速度大小为g，方向竖直向下
2025高考物理总复习牛顿第二定律的基本应用
用的时间。下列关系正确的是( BCD)
A.t1=t2
B.t2>t3
C.t1<t2
D.t1=t3
解析 设想还有一根光滑固定细杆ca,则ca、Oa、da三细杆交于圆的最低点
a,三杆顶点均在圆周上,根据等时圆模型可知,由c、O、d无初速度释放的
静止开始滑到下端所用时间相等,如图丙所示。
考向一 已知受力情况求运动情况
典题1 四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前得到越
来越广泛的应用。一架质量m=2 kg的无人机,其动力系统所能提供的最大
升力F=36 N,运动过程中所受空气阻力大小恒为Ff=4 N。g取10 m/s2。
(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞。求在t=5 s时离
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 ①物体向上加速或向下减速时,处于超重状态
的角度判断 ②物体向下加速或向上减速时,处于失重状态
考向一 超重、失重的理解
典题4 (2024山东济南模拟)图甲是某同学站在接有力传感器的板上做下蹲、
解得h=75 m。
(2)设无人机坠落过程中加速度为a1,由牛顿第二定律得
mg-Ff=ma1
解得a1=8 m/s2
由v2=2a1H
解得v=40 m/s。
★一题多变 若在典题1无人机坠落过程中,由于遥控设备的干预,动力设备
重新启动提供向上的最大升力。为使无人机着地时速度为零,求无人机从
开始下落到恢复升力的最长时间t1。
2025高考物理备考复习教案 第三章 第2讲 牛顿第二定律的基本应用
受外力时形变 受外力时
特点
不可伸长
只能变长，不
能变短
形变量
微小不计
较大
弹力能否突变
可以突变
产生拉力或压力
只能受拉力作用，不
能承受压力
两端连有物体时不能
只能受拉力作用，不
突变
能承受压力
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第2讲 牛顿第二定律的基本应用
模型
轻弹簧
轻杆
受外力时形变
受外力时
特点
形变量
既可变长，又
可变短
不可伸长，不
可缩短
析，如图乙所示，由于弹簧的弹力不发生突变，则弹簧的弹力还保持不变，有F cos
θ＝mg，mgtan θ＝ma2，所以FT：F＝ cos 2θ：1，a1：a2＝ cos θ：1，故D正确.
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第2讲 牛顿第二定律的基本应用
方法点拨
利用建模思想求解瞬时加速度
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第2讲 牛顿第二定律的基本应用
运动定律应用于生产、生活实
2021：河北 T13，浙江6 际；能认识牛顿运动定律的应
月 T4，浙江6月 T19
命题分析预测
核心素养对接
用对人类文明进步的推动作用.
牛顿第二定律是每年高考必考内容，主要考查两类动力学问题和对
生活中现象的解释.预计2025年高考仍是必考点，可能会结合图像或
航天实际在选择题中考查，还可能结合运动学知识考查简单计算题.
5. [超失重与现代科技/2024湖北黄冈统考]某同学用橡皮筋悬挂智能手机做如下实
验：如图甲所示，将橡皮筋上端固定在铁架台上的O点，打开手机加速度传感器，
同时从O点由静止释放手机，获得一段时间内手机在竖直方向的加速度随时间变化
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的应用牛顿第二定律是物理学中的一个重要定律，描述了物体受力时加速度的变化。
它的数学表达式为F = ma，其中F是物体所受合力，m是物体的质量，a是物体的加速度。
牛顿第二定律在物理学中的应用非常广泛，下面我将详细介绍几个常见的应用。
1. 车辆运动牛顿第二定律在车辆运动中有着广泛的应用。
例如，当一个汽车加速时，发动机产生的力会使汽车产生加速度，加速度的大小取决于发动机产生的力和汽车的质量。
根据牛顿第二定律，F = ma，汽车受到的合力等于汽车的质量乘以加速度，从而可以推导出汽车的加速度。
同样地，当汽车刹车时，刹车产生的力会减小汽车的速度，根据牛顿第二定律，我们可以计算出刹车产生的力和汽车的减速度。
2. 自由落体运动自由落体是指物体在没有受到其他力的影响下自由下落的运动。
根据牛顿第二定律，自由落体运动的加速度只受到地球的引力影响，可以通过F = mg公式计算出来，其中m是物体的质量，g是地球的重力加速度。
由于在自由落体运动中物体所受的合力仅仅是重力，所以根据牛顿第二定律我们可以得到加速度的表达式。
在实际应用中，我们可以通过测量自由落体物体的位移和时间来计算出加速度。
3. 简谐振动简谐振动是指物体在受到恢复力作用下以一定频率在平衡位置附近来回振动的运动。
典型的例子是弹簧振子。
牛顿第二定律在描述简谐振动时也得到了应用。
对于一个弹簧振子，如果以平衡位置为参考点，把弹簧的伸长量或压缩量记为x，则弹簧的恢复力F与伸长量或压缩量x之间满足一个比例关系F = -kx，其中k是弹簧的劲度系数。
根据牛顿第二定律F = ma，我们可以得到描述弹簧振子运动的微分方程。
解这个微分方程可以得到弹簧振子的运动规律。
4. 力学分析牛顿第二定律在力学分析中也经常被应用。
通过将物体受力情况和质量代入牛顿第二定律的公式，我们可以计算物体的加速度。
在分析复杂力作用下的物体运动时，可以将物体受到的各个力分解为它们在不同方向上的分量，然后分别计算每个方向上的合力和加速度。
