2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義（新人教版）：第三章運(yùn)動和力的關(guān)系

第三章運(yùn)動和力的關(guān)系

2022.全國乙卷.T152022.江蘇卷.T12022.河北

卷T92021-北京卷T132020-全國卷I-T16

牛頓第二定律的應(yīng)用

2020?山東卷2020?海南卷T122020?江蘇卷?T5

2019?全國卷HT192019?全國卷IHT20

考

牛頓第二定律與直線2022?遼寧卷,T72022?浙江6月選考?T192021?全

情

運(yùn)動國甲卷?T142021?全國乙卷?T212021?遼寧卷?T13

分

實(shí)驗(yàn)：探究加速度與2021?北京卷?T152021?湖南卷2020?浙江7月

析

力、質(zhì)量的關(guān)系選考?T17（1）

2021?全國甲卷?T22（測量動摩擦因數(shù)）2021.福建

牛頓第二定律相關(guān)拓

卷?T12（阻力與速度的關(guān)系）2020?山東卷?T13（測重

展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

力加速度）2019?全國卷1【122（測量動摩擦因數(shù)）

跳水、蹦床、蹦極、火箭發(fā)射、無人機(jī)、跳傘運(yùn)動、

生活實(shí)踐類

試題電梯內(nèi)的超重及失重

情境傳送帶模型，板塊模型，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)

學(xué)習(xí)探究類

系，測量動摩擦因數(shù)

第1講牛頓第一定律牛頓第二定律

【目標(biāo)要求】1.理解慣性的本質(zhì)和牛頓第一定律的內(nèi)容2掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及公式.3.

了解單位制，并知道七個(gè)基本單位.會用國際單位制檢查結(jié)果表達(dá)式是否正確.

考點(diǎn)一牛頓第一定律

■梳理必備知識

一、牛頓第一定律

1.內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變

這種狀態(tài).

2.理想實(shí)驗(yàn)：它是在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上采用科學(xué)的抽象思維來展開的實(shí)驗(yàn)，是人們在思想上塑

造的理想過程.牛頓第一定律是通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出的，它不能由實(shí)際的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證.

3.物理意義

(1)揭示了物體在不受外力或所受合外力為零時(shí)的運(yùn)動規(guī)律.

(2)提出了?切物體都具有慣性,即物體維持其原有運(yùn)動狀態(tài)的特性.

(3)揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系，說明力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的

原因.

強(qiáng)調(diào)：運(yùn)動狀態(tài)的改變指速度的改變，速度改變則必有加速度，故力是物體產(chǎn)生加速度的原

因.

二、慣性

1.定義：物體保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性.

2.慣性大小的量度

質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度.物體的質(zhì)量越大，慣性越大;物體的質(zhì)量越小，慣性越小.

■判斷正誤--------------------------------------------------------------------------

1.牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律.(X)

2.運(yùn)動的物體慣性大，靜止的物體慣性小.(X)

3.物體不受力時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).(V)

■提升

1.對慣性的理解

(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性.

(2)物體的慣性總是以“保持原狀”“反抗改變”兩種形式表現(xiàn)出來.

(3)物體慣性的大小取決于質(zhì)量，質(zhì)量越大，慣性越大.

(4)慣性與物體的受力情況、運(yùn)動狀態(tài)及所處的位置無關(guān).

2.慣性的表現(xiàn)形式

⑴物體不受外力或所受的合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)?/p>

態(tài).

(2)物體受到外力且合外力不為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度.慣性越大，

物體的運(yùn)動狀態(tài)越難改變.

m11(多選)科學(xué)家關(guān)于物體運(yùn)動的研究對樹立正確的自然觀具有重要作用.下列說法中符

合歷史事實(shí)的是()

A.亞里士多德認(rèn)為，必須有力作用在物體匕物體的運(yùn)動狀態(tài)才會改變

B.伽利略通過“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論：如果物體不受力，它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去

C.笛卡兒指出，如果運(yùn)動中的物體沒有受到力的作用，它將維續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)

動，既不會停下來，也不會偏離?原來的方向

D.牛頓認(rèn)為，物體都具有保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)

答案BCD

解析亞里士多德認(rèn)為，必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動，故A錯(cuò)誤；伽利略通過“理

想實(shí)臉”得出結(jié)論：力不是維持運(yùn)動的原因，如果物體不受力，它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下

去，故B正確；笛卡兒指出，如果運(yùn)動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿

同一直線運(yùn)動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向，故C正確：牛頓認(rèn)為物體都具有保

持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，故D正確.

Wi21如圖所示，一只盛水的容器固定在一個(gè)小車上，在容器中分別用細(xì)繩懸掛和拴住一個(gè)

鐵球和一個(gè)乒乓球，容器中水和鐵球、乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)容器隨小車突然向右運(yùn)動

時(shí)，兩球的運(yùn)動狀況是（以小車為參考系）（）

A.鐵球向左，乒乓球向右

B.鐵球向右，乒乓球向左

C.鐵球和乒乓球都向左

D.鐵球和乒乓球都向右

答案A

解析當(dāng)容器突然向右運(yùn)動時(shí)，同等體積的鐵球和水比較，鐵球的質(zhì)量大，鐵球保持原來的

運(yùn)動狀態(tài)，相對于水向左偏移，相對于小車向左運(yùn)動，同等體枳的乒乓球和水比較，水的質(zhì)

量大，水相對于乒乓球向左偏移，因此乒乓球相對于水向右偏移，相對于小車向右運(yùn)動，故

選A.

