第3章 第10讲 牛顿第二定律的基本应用 课件 -2026届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦牛顿第二定律的基本应用，覆盖两类动力学问题、超重与失重、瞬时问题三大高考核心考点。依据高考评价体系，分析各考点权重，归纳已知运动求力、已知力求运动等常考题型，构建系统的知识梳理与解题框架，体现备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“模型建构+真题演练+技巧提炼”的备考策略，如通过“四步骤”巧解瞬时问题，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理素养。结合冰壶、钢架雪车等高考真题实例，提炼动力学问题解题模板，帮助学生掌握受力分析与运动分析的关键技巧。教师可据此精准指导学生突破高频考点，提升高考冲刺效率。

第10讲　牛顿第二定律的基本应用 一、两类动力学问题 1．动力学的两类基本问题： 第一类：已知受力情况求物体的____________； 第二类：已知运动情况求物体的____________。 运动情况 受力情况 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2．解决两类基本问题的方法：以__________为“桥梁”，由运动学公式和________________列方程求解，具体逻辑关系如图： 加速度 牛顿运动定律 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 二、超重与失重 1．实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态________。 (2)视重： ①当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的________称为视重。 ②视重大小等于弹簧测力计所受物体的________或台秤所受物体的________。 无关 示数 拉力 压力 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2．超重、失重和完全失重的比较   超重现象 失重现象 完全失重现象 概念 物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力) ________物体所受重力的现象 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象 物体对支持物的压力(或对于悬挂物的拉力)__________的现象 大于 小于 等于零 高考一轮总复习 • 物理 返回导航   超重现象 失重现象 完全失重现象 产生条件 物体的加速度方向____________ 物体的加速度方向____________ 物体的加速度方向____________，大小__________ 原理方程 F－mg＝ma F＝_______________ mg－F＝ma F＝_____________ mg－F＝ma＝mg F＝______ 运动状态 ________上升或________下降 ________下降或________上升 以a＝g________下降或________上升 竖直向上 竖直向下 竖直向下 a＝g m(g＋a) m(g－a) 0 加速 减速 加速 减速 加速 减速 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 1.已知物体受力情况，求解运动量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。( ) 2．加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。( ) 3．减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。( ) 4．加速上升的物体处于超重状态。( ) 5．物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。( ) 6．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。( ) √ × × √ √ × 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 1 应用牛顿第二定律分析瞬时问题 (能力考点·深度研析) 两种模型 加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型： 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向1　橡皮筋和轻绳模型 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 “四步骤”巧解瞬时性问题 第一步：分析原来物体的受力情况。 第二步：分析物体在突变时的受力情况。 第三步：由牛顿第二定律列方程。 第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向2　轻弹簧和轻杆模型 两小球A、B先后用弹簧和轻杆相连，放在光滑斜面上静止，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，如图甲、乙，A、B质量相等，重力加速度为g，斜面的倾角为θ。在突然撤去挡板的瞬间( ) A．图甲中A球的加速度为gsin θ B．图甲中B球的加速度为gsin θ C．图乙中B球的加速度为2gsin θ D．图乙中B球的加速度为gsin θ D 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　撤去挡板前，对整体分析，挡板对B球的弹力大小为2mgsin θ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mgsin θ，加速度为2gsin θ；题图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mgsin θ，加速度均为gsin θ。