1、第三章牛頓運動定律第2講 牛頓第二定律的應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】1、應(yīng)用受力情況（運動情況）分析運動情況（受力情況）：2、掌握動力學(xué)中臨界與極值的條件和特點；3、具備以超重和失重現(xiàn)象為背景的物理問題的分析、判斷、推力能力：【重、難點】1、臨界問題、極值問題的條件和特點，超重、失重產(chǎn)生的原因；2、靈活應(yīng)用牛頓運動定律解決力學(xué)問題。【知識梳理】一、牛頓運動定律在動力學(xué)問題中的應(yīng)用1 .兩類動力學(xué)問題（1）已知受力情況求物體的運動情況；（2）已知運動情況求物體的受皿況。2 .解決兩類基本問題的方法以加速度為“橋梁”，由運動學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖:由力求運動由運動求力3 .應(yīng)用牛頓運

2、動定律解題的一般步驟（1）認(rèn)真.分析題意，明確已知條件和所求量，搞清所求問題的類型。（2）選取研究對象。所選取的研究對象可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的整體。同一題 目，根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對象。（3）分析研究對象的受力情況和運動情況。（4）當(dāng)研究對象所受的外力不在一條直線上時：如果物體只受兩個力，可以用平行四邊形定則求 其合力：如果物體受力較多，一般把它們正交分解到兩個方向上去分別求合力；如果物體做直線運 動，一般把各個力分解到沿運動方向和垂直運動的方向上。（5）根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式列方程，物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正 方向按正、負(fù)值代入公

3、式，按代數(shù)和進(jìn)行運算。（6）求解方程，檢驗結(jié)果，必要時對結(jié)果進(jìn)行討論。二、超重、失重和視重1.超重與失重的概念超重失重完全失重定義物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┪矬w所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┪矬w所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力（或?qū)?懸掛物的拉力）等于 的狀態(tài)產(chǎn)生條件物體有向的加速度物體有向的加速度。=,方向豎直向視重F=)n (g+)F=m (g)F=2.超重與失重的理解（1）當(dāng)出現(xiàn)超重、失重時，物體的重力并沒變化.（2）物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，只取決于加速度方向向上還是向下，而與速度方向無關(guān).（3）當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時，平常一切由于重力產(chǎn)生的物理

4、現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、 天平失效、浸在水中的物體不再受浮力，液柱不再產(chǎn)生向下的壓強等.3.盡管物體的加速度不在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于超重或去 重狀態(tài).考點一已知受力分析運動例1、（多選）利用傳感器和計算機可以測量快速變化的力的瞬時值，如圖所示是用這種方法獲得的 彈性細(xì)繩中拉力尸隨時間，變化的圖線.實驗時，把小球舉到懸點。處，然后放手讓小球自由落下， 由圖線所提供的信息可以判斷（）3A.八時刻小球處在最低點C.繩子的自然長度譚B益時刻小球的速度最大。.八時刻到打時刻小球的速度先增大后減小例2、（2014新課標(biāo)全國二24）公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的

5、安全距離.當(dāng)前車突然停止 時，后車司機可以采取剎車措施，使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰.通常情況下，人的 反應(yīng)時間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時間之和為1S.當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路面上以lOSkmh的速度勻速行 2駛時，安全距離為120m.設(shè)雨天時汽車輪胎與瀝青路而間的動摩擦因數(shù)為晴天時的主 若要求安全 距離仍為120 m,求汽車在雨天安全行駛的最大速度.考點二已知運動分析力例3、質(zhì)量為2他的物體在水平推力F的作用下沿水平而做直線運動，一段時間后撤去F,其運動 的y-t圖象如圖所示.g取10而2,求：（1）物體與水平面間的動摩擦因數(shù)2（2）水平推力F的大小:（3） 010s內(nèi)物體運動位移的大小.2

