专题04 运动和力的关系：知识盘点+核心精讲+进阶训练（讲义，全国通用）高中物理学业水平考试合格考总复习

专题04 运动和力的关系 【析】命题方向解读|【汇】知识清单盘点|【研】核心专题精讲|【练】巩固提升训练 —— 目 录 —— 析|学考考查要点 汇|知识清单盘点 研|核心专题精讲 考点一：牛顿第一定律（高频） 考点二：惯性（高频） 考点三：牛顿第二定律公式性质（高频） 考点四：牛顿第二定律应用（高频） 考点五：超重和失重（高频） 考点六：力学单位制 考点七：实验：探究加速度与力、质量的关系（高频） 练|巩固提升训练 知识点 学考具体要求 认知层次 常见题型 牛顿第一定律 理解并掌握牛顿第一定律的内容 掌握 选择题 惯性 惯性只与质量有关 掌握 选择题 牛顿第二定律公式 知道公示的意义，揭示力与运动的关系 理解 选择题 牛顿第二定律的应用 熟练应用公式解决问题 掌握 选择、解答 超重和失重 理解超重和失重，并能判断 掌握 选择 单位制 知道基本单位和导出单位 掌握 选择 实验：探究加速度与力、质量的关系 掌握实验原理，会处理数据，做图像。 掌握 实验题 1. 牛顿第一定律 1. 定义：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非有外力迫使它改变这种状态 2. 意义： （1）揭示了物体的一种固有属性：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性。 （2）揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。 2. 惯性 定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。质量是惯性的唯一量度 3. 牛顿第二定律 4. 1. 定义：在惯性参考系中，物体的加速度与合外力成正比，与质量成反比 2. 公式： 是物体所受合外力（矢量，单位：N）； ：物体质量（单位：kg）； ：加速度（矢量，单位：m/s²），方向与合外力方向相同 3. 牛顿第二定律公式性质 （1）瞬时性：加速度和物体所受的合力是瞬时对应关系，同时产生、变化、消失。 （2）矢量性：物体加速度方向与所受合力方向相同。 （3）同体性： F=ma 中各量都是属于同一物体的。 （4）独立性：将合力分解后，其在分解方向产生的加速度相互独立。 4.超重和失重 1. 超重：物体有向上的加速度称物体处于超重。 处于超重的物体对支持面的压力FN （或对悬挂物的拉力）大于物体的重力mg，即F N =mg+ma。 2. 失重：物体有向下的加速度称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg.即FN=mg-ma。当a=g时FN =0，物体处于完全失重. 3．视重：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示数称为“视重”,大小等于弹簧测力计受到的拉力或台秤受到的压力。 3. 对超重和失重的理解应当注意的问题 （1）不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力。 （2）超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重。 （3）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，如单摆停摆、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。 5．力学单位制：由基本单位和导出单位共同构成，常考：国际单位制（SI），国际制基本单位 （1）7个基本单位 物理量名称 单位名称 单位符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s 电流 安培 A 热力学温度 开尔文 K 物质的量 摩尔 mol 发光强度 坎德拉 cd （2） 导出单位：通过物理公式由基本单位推导出的其他物理量的单位 例：速度单位 米/秒（m/s） 由位移（米）和时间（秒）推导 力的单位 牛顿（N） 由 推导 6.实验：探究加速度与力、质量的关系 原理装置 操作要求 数据处理 1.控制变量法 (1)保持小车质量不变，探究加速度与合力的关系。 (2)保持小车所受合力不变，探究加速度与质量的关系。 2.改变小车质量M或槽码质量m时，无需重新平衡阻力。 3.使用力传感器或弹簧测力计测出细绳拉力时，无需满足M≫m 1.用天平测量槽码的质量m和小车的质量M。 2.根据设计要求安装实验装置，且先不把悬挂槽码的细绳系在小车上。 3.在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。 4.槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，接通电源后放开小车，断开电源取下纸带，编写号码，保持小车质量M不变，改变槽码质量m，重复实验得到纸带；保持槽码的质量m不变，改变小车的质量M，重复实验得到纸带 1.利用Δx＝aT2及逐差法求a。 2.以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比。 3.以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与M成反比 注意事项 1.平衡阻力：平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车连着纸带匀速运动。 2.质量：槽码质量m远小于小车质量M。 3.平行：使细绳与长木板平行。 4.靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放。 5.先后：实验时先接通电源后释放小车 误差分析 1.a -F图像：图像解析式为a＝·mg。可见直线斜率为。若M为定值，则随着m的增大，此斜率会减小。 (1)若出现图像向下弯曲，则说明不满足m远小于M，如图1中图线①。 (2)mg＝0时，小车具有非零的加速度a，即出现纵轴截距，则说明平衡阻力过度，如图1中图线②。 (3)当mg增大到某值时，小车才具有非零的加速度a，即出现横轴截距，则说明平衡阻力不足或没有平衡阻力，如图1中图线③。 2.a -图像：图像解析式为a＝·。可见直线斜率为。若m为定值，则随着M的减小，此斜率会减小。 (1)若出现图像向下弯曲，则说明M不再远大于m，如图2中图线①。 (2)M无限增大时，小车具有非零的加速度a，即出现纵轴截距，则说明平衡阻力过度，如图2中图线②。 (3)当M减小到某值时，小车才具有非零的加速度a，即出现横轴截距，则说明平衡阻力不足或没有平衡阻力，如图2中图线③ 考点一：牛顿第一定律（高频） 例1．（24-25高二上·江苏南通·学业考试模拟）在今年的巴黎奥运会上，中国运动员郑钦文获得女单网球奥运冠军，创造了新的历史。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去，落到了对方场内，下列说法正确的是（　　） A．飞来的网球需要动力维持 B．球被击打回，是因为有力改变了物体的运动状态 C．若球拍没击中球，球的运动状态不变 D．球的惯性随着球速的变化而变化 【答案】B 【详解】A．物体的运动不需要力维持，故A错误； B．球被击打回，是因为有力改变了物体的运动状态，故B正确； C．若球拍没有击打球，由于球仍受重力作用，球的运动状态改变，故C错误； D．球的惯性只与球的质量有关，不随着球速的变化而变化，故D错误。 故选B。 例2．（23-24高二上·江苏泰州·学业考试模拟）下列说法正确的是（　　） A．牛顿通过理想斜面实验发现力不是维持物体运动的原因 B．法国科学家笛卡尔指出：如果物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动 C．物理学发展历程中，持有“力是维持物体运动的原因”这一观点的代表人物是伽利略 D．物体静止时有惯性，一旦开始运动，便不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性 【答案】B 【详解】A．伽利略通过理想斜面实验发现力不是维持物体运动的原因，故A错误； B．法国科学家笛卡尔指出：如果物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，故B正确； C．物理学发展历程中，持有“力是维持物体运动的原因”这一观点的代表人物是亚里士多德，故C错误； D．惯性是物体特有的属性，和物体的运动状态无关，故D错误。 故选B。 例3．（23-24高一上·福建莆田·课后作业）物体的运动状态与受力情况的关系是（　　） A．物体受力不变时，运动状态也不变 B．物体受力变化时，运动状态才会改变 C．物体不受力时，运动状态就不会改变 D．物体不受力时，运动状态也可能改变 【答案】C 【详解】AC. 根据牛顿第一定律，物体不受力或所受合力为零时，物体总保持匀速直线运动状态或者静止状态，所以题中只有物体不受力的情况，运动状态才不会改变，故A错误，C正确； BD. 只要物体受到外力不为零，物体运动状态就会发生变化，故BD错误。 故选C。 1．（17-18高二上·黑龙江·学业考试真题）（多选）如果一个物体所受的一切外力都突然消失，则由牛顿定律可知，该物体可能（     ） A．静止 B．做匀速直线运动 C．做匀加速直线运动 D．做匀减速直线运动 【答案】AB 【详解】则由牛顿定律可知，如果一个物体所受的一切外力都突然消失，该物体可能静止或者匀速直线运动。 故选AB。 2．（16-17高二下·内蒙古·学业考试真题）关于力和运动的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体的运动方向总是和物体的受力方向一致 B．物体受力越大运动得越快 C．力是改变物体运动状态的原因 D．没有外力作用时物体将保持静止 【答案】C 【详解】A．物体的运动方向可能与受力方向一致，此时物体做加速运动，也可能与受力方向相反，此时物体做减速运动， 故A错误； B．物体受力越大，加速度越大，速度变化得越快，速度不一定越大，故B错误； C．根据牛顿第一定律知，力是改变物体运动状态的原因，故C正确； D．没有外力作用时物体将保持原来的运动状态不变，可能是静止，也可能是匀速直线运动，故D错误。 故选C。 3．（17-18高二上·贵州·学业考试真题）（多选）当物体处于平衡状态时，下列说法正确的是（　　） A．物体可能保持静止 B．物体可能做匀速直线运动 C．物体可能做匀减速直线运动 D．物体可能做匀加速直线运动 【答案】AB 【详解】根据平衡状态的定义知，当物体处于平衡状态时，物体将保持原来的运动状态，即静止或匀速直线运动状态。 故选AB。 考点二：惯性（高频） 例1．（22-23高二下·四川·学业考试真题）关于物体的惯性，下列说法中正确的是（　　） A．质量越大的物体，惯性越大 B．速度越大的物体，惯性越大 C．只有运动的物体才有惯性 D．物体所受合力越大，惯性越大 【答案】A 【详解】A．质量越大，惯性越大，因为质量是惯性的量度，故A正确。 B．速度与惯性无关（例如，高速运动的子弹惯性小，静止的卡车惯性大），故B错误。 C．