第09讲牛顿运动定律的理解及基本应用（讲义）（解析版）_4.2025物理总复习_2025年新高考资料_一轮复习_2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

第 09 讲 牛顿运动定律的理解及基本应用 目录 01、考情透视，目标导 航 02、知识导图，思维引航.............................................................................................3 3 考点一 牛顿第一定律........................................................................................................................3 知识点一 牛顿第一定律......................................................................................................................3 知识点二 惯性......................................................................................................................................4 知识点三 单位制..................................................................................................................................4 考向1 牛顿第一定律的理解...............................................................................................................4 考向2 关于惯性的认识.......................................................................................................................5 考点二 牛顿第二定律..........................................................................................................................6 考向1 对牛顿第二定律的理解...........................................................................................................7 考向2．合力、加速度、速度之间的决定关系.................................................................................7 考向3．牛顿第二定律的简单应用.....................................................................................................8 考点三 动力学的两类基本问题..........................................................................................................8 知识点一 动力学的两类基本问题......................................................................................................8 知识点二 动力学问题的解题思路......................................................................................................9 考向1 已知受力求运动.......................................................................................................................9 考向2 已知运动求受力.....................................................................................................................11 考点四 动力学图像问题....................................................................................................................14 考向1 由运动图像分析物体的受力情况.......................................................................................14 考向2 由力的图像分析物体的运动情况.......................................................................................16 考向3 由已知条件确定某物理量的图像.......................................................................................17 考点五 超失重问题............................................................................................................................18 知识点1 超重、失重和完全失重的对比.........................................................................................18 知识点2．