6、|；0 2 4 6 8 10例4、如圖所示為一滑梯的示意圖，滑梯的長度."為£=5.0 m,傾角6=37, 8。段為與滑梯平滑 連接的水平地而。一個小孩從滑梯頂端由靜止開始滑下，離開3點后在地面上滑行了 S=2. 25 m后 停下。小孩與滑梯間的動摩擦因數(shù)為"=0. 3。不計空氣阻力。取g=10m/s2,已知sin3咳=0.6, cos 37。=0.8,求：（1）小孩沿滑梯下滑時的加速度的大?。海?）小孩滑到滑梯底端3時的速度。的大小: （3）小孩與地面間的動摩擦因數(shù)，考點三多過程問題例5、“引體向上運動”是同學(xué)們經(jīng)常做的一項健身運動.如圖所示，質(zhì)量為？的某同學(xué)兩

7、手正握 單杠，開始時，手臂完全伸直，身體呈自然懸垂?fàn)顟B(tài)，此時他的下顆距單杠而的高度為H,然后他 用恒力戶向上拉，下顆必須超過單杠而方可視為合格。已知H=0.6m, 1=60kg,重力加速度g= 10m/s2o不計空氣阻力，不考慮因手臂彎曲而引起的人的重心位置的變化。(1)第一次上拉時，該同學(xué)持續(xù)用力，經(jīng)過f=l s時間，下顆到達(dá)單杠而，求該恒力尸的大小及此 時他的速度大小：(2)第二次上拉時，用恒力F =720N拉至某位置時，他不再用力，而是依靠慣性繼續(xù)向上運動， 為保證此次引體向上合格，恒力廣的作用時間至少為多少？變式1、如圖所示，長Z=1.5m,高為=0.45 m,質(zhì)量河=10 kg的長方

8、體木箱，在水平而上向右做直線運動.當(dāng)木箱的速度。o=3.6 m/s時，對木箱施加一個方向水平向左的恒力尸=50N,并同時將一個質(zhì)量加=1 kg的小球輕放在距木箱右端寺的尸點(小球可視為質(zhì)點，放在尸點時相對于地面的速度為零)，經(jīng)過一段時間，小球脫離木箱落到地面.木箱RF%與地面的動摩擦因數(shù)為0.2,其他摩擦均不計.取g=10mW。 '/)/求：(1)小球從離開木箱開始至落到地面所用的時間；(2)小球放在尸點后，木箱向右運動的最大位移；(3)小球離開木箱時木箱的速度。解決兩類動力學(xué)問題的兩個關(guān)鍵點1 .把握“兩個分析” “一個橋梁”兩個分析：物體的受力情況分析和運動過程分析.一個橋梁：加速

9、度是聯(lián)系物體運動和受力的橋梁.2 .尋找多過程運動問題中各過程間的相互聯(lián)系.如第一個過程的末速度就是下一個過程的初速度, 畫圖找出各過程的位移之間的聯(lián)系.考點四多物體問題例6、如圖所示，質(zhì)量為44kg的木板靜止在光滑的水平面上，在木板的右端放置一個質(zhì)量lkg 大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板之間的摩擦因數(shù)=0.4,在鐵塊上加一個水平向左的恒力尸 =8N, 鐵塊在長£=6m的木板上滑動。取才10皿，嫉。求經(jīng)過多長時間鐵塊運動到木板的左端。變式2、如圖所示，長12 ni、質(zhì)量為50 kg的木板右端有一立柱。木板置于水平地面上，木板與地 面間的動摩擦因數(shù)為0.1，質(zhì)量為50 kg的人立于木板

10、左端，木板與人均靜止，當(dāng)人以4 m/s2的加速 度勻加速向右奔跑至木板右端時，立刻抱住立柱（取g=10m/s2）,求：（1）人在奔跑過程中受到的摩擦力的大小和方向;（2）人在奔跑過程中木板的加速度的大小和方向;（3）人從開始奔跑至到達(dá)木板右端所經(jīng)歷的時間.4L考點五超重與失重的判斷例7、關(guān)于超重和失重現(xiàn)象，下列描述中正確的是（）A.電梯正在減速上升，在電梯中的乘客處于超重狀態(tài)B.磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時，列車上的乘客處于超重狀態(tài)C.蕩秋千時秋千擺到最低位置時，人處于失重狀態(tài)“神舟九號”飛船在繞地球做圓軌道運行時，飛船內(nèi)的航天員處于完全失重狀態(tài)考點六斜面上的超重與失重的判斷例8、為了讓乘

