簡潔實(shí)用高效第三章運(yùn)動和力的關(guān)系第2講牛頓第二定律的應(yīng)用物理內(nèi)容索引必備知識梳理關(guān)鍵能力提升第一部分第二部分考點(diǎn)一瞬時加速度問題考點(diǎn)二超重與失重問題0102考點(diǎn)三動力學(xué)中的兩類基本問題03課時作業(yè)第三部分必備知識梳理第分部一自主學(xué)習(xí)·基礎(chǔ)回扣一、超重與失重1．實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動狀態(tài)____。(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計(jì)的拉力或?qū)ε_秤的壓力將______物體的重力。此時彈簧測力計(jì)的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重。2．超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?____物體所受重力的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有____的加速度。無關(guān)不等于大于向上3．失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?____物體所受重力的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有____的加速度。4．完全失重(1)定義：物體對支持物(或懸掛物)________作用力的現(xiàn)象稱為完全失重。(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a＝__，方向豎直向下。小于向下完全沒有g(shù)

教材鏈接·想一想

人教版教材必修第一冊P112航天員在天宮一號目標(biāo)飛行器上展示水球的實(shí)驗(yàn)，為什么液滴呈球形？提示：航天器內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)，液滴在表面張力作用下呈球形。二、兩類動力學(xué)問題1．動力學(xué)的兩類基本問題第一類：已知受力情況求物體的________。第二類：已知運(yùn)動情況求物體的________。2．解決兩類基本問題的方法以______為“橋梁”，由運(yùn)動學(xué)公式和____________列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖所示。運(yùn)動情況受力情況加速度牛頓第二定律1．失重說明物體的重力減小了。(

)2．物體超重時，加速度向上，速度也一定向上。(

)3．加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài)。(

)4．研究動力學(xué)兩類問題時，作受力分析和運(yùn)動分析是關(guān)鍵。(

)5．根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運(yùn)動的速度方向。(

)6．減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物體，對地板的壓力大于物體所受的重力。(

)7．加速度是聯(lián)系運(yùn)動和力的橋梁，速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁。(

)概念辨析×××√××√關(guān)鍵能力提升第分部二互動探究·考點(diǎn)精講考點(diǎn)一瞬時加速度問題1．兩種模型(1)輕繩、輕桿、硬接觸面模型的特點(diǎn)①不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體。②求解瞬時加速度的問題中，剪斷（或脫離）后，其彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時間。(2)彈簧、橡皮繩模型的特點(diǎn)①當(dāng)彈簧、橡皮繩的兩端與物體相連時，由于物體具有慣性，彈簧、橡皮繩的形變量不會瞬間發(fā)生突變。②在求解瞬時加速度的問題中，其彈力的大小可認(rèn)為是不變的，即彈簧或橡皮繩的彈力不發(fā)生突變。2．解題思路【典例1】如圖所示，A、B兩球的質(zhì)量相等，光滑斜面的傾角為θ，圖甲中，A、B兩球用輕彈簧相連，圖乙中A、B兩球用輕桿相連，系統(tǒng)靜止時，擋板C與斜面垂直，彈簧、輕桿均與斜面平行，則在突然撤去擋板的瞬間（重力加速度為g）(

)A．圖甲中A球的加速度不為0B．圖乙中兩球的加速度均為gsinθC．圖乙中輕桿的作用力一定不為0D．圖甲中B球的加速度是圖乙中B球加速度的3倍B【解析】對于題圖甲，突然撤去擋板的瞬間，由于A、B還沒開始運(yùn)動，故彈簧彈力不變，A仍處于平衡狀態(tài)，加速度為0，對于B，所受合力大小等于有擋板時擋板對其的支持力大小，為2mgsinθ，由牛頓第二定律有2mgsinθ＝maB，可得B的加速度大小為aB＝2gsinθ；對于題圖乙，突然撤去擋板的瞬間，A、B加速度相同，整體由牛頓第二定律有2mgsinθ＝2ma′，可得A、B的加速度大小均為a′＝gsinθ，設(shè)輕桿對A的作用力為F，對A由牛頓第二定律有mgsinθ＋F＝ma′，可知F＝0，故題圖乙中輕桿的作用力一定為0。故選B。1．（2024·湖南卷）如圖，質(zhì)量分別為4m、3m、2m、m的四個小球A、B、C、D，通過細(xì)線或輕彈簧互相連接，懸掛于O點(diǎn)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g。若將B、C間的細(xì)線剪斷，則剪斷瞬間B和C的加速度大小分別為(