惯性是所有物体的固有属性，无论运动与否（如静止的桌子也有惯性），故C错误。 D．合力影响加速度，但不改变惯性大小，故D错误。 故选A。 例2．（25-26高二上·江苏盐城·学业考试模拟）描述汽车惯性的物理量是它的（　　） A．质量 B．体积 C．速度 D．加速度 【答案】A 【详解】根据牛顿第一定律，惯性是物体抵抗运动状态改变的性质，其大小由质量决定。质量越大，惯性越大。 故选A。 例3．（23-24高二下·贵州·学业考试真题）质量相等的甲、乙、丙三个物体，甲做加速运动、乙做匀速运动、丙做减速运动。关于它们的惯性，下列判断正确的是（    ） A．甲最大 B．乙最大 C．丙最大 D．一样大 【答案】D 【详解】惯性是物体保持原有运动状态的性质，其大小仅由物体的质量决定，与物体的运动状态（如速度、加速度）无关。题目中甲、乙、丙质量相等，因此惯性相同。 故选D。 1．（24-25高二上·四川·学业考试真题）物体惯性大小的量度是（　　） A．速度 B．质量 C．合外力 D．加速度 【答案】B 【详解】根据牛顿第一定律，惯性是物体保持静止或匀速直线运动状态的性质，其大小仅由质量决定，质量越大，惯性越大。 故选B。 2．（24-25高二上·江苏淮安·学业考试真题）战斗机在进入战斗状态前都会将副油箱抛掉，其主要原因是（　　） A．减小飞机体积，从而减小空气阻力 B．减小飞机体积，从而不易被敌人击中 C．减小飞机质量，从而减小惯性，增强飞机的机动性 D．减小飞机质量，从而减小重力，使飞机飞得更高 【答案】C 【详解】战斗机在进入战斗状态前都会将副油箱抛掉，其主要原因是减小飞机质量，从而减小惯性，增强飞机的机动性。 故选C。 3．（24-25高二上·江苏·学业考试真题）汽车在起动、匀速行驶、刹车时，对于驾驶员的惯性，下列说法正确的是（　　） A．起动时惯性最大 B．匀速行驶时惯性最大 C．刹车时惯性最大 D．三种情况下惯性相同 【答案】D 【详解】质量是惯性大小的量度，惯性大小与物体的运动状态无关，即三种情况下惯性相同。 故选D。 考点三：牛顿第二定律公式性质（高频） 例1．（24-25高一上·贵州遵义·期末）关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是（　 　） A．物体所受合外力发生改变时，其加速度可能不变 B．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致 C．加速度方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同 D．牛顿第二定律的表达式可以写成，说明对某个物体来说，它的质量跟合外力成正比，跟它的加速度成反比 【答案】C 【详解】A．根据牛顿第二定律 可知，当物体所受合外力发生变化时，其加速度一定变化，A错误； BC．根据牛顿第二定律 可知物体的加速度方向一定与物体所受合力方向一致，但运动方向不一定与所受合力方向一致，B错误C正确； D．物体质量是物体的本质属性，与所受的合外力无关，与物体的加速度无关，D错误。 故选C。 例2．（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期中）牛顿第二定律可表述为F=ma、质量m=1.0kg的物体受到合力F=2.0N时，其加速度a的大小及方向分别为（　　） A．2.0m/s2，与合力同向 B．2.0m/s2，与合力反向 C．0.5m/s2，与合力同向 D．0.5m/s2，与合力反向 【答案】A 【详解】根据牛顿第二定律可知F=ma，故 由其矢量性可知，加速度方向与合力方向同向，故A正确，BCD错误。 故选 A。 例3．（21-22高一上·全国·课后作业）关于加速度，下列说法正确的是（　　） A．加速度为零的物体，速度一定为零 B．物体的加速度逐渐减小，速度一定逐渐减小 C．加速度的方向一定与物体运动的方向相同 D．加速度的方向一定与物体所受合外力的方向相同 【答案】D 【详解】A．加速度为零的物体，速度不一定为零，例如做匀速直线运动的物体，故A错误； B．当物体的加速度和速度同向时，物体的加速度逐渐减小，速度逐渐增加，故B错误； C．加速度方向与物体运动的方向可以相同、相反或不共线，例如曲线运动，故C错误； D．加速度方向一定与物体所受合外力的方向相同，故D正确。 故选D。 1．（2024高二上·广东阳江·学业考试）关于直线运动物体的加速度，下列说法正确的是（　　） A．加速度的大小，由速度变化量和速度变化所用的时间共同决定 B．加速度的方向总是与速度方向相反 C．加速度的方向总是与速度变化量的方向相同 【答案】C 【详解】A．加速度的决定式是，其大小由合外力和质量决定，故A错误； B．加速度的方向与速度方向无关，可以相同也可以相反，故B错误； C．加速度是描述速度变化快慢的物理量，方向总是与速度变化量的方向相同，故C正确。 故选C。 2．（20-21高二下·辽宁·学业考试真题）质量为m的物体，在合外力F作用下产生的加速度大小为a；将物体的质量变为3m、合外力变为3F，此时产生的加速度大小为（　　） A．a B．a C．3a D．9a 【答案】B 【详解】质量为m的物体，在合外力F作用下产生的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有 将物体的质量变为3m、合外力变为3F，此时产生的加速度大小为 故选B。 3．（23-24高二上·四川·学业考试真题）质量为的物体，所受合力为F时，加速度为a。如果将物体的质量增大为2m，所受合力减小为，则物体的加速度将变为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由牛顿第二定律有 当物体的质量增大为2m，所受合力减小为时，有 故选A。 考点四：牛顿第二定律应用（高频） 例1．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）如图所示，质量为的物块放在水平桌面上，桌面的左端固定一光滑定滑轮，轻绳绕过定滑轮，一端连接在物块上，另一端吊着质量为的小球，物块与滑轮间的轻绳水平。由静止释放物块，当小球的质量为时，物块由静止开始在水平桌面上运动所用的时间为。已知重力加速度大小取，不计空气阻力，物块与水平桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（　　） A．要使物块能运动，小球的质量至少为 B．要使物块能运动，小球的质量至少为 C．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过 D．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过 【答案】D 【详解】AB．当小球质量为时，整体受力分析得 且，联立解得 要使物块运动，小球质量至少为，故AB错误； CD．对物块受力分析可知 对整体受力分析可知 联立解得 当小球质量增大时，绳子拉力在逐渐增大，最大值为13.5N，故C错误，D正确。 故选D。 例2．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）如图所示，斜面体形物体的质量为，放在水平地面上，质量为的粗糙物块以某一初速度沿斜面体的斜面向上滑，速度为零后又加速返回，而斜面体始终保持静止，重力加速度为g，物块在上、下滑动的整个过程中。 A．地面对斜面体的摩擦力方向没有改变 B．地面对斜面体的摩擦力方向先向左后向右 C．地面对斜面体的支持力等于 D．物块向上、向下滑动时加速度大小相同 【答案】A 【详解】AB．物体先减速上滑，后加速下滑，加速度一直沿斜面向下，对整体受力分析，受到总重力、支持力和向左的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有： 轴方向分析：① 轴方向分析：② 物体上滑时，受力如图，根据牛顿第二定律，有： ③ 物体下滑时，受力如图，根据牛顿第二定律，有： ④ 由式，地面对斜面体的静摩擦力方向一直未变，一直向左，故A正确，B错误； C．由式，地面对物体的支持力总小于，故C错误； D．由两式，物体沿斜面向上滑动时，加速度较大，故D错误。 故选A。 例3．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）升降机中有一倾角为的斜面，质量为5kg，斜面与升降机间无摩擦，斜面上有一个质量为2kg的物体，当升降机以2.5m/s2的加速度向上匀加速运动时，斜面上的物体A还是与斜面相对静止，g=10m/s2，则（    ） A．升降机对斜面向上的支持力是87.5N B．斜面对物体A的摩擦力是12N C．斜面对物体A的支持力是16N D．斜面对物体A的支持力是25N 【答案】A 【详解】A．对斜面和物体A分析，根据牛顿第二定律则有 解得升降机对斜面向上的支持力 故A正确； BCD．由题意可知物体加速度向上，物体受到重力、支持力和摩擦力的作用，受力如图 根据牛顿第二定律得 因为 代入数据联立解得，，故BCD错误。 故选A。 例4．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）在光滑水平面上，、两小球沿水平面相向运动．当小球间距小于或等于时，受到大小相等、方向相反的相互排斥恒力作用，小球间距大于时，相互间的斥力为零，小球在相互作用区间运动时始终未接触，两小球运动时速度随时间的变化关系图像如图所示，由图可知（　　） A．小球质量小于小球质量 B．在时刻两小球间距最小 C．在时间内两小球间距逐渐减小 D．在时间内小球所受斥力方向始终与运动方向相反 【答案】C 【详解】A．从速度时间图像可以看出小球速度时间图像的斜率绝对值较大，所以小球的加速度较大，两小球之间的排斥力为相互作用力大小相等，根据牛顿第二定律知，球的质量大于球的质量，故A错误； BC．二者做相向运动，所以当速度相等时距离最近，即时刻两小球最近，之后距离又开始逐渐变大，即在内两球间距逐渐减小，故时不是两球间距最小，故B错误，C正确； D．球时间内匀减速，所以时间内排斥力与运动方向相反，然后做匀加速运动，排斥力方向与运动方向相同，故D错误。 故选C。 例5．（25-26高二上·湖南长沙·学业考试模拟）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为（）的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数减小为，B、C间的动摩擦因数减小为，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第末，B的上表面突然变为光滑，保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度大小取。求： (1)在时间内A和B加速度的大小； (2)A在B上总的运动时间。 【答案】(1)， (2)5s 【详解】（1）在时间内，AB的受力如图所示 其中、是A与B之间的摩擦力和正压力的大小，、是B与C之间的摩擦力和正压力。则有，，， 由牛顿第三定律有 规定沿斜面向下为正方向，设A和B的加速度分别为和，由牛顿第二定律有， 由牛顿第三定律有 解得， （2）在时，设A和B的速度为和，有， 2s后，设A和B的加速度分别为和，此时AB之间的摩擦力为零，有， 解得， 由于，所以B做减速运动，经过时间B的速度减为零，由 解得 在时间内，A相对于B运动的距离为 此后B静止不动，A继续在B上滑动。