11、客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的 變化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖所示，當(dāng)此車減速上坡時，則乘客（僅考慮乘客與水 平面之間的作用）（ ）A.處于超重狀態(tài)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.所受合力豎直向上上三二 考點七應(yīng)用牛頓第二定律求解超、失重問題例9、（多選）（2015 江蘇卷）一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度。隨時間f變化的圖線如圖所示，以豎直向上為。的正方向，則人對電梯的壓力（）9A. f=2s時最小B.，=2s時最大 C. f=8.5 s時最大 D. f=8.5s時最小變式3、在電梯內(nèi)的地板上,豎直放置一根

12、輕質(zhì)彈簧，彈簧上端固定一個質(zhì)量為機的物體.當(dāng)電梯靜止時，彈簧被壓縮了 X：當(dāng)電梯運動時，彈簧又被繼續(xù)壓縮了京。則電梯運動的情況可能是A.以大小為法的加速度加速上升B.以大小為急的加速度減速上升C.以大小為幼的加速度加速下降D.以大小為也的加速度減速下降考點八巧用超重和失重觀點分析系統(tǒng)例10、（多選）如圖所示，斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體m沿斜面下滑時有（）A.勻速下滑時，M對地面壓力等于（M+m） gB.加速下滑時，M對地面壓力小于（M+m） gC.減速下滑時，M對地面壓力小于（M+m） gD. M對地而壓力始終等于（M+m） g變式4、如圖所示，4為電磁鐵，。為膠木秤盤，4和。（包括支架

13、）的總質(zhì)量為河，8為鐵塊、質(zhì) 量為加，整個裝置用輕繩懸掛在。點，在電磁鐵通電，鐵塊被吸引加速上升的過程中，輕繩上拉力 F的大小為（）A. F=nigf)B. Mg<F< (M+w) gC. F= (M+m) g D. F> QM+m)超重和失重現(xiàn)象判斷的“三”技巧1 .從受力的角度判斷，當(dāng)物體所受向上的拉力（或支持力）大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于 重力時處于失重狀態(tài)，等于。時處于完全失重狀態(tài).2 .從加速度的角度判斷，當(dāng)物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重 狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài).3 .從速度變化的角度判斷（1）物體向

14、上加速或向下減速時，超重；（2）物體向下加速或向上減速時，失重.【能力展示】【課堂練習(xí)】1 .一個小孩從滑梯上滑下的運動可看成勻加速直線運動.第一次小孩單獨從滑梯上滑下，加速度為 內(nèi)，第二次小孩抱上一只小狗后再從滑梯上滑下（小狗不與滑梯接觸），加速度為牝，則（）A. ai=42B. ai<a2C. ai>aiD.無法判斷2 . 一質(zhì)量為川的物塊在傾角為8的足夠長斜面上勻減速下滑?，F(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的恒力產(chǎn)， 如圖所示。則物塊減速為零的時間將（）A.變大B.變小C.不變D.不能確定3 .某同學(xué)從4樓陽臺上釋放一個無蓋裝滿水的底部有一小孔的飲料瓶，在地而上的同學(xué)觀察時看到: 水并

15、不從小孔流出，（忽略空氣阻力）這是由于（）A.水和瓶都處于完全失重狀態(tài)B.水和瓶都不受重力作用C.水不受重力作用，飲料瓶受重力作用D.瓶子和水下落太快，水流出來了，但我們沒有發(fā)現(xiàn)4 .將一小物體以初速度也豎直上拋，若物體所受的空氣阻力的大小不變，則小物體到達(dá)最高點的最 后一秒和離開最高點的第一秒時間內(nèi)通過的路程為X和X2,速度的變化量為An和Av2的大小關(guān)系 為（）A. X1=X2B. X<X2C. Avi>A2D. Avi<AV25 .一個人站在醫(yī)用體重計的站盤上，在人下蹲的全過程中，指針的示數(shù)變化應(yīng)是（）A.先減少，后還原B.先增加，后還原C.始終不變D.先減少，后增加，