)A．g，1.5g B．2g，1.5gC．2g，0.5g D．g，0.5g對點(diǎn)演練A解析：剪斷前，對B、C、D分析得FAB＝(3m＋2m＋m)g，對D分析得FCD＝mg，剪斷B、C間細(xì)線后，對B分析FAB－3mg＝3maB，解得aB＝g，方向豎直向上，對C分析FDC＋2mg＝2maC，解得aC＝1.5g，方向豎直向下。故選A。2．如圖所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3質(zhì)量為m，物塊2、4質(zhì)量為M，兩個系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4。已知重力加速度大小為g，則有(

)A．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝0B．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝gC考點(diǎn)二超重與失重問題1．對超重和失重現(xiàn)象的理解(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力（或拉力）變大或變小了（即“視重”變大或變小了）。(2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等。2．判斷超重和失重的方法(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，物體處于失重狀態(tài)；等于0時，物體處于完全失重狀態(tài)。(2)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的（分）加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的（分）加速度時，物體處于失重狀態(tài)；向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài)。【典例2】（多選）（2025·山東聊城高三月考）某同學(xué)站在力傳感器上連續(xù)完成多次下蹲起立。某時刻作為計(jì)時起點(diǎn)，傳感器與計(jì)算機(jī)連接，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到力傳感器示數(shù)F隨時間t變化的情況如圖所示。已知該同學(xué)質(zhì)量m＝60kg，重力加速度大小g取10m/s2。下列說法正確的是(

)A．0～4s完成了一次下蹲過程B．0～8s該同學(xué)向下的最大加速度約為4.7m/s2C．0～8s該同學(xué)向上的最大加速度約為5.3m/s2D．1.8s該同學(xué)向下速度達(dá)到最大AC【解析】人的下蹲動作分別有失重和超重兩個過程，先是加速下降失重，有F＜mg＝600N，到達(dá)最大速度后再減速下降超重，有F＞mg＝600N，故0～4s完成了一次下蹲過程，故A正確；由圖像知，在1.8s時F最小，該同學(xué)向下的加速度最大，還在向下加速，由mg－Fmin＝mam，對應(yīng)圖像有Fmin＝280N，代入解得am≈5.3m/s2，故B、D錯誤；0～8s內(nèi)當(dāng)F最大時，該同學(xué)向上的加速度最大，由Fmax－mg＝ma′m，對應(yīng)圖像有Fmax＝920N，代入解得a′m≈5.3m/s2，故C正確。3．（2024·遼寧丹東一模）“反向蹦極”是一項(xiàng)比蹦極更刺激的運(yùn)動。如圖所示，勁度系數(shù)為k的彈性輕繩的上端固定在O點(diǎn)，拉長后將下端固定在體驗(yàn)者的身上，人再與固定在地面上的力傳感器相連，傳感器示數(shù)為1000N。打開扣環(huán)，人從A點(diǎn)由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發(fā)射”，經(jīng)B點(diǎn)上升到最高位置C點(diǎn)，在B點(diǎn)時速度最大。已知AB長為2m，人與裝備總質(zhì)量m＝80kg（可視為質(zhì)點(diǎn)）。忽略空氣阻力，重力加速度大小g取10m/s2。下列說法正確的是(

)A．在B點(diǎn)時，彈性輕繩的拉力為零B．經(jīng)過C點(diǎn)時，人處于超重狀態(tài)C．彈性輕繩的勁度系數(shù)k為500N/mD．打開扣環(huán)瞬間，人在A點(diǎn)的加速度大小為22.5m/s2對點(diǎn)演練C解析：在B點(diǎn)時人與裝備的速度最大，加速度為零，處于平衡狀態(tài)，有kx＝mg，在A點(diǎn)未釋放時，有kx′＝mg＋F，又x′－x＝2m，聯(lián)立解得k＝500N/m，故A錯誤，C正確；在C點(diǎn)速度為零，有向下的加速度，人與裝備處于失重狀態(tài)，故B錯誤；打開扣環(huán)瞬間，由牛頓第二定律，可得kx′－mg＝F＝ma，解得a＝12.5m/s2，故D錯誤。4．如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小球，電梯中有質(zhì)量為50kg的乘客，在電梯運(yùn)行時乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長量始終是電梯靜止時的四分之三，已知重力加速度大小g取10m/s2，由此可判斷(

