第4章 3 牛顿第二定律（分层评价）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 该同步练习通过基础巩固、综合运用、拓广探索三层设计，实现从牛顿第二定律基本概念到复杂情境应用的递进，强化运动和相互作用观念与科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|牛顿第二定律基本概念、加速度与合力关系、二力合成下的加速度计算|以选择题为主，直接考查F=ma的理解及矢量性，如第1题二力合成与加速度方向，第3题瞬时对应关系| |综合运用|实际情境（地铁、货车）中的受力分析、斜面运动（下滑/上滑）的加速度计算|包含教材改编题（第9、10题），联系生活场景，引入摩擦力、斜面模型，如第12题结合动摩擦因数的双向加速度计算| |拓广探索|复杂情境（自动扶梯加速）中的多力合成与加速度关系|需建构斜面加速模型，分析弹力与摩擦力的合力，培养科学推理与模型建构能力，如第13题扶梯与人的相互作用分析|

3. 牛顿第二定律 基础巩固 1. 如图所示,质量 的物体只受两个互相垂直的力作用,力的大小分别为 和 ,物体在合力作用下做加速运动. 下列说法正确的是 ( ) 第 1 题 A. 加速度 的方向与 的合力方向相同 B. 加速度 的方向与 或 的方向相同 C. 加速度 的大小为 D. 加速度 的大小为 【答案】 A 【解析】根据牛顿第二定律可知,加速度 的方向与 、 的合力方向相同, A 正确, B 错误; 合力大小 ,加速度 的大小 , D 错误.故选 A. 2. 初始静止在光滑水平面上的物体, 受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体的运动情况为 ( ) A. 速度不断增大，但增大得越来越慢 B. 加速度不断增大，速度不断减小 C. 加速度不断增大，速度不断增大 D. 加速度不变，速度先减小后增大 【答案】 A 【解析】物体在竖直方向上受力平衡, 水平方向上只受到逐渐减小的外力作用,由牛顿第二定律 可知,加速度在逐渐减小, 加速度是衡量速度变化快慢的物理量, 所以速度虽然在增大,但增大得越来越慢. 故选 A. 3. 下列关于牛顿第二定律的说法正确的是 ( ) A. 加速度与合力的关系是瞬时对应关系，即 与 同时产生、同时变化、同时消失 B. 如果加速度很大，所受的合外力一定很大 C. 同一物体的运动速度变化越大，受到的合外力也越大 D. 一旦物体所受的合力为 0 , 则运动物体的加速度立即为 0 ，其运动也就逐渐停止了 【答案】 A 【解析】加速度与合力的关系是瞬时对应关系,即 与 同时产生、同时变化、同时消失, A 正确; 根据 可知, 如果加速度很大，但质量小，所受的合外力不一定很大，B 错误；速度变化大，加速度不一定大，则合力不一定大，C 错误； 根据 可知，一旦物体所受的合力为 0，则运动物体的加速度立即为 0 ，此时物体将保持该时刻的速度一直运动下去，运动不会立即停止，D 错误. 故选 A. 4. 同一水平面内的两个力,大小分别为 、 6 N,若这两个力同时作用于质量 的物体上，则这两个力的合力对该物体产生的加速度可能是 ( ) A. B. C. D. 【答案】 B 【解析】两个力的合力最大值为两个力的方向一致时, ,两个力的合力最小值为两个力的方向相反时, ,根据牛顿第二定律有 ,则加速度的范围为 . 放选 B. 5. 矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机. 当某重力为 的战斗机以速度 斜向上加速飞行时,其矢量发动机提供的推力和飞机机翼产生的升力的合力 的方向正确的是 ( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】因为战斗机加速飞行, 所以矢量发动机提供的推力和机翼产生的升力的合力 与重力的合力方向应沿机身斜向上. 故选 A. 6. 物体在力 作用下做直线运动,力 的方向与物体运动方向一致，其 图像如图所示，则物体 ( ) 第 6 题 A. 在 时刻加速度最大 B. 在 时间内做匀加速运动 C. 从 时刻后便开始做返回运动 D. 在 时间内，速度先增加后减小 【答案】A 【解析】根据牛顿第二定律可得, 合外力越大时, 加速度越大,由图像可知,在 时间内,力 逐渐增大, 时刻力 最大,加速度最大,所以物体做加速度逐渐增大的变加速运动, 正确, 错误; 时刻后力 开始减小,但方向未发生变化, 所以物体继续向前做加速运动, C、D 错误. 故选 A. 7. 如图所示，建筑工人正利用“夹钳车”夹起一块质量为 的水泥板，并沿水平路面以加速度 做匀加速直线运动，已知重力加速度为 ,则夹钳对水泥板的作用力 ( ) 第 7 题 A. 大小为 ,方向竖直向上 B. 大小为 ,方向与车运动方向相同 C. 大小为 , 方向沿车运动方向斜向上 D. 大小为 ,方向沿车运动方向斜向上 【答案】D 【解析】由牛顿第二定律可知,合外力方向与加速度方向一致，则水泥板所受合外力方向与车运动方向相同，故夹钳对水泥板的作用力方向沿车运动方向斜向上，根据牛顿第二定律可知 ,其中 为力 与竖直方向的夹角,解得 . 故选 D. 8. 