第4章 5 牛顿运动定律的应用（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** 高中物理新授课同步练，以“基础巩固-综合运用-拓广探索”三层设计构建梯度，覆盖牛顿运动定律从单一公式应用到复杂情境综合分析的路径，强化运动和相互作用观念及科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|单一公式直接应用（如F=ma）|含教材改编题（第8题），聚焦受力分析基础技能| |综合运用|多过程运动与受力综合（如竖直上抛+阻力）|设置多过程问题（第12题），训练科学推理与模型建构| |拓广探索|创新情境下规律迁移（如不同轨道运动时间比较）|通过斜面轨道比较题（第13题），培养质疑创新能力|

5. 牛顿运动定律的应用 基础巩固 1. 一个质量为 的物体,受到竖直向上的拉力 作用时,以 的加速度竖直向上做匀加速运动，则 的大小为(重力加速度 取 ) ( ) A. B. C. D. 【答案】 【解析】根据牛顿第二定律有 ，整理可得 ,代入数据可得 . 故选 D. 2. 如图所示, 一辆装满石块的货车在平直道路上加速行驶, 货箱中石块 B 周围与它接触的其他石块对其作用力的合力为 ,则 的方向可能是图中的 ( ) 第 2 题 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】因为石块 具有水平向右的加速度,且重力方向竖直向下，所以箱中石块 周围与它接触的其他石块对其作用力的合力方向为斜向右上方. 故选 B. 3. 我国高速公路上的最高行驶速度为 . 若驾驶员的反应时间在 ，汽车与路面间的动摩擦因数为 0.6 ，通过计算判断汽车以最高速度行驶在水平高速公路上的安全距离最接近 ( ) A. B. C. D. 【答案】 B 【解析】汽车在高速公路上刹车近似做匀减速直线运动, 减速加速度为 ,减速距离为 ,由牛顿第二定律有 ,由速度位移公式有 ,代入数据解得 ; 在驾驶员的反应时间内,设汽车做匀速直线运动的位移为 ，最大反应时间 ，由 可得 ; 则汽车行驶在水平高速公路上的安全距离 ,通过计算判断汽车行驶在水平高速公路上的安全距离最接近 . 故选 B. 4. 火箭通过向后喷射燃气而获得动力. 某型号火箭起飞质量为 ，已知发射塔高 ，火箭经过 后离开发射塔. 此阶段可视为匀加速直线运动, 火箭质量可认为近似不变, 地球表面重力加速度 取 . 那么喷射出的燃气对火箭的作用力约为 ( ) A. B. C. D. 【答案】 【解析】火箭匀加速直线运动阶段,有 ,对火箭受力分析,由牛顿第二定律可得 ,联立解得 ,故选 C. 5. 如图所示为一架小型四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器, 目前正得到越来越广泛的应用. 无人机的质量 ,运动过程中所受空气阻力大小恒为 ,当无人机在地面上从静止开始,以最大升力 竖直向上做匀加速直线运动 ( 取 )，它的加速度大小为( ) 第 5 题 A. B. C. D. 【答案】 【解析】由牛顿第二定律有 ,解得 . 故选 D. 6. “巨浪”潜射导弹是护国卫疆的利器，假设导弹刚发射出来的一段运动可近似看成初速度为 0 的竖直向上的匀加速直线运动，有一导弹的质量为 ,助推力为 ,忽略空气阻力及燃料的质量,重力加速度为 ,则导弹运动时间 后的速度大小为 ( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由牛顿第二定律有 ,解得 ,则导弹运动时间 后的速度大小 . 故选 A. 7. 车辆在行驶过程中, 如果车距不够, 刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害. 为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊. 假定乘客质量为 ,汽车车速为 ,从发生碰撞到车完全停止需要的时间为 ,安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为 ( ) A. B. C. D. 【答案】 A 【解析】 ,从发生碰撞到车完全停止的 内,有 . 根据牛顿第二定律可知安全带及安全气囊对乘客的平均作用力 ,负号表示力的方向跟初速度方向相反. 故选 A. 8.