设再经过时间后A离开B，则有 解得（另一解不合题意，舍） A在B上总的运动时间为 1．（25-26高二上·广东·学业考试真题）如图是一个滑草轨道，由斜坡段和水平段组成。人坐在滑板上从点由静止滑下，斜坡倾角为，滑板与两段轨道间的动摩擦因数均为0.5。忽略空气阻力，滑行过程中人与滑板保持相对静止，则滑板滑行时（　　） A．在两段轨道所受摩擦力大小相等 B．在段所受合外力大小比在段的大 C．在段的加速度大小比在段的小 D．滑板质量越大，在点的速度越大 【答案】C 【详解】A．在两段轨道所受支持力不相等，则摩擦力大小不相等，故A错误； BC．在段 在段 所以在段所受合外力大小比在段的小，根据牛顿第二定律可知，在段的加速度大小比在段的小，故B错误C正确； D．在点的速度 加速度与质量无关，则速度与质量无关，故D错误。 故选C。 2．（23-24高二下·福建·学业考试真题）如图，一木箱在水平地面上滑行。已知木箱的初速度v0=4m/s，质量m=2kg，与地面的动摩擦因数μ=0.2，取重力加速度g=10m/s2。则木箱受到的滑动摩擦力大小f=________N，加速度大小a=_______m/s2，滑行的最大距离s=________m。 【答案】 4 2 4 【详解】[1]木箱受到的滑动摩擦力大小 [2]加速度大小 [3]滑行的最大距离 3．（2024高二上·河南信阳·学业考试）如图所示，用起重机竖直向上提起质量的货物，使其在前2s内由静止开始做匀加速直线运动，此过程中起重机对货物施加的拉力。空气阻力不计，重力加速度g取。求： (1)货物的加速度大小； (2)货物在前2s内上升的高度及2s末的速度大小。 【答案】(1) (2)； 【详解】（1）根据牛顿第二定律有 解得 （2）货物在前2s内上升的高度 2s末的速度大小 4．（25-26高二上·北京·学业考试真题）如图所示，质量的物体在水平向右的拉力作用下，从时刻由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，加速度的大小。 (1)画出物体的受力示意图。 (2)求物体所受水平拉力的大小。 (3)求物体在前内运动的位移大小。 【答案】(1) (2)4N (3)4m 【详解】（1）对物体进行受力分析，如图所示 （2）由牛顿第二定律得， （3）由运动学公式得 考点五：超重和失重（高频） 例1．（25-26高二下·陕西·学业考试模拟）如图所示，在升降机的天花板上用细线悬挂一小球，现升降机加速下降，下列说法正确的是（     ） A．细线的拉力大于小球的重力 B．细线的拉力等于小球的重力 C．细线的拉力小于小球的重力 D．无法判断细线的拉力和小球的重力大小关系 【答案】C 【详解】对小球进行受力分析，小球受到竖直向下的重力和竖直向上的细线拉力，已知升降机加速下降，说明小球的加速度方向竖直向下，根据牛顿第二定律，取竖直向下为正方向，有 解得细线的拉力为 因为且，所以，即细线的拉力小于小球的重力。 故选C。 例2．（25-26高二下·浙江舟山·期末）2026年5月24日23时08分，搭载神舟二十三号飞船的长征二号F遥二十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，飞船与火箭成功分离并进入预定轨道。入轨后与空间站进行交会对接，之后每分钟在轨飞行约460.8km。下列说法正确的是（　　） A．23时08分指的是时间间隔 B．460.8km指的是位移的大小 C．火箭加速升空过程中，处于失重状态 D．研究飞船对接后在轨飞行轨迹时，可将其视为质点 【答案】D 【详解】A．23时08分指的是时刻，故A错误； B．460.8km指的是路程，故B错误； C．火箭加速上升过程中，具有向上的加速度，处于超重状态，故C错误； D．研究飞船对接后在轨飞行轨迹时，物体的大小、形状对所研究的问题影响很小，可以忽略不计，所以可将其视为质点，故D正确。 故选D。 例3．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）某运动员（可看做质点）参加跳台跳水比赛，是其向上起跳离开跳台瞬间，其速度与时间关系图像如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．可以求出水池的深度 B．可以求出平台距离水面的高度 C．时间内，运动员处于超重状态 D．时间内，运动员处于失重状态 【答案】B 【详解】A．跳水运动员在跳水的过程中的图像不能反映是否到达水底，所以不能求出水池的深度，故A错误； B．因为图像中图线与横坐标轴围成的面积表示位移，因t2时刻到达水面，所以由该图像可以求出平台距离水面的高度，故B正确； C．时刻运动员向上起跳，说明速度是负值时表示速度向上，则知时间内运动员在向上做匀减速运动，时间内向下做匀加速直线运动，时间内，运动员一直在空中具有向下的加速度，处于失重状态，故C错误； D．由题图可知，时间内，运动员向下做减速运动，则加速度的方向向上，处于超重状态，故D错误。 故选B。 1．（25-26高二上·江苏·学业考试真题）如图所示，一同学将实心球向上斜抛出去，不计空气阻力，则小球在运动过程中（　　） A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先处于超重状态，后处于失重状态 D．先处于失重状态，后处于超重状态 【答案】B 【详解】实心球向上斜抛出去，不计空气阻力，则小球在运动过程中加速度为重力加速度，方向竖直向下，一直处于失重状态，故选B。 2．（24-25高二上·浙江·学业考试真题）目前，很多智能手机都有加速度传感器。用手托着手机，打开加速度传感器应用程序，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落。然后接住手机，观察到手机屏幕上“加速度—时间”关系曲线如图所示，以竖直向上为正方向。曲线最低点、最高点分别为A、B。与A对应的时刻加速度值是，则该手机（　　） A．与A对应的时刻速度最大 B．与B对应的时刻处于失重状态 C．与A对应的时刻处于完全失重状态 D．与B对应的时刻加速度值一定是 【答案】C 【详解】AC．与A对应的时刻向下的加速度最大，处于完全失重状态，此时仍在向下加速，没有达到最大，故A错误，C正确； B．与B对应的时刻加速度竖直向上，处于超重状态，故B错误； D．与B对应的时刻加速度向上，且达到最大，根据题图无法得出与B对应的时刻加速度的值，故D错误。 故选C。 3．（2024高二上·河南信阳·学业考试）为了使航天员适应在失重状态下的工作和生活环境，需要利用航天飞机对航天员进行失重训练。如图所示，航天飞机从地面向上拉起后，从A点沿竖直方向运动到C点，然后调头向下，沿竖直方向运动到B点。飞机从A到C、再从C到B的过程中，航天员都处于完全失重状态，下列说法正确的是（　　） A．从A到C，飞机做匀速运动 B．从A到C，飞机做减速运动 C．从C到B，飞机做减速运动 D．从C到B，飞机做匀速运动 【答案】B 【详解】AB．由于飞机从A到C的过程中，航天员都处于完全失重状态，航天员只受重力作用，向上做匀减速直线运动，则飞机也做匀减速直线运动，故A错误，B正确； CD．由于飞机从C到B的过程中，航天员都处于完全失重状态，航天员只受重力作用，做自由落体运动，则飞机也做自由落体运动，即向下做匀加速直线运动，故CD错误。 故选B。 考点六：力学单位制 例1．（25-26高二上·福建泉州·学业考试模拟）在国际单位制中，下列都属于力学基本单位的一组是（　　） A．kg、m B．m、N C．m/s、A D．s、J 【答案】A 【详解】在国际单位制中，力学基本单位是kg、m、s。选项中的N、m/s、J均是国际单位制中的导出单位；A是电学中的基本单位。 故选A。 例2．（25-26高二上·新疆·学业考试模拟）在国际单位制中，力学的三个基本物理量的基本单位是（　　） A．km、g和h B．km、kg和s C．m、kg和s D．m、s和N 【答案】C 【详解】国际单位制中，力学的三个基本物理量为长度、质量、时间，对应的基本单位分别是米（）、千克（）、秒（）。 A．是长度常用单位、是质量常用单位、是时间常用单位，均不是基本单位，故A错误； B．是长度常用单位，不是基本单位，故B错误； C．（长度基本单位）、（质量基本单位）、（时间基本单位）均为力学基本单位，故C正确； D．（牛顿）是力的导出单位，满足，不是基本单位，故D错误。 故选C。 例3．（25-26高二上·江苏徐州·学业考试模拟）下列仪器不能测量基本物理量的是（　　） A．秒表 B．天平 C．弹簧秤 D．直尺 【答案】C 【详解】基本物理量是国际单位制（SI）中的七个独立物理量，包括长度、质量、时间、电流、温度、物质的量和发光强度。它们对应的基本单位分别为米（m）、千克（kg）、秒（s）、安培（A）、开尔文（K）、摩尔（mol）和坎德拉（cd）。所以秒表（用于测量时间）、天平（用于测量质量）、直尺（用于测量长度）都是用来测量基本物理量的仪器。而弹簧秤用于测量力，力的单位是牛顿（N），牛顿是导出单位，力本身是导出物理量，不是基本物理量，所以弹簧秤不是测量基本物理量的仪器。 故选C。 1．（22-23高二上·江苏·学业考试真题）下列单位中，属于国际单位制的基本单位的是（    ） A．升 B．米 C．瓦特 D．焦耳 【答案】B 【详解】A．升是体积单位，由长度单位导出（如1升 = 0.001立方米），属于导出单位，不属于国际单位制基本单位，故A错误。 B．米是长度单位，是国际单位制中七个基本单位之一（对应基本物理量长度），故B正确。 C．瓦特是功率单位，由能量和时间的单位导出（1瓦特 = 1焦耳/秒），属于导出单位，不属于基本单位，故C错误。 D．焦耳是能量单位，由力和位移的单位导出（1焦耳 = 1牛顿·米），属于导出单位，不属于基本单位，故D错误。 故选B。 2．（25-26高二上·新疆·学业考试真题）在国际单位制中，质量的单位是（　　） A．千克 B．牛顿 C．焦耳 D．安培 【答案】A 【详解】在国际单位制（SI）中，质量是基本物理量，其基本单位是千克（kg）。 故选A。 3．（24-25高一上·山东·学业考试真题）国际单位制中，在力学范围内的基本单位有三个，分别是m、kg和________；力的单位N是导出单位，用国际单位制中的基本单位表示为________。 【答案】 s kg·m/s² 【详解】[1]国际单位制中，在力学范围内的基本单位有三个，分别是m、kg、s。 [2]根据可得力的单位用国际单位制中的基本单位表示为kg·m/s²。 考点七：实验：探究加速度与力、质量的关系（高频） 例1．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的总质量用M表示，盘及盘中砝码的总质量用m表示： (1)当M与m的大小关系满足M______m（选填“远大于”、“等于”或“远小于”）时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的总重力； (2)某同学根据实验得到的数据，描绘的a-F图像如图所示。试分析该图像不过坐标原点O的原因可能是______。 