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第15 讲 牛顿第二定律的基本应用
核心考点
考点一 动力学两类基本问题................................................................................................................................1
考点二 超重与失重现象........................................................................................................................................2
考点三 单位制........................................................................................................................................................3
考点四 质点、参考系和位移................................................................................................................................4
考点一 动力学两类基本问题
1．动力学的两类基本问题：
第一类：已知受力情况求物体的 运动情况 ；
第二类：已知运动情况求物体的 受力情况 。
2．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 牛顿运动定律
列方程求解，具体逻辑关系如图：
【例1】（2025·浙江·二模）以6m/s 的速度匀速上升的气球，当升到离地面14.5m 高时，从
气球上落下一小球，小球的质量为0.5kg，假设小球在运动过程所受阻力大小满足f
(1+kv）
N，k
0.01kg/s，g 取
。则小球从气球落下后大约经过多长时间到达地面（ ）
A．1.7s
B．1.9s
C．2.6s
D．3.5s
【例2】（2025·山东滨州·二模）如图所示，在火星上执行救援任务中，工程师设计了一款应
急轨道装置。水平轨道长度
，与半径
的四分之一竖直光滑圆轨道在底部
相切且固定在水平地面上。一质量
的物资箱从水平轨道最左端开始，在方向与水平
面夹角
、大小
的恒力作用下，由静止开始沿着水平轨道运动，且整个运动过
基础过关
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程中恒力
始终存在。已知物资箱与水平轨道表面动摩擦因数
，火星表面重力加速
度
，忽略空气阻力。求：
(1)物资箱到达圆轨道底端时对轨道的压力
的大小；
(2)物资箱从静止开始到第一次落地过程中，距离水平轨道的最大高度
。
【例3】（2025·新疆·模拟预测）水上乐园小朋友正在玩水滑梯。已知滑梯顶端距地面高为
4m，滑梯所构成的斜面长度为8m。一名质量为30kg 的小朋友由静止从滑梯顶端滑下，其速
度-时间图像如图所示。小朋友