第3章 第2讲应用牛顿第二定律处理四类问题学生版.docx

1、第3章 第2讲 应用牛顿第二定律处理四类问题学生版第2讲应用牛顿第二定律处理“四类”问题一、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_决定，加速度的方向与物体所受_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_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_.(2)轻弹簧和橡皮条：当轻弹簧和橡皮条与其它物体连接时，轻弹簧或橡皮条的弹力_.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

2、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()图1A.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)_物体所受重力的现象.(2)产生条件：物体具有_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)_物体所受重力的现象.(2)产生条件：物体具有_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)_的现象称为完全失重现象.(2)产生条件：物体的加速度a_，方向_.4.实重和视重(1)实重：物体实际

3、所受的重力，它与物体的运动状态_.(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_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.自测2关于超重和失重的下列说法中，正确的是()A.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B.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C.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D.物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化三、动力学图象1.类型(1)已知图象分析运动和受力情况；(2)已知运动和受力情况分析图象的形状.2.用到的相关知识

4、通常要先对物体受力分析求合力，再根据牛顿第二定律求加速度，然后结合运动学公式分析.自测3沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度时间图线如图2所示.已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在05 s，510 s，1015 s内F的大小分别为F1、F2和F3，则()图2A.F1F3C.F1F3 D.F1F3命题点一超重和失重问题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“_”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

5、.(4)尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态.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，物块处于失重状态；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物体向上加速或向下减速时，_物体向下加速或向上减速时，_例1(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3所示，以竖直向上为a的正方向

6、，则人对地板的压力()图3A.t2 s时最大 B.t2 s时最小C.t8.5 s时最大 D.t8.5 s时最小变式1广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟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t0时由静止开始上升，at图象如图4所示.则下列相关说法正确的是()图4A.t4.5 s时，电梯处于失重状态 B.555 s时间内，绳索拉力最小C.t59.5 s时，电梯处于超重状态 D.t60 s时，电梯速度恰好为零变式2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5所示.当此车

7、减速上坡时，则乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)()图5A.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.所受合力竖直向上命题点二瞬时问题的两类模型1.两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：例2如图6所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上.两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细绳相连，两球均处于静止状态.已知B球质量为m，O在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45角，现将轻质细绳剪断的瞬间(

8、重力加速度为g)，下列说法正确的是()图6A.弹簧弹力大小为mgB.球B的加速度为gC.球A受到的支持力为mgD.球A的加速度为g拓展延伸(1)如图7甲、乙中小球m1、m2原来均静止，现如果均从图中B处剪断，则图甲中的弹簧和图乙中的下段绳子，它们的拉力将分别如何变化？图7(2)如果均从图中A处剪断，则图甲中的弹簧和图乙中的下段绳子的拉力又将如何变化呢？(3)由(1)(2)的分析可以得出什么结论？例3如图8所示，两木块A、B质量均为m，用劲度系数为k、原长为L的轻弹簧连在一起，放在倾角为的传送带上，两木块与传送带间的动摩擦因数均为，用与传送带平行的细线拉住木块A，传送带按图示方向匀速转动，两木块

9、处于静止状态.求：图8(1)A、B两木块之间的距离；(2)剪断细线瞬间，A、B两木块加速度分别为多大.变式3如图9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,2、4质量均为m0，两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a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有()图9A.a1a2a3a40B.a1a2a3a4gC.a1a2g，a30，a4gD.a1g，a2g，a30，a4g命题点三动力学图象问题例4如图10甲所示，两滑块A、B用轻质细线跨过光滑轻质定滑轮

10、相连，B距地面一定高度，A可在与斜面平行的细线牵引下沿足够长的粗糙斜面向上滑动.已知mA2 kg，mB4 kg，斜面倾角37.某时刻由静止释放A，测得A沿斜面向上运动的vt图象如图乙所示.已知g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：图10(1)A与斜面间的动摩擦因数；(2)A沿斜面向上滑动的最大位移；(3)滑动过程中细线对A的拉力所做的功.例5如图11甲所示，光滑水平面上的O处有一质量为m2 kg的物体.物体同时受到两个水平力的作用，F14 N，方向向右，F2的方向向左，大小随时间均匀变化，如图乙所示.物体从零时刻开始运动.图11(1)求当t0.5 s时物体的加速度大小.