考點(diǎn)二牛頓第二定律

■梳理必備知識

1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟

作用力的方向相同.

2.表達(dá)式：F=ma.

-判斷正誤C

1.物體加速度的方向一定與合外力方向相同.（J）

2.由〃?=￡可知，物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比，與其運(yùn)動的加速度成反比.（X）

3.可以利用牛頓第二定律確定高速電子的運(yùn)動情況.（X）

■提升關(guān)鍵能力

1.對牛頓第二定律的理解

2.力和運(yùn)動之間的關(guān)系

（1）不管速度是大是小，或是零，只要合力不為零，物體就有加速度.

（2）4=呼是加速度的定義式，〃與加人加無必然聯(lián)系；4=5是加速度的決定式，凡口0cA.

（3）合力與速度同向時(shí)，物體做加速直線運(yùn)動；合力與速度反向時(shí)，物體做減速宜線運(yùn)動.

考向1對牛頓第二定律的理解

L__________________________________________

m31（多選）下列說法正確的是（）

A.對靜止在光滑水平面上的物體施加一個(gè)水平力，當(dāng)力剛作用瞬間，物體立即獲得加速度

B.物體由于做加速運(yùn)動，所以才受合外力作用

C.尸=〃也是矢量式，”的方向與尸的方向相同，與速度方向無關(guān)

D.物體所受合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小

答案ACD

解析由于物體的加速度后合外力是瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，由此可知當(dāng)力作用瞬間，物體會立即產(chǎn)

生加速度，選項(xiàng)A正確；根據(jù)因果關(guān)系，合外力是產(chǎn)生加速度的原因，即物體由于受合外力

作用，才會產(chǎn)生加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；尸=〃也是矢量式，。的方向與〃的方向相同，與速度

方向無關(guān)，選項(xiàng)C正確；由牛頓第二定律可知物體所受合外力減小，加速度一定減小，如果

物體做加速運(yùn)動，其速度會增大，如果物體做減速運(yùn)動，速度會減小，選項(xiàng)D正確.

m41某型號戰(zhàn)斗機(jī)在某次起飛中，由靜止開始加速，當(dāng)加速度a不斷減小至零時(shí)，飛機(jī)剛

好起飛.關(guān)于起￡過程，下列說法正確的是（）

A.飛機(jī)所受合力不變，速度增加得越來越慢

B.飛機(jī)所受合力減小，速度增加得越來越快

C.速度方向與加速度方向相同，速度增加得越來越快

D.速度方向與加速度方向相同，速度增加得越來越慢

答案D

解析根據(jù)牛頓第二定律可知，當(dāng)合力逐漸減小至零時(shí)加速度。不斷減小到零；飛機(jī)做加速

運(yùn)動，加速度方向與速度方向相同，加速度減小，即速度增加得越來越慢，故A、B、C項(xiàng)

錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確.

考向2牛頓第二定律的簡單應(yīng)用

【例5】2021年10月16日0時(shí)23分,“神舟十三號”成功發(fā)射，順利將三名航天員送入太

空并進(jìn)駐空間站.在空間站中，如需測量一個(gè)物體的質(zhì)量，需要運(yùn)用一些特殊方法：如圖所

示，先對質(zhì)量為如=1.0kg的標(biāo)準(zhǔn)物體P施加一水平恒力F,測得其在1s內(nèi)的速度變化量

大小是10m/s,然后將標(biāo)在物體與待測物體Q緊靠在一起，施加同一水平恒力F,測得它們

1s內(nèi)速度變化量大小是2m/s.則待測物體Q的質(zhì)量m2為（）

十

PQ

A.3.0kgB.4.0kg

C.5.0kgD.6.0kg

答案B

解析對P施加F時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有0=￡=答=10m/s2,對尸和Q整體施加F時(shí)，

P

根據(jù)牛頓第二定律有42==K=2m/s2,聯(lián)立解得加2=4.0kg,故選B.

m6]（2022?全國乙卷?⑸如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質(zhì)量為〃？的小球，初始時(shí)整

個(gè)系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長[.一大小為F的水平恒力作用在輕繩

的中點(diǎn)，方向與兩球連線垂直.當(dāng)兩球運(yùn)動至二者相距會3時(shí)，它們加速度的大小均為（）

mQ

mO

,5F八2F-3F

A詬C而D.而

答案A

解析當(dāng)兩球運(yùn)動至二者出距。時(shí),如圖所示.

3L

由幾何關(guān)系可知sin。=乎=5，設(shè)繩子拉力為FT,水平方向有ZPTCOS解得2T=統(tǒng)

LJo

2

對任意小球由牛頓第二定律有Fr=〃?d解得。=篇,故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.

方法點(diǎn)撥利用牛頓第二定律解題的思路

(1)選取研究對象進(jìn)行受力分析；

(2)應(yīng)用平行四邊形定則或正交分解法求合力；

(3)根據(jù)F^=ma求物體的加速度a.