16、再還原6 .（多選）原來做勻速直線運動的升降機內(nèi)，有一被伸長的彈簧拉住的具有一定質(zhì)量的物體A靜止 在地板上，如右圖所示，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧拉向右方，由此可判斷，此時升降機的運動情況可能 是（）A.加速上升B.減速上升C.加速下降D .減速下降#7 .（多選）質(zhì)量為2 kg的物體通過彈簧秤掛在升降機的頂板上，升降機在豎直方向運動時，彈簧秤的示數(shù)為16N,當(dāng)升降機的速度為3 m/s時，經(jīng)過1s,升降機的位移可能為（）（g取A. 8mB. 4mD. 2m8 .汽車剎車前的速度為10加&剎車時輪胎與地而 的滑動摩擦因素為人4,則汽車緊急剎車t=3s后，汽車的位移是（A. 15mB. 12.5m

17、C. 12膽D,無法確定9.（多選）某人在地而上用彈簧秤稱得體重為490N。他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，至臺時間段內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)如圖所示，電梯運行的“，圖可能是（取電梯向上運動的方向為正）（）11540490440G'N127rL1310.如圖所示，a、b兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋（不計空氣阻力）。下列說法正確的是（）A.在上升和下降過程中x對3的壓力一定為零B.上升過程中H對3的壓力大于.4物體受到的重力C.下降過程中4對3的壓力大于.4物體受到的重力D.在上升和下降過程中a對3的壓力等于工物體受到的重力11 . 一斜劈被兩個小樁A和B固定在光滑的水平地而上，然后在斜而

18、上放一物體C,如圖所示，下列判斷正確的是（）17A.若A和B均未受到斜劈的擠壓，則C 一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B.若A和B均未受到斜劈的擠壓，則C可能在沿斜而勻速下滑C.若只有A受到斜劈的擠壓，則C一定在沿斜而加速下滑D.若只有B受到斜劈的擠壓，則C一定在沿斜而減速下滑12 .如圖所示，幾個傾角不同的光滑斜而具有共同的底邊AB.當(dāng)物體由靜止沿不同的傾角從頂端滑到底端，下而哪些說法是正確（）A.傾角為30°時所需時間最短B.傾角為45°所需時間最短D .所需時間均相等c.傾角為60°所需時間最短13 .如圖所示，物體月從滑槽某一不變高度滑下后又滑上粗糙的水平傳送帶，傳送帶靜

19、止不動時， a滑至傳送帶最右端的速度為W，所需時間為小若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動，H滑至傳送帶最右端的速度 為力，所需時間？2，則（）A. V1>V2> t<t2B. V1<V2» tl -tlC. V1>V2» t>tlD. vi =12, t-tl14 .空間探測器從某一星球表而豎直升空。已知探測器質(zhì)量為1500kg,發(fā)動機推動力為恒力。探測 器升空后發(fā)動機因故障突然關(guān)閉，如圖是探測器從升空到落回星球表面的速度隨時間變化的圖線， 則由圖象可判斷該探測器在星球表面達(dá)到的最大高度Hm為多少m?發(fā)動機的推動力F為多少N?15 .有一種大型游戲機叫“

