3.2牛顿第二定律的基本应用-2022年高考物理一轮复习夯实核心素养

牛顿第二定律的运用要点汇总一、即时情形1．牛顿第二定律的公式形式为：合力等于质量乘以加速度，加速度的大小由物体承受的总外力决定，加速度的指向与物体承受的总外力的指向相同．当物体承受的总外力出现变化时，加速度也跟着变化，而物体移动的速度不会变化．2．细线、硬杆和弹簧（包括橡皮条）的不同之处（1）细线和硬杆：一旦细线或硬杆断裂，原先的弹力会立刻变成零．（2）弹簧和橡皮条：当弹簧和橡皮条两端连接到其他物体上时，弹簧或橡皮条的弹力不会立刻改变．二、超载与失重1．超载（1）含义：物体对承载物的压力（或对悬挂物的牵引力）超过物体承受的重力．（2）形成条件：物体有向上的加速度．2．失重（1）含义：物体对承载物的压力（或对悬挂物的牵引力）小于物体承受的重力．（2）形成条件：物体有向下的加速度．3．完全失重（1）含义：物体对承载物的压力（或对垂直悬挂物的牵引力）为零的情况称为完全失重．（2）形成条件：物体的加速度a等于g，方向垂直向下．4．真实重力和表观重力（1）真实重力：物体实际承受的重力，它与物体的运动状态没有关系．（2）表观重力：当物体在垂直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的牵引力或对台秤的压力将不等于物体的重力．此时弹簧测力计的读数或台秤的读数即为表观重力．三、动力学中的两种基本情形1．通过分析物体的受力情况来求解运动状态的基本方法先求出几个力的总和，用牛顿第二定律（合力等于质量乘以加速度）求出加速度，再通过运动学的公式求出速度或位移．2．通过分析物体的运动状态来求解受力情况的基本方法已知加速度或根据运动规律求出加速度，再通过牛顿第二定律求出合力开yun体育app官网网页登录入口，从而确定未知力．3．运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，加速度是解决这类问题的关键环节，分析步骤如下：命题点分析（一）即时情形1．两种模式加速度与合外力具有即时关联，两者总是同时出现、同时变化、同时消失，具体可以简化为以下两种模式：2．解题方法⇒⇒3．两个容易混淆的问题（1）图示甲、乙中，小球m1、m2原本都静止，如果同时从图中A处剪断，则图甲中的轻质弹簧的弹力不会立刻改变；图乙中的下段细线的拉力将变为零（2）根据（1）的分析可以得出：细线的弹力可以变化而弹簧的弹力不能变化．典型题目例1用细线系一个质量为m的光滑小球，小球的一端固定在墙上的水平轻质弹簧压缩了x（小球与弹簧不连接），弹簧的弹性系数为k，如图所示。细绳被切断时，A．小球马上受到加速度作用，B．小球从此时起进行平抛运动kaiyun全站网页版登录，C．小球着地时间比，D．小球着地速度比【答案】D【解析】细绳切断前小球承受重力、弹力和拉力，保持平衡，因此弹力与重力的合力F合＝，切断细线刹那，弹力与重力保持不变，则两力合力不变，依照牛顿第二定律有F合＝＝ma，计算得a＝，A不对；进行平抛运动的物体仅受重力，细绳切断后，小球承受重力和弹簧弹力共同作用，合力指向右下方，并非仅有重力作用，所以不是平抛运动，B不对；小球在竖直方向仅受重力，竖直方向运动是自由落体，根据自由落体规律有h＝gt2，因此小球落地时间t＝，C不对；若不受弹簧弹力，小球将做自由落体，依照自由落体规律有v2＝2gh，求得落地速度v＝，由于水平方向存在弹簧弹力作用，则水平方向会加速，获得水平速度，而竖直方向速度不变，所以落地速度比，D正确。练1如图所示，质量为m的小球一端用细绳系在墙上，另一端用弹簧挂在天花板上，细绳呈水平，弹簧与垂直线夹角为θ，重力加速度为g，当细绳被剪断时，小球加速度的数值为多少A．0 B．gsinθC．gtanθ D.【答案】C【解析】以小球为分析对象，如图所示，建立直角坐标系，将受力FOA分解，根据平衡条件FOB－FOAsinθ＝0，FOAcosθ－mg＝0，联立求解得FOB＝mgtanθ剪断细绳时弹簧的拉力保持不变，小球受到的合力是重力和弹簧拉力的矢量和，其大小等于原细绳拉力，方向相反，依据牛顿第二定律得a＝＝＝gtanθ，方向指向水平右侧．练2如图所示，在动摩擦系数μ＝0.2的水平面上有一个质量m＝1 kg的小球，小球与水平轻弹簧和与竖直方向成θ＝45°角的不可伸缩的细绳一端相连，此时小球处于平衡，且水平面对小球的支撑力为零，在细绳被剪断时（g取10 m/s2），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列判断正确的是(　　)A．小球受力个数不变B．水平面对小球的支撑力仍然为零C．小球将向左运动，且加速度a＝8 m/s2D．小球将向左运动，且加速度a＝10 m/s2【答案】C【解析】在剪断细绳前，小球在自身重力、细绳拉力和弹簧弹力的作用下保持平衡kaiyun.ccm，根据共点力平衡条件得弹簧的弹力F＝mgtan 45°＝10 N，剪断细绳时，弹簧的弹力依然为1