?牛頓第二定律的應用
考點一　動力學兩類基本問題
1.動力學問題的解題思路

2.解題關鍵
(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析；
(2)兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁.

例題精練
1.(多選)如圖2甲所示，物塊的質量m＝1 kg，初速度v0＝10 m/s，在一水平向左的恒力F作用下從O點沿粗糙的水平面向右運動，某時刻F突然反向，大小不變，整個過程中物塊速度的平方隨位置坐標變化的關系圖象如圖乙所示，g＝10 m/s2.下列說法中正確的是(　　)

圖2
A.0～5 m內物塊做勻減速運動
B.在t＝1 s時刻，恒力F反向
C.恒力F大小為10 N
D.物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.3
答案　ABD
解析　0～5 m內，由v12－v02＝2a1x1，得v12＝2a1x1＋v02，由題圖乙知，2a1＝－20 m/s2，則a1＝－10 m/s2，則物塊做勻減速運動，A正確；由題圖乙知，物塊的初速度v0＝10 m/s，恒力F在5 m處反向，在0～5 m內物塊運動的時間t＝＝1 s，即在t＝1 s時刻，恒力F反向，B正確；5～13 m內，由v22＝2a2x2得物塊的加速度a2＝＝ m/s2＝4 m/s2，由牛頓第二定律得－F－μmg＝ma1，F(xiàn)－μmg＝ma2，聯(lián)立兩式解得F＝7 N，μ＝0.3，D正確，C錯誤.
2.航模興趣小組設計出一架遙控飛行器，其質量m＝2 kg，動力系統(tǒng)提供的恒定升力F1＝32 N，試飛時飛行器從地面由靜止開始豎直上升.設飛行器飛行時所受的空氣阻力大小恒為f＝4 N，飛行器上升9 s后由于出現(xiàn)故障而失去升力，出現(xiàn)故障9 s后恢復升力但升力變?yōu)镕2＝16 N，取重力加速度大小g＝10 m/s2，假設飛行器只在豎直方向運動.求：
(1)飛行器9 s末的速度大小v1；
(2)飛行器0～18 s內離地面的最大高度H；
(3)飛行器落回地面的速度大小v2.
答案　(1)36 m/s　(2)216 m　(3)48 m/s
解析　(1)0～9 s內，飛行器受重力、升力和阻力作用做勻加速直線運動，由牛頓第二定律得：
F1－mg－f＝ma1
解得a1＝4 m/s2
飛行器9 s末的速度大小v1＝at1＝36 m/s.
(2)最初9 s內位移h1＝a1t12＝162 m
設失去升力后上升階段加速度大小為a2，上升階段的時間為t2，由牛頓第二定律得：
f＋mg＝ma2
解得a2＝12 m/s2
由運動學公式可得飛行器失去升力后上升階段v1＝a2t2
由運動學公式可得h2＝a2t22
飛行器0～18 s內離地面的最大高度H＝h1＋h2
解得t2＝3 s，H＝216 m.
(3)飛行器到最高點后下落，設加速度大小為a3，由牛頓第二定律得：
mg－f＝ma3
解得a3＝8 m/s2
恢復升力前飛行器下落的時間為t3＝9 s－t2＝6 s，所以其速度v2＝a3t3.
解得v2＝48 m/s，
由于H>a3t32＝144 m，恢復升力后F2＝mg－f，所以飛行器勻速下降，可知落回地面的速度大小為48 m/s.
考點二　超重與失重問題
1.超重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物體所受重力的現(xiàn)象.
(2)產生條件：物體具有向上的加速度.
2.失重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受重力的現(xiàn)象.
(2)產生條件：物體具有向下的加速度.
3.完全失重
(1)定義：物體對支持物(或懸掛物)完全沒有作用力的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象.
(2)產生條件：物體的加速度a＝g，方向豎直向下.
4.實重和視重
(1)實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態(tài)無關.
(2)視重：當物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或對臺秤的壓力將不等于物體的重力.此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重.

技巧點撥
1.判斷超重和失重的方法
(1)從受力的角度判斷
當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)；等于零時，物體處于完全失重狀態(tài).
(2)從加速度的角度判斷
當物體具有向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的加速度時，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).
2.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)物體處于超重或失重狀態(tài)只與加速度方向有關，而與速度方向無關.
(3)物體超重或失重多少由物體的質量m和豎直加速度a共同決定，其大小等于ma.
(4)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產生的物理現(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、液柱不再產生壓強等.

例題精練
3.一質量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關系圖像如圖7所示.乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示.重力加速度大小為g.以下判斷正確的是(　　)

圖7
A.0～t1時間內，v增大，F(xiàn)N>mg
B.t1～t2 時間內，v減小，F(xiàn)N

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