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大题01 牛顿运动定律与直线运动
牛顿运动定律与直线运动是高考物理的基石性内容，在广东卷中每年占比约18%~25%，贯穿选择
题、实验题与压轴计算题。2025 年高考对“牛顿运动定律与直线运动”的考查将延续“重基础、强综
合、拓创新”的命题思路，注重物理观念与关键能力的深度融合。备考需以核心素养为纲，强化真实
情境的模型转化能力，同时关注科技前沿与实验创新，做到“以不变应万变，如多关注冰雪运动：冰
球碰撞后的匀变速运动分析（冬奥会背景）、自动驾驶汽车紧急制动的加速度计算与安全距离建、月
球表面低重力环境下的自由落体实验分析、电磁弹射装置的匀加速启动过程（舰载机起飞模型）等等。
题型1 匀变速直线运动规律及应用
例1.交通运输部办公厅发布了《关于大力推动高速公路ETC 发展应用工作的通知》，
明确提出：高速公路基本实现不停车快捷收费。汽车分别通过ETC 通道和人工收费通道的流程如图所
示。假设汽车以v1＝12 m/s 的速度朝收费站沿直线行驶，如果走ETC 通道，需要在距收费站中心线前d
＝10 m 处正好匀减速至v2＝4 m/s，匀速通过中心线后，再匀加速至v1正常行驶；如果走人工收费通道，
需要恰好在中心线处匀减速至零，经过t0＝20 s 缴费成功后，再启动汽车匀加速至v1正常行驶。设汽
车加速和减速过程中的加速度大小均为1 m/s2。求：
1
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(1)汽车走ETC 通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小；
(2)汽车走人工收费通道，应在离收费站中心线多远处开始减速；
(3)汽车走ETC 通道比走人工收费通道节约的时间。
匀变速直线运动问题常用的解题方法
1．(2024 广东广州高三模拟)城市高层建筑越来越多，高空坠物事件时有发生。如图所示，某高楼距地面
高H＝47 m 的阳台上的花盆因受扰动而掉落，掉落过程可看作自由落体运动(花盆可视为质点)。现有
一辆长L1＝8 m、高h＝2 m 的货车，正以v0＝9 m/s 的速度驶向阳台正下方的通道。花盆刚开始掉落时，
货车车头距花盆的水平距离为L2＝24 m，由于道路限制，货车只能直行通过阳台的正下方的通道。
(1)若司机没有发现花盆掉落，货车保持v0＝9 m/s 的速度匀速直行，通过计算说明货车是否会被花盆
砸到。
(2)若司机发现花盆开始掉落，采取制动的方式来避险，货车最大加速度为4.5 m/s2，使货车在花盆砸
落点前停下，求货车司机允许反应的最长时间。
(3)若司机发现花盆开始掉落，司机反应时间Δt＝1 s，则司机采取什么方式可以避险(货车加速减速
2
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可视为匀变速)。
题型二 牛顿运动定律的应用
例2.（2024·广东江门二模）如图所示，载重卡车载着与卡车质量相等的货物在平
直公路上以v0=24m/s 的速度匀速行驶，紧急制动时防抱死制动系统（ABS）使车轮与地面间恰好达到最
大静摩擦力，货物相对水平车厢底板发生滑动，恰好不能与车厢前壁发生碰撞。已知车轮与地面间的
动摩擦因数μ1=0.9，货物与车厢底板间的动摩擦因数μ2=0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加
速度大小g=10m/s2。
（1）求货物与车厢前壁的距离L；
（2）若卡车以v=28m/s 的速度匀速行驶，要使货物不能与车厢前壁发生碰撞，求卡车制动的最短距离
d。
2.(2023 广州天河区综合测试二)在训练运动员奔跑中下肢向后的蹬踏力量时，有一种
方法是让运动员腰部系绳拖汽车轮胎奔跑，如图所示．一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的绳拖
着质量m＝11 kg 的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑，经过t1＝3 s 后速度达到v1＝6 m/s 开
始匀速跑，在匀速跑中的某时刻拖绳从轮胎上脱落，运动员立即减速，当运动员速度减为零时发现轮
胎静止在其身后s0＝2 m 处．已知轮胎与跑道间的动摩擦因数为μ＝0.5，运动员奔跑中拖绳两结点
A、B 间的距离L＝2 m，两结点间高度差视为定值H＝1.2 m．将运动员加速跑和减速过程视为匀变速运
动，取g＝10 m/s2．求：
(1)加速阶段绳子对轮胎的拉力大小．
(2)运动员减速的加速度大小．
题型三 运动学和动力学图像综合应用
3
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例3.具有我国自主知识产权的“歼-10”飞机的横空出世，证实了我国航空事业在
飞速发展，而航空事业的发展又离不开风洞试验，其简化模型如图(a)所示。在光滑的水平轨道上停放
相距x0＝10 m 的甲、乙两车，其中乙车是风力驱动车。在弹射装置使甲车获得v0＝40 m/s 的瞬时速度
向乙车运动的同时，乙车的风洞开始工作，将风吹向固定在甲车上的挡风板，从而使乙车获得了速度，
测绘装置得到了甲、乙两车的v-t 图像如图(b)所示，设两车始终未相撞。
(a) (b)
(1)若甲车的质量与其加速度的乘积等于乙车的质量与其加速度的乘积，求甲、乙两车的质量比；
(2)求两车相距最近时的距离。
分析图像问题的三环节
3．如图甲所示，长L＝1.4 m 的木板静止在足够长的粗糙水平面上，木板的右端放置
着质量m＝1 kg 的滑块(可视为质点).现用不同的水平恒力F 向右拉木板，得到滑块和木板的加速度a 随
拉力F 变化的关系图像如图乙所示，重力加速度g 取10 m/s2.求：
(1)滑块与木板之间的动摩擦因数μ1；
(2)木板与地面之间的动摩擦因数μ2 以及木板的质量M；
(3)若水平恒力F＝27.8 N，滑块从木板上滑落经历的时间t.
