第3章 第2讲 牛顿运动定律的应用（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

该高中物理讲义聚焦牛顿运动定律应用的高考核心考点，涵盖瞬时加速度问题与超重失重现象，按模型分类（刚性绳杆、轻弹簧）和方法思路构建知识体系，通过考点梳理、方法指导、真题训练环节，帮助学生系统突破难点。 讲义特色在于采用模型对比教学与情境化分析，如例1中刚性绳与轻弹簧瞬时突变对比，培养学生科学思维与模型建构能力，设置分层练习保障复习效果，助力学生高效提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第2讲　牛顿运动定律的应用 【备考目标】　1.理解加速度和力的瞬时对应性，掌握瞬时加速度问题的求解思路。 2.理解超重和失重现象，会用牛顿第二定律分析超重、失重现象。 考点一　瞬时加速度问题 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．两类模型及其特点 (1)刚性绳、杆、接触面模型：弹力由微小形变引起，在瞬间可以发生“突变”。 (2)轻弹簧、橡皮绳等模型：弹力对应的形变量较大，在瞬间不能发生“突变”。 2．求瞬时加速度的思路 (1)轻弹簧、橡皮绳等模型：在“突发情况”的瞬间，弹力不会发生突变，此时可从物体的受力入手，确定合力，求解对应的瞬时加速度。 (2)刚性绳、杆、接触面模型：在“突发情况”的瞬间，抓住弹力会发生突变的特点，从物体的运动入手，分析对应的受力，求解对应的瞬时加速度。 【例1】 (2024·湖南高考)如图，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为(　　) A．g，1.5g B．2g，1.5g C．2g，0.5g D．g，0.5g 解析：选A。细线剪断前，对B、C、D整体受力分析，由力的平衡条件有A、B间轻弹簧的弹力FAB＝6mg；对D受力分析，由力的平衡条件有C、D间轻弹簧的弹力FCD＝mg；细线剪断瞬间，对B由牛顿第二定律有3mg－FAB＝3maB；对C由牛顿第二定律有2mg＋FCD＝2maC，联立解得aB＝－g，aC＝1.5g，A正确。 [思维延伸]在“例1”中，若连接球C和D的是轻质杆，则将B、C间的细线剪断瞬间，C的加速度大小是多少？ 提示：将B、C间的细线剪断瞬间，球C和D在重力作用下做自由落体运动，所以加速度为重力加速度g。 【例2】 如图所示，质量为m的小球与轻质弹簧 Ⅰ 和水平轻绳 Ⅱ 相连， Ⅰ 、 Ⅱ 的另一端分别固定于P、Q点，弹簧与竖直方向夹角θ＝37°。若分别剪断 Ⅰ 、 Ⅱ 与小球的连接处，在剪断的瞬间，小球的加速度大小分别为a1和a2，则a1∶a2为(　　 ) A．1∶1 B．3∶4 C．4∶3 D．3∶5 解析：选C。小球平衡时受力如图所示， 轻绳的拉力F2＝mg tan θ＝mg。剪断弹簧，小球向下摆动做圆周运动，由于剪断弹簧的瞬间，小球的速度为零，所以向心加速度或向心力为零，绳的拉力为零，小球只受重力，加速度a1＝g；若剪断轻绳，则剪断瞬间弹簧的弹力不变，小球还受重力和弹力，且两个力的合力与之前轻绳的拉力等大、反向，所以小球的加速度a2＝g。综上可知a1∶a2＝4∶3，故C正确。 考点二　超重和失重问题 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 超重、失重和完全失重的对比 名称 超重 失重 完全失重 产生 条件 物体的加速度向上 物体的加速度向下 物体竖直向下的加速度等于g 运动 情境 加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 自由落体运动、抛体运动等 原理 方程 F－mg＝ma⇒F＝mg＋ma mg－F＝ma⇒F＝mg－ma mg－F＝mg⇒F＝0 说明 (1)发生超重或失重现象时，物体所受的重力并没有变化，只是视重(压力或拉力)变大或变小了。 (2)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、液柱不再产生压强等。 [辨析明理] 1．判断下列说法的正误 (1)升降机上升时处于超重状态，下降时处于失重状态。(×) (2)物体的加速度大小等于g时一定处于完全失重状态。