IW7J(多選)如圖甲所示，一豎直放置的足夠長的固定玻璃管中裝滿某種液體，一半徑為八

質(zhì)量為m的金屬小球，從/=0時(shí)刻起，由液面靜止釋放，小球在液體中下落，其加速度a

隨速度。的變化規(guī)律如圖乙所示.已知小球在液體中受至J的阻力6=6叼打，式中,?是小球的

半徑，。是小球的速度，牛是常數(shù).忽略小球在液體中受到的浮力，重力加速度為g，下列說

法正確的是()

S七

三=

=

三=

三=

=

三=

三=

=

三=

二=

==

=

=

&:==

三=

三=

=

三=

三=

三=

=

三_

三

三

一

三

甲乙

A.小球的最大加速度為g

B.小球的速度從0增加到如的過程中，做勻變速運(yùn)動

C.小球先做加速度減小的變加速運(yùn)動，后做勻速運(yùn)動

D.小球的最大速度為贏

答案ACD

解析當(dāng)，=0時(shí)，小球所受的阻力6=0,此時(shí)加速度為g,A正確；隨著小球速度的，曾加,

加速度減小，小球的速度從0增加到的的過程中，加速度減小，做變加速運(yùn)動，B錯(cuò)誤；根

據(jù)牛頓第二定律有"ig—R=〃ia,解得a=g

m當(dāng)a=0時(shí)，速度最大，為次)，此后小

球做勻速運(yùn)動，最大速度如=瑞，C、D正確.

考點(diǎn)三單位制

■梳理必備知識

1.單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制.

2.基本單位：基本量的單位.國際單位制中基本量共七個(gè)，其中力學(xué)有三個(gè)，是長度、質(zhì)量、

時(shí)間,單位分別是米、士克、fi.

3.導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位.

4.國際單位制的基本單位

物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號

長度/米m

質(zhì)量m千克（公斤）kg

時(shí)間t秒s

電流I安陶A

熱力學(xué)溫發(fā)T開你文］K

物質(zhì)的量〃，⑴摩你］mol

發(fā)光強(qiáng)度，，w坎［德拉］cd

【例8】汽車在高速行駛時(shí)會受到空氣阻力的影響，已知空氣阻力/=%〃So2,其中。為空氣阻

力系數(shù)，〃為空氣密度，5為物體迎風(fēng)面積，。為物體與空氣的相對運(yùn)動速度.則空氣阻力系

數(shù)c的國際單位是（）

A?常數(shù)，沒有單位B端

S2nN-S2

D

C?國；TF

答案A

解析由/=%，S〃2,可得。=懸，右邊式子代入單位可得就需%=2'即。為常數(shù)，

沒有單位，B、C、D錯(cuò)誤，A正確.

【例9】航天員王亞平在“天宮?號”目標(biāo)飛行器里成功進(jìn)行了我國首次太空授課.授課中的

一個(gè)實(shí)驗(yàn)展示了失重狀態(tài)下液滴的表面張力引起的效應(yīng).在視頻中可觀察到漂浮的液滴處F

相互垂直的兩個(gè)橢球之間不斷變化的周期性“脈動”中.假設(shè)液滴處于完全失重狀態(tài)，液滴

的上述“脈動”可視為液滴形狀的周期性微小變化（振動），如圖所示.已如液滴振動的頻率

表達(dá)式為f=kW，其中攵為一個(gè)無單位的比例系數(shù)，「為液滴半徑，〃為液體密度，o為液

體表面張力系數(shù)（其單位為N/m）,出夕、了是相應(yīng)的待定常數(shù).對于這幾個(gè)待定常數(shù)的大小,

下列表達(dá)式中可能正確的是（）

311

A.?=2?Pn=rr=~2

答案D

3

2-

解析從物理單位的方面來考慮，則A選項(xiàng)單位為P=s,而頻率的單位是

mm

Hz（s-1）,故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)單位為m‘（黑/（X?戶=￥，故B錯(cuò)誤：C選項(xiàng)單位為

mm'

m—3（*-*=s—2,故C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)單位為卓尸吟）3=s，故D正確.

課時(shí)精練

《基礎(chǔ)落實(shí)練

1.伽利略曾用如圖所示的“理想實(shí)驗(yàn)”來研究力與運(yùn)動的美系，則下列選項(xiàng)符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的

是（）

A.小球由靜止開始釋放，“沖”上對接的斜面

B.沒有摩擦，小球上升到原來釋放時(shí)的高度

C.減小斜面的傾角仇小球仍然到達(dá)原來的高度

D.繼續(xù)減小斜面的傾角仇最后使它成水平面，小球沿水平面永遠(yuǎn)運(yùn)動下去

答案A

解析小球由靜止開始釋放，“沖”上對接的斜面，這是事實(shí)，故A正確：因?yàn)樯钪袥]有

無摩擦的軌道，所以小球上升到原來釋放時(shí)的高度為推理，故B錯(cuò)誤：減小斜面的傾角0,

小球仍然到達(dá)原來的高度是在B項(xiàng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推理，故C錯(cuò)誤；繼續(xù)減小斜面的傾角0,

最后使它成水平而，小球沿水平而永遠(yuǎn)運(yùn)動下去，這是在C項(xiàng)的基礎(chǔ)上繼續(xù)推理得出的結(jié)論，

故D錯(cuò)誤.

2.（2023?上海市奉賢區(qū)模&）下列每組三個(gè)單位均屬于國際單位制中基本單位的是（）

A.g、s^NB.kg、A、N

C.W、J、kgD.K、mol、s

答案D

解析國際單位制中基本單位有七個(gè)，分別為米（m）、秒⑸、千克（kg）、開爾文（K）、安培（A）、

坎德拉（cd）、摩爾（mol）,故A、B、C錯(cuò)誤，D正確.