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1．（2024·广东广州·模拟预测）交警在公路上安装了一种固定测速仪。如图所示，汽车向放置在道路中间
的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号。第一次发出信号到测速仪接收到经汽
车反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到汽车反射回来的信号用时0.3s，若发出两
次信号的时间间隔是1.1s，超声波的速度是340m/s。
试求：
(1)汽车接收到第一次信号和第二次信号时，距测速仪的距离分别是多少？
(2)汽车两次接收信号的距离间隔和时间间隔、以及汽车的速度大小。
2．（2024·广东肇庆·一模）如图为某高速收费站的标识牌。一辆汽车正沿直线向收费站驶来，如果这辆汽
车过ETC（电子不停车收费）通道，则需要在车辆识别装置前
处减速至
，匀速到达车
辆识别装置后再以
的加速度加速至
行驶，假设汽车制动过程中所受阻力与其重力
的比值
，且制动时间
，汽车进、出收费站的运动可视为水平面上的直线运动，g 取
。求：
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(1)汽车减速前的速度大小
；
(2)汽车到达车辆识别装置后加速运动的位移大小
；
(3)汽车从开始减速到加速结束的平均速度大小。
3．（2024·广东深圳·二模）智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。如
图甲，当机器人抵达分拣口时，速度恰好减速为零，翻转托盘使托盘倾角缓慢增大，直至包裹滑下，
将包裹投入分拣口中（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g 大小取10m/s2）。如图乙，
机器人把质量m=1kg 的包裹从供包台由静止出发，沿直线运至相距L=30m 的分拣口处，在运行过程中
包裹与水平托盘保持相对静止。已知机器人运行最大加速度a=2m/s2，运行最大速度v=2m/s，机器人运
送包裹途中看作质点。
(1)求机器人从供包台运行至分拣口所需的最短时间t；
(2)若包裹与水平托盘的动摩擦因数为
，则在机器人A 到达投递口处，要使得包裹能够下滑，托盘的
最小倾角θm 应该是多少；
3．（2024 广东汕头一模）如图所示，一足够长的薄木板B 静止在水平地面上，某时刻一小物块A（可视为
质点）以v0＝6 m/s 的初速度滑上木板B。已知A 的质量m＝1 kg，B 的质量M＝2 kg，A、B 之间的动摩
擦因数μ1＝0.5，B 与水平面间的动摩擦因数μ2＝0.1，取g＝10 m/s2，不计空气阻力。求：
（1）A 刚滑上木板B 时A 和B 的加速度；
（2）A 在B 上相对滑动的最大距离。
4．（2024·广东·模拟预测）如图甲，装载电线杆的货车由于刹车过急，导致装载的电线杆直接贯穿了驾驶
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室。为研究这类交通事故，某同学建立了如图乙所示的物理模型：水平车箱内叠放三根完全相同的圆
柱体电线杆，其横截面如图丙所示；设每根电线杆的重力为G，相邻电线杆间的动摩擦因数为μ，最大
静摩擦力等于滑动摩擦力，电线杆前端与驾驶室间的距离为x，货车以速度v 在平直公路上行驶；若紧
急刹车过程中货车做匀减速运动，下方电线杆未分离且与车箱保持相对静止，重力加速度为g。
(1)若货车制动距离为s，制动时间为t，且上、下电线杆间未发生相对滑动，求上方电线杆在此过程中
所受摩擦力的合力大小；
(2)若要保持上、下电线杆间不发生相对滑动，求货车刹车时的最大加速度大小；
(3)若要使电线杆在刹车过程中不冲撞驾驶室，求货车的最小制动距离。
5．（2024·广东清远·一模）分拣机器人在快递行业的推广大大提高了工作效率，派件员在分拣处将包裹放
在静止机器人的水平托盘上，机器人可将包裹送至指定投递口，停止运动后缓慢翻转托盘，当托盘倾
角增大到
时，包裹恰好开始下滑，如图甲所示。现机器人要把包裹从分拣处运至相距
的投递
口处，为了运输安全，包裹需与水平托盘保持相对静止。已知包裹与水平托盘的动摩擦因数
，
最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度
取
，求：
(1)包裹刚开始下滑时的托盘角
；
(2)机器人在运输包裹的过程中允许的最大加速度
；
(3)若机器人运行的最大速度为vm=3m/s，则机器人从分拣处运行至投递口（恰好静止）所需的最短时间
。
6．（24-25 高三上·广东佛山·阶段练习）传送带广泛应用于生产生活的多种场景。如图所示，足够长的传
送带与长度
的滑板在同一水平面紧密衔接，滑板右端装有厚度不计的挡板，滑板质量
。可视为质点的包裹（底部有黑色粉末）从传送带左端无初速度释放，一段时间后冲上滑板。
已知包裹的质量
，包裹与传送带的动摩擦因数
，包裹与滑板的动摩擦因数
，
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滑板与台面的动摩擦因数
，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，不计包裹经过衔接处的机械能