【答案】(1)远大于 (2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 【详解】（1）根据牛顿第二定律有， 解得 绳子的拉力为 当时，有，有 即只有远大于时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。 （2）由图像可知，拉力达到一定的值时才有加速度，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 例2．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示。 (1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为从比较清晰的点起，每个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。计算该小车的加速度的表达式为______，其大小为______ 。（结果保留两位有效数字） (2)平衡摩擦力后，将个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度与砝码盘中砝码总重力的实验数据如下表：请根据实验数据作出的关系图像。 砝码盘中砝码总重力 加速度 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1][2]每个点取一个计数点，相邻计数点之间时间间隔是 设第一段位移为，第二段位移为，由 得加速度为 （2）如图所示。根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，根据数据确定各点的位置，将点用一条直线连起来，延长交于坐标轴某一点。 1．（24-25高二下·海南·学业考试真题）探究加速度与力、质量的关系，平衡小车受到的阻力后，将槽码、小车、打点计时器、纸带安装好，实验装置如图所示。 (1)保持小车质量不变，通过改变____________的个数改变小车所受的拉力，与此相对应，处理纸带上打出的点来测量加速度。 (2)保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的____________。处理纸带上打出的点来测量加速度。 【答案】(1)槽码 (2)质量 【详解】（1）本实验采用控制变量法探究加速度与合力、质量的关系。探究与的关系时，需固定小车总质量不变，增减悬挂槽码数量，改变绳子拉力（小车合外力），测量对应加速度； （2）探究与的关系：固定槽码总重力不变（拉力恒定），往小车上添加砝码，改变小车整体质量，测量对应加速度。 2．（24-25高二上·天津·学业考试真题）“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图甲所示。将木板左侧垫高，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动，目的是______。在探究加速度与力的关系时，需要保持小车的______不变，这种科学研究的方法称为______法。经过正确操作和数据处理，画出小车的加速度与它所受拉力的图像如图乙所示，由图像可知，a与F成______（选填“正比”或“反比”）。 【答案】 平衡摩擦力 质量 控制变量 正比 【详解】[1]实验中，为了使细绳拉力等于小车所受外力的合力，需要将木板左侧垫高，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动，目的是平衡摩擦力； [2][3]由于加速度与力、质量均有关系，在探究加速度与力的关系时，需要保持小车的质量不变，这种科学研究的方法称为控制变量法； [4]图像是一条过原点的倾斜直线，可知，a与F成正比。 3．（23-24高二下·福建·学业考试真题）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)实验时，打点计时器选择的电源必须是 （选填“A”或“B”）； A．直流电 B．交流电 (2)为了使绳子的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，实验时沙和沙桶的总质量m与小车的质量M必须满足 （选填“A”或“B”）； A．m=M B．mM (3)实验中得到如图乙所示的纸带，若纸带上相邻两计数点间的时间间隔为T，则纸带上计数点“B”对应的小车速度大小可表示为 （选填“A”或“B”）。 A． B． 【答案】(1)B (2)B (3)A 【详解】（1）打点计时器电源应使用交流电。 故选B。 （2）根据牛顿第二定律可得， 所以 由此可知，若mM，绳子的拉力近似等于沙和沙桶的总重力。 故选B。 （3）计数点“B”对应的小车速度大小为 故选A。 训练 一、单选题 1．（25-26高二上·山东枣庄·学业考试模拟）下列关于惯性的说法中，正确的是（　　） A．静止的物体没有惯性 B．物体的运动速度越大，惯性越大 C．物体的质量越大，惯性越大 D．物体受到的力越大，惯性越大 【答案】C 【详解】根据牛顿第一定律（惯性定律），可知惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与运动状态或受力情况无关。质量越大，惯性越大。 故选C。 2．（25-26高一·全国·寒假作业）某时刻，质量为的物体甲受到的合力是，速度是；质量为的物体乙受到的合力是，速度是，则（   ） A．甲比乙的惯性小 B．甲比乙的惯性大 C．甲和乙的惯性一样大 D．无法判定哪个物体惯性大 【答案】A 【详解】惯性是物体的固有属性，其大小只由质量决定，与速度、合力等无关。质量越大，惯性越大。所以，甲比乙的惯性小，故选 A。 3．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的点，自由伸长到点今用一小物体把弹簧压缩到点与弹簧不连接，然后释放，小物体能经点运动到点后静止。假设小物体与水平面间的动摩擦因数恒定，则有关物体的运动描述有：①物体从到速度越来越大；②物体从到加速度先减小后增加；③物体从到做的是匀减速运动；④物体从到加速度总是增加。以上说法中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】①物体从到运动的过程中，开始时弹簧的弹力大于摩擦力，加速度方向向右，物体做加速运动，当弹簧的弹力与摩擦力相等时，加速度为零，然后弹簧的弹力小于摩擦力，加速度方向向左，物体做减速运动，所以从到先加速后减速，速度先增大后减小，故①错误； ②在点的左侧的时候，弹簧的弹力和摩擦力平衡，加速度为零，之后合力反向，指向左侧，加速度增加，所以从到加速度先减小后增加，故②正确； ③④物体从到的过程中，由于水平方向上只受到滑动摩擦力的作用，合力不变，加速度不变，物体做匀减速运动，故③正确，④错误。 故选C。 4．（23-24高二下·广东·学业考试真题）下列选项中的单位，均属于国际单位制中基本单位的是（　　） A．N、kg、m B．m、kg、s C．m、g、s 【答案】B 【详解】国际单位制共有七个基本物理单位。包括如下：热力学温度K（开尔文），长度m（米），质量kg（千克），时间s（秒），电流A（安），物质的量mol（摩尔），光强度cd（坎德拉）。 故选B。 5．（24-25高二下·湖南株洲·学业考试模拟）某同学家住20层，他乘坐电梯从20层直达1层。假设电梯刚启动时做加速直线运动，中间一段做匀速直线运动，最后一段时间做减速直线运动。在电梯从20层直达1层的过程中（　　） A．电梯下降的过程中，该同学一直处于失重状态 B．电梯刚启动时，该同学处于失重状态 C．电梯刚启动时，该同学处于超重状态 D．电梯下降的过程中，该同学受到的重力为0 【答案】B 【详解】A．电梯下降过程中分为三个阶段：加速下降（加速度向下），此时处于失重状态；匀速下降（加速度为零），既不超重也不失重；减速下降（加速度向上），此时处于超重状态。因此该同学并非一直处于失重状态，故A错误； BC．电梯刚启动时向下加速，加速度方向向下。根据牛顿第二定律，支持力 此时，处于失重状态，故B正确，C错误； D．重力，仅与质量和重力加速度有关。电梯运动过程中，和均不为零，因此重力始终存在，故D错误。 故选B。 6．（2024高二上·江苏徐州·学业考试）城市公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”，如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时（　　） A．汽车所需的向心力由汽车受到的支持力和重力的合力提供 B．车内乘员对座位向下的压力小于自身的重力 C．桥对汽车的支持力小于汽车的重力 D．为了防止爆胎，汽车应高速驶过 【答案】A 【详解】ACD．由题意得，汽车通过凹形桥的最低点时所需要的向心力由车受到的支持力和重力的合力提供，即 即桥对车的支持力大于汽车的重力，即车处于超重状态，则为了防止爆胎，车应减速驶过，故A正确，CD错误； B．因为车内乘员也处于超重状态，则座位对其支持力大于自身的重力，由牛顿第三定律得，车内乘员对座位向下的压力大于自身的重力，故B错误。 故选A。 二、实验题 7．（25-26高一下·湖南邵阳·学业考试模拟）如图a，为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图。图b是实验中获取的一条纸带的一部分，其中O、A、B、C、D是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图，打“B”计数点时小车的速度大小为__________；由纸带求出小车的加速度的大小为__________。（计算结果均保留2位有效数字） 【答案】 0.54 1.5 【详解】[1] 已知打点计时器的打点周期为0.02s，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），所以相邻的计数点间的时间间隔为 由于匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，所以打“B”计数点时小车的速度大小为 [2] 根据匀变速直线运动的逐差公式可知，小车的加速度的大小为 三、解答题 8．（25-26高二下·陕西·学业考试模拟）解放军战士在参加某次军事演习中进行低空跳伞演练。按训练要求，某战士离开悬停的直升机，经过时间s后，恰好进入打开降落伞的安全区域，此时设备显示他的速度大小为m/s。假设战士在进入安全区域前所受阻力N，沿竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。在战士做匀加速直线运动过程中，g取。求： (1)战士下落加速度的大小a； (2)战士下降的高度h； (3)战士的质量。 【答案】(1) (2) 100m (3) 60kg 【详解】（1）战士做匀加速直线运动，下落加速度的大小 （2）由匀变速直线运动位移-时间公式 （3）对战士受力分析，根据牛顿第二定律 解得 9．（24-25高二上·天津河北·学业考试模拟）一架喷气式飞机的质量为，起飞过程中，飞机沿水平直跑道从静止开始滑跑，当位移达到时，速度达到起飞速度。此过程中飞机受到的平均阻力的大小是飞机重力的倍，取。求该飞机在滑跑过程中： (1)加速度的大小； (2)飞机受到的牵引力的大小； (3)飞机在跑道上滑跑的时间。 