专题15 牛顿第二定律的基本应用 讲义 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册专题讲解

牛顿第二定律的基本应用15 题型1 牛顿第二定律 4 题型2 两类动力学问题 5 储备区 知识储备 技巧总结 1 知识清单 1．牛顿第二定律 2．两类动力学问题 2 知识储备 牛顿第二定律内容知识点 一 1.牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2.表达式：F＝ma，其中F为物体受到的合外力。 3.牛顿第二定律的五个特性 4.合力、加速度、速度之间的决定关系 (1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度。 (2)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；a＝是加速度的决定式，a∝F，a∝。 (3)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。 动力学的两类基本问题知识点 二 1.两类动力学问题 （1）动力学的两类基本问题 ①由受力情况确定物体的运动情况． ②由运动情况确定物体的受力情况． 2．解决两类基本问题的思路： 以加速度为桥梁，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解． 3.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示： 4.分析解决这两类问题的关键： 应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度． 3 技巧总结 1. 用牛顿第二定律解题的—般步骤 (1)定对象：依据题意正确地选取研究对象(用隔离法、整体法)。 (2)分析力和运动：对研究对象进行受力和运动情况分析，画出受力图和运动情景图。 (3)求合力：一般用矢量合成法或正交分解法求合力。 (4)列方程：根据牛顿第二定律F＝ma建立方程。 (5)解方程：统一单位，必要时对结果进行检验或讨论。 拓展区 拓展延伸 走进985 合外力、加速度、速度的关系 1. 力与加速度为因果关系 只要物体所受的合力不为0，就会产生加速度。加速度的方向与合力的方向相同。 2．力与加速度瞬时对应：加速度随力产生、变化和消失，方向始终相同。 3．速度变化与加速度关系：Δv＝aΔt，即速度变化与加速度及时间均有关。 强化区 巩固强化 成果展示 题型1 牛顿第二定律 【典例1】（2024秋•长沙期末）关于牛顿第二定律，下列说法正确的是　　 A．物体所受合力很大，但加速度可能为0 B．一旦物体所受合力为0，加速度立即变为0 C．对于所有单位制都成立 D．由可知，物体所受的合力与质量成正比，与加速度成反比 【典例2】（2024秋•东城区期末）下列关于牛顿运动定律的说法正确的是　　 A．牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零情况下的特例 B．用力提一个很重的箱子但没有提动，这与牛顿第二定律矛盾 C．从尾部向外喷气使火箭加速的过程，可用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释 D．根据牛顿第三定律，用手托着一块砖突然向上加速时，砖受到的支持力大于手受到的压力 【典例3】（多选）（2024秋•沙坪坝区校级期末）关于牛顿运动定律，下列说法正确的是　　 A．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变 B．由可知，物体所受合力与其质量和加速度成正比 C．物体的运动方向与其所受合外力方向不一定相同 D．人在跳起过程中，地对脚的力大于脚蹬地的力 【典例4】（2024秋•重庆月考）下列说法正确的是　　 A．物体运动方向一定与所受合力方向相同 B．重心概念的建立体现了理想化模型的思想 C．列车加速运动时，车头拉车厢的力大于车厢拉车头的力 D．物体速度为0时，所受合外力不一定为0 题型2 两类动力学问题 【典例5】（2024秋•西城区校级期末）静止在水平地面上的物块，质量为。在水平拉力的作用下做匀加速直线运动，内前进了，取，求： （1）物块加速度的大小； （2）物块与地面间的动摩擦因数； （3）末撤去水平拉力，物块还能滑行的最大距离。 【典例6】（2025春•南京月考）如图所示，汽车在平直路面上匀速行驶，通过点后进入足够长的斜坡。