)A．乘客處于超重狀態(tài)B．電梯可能加速上升，加速度大小為2.5m/s2C．電梯可能減速上升，加速度大小為5m/s2D．乘客對電梯地板的壓力為375ND考點(diǎn)三動力學(xué)中的兩類基本問題1．把握“兩類分析”“兩個橋梁”(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動過程分析。(2)兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運(yùn)動和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁。2．解題思路(1)求貨物在傾斜滑軌上滑行時加速度a1的大小；【解析】根據(jù)牛頓第二定律可得mgsin24°－μmgcos24°＝ma1，代入數(shù)據(jù)解得a1＝2m/s2?！敬鸢浮?m/s2

(2)求貨物在傾斜滑軌末端時速度v的大小；【解析】根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式v2＝2a1l1，解得v＝4m/s?！敬鸢浮?m/s

(3)若貨物滑離水平滑軌末端時的速度不超過2m/s，求水平滑軌的最短長度l2?！窘馕觥扛鶕?jù)牛頓第二定律可得μmg＝ma2，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得v－v2＝－2a2l2，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得l2＝2.7m?！敬鸢浮?.7m5．（多選）（2025·河北衡水高三檢測）如圖所示，小明從羽毛球筒中取出最后一個羽毛球時，一手拿著球筒，另一只手迅速拍打筒的上端邊緣，使筒獲得向下的初速度并與手發(fā)生相對運(yùn)動，筒內(nèi)的羽毛球就可以從上端出來。已知球筒質(zhì)量為M＝90g（不含球的質(zhì)量），球筒與手之間的滑動摩擦力為Ff1＝2.6N，羽毛球質(zhì)量為m＝5g，球頭離筒的上端距離為d＝9.0cm，球與筒之間的滑動摩擦力大小為Ff2＝0.1N，重力加速度大小g取10m/s2，空氣阻力忽略不計(jì)，當(dāng)球筒獲得一個初速度后(

)對點(diǎn)演練BDA．羽毛球的加速度大小為10m/s2B．羽毛球的加速度大小為30m/s26．（2024·陜西榆林一模）如圖所示，一個質(zhì)量為2kg的箱子靜止放在水平面上，箱子與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5，給箱子一個水平恒定拉力，使箱子從靜止開始運(yùn)動，經(jīng)過2s，箱子的位移為20m。重力加速度大小g取10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，空氣阻力不計(jì)。(1)求拉力的大??；答案：30N

(2)若拉力大小不變，把拉力的方向改為與水平面成37°角斜向上，使箱子從靜止開始運(yùn)動1s后撤去拉力，求箱子運(yùn)動的總位移。答案：

18.975m課時作業(yè)15第分部三1．（5分）兩個質(zhì)量均為m的小球A、B，用一根輕繩2連接，另一根輕繩1把小球A系于天花板上，整體處于平衡狀態(tài)，如圖所示?，F(xiàn)突然迅速剪斷輕繩1，讓小球下落，在剪斷輕繩的瞬間，設(shè)小球A、B的加速度分別為a1和a2，則(

)A．a(chǎn)1＝g，a2＝g B．a(chǎn)1＝0，a2＝2gC．a(chǎn)1＝g，a2＝0 D．a(chǎn)1＝2g，a2＝0解析：由于輕繩拉力可以突變，所以剪斷輕繩1后小球A、B都只受重力，其加速度a1＝a2＝g，故A正確。A2．（5分）一名乘客乘坐豎直電梯上樓，其位移x與時間t的圖像如圖所示，其中t1到t2時間段圖像為直線。則以下說法正確的是(