【答案】(1) (2) (3)30s 【详解】（1）根据速度与位移的关系有 解得 （2）根据牛顿第二定律有 解得 （3）根据速度公式有 解得 10．（23-24高一上·河南新乡·阶段检测）如图，某同学用与水平方向成37°角斜向上的拉力F拉动箱子由静止开始向右滑动，已知物体质量10kg，拉力F为50N，箱子和地面间的滑动摩擦因数为0.4，取，，g=10m/s2.求： (1)箱子滑动的加速度大小； (2)第5秒末时的瞬时速度及前5s内的位移大小。 【答案】(1)1.2m/s2 (2)6m/s， 15m 【详解】（1）竖直方向根据受力平衡可得 又 根据牛顿第二定律可得 解得 （2）时箱子的瞬时速度为 前5s内的位移 x = =15m 11．（24-25高二上·浙江·阶段检测）巴黎奥运会女子10米跳水决赛上，我国运动员全红婵再现“水花消失术”，惊艳了全世界。如图所示，对运动员的跳水过程进行简化研究，全程将运动员视为质点。运动员离开跳台后达到最高点，最高点离水面有11.25米，之后开始做自由落体运动，入水后立即做匀减速直线运动，直至速度减为零，入水后所受水的作用力（包括阻力和浮力）约为运动员本身重力的3.25倍。 (1)求运动员入水的速度大小； (2)求运动员入水后的加速度大小； (3)求运动员入水后至速度减为零时在水中下降的高度。 【答案】(1)15m/s (2)22.5m/s2 (3)5m 【详解】（1）对自由落体运动阶段分析，有 得 （2）入水后，对运动员分析，根据牛顿第二定律，有 得 （3）入水后，对运动员分析，有 得 一、单选题 1．（2024高二上·江苏南京·学业考试）惯性是经典物理学中的重要概念，下列说法正确的是（　　） A．质量大的物体惯性大 B．受力大的物体惯性大 C．速度大的物体惯性大 D．只有静止或匀速直线运动的物体才具有惯性 【答案】A 【详解】惯性是物体本身的一种属性，与物体是否运动，是否受力无关，仅与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。 故选A。 2．（2024高二上·山东枣庄·学业考试）关于物体的惯性，下列说法正确的是（　　） A．物体速度越大，惯性越大 B．物体受力越大，惯性越大 C．物体质量越大，惯性越大 D．静止的物体没有惯性 【答案】C 【详解】质量是惯性大小的唯一衡量标准，质量越大的物体惯性越大，物体的惯性与物体的速度大小，受力情况以及运动状态均无关。 故选C。 3．（24-25高一上·江苏南通·阶段检测）历史上用如图所示理想斜面实验，揭示位移和时间关系的科学家是（　　） A．伽利略 B．笛卡尔 C．亚里士多德 D．牛顿 【答案】A 【详解】伽利略研究自由落体运动时，为冲淡重力的影响，利用理想斜面并逐步外推，得出其运动规律。A正确，BCD错误。 故选A。 4．（22-23高一下·贵州·学业考试真题）某航天员的质量为，若他乘坐的飞船某时刻以的加速度运动，此时他所受合力的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据牛顿第二定律有 可知此时他所受合力的大小为1200N。 故选C。 5．（24-25高二下·湖南株洲·学业考试模拟）如图所示，质量为m的物体在力F的作用下恰好能沿倾角为的光滑斜面匀速向上运动，重力加速度为g，则（　　） A．物体受到2个力 B．重力的方向是垂直斜面向下 C． D．物体的加速度为0 【答案】D 【详解】A．对物体受力分析可知，物体受到重力、弹力和推力F3个力的作用，故A错误； B．重力的方向竖直向下，故B错误； C．由于物体匀速运动，受力平衡，故有，故C错误； D．由于物体匀速运动，合力为零，加速度为零。故D正确。 故选D。 6．（2023高二上·广东揭阳·学业考试）位移、速度、加速度在国际单位制中对应的单位分别为（　　） A．m/s、m、m/s2 B．m、m/s、m/s2 C．m/s2、m/s、m 【答案】B 【详解】位移、速度、加速度在国际单位制中对应的单位分别为m、m/s、m/s2。 故选B。 7．（22-23高二下·辽宁·学业考试真题）在国际单位制中，利用牛顿第二定律定义力的单位时，没有用到的基本单位是（       ） A．米 B．秒 C．千克 D．安培 【答案】D 【详解】根据牛顿第二定律可知 所以利用牛顿第二定律定义力的单位时，没有用到的基本单位是安培。 故选D。 8．（23-24高二上·新疆·学业考试真题）如图所示，传送带与水平面的夹角为37°，传送带以4m/s的速度逆时针匀速运行，一物体在传送带上端A处无初速度释放，在传送带下端B处离开。A、B相距3.05 m，物体与传送带间的动摩擦因数为0.5。已知sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。则物体离开传送带时的速度为（    ） A．4m/s B．5m/s C．6m/s D．8m/s 【答案】B 【详解】物体刚放上传送带时，根据牛顿第二定律可得加速度大小为 设经过时间物体与传送带共速，则有 该过程物体下滑的距离为 由于，可知共速后物体继续向下加速运动，加速度大小为 根据运动学公式可得 其中 解得物体离开传送带时的速度为 故选B。 9．（22-23高二下·河北·学业考试真题）如图所示，甲、乙两物体叠放在光滑的水平地面上，甲的上表面水平，甲、乙两物体的质量分别为、。在水平向右的恒力作用下，两物体一起向右做匀加速直线运动，的大小为，则乙受到的摩擦力大小为（    ） A．0 B．3N C．6N D．9N 【答案】B 【详解】两物体一起向右做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律 解得加速度为 乙受到的摩擦力大小为 故选B。 10．（24-25高二上·福建·学业考试真题）一乘客站立在放置于电梯底部的体重计上。现发现体重计的示数突然变大，则此时（   ） A．电梯向上减速，乘客处于失重状态 B．电梯向上加速，乘客处于超重状态 C．电梯向下减速，乘客处于失重状态 D．电梯向下加速，乘客处于超重状态 【答案】B 【详解】根据题意可知，由于体重计的示数大于乘客的体重，则具有向上的加速度，处于超重状态，电梯可能向上加速运动，也可能向下减速运动。 故选B。 11．（2024高二上·山东枣庄·学业考试）某大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落；落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是（　　） A．座舱自由下落的过程中人处于失重状态 B．座舱自由下落的过程中人处于超重状态 C．座舱下落的整个过程中人处于超重状态 D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态 【答案】A 【详解】AB．座舱自由下落过程中，加速度向下，人处于失重状态。故A正确，B错误； CD．座舱下落到一定位置时，开始做减速运动，直到停下的过程加速度向上，人处于超重状态，则座舱下落的整个过程中人先处于失重状态，后处于超重状态。故CD错误。 故选A。 二、实验题 12．（24-25高一上·云南大理·阶段检测）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小明同学利用如图甲所示的实验装置，将一端带滑轮的长木板固定在水平桌面上，小车置于长木板上，并用细绳跨过定滑轮与钩码相连，小车右端连一条纸带，通过电火花打点计时器记录其运动情况。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。 (1)本实验的器材有钩码、细线、带滑轮的长木板、小车、电火花计时器、纸带、垫块、导线外，还必须使用的器材有______。（填正确选项前的标号） A．刻度尺 B．秒表 C．天平 D．8V的低压交流电源 (2)下列做法正确的是______。（填正确选项前的标号） A．作a—F图像应该用折线将所描的点依次连接 B．应调节滑轮，使牵引小车的细绳与长木板平行 C．实验时，应先释放小车再给打点计时器通电 (3)如图乙所示，O、A、B、C、D为计数点，相邻计数点间还有四个点未画出，打纸带上B点时小车的瞬时速度vB=______m/s，小车的加速度a=______m/s2。（结果均保留2位有效数字） 【答案】(1)AC (2)B (3) 0.63 0.88 【详解】（1）因需要测量计数点的间距和知道小车的质量，故还需要刻度尺和天平。 故选AC。 （2）A．作a-F图像应该用直线将尽可能多的点连接起来，误差较大的点不需要，故A错误； B．平衡好摩擦阻力后，为了减小误差，调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，让细绳拉力等于小车受到的合力，故B正确； C．实验时，应先给打点计时器通电，再释放小车，故C错误。 故选B。 （3）[1]由题可知，相邻计数点间还有四个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为 根据匀变直线运动推论，可知时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度，则打纸带上B点时小车的瞬时速度 [2]根据逐渐差法，可得加速度的大小为 三、解答题 13．（22-23高一下·贵州·学业考试真题）一辆质量为的遥控玩具车，在的牵引力作用下，由静止开始在水平地面做匀加速直线运动。已知玩具车运动时所受阻力恒为，求： (1)玩具车运动时加速度的大小； (2)玩具车在前内位移的大小。 【答案】(1)0.3m/s2 (2)0.6m 【详解】（1）根据牛顿第二定律有 解得a=0.3 m/s2 （2）玩具车在前内，根据位移公式有 解得x=0.6m 14．（2024高二上·浙江·学业考试）交警部门拟采用无人警车巡逻：在某段平直公路上，无人巡逻警车从静止开始做匀加速直线运动，达到巡航速度，匀速巡逻3分钟后，在距离下一个巡逻交接点的位置开始做匀减速直线运动，恰好到该交接点静止。已知无人巡逻警车的质量为，整个过程中警车所受的阻力视为恒力，大小为车重的0.05倍，回答下列问题： (1)匀加速阶段的加速度大小； (2)匀加速阶段无人警车所受的牵引力大小； (3)整个过程所用时间及全程的平均速度的大小。 【答案】(1) (2)400N (3)300s，8m/s 【详解】（1）根据匀变速直线运动规律 可知 （2）根据牛顿第二定律 其中 联立得 （3）根据匀变速直线运动规律 即 结合匀变速直线运动 即 全程总时间 全程的图像如下图 图中几何形状面积代表其位移，即 所以平均速度 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 运动和力的关系 【析】命题方向解读|【汇】知识清单盘点|【研】核心专题精讲|【练】巩固提升训练 —— 目 录 —— 析|学考考查要点 汇|知识清单盘点 研|核心专题精讲 考点一：牛顿第一定律（高频） 考点二：惯性（高频） 考点三：牛顿第二定律公式性质（高频） 考点四：牛顿第二定律应用（高频） 考点五：超重和失重（高频） 考点六：力学单位制 考点七：实验：探究加速度与力、质量的关系（高频） 练|巩固提升训练 知识点 学考具体要求 认知层次 常见题型 牛顿第一定律 理解并掌握牛顿第一定律的内容 掌握 选择题 惯性 惯性只与质量有关 掌握 选择题 牛顿第二定律公式 知道公示的意义，揭示力与运动的关系 理解 选择题 牛顿第二定律的应用 熟练应用公式解决问题 掌握 选择、解答 超重和失重 理解超重和失重，并能判断 掌握 选择 单位制 知道基本单位和导出单位 掌握 选择 实验：探究加速度与力、质量的关系 掌握实验原理，会处理数据，做图像。 