若始终保持油门不变（即发动机的输出功率不变），且全程所受摩擦和空气阻力大小不变，不计通过点前后能量的损失，则下列关于汽车通过点后运动情况的表述，正确的是　　 A．先做加速度越来越小的减速运动，之后匀速运动 B．先做加速度越来越大的减速运动，之后匀速运动 C．速度突然减小，之后做加速度减小的加速运动直到匀速运动 D．速度突然减小，之后保持匀速运动 【典例7】（2024秋•官渡区期末）为了道路交通安全，会在一些路段设立刹车失灵紧急避险车道。如图所示。故障车驶入避险车道是为了　　 A．增大运动的加速度 B．减小运动的加速度 C．增加运动的时间 D．减少与路面的动摩擦因数 【典例8】（2025•景德镇模拟）潜艇从高密度海水区域驶入低密度海水区域时，浮力顿减，潜艇如同“汽车掉下悬崖”，称之为“掉深”。我海军某潜艇在执行任务期间，突然遭遇“掉深”，全艇官兵紧急自救脱险，创造了世界潜艇史上的奇迹。总质量为的某潜艇，在高密度海水区域距海平面，距海底处沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入低密度海水区域点时，浮力突然降为，后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），结果潜艇刚好零速度“坐底”并安全上浮，避免了一起严重事故。已知在整个运动过程中，潜艇所受阻力大小恒为，重力加速度取，假设潜艇减重的时间忽略不计，海底平坦，求： （1）潜艇“掉深” 时的速度； （2）潜艇减重排出水的质量。（结果取2位有效数字） 学科网（北京）股份有限公司 $ 牛顿第二定律的基本应用15 题型1 牛顿第二定律 4 题型2 两类动力学问题 6 储备区 知识储备 技巧总结 1 知识清单 1．牛顿第二定律 2．两类动力学问题 2 知识储备 牛顿第二定律内容知识点 一 1.牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2.表达式：F＝ma，其中F为物体受到的合外力。 3.牛顿第二定律的五个特性 4.合力、加速度、速度之间的决定关系 (1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度。 (2)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；a＝是加速度的决定式，a∝F，a∝。 (3)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。 动力学的两类基本问题知识点 二 1.两类动力学问题 （1）动力学的两类基本问题 ①由受力情况确定物体的运动情况． ②由运动情况确定物体的受力情况． 2．解决两类基本问题的思路： 以加速度为桥梁，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解． 3.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示： 4.分析解决这两类问题的关键： 应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度． 3 技巧总结 1. 用牛顿第二定律解题的—般步骤 (1)定对象：依据题意正确地选取研究对象(用隔离法、整体法)。 (2)分析力和运动：对研究对象进行受力和运动情况分析，画出受力图和运动情景图。 (3)求合力：一般用矢量合成法或正交分解法求合力。 (4)列方程：根据牛顿第二定律F＝ma建立方程。 (5)解方程：统一单位，必要时对结果进行检验或讨论。 拓展区 拓展延伸 走进985 合外力、加速度、速度的关系 1. 力与加速度为因果关系 只要物体所受的合力不为0，就会产生加速度。加速度的方向与合力的方向相同。 2．力与加速度瞬时对应：加速度随力产生、变化和消失，方向始终相同。 3．速度变化与加速度关系：Δv＝aΔt，即速度变化与加速度及时间均有关。 强化区 巩固强化 成果展示 题型1 牛顿第二定律 【典例1】（2024秋•长沙期末）关于牛顿第二定律，下列说法正确的是　　 A．物体所受合力很大，但加速度可能为0 B．一旦物体所受合力为0，加速度立即变为0 C．对于所有单位制都成立 D．由可知，物体所受的合力与质量成正比，与加速度成反比 【答案】 【分析】根据牛顿第二定律的矢量性，瞬时性，物体的受力情况和单位的规定进行分析判断。 