11、(2)物体在t0至t2 s内何时物体的加速度最大？最大值为多少？(3)物体在t0至t2 s内何时物体的速度最大？最大值为多少？变式4(多选)如图12甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块.木板受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出其加速度a，得到如图乙所示的aF图象.取g10 m/s2.则下列说法正确的是()图12A.滑块的质量m4 kg B.木板的质量M4 kgC.滑块与木板间动摩擦因数为0.1 D.当F8 N时滑块加速度为2 m/s2命题点四动力学中的连接体问题1.连接体的类型(1)弹簧连接体(2)物物叠放连接体(3)轻绳连接体(4)轻杆连接体2

12、.连接体的运动特点轻绳轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的_总是相等.轻杆轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的_，而线速度与转动_成正比.轻弹簧在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度_；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等.例6(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()A.8 B.10 C.1

13、5 D.18变式5(多选)如图13所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数均为，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右以加速度a1匀加速运动时，弹簧的伸长量为x1；当用同样大小的恒力F沿着倾角为的光滑斜面方向作用于B上且两物块共同以加速度a2匀加速沿斜面向上运动时，弹簧的伸长量为x2，则下列说法中正确的是()图13A.若mM，有x1x2 B.若msin ，有x1x2 D.若sin ，有x1x2变式6(多选)如图14所示，倾角为的斜面放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块m正沿斜面加速下滑.支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止

14、)后，悬线的方向与竖直方向的夹角也为，斜面体始终保持静止，则下列说法正确的是()图14A.斜面光滑B.斜面粗糙C.达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向左D.达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向右综合练习1.在儿童蹦极游戏中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳，质量为m的小明如图1所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg.若此时小明左侧橡皮绳断裂，则小明()图1A.加速度为零，速度为零B.加速度ag，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C.加速度ag，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D.加速度ag，方向竖直向下2.两个质量分别为m1、m2的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上，如图2所示，如

15、果它们分别受到水平推力2F和F，则A、B之间弹力的大小为()图2A. F B. F C. F D. F3.电梯在t0时由静止开始上升，运动的at图象如图3所示(选取向上为正)，电梯内乘客的质量m050 kg，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是()图3A.第9 s内乘客处于失重状态B.18 s内乘客处于平衡状态C.第2 s内乘客对电梯的压力大小为550 ND.第9 s内电梯速度的增加量为1 m/s4.(多选)如图4甲所示，质量为m2 kg的物块静止放置在粗糙水平地面O处，物块与水平地面间的动摩擦因数0.5，在水平拉力F作用下物块由静止开始沿水平地面向右运动，经过一段时间后，物块回到出

16、发点O处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度v随时间t变化规律如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则()图4A.物块经过4 s回到出发点B.物块运动到第3 s时改变水平拉力的方向C.3.5 s时刻水平力F的大小为4 ND.4.5 s时刻水平力F的大小为16 N5.如图5所示，质量为m的小球用一水平轻弹簧系住，并用倾角为60的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态，在木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为()图5A.0 B.大小为g，方向竖直向下C.大小为g，方向垂直木板向下 D.大小为2g，方向垂直木板向下6.(多选)如图6所示，一质量M3 kg、倾角为45的斜面体放在光

17、滑水平地面上，斜面体上有一质量为m1 kg的光滑楔形物体.用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止地向左运动.重力加速度为g10 m/s2，下列判断正确的是()图6A.系统做匀速直线运动B.F40 NC.斜面体对楔形物体的作用力大小为5 ND.增大力F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动7.如图7所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀加速直线运动(m1在光滑地面上，m2在空中).已知力F与水平方向的夹角为.则m1的加速度大小为()图7A. B. C. D. 8.应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入.例如平伸

18、手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出.对此现象分析正确的是()A.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度9.如图8所示，A、B、C三球质量均为m，轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质细线连接.倾角为的光滑斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是()图8A.A球受力情况未变，加速度为零B.C球的加速度沿斜面向下，大小

19、为gC.A、B之间杆的拉力大小为2mgsin D.A、B两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为gsin 10.(多选)如图9所示，在竖直平面内，A和B是两个相同的轻弹簧，C是橡皮筋，它们三者间的夹角均为120，已知A、B对小球的作用力均为F，此时小球平衡，C处于拉直状态，已知当地重力加速度为g.则剪断橡皮筋的瞬间，小球的加速度可能为()图9A.g，方向竖直向下 B.g，方向竖直向上 C.0 D.g，方向竖直向下11.如图10甲所示，在倾角为30的足够长的光滑斜面上，有一质量为m的物体，受到沿斜面方向的力F作用，力F按图乙所示规律变化(图中纵坐标是F与mg的比值，力沿斜面向上为正).则物体运动的速度v随时间t变化的规律是(物体初速度为零，重力加速度取10 m/s2)()图1012.如图11甲所示，长木板B固定在光滑水平面上，可看做质点的物体A静止叠放在B的最左端.现用F6 N的水平力向右拉物体A，经过5 s物体A运动到B的最右端，其vt图象如图乙所示.已知A、B的质量分别为1 kg、4 kg，A、B间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.图11(1)求物体A、B间的动摩擦因数；(2)若B不固定，求A运动到B的最右端所用的时间.