掌握 实验题 1. 牛顿第一定律 1. 定义：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非有外力迫使它改变这种状态 2. 意义： （1）揭示了物体的一种固有属性：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性。 （2）揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。 2. 惯性 定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。质量是惯性的唯一量度 3. 牛顿第二定律 4. 1. 定义：在惯性参考系中，物体的加速度与合外力成正比，与质量成反比 2. 公式： 是物体所受合外力（矢量，单位：N）； ：物体质量（单位：kg）； ：加速度（矢量，单位：m/s²），方向与合外力方向相同 3. 牛顿第二定律公式性质 （1）瞬时性：加速度和物体所受的合力是瞬时对应关系，同时产生、变化、消失。 （2）矢量性：物体加速度方向与所受合力方向相同。 （3）同体性： F=ma 中各量都是属于同一物体的。 （4）独立性：将合力分解后，其在分解方向产生的加速度相互独立。 4.超重和失重 1. 超重：物体有向上的加速度称物体处于超重。 处于超重的物体对支持面的压力FN （或对悬挂物的拉力）大于物体的重力mg，即F N =mg+ma。 2. 失重：物体有向下的加速度称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg.即FN=mg-ma。当a=g时FN =0，物体处于完全失重. 3．视重：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示数称为“视重”,大小等于弹簧测力计受到的拉力或台秤受到的压力。 3. 对超重和失重的理解应当注意的问题 （1）不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力。 （2）超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重。 （3）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，如单摆停摆、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。 5．力学单位制：由基本单位和导出单位共同构成，常考：国际单位制（SI），国际制基本单位 （1）7个基本单位 物理量名称 单位名称 单位符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s 电流 安培 A 热力学温度 开尔文 K 物质的量 摩尔 mol 发光强度 坎德拉 cd （2） 导出单位：通过物理公式由基本单位推导出的其他物理量的单位 例：速度单位 米/秒（m/s） 由位移（米）和时间（秒）推导 力的单位 牛顿（N） 由 推导 6.实验：探究加速度与力、质量的关系 原理装置 操作要求 数据处理 1.控制变量法 (1)保持小车质量不变，探究加速度与合力的关系。 (2)保持小车所受合力不变，探究加速度与质量的关系。 2.改变小车质量M或槽码质量m时，无需重新平衡阻力。 3.使用力传感器或弹簧测力计测出细绳拉力时，无需满足M≫m 1.用天平测量槽码的质量m和小车的质量M。 2.根据设计要求安装实验装置，且先不把悬挂槽码的细绳系在小车上。 3.在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。 4.槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，接通电源后放开小车，断开电源取下纸带，编写号码，保持小车质量M不变，改变槽码质量m，重复实验得到纸带；保持槽码的质量m不变，改变小车的质量M，重复实验得到纸带 1.利用Δx＝aT2及逐差法求a。 2.以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比。 3.以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与M成反比 注意事项 1.平衡阻力：平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车连着纸带匀速运动。 2.质量：槽码质量m远小于小车质量M。 3.平行：使细绳与长木板平行。 4.靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放。 5.先后：实验时先接通电源后释放小车 误差分析 1.a -F图像：图像解析式为a＝·mg。可见直线斜率为。若M为定值，则随着m的增大，此斜率会减小。 (1)若出现图像向下弯曲，则说明不满足m远小于M，如图1中图线①。 (2)mg＝0时，小车具有非零的加速度a，即出现纵轴截距，则说明平衡阻力过度，如图1中图线②。 (3)当mg增大到某值时，小车才具有非零的加速度a，即出现横轴截距，则说明平衡阻力不足或没有平衡阻力，如图1中图线③。 2.a -图像：图像解析式为a＝·。可见直线斜率为。若m为定值，则随着M的减小，此斜率会减小。 (1)若出现图像向下弯曲，则说明M不再远大于m，如图2中图线①。 (2)M无限增大时，小车具有非零的加速度a，即出现纵轴截距，则说明平衡阻力过度，如图2中图线②。 (3)当M减小到某值时，小车才具有非零的加速度a，即出现横轴截距，则说明平衡阻力不足或没有平衡阻力，如图2中图线③ 考点一：牛顿第一定律（高频） 例1．（24-25高二上·江苏南通·学业考试模拟）在今年的巴黎奥运会上，中国运动员郑钦文获得女单网球奥运冠军，创造了新的历史。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去，落到了对方场内，下列说法正确的是（　　） A．飞来的网球需要动力维持 B．球被击打回，是因为有力改变了物体的运动状态 C．若球拍没击中球，球的运动状态不变 D．球的惯性随着球速的变化而变化 例2．（23-24高二上·江苏泰州·学业考试模拟）下列说法正确的是（　　） A．牛顿通过理想斜面实验发现力不是维持物体运动的原因 B．法国科学家笛卡尔指出：如果物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动 C．物理学发展历程中，持有“力是维持物体运动的原因”这一观点的代表人物是伽利略 D．物体静止时有惯性，一旦开始运动，便不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性 例3．（23-24高一上·福建莆田·课后作业）物体的运动状态与受力情况的关系是（　　） A．物体受力不变时，运动状态也不变 B．物体受力变化时，运动状态才会改变 C．物体不受力时，运动状态就不会改变 D．物体不受力时，运动状态也可能改变 1．（17-18高二上·黑龙江·学业考试真题）（多选）如果一个物体所受的一切外力都突然消失，则由牛顿定律可知，该物体可能（     ） A．静止 B．做匀速直线运动 C．做匀加速直线运动 D．做匀减速直线运动 2．（16-17高二下·内蒙古·学业考试真题）关于力和运动的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体的运动方向总是和物体的受力方向一致 B．物体受力越大运动得越快 C．力是改变物体运动状态的原因 D．没有外力作用时物体将保持静止 3．（17-18高二上·贵州·学业考试真题）（多选）当物体处于平衡状态时，下列说法正确的是（　　） A．物体可能保持静止 B．物体可能做匀速直线运动 C．物体可能做匀减速直线运动 D．物体可能做匀加速直线运动 考点二：惯性（高频） 例1．（22-23高二下·四川·学业考试真题）关于物体的惯性，下列说法中正确的是（　　） A．质量越大的物体，惯性越大 B．速度越大的物体，惯性越大 C．只有运动的物体才有惯性 D．物体所受合力越大，惯性越大 例2．（25-26高二上·江苏盐城·学业考试模拟）描述汽车惯性的物理量是它的（　　） A．质量 B．体积 C．速度 D．加速度 例3．（23-24高二下·贵州·学业考试真题）质量相等的甲、乙、丙三个物体，甲做加速运动、乙做匀速运动、丙做减速运动。关于它们的惯性，下列判断正确的是（    ） A．甲最大 B．乙最大 C．丙最大 D．一样大 1．（24-25高二上·四川·学业考试真题）物体惯性大小的量度是（　　） A．速度 B．质量 C．合外力 D．加速度 2．（24-25高二上·江苏淮安·学业考试真题）战斗机在进入战斗状态前都会将副油箱抛掉，其主要原因是（　　） A．减小飞机体积，从而减小空气阻力 B．减小飞机体积，从而不易被敌人击中 C．减小飞机质量，从而减小惯性，增强飞机的机动性 D．减小飞机质量，从而减小重力，使飞机飞得更高 3．（24-25高二上·江苏·学业考试真题）汽车在起动、匀速行驶、刹车时，对于驾驶员的惯性，下列说法正确的是（　　） A．起动时惯性最大 B．匀速行驶时惯性最大 C．刹车时惯性最大 D．三种情况下惯性相同 考点三：牛顿第二定律公式性质（高频） 例1．（24-25高一上·贵州遵义·期末）关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是（　 　） A．物体所受合外力发生改变时，其加速度可能不变 B．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致 C．加速度方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同 D．牛顿第二定律的表达式可以写成，说明对某个物体来说，它的质量跟合外力成正比，跟它的加速度成反比 例2．（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期中）牛顿第二定律可表述为F=ma、质量m=1.0kg的物体受到合力F=2.0N时，其加速度a的大小及方向分别为（　　） A．2.0m/s2，与合力同向 B．2.0m/s2，与合力反向 C．0.5m/s2，与合力同向 D．0.5m/s2，与合力反向 例3．（21-22高一上·全国·课后作业）关于加速度，下列说法正确的是（　　） A．加速度为零的物体，速度一定为零 B．物体的加速度逐渐减小，速度一定逐渐减小 C．加速度的方向一定与物体运动的方向相同 D．加速度的方向一定与物体所受合外力的方向相同 1．（2024高二上·广东阳江·学业考试）关于直线运动物体的加速度，下列说法正确的是（　　） A．加速度的大小，由速度变化量和速度变化所用的时间共同决定 B．加速度的方向总是与速度方向相反 C．