【解答】解：根据牛顿第二定律可知，在物体质量一定时，加速度与物体受到的合外力成反比，故错误； 根据牛顿第二定律的瞬时性可知，合外力为0，则加速度也为0，故正确； 只有在国际单位制中才成立，故错误； 物体所受的合力只与物体的受力情况有关，与物体的质量和加速度无关，故错误。 故选：。 【典例2】（2024秋•东城区期末）下列关于牛顿运动定律的说法正确的是　　 A．牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零情况下的特例 B．用力提一个很重的箱子但没有提动，这与牛顿第二定律矛盾 C．从尾部向外喷气使火箭加速的过程，可用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释 D．根据牛顿第三定律，用手托着一块砖突然向上加速时，砖受到的支持力大于手受到的压力 【答案】 【分析】根据牛顿运动定律的定义逐项分析。 【解答】解：、牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因或产生加速度的原因，同时指出了物体具有保持原来运动状态的属性，即惯性。因为不受力的物体是不存在的，从这里可以看出牛顿第一定律是理想情况下的定律，牛顿第二定律指出了加速度与力和质量的关系即当加速度时，并不能说明物体不受力，只能说明作用于物体的几个力的合力为零，因此，牛顿第一定律不是牛顿第二定律在物体的加速度条件下的特例，故错误； 、用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律不矛盾，因为箱子受到的合力为零，故箱子静止，故错误； 、向尾部喷气使火箭加速的过程，可用牛顿第一定律和牛顿第二定律解释，故正确； 、用手托着一块砖突然向上加速时，砖受到的支持力与手受到的压力是一对相互作用力，两者大小相等，方向相反，故错误。 故选：。 【典例3】（多选）（2024秋•沙坪坝区校级期末）关于牛顿运动定律，下列说法正确的是　　 A．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变 B．由可知，物体所受合力与其质量和加速度成正比 C．物体的运动方向与其所受合外力方向不一定相同 D．人在跳起过程中，地对脚的力大于脚蹬地的力 【答案】 【分析】根据牛顿第一、第二和第三定律结合曲线运动的特点进行分析解答。 【解答】解：根据牛顿第一定律可知，不受外力作用时，物体的运动状态保持不变，故正确； 物体所受的合外力由物体的受力情况决定，不能说合外力与其质量和加速度成正比，故错误； 根据曲线运动的特点可知，物体的运动方向与其所受合外力方向不一定相同，故正确； 根据牛顿第三定律，人在跳起过程中，地对脚的力等于脚蹬地的力，故错误。 故选：。 【典例4】（2024秋•重庆月考）下列说法正确的是　　 A．物体运动方向一定与所受合力方向相同 B．重心概念的建立体现了理想化模型的思想 C．列车加速运动时，车头拉车厢的力大于车厢拉车头的力 D．物体速度为0时，所受合外力不一定为0 【答案】 【分析】力是改变物体运动状态的原因，当物体受到的合外力为零时，物体的运动状态保持不变，即物体处于匀速直线运动状态或静止状态；根据牛顿第二定律可知，物体加速度的方向与物体所受合外力的方向相同，但物体加速度的方向与物体速度的方向不一定相同；明确作用力和反作用力总是等大反向的。 【解答】解：、物体的运动方向与所受的合力的方向可以相同或相反，也可以不在一条直线上，故错误； 、重心概念的建立体现了等效替代的思想，故错误； 、车头拉车厢的力和车厢拉车头的力是作用力和反作用力，二者总是等大反向的，故错误； 、物体受到的合力为零时，可能处于匀速直线运动，即速度可以不为零，故正确。 故选：。 题型2 两类动力学问题 【典例5】（2024秋•西城区校级期末）静止在水平地面上的物块，质量为。在水平拉力的作用下做匀加速直线运动，内前进了，取，求： （1）物块加速度的大小； （2）物块与地面间的动摩擦因数； （3）末撤去水平拉力，物块还能滑行的最大距离。 【答案】（1）物块加速度的大小； （2）物块与地面间的动摩擦因数0.5； （3）末撤去水平拉力，物块还能滑行的最大距离。 【分析】（1）对于匀加速直线运动，已知初始速度、时间和位移，利用位移公式可求解加速度； （2）根据牛顿第二定律，拉力与摩擦力的合力提供加速度，先求出摩擦力，再结合摩擦力公式计算动摩擦因数； （3）撤去拉力后，物块仅受摩擦力作用做匀减速直线运动，先求末的速度，再利用匀变速直线运动的位移公式计算还能滑行的距离。 【解答】解：（1）题意知物块初速度为0，且内位移，则根据位移时间公式 代入数据，解得物块加速度的大小 （2）分析可知，物块水平方向受到的拉力与摩擦力而做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得 因为 联立以上解得 （3）由速度—时间关系 可知撤去拉力时，物块速度 从撤去拉力后，设物块加速度大小为，由牛顿第二定律得 联立以上解得 故物块还能滑行的最大距离 ，代入数据解得。 答：（1）物块加速度的大小； （2）物块与地面间的动摩擦因数0.5； （3）末撤去水平拉力，物块还能滑行的最大距离。 【典例6】（2025春•南京月考）如图所示，汽车在平直路面上匀速行驶，通过点后进入足够长的斜坡。若始终保持油门不变（即发动机的输出功率不变），且全程所受摩擦和空气阻力大小不变，不计通过点前后能量的损失，则下列关于汽车通过点后运动情况的表述，正确的是　　 A．先做加速度越来越小的减速运动，之后匀速运动 B．先做加速度越来越大的减速运动，之后匀速运动 C．速度突然减小，之后做加速度减小的加速运动直到匀速运动 D．速度突然减小，之后保持匀速运动 【答案】 【分析】根据汽车的运动过程分析其受力情况，应用功率公式与牛顿第二定律分析答题。 【解答】解：全程所受摩擦和空气阻力大小不变，设汽车所受摩擦阻力与空气阻力的合力为， 汽车发动机输出功率不变，设汽车的质量为，斜面倾角为，汽车受力如图所示 汽车在水平路面上做匀速直线运动，由平衡条件得： 进入倾斜轨道瞬间，速度不变，牵引力不变，汽车所受合力为， 汽车做减速运动，汽车的牵引力，由于减小，则牵引力减小， 对汽车，由牛顿第二定律得：， 由于不变而减小，则汽车的加速度减小，汽车做加速度减小的减速运动， 当时汽车做匀速直线运动，即汽车在斜面上先做加速度减小的减速运动，后做匀速直线运动，故正确，错误。 故选：。 【典例7】（2024秋•官渡区期末）为了道路交通安全，会在一些路段设立刹车失灵紧急避险车道。如图所示。故障车驶入避险车道是为了　　 A．增大运动的加速度 B．减小运动的加速度 C．增加运动的时间 D．减少与路面的动摩擦因数 【答案】 【分析】根据避险车道的特点，结合牛顿第二定律分析答题． 【解答】解：、由图示可知，避险车道为斜面，车进入避险车道后沿斜面向上运动，车受到的重力有沿斜面向上的分力，与运动的方向相反，所以对车的减速能起到增大减速运动的加速度的作用。故正确，错误； 、在车的初速度一定的情况下，加速度增加，减速到零的时间变短，是减小了运动时间，不是增加了运动时间，故错误； 、动摩擦因数由接触面的材料、接触面的粗糙程度决定，避险车道目的是使车迅速停下来，不应减小动摩擦因数，故错误。 故选：。 【典例8】（2025•景德镇模拟）潜艇从高密度海水区域驶入低密度海水区域时，浮力顿减，潜艇如同“汽车掉下悬崖”，称之为“掉深”。我海军某潜艇在执行任务期间，突然遭遇“掉深”，全艇官兵紧急自救脱险，创造了世界潜艇史上的奇迹。总质量为的某潜艇，在高密度海水区域距海平面，距海底处沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入低密度海水区域点时，浮力突然降为，后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），结果潜艇刚好零速度“坐底”并安全上浮，避免了一起严重事故。已知在整个运动过程中，潜艇所受阻力大小恒为，重力加速度取，假设潜艇减重的时间忽略不计，海底平坦，求： （1）潜艇“掉深” 时的速度； （2）潜艇减重排出水的质量。（结果取2位有效数字） 【答案】（1）潜艇“掉深” 时的速度； （2）潜艇减重排出水的质量。 【分析】（1）根据给定的浮力和潜艇质量计算潜艇在“掉深”过程中的加速度，进而求出时的速度。 （2）通过计算潜艇在减重后达到零速度时的位移，结合浮力和重力的关系，求出潜艇减重排出水的质量。 【解答】解：（1）设潜艇刚“掉深”时的加速度大小为，对潜艇，由牛顿第二定律得 代入数据解得 末的速度为 解得 （2）掉深时，潜艇下落的高度 解得 潜艇减速下落的高度 解得 在减速阶段 解得 潜艇减重后的质量为，潜艇减重后以的加速度匀速下沉过程中，由牛顿第二定律得 代入数据解得 排水前潜艇的质量 “掉深”过程中排出水的质量 答：（1）潜艇“掉深” 时的速度； （2）潜艇减重排出水的质量。 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