)A．t1～t2時間內(nèi)，乘客處于超重狀態(tài)B．t2～t3時間內(nèi)，乘客的速度一直增大C．0～t1時間內(nèi)，乘客對電梯的壓力大于乘客重力D．0～t1時間內(nèi)，乘客對電梯的壓力小于電梯對乘客的作用力C解析：由圖像可知，圖像上某點(diǎn)的切線斜率的大小等于該點(diǎn)對應(yīng)的運(yùn)動物體的速度大小，則在t1～t2時間內(nèi)，乘客的速度一直不變，乘客處于平衡狀態(tài)，加速度為0，故A錯誤；t2～t3時間內(nèi)，乘客的速度變小，做減速運(yùn)動，故B錯誤；0～t1時間內(nèi)，乘客的速度變大，做加速運(yùn)動，加速度向上，乘客處于超重狀態(tài)，乘客對電梯的壓力大于乘客的重力，故C正確，D錯誤。3．（5分）如圖所示，將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個箱子中，箱子上頂板和下底板裝有壓力傳感器。當(dāng)箱子隨電梯以a＝4.0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為4.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N。重力加速度大小g取10m/s2。若下底板壓力傳感器示數(shù)不變，上頂板壓力傳感器示數(shù)是下底板壓力傳感器示數(shù)的一半，則電梯的運(yùn)動狀態(tài)可能是(

)A．勻加速上升，a＝5m/s2B．勻加速下降，a＝5m/s2C．勻速上升D．靜止?fàn)顟B(tài)B4．（5分）（2025·八省聯(lián)考陜西卷）如圖所示，質(zhì)量均為m的兩個相同小球甲和乙用輕彈簧連接，并用輕繩L1、L2固定，處于靜止?fàn)顟B(tài)，L1水平，L2與豎直方向的夾角為60°，重力加速度大小為g。則(

)C5．（5分）（多選）一種能垂直起降的小型遙控?zé)o人機(jī)如圖所示，螺旋槳工作時能產(chǎn)生恒定的升力。在一次試飛中，無人機(jī)在地面上由靜止開始以2m/s2的加速度勻加速豎直向上起飛，上升36m時無人機(jī)突然出現(xiàn)故障而失去升力。已知無人機(jī)的質(zhì)量為5kg，運(yùn)動過程中所受空氣阻力大小恒為10N，重力加速度大小g取10m/s2。下列說法正確的是(

)A．無人機(jī)失去升力時的速度大小為12m/sB．螺旋槳工作時產(chǎn)生的升力大小為60NC．無人機(jī)向上減速時的加速度大小為12m/s2D．無人機(jī)上升的最大高度為36mAC6．（5分）（2022·遼寧卷）如圖所示，一小物塊從長1m的水平桌面一端以初速度v0沿中線滑向另一端，經(jīng)過1s從另一端滑落。小物塊與桌面間動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小g取10m/s2。下列v0、μ值可能正確的是(

)A．v0＝2.5m/s B．v0＝1.5m/sC．μ＝0.28 D．μ＝0.25B7．（5分）（2025·遼寧重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考）一同學(xué)乘電梯上樓，從靜止開始出發(fā)，用手機(jī)內(nèi)置傳感器測得某段時間內(nèi)電梯的加速度a隨時間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為加速度的正方向，則(

)A．t＝4s時地板對該同學(xué)的支持力最小B．t＝7s時地板對該同學(xué)的支持力為零C．6～8s內(nèi)電梯上升的高度約為4mD．6～8s內(nèi)電梯上升的高度約為9mC解析：t＝4s時，加速度向上且最大，則該同學(xué)處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律可得N－mg＝ma，可知地板對該同學(xué)的支持力最大，故A錯誤；t＝7s時，加速度為0，根據(jù)受力平衡可知，地板對該同學(xué)的支持力等于同學(xué)的重力，故B錯誤；根據(jù)a－t圖像與橫軸圍成的面積表示速度變化量，由圖可知，0～6s內(nèi)圍成的面積大約有4個小方格，則t＝6s時的速度約為v6＝Δv＝4×0.5×1m/s＝2m/s，由圖像可知，6～8s內(nèi)電梯的加速度為0，電梯做勻速運(yùn)動，上升的高度約為h＝v6t＝2×2m＝4m，故C正確，D錯誤。8．（5分）如圖所示，吊籃A、物體B、物體C的質(zhì)量分別為m、2m、3m，B和C分別固定在豎直彈簧兩端，彈簧的質(zhì)量不計(jì)。重力加速度為g。整個系統(tǒng)在輕繩懸掛下處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將懸掛吊籃的輕繩剪斷，在輕繩剛斷的瞬間(

)A．吊籃A的加速度大小為gB．物體B的加速度大小為gC．物體C的加速度大小為gD．A、C間的彈力大小為0.5mgDACA．飛機(jī)在電磁彈射區(qū)運(yùn)動的加速度大小a