2025高考物理总复习牛顿第二定律的综合应用
滑动,每块砖的重力大小均为G,砖夹的质量不计。若F=6G,则在加速提起
过程中第2、3块砖之间的摩擦力大小为( A )
A.0
B.G
C.2G
D.3G
合
解析 将四块砖和砖夹看成一个整体,则加速度为 a= =
总
6-4
4
=
,将第2、
2
3块砖看成整体,则砖块1对砖块2的摩擦力与砖块4对砖块3的摩擦力都为Ff,
3
且方向均竖直向上,有2Ff-2mg=2ma,解得Ff=
;对砖块3,根据牛顿第二定
2
律有Ff23+Ff-mg=ma,由以上各式解得Ff23=0,即在加速提起过程中第2、3
块砖之间的摩擦力大小为0,A正确,B、C、D错误。
3
与斜面平行,物体A、B的质量分别为m、2m,A与斜面间的动摩擦因数为 3 ,
重力加速度大小为g,将A、B由静止释放,在B下降的过程中(物体A未碰到
滑轮),斜面体静止不动。下列说法正确的是( AC )
2
A.轻绳对 P 点的拉力大小为 mg
3
3
B.物体 A 的加速度大小为 g
5
C.地面对斜面体的摩擦力大小为
2a-masin 30°,解
得地面对斜面体的支持力为 FN=
3
0 +
2
g,D 错误。
易错点拨 根据初中学过的定滑轮、动滑轮的特点找出两个物体的速度、
加速度关系是本题关键,如果对初中知识不够熟练,解答本题极易出错。
题型二
动力学中的临界、极值问题
1.临界值或极值条件的四类标志
2.处理临界问题的三种方法
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教学随笔
即知道
物体受到的全部外力和初始条件，运用牛顿第二定律可求出加速度，
即已知
物体的位移、速度等运动情况，运用运动学公式求出加速度，再利用
运动情况找出物体受到的所有的外力，不添力，不漏力；只分析物体受到
经多少时间物体与木板相对静止？在这
它们之间还有相互作用的摩擦力
物体放到木板上开始打滑，达到相对静止之前，二者之
作用下物体向右做初速度为零的匀加速直线运动。
根据牛顿
f'
a F f M m s m s 222848
05=
-=-='. 木板这时向右做初速度不为零的匀加速直线运动。
在达到与物体相对静止时，木板与物体应具有相同的瞬时速度，即
v 1=a 2t ①
v 2=v 0+a 2t ②
而 v 1=v 2 ③
式中t 是从开始到二者达到相对静止所花的时间，v 1、v 2是物体、木板在t 秒末的瞬时速度。
由①②③式联立可得
a 1t =v 0+a 2t t a a s s =-=-=v 01215205
1.. 在这1s 里，物体与木板相对于地（即以地为参照物）的位移分别为s 1和s 2，根据运动学公式物体的位移 s a t m m
11221212
211=
=⨯⨯= 木板的位移为
s t a t m m 2022
212
15112
051175=+=⨯+⨯⨯=v (..). 木板的位移大于物体的位移，所以物体在木板上实际滑动距离为(向左移动)
∆s s s m =-=21075.
(2)物体相对木板后，共同做加速运动，其加速度可用整体法来求 a F M m
m s m s =+=+=882
0822.()
方向向右 这时，物体与木板间仍有静摩擦力相互作用，（属系统的内力），木板对物体作用的摩擦力f 静是物体产生加速度的原因，故
f 静=ma
=2×0.8N
=1.6N (方向向右)
例题2、《讲义》P92 例4
二、基本方法
(《讲义》P82 三)
①、合成法(平行四边形法)
若物体只受两个力作用而产生加速度时，应用力的合成法较简单。
注意合外力的方向就是加速度的方向。
解题时只要知道合外力的方向，就可以知道加速度的方向，反之亦然。
例1、《讲义》P82 例1 例2、《讲义》P84 例2 点评：通过这两例可以看出绳、杆模型的区别：绳(包括线)的弹力的方向一定是沿绳的，而杆的弹力的方向不一定是沿杆的方向的。
这是由于绳只能产生沿绳方向的、且只能是拉伸的形变，而杆能产生沿各个方向的、既可以是拉伸的，又可以是压缩的形变。
②、正交分解法。
当物体受到多个力作用而产生加速度时，常用正交分解法求出合外力，再由F 合=ma 求出加速度，再运用运动学有关公式求解。
建立坐标系时，常让加速度落在一个坐标轴上。
有时也可以分解加速度，由 ∑F X =ma X ∑F Y =ma Y 列式求解。
不管哪种问题，由于用牛顿第二定律解题牵涉的矢量较多，要特别注意正方向的规定。
例3、《讲义》P83 例2、例3 练习： (《讲义》P99 例2) 风洞实验室中可以产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数。
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离S 所需时间为多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）(2000·上海) 解：（1）设小球所受的风力为F ，小球质量为m
F=μmg ⑴
μ=F/mg=0.5mg/mg=0.5 ⑵
（2）设杆对小球的支持力为N，摩擦力为f。
沿杆方向
Fcosθ+mgsinθ-f=ma ⑶
垂直于杆方向 N+Fsinθ=mgcosθ⑷
f=μN ⑸
可解得 a=(Fcosθ+mgsinθ-f)/m=3g/4 ⑹
又 S=at2/2 ⑺
三．小结：
在不牵涉到加速度的问题中，除可用牛顿第二定律求解外，亦可用动量定理、动能定理、动量守恒、机械能守恒定律求解，而且往往较用牛顿第二定律方便、快捷。
四、课堂练习
《金闭教程》P93 练习(6 题暂不做)
教学后记：。