3.對一些生活中的現(xiàn)象，某同學(xué)試圖從慣性角度加以分析.其中正確的是（）

A.太空中處于失重狀態(tài)的物體沒有慣性

B.“安全帶，生命帶，前排后排都要系”.系好安全帶可以防止因人的慣性而造成的傷害

C.“強(qiáng)弩之末，勢不能穿魯編”，是因?yàn)椤皬?qiáng)弩”的慣性減小了

D.戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)前拋掉副油箱，是為了增大戰(zhàn)斗機(jī)的慣性

答案B

解析慣性只與質(zhì)量有關(guān)，所以太空中處于失重狀態(tài)的物體還是具有慣性，A錯(cuò)誤；系好安

全帶可以防止因人的慣性而造成的傷害，B正確；“強(qiáng)弩之末，勢不能穿魯綃”，是因?yàn)椤皬?qiáng)

弩”的速度減小了，慣性不變，C錯(cuò)誤；戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)前拋掉副油箱，是為了減小戰(zhàn)斗機(jī)的慣

性，增加靈活性，D錯(cuò)誤.

4.（2022?江蘇卷?1）高鐵車廂里的水平桌面上放置一本書，書與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.4,

最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g=l（）m/s2.若書不滑動，則高鐵的最大加速度

不超過（）

A.2.0m/s2B.4.0m/s2

C.6.0m/s2D.8.0m/s2

答案B

解析書放在水平桌而上，若書相對于桌面不滑動，則最大的摩擦力提供加速度，即有Ffm

=〃〃7g解得4m=〃g=4m/s?,書相對高鐵靜止，故若書不滑動，高鐵的最大加速度為

4m/s2,B正確，A、C、D錯(cuò)誤.

5.如圖，某飛行器在月球表面起飛后，一段時(shí)間內(nèi)沿與月面夾角為夕的直線做加速運(yùn)匆.此

段時(shí)間飛行器發(fā)動機(jī)的噴氣方向可能沿（）

A.方向①B.方向②

C.方向③D.方向④

答案C

解析飛行器在起飛后的某段時(shí)間內(nèi)的飛行方向與水平面成。角，且速度在不斷增大，說明

飛船所受合外力的方向與速度同向，飛行器受重力和噴氣推力的作用，即重力與推力的合力

與速度方向相同，飛行器所受噴氣的反沖力與噴氣方向相反，由題圖可知，只有推力在③的

反方向時(shí)，合力才可能與速度同向，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.

6.（2023?河北衡水市冀州區(qū)第一中學(xué)高三檢測）某人想測量地鐵啟動過程中的加速度，他把一

根細(xì)繩的下端綁著一支圓珠筆，細(xì)繩的上端用電工膠布臨時(shí)固定在地鐵的豎直扶手上.在地

鐵啟動后的某段加速過程中，細(xì)繩偏離了豎直方向，他月手機(jī)拍攝了當(dāng)時(shí)情景的照片，拍攝

方向跟地鐵前進(jìn)方向垂直.細(xì)繩偏離豎直方向約為30。角，此時(shí)地鐵的加速度約為（）

答案A

解析對圓珠筆進(jìn)行受力分析，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律有尸合=〃心，由圖可分析出言

=^=（an30°,解得a、6m/s2,故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.

6

立能力綜合練

7.（2023?北京市第四十三中學(xué)月考）某同學(xué)使用輕彈簧、直尺、鋼球等制作了一個(gè)“豎直加速

度測量儀”.如圖所示，強(qiáng)簧上端固定，在彈簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺.不掛鋼球時(shí)，

彈簧下端指針位丁直尺20cm刻度處：卜端懸掛鋼球，靜止時(shí)指針位丁直尺4（）cm刻度處.將

直尺不同刻度對應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向的加速度.取豎直

向上為正方向，重力加速度大小為g.下列說法正確的是（）

/〃/////////

g

g

o

o

o

A.30cm刻度對應(yīng)的加速度為-0.5g

B.40cm刻度對應(yīng)的加速度為g

C.50cm刻度對應(yīng)的加速度為2g

D.各刻度對應(yīng)加速度的值是不均勻的

答案A

解析在40cm刻度處，有"/=尸明則40cm刻度對應(yīng)的加速度為0,B錯(cuò)誤；由分析可知，

在30cm刻度處，有F源有“=-0.5g,A正確：由分析可知，在50cm刻度處，

有F^—ing=ma,代入數(shù)據(jù)有a=0.5g,C錯(cuò)誤；設(shè)某刻度對應(yīng)值為x,結(jié)合分柝可知

〃長.

0.2mAig

--------------=?,0,2m（取豎直向上為正方向），經(jīng)過計(jì)算有a=5gx~2g（m/s2）（x^0.2m）

或n=-5gx（nVs2）（A<0.2m）,根據(jù)以上分析，加速度a與刻度對應(yīng)值x成線性關(guān)系，則各刻

度對應(yīng)加速度的值是均勻的，D錯(cuò)誤.

8.（2023.江蘇省南師附中模擬）橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi),伸長量x與彈力F的大

小成正比，即/=去，4的值與橡皮筋未受到拉力時(shí)的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實(shí)踐

都表明攵=*，其中丫是一個(gè)由材料決定的常數(shù)，材料學(xué)上稱之為楊氏模量.在國際單位制

中，楊氏模量丫的單位應(yīng)該是（）

A.NB.mC.N/mD.Pa

答案D

N

SkLmmN

解析根據(jù)&=4，可得Y=7，則y的單位是中=R=Pa,故選D.

LOIIIIII

9.（多選）如圖，圓柱形玻璃容器內(nèi)裝滿液體靜置于水平面上，容器中有，、氏c三個(gè)不同材質(zhì)

的物塊，物塊。、C均對容器壁有壓力，物塊）懸浮于容器內(nèi)的液體中，忽略八C與容器壁

間的摩擦.現(xiàn)給容器施加一個(gè)水平向右的恒力，使容器向右做勻加速直線運(yùn)動.下列說法正

確的是（）

仔寶展室室

?0■OB■■*BMB????

衛(wèi)FF型

A.三個(gè)物塊將保持圖中位置不變,與容器一起向右加速運(yùn)動

B.物塊。將相對于容器向左運(yùn)動,最終與容器右側(cè)壁相互擠壓

C.物塊人將相對于容器保持靜止,與容器一起做勻加速運(yùn)動

D.物塊c將相對于容器向右運(yùn)動,最終與容器右側(cè)壁相互擠壓

答案CD

解析由題意可知，C浮在上面對上壁有壓力，可知。樣開水的質(zhì)量大于C本身的質(zhì)量，同

理人排開水的質(zhì)量等于人本身的質(zhì)量，4排開水的質(zhì)量小于4本身的質(zhì)量；則當(dāng)容器向右做

勻加速運(yùn)動時(shí)，由牛頓第一定律可知，物塊。將相對于公器向左運(yùn)動，最終與容器左側(cè)壁相

互擠壓；物塊〃將相對于容器保持靜止，與容器一起做勻加速運(yùn)動；物塊C因相等體積的水

將向左運(yùn)動，則導(dǎo)致。將相對于容器向右運(yùn)動，最終與容器右側(cè)壁相互擠壓（可將C想象為一

個(gè)小氣泡），故選C、D.

10.如圖甲所示，水平地面上輕彈簧左端固定，右端通過小物塊壓縮0.4m后鎖定，，=0時(shí)

解除鎖定，釋放小物塊.計(jì)算機(jī)通過小物塊上的速度傳感器描繪出它的。一/圖線如圖乙所示,

其中"心段為曲線，機(jī)?段為直線，傾斜直線Od是f=0時(shí)圖線的切線，已知小物塊的質(zhì)量為

加=2kg,重力加速度取g=10m/s2,則下列說法正確的固）

A.小物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為0.3

B.小物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為0.4

C.彈簧的勁度系數(shù)為175N/m

D.彈簧的勁度系數(shù)為150N/m

答案C

解析根據(jù)v—/圖線斜率的絕對值表示加速度大小，由題圖乙知，物塊脫離彈簧后的加速度

大小。=焉=xm/s2=5m/s2,由牛頓第二定律得所以〃="=0.5,A^B

錯(cuò)誤；剛釋放時(shí)物塊的加速度大小為履=9=日m/s2=30m/s2,由牛頓第二定律得履

一從mg=ma'，代入數(shù)據(jù)解得k=175N/m,C正確，D錯(cuò)誤.

11.（多選）如圖所示，一個(gè)小球。用1、2兩根細(xì)繩連接并分別系于箱子上的A點(diǎn)和8點(diǎn)，OA

與水平方向的夾角為〃，O）水平，開始時(shí)箱子處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是（）

A.若使箱子水平向右加速運(yùn)動，則繩1、2的張力均增大

B.若使箱子水平向右加速運(yùn)動，則繩1的張力不變，繩2的張力增大

C.若使箱子豎直向上加速運(yùn)動，則繩1、2的張力均增大

D.若使箱子豎直向上加速運(yùn)動，則繩1的張力增大，繩2的張力不變

答案BC

解析箱子靜止時(shí)，對小球，根據(jù)平衡條件得我（“sinFOB=17OACOS0,若使箱子水平

向右加速運(yùn)動，則在豎直方向上合力為零，有FOA'sin6=mg,FOB-FOACOS0=mat所

以繩1的張力不變，繩2的張力增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若使箱子豎直向上加速運(yùn)動，

則正?！箂in〃一,FOB"=FOA"COSO,所以繩1的張力增大，繩2的張力也增大，

選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.

過素養(yǎng)提升練

12.如圖為用索道運(yùn)輸貨物的情景，已知傾斜的索道與水平方向的夾角為37。，質(zhì)品為心的貨

物與車廂地板之間的動摩擦因數(shù)為03當(dāng)載重車廂沿索道向上加速運(yùn)動時(shí)，貨物與車廂仍然

保持相對靜止?fàn)顟B(tài)，貨物對車廂水平地板的正壓力為其重力的1.15倍，連接索道與車廂的桿

始終沿豎直方向，重力加速度為g,$訪37。=0.6,cos370=0.8,那么這時(shí)貨物對車廂地板的

摩擦力大小為（）

A.0.35mgB.0.3mg

C.0.23〃吆D.0.2〃吆

答案D

解析將〃沿水平和豎直兩個(gè)方向分解、對貨物受力分析如圖所示,

水平方向：Ff=maXf

豎直方向：=mayt?N=1.15mg,

又聯(lián)立解得Ff=02mg,故D正確.

a、Q

13.新疆長絨棉因質(zhì)量美譽(yù)世界.長絨棉從犁地、播種、植保到采收，已基本實(shí)現(xiàn)全自動化.如

圖為無人機(jī)為棉花噴灑農(nóng)藥的場景.無人機(jī)懸停在某一高度，自靜止開始沿水平方向做勻加

速運(yùn)動，2.8s達(dá)到作業(yè)速度，開始沿水平方向勻速作業(yè)，已知作業(yè)前無人機(jī)和農(nóng)藥總質(zhì)量為

25kg,無人機(jī)作業(yè)速度為7m/s,重力加速度取10m/s?則在加速階段空氣對無人機(jī)的作用力

約為（)

A.250N

C.313ND.358N

答案B

解析根據(jù)加速度定義得0=7=2.5m/s2,則F=q（〃吆）2+（〃⑺2,258N,故選B.

第2講牛頓第二定律的基本應(yīng)用

【目標(biāo)要求】1.掌握動力學(xué)兩類基本問題的求解方法2會利用牛頓第二定律對超重、失重、瞬

時(shí)加速度問題進(jìn)行分析計(jì)算.

考點(diǎn)一瞬時(shí)問題

必備知識

I.兩種模型

合外力與加速度具有因果關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，當(dāng)物體所受合外

力發(fā)生變化時(shí)，加速度也隨著發(fā)生變化，而物體運(yùn)動的速度丕能發(fā)生突變.

不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力，

剪斷或脫離后，不需要時(shí)間恢熨

形變.彈力立即消失或改變，一

輕繩、輕桿

般題目中所給的輕繩、輕桿和接

和接觸面

觸面在不加特殊說明時(shí).均可按

此模型處理

兩種

模型

當(dāng)彈黃的兩端與物體相連（即兩

端為固定端）時(shí)，由于物體有慣

彈簧、蹦床

性，彈簧的長度不會發(fā)生突變，

和橡皮筋

所以在瞬時(shí)問題中，其彈力的大

小認(rèn)為是不變的，即此時(shí)彈貨的

彈力不突變

2.解題思路

m1］如圖所示，物塊1的質(zhì)量為3加，物塊2的質(zhì)量為〃?，兩者通過彈簧相連，整個(gè)系統(tǒng)

置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出的瞬

間，物塊1、2的加速度大小分別為0、他.重力加速度為g.則有（）

答案C

解析開始時(shí)，對物塊1分析，處于平衡狀態(tài)，彈簧的彈力大小尸=3〃吆，抽出木板的瞬間，

彈簧的彈力不變，物塊1所受的合力仍然為零，則加速度0=0;抽出木板的瞬間，彈簧的

彈力不變，對物塊2分析，受重力和彈簧向下的彈力，根據(jù)牛頓第二定律得〃2=警警=

4卻故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.

m2］（多選）如圖所示，質(zhì)量為機(jī)的小球被一根輕質(zhì)橡皮筋4c和一根繩8c系住，當(dāng)小球

靜止時(shí)，橡皮筋處在水平方向上，繩與豎直方向的夾角為仇重力加速度為g,下列判斷中正

確的是（）

￥

、

A.在4c被突然剪斷的瞬間，8c對小球的拉力不變

B.在4C被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsin。

C.在8c被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為信

D.在BC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsinO

答案BC

解析設(shè)小球靜止時(shí)8c維的拉力為F,4c橡皮筋的拉力為由平衡條件可得尺os0=

Fsin0=Fjt解得/=熱%，F(xiàn)T=w.?tan0,在AC被突然剪斷的瞬間，AC的拉力突變?yōu)?/p>

零，8c上的拉力?突變?yōu)椤ㄌ颿os〃，重力垂直于繩8C的分量提供加速度，即加gsin〃=〃?a,

解得〃=gsinaB正確，A錯(cuò)誤；在被突然剪斷的瞬間，橡皮筋4c的拉力不變，小球

的合力大小與BC被剪斷燈8C的拉力大小相等，方向沿BC方向斜向下，根據(jù)牛頓第二定律

有黑=加，，故加速度大小屋=舟，C正確，D錯(cuò)誤?

VMoC7vMO。

【例3】（多選）如圖所示，水平輕彈簧兩端拴接兩個(gè)質(zhì)量均為根的小球。和〃，拴接小球的細(xì)

線P、Q固定在天花板上，兩球靜止，兩細(xì)線與水平方向的夾角均為37。.現(xiàn)剪斷細(xì)線?彈簧

的勁度系數(shù)為k,重力加速度大小為g,取sin37。=0.6,cos37。=0.8.下列說法正確的是（）

A.剪斷細(xì)線。前，彈簧形變量為噂

B.剪斷細(xì)線夕的瞬間，小球〃的加速度大小為竽

C.剪斷與。球連接處的彈簧的瞬間，細(xì)線P的拉力變小

D.剪斷與。球連接處的彈簧的瞬間，小球。的加速度大小為0.8g

答案ACD

解析剪斷細(xì)線。前，對小球4進(jìn)行受力分析，小球。受豎直向下的重力、水平向右的彈簧

彈力以及沿細(xì)線。向上的柱力.根據(jù)共點(diǎn)力平衡有？Tsin370=mg,FTCOS37°=H,聯(lián)立解得

工=喈，故A正確；剪斷細(xì)線。的瞬間，彈簧的彈力不變，所以小球〃處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受

合力為零，加速度為0,故B錯(cuò)誤；剪斷細(xì)線P前，細(xì)線P的拉力大小為尸T=?/"g,剪斷與

“球連接處的彈簧的瞬間，彈簧的彈力為零，小球〃即將擺動，此時(shí)擺動的速度為零，則徑

向合力為零，切向合力提供切向加速度，有Fj—〃?gsin37°=nuin=0,mgcos370=m（it,解

354

得FT'=5〃?g<pT=$〃?g,，即剪斷與〃球連接處的彈簧的瞬間，細(xì)線P的拉力變小，

小球〃的加速度大小為0.8g,故C、D正確.

考點(diǎn)二超重和失重問題

■梳理必備知識

1.實(shí)重和視重

⑴實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無差（選填“無關(guān)”或“相關(guān)”）.

（2）視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上時(shí)，彈簧測力計(jì)或臺秤的示數(shù)稱為視重.

2.超重、失重和完全失重的對比

名稱超重失重完全失重

現(xiàn)象視重大于實(shí)重視重小于實(shí)重視重等于Q

產(chǎn)生物體豎直向下的加速度

物體的加速度向上物體的加速度向向

條件等于g

對應(yīng)

自由落體運(yùn)動、豎直上

運(yùn)動加速上升或減速下降加速下降或減速上升

拋運(yùn)動、宇宙航行等

情境

F-mg=ma)ng-F=mamg-F=〃ig

原理

F=mR-\-maF=mg—rnaF=Q

-判斷正誤?

1.加速上升的物體處于超重狀態(tài).（V）

2.減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物體，物體對地板的壓力大于物體的重力.（X）

3.加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài).（X）

4.物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)其重力并沒有發(fā)生變化.（V）

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.（X）

■提升關(guān)鍵能力

1.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(shí)，物體處于超重狀態(tài)：小于重力時(shí)，物體處于

失重狀態(tài)；等于零時(shí)，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(shí)，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的（分）加速度時(shí)，物體史于失

重狀態(tài)：向下的加速度等于重力加速度時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài).

2.對超重和失重現(xiàn)象的理解

⑴發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時(shí)，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.

考向1對超、失重現(xiàn)象的理解

【例4】“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動.某人身系彈性繩自高空。點(diǎn)自由下落，圖中4

點(diǎn)是彈性繩的原長位置，c?是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，是人靜止地懸吊著時(shí)的平衡位置，空氣阻

力不計(jì)，則人從P點(diǎn)落下到最低點(diǎn)c的過程中（）

A.人從〃點(diǎn)開始做減速運(yùn)動，一直處于失重狀態(tài)

B.在加段繩的拉力小于人的重力，人處于超重狀態(tài)

C.在永?段繩的拉力大于人的重力，人處于超重狀態(tài)

D.在c點(diǎn)，人的速度為零，其加速度也為零

答案C

解析在Pa段繩還沒有被拉長，人做自由落體運(yùn)動，所以處于完全失重狀態(tài)，在加段繩的

拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)；在從段繩的拉力

大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故A、B錯(cuò)誤，C正

確；在C點(diǎn)，人的速度為零，繩的形變量最大，繩的拉刀最大，人受到的合力向上，有向上

的加速度，故D錯(cuò)誤.

考向2超、失重現(xiàn)象的圖像問題

【例51（多選）（2023?河南省模擬）在直升機(jī)豎直降落的過程中，開始時(shí)飛機(jī)勻速降落，飛行員

對座椅的壓力情況如圖所示，取重力加速度大小g=10m/s2,下列說法正確的是（）

A.飛行員的質(zhì)量為70kg

B.飛行員在外時(shí)刻的加速度方向向下

C.飛行員在12時(shí)刻的加速度方向向下

D.從圖中可知K行員在這兩次規(guī)避障礙過程中的加速度的最大值為6mH

答案BD

解析由題圖可知，飛行員受到的重力大小為500N,則質(zhì)量為50kg,A錯(cuò)誤；飛行員在。

時(shí)刻對座椅的壓力小于其殳到的重力，合力方向向下，加速度方向向下，B正確；飛行員在

也時(shí)刻對座椅的壓力大于其受到的重力，合力方向向上，加速度方向向上，C錯(cuò)誤；由題圖

可知，飛行員在外時(shí)刻受到的合力最大，則有〃田一尸=〃-max,代入數(shù)據(jù)解得67max=6m/s2,

D正確.

考向3超、失重現(xiàn)象的分析和計(jì)算

m61跳樓機(jī)可以使人體臉失重和超重（如圖所示）.現(xiàn)上升降機(jī)將座艙送到距地面”=78m

的高處，然后讓座艙自由下落，落到距地面〃=30m的位置時(shí)開始制動，使座艙均勻減速，

座艙落到地面時(shí)剛好停下，在該體驗(yàn)中，小明將質(zhì)量加=10kg的書包平放在大腿上（不計(jì)空

氣阻力,g取10m/s2）.

（1）當(dāng)座艙靜止時(shí)，請用所學(xué)知識證明+書包的重力G與書包對小明大腿的壓力大小尸相等.

（2）當(dāng)座艙落到距地面/n=50m的位置時(shí)，求小明對書包的作用力大小R；

(3)求跳樓機(jī)制動后(勻減速階段)加速度。的大小；

(4)當(dāng)座艙落到距地面比=15m的位置時(shí)，求小明對書包的作用力大小3?

答案(1)見解析(2)0⑶16m/s2(4)260N

解析(1)設(shè)小明大腿對書包的支持力大小為FN,因?yàn)槲矬w處于靜止?fàn)顟B(tài)，則尸N=G

根據(jù)牛頓第三定律有FN=F,所以G=F.

(2)座艙自由下落到距地面。=3()m的位矍時(shí)開始制動，所以當(dāng)座艙距地面〃i=50m時(shí)，書

包處于完全失重狀態(tài)，則有R=0.

(3)座艙自由下落高度為“一〃=78m-30m=48m,座艙開始制動時(shí)，已獲得速度。m,由運(yùn)

動學(xué)公式得%]2=2g(”一用

座艙制動過程做句減速直線運(yùn)動，則有%九聯(lián)立可得〃=16m/s2,方向豎直向上，故

跳樓機(jī)制動后(勺減速階段)加速度a的大小為16m/s2.

(4)由牛頓第二定律得尸2—〃?g=〃?a,代入數(shù)據(jù)得尸2=260N,故當(dāng)座艙落到距地面力2=15m

的位置時(shí)，小明對書包的作用力大小為260N.

考點(diǎn)三動力學(xué)兩類基本問題

1.動力學(xué)問題的解題思路

2.解題關(guān)鍵

(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(gè)橋梁——加速度是聯(lián)系運(yùn)動和力的橋梁；連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系各物理過程的橋樊.

【例7】(2023?四川金堂縣淮口中學(xué)高三檢測)如圖所示，48c是一雪道，AB段為長L=80m、

傾角。=37。的斜坡,BC段水平,AB與BC平滑相連.一個(gè)質(zhì)量〃?=75kg的滑雪運(yùn)動員(含

滑雪板)，從斜坡頂端以。(尸2.0m/s的初速度勻加速滑下，經(jīng)時(shí)間r=5.0s到達(dá)斜坡底端B

點(diǎn).滑雪板與雪道間的動摩擦因數(shù)在AB段和8c段均相同(運(yùn)動員可視為質(zhì)點(diǎn)).取g=10mH,

sin370=0.6,cos37°=0.8,求：

(1)運(yùn)動員在斜坡上滑行時(shí)的加速度大小a；

(2)滑雪板與雪道間的動摩擦因數(shù)"；

(3)運(yùn)動員滑上水平雪道后，在r=2.0s內(nèi)滑行的距離x

答案(1)5.6m/s?(2)0.05(3)59m

解析(1)根據(jù)L=&)/+：4尸,

代入數(shù)據(jù)解得a=5.6m/s2

(2)在斜坡上運(yùn)動員受力如圖甲所示，建立如圖甲所示的直角坐標(biāo)系，根據(jù)牛頓第二定律，x

方向上有"igsin0—F(=mn,

y方向上有FN-mgcos0=0,Ff=〃/7N,

聯(lián)立解得4=0.05.

(3)運(yùn)動員滑到B點(diǎn)時(shí)的這度。8=。()+<"=30m/s

在水平雪道上運(yùn)動員受力加圖乙所示，建立如圖乙所示的直角坐標(biāo)系，設(shè)運(yùn)動員的加速度為

根據(jù)牛頓第二定律，x方向上有一"入'=ma',

y方向上有尸N'一〃?g=0,滅X=VBI't'2,聯(lián)立解得x=59m.

【例8】(多選)如圖所示，0a、和ad是豎直平面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，。、a、b、c、d

位于同一圓周上，。為圓周的最高點(diǎn)，。為最低點(diǎn)，01為圓心.每根桿上都套著一個(gè)小滑環(huán)

(未畫出)，兩個(gè)滑環(huán)從。點(diǎn)無初速度釋放，一個(gè)滑環(huán)從d點(diǎn)無初速度釋放，用小/2、h分別

表示滑環(huán)沿?！?、。氏疝到達(dá)。或》所用的時(shí)間.下列關(guān)系正確的是()

A.ti=t2B./2>/3

C.t\<t2D.h=h

答案BCD

解析設(shè)想還有一根光滑固定細(xì)桿co,則M、0a、而三細(xì)桿交于圓的最低點(diǎn)。，三桿頂點(diǎn)

均在圓周上，根據(jù)等時(shí)圓模型可知，由C、0、d無初速度釋放的小滑環(huán)到達(dá)4點(diǎn)的時(shí)間相等，

即&=八=，3；而由與由?；瑒拥男』h(huán)相比較，滑行位移大小相等，初速度均為

零，但加速度由產(chǎn)可知，，2＞心，即，2〉力=，3,故B、C、D正確.

方法點(diǎn)撥等時(shí)圓模型

1.質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到圓環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間相等，如圖

甲所示：

2.質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上最高點(diǎn)沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時(shí)間相等，如圖乙所

示；

3.兩個(gè)豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)沿不同的光滑弦上端由薛止開始滑到

下端所用時(shí)間相等，如圖丙所示.

課時(shí)精練

立基礎(chǔ)落實(shí)練

1.(202().山東卷.1)一質(zhì)量為〃?的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時(shí)間，的關(guān)系圖像如圖所

示.乘客所受支持力的大小用心表示，速度大小用。表示.重力加速度大小為g.以下判斷

正確的是