如图所示, 顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车在水平面上向右做匀加速运动时, 杆对小球作用力的方向可能沿图中的 ( ) 第 8 题 A. OA 方向 B. 方向 C. 方向 D. 方向 【答案】C 【解析】小车向右做匀加速直线运动,由于小球固定在杆上，而杆固定在小车上，则小球和小车具有相同的水平加速度, 由牛顿第二定律可知, 小球所受重力和杆对小球作用力的合力水平向右,杆对小球作用力方向只可能沿图中的 方向. 故选 C. 综合运用 9. (教材改编题)小明同学在南通地铁 1 号线上, 将一支圆珠笔用细线绑在竖直扶手上，如图所示，发现细线在一段时间内保持偏离竖直方向角度为 ，重力加速度为 ， 此时 ( ) 第 9 题 A. 地铁一定在向右加速运动 B. 地铁一定在向右减速运动 C. 地铁的加速度为 D. 地铁的加速度为 【答案】 C 【解析】细线拉力和重力的合力水平向左, 则地铁可能向左加速，也可能向右减速， A、B 错误；由牛顿第二定律有 ,可知圆珠笔的加速度大小 ,则地铁的加速度大小为 ，方向水平向左， 正确， 错误. 故选 C. 10. (教材改编题) 如图所示, 一辆装满石块的货车沿水平路面以大小为 的加速度向右做匀减速直线运动，货箱中石块 的质量为 . 下列说法正确的是 ( ) 第 10 题 A. 石块 a 所受所有外力的合力大小为 0 B. 周围石块对石块 a 的作用力的合力方向水平向左 C. 周围石块对石块 的作用力的合力大小等于 D. 加速度 增大时,周围石块对石块 作用力的合力竖直分量不变 【答案】 D 【解析】石块 a 所受所有外力的合力大小为 错误; 石块 a 所受的合力方向水平向左，由于重力方向竖直向下， 则周围石块对石块 a 的作用力的合力方向斜向左上方，B 错误;周围石块对石块 的作用力的合力大小 错误; 周围石块对石块 作用力的合力竖直分量等于石块 的重力,保持不变, 正确. 故选 . 11. 如图所示，位于水平地面上的质量为 的小木块,在大小为 、方向与水平方向成 角的拉力作用下沿地面做加速运动. 若木块与地面间的动摩擦因数为 ，则木块的加速度为( ) 第 11 题 A. B. C. D. 【答案】 【解析】取小木块为研究对象,其受力情况如图所示. 在竖直方向上合力为 0,即 . 在水平方向上由牛顿第二定律有 . 由以上两式可得 正确. 故选 D. 第 11 题答图 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12. 一个质量为 的物体,从足够长的固定斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为 0.2，斜面的倾角为 ( 取 ). (1)求物体沿斜面下滑过程中的加速度. (2)给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑过程中的加速度. 第 12 题 【答案】(1)4.4m/s，方向沿斜面向下(2)7.6m/s，方向沿斜面向下 【解析】(1)沿斜面下滑时，物体受力分析如图甲所示,由牛顿第二定律有 ,由平衡条件有 ,又 ,联立解得 ,方向沿斜面向下. 第 12 题答图 (2)物体沿斜面上滑时，摩擦力沿斜面向下，物体受力分析如图乙所示，由牛顿第二定律有 ，又 ,由平衡条件有 ,联立解得 ,方向沿斜面向下. 拓广探索 13. 如图所示,自动扶梯与水平面夹角为 ,上面站着质量为 的人,当自动扶梯以加速度 加速向上运动时,求扶梯对人的弹力 和扶梯对人的摩擦力 的大小. 第 13 题 【答案】 【解析】解法一:建立如图甲所示的直角坐标系,人的加速度方向正好沿 轴正方向,由题意可得, 轴方向有 轴方向有 ,解得 , 第 13 题答图 解法二:建立如图乙所示的直角坐标系 (水平向右为 轴正方向,竖直向上为 轴正方向). 由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，这样建立直角坐标系后，在 轴方向和 轴方向上各有一个加速度的分量，其中 轴方向的加速度分量 轴方向的加速度分量 ,根据牛顿第二定律, 轴方向有 轴方向有 , 解得 . 学科网（北京）股份有限公司 $草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 3.牛顿第二定律 基础巩固 1.如图所示，质量m=1g的物体只受两个互相垂直的力作用，力的大小分别为F1=10N 和F2=5N,物体在合力作用下做加速运动.下列说法正确的是() →F2 第1题 A.加速度a的方向与F1、F2的合力方向相同 B.加速度a的方向与下1或F2的方向相同 C.加速度a的大小为10ms2 D.加速度a的大小为5ms2 ·独家授权侵权必究· 草学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 2.初始静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体的运 动情况为() A.速度不断增大，但增大得越来越慢 B.加速度不断增大，速度不断减小 C.加速度不断增大，速度不断增大 D.加速度不变，速度先减小后增大 3.下列关于牛顿第二定律的说法正确的是() a F A.加速度与合力的关系是瞬时对应关系，即与同时产生、同时变化、同时消失 B.如果加速度很大，所受的合外力一定很大 C.同一物体的运动速度变化越大，受到的合外力也越大 D.一旦物体所受的合力为0，则运动物体的加速度立即为0，其运动也就逐渐停止了 4.同一水平面内的两个力，大小分别为2N、6N,若这两个力同时作用于质量m=2kg 的物体上，则这两个力的合力对该物体产生的加速度可能是() A.1 m/s2 B.3 m/s2 C.5 m/s2 D.7 m/s2 G 5.矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机.当某重力为 的战斗机以速度斜向上加速飞行时，其矢量发动机提供的推力和飞机机翼产生的升力的 ·独家授权侵权必究： 草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 6zXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 F 合力的方向正确的是() F F-t 6.物体在力作用下做直线运动，力的方向与物体运动方向一致，其图像如图 所示，则物体（) 独家授权侵权必究 草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 F 第6题 A.在时刻加速度最大 B.在0~时间内做匀加速运动 C.从时刻后便开始做返回运动 D.在0~t时间内，速度先增加后减小 m 7.如图所示，建筑工人正利用“夹钳车”夹起一块质量为的水泥板，并沿水平路面以 0 0 加速度做匀加速直线运动，已知重力加速度为，则夹钳对水泥板的作用力() 第7题 mg A.大小为 ,方向竖直向上 ma B.大小为，方向与车运动方向相同 ·独家授权侵权必究 草学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 mg+ma C.大小为 ，方向沿车运动方向斜向上 mg)2+(ma)2 D.大小为V ,方向沿车运动方向斜向上 8.如图所示，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车在水平面上向右做匀加速运动 时，杆对小球作用力的方向可能沿图中的() 6 nn7nnn7分777 第8题 A.OA方向 0B B. 方向 OC 方向 OD D 方向 综合运用 9.(教材改编题)小明同学在南通地铁1号线上，将一支圆珠笔用细线绑在竖直扶手上，如 ·独家授权侵权必究 草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 9 图所示，发现细线在一段时间内保持偏离竖直方向角度为，重力加速度为，此时( 第9题 A.地铁一定在向右加速运动 B.地铁一定在向右减速运动 gtan6 C.地铁的加速度为 gsin6 D.地铁的加速度为 10.(教材改编题)如图所示，一辆装满石块的货车沿水平路面以大小为的加速度向右做 m 匀减速直线运动，货箱中石块的质量为·下列说法正确的是() a 第10题 独家授权侵权必究 草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 6ZXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 A.石块a所受所有外力的合力大小为0 B.周围石块对石块a的作用力的合力方向水平向左 ma C.周围石块对石块ā的作用力的合力大小等于 a D.加速度增大时，周围石块对石块ā作用力的合力竖直分量不变 M F 11.如图所示，位于水平地面上的质量为的小木块，在大小为、方向与水平方向成 角的拉力作用下沿地面做加速运动.若木块与地面间的动摩擦因数为，则木块的加速度 为() M poowpwwwwwwwwwtoowomooor 第11题 Fcosa B M Fcosa-uMg C M Fcoa-u0Mg-Faia） 0 M 独家授权侵权必究 草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 题 3 4 5 6 个 8 10 1 号 答 案 12.一个质量为20kg的物体，从足够长的固定斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面 间的动摩擦因数为0.2，斜面的倾角为37°(g取10ms2,sin37°≈0.6，c0s37≈0.8) ()求物体沿斜面下滑过程中的加速度 (2)给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑过程中的加速度. 37 第12题 拓广探索 8 2 13.如图所示，自动扶梯与水平面夹角为，上面站着质量为 的人，当自动扶梯以加速度 a 加速向上运动时，求扶梯对人的弹力F、和扶梯对人的摩擦力F:的大小 0 独家授权侵权必究 草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 第13题 ·独家授权侵权必究