判断超重和失重现象的三个角度...................................................................................19 知识点3．对超重和失重问题的三点提醒.......................................................................................19 考向1．根据运动情况判断超重、失重...........................................................................................19考向2．根据超重、失重判断运动情况...........................................................................................20 考向4．超重、失重现象的图像问题...............................................................................................20 04、真题练习，命题洞见...........................................................................................21 2024·安徽·高考物理试题 2024·全国·高考物理试题 考情 2024·湖北·高考物理试题 分析 2024·河北·高考物理试题 2024·浙江·高考物理试题 2023·河北·高考物理试题 跳水、蹦床、蹦极、火箭发射、无人机、跳伞运动、电梯内的 生活实践类 试题 超重及失重 情境 传送带模型，板块模型，探究加速度与力、质量的关系，测量 学习探究类 动摩擦因数 目标1.理解牛顿第一定律的内容和惯性的本质。 目标2.掌握牛顿第二定律的内容及公式，能够应用牛顿第二定律解决问题。 复习 目标3.了解单位制，并知道国际单位制中的七个基本单位，会用国际单位制检 目标 查结果表达式是否正确。 目标4.掌握动力学两类基本问题的求解方法。 目标5.理解各种动力学图像，并能分析图像特殊点、斜率、截距、面积的物理 意义。考点一 牛顿第一定律 知识点一 牛顿第一定律 1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 2．理想实验：它是在经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验，是人们在思想上塑造的理想过 程。牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的，它不能(填“不能”或“可以”)由实际的实验来验证。 3．物理意义 (1)揭示了物体在不受外力或所受合外力为零时的运动规律。 (2)提出了一切物体都具有惯性，即物体维持其原有运动状态的特性。(3)揭示了力与运动的关系，说明力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。 注意：运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是物体产生加速度的原因。 知识点二 惯性 1．定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。 2．惯性大小的量度 质量是物体惯性大小的唯一量度。物体的质量越大，惯性越大；物体的质量越小，惯性越小。 3．对惯性的理解 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 (2)物体惯性的大小只取决于物体的质量，与物体的受力情况、速度大小及所处位置无关。 (3)物体惯性表现形式： ①形式一：“保持原状”。物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为物体保持匀速直线运动状态 或静止状态。 ②形式二：“反抗改变”。物体受到外力且合外力不为零时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。 惯性越大，物体的运动状态越难改变。 知识点三 单位制 1．单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。 2．基本单位：基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、长度和时间，它们的国际 单位分别是kg、m 和s。 3．导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 考向1 牛顿第一定律的理解 1．关于力与运动的关系，下列说法中正确的是( ) A．必须有力的作用物体才能运动 B．牛顿第一定律可以用实验直接验证 C．理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因” D．牛顿第二定律表明物体所受外力越大物体的惯性越大 【答案】C 【解析】： 力是改变物体运动状态的原因，物体不受力时也能保持匀速直线运动，故A错误；牛顿第一 定律是在实验的基础上进一步推理概括出来的科学理论，不能直接通过实验得出，但能经住实践的检验， 故B错误；伽利略通过理想斜面实验说明，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，故C正确；惯性的大小由物体的质量决定，与物体受力的大小无关，与是否受力也无关，故D错误。 2．(多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是( ) A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律 B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变 C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果 D．奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态 【答案】ABD 【解析】： 牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律，总保持匀速直线运动状态或静止状 态不变，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，而不是维 持物体运动状态的原因，C错误，D正确。 考向2 关于惯性的认识 1.如图所示，滑冰运动员用力将冰刀后蹬，可以向前滑行；停止用力，会逐渐停下，且滑行的速度越大， 停下所需时间越长，滑得越远。有四位同学对此过程发表了自己的看法，你认为正确的是( ) A．运动员的运动需要力来维持 B．停止用力，运动员停下来是具有惯性的表现 C．停止用力，运动员停下来是由于摩擦力的作用 D．速度越大，停下所需时间越长，说明惯性的大小和速度有关 【答案】C 【解析】 力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，故A错误；停止用力，运动员停下 来是由于摩擦力的作用，而继续运动是因为惯性，故B错误，C正确；摩擦力一定时，根据运动学公式可 知，速度越大，停下所需时间越长，但惯性与自身的质量有关，与速度无关，故D错误。 2.大型油罐车内部设置了一些固定挡板，如图所示，油罐车在水平路面上行驶，下列说法正确的是( ) A．油罐车匀速前进时，油没有惯性 B．油罐车加速前进时，油的液面仍然保持水平 C．油罐车减速前进时，两挡板间油的液面前低后高 D．挡板间油的质量相对小，可以有效减弱变速时油的涌动 【答案】 D 【解析】 惯性的大小只取决于物体的质量，和物体的运动状态无关，故A错误；当油罐车加速前进时，由于惯性油向后涌动，所以油的液面应前低后高，故B错误；当油罐车减速前进时，油向前涌动，油的液 面前高后低，故C错误；当挡板间油的质量相对小时，油的惯性小，可以有效减弱变速时油的涌动，故D 正确。 考点二 牛顿第二定律 1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方 向相同。 2．表达式： F ＝ ma 。 3．对牛顿第二定律的理解 4．加速度两个表达式的对比理解 (1)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系； (2)a＝是加速度的决定式，a的大小由合外力F和质量m决定，且a∝F，a∝。 考向1 对牛顿第二定律的理解 1．关于物体的运动状态和所受合力的关系，以下说法正确的是( ) A．物体所受合力为零，物体一定处于静止状态 B．只有合力发生变化时，物体的运动状态才会发生变化 C．物体所受合力不为零时，物体的速度一定不为零 D．物体所受的合力不变且不为零，物体的运动状态一定变化 【答案】D 【解析】： 物体所受合力为零，则物体处于平衡状态，因此物体处于静止或匀速直线运动状态，A错误；物体所受合力变化时，物体的运动状态会产生变化，物体受恒定的合力时，物体的运动状态也会产生变化， B错误；物体所受合力不为零时，物体的加速度一定不为零，物体的速度有时可能为零，C错误；物体所 受的合力不变且不为零，由牛顿第二定律可知，物体一定有加速度，物体的运动状态一定变化，D正确。 考向2．合力、加速度、速度之间的决定关系 1.在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动。经过一段时间后，水平推力 逐渐减小到0(物体仍在运动)。在水平推力逐渐减小到0的过程中( ) A．物体加速度逐渐减小，速度逐渐减小 B．物体加速度逐渐减小，速度逐渐增大 C．物体加速度先增大后减小，速度先增大后减小 D．物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小 【答案】D 【解析】： 物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动，物体水平方向受到推力和滑动摩擦力。 水平推力从开始减小到与滑动摩擦力大小相等的过程中，物体受到推力大于摩擦力，物体有加速度，合力 减小，加速度减小；此后，推力继续减小，推力小于滑动摩擦力，合力与速度方向相反，物体做减速运动， 合力反向增大，加速度反向增大。故物体加速度先减小后增大；速度先增大后减小。 2.将一个皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。下列描绘皮球在上升 过程中加速度的大小a与时间t关系的图像，可能正确的是( ) 【答案】C 【解析】：皮球在上升过程中受空气阻力方向向下，由牛顿第二定律有mg＋kv＝ma，解得a＝g＋，可知 皮球做加速度越来越小的减速运动，速度减小到0时其加速度大小减小到重力加速度g，排除B、D；加速 度越小，速度减小得越慢，由a＝g＋可知加速度减小得也越慢，A错误，C正确。 考向3．牛顿第二定律的简单应用 4.2023年10月26日，“神舟十七号”成功发射，顺利将三名航天员送入太空并进驻空间站。在空间站中， 如需测量一个物体的质量，需要运用一些特殊方法：如图乙所示，先对质量为 m ＝1.0 kg的标准物体P施 1 加一水平恒力F，测得其在1 s内的速度变化量大小是10 m/s，然后将标准物体与待测物体Q紧靠在一起， 施加同一水平恒力F，测得它们1 s内速度变化量大小是2 m/s。则待测物体Q的质量m 为( ) 2A．3.0 kg B．4.0 kg C．5.0 kg D．6.0 kg 【答案】B 【解析】： 对P施加F时，根据牛顿第二定律有a ＝＝＝10 m/s2，对P和Q整体施加F时，根据牛顿第 1 二定律有a＝＝＝2 m/s2，联立解得m＝4.0 kg，故选B。 2 2 考点三 动力学的两类基本问题 知识点一 动力学的两类基本问题 1．第一类问题：由因推果——已知受力情况求物体的运动情况。 2．第二类问题：由果溯因——已知运动情况求物体的受力情况。 3．解决两类基本问题的方法 以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下图所示： 知识点二 动力学问题的解题思路 根据问题需要和解题方便，选择某个物体或几个物体构成的系统为 明确研究对象 研究对象 受力分析和运 画好受力示意图、情境示意图，明确物体的运动性质和运动过程 动过程分析 选取正方向或 通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标的正方向 建立坐标系 若物体只受两个力作用，通常用合成法；若物体受三个或三个以上 确定合力F 合 的力，一般用正交分解法 列方程求解 根据牛顿第二定律可得F ＝ma或，列方程求解，必要时对结果进 合行讨论 考向1 已知受力求运动 1．2024年4月3日，小米集团完成了小米SU7汽车的首批交付仪式。之后陆续有用户对小米SU7进行了 性能测试。为提升了驾驶体验，为驾乘者提供更加安全和舒适的驾驶环境小米SU7具有AEB自动紧急制 动性能并加入了AEBPro功能。某车主对此性能进行了测试。小米SU7在平直的封闭公路上以 =108km/h 的速度水平向右匀速行驶，检测到障碍物后在AEB和AEB Pro功能作用下开始减速，车所受阻力f与车重 力mg的比值随时间变化的情况可简化为如下图所示的图像，最终停在据障碍物1m的位置。取重力加速度 g=10m/s2。求： （1）小米SU7开始减速瞬间的加速度； （2）小米SU7在1s末的速度 大小； （3）小米SU7从开始减速位置到障碍物间的距离。 【答案】（1） =-10m/s2，方向水平向左；（2） =20m/s；（3） =36m 【详解】（1）根据题意，由图可知，小米SU7开始刹车时 由牛顿第二定律有 联立解得 方向水平向左； （2）由运动学公式 可得，小米SU7做减速运动，则小米SU7在1s末的速度大小为 代入数据解得=20m/s （3）根据题意开始减速1s内，由运动学公式 可得，运动的位移为 =25m 开始减速1s后，由图可知 由牛顿第二定律有 由运动学公式 可得 联立代入数据解得 小米SU7从开始减速位置到障碍物间的距离 +1m=36m 2．人类从事滑雪活动已有数千年历史，滑雪爱好者可在雪场上轻松、愉快地滑行，饱享滑雪运动的乐趣。 一名滑雪爱好者以1m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡的倾角为30°。若人与滑板的总质量为 60kg，受到的总阻力为60N，重力加速度g取10m/s2，求： （1）滑雪者加速度的大小； （2）3s内滑雪者下滑位移的大小； （3）3s末人与滑板总重力的瞬时功率。 【答案】（1） ；（2）21m；（3）3900W 【详解】（1）由牛顿第二定律 解得滑雪者加速度的大小为 （2）由运动学公式 其中， 解得3s内滑雪者下滑位移的大小为 x=21m （3）由运动学公式 重力的瞬时功率 联立解得，3s末人与滑板总重力的瞬时功率为 P=3900W 考向2 已知运动求受力 3．冰壶是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目。某次训练中，冰壶（可视为质点）被运动员掷出后，在水 平冰面上沿直线依次经过A、B、C三点后停在O点。已知A、B间的距离x=26m，B、C间的距离 x=5.5m，冰壶通过AB段的时间t=10s，通过BC段的时间t=5s，假设冰壶和冰面间的动摩擦因数处处相 2 1 2 等，重力加速度大小g=10m/s2。求： （1）C、O两点之间的距离x； 3 （2）冰壶和冰面间的动摩擦因数μ。 【答案】（1）0.9m；（2）0.02 【详解】（1）因为冰壶与冰面间的动摩擦因数处处相等，因此冰壶滑动时受到的摩擦力处处相等，又因 为冰壶沿直线运动，因此冰壶在A点至O点的运动为匀减速直线运动，假设冰壶运动的加速度大小为a， 在A点时的速度大小为vA，在C点时的速度大小为vC，因此有 ， 解得 a=0.2m/s2，vA=3.6m/s 又由 代入数据可得 vC=0.6m/s 已知运动到O点时冰壶停下，因此有 代入已知数据可知 x=0.9m 3（2）假设冰壶与冰面间的摩擦力大小为f，则有 根据牛顿第二定律可知 已知a=0.2m/s2，联立以上各式可得 4．2022年北京举办了第24届冬奥会，图甲是钢架雪车比赛项目的一段赛道，长12m水平直道AB与长 20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为 。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8m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（如图乙所示），运动员经过B 点时速率未发生改变，到C点共计用时5.0s。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100kg， ，g取 ，求雪车（包括运动员）： （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。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【详解】（1）设雪车在直道AB段加速度大小为 ，根据位移速度公式可得 解得 （2）在AB上运动时间为 从B点到C点，根据匀变速直线运动位移时间公式可得 其中 联立解得 过C点的速度大小为（3）设斜道BC上运动时受到的阻力大小为 ，根据牛顿第二定律可得 解得 【题后反思】 分析动力学两类基本问题的关键 (1)做好两类分析：物体的受力分析和物体的运动过程分析； (2)搭建两个桥梁：加速度是联系运动和力的桥梁；连接点的速度是联系各物理过程的桥梁。 考点四 动力学图像问题 图像 v-t图像、a-t图像、F-t图像、F-a图像等 (1)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像，求解物体的受力情况。 三种 (2)已知物体受到的力随时间变化的图像，求解物体的运动情况。 类型 (3)由已知条件确定某物理量的变化图像。 (1)问题实质是力与运动的关系，要注意区分是哪一种动力学图像。 解题 (2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式” 策略 “图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。 (1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义， 掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点。 (2)注意图像中的一些特殊点所表示的物理意义：图像与横、纵坐标的交点， 破题 图像的转折点，两图像的交点等。 关键 (3)明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，再 结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图像中反馈出来的有用信息， 这些信息往往是解题的突破口或关键点。考向1 由运动图像分析物体的受力情况 1．一个质量为 6kg 的物体在水平面上运动，图中的两条直线的其中一条为物体受水平拉力作用而另一 条为不受拉力作用时的速度—时间图像，则物体所受摩擦力的大小的可能值为（ ） A．1N B．2N C．2.5N D．3N 【答案】B 【详解】根据 可知两图线对应的加速度大小分别为 ， 若水平拉力与运动方向相反，则有 ， 解得 ， 若水平拉力与运动方向相同，则有 ， 解得 ， 故选B。 2.如图甲所示，质量为2kg的物块在水平恒力F的作用下由静止开始在粗糙地面上做直线运动，经0.6s撤 去F，物块运动的速度一时间（ ）图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ） A．恒力F的大小为24N B．物块与地面间的动摩擦因数为0.8C．物块在0.7s时的加速度大小为 D．1.0s时物块的速度大小为0.8m/s 【答案】AB 【详解】BC．由图乙可知，撤去恒力后，物块做匀减速运动的加速度大小为 根据牛顿第二定律可得 解得物块与地面间的动摩擦因数为 故B正确，C错误； A．由图乙可知，物块做匀减速运动的加速度大小为 根据牛顿第二定律可得 解得恒力F的大小为 故A正确； D．撤去恒力后，物块做匀减速运动到停下来所用时间为 可知物块在 时已经处于静止状态，则 时物块的速度大小为0，故D错误。 故选AB。 考向2 由力的图像分析物体的运动情况 3．如图甲所示，质量为m的物块在水平力F的作用下可沿竖直墙面滑动，水平力F随时间t变化的关系图 像如图乙所示，物块与竖直墙面间的动摩擦因数为μ，物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，竖直墙 面足够高，重力加速度大小为g。下列说法正确的是( ) A．物块一直做匀加速直线运动 B．物块先做加速度减小的加速运动，后做匀速直线运动 C．物块的最大速度为gt 0D．t＝t 时，物块停止下滑 0 【答案】C 【解析】： 根据物块的受力，由牛顿第二定律有 mg－f＝ma，由题图乙可知F＝t，而f＝μF，解得a＝g －，故随时间的增大，物块先做加速度逐渐减小的加速运动，后做加速度逐渐增大的减速运动，最后停止 下滑，静止后物块的加速度为零，处于平衡状态；当t＝t 时，物块的加速度为零，此时物块的速度最大， 0 做出a-t图像如图所示 根据其面积求出最大速度为v ＝gt，故选C。 m 0 考向3 由已知条件确定某物理量的图像 4．以不同初速度将Ⅰ、Ⅱ两个小球同时竖直向上抛出并开始计时，Ⅰ球所受空气阻力可忽略，Ⅱ球所受 空气阻力大小与速率v成正比。下列小球上升阶段的v-t图像中，可能正确的是( ) 【答案】C 【解析】： Ⅰ球所受空气阻力可忽略，加速度为重力加速度，Ⅱ球所受空气阻力大小与速率 v成正比， 加速度始终比Ⅰ球大，减速到零时加速度为g，且速度减小加速度逐渐减小，v-t图像斜率代表加速度。故 选C。 【题后反思】分析动力学图像问题的方法技巧 1．分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理 过程。 2．建立图像与物体运动间的关系：把图像与具体的题意、情景结合起来，明确图像反映的是怎样的物理 过程。 3．建立图像与公式间的关系：对于a－F图像、F－x图像、v－t图像、v2－x图像等，都应先建立函数 关系，然后根据函数关系读取信息或描点作图，特别要明确图像斜率、“面积”、截距等对应的物理意 义。 4．读图时要注意一些特殊点：比如起点、截距、转折点、两图线的交点，特别注意临界点(在临界点物 体运动状态往往发生变化)。考点五 超失重问题 知识点1 超重、失重和完全失重的对比 名称 超重 失重 完全失重 物体竖直向下的加速度 产生条件 物体的加速度向上 物体的加速度向下 等于g 对应运动 自由落体运动、竖直上 加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 情境 抛运动等 F－mg＝ma mg－F＝ma mg－F＝mg 原理 F＝ mg ＋ ma F＝ mg － ma F＝0 (1)发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力) 变大或变小了。 说明 (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、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。 知识点2．判断超重和失重现象的三个角度 从受力的角 当物体受到的向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状 度判断 态；小于重力时处于失重状态；等于零时处于完全失重状态 当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速 从加速度的 度时，处于失重状态；向下的加速度恰好等于重力加速度时，处于 角度判断 完全失重状态 从速度变化 物体向上加速或向下减速时，物体处于超重状态；物体向下加速或 角度判断 向上减速时，物体处于失重状态 知识点3．对超重和失重问题的三点提醒 (1)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于加速度的方向。 (2)并非物体在竖直方向上运动时，才会出现超重或失重现象。只要加速度具有竖直向上的分量，物体 就处于超重状态；同理，只要加速度具有竖直向下的分量，物体就处于失重状态。 (3)发生超重或者失重时，物体的实际重力并没有发生变化，变化的只是物体的视重。考向1．根据运动情况判断超重、失重 1.自由式滑雪大跳台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( ) 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 【答案】B 【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，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 方向的分加速度竖直向上，处于超重状态，D错误。 考向2．根据超重、失重判断运动情况 3.在竖直方向运动的电梯地板上放置一台秤，将物体放在台秤上。电梯静止时台秤示数为F ，在电梯运动 N 的某段过程中，台秤示数大于F 。在此过程中( ) N A．物体受到的重力增大 B．物体处于失重状态 C．电梯可能正在加速下降 D．电梯可能正在加速上升 【答案】D 【解析】： 物体的视重变大，但是受到的重力没变，A错误；物体对台秤的压力变大，可知物体处于超 重状态，B错误；物体处于超重状态，则加速度向上，电梯可能正在加速上升或者减速下降，C错误，D 正确。 考向3．超重、失重现象的应用 3.如图所示，台秤上放一个木箱，木箱内有质量分别为m 和m 的两物体P、Q，用细绳通过光滑定滑轮相 1 2 连，m＞m。现剪断Q下端的细绳，在P下落但还没有到达箱底的过程中，台秤的示数与未剪断 Q下端的 1 2细绳前的示数相比将( ) A．变大 B．变小 C．不变 D．先变小后变大 【答案】B 【解析】： 剪断Q下端的细绳后，因m>m，P加速下降，Q加速上升，但对P、Q以及滑轮和箱子组成 1 2 的系统，整体有向下的加速度，处于失重状态，故台秤的示数与未剪断细绳前的示数相比减小了，B正确。 考向4．超重、失重现象的图像问题 4.小明站在装有力传感器的台秤上，完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况 如图所示。下列判断正确的是( ) A．a点对应时刻，小明向下的速度最大 B．a点对应时刻，小明向下的加速度最大 C．b点对应时刻，小明处于超重状态 D．图示时间内，小明完成了两次下蹲和两次起立 【答案】A 【解析】：小明在下蹲过程经历先向下加速再向下减速，即先失重后超重；起立过程经历先向上加速再向 上减速，即先超重后失重，所以由题图可知，小明先下蹲后起立，图示时间内小明完成了1次下蹲和1次 起立，且a点对应时刻F＝mg，小明的加速度为0，向下的速度达到最大，故A正确，B、D错误；b点对 应时刻，小明正在起立减速上升的过程，所以小明处于失重状态，故C错误。 1．（2024·广东·高考真题）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止 释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽 略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其 图像或 图像 可能正确的是（ ）A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．在木块下落 高度之前，木块所受合外力为木块的重力保持不变，即 当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律 随着 增大 减小； 当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中 木块所受合外力向上，随着 增大 增大； 图像如图所示 故B正确，A错误； CD．同理，在木块下落 高度之前，木块做匀加速直线运动，根据 速度逐渐增大，所以 图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以 图像斜率继续增大，当弹簧弹力大于木块的重 力后到最低点过程中 木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以 图斜率减小，到达最低点后，木块向上运 动，经以上分析可知，木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运 动到最高点， 图像大致为 故CD错误。 故选B。 2.（2024·安徽·高考真题）倾角为 的传送带以恒定速率 顺时针转动。 时在传送带底端无初速轻放一 小物块，如图所示。 时刻物块运动到传送带中间某位置，速度达到 。不计空气阻力，则物块从传送带 底端运动到顶端的过程中，加速度a、速度v随时间t变化的关系图线可能正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】 时间内：物体轻放在传送带上，做加速运动。受力分析可知，物体受重力、支持力、滑动摩 擦力，滑动摩擦力大于重力的下滑分力，合力不变，故做匀加速运动。 之后：当物块速度与传送带相同时，静摩擦力与重力的下滑分力相等，加速度突变为零，物块做匀速直线运动。 C正确，ABD错误。 故选C。 3．（2024·全国·高考真题）学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂 一物体。已知当地重力加速度大小为 。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为 N（结果保留1位小数）； (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为 ，则此段时间内物体处于 （填“超重”或“失 重”）状态，电梯加速度大小为 （结果保留1位小数）。 【答案】(1)5.0 (2) 失重 1.0 【详解】（1）由图可知弹簧测力计的分度值为0.5N，则读数为5.0N。 （2）[1]电梯上行时，一段时间内测力计的示数为 ，小于物体的重力可知此段时间内物体处于失重状 态； [2]根据 根据牛顿第二定律 代入数据联立解得电梯加速度大小 4．（2023·全国·高考真题）一同学将排球自O点垫起，排球竖直向上运动，随后下落回到O点。设排球在 运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比。则该排球（ ） A．上升时间等于下落时间 B．被垫起后瞬间的速度最大 C．达到最高点时加速度为零 D．下落过程中做匀加速运动 【答案】B 【详解】A．上升过程和下降过程的位移大小相同，上升过程的末状态和下降过程的初状态速度均为零。 对排球受力分析，上升过程的重力和阻力方向相同，下降过程中重力和阻力方向相反，根据牛顿第二定律 可知，上升过程中任意位置的加速度比下降过程中对应位置的加速度大，则上升过程的平均加速度较大。 由位移与时间关系可知，上升时间比下落时间短，A错误；B．上升过程排球做减速运动，下降过程排球做加速运动。在整个过程中空气阻力一直做负功，小球机械 能一直在减小，下降过程中的最低点的速度小于上升过程的最低点的速度，故排球被垫起时的速度最大， B正确； C．达到最高点速度为零，空气阻力为零，此刻排球重力提供加速度不为零，C错误； D．下落过程中，排球速度在变，所受空气阻力在变，故排球所受的合外力在变化，排球在下落过程中做 变加速运动，D错误。 故选B。 5．（2023·浙江·高考真题）如图所示，在考虑空气阻力的情况下，一小石子从O点抛出沿轨迹 运动， 其中P是最高点。若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比，则小石子竖直方向分运动的加速度大小 （ ） A．O点最大 B．P点最大 C．Q点最大 D．整个运动过程保持不变 【答案】A 【详解】由于空气阻力大小与瞬时速度大小成正比，小石子在O点时速度斜向上方，此时速度最大，空气 阻力斜向下方最大，上升过程与竖直方向夹角最小，故此时空气阻力分解在竖直方向最大，根据牛顿第二 定律可知此时竖直方向分运动的加速度最大。 故选A。 6．（2023·浙江·高考真题）一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳 台下落直到最低点过程中（ ） A．弹性势能减小 B．重力势能减小 C．机械能保持不变 D．绳一绷紧动能就开始减小 【答案】B 【详解】游客从跳台下落，开始阶段橡皮绳未拉直，只受重力作用做匀加速运动，下落到一定高度时橡皮 绳开始绷紧，游客受重力和向上的弹力作用，弹力从零逐渐增大，游客所受合力先向下减小后向上增大， 速度先增大后减小，到最低点时速度减小到零，弹力达到最大值。 A．橡皮绳绷紧后弹性势能一直增大，A错误； B．游客高度一直降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，B正确； C．下落阶段橡皮绳对游客做负功，游客机械能减少，转化为弹性势能，C错误； D．绳刚绷紧开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下做正功，游客动能在增加；当弹力大于重力后， 合力向上对游客做负功，游客动能逐渐减小，D错误。 故选B。7．（多选）（2023·全国·高考真题）使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正 对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们 相互接近过程中的任一时刻（ ） A．甲的速度大小比乙的大 B．甲的动量大小比乙的小 C．甲的动量大小与乙的相等 D．甲和乙的动量之和不为零 【答案】BD 【详解】对甲、乙两条形磁铁分别做受力分析，如图所示 A．根据牛顿第二定律有 由于 m > m 甲 乙 所以 a < a 甲 乙 由于两物体运动时间相同，且同时由静止释放，可得 v < v 甲 乙 A错误； BCD．对于整个系统而言，由于μm g > μm g，合力方向向左，合冲量方向向左，所以合动量方向向左， 甲 乙 显然甲的动量大小比乙的小，BD正确、C错误。 故选BD。 8．（2023·辽宁·高考真题）某大型水陆两栖飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中，该飞 机在水面上由静止开始匀加速直线滑行并汲水，速度达到v₁=80m/s时离开水面，该过程滑行距离 L=1600m、汲水质量m=1.0×10⁴kg。离开水面后，飞机攀升高度h=100m时速度达到v₂=100m/s，之后保持 水平匀速飞行，待接近目标时开始空中投水。取重力加速度g=10m/s²。求： （1）飞机在水面滑行阶段的加速度a的大小及滑行时间t； （2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量ΔE。 【答案】（1） ， ；（2） 【详解】（1）飞机做从静止开始做匀加速直线运动，平均速度为 ，则解得飞机滑行的时间为 飞机滑行的加速度为 （2）飞机从水面至 处，水的机械能包含水的动能和重力势能，则机械能变化量为 9．（2022·天津·高考真题）冰壶是冬季奥运会上非常受欢迎的体育项目。如图所示，运动员在水平冰面上 将冰壶A推到M点放手，此时A的速度 ，匀减速滑行 到达N点时，队友用毛刷开始 擦A运动前方的冰面，使A与 间冰面的动摩擦因数减小，A继续匀减速滑行 ，与静止在P点 的冰壶B发生正碰，碰后瞬间A、B的速度分别为 和 。已知A、B质量相同，A 与 间冰面的动摩擦因数 ，重力加速度 取 ，运动过程中两冰壶均视为质点，A、B碰 撞时间极短。求冰壶A （1）在N点的速度 的大小； （2）与 间冰面的动摩擦因数 。 【答案】（1） ；（2） 【详解】（1）设冰壶质量为 ，A受到冰面的支持力为 ，由竖直方向受力平衡，有 设A在 间受到的滑动摩擦力为 ，则有 设A在 间的加速度大小为 ，由牛顿第二定律可得 联立解得 由速度与位移的关系式，有代入数据解得 （2）设碰撞前瞬间A的速度为 ，由动量守恒定律可得 解得 设A在 间受到的滑动摩擦力为 ，则有 由动能定理可得 联立解得 10.（2022·广东·高考真题）图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下， 经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。 下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设斜坡倾角为 ，运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律 可得 运动员在水平 段做匀速直线运动，加速度运动员从 点飞出后做平抛运动，加速度为重力加速度 设在 点的速度为 ，则从 点飞出后速度大小的表达式为 由分析可知从 点飞出后速度大小与时间的图像不可能为直线，且 C正确，ABD错误。 故选C。 11．（2022·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ） A．链球做匀速圆周运动过程中加速度不变 B．足球下落过程中惯性不随速度增大而增大 C．乒乓球被击打过程中受到的作用力大小不变 D．篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向无关 【答案】B 【详解】A．链球做匀速圆周运动过程中加速度方向在改变，A错误； B．惯性只与质量有关，则足球下落过程中惯性不随速度增大而增大，B正确； C．乒乓球被击打过程中受到的作用力随着形变量的减小而减小，C错误； D．篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向有关，D错误。 故选B。 12．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v 沿中线滑向另一端， 0 经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v、μ值可能正确的是（ ） 0 A．v= 2.5m/s B．v= 1.5m/s C．μ = 0.28 D．μ = 0.25 0 0 【答案】B 【详解】AB．物块水平沿中线做匀减速直线运动，则 由题干知 x = 1m，t = 1s，v > 0 代入数据有 v < 2m/s 0 故A不可能，B可能； CD．对物块做受力分析有a = - μg，v2 - v2= 2ax 0 整理有 v2 - 2ax > 0 0 由于v < 2m/s可得 0 μ < 0.2 故CD不可能。 故选B。 13．（2022·江苏·高考真题）高铁车厢里的水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数为0.4，最大 静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度 。若书不滑动，则高铁的最大加速度不超过（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】书放在水平桌面上，若书相对于桌面不滑动，则最大静摩擦力提供加速度 解得 书相对高铁静止，故若书不动，高铁的最大加速度 。 故选B。 14．（2022·湖南·高考真题）球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为 。飞行器 飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即 ， 为常量）。当发动机关闭时，飞行器竖 直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为 ；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动， 经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为 。重力加速度大小为 ，不考虑空气相对于地面的流动 及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（ ） A．发动机的最大推力为 B．当飞行器以 匀速水平飞行时，发动机推力的大小为 C．发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为 D．当飞行器以 的速率飞行时，其加速度大小可以达到 【答案】BC 【详解】A．飞行器关闭发动机，以v= 匀速下落时，有 1 飞行器以v= 向上匀速时，设最大推力为F 2 m 联立可得 ，A错误； B．飞行器以v= 匀速水平飞行时 3 B正确； C．发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时 解得 C正确； D．当飞行器最大推力向下，以v= 的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值 5 解得 a =2.5g m D错误。 故选BC。 15．（2022·浙江·高考真题）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12m 水平直道AB与长20m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8m/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5.0s。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110kg， sin15°=0.26，重力加速度 取 ，求雪车（包括运动员） （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。 【答案】（1） ；（2）12m/s；（3）66N 【详解】（1）AB段解得 （2）AB段 解得 BC段 过C点的速度大小 （3）在BC段有牛顿第二定律 解得