损失，重力加速度大小取
。
(1)当传送带以速度
顺时针匀速运动时，求包裹与传送带上留下的痕迹及包裹在滑板上留下
的痕迹；
(2)为保证包裹不与滑板右端的挡板相撞，求传送带的最大速度。
7．(2023 大湾区一模)水面救生无人船已经成为水面救援的重要科技装备．在某次测试中，一质量为20
kg 的无人船在平静水面上沿直线直奔目标地点．无人船先从静止出发，做匀加速运动10 s 后达到最大
速度4 m/s，接着立即做匀减速运动，匀减速运动了16 m 的距离后速度变为零．已知无人船运行过程
中受到水的阻力恒定且大小为4 N，不计空气阻力，取g＝10 m/s2．求：
(1)在匀加速过程中，无人船发动机提供的动力的大小F1．
(2)在匀减速过程中，无人船发动机提供的阻力的大小F2．
(3)无人船在上述测试中，运动的总时间t 及总位移大小x．
8．(2023 广东汕头市模拟)福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，采用了电磁弹射和阻
拦系统。舰载机的起飞和着陆均视为匀变速直线运动，福建舰始终静止，相关数据如下表所示：
全舰长度
320 m
舰宽
78 m
母舰最大航速
30 节(约
为56
km/h)
满载排水量
8 万余吨
舰载机质量
50 吨
舰载机搭载数量
60～70 架
舰载机加速
的加速度
5 m/s2
舰载机减速
的加速度
20 m/s2
舰载机起飞速度
80 m/s
(1)若电磁弹射给舰载机的初速度为40 m/s，请根据表格数据判断舰载机能否正常起飞；
(2)若拦阻索对返航的舰载机进行减速时，舰载机的初速度大小为40 m/s，请求出着舰3 s 内舰载机的位
移大小。
9．（24-25 高三上·广东广州·阶段练习）图（a）为某国际机场某货物传送装置实物图，简化图如图
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（b），该装置由传送带ABCD 及固定挡板CDEF 组成，固定挡板与传送带上表面垂直，传送带上表面
ABCD 与水平台面的夹角
。传送带匀速转动时，工作人员将正方体货物从D 点由静止释放，在
L=10m 处取下货物，货物运动时的剖面图如图（c）所示，已知传送带匀速运行的速度v=1m/s，货物质
量m=10kg，其底部与传送带上表面ABCD 的动摩擦因数为
，其侧面与挡板CDEF 的动摩擦因数
为
。（重力加速度
，
，
，不计空气阻力）。
(1)求传送带上表面对货物的摩擦力大小
和挡板对货物的摩擦力大小
；
(2)货物在传送带上运动的时间t；
(3)货物若传送到s=0.2m 时，传送带由于故障突然停止，工作人员待货物安全停止时立即进行维修，用
时T=30s，传送带恢复正常，忽略传送带加速至恢复正常的时间，求由于故障，传送货物耽误的时间
。（保留两位小数）
1．（2024·广东·高考真题）汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。
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（1）安全带能通过感应车的加速度自动锁定，其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面上刹车的过
程中，敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a，同时顶起敏感臂，使之处于水平
状态，并卡住卷轴外齿轮，锁定安全带。此时敏感臂对敏感球的压力大小为
，敏感球的质量为m，
重力加速度为g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面倾角的正切值
。
（2）如图乙所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H 处做自由落体
运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖直方向作用力F 随时
间t 的变化规律，可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量
，重力加速度大小
取
。求：
①碰撞过程中F 的冲量大小和方向；
②碰撞结束后头锤上升的最大高度。
2．（2021·广东·高考真题）算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，
使用前算珠需要归零，如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框b，甲、
乙相隔
，乙与边框a 相隔
，算珠与导杆间的动摩擦因数
。现用手
指将甲以
的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为
，方向不变，碰撞时间极短且不
计，重力加速度g 取
。
（1）通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a；
（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间。
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