20、跳樓機”，參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由電動機將座椅沿 光滑的豎直軌道提升到離地面40 m高處，然后由靜止釋放.可以認(rèn)為座椅沿軌道做自由落體運動, 2 s后，開始受到恒定阻力而立即做勻減速運動，且下落到離地面4 m高處時速度剛好減小到零。然后再讓座椅以相當(dāng)緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落，將游客送回地面.(取g=10m，s2)求:(1)座椅在自由下落結(jié)束時刻的速度是多大？(2)座椅在勻減速階段的時間是多少？(3)在勻減速階段，座椅對游客的作用力大小是游客體重的多少倍？16 .如圖所示為一足夠長斜面，其傾角為8=37。，一質(zhì)量機=10kg物體，在斜而底部受到一個沿斜 面向上的尸=100N的力作用由靜止

21、開始運動，物體在2s內(nèi)位移為4m, 2s末撤去力尸，(sm37°=06, cos370=0.8, g=10m/s2)求：(1)物體與斜而間的動摩擦因數(shù)：(2)從撤掉力尸開始L5 s末物體的速度3 (3)從靜止開始3.5 s內(nèi)物體的位移和路程0【提能訓(xùn)練】17 .如圖所示，質(zhì)量ni=lkg、長L=0.8m的均勻矩形薄板靜止在水平桌而上，其右端與桌子邊緣相 平。板與桌面間的動摩擦因數(shù)為產(chǎn)0.4?，F(xiàn)用F=5N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F的 作用時間至少為（取g=10m9）（）22 A. 0. 8sB. 1. OsCy/SsDJ 10s18.（多選）在光滑的水平而上放置著質(zhì)量為河的

22、木板，在木板的左端有一質(zhì)量為吠的木塊，在木 塊上施加一水平向右的恒力F,木塊與木板由靜止開始運動，經(jīng)過時間/分離。下列說法正確的是 （ ）A.若僅增大木板的質(zhì)量則時間，增大用 廣B.若僅增大木塊的質(zhì)量怙則時間，增大C.若僅增大恒力產(chǎn)，則時間，增大D.若僅增大木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為中則時間t增大19 .（多選）如圖所示，一名消防隊員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中，沿著長為12 m的豎立在地面上的鋼管往 下滑.已知這名消防隊員的質(zhì)量為60kg,他從鋼管頂端由靜止開始先勻加速再勻減速下滑，滑到地 面時速度恰好為零。如果他加速時的加速度大小是減速時的2倍，下滑的總時間為3 s,g取10 mH, 那么該消防隊員（

23、）'/,A.下滑過程中的最大速度為8 ni'sB.加速與減速過程的時間之比為1 ： 2C.加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為1 ： 7 D.加速與減速過程的位移之比為1 : 420 .如圖甲所示，傾角為30。的足夠長的光滑斜面上，有一質(zhì)量加=0£ kg的物體受到平行斜而向上的力尸作用，其大小尸隨時間，變化的規(guī)律如圖乙所示，=0時刻物體的速度為零，重力加速度g= 10m/s下列說法中正確的是（）A. 01 s時間內(nèi)物體的加速度最大B.第2 s末物體的速度不為零C. 23 s時間內(nèi)物體向下做勻加速直線運動D.第3 s末物體回到了原來的出發(fā)點21 .如圖甲所示，水平地面上

24、輕彈簧左端固定，右端通過滑塊壓縮0.4m鎖定.t=0時解除鎖定釋放 滑塊.計算機通過滑塊上的速度傳感器描繪出滑塊的速度圖象如圖乙所示，其中。斜段為曲線，be 段為直線，傾斜直線Od是，=0時的速度圖線的切線，已知滑塊質(zhì)量m = 2.0kg,取g=10m/s2。求: （1）滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)：（2）彈簧的勁度系數(shù).2322 .航模興趣小組設(shè)計出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m=2kg,動力系統(tǒng)提供的恒定升力F =28 N。試 飛時，飛行器從地而由靜止開始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時所受的阻力大小不變，g取lOrn®。（1）第一次試飛，飛行器飛行h = 8 s時到達(dá)高度H = 64 m,求飛行器所阻力f的大?。唬?）第二次試飛，飛行器飛行t2 = 6 s時遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力。求飛行器能達(dá)到 的最大高度h：（3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t3 °第3講 牛頓第二定律的應(yīng)用