专题12 牛顿第二定律的应用 超重和失重 重难点1 力学两类问题 一、从受力确定运动情况 如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况． 二、从运动情况确定受力 如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力． [知识深化] 1．解题步骤 （1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图． （2）根据力的合成与分解，求合力（包括大小和方向）． （3）根据牛顿第二定律列方程，求加速度． （4）结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量———任意时刻的位移和速度，以及运动时间等． 2．流程 受力情况→合力F求a， 求x、v0、v、t. 三、多过程问题分析 1．当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程． 联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系等． 2．注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度． 【典例精析】 【例1】如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8 N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求： （1）画出物体的受力图，并求出物体的加速度； （2）物体在拉力作用下5 s末的速度大小； （3）物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小． 【典例分析】首先分析物体所受的力，然后利用牛顿第二定律解答。 【参考答案】（1）见解析图 1.3 m/s2，方向水平向右 （2）6.5 m/s （3）16.25 m 【例2】民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来．若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m．要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s（g取10 m/s2），则： （1）乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？ （2）气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？ 【典例分析】首先分析物体所受的力，然后利用牛顿第二定律解答。。 【参考答案】（1）2.5 m/s2 （2）0.92 【精准解析】（1）由题意可知，h＝4.0 m，L＝5.0 m，t＝2.0 s. 设斜面倾角为θ，则sin θ＝. 乘客沿气囊下滑过程中，由L＝at2得a＝，代入数据得a＝2.5 m/s2. （2）在乘客下滑过程中，对乘客受力分析如图所示，沿x轴方向有mgsin θ－Ff＝ma， 沿y轴方向有FN－mgcos θ＝0， 又Ff＝μFN，联立方程解得 μ＝≈0.92. 【例3】如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8 m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面．人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下．人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力．（取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）求： （1）人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间； （2）人在离C点多远处停下？ 【典例分析】首先分析物体所受的力，然后利用牛顿第二定律解答。 【参考答案】（1）2 s （2）12.8 m 【精准解析】（1）人在斜坡上下滑时，对人受力分析如图所示． 设人沿斜坡下滑的加速度为a，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得 mgsin θ－Ff＝ma Ff＝μFN 垂直于斜坡方向有 FN－mgcos θ＝0 联立以上各式得a＝gsin θ－μgcos θ＝4 m/s2 由匀变速运动规律得L＝at2 解得：t＝2 s 1．（从受力情况确定运动情况）（ ... ...
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