加速度的方向总是与速度变化量的方向相同 2．（20-21高二下·辽宁·学业考试真题）质量为m的物体，在合外力F作用下产生的加速度大小为a；将物体的质量变为3m、合外力变为3F，此时产生的加速度大小为（　　） A．a B．a C．3a D．9a 3．（23-24高二上·四川·学业考试真题）质量为的物体，所受合力为F时，加速度为a。如果将物体的质量增大为2m，所受合力减小为，则物体的加速度将变为（　　） A． B． C． D． 考点四：牛顿第二定律应用（高频） 例1．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）如图所示，质量为的物块放在水平桌面上，桌面的左端固定一光滑定滑轮，轻绳绕过定滑轮，一端连接在物块上，另一端吊着质量为的小球，物块与滑轮间的轻绳水平。由静止释放物块，当小球的质量为时，物块由静止开始在水平桌面上运动所用的时间为。已知重力加速度大小取，不计空气阻力，物块与水平桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（　　） A．要使物块能运动，小球的质量至少为 B．要使物块能运动，小球的质量至少为 C．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过 D．无论小球的质量多大，轻绳的拉力不可能超过 例2．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）如图所示，斜面体形物体的质量为，放在水平地面上，质量为的粗糙物块以某一初速度沿斜面体的斜面向上滑，速度为零后又加速返回，而斜面体始终保持静止，重力加速度为g，物块在上、下滑动的整个过程中。 A．地面对斜面体的摩擦力方向没有改变 B．地面对斜面体的摩擦力方向先向左后向右 C．地面对斜面体的支持力等于 D．物块向上、向下滑动时加速度大小相同 例3．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）升降机中有一倾角为的斜面，质量为5kg，斜面与升降机间无摩擦，斜面上有一个质量为2kg的物体，当升降机以2.5m/s2的加速度向上匀加速运动时，斜面上的物体A还是与斜面相对静止，g=10m/s2，则（    ） A．升降机对斜面向上的支持力是87.5N B．斜面对物体A的摩擦力是12N C．斜面对物体A的支持力是16N D．斜面对物体A的支持力是25N 例4．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）在光滑水平面上，、两小球沿水平面相向运动．当小球间距小于或等于时，受到大小相等、方向相反的相互排斥恒力作用，小球间距大于时，相互间的斥力为零，小球在相互作用区间运动时始终未接触，两小球运动时速度随时间的变化关系图像如图所示，由图可知（　　） A．小球质量小于小球质量 B．在时刻两小球间距最小 C．在时间内两小球间距逐渐减小 D．在时间内小球所受斥力方向始终与运动方向相反 例5．（25-26高二上·湖南长沙·学业考试模拟）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为（）的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数减小为，B、C间的动摩擦因数减小为，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第末，B的上表面突然变为光滑，保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度大小取。求： (1)在时间内A和B加速度的大小； (2)A在B上总的运动时间。 1．（25-26高二上·广东·学业考试真题）如图是一个滑草轨道，由斜坡段和水平段组成。人坐在滑板上从点由静止滑下，斜坡倾角为，滑板与两段轨道间的动摩擦因数均为0.5。忽略空气阻力，滑行过程中人与滑板保持相对静止，则滑板滑行时（　　） A．在两段轨道所受摩擦力大小相等 B．在段所受合外力大小比在段的大 C．在段的加速度大小比在段的小 D．滑板质量越大，在点的速度越大 2．（23-24高二下·福建·学业考试真题）如图，一木箱在水平地面上滑行。已知木箱的初速度v0=4m/s，质量m=2kg，与地面的动摩擦因数μ=0.2，取重力加速度g=10m/s2。则木箱受到的滑动摩擦力大小f=________N，加速度大小a=_______m/s2，滑行的最大距离s=________m。 3．（2024高二上·河南信阳·学业考试）如图所示，用起重机竖直向上提起质量的货物，使其在前2s内由静止开始做匀加速直线运动，此过程中起重机对货物施加的拉力。空气阻力不计，重力加速度g取。求： (1)货物的加速度大小； (2)货物在前2s内上升的高度及2s末的速度大小。 4．（25-26高二上·北京·学业考试真题）如图所示，质量的物体在水平向右的拉力作用下，从时刻由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，加速度的大小。 (1)画出物体的受力示意图。 (2)求物体所受水平拉力的大小。 (3)求物体在前内运动的位移大小。 考点五：超重和失重（高频） 例1．（25-26高二下·陕西·学业考试模拟）如图所示，在升降机的天花板上用细线悬挂一小球，现升降机加速下降，下列说法正确的是（     ） A．细线的拉力大于小球的重力 B．细线的拉力等于小球的重力 C．细线的拉力小于小球的重力 D．无法判断细线的拉力和小球的重力大小关系 例2．（25-26高二下·浙江舟山·期末）2026年5月24日23时08分，搭载神舟二十三号飞船的长征二号F遥二十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，飞船与火箭成功分离并进入预定轨道。入轨后与空间站进行交会对接，之后每分钟在轨飞行约460.8km。下列说法正确的是（　　） A．23时08分指的是时间间隔 B．460.8km指的是位移的大小 C．火箭加速升空过程中，处于失重状态 D．研究飞船对接后在轨飞行轨迹时，可将其视为质点 例3．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）某运动员（可看做质点）参加跳台跳水比赛，是其向上起跳离开跳台瞬间，其速度与时间关系图像如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．可以求出水池的深度 B．可以求出平台距离水面的高度 C．时间内，运动员处于超重状态 D．时间内，运动员处于失重状态 1．（25-26高二上·江苏·学业考试真题）如图所示，一同学将实心球向上斜抛出去，不计空气阻力，则小球在运动过程中（　　） A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先处于超重状态，后处于失重状态 D．先处于失重状态，后处于超重状态 2．（24-25高二上·浙江·学业考试真题）目前，很多智能手机都有加速度传感器。用手托着手机，打开加速度传感器应用程序，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落。然后接住手机，观察到手机屏幕上“加速度—时间”关系曲线如图所示，以竖直向上为正方向。曲线最低点、最高点分别为A、B。与A对应的时刻加速度值是，则该手机（　　） A．与A对应的时刻速度最大 B．与B对应的时刻处于失重状态 C．与A对应的时刻处于完全失重状态 D．与B对应的时刻加速度值一定是 3．（2024高二上·河南信阳·学业考试）为了使航天员适应在失重状态下的工作和生活环境，需要利用航天飞机对航天员进行失重训练。如图所示，航天飞机从地面向上拉起后，从A点沿竖直方向运动到C点，然后调头向下，沿竖直方向运动到B点。飞机从A到C、再从C到B的过程中，航天员都处于完全失重状态，下列说法正确的是（　　） A．从A到C，飞机做匀速运动 B．从A到C，飞机做减速运动 C．从C到B，飞机做减速运动 D．从C到B，飞机做匀速运动 考点六：力学单位制 例1．（25-26高二上·福建泉州·学业考试模拟）在国际单位制中，下列都属于力学基本单位的一组是（　　） A．kg、m B．m、N C．m/s、A D．s、J 例2．（25-26高二上·新疆·学业考试模拟）在国际单位制中，力学的三个基本物理量的基本单位是（　　） A．km、g和h B．km、kg和s C．m、kg和s D．m、s和N 例3．（25-26高二上·江苏徐州·学业考试模拟）下列仪器不能测量基本物理量的是（　　） A．秒表 B．天平 C．弹簧秤 D．直尺 1．（22-23高二上·江苏·学业考试真题）下列单位中，属于国际单位制的基本单位的是（    ） A．升 B．米 C．瓦特 D．焦耳 2．（25-26高二上·新疆·学业考试真题）在国际单位制中，质量的单位是（　　） A．千克 B．牛顿 C．焦耳 D．安培 3．（24-25高一上·山东·学业考试真题）国际单位制中，在力学范围内的基本单位有三个，分别是m、kg和________；力的单位N是导出单位，用国际单位制中的基本单位表示为________。 考点七：实验：探究加速度与力、质量的关系（高频） 例1．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的总质量用M表示，盘及盘中砝码的总质量用m表示： (1)当M与m的大小关系满足M______m（选填“远大于”、“等于”或“远小于”）时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的总重力； (2)某同学根据实验得到的数据，描绘的a-F图像如图所示。试分析该图像不过坐标原点O的原因可能是______。 例2．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示。 (1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为从比较清晰的点起，每个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。计算该小车的加速度的表达式为______，其大小为______ 。（结果保留两位有效数字） (2)平衡摩擦力后，将个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度与砝码盘中砝码总重力的实验数据如下表：请根据实验数据作出的关系图像。 砝码盘中砝码总重力 加速度 1．（24-25高二下·海南·学业考试真题）探究加速度与力、质量的关系，平衡小车受到的阻力后，将槽码、小车、打点计时器、纸带安装好，实验装置如图所示。 (1)保持小车质量不变，通过改变____________的个数改变小车所受的拉力，与此相对应，处理纸带上打出的点来测量加速度。 (2)保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的____________。处理纸带上打出的点来测量加速度。 2．（24-25高二上·天津·学业考试真题）“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图甲所示。