(教材改编题)民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口， 狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面 (图甲). 斜面的倾角 (图乙)，人员可沿斜面匀加速滑行到地上. 如果气囊所构成的斜面长度为 ，一个质量为 的乘客从静止开始沿气囊滑到地面所用时间为 ，求乘客与气囊之间的动摩擦因数. 第 8 题 【答案】 【解析】设乘客沿气囊下滑过程的加速度为 ,由 ,解得 ,对乘客进行受力分析如图所示. 第 8 题答图 根据牛顿第二定律,在 方向有 ,在 方向有 ，且 ，联立解得 . 综合运用 9. 以 的速度匀速上升的水火箭，当升到离地面 高时,从水火箭上落下一小球,小球的质量为 ,假设小球在运动过程所受阻力大小恒为 . 则小球从水火箭落下后大约经过多长时间到达地面 取 ) ( ) A. B. C. D. 【答案】 【解析】小球上升阶段的加速度 , 上升的时间 ,上升的高度 ; 下降阶段的加速度 ,下降的时间 ; 则共用时间 ,故选 . 10. 如图所示,一个物体从 点由静止出发分别沿三条光滑固定轨道到达 ,则( ) 第 10 题 A. 物体到达 点时的速度最大 B. 物体在三条轨道上的运动时间相同 C. 物体到达 的时间最短 D. 物体在 上运动的加速度最小 【答案】 【解析】在沿轨道方向上,根据牛顿第二定律,物体运动的加速度 ,轨道倾角越大,加速度越大, 所以在 上运动的加速度最大, 错误; 设轨道的高度为 ,根据几何知识可得,物体发生的位移 ,物体的初速度为 0,所以由 ,解得 ,倾角越大,时间越短,物体到达 的时间最短, 正确, 错误; 根据 ,可得 ,则物体到达 时的速度大小相等， 错误. 故选 . 11. 将一质量为 的小球靠近墙面竖直向上抛出,图甲是小球向上运动时的频闪照片,图乙是下降时的频闪照片, 是运动过程中的最高点,甲、乙两次闪光频率相同, 重力加速度为 ,假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为 ( ) 第 11 题 A. B. C. D. 【答案】 【解析】设每块砖的厚度是 ,向上运动时有 ,向下运动时有 ,解得 ,根据牛顿第二定律,向上运动时有 ,向下运动时有 ,解得 ,故选 C. 12. 一架遥控飞行器从地面竖直起飞，经过 飞行器上升到 的高空，已知飞行器及所带设备的总质量为 ，起飞过程动力系统提供的升力恒为 . 完成拍摄任务后通过遥控使飞行器从 的高空由静止开始竖直下落，先匀加速运动 ，紧接着匀减速运动 6 s 落回地面，落地时速度为零. 假设飞行器所受的阻力大小不变， 取 . 求: (1)飞行器所受的阻力大小； (2)飞行器加速下落时的升力和减速下落时的升力. 【答案】(1)8 N(2)16 N，方向竖直向上 ,方向竖直向上 【解析】(1)飞行器上升阶段受力分析如图甲所示,以竖直向上为正方向,由匀变速直线运动的规律，有 ， 根据牛顿第二定律,有 ,联立解得 . ( 2 )飞行器加速下落时,受力分析如图乙所示,有 ,飞行器减速下落时,受力分析如图丙所示,有 ,设加速下落 时的速度为 ,位移为 ,则 ,设减速下落时位移为 ,则 ,又 ,联立解得 ,方向都是竖直向上. 第 12 题答图 拓广探索 13. 如图所示，一斜面固定在水平面上，斜面上固定了两个光滑轨道 、 ，其中轨道 与斜面垂直，两轨道顶点相同，且顶点在 点的正上方. 现分别从两轨道的顶点由静止释放一物块,它们到达斜面的时间分别为 . 下列说法正确的是 ( ) 第 13 题 A. B. C. D. 无法确定 【答案】 【解析】由于 两光滑轨道顶点相同, 滑块从两轨道的顶点由静止滑到同一斜面, 构建等时圆模型, 如图所示, 以 点和两轨道的顶点的连线为直径作辅助圆, 则滑块从顶点沿轨道下滑到圆周的时间相等. 利用作出的辅助圆,结合几何知识可知,轨道 末端在辅助圆上,而轨道 末端在辅助圆内,由等时圆模型的结论可知 . 故选 C. 第 13 题答图 题号 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 13 答案 学科网（北京）股份有限公司 $ 5. 牛顿运动定律的应用 基础巩固 1. 一个质量为 的物体,受到竖直向上的拉力 作用时,以 的加速度竖直向上做匀加速运动，则 的大小为(重力加速度 取 ) ( ) A. B. C. D. 2. 如图所示, 一辆装满石块的货车在平直道路上加速行驶, 货箱中石块 B 周围与它接触的其他石块对其作用力的合力为 ,则 的方向可能是图中的 ( ) 第 2 题 A. B. C. D. 3. 我国高速公路上的最高行驶速度为 . 若驾驶员的反应时间在 ，汽车与路面间的动摩擦因数为 0.6 ，通过计算判断汽车以最高速度行驶在水平高速公路上的安全距离最接近 ( ) A. B. C. D. 4. 火箭通过向后喷射燃气而获得动力. 某型号火箭起飞质量为 ，已知发射塔高 ，火箭经过 后离开发射塔. 此阶段可视为匀加速直线运动, 火箭质量可认为近似不变, 地球表面重力加速度 取 . 那么喷射出的燃气对火箭的作用力约为 ( ) A. B. C. D. 5. 如图所示为一架小型四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器, 目前正得到越来越广泛的应用. 无人机的质量 ,运动过程中所受空气阻力大小恒为 ,当无人机在地面上从静止开始,以最大升力 竖直向上做匀加速直线运动 ( 取 )，它的加速度大小为( ) 第 5 题 A. B. C. D. 6. “巨浪”潜射导弹是护国卫疆的利器，假设导弹刚发射出来的一段运动可近似看成初速度为 0 的竖直向上的匀加速直线运动，有一导弹的质量为 ,助推力为 ,忽略空气阻力及燃料的质量,重力加速度为 ,则导弹运动时间 后的速度大小为 ( ) A. B. C. D. 7. 车辆在行驶过程中, 如果车距不够, 刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害. 为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊. 假定乘客质量为 ,汽车车速为 ,从发生碰撞到车完全停止需要的时间为 ,安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为 ( ) A. B. C. D. 8.(教材改编题)民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口， 狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面 (图甲). 斜面的倾角 (图乙)，人员可沿斜面匀加速滑行到地上. 如果气囊所构成的斜面长度为 ，一个质量为 的乘客从静止开始沿气囊滑到地面所用时间为 ，求乘客与气囊之间的动摩擦因数. 第 8 题 综合运用 9. 以 的速度匀速上升的水火箭，当升到离地面 高时,从水火箭上落下一小球,小球的质量为 ,假设小球在运动过程所受阻力大小恒为 . 则小球从水火箭落下后大约经过多长时间到达地面 取 ) ( ) A. B. C. D. 10. 如图所示,一个物体从 点由静止出发分别沿三条光滑固定轨道到达 ,则( ) 第 10 题 A. 物体到达 点时的速度最大 B. 物体在三条轨道上的运动时间相同 C. 物体到达 的时间最短 D. 物体在 上运动的加速度最小 11. 将一质量为 的小球靠近墙面竖直向上抛出,图甲是小球向上运动时的频闪照片,图乙是下降时的频闪照片, 是运动过程中的最高点,甲、乙两次闪光频率相同, 重力加速度为 ,假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为 ( ) 第 11 题 A. B. C. D. 12. 一架遥控飞行器从地面竖直起飞，经过 飞行器上升到 的高空，已知飞行器及所带设备的总质量为 ，起飞过程动力系统提供的升力恒为 . 完成拍摄任务后通过遥控使飞行器从 的高空由静止开始竖直下落，先匀加速运动 ，紧接着匀减速运动 6 s 落回地面，落地时速度为零. 假设飞行器所受的阻力大小不变， 取 . 求: (1)飞行器所受的阻力大小； (2)飞行器加速下落时的升力和减速下落时的升力. 拓广探索 13. 如图所示，一斜面固定在水平面上，斜面上固定了两个光滑轨道 、 ，其中轨道 与斜面垂直，两轨道顶点相同，且顶点在 点的正上方. 现分别从两轨道的顶点由静止释放一物块,它们到达斜面的时间分别为 . 下列说法正确的是 ( ) 第 13 题 A. B. C. D. 无法确定 题号 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 13 答案 学科网（北京）股份有限公司 $