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向3　接触面和弹簧问题 如图所示，质量均为2 kg的木块A和B静止在倾角为30°的光滑斜面上，此时A、B间恰好没有弹力，则剪断细绳的瞬间A、B间的弹力为( ) A．0 B．5 N C．10 N D．20 B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　初状态因A、B间恰好没有弹力，所以此时弹簧弹力F＝mgsin 30°。剪断细绳的瞬间，弹簧弹力不能突变，仍为mgsin 30°，以A、B整体为研究对象，根据牛顿第二定律有2mgsin 30°－F＝2ma，解得a＝2.5 m/s2；再隔离B分析有mgsin 30°－FN＝ma，解得FN＝5 N，故B正确。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2 超重与失重现象 (基础考点·自主探究) 1．对超重和失重的理解 (1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。 (2)在完全失重的状态下，平常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、液体柱不再产生压强等。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 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(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(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。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (3)从速度变化的角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 【跟踪训练】 (从加速度角度判断)在中国北京冬奥会上，自由式滑雪女子大跳台项目，中国选手谷爱凌拿到了一枚宝贵的金牌。这不仅是她本人的首枚奥运金牌，更是中国代表团在本届冬奥会雪上项目的首金。自由滑雪女子空中技巧比赛中比赛场地可简化为如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆区、减速区等组成。若将运动员看作质点，且忽略空气阻力，下列说法正确的是( ) B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 A．运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态 B．运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前的过程中处于完全失重状态 C．运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态 D．运动员在减速区减速过程中处于失重状态 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　运动员在助滑区加速下滑时，加速度沿斜面向下，加速度在竖直方向的分加速度为竖直向下，处于失重状态，A错误；忽略空气阻力，运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前，在空中只受到竖直向下的重力作用，物体的加速度为竖直向下的重力加速度，处于完全失重状态，B正确；运动员在弧形过渡区做圆周运动，加速度有竖直向上的分量，处于超重状态，C错误；运动员在减速区减速过程中，减速下降，竖直方向的分加速竖直向上，处于超重状态，D错误。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (从受力角度判断)杭州亚运会蹦床项目结束女子个人比赛的争夺，中国选手朱雪莹、胡译乘包揽冠亚军。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示，忽略空气阻力，g＝10 m/s2，则以下说法正确的是( ) A．1.0 s到1.2 s之间运动员处于失重状态 B．1.0 s到1.2 s之间运动员处于超重状态 C．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8 m D．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2 m D 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (从速度变化的角度判断)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是( ) A．0～t1时间内，v增大，FN>mg B．t1～t2时间内，v减小，FN<mg C．t2～t3时间内，v增大，FN<mg D．t2～t3时间内，v减小，FN>mg D 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　根据位移—时间图像的斜率表示速度可知，0～t1时间内乘客的速度增大，乘客向下做加速运动，故加速度向下，乘客处于失重状态，可知FN<mg，选项A错误；t1～t2时间内乘客的速度不变，乘客做匀速运动，说明乘客处于平衡状态，可知FN＝mg，选项B错误；t2～t3时间内乘客的速度减小，乘客向下做减速运动，故加速度向上，乘客处于超重状态，可知FN>mg，选项C错误，D正确。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (用超重和失重的观点解题)跳楼机可以使人体验失重和超重(如图所示)。