将木板左侧垫高，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动，目的是______。在探究加速度与力的关系时，需要保持小车的______不变，这种科学研究的方法称为______法。经过正确操作和数据处理，画出小车的加速度与它所受拉力的图像如图乙所示，由图像可知，a与F成______（选填“正比”或“反比”）。 3．（23-24高二下·福建·学业考试真题）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)实验时，打点计时器选择的电源必须是 （选填“A”或“B”）； A．直流电 B．交流电 (2)为了使绳子的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，实验时沙和沙桶的总质量m与小车的质量M必须满足 （选填“A”或“B”）； A．m=M B．mM (3)实验中得到如图乙所示的纸带，若纸带上相邻两计数点间的时间间隔为T，则纸带上计数点“B”对应的小车速度大小可表示为 （选填“A”或“B”）。 A． B． 训练 一、单选题 1．（25-26高二上·山东枣庄·学业考试模拟）下列关于惯性的说法中，正确的是（　　） A．静止的物体没有惯性 B．物体的运动速度越大，惯性越大 C．物体的质量越大，惯性越大 D．物体受到的力越大，惯性越大 2．（25-26高一·全国·寒假作业）某时刻，质量为的物体甲受到的合力是，速度是；质量为的物体乙受到的合力是，速度是，则（   ） A．甲比乙的惯性小 B．甲比乙的惯性大 C．甲和乙的惯性一样大 D．无法判定哪个物体惯性大 3．（25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟）如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的点，自由伸长到点今用一小物体把弹簧压缩到点与弹簧不连接，然后释放，小物体能经点运动到点后静止。假设小物体与水平面间的动摩擦因数恒定，则有关物体的运动描述有：①物体从到速度越来越大；②物体从到加速度先减小后增加；③物体从到做的是匀减速运动；④物体从到加速度总是增加。以上说法中正确的是（　　） A． B． C． D． 4．（23-24高二下·广东·学业考试真题）下列选项中的单位，均属于国际单位制中基本单位的是（　　） A．N、kg、m B．m、kg、s C．m、g、s 5．（24-25高二下·湖南株洲·学业考试模拟）某同学家住20层，他乘坐电梯从20层直达1层。假设电梯刚启动时做加速直线运动，中间一段做匀速直线运动，最后一段时间做减速直线运动。在电梯从20层直达1层的过程中（　　） A．电梯下降的过程中，该同学一直处于失重状态 B．电梯刚启动时，该同学处于失重状态 C．电梯刚启动时，该同学处于超重状态 D．电梯下降的过程中，该同学受到的重力为0 6．（2024高二上·江苏徐州·学业考试）城市公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”，如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时（　　） A．汽车所需的向心力由汽车受到的支持力和重力的合力提供 B．车内乘员对座位向下的压力小于自身的重力 C．桥对汽车的支持力小于汽车的重力 D．为了防止爆胎，汽车应高速驶过 二、实验题 7．（25-26高一下·湖南邵阳·学业考试模拟）如图a，为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图。图b是实验中获取的一条纸带的一部分，其中O、A、B、C、D是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图，打“B”计数点时小车的速度大小为__________；由纸带求出小车的加速度的大小为__________。（计算结果均保留2位有效数字） 三、解答题 8．（25-26高二下·陕西·学业考试模拟）解放军战士在参加某次军事演习中进行低空跳伞演练。按训练要求，某战士离开悬停的直升机，经过时间s后，恰好进入打开降落伞的安全区域，此时设备显示他的速度大小为m/s。假设战士在进入安全区域前所受阻力N，沿竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。在战士做匀加速直线运动过程中，g取。求： (1)战士下落加速度的大小a； (2)战士下降的高度h； (3)战士的质量。 9．（24-25高二上·天津河北·学业考试模拟）一架喷气式飞机的质量为，起飞过程中，飞机沿水平直跑道从静止开始滑跑，当位移达到时，速度达到起飞速度。此过程中飞机受到的平均阻力的大小是飞机重力的倍，取。求该飞机在滑跑过程中： (1)加速度的大小； (2)飞机受到的牵引力的大小； (3)飞机在跑道上滑跑的时间。 10．（23-24高一上·河南新乡·阶段检测）如图，某同学用与水平方向成37°角斜向上的拉力F拉动箱子由静止开始向右滑动，已知物体质量10kg，拉力F为50N，箱子和地面间的滑动摩擦因数为0.4，取，，g=10m/s2.求： (1)箱子滑动的加速度大小； (2)第5秒末时的瞬时速度及前5s内的位移大小。 11．（24-25高二上·浙江·阶段检测）巴黎奥运会女子10米跳水决赛上，我国运动员全红婵再现“水花消失术”，惊艳了全世界。如图所示，对运动员的跳水过程进行简化研究，全程将运动员视为质点。运动员离开跳台后达到最高点，最高点离水面有11.25米，之后开始做自由落体运动，入水后立即做匀减速直线运动，直至速度减为零，入水后所受水的作用力（包括阻力和浮力）约为运动员本身重力的3.25倍。 (1)求运动员入水的速度大小； (2)求运动员入水后的加速度大小； (3)求运动员入水后至速度减为零时在水中下降的高度。 一、单选题 1．（2024高二上·江苏南京·学业考试）惯性是经典物理学中的重要概念，下列说法正确的是（　　） A．质量大的物体惯性大 B．受力大的物体惯性大 C．速度大的物体惯性大 D．只有静止或匀速直线运动的物体才具有惯性 2．（2024高二上·山东枣庄·学业考试）关于物体的惯性，下列说法正确的是（　　） A．物体速度越大，惯性越大 B．物体受力越大，惯性越大 C．物体质量越大，惯性越大 D．静止的物体没有惯性 3．（24-25高一上·江苏南通·阶段检测）历史上用如图所示理想斜面实验，揭示位移和时间关系的科学家是（　　） A．伽利略 B．笛卡尔 C．亚里士多德 D．牛顿 4．（22-23高一下·贵州·学业考试真题）某航天员的质量为，若他乘坐的飞船某时刻以的加速度运动，此时他所受合力的大小为（　　） A． B． C． D． 5．（24-25高二下·湖南株洲·学业考试模拟）如图所示，质量为m的物体在力F的作用下恰好能沿倾角为的光滑斜面匀速向上运动，重力加速度为g，则（　　） A．物体受到2个力 B．重力的方向是垂直斜面向下 C． D．物体的加速度为0 6．（2023高二上·广东揭阳·学业考试）位移、速度、加速度在国际单位制中对应的单位分别为（　　） A．m/s、m、m/s2 B．m、m/s、m/s2 C．m/s2、m/s、m 7．（22-23高二下·辽宁·学业考试真题）在国际单位制中，利用牛顿第二定律定义力的单位时，没有用到的基本单位是（       ） A．米 B．秒 C．千克 D．安培 8．（23-24高二上·新疆·学业考试真题）如图所示，传送带与水平面的夹角为37°，传送带以4m/s的速度逆时针匀速运行，一物体在传送带上端A处无初速度释放，在传送带下端B处离开。A、B相距3.05 m，物体与传送带间的动摩擦因数为0.5。已知sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。则物体离开传送带时的速度为（    ） A．4m/s B．5m/s C．6m/s D．8m/s 9．（22-23高二下·河北·学业考试真题）如图所示，甲、乙两物体叠放在光滑的水平地面上，甲的上表面水平，甲、乙两物体的质量分别为、。在水平向右的恒力作用下，两物体一起向右做匀加速直线运动，的大小为，则乙受到的摩擦力大小为（    ） A．0 B．3N C．6N D．9N 10．（24-25高二上·福建·学业考试真题）一乘客站立在放置于电梯底部的体重计上。现发现体重计的示数突然变大，则此时（   ） A．电梯向上减速，乘客处于失重状态 B．电梯向上加速，乘客处于超重状态 C．电梯向下减速，乘客处于失重状态 D．电梯向下加速，乘客处于超重状态 11．（2024高二上·山东枣庄·学业考试）某大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落；落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是（　　） A．座舱自由下落的过程中人处于失重状态 B．座舱自由下落的过程中人处于超重状态 C．座舱下落的整个过程中人处于超重状态 D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态 二、实验题 12．（24-25高一上·云南大理·阶段检测）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小明同学利用如图甲所示的实验装置，将一端带滑轮的长木板固定在水平桌面上，小车置于长木板上，并用细绳跨过定滑轮与钩码相连，小车右端连一条纸带，通过电火花打点计时器记录其运动情况。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。 (1)本实验的器材有钩码、细线、带滑轮的长木板、小车、电火花计时器、纸带、垫块、导线外，还必须使用的器材有______。（填正确选项前的标号） A．刻度尺 B．秒表 C．天平 D．8V的低压交流电源 (2)下列做法正确的是______。（填正确选项前的标号） A．作a—F图像应该用折线将所描的点依次连接 B．应调节滑轮，使牵引小车的细绳与长木板平行 C．实验时，应先释放小车再给打点计时器通电 (3)如图乙所示，O、A、B、C、D为计数点，相邻计数点间还有四个点未画出，打纸带上B点时小车的瞬时速度vB=______m/s，小车的加速度a=______m/s2。（结果均保留2位有效数字） 三、解答题 13．（22-23高一下·贵州·学业考试真题）一辆质量为的遥控玩具车，在的牵引力作用下，由静止开始在水平地面做匀加速直线运动。已知玩具车运动时所受阻力恒为，求： (1)玩具车运动时加速度的大小； (2)玩具车在前内位移的大小。 14．（2024高二上·浙江·学业考试）交警部门拟采用无人警车巡逻：在某段平直公路上，无人巡逻警车从静止开始做匀加速直线运动，达到巡航速度，匀速巡逻3分钟后，在距离下一个巡逻交接点的位置开始做匀减速直线运动，恰好到该交接点静止。已知无人巡逻警车的质量为，整个过程中警车所受的阻力视为恒力，大小为车重的0.05倍，回答下列问题： (1)匀加速阶段的加速度大小； (2)匀加速阶段无人警车所受的牵引力大小； (3)整个过程所用时间及全程的平均速度的大小。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $