第三章 第2节 牛顿第二定律的基本应用-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（广东专用）

第2节　牛顿第二定律的基本应用 链接教材·夯基固本 梳理·必备知识 1．(1)运动情况　受力　(2)加速度　牛顿第二定律 2．(1)大于　向上　(2)小于　向下　(3)等于0　g 激活·基本技能 1．(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√ 2．提示：下蹲过程先向下加速再向下减速，加速度方向先向下后向上，先失重后超重；站起过程先向上加速再向上减速，加速度方向先向上后向下，先超重后失重。 3．C　[在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，所以处于完全失重状态，在ab段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，处于失重状态，在bc段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故A、B错误，C正确；在c点，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故D错误。] 4．B　[小物块沿斜面向上运动时加速度大小为a＝g sin α＋μg cos α＝，物块运动到最高点的时间t＝＝1 s<1.5 s。由于mg sin α＝μmg cos α，小物块速度减为0时即停止，故此时小物块离斜面底端的距离为 x＝＝5 m，故B正确。] 细研考点·突破题型 考点1 典例1　解析：(1)在BC段，小圆环受重力、弹力和摩擦力。对小圆环进行受力分析如图甲所示 有Ff＝μFN＝μmg Ff＝ma2 则a2＝＝μg＝0.8×10 m/s2＝8 m/s2。 (2)小圆环在AB段做匀加速运动，由运动学公式可知＝2a1s1 小圆环在BC段做匀减速运动，由运动学公式可知 ＝2a2s2，又＝ 则a1＝a2＝×8 m/s2＝5 m/s2。 (3)当F sin θ<mg时，小圆环在AB段运动的受力分析如图乙所示 由牛顿第二定律得 F cos θ－Ff1＝ma1 又FN1＋F sin θ＝mg， Ff1＝μFN1 联立以上各式，代入数据解得 F≈1.05 N； 当F sin θ >mg时，小圆环在AB段运动的受力分析如图丙所示 由牛顿第二定律可知F cos θ－Ff2＝ma1 又F sin θ＝mg＋FN2， Ff2＝μFN2 代入数据解得F＝7.5 N。 答案：(1)8 m/s2　(2)5 m/s2　(3)1.05 N或7.5 N 典例2　解析：(1)第一次弹射模拟，AB段有 LAB＝ F－μMg＝Ma1 BC段有 a2＝＝μg a1t1＝a2t2 解得F＝900 N，μ＝0.5。 (2)第二次弹射过程中，AB段有 F－μ(M＋2m)g＝(M＋2m)a3 作用力FAB＝ 解得FAB＝25 N BC段有FBC＝ 解得FBC＝25 N。 答案：(1)900 N　(2)25 N　25 N 考点2 典例3　BD　[当该同学在电子秤上下蹲时，人体重心下移，先加速下降，加速度向下，此时他处于失重状态，该同学对电子秤的压力小于自身重力；然后减速下降，加速度向上，此时他处于超重状态，他对电子秤的压力大于自身重力，所以电子秤的示数先减小后增大，故A错误，B正确；当电梯减速下降时，加速度竖直向上，该同学处于超重状态，电子秤对他的支持力大于他的重力，根据作用力与反作用力大小相等可知，测量值会大于真实体重，故C错误；把电子秤放在电梯里，当电梯以5 m/s2的加速度加速上升时，设支持力为FN，由牛顿第二定律可得FN－mg＝ma，解得FN＝750 N，因为该同学对电子秤的压力与电子秤对他的支持力为一对作用力和反作用力，大小相等，则电子秤示数为m显示＝＝75 kg，故D正确。] 考点3 典例4　AB　[分析知木板受到的摩擦力f′＝f。0～2 s内，木板静止，F＝f′，F逐渐增大，故C错误；4～5 s内，木板加速度大小a2＝ m/s2＝，对木板受力分析，f′＝ma2＝0.2 N，得m＝1 kg，故A正确；2～4 s内，对木板有F－f′＝ma1，F＝f′＋ma1＝0.2 N＋1× N＝0.4 N，故B正确；由于无法确定物块的质量，尽管知道滑动摩擦力的大小，仍无法确定物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。] 学情诊断·当堂评价 1．B　[当箱子随电梯以a＝4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，对金属块受力分析，由牛顿第二定律知FN上＋mg－FN下＝ma，解得m＝＝ kg＝1 kg，G＝mg＝10 N；若下底板传感器示数不变，上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，则上顶板传感器的示数是5 N，对金属块，由牛顿第二定律知F′N上＋mg－F′N下＝ma′，解得a′＝5 m/s2，方向向下，故电梯以a＝的加速度匀加速下降，或以a＝5 m/s2的加速度匀减速上升，故A、C、D错误，B正确。] 2．D　[t0阶段和t3阶段，拉力等于重力，重物可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，所以A错误，D正确；t1阶段拉力大于重力，重物处于超重状态，加速度一定向上，重物向上做加速运动或向下做减速运动，t2阶段拉力小于重力，重物处于失重状态，加速度向下，重物向下加速或向上减速，所以B、C错误。] 3．ACD　[由题图(b)可求出物块沿斜面上升的最大位移xm及物块沿斜面上滑的加速度大小a1和下滑的加速度大小a2，由mg sin θ＋μmg cos θ＝ma1，mg sin θ－μmg cos θ＝ma2，可求出μ和θ，但无法求出质量m，物块沿斜面上滑的最大高度hm＝xmsin θ，也可以求出，故选项A、C、D正确，B错误。] 4．BC　[对水平面上的物体，根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，整理得F＝ma＋μmg，则F-a 图像中图线的斜率k＝m，截距为μmg，由题F-a图像可知k甲>k乙，则m甲>m乙，A错误，B正确；由题F-a图像可知两图线的截距相同，则μ甲m甲g＝μ乙m乙g，因为m甲>m乙，所以μ甲<μ乙，C正确，D错误。] 5．解析：(1)由题意可知 t1＋vm·t2＋t3＝h， 解得vm＝5 m/s。 (2)匀减速阶段物品的加速度大小a2＝ 解得a2＝1.25 m/s2 位移大小x＝t3 解得x＝10 m。 (3)匀速运动阶段F＝mg＋F阻 解得F阻＝5 N 由牛顿第二定律有F′－F阻－mg＝ma1 又a1＝ 解得F′＝17.5 N。 答案：(1)5 m/s　(2)1.25 m/s2　10 m　(3)17.5 N 学科网（北京）股份有限公司 $$ 　牛顿第二定律的基本应用 1．两类动力学问题 (1)两类问题 ①第一类：已知受力求物体的____________。 ②第二类：已知运动情况求物体的________。 (2)解决方法 以________为“桥梁”，由运动学公式和________________列方程求解。 2．超重和失重 (1)超重 ①定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象。 ②产生条件：物体具有________的加速度。 (2)失重 ①定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象。 ②产生条件：物体具有________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)________的现象。 ②产生条件：物体的加速度a＝____，方向竖直向下。 1．易错易混辨析 (1)失重说明物体所受的重力减小了。 (　　) (2)物体超重时，加速度向上，速度也一定向上。 (　　) (3)研究动力学两类问题时，受力分析和运动分析是关键。 (　　) (4)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。 (　　) (5)根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。 (　　) (6)加速度是联系运动和力的桥梁，速度是各物理过程间相互联系的桥梁。 (　　) 2．人教版必修第一册第四章第6节[思考与讨论]：图4.6-4下蹲过程，图4.6-5下蹲、站起两个过程，分析超重和失重的情况。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3．(人教版必修第一册改编)蹦极是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中(　　) A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态 B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态 C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态 D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零 4．(粤教版必修第一册改编)一小物块从倾角为α＝30°的足够长的斜面底端以初速度 v0＝10 m/s 沿斜面向上运动，如图所示。已知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝，g取10 m/s2，则物块在运动时间t＝1.5 s时离斜面底端的距离为(　　) A．3.75 m　　B．5 m　　C．6.25 m　　D．15 m 动力学两类基本问题 1．问题类型 2．解决动力学两类问题的两个关键点 3．动力学基本问题中力的处理方法 (1)合成法：在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用“合成法”。 (2)正交分解法：若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用“正交分解法”。 　已知力求运动 [典例1]　(2025·广东清远模拟)如图所示，直杆水平固定，质量为m＝0.1 kg的小圆环(未画出)套在杆上A点，在竖直平面内对环施加一个与杆夹角为θ＝53°的斜向上的拉力F，使小圆环由静止开始沿杆向右匀加速运动，并在经过B点时撤掉此拉力F，小圆环最终停在C点。已知小圆环与直杆间的动摩擦因数μ＝0.8，AB与BC的距离之比s1∶s2＝8∶5。(g取 10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)小圆环在BC段的加速度的大小a2； (2)小圆环在AB段的加速度的大小a1； (3)拉力F的大小。 思路点拨：解此题可按以下思路： (1)在BC段，对小圆环进行受力分析→牛顿第二定律→加速度； (2)分析小圆环在BC段和AB段的运动情况→运动学规律→加速度； (3)在AB段，对小圆环进行受力分析→杆对小圆环的支持力方向不确定(有向上或向下两种可能)→牛顿第二定律→拉力F。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　两类动力学问题的解题步骤 　已知运动求力 [典例2]　2023年11月，我国“福建号”航空母舰成功进行电磁弹射测试。小李同学将这个过程进行如图所示的简化：ABC为水平轨道，其中AB段为有动力弹射段、长LAB＝80 m，BC段为无动力滑行段、足够长。将质量M＝20 kg的物块(可视为质点)置于A处，在第一次弹射模拟中，物块在AB段的运动时间为2 s、BC段的运动时间为16 s；在第二次弹射模拟中，该同学在物块两侧各固定了一个相同配重块用以模拟导弹，每个配重块质量m＝5 kg。已知物块与水平轨道ABC间的动摩擦因数处处相同，两次弹射的动力大小相等且恒定不变，取重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)AB段动力的大小； (2)第二次弹射过程中，AB段和BC段物块对每个配重块作用力的大小。(结果可用根式表示) [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 超重与失重问题 1．对超重和失重现象的理解 (1)发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了)。 (2)物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关。 (3)物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma。 (4)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，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。 2．判断超重和失重的方法 (1)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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态。 (2)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。 (3)从速度变化角度判断 当物体向上加速或向下减速时，处于超重状态； 当物体向下加速或向上减速时，处于失重状态。 [典例3]　(多选)测体重时，电子秤的示数会不断变化，电子秤的示数始终与它受到的压力大小成正比，最后才稳定。某同学想探究不同情境下电子秤示数的变化情况。已知该同学的质量为50 kg，重力加速度大小g＝10 m/s2。下列情境中，关于电子秤示数的说法正确的是(　　) A．该同学在电子秤上下蹲的过程中，电子秤的示数先增大后减小 B．该同学在电子秤上下蹲的过程中，电子秤的示数先减小后增大 C．在减速下降的电梯中，该同学站在电子秤上时电子秤示数小于真实体重 D．在以5 m/s2的加速度匀加速上升的电梯中，该同学站在电子秤上时电子秤示数为75 kg [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 动力学中的图像问题 1．常见图像：v-t图像、a-t图像、F-t图像、F-a图像等。 2．动力学图像问题的类型：图像类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律F＝ma为纽带，理解图像的种类，图像的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。一般包括下列几种类型： 3．解决动力学图像问题的思路 (1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点。 (2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等。 (3)明确能从图像中获取哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。 [典例4]　(多选)如图(a)所示，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4 s 时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出(　　) A．木板的质量为1 kg B．2～4 s内，力F的大小为0.4 N C．0～2 s内，力F的大小保持不变 D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 思路点拨：解此题关键有两点： (1)明确f-t图像和v-t图像的信息，做好运动分析和受力分析。 (2)分段研究木板的加速度，应用牛顿第二定律求解。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．如图所示，将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个箱子中，上顶板和下底板装有压力传感器。当箱子随电梯以a＝4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为4.0 N，下底板的传感器显示的压力为10.0 N。g取10 m/s2。若下底板示数不变，上顶板示数是下底板示数的一半，则电梯的运动状态可能是(　　) A．匀加速上升，a＝5 m/s2 B．匀加速下降，a＝5 m/s2 C．匀速上升 D．静止状态 2．(2024·广东佛山高三月考)如图(a)所示，老师用力传感器提着重物在竖直方向上做了一个超、失重实验，并截取了电脑显示器上所显示F-t图像的其中一段，如图(b)所示，则(　　) A．t0阶段重物一定处于静止状态 B．t1到t2阶段重物先向上加速后向下减速 C．t2阶段重物处于超重状态 D．t3阶段重物处于静止状态或匀速直线运动状态 3．(多选)如图(a)所示，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图像如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出(　　) A．斜面的倾角 B．物块的质量 C．物块与斜面间的动摩擦因数 D．物块沿斜面向上滑行的最大高度 4．(多选)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知(　　) A．m甲<m乙 B．m甲>m乙 C．μ甲<μ乙 D．μ甲>μ乙 5．(2025·广东江门检测)随着社会的发展，外卖配送也正踏入“无人机”领域。某天工作人员正在通过无人机将质量m＝1 kg 的医疗物品送至用户家中，如图所示，在无人机的作用下，物品在水平地面上由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，经过t1＝2 s后变成匀速直线运动，已知匀速直线运动的时间为t2＝5 s，然后再经匀减速t3＝4 s后到达用户窗台，此时物品恰好静止，离地高度h＝40 m。若在匀速运动阶段无人机对物品的作用力大小为F＝15 N，整个运动过程中物品可看成质点，物品所受空气阻力恒定，g取10 m/s2，求： (1)物品运动过程中的最大速率； (2)匀减速阶段物品的加速度大小和位移大小； (3)匀加速阶段无人机对物品的作用力大小。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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