现让升降机将座舱送到距地面H＝78 m的高处，然后让座舱自由下落，落到距地面h＝30 m的位置时开始制动，使座舱均匀减速，座舱落到地面时刚好停下，在该体验中，小明将质量m＝10 kg的书包平放在大腿上(不计空气阻力，g取10 m/s2)。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (1)当座舱静止时，请用所学知识证明书包的重力G与书包对小明大腿的压力大小F相等； (2)当座舱落到距地面h1＝50 m的位置时，求小明对书包的作用力大小F1； (3)求跳楼机制动后(匀减速阶段)加速度a的大小； (4)当座舱落到距地面h2＝15 m的位置时，求小明对书包的作用力大小F2。 [答案]　(1)见解析　(2)0　(3)16 m/s2 (4)260 N 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　(1)设小明大腿对书包的支持力大小为FN，因为物体处于静止状态，则FN＝G 根据牛顿第三定律有FN＝F， 所以G＝F。 (2)座舱自由下落到距地面h＝30 m的位置时开始制动，所以当座舱距地面h1＝50 m时，书包处于完全失重状态，则有F1＝0。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 方向竖直向上，故跳楼机制动后(匀减速阶段)加速度a的大小为16 m/s2。 (4)由牛顿第二定律得F2－mg＝ma，代入数据得F2＝260 N，故当座舱落到距地面h2＝15 m的位置时，小明对书包的作用力大小为260 N。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 3 动力学两类基本问题 (能力考点·深度研析) 动力学两类基本问题的解题思路 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向1　已知物体受力情况，分析运动情况 第24届冬奥会在北京举行。冰壶是冬奥会比赛项目之一。冬奥会上运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。现运动员以一定的初速度投掷出冰壶，冰壶能自由滑行28.9 m远。已知冰壶的质量为19 kg，在未摩擦冰面的情况下，冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，摩擦后动摩擦因数变为原来的90%，不计空气阻力，不考虑冰壶的旋转。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (1)冰壶被掷出时的初速度大小？ (2)相同的初速下，在冰壶自由滑行一定距离后，队友开始在其滑行前方一直摩擦冰面，最终使得冰壶多滑行了2.1 m。则冰壶自由滑行的距离有多远？ [解析]　(1)冰壶自由滑行时，初速度方向为正方向，根据牛顿第二定律有－μmg＝ma1， 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 又有x＋2.1＝x1＋x2， 联立代入数据解得x1＝10 m。 [答案]　(1)3.4 m/s　(2)10 m 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 解决动力学两类基本问题应把握的关键 (1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析； (2)两个桥梁——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。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向2　已知物体运动情况，分析受力情况 第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示，长12 m水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图2所示)，到C点共用时5.0 s。若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110 kg，sin 15°＝0.26，求雪车(包括运动员)： 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (1)在直道AB上的加速度大小； (2)过C点的速度大小； (3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 a2＝2 m/s2 v＝v1＋a2t2＝12 m/s。 (3)mgsin θ－Ff＝ma2，Ff＝66 N。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 【跟踪训练】 (已知运动情况求力)如图所示，一小物块从长1 m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1 s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10 m/s2。下列v0、μ值可能正确的是( ) A.v0＝2.5 m/s B．v0＝1.5 m/s C．μ＝0.28 D．μ＝0.25 B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (已知受力求运动)如图，直杆水平固定，质量m＝0.1 kg的小圆环套在杆上A点，在竖直平面内对环施加一个与杆夹角θ＝53°的斜向上恒力F＝7.5 N，使小圆环由静止开始沿杆向右运动，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动摩擦因数μ＝0.8，取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，求： (1)AB段小圆环的加速度a1的大小； (2)AB与BC的距离之比s1∶s2。 [答案]　(1)a1＝5 m/s2　(2)s1∶s2＝8∶5 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　(1)在AB段，对圆环根据牛顿运动定律有 Fcos θ－Ff1＝ma1　① Fsin θ＝FN1＋mg　② Ff1＝μFN1　③ 由①②③式代入数据得a1＝5 m/s2。　④ (2)BC段，对圆环根据牛顿运动定律有 FN2＝mg　⑤ Ff2＝ma2　⑥ 又Ff2＝μFN2　⑦ 由⑤⑥⑦式代入数据得a2＝8 m/s2　⑧ 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 在AB和BC段，根据匀变速直线运动规律，分别有 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 两类斜面模型和三类等时圆模型 ►考向1　两类斜面模型 1．等高斜面 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2．同底斜面 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 一物块从两个高度相同倾角不同的斜面由静止滑下，倾角分别为37°和53°，时间之比为2∶1，两个斜面的动摩擦因数相同，则动摩擦因数为(已知sin 37°＝0.6)( ) B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向2　三类等时圆模型 1．圆周内同顶端的斜面 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2．圆周内同底端的斜面 如图2所示，在竖直面内的同一个圆周上，各斜面的底端都在竖直圆周的最低点，顶端都源自该圆周上的不同点，同理可推得t1＝t2＝t3。 3．双圆周内斜面 如图3所示，在竖直面内的两个圆，两圆心在同一竖直线上且两圆相切，各斜面过两圆的公共切点且顶端源自上方圆周上某点，底端落在下方圆周上的相应位置，可推得t1＝t2＝t3。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y轴、x轴的切点，B点在y轴上且∠BMO＝60°，O′为圆心。现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，若所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tC大小关系是( ) A．tA<tC<tB B．tA＝tC<tB C．tA＝tC＝tB D．由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系 B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　设小球静止时BC绳的拉力为F，AC橡皮筋的拉力为FT，由平衡条件可得Fcos θ＝mg，Fsin θ＝FT，解得F＝，FT＝mgtan θ，在AC被突然剪断的瞬间，AC的拉力突变为零，BC上的拉力F突变为mgcos θ，重力垂直于绳BC的分量提供加速度，即mgsin θ＝ma，解得a＝gsin θ，B正确，A错误；在BC被突然剪断的瞬间，橡皮筋AC的拉力不变，小球的合力大小与BC被剪断前BC的拉力大小相等，方向沿BC方向斜向下，根据牛顿第二定律有＝ma′，故加速度大小a′＝，C正确，D错误。 [解析]　蹦床所受的压力大小与蹦床对运动员的支持力大小相等，可知1.0 s到1.2 s之间蹦床对运动员的支持力逐渐增大，过程为运动开始接触蹦床到到达最低点，根据牛顿第二定律该段过程为运动员先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，故A、B错误；根据图线可知运动员从离开蹦床到再次接触蹦床的时间为t＝1.6 s，该段时间运动员做竖直上抛运动，故离开蹦床后上升的最大高度为h＝g·2＝3.2 m，故C错误，D正确。故选D。 (3)座舱自由下落高度为H－h＝78 m－30 m＝48 m，座舱开始制动时，已获得速度vm，由运动学公式得v＝2g(H－h) 座舱制动过程做匀减速直线运动，则有v＝2ah，联立可得a＝16 m/s2， 设冰壶被掷出时的初速度为v0，根据运动学公式有0－v＝2a1x， 联立代入数据解得v0＝3.4 m/s。 (2)在摩擦冰面时，根据牛顿第二定律有－90%μmg＝ma2， 设自由滑行的距离为x1，摩擦冰面时的滑行距离为x2，自由滑行结束时的速度为v1，根据运动学公式有v－v＝2a1x1,0－v＝2a2x2， [解析]　(1)AB段v＝2a1x1 a1＝ m/s2。 (2)AB段v1＝a1t1，t1＝3 s BC段t2＝2 s，x2＝v1t2＋a2t [答案]　(1) m/s2　(2)12 m/s　(3)66 N [解析]　物块水平沿中线做匀减速直线运动，则＝＝，由题干知x＝1 m，t＝1 s，v>0，代入数据有v0<2 m/s，故A不可能，B可能；对物块，由牛顿第二定律有ma＝－μmg，v2－v＝2ax，整理有v－2μgx>0，由于v0<2 m/s可得μ<0.2，故C、D不可能。 v＝2a1s1　⑨ v＝2a2s2　⑩ 由④⑧⑨⑩得s1∶s2＝8∶5。 如图1所示，由L＝at2，a＝gsin θ，L＝可得t＝，可知斜面倾角越小，运动时间越长，图1中t1>t2>t3。(斜面光滑) 如图2所示，由L＝at2，a＝gsin θ，L＝可得t＝，可见θ＝45°时运动时间最短，图2中t1＝t3>t2。(斜面光滑) A. B． C． D． [解析]　根据受力可知＝ t，＝ t，又＝，解得μ＝，故选B。 如图1所示，在竖直面内的同一个圆周上，各斜面的顶端都在竖直圆周的最高点，底端都落在该圆周上。由2R·sin θ＝·gsin θ·t2，可推得t1＝t2＝t3。 [解析]　对于AM段，位移x1＝R，加速度a1＝＝g，根据x1＝a1t得，t1＝＝；对于BM段，位移x2＝2R，加速度a2＝gsin 60°＝g，由x2＝a2t得t2＝＝。对于CM段，设CM与x轴夹角为θ，则有t3＝＝＝。故B正确。 $