(×) (3)物体处于超重或失重状态时，重力并没有发生变化。(√) 2.蹦极运动员从高处跳下，先做自由落体运动，随后弹性绳被拉直，直至最低点速度减为零。则运动员在下降过程中，哪个阶段处于超重状态？哪个阶段处于失重状态？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：在弹性绳被拉直前，运动员处于完全失重状态；从弹性绳刚拉直到弹性绳的拉力等于重力的过程中，运动员处于失重状态；从弹性绳的拉力等于重力到最后运动员减速为0的过程，运动员处于超重状态。 角度(一) 超重与失重 核心突破 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或分加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度或分加速度时，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。 【例3】 (2023·湖北荆州模拟)最近科学家对微重力环境下了一个比较科学的定义：微重力环境是指在重力的作用下，系统的表观重量远小于其实际重量的环境。产生微重力环境最常用的方法有4种：落塔、飞机、火箭和航天器。如图所示为中国科学院微重力落塔和塔内的落仓，在落仓开始下落到停止运动的过程中，能够产生3.26 s时长的微重力环境。根据提供的信息，以下说法正确的是(　　) A．在微重力环境中，落仓中的体验者几乎不会受到重力的作用 B．要形成微重力环境，落仓要以非常接近重力加速度g的加速度下落 C．落仓从下落到停止的过程中，落仓内的体验者一直处于失重状态 D．落仓速度最大时，落仓内体验者的加速度也最大 解析：选B。在微重力环境中，落仓中的体验者仍会受到重力的作用，只是几乎所有的重力提供体验者运动的加速度，故A错误；在微重力环境中，落仓对体验者的支持力几乎为零，可知落仓下落的加速度非常接近重力加速度g，故B正确；落仓下落过程，加速度先向下后向上，落仓内的体验者先处于失重状态后处于超重状态，故C错误；落仓速度最大时，其加速度为零，故D错误。 【例4】 (2024·浙江杭州检测)人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像(F ­t图像)如图所示，重力加速度g＝10 m/s2，则(　　 ) A．下蹲过程中的最大加速度为6 m/s2 B．人在下蹲过程中，力的示数先变大后变小 C．人在站起过程中，先失重后超重 D．人在8 s内完成了两次下蹲和两次站起动作 解析：选A。由题图可知，传感器的最小压力约为200 N，且人的质量为m＝＝50 kg，根据牛顿第二定律得，下蹲过程中最大加速度为a＝＝m/s2＝6 m/s2，故A正确；人在下蹲过程中，先加速下降再减速下降，所以先失重后超重，力传感器的示数先变小后变大，故B错误；人在站起过程中，先加速起立再减速起立，所以先超重后失重，力传感器的示数先变大后变小，故C错误；结合B、C的分析可知，人在8 s内完成了一次下蹲和一次站起动作，故D错误。 角度(二) 超、失重现象的综合分析 【例5】 如图所示，A、B、C为三个实心小球，A为铁球，B、C为木球。A、B两球分别连接在两根弹簧上，C球连接在细线一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力，ρ木<ρ水<ρ铁)(　　) A．A球将向上运动，B、C球将向下运动 B．A、B球将向上运动，C球不动 C．A球将向下运动，B球将向上运动，C球不动 D．A球将向上运动，B球将向下运动，C球不动 解析：选D。剪断绳子之前，A球受力分析如图甲所示，B球受力分析如图乙所示，C球受力分析如图丙所示， 剪断绳子瞬间，水杯和水都处于完全失重状态，水的浮力消失，杯子的瞬时加速度为重力加速度。又由于弹簧的形状来不及发生改变，弹簧的弹力大小不变，相对地面而言，A球的加速度aA＝<g，方向竖直向下，其相对杯子的加速度方向竖直向上，相对地面而言，B球的加速度aB＝>g，方向竖直向下，其相对杯子的加速度方向竖直向下，绳子剪断瞬间，C球所受的浮力和拉力均消失，其瞬时加速度为重力加速度，故相对杯子静止，综上所述，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $