1、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：当轻弹簧和橡皮条与其它物体连接时，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
2、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( )图 1A.1.5g，1.5g，0 B.g，2g，0C.g，g，g D.g，g，0答案 A解析 剪断细线前，由平衡条件可知，A 上端的细线的拉力为 3mg，A、B 之间细绳的拉力为 2mg，轻弹簧的拉力为 mg.在剪断细线的瞬间，轻弹簧中拉力不变，小球 C 所受合外力为零，所以 C 的加速度为零； A、B 小球被细绳拴在一起，整体受到二者重力和轻弹簧向下的拉力，由牛顿第二定律，3mg 2ma ，解得 a1.5g，选项 A 正确.二、超重和失重1.超重(1)定义：物体对支
3、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 ag，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.自测 2 关于超重和
4、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答案 D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 (2016海南单科5) 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
5、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05s，510s，1015s 内 F 的大小分别为 F1、F 2 和 F3，则( )图 2A.F1F3C.F1F3 D.F1F 3答案 A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“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.(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
6、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，超重物体向下加速或向上减速时，失重例 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，则人对地板的压力( )图 3A.t2s 时最大 B.t2s 时最小C.t8.5s 时
7、最大 D.t8.5s 时最小答案 AD解析 人 乘 电 梯 向 上 运 动 ， 规 定 向 上 为 正 方 向 ， 人 受 到 重 力 和 支 持 力 两 个 力 的 作 用 ， 则有 Fmgma，即 Fmgma，根据牛顿第三定律知，人对地板的压力大小等于支持力的大小，将对应时刻的加速度(包含正负号) 代入上式，可得选项 A、D 正确，B、C 错误.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.t4.5s 时，
8、电梯处于失重状态 B.555s 时间内，绳索拉力最小C.t59.5s 时，电梯处于超重状态 D.t60s 时，电梯速度恰好为零答案 D解析 利用 at 图象可判断： t4.5s 时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则A 错误；05s 时间内，电梯处于超重状态，拉力重力，555s 时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力重力，5560s 时间内，电梯处于失重状态，拉力M，有 x1x 2 B.若 msin，有 x1x2 D.若 sin，有 x1x2答案 AB解析 在水平面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有F(mM) g( mM)a 1 隔离物块 A，根据牛顿第二定律，有 FTmgma 1 联立
9、解得 FT Fmm M在斜面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有F(mM )gsin(m M)a 2 隔离物块 A，根据牛顿第二定律，有 FTmg sinma 2 联立解得 FT FmM m比较可知，弹簧弹力相等，与动摩擦因数和斜面的倾角无关，故 A、B 正确，C、D 错误.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)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答案 AC解析 隔离小球，可知小球的加速度方向为沿斜面向下，大小为 gsin，对支架系统进行分析，只有斜面光滑，支架系统的加速度才是 gsin，所以 A 正确，B 错误.将支架系统和斜面看成一个整体，因为整体具有沿斜面向下的加速度，故地面对斜面体的摩擦力水平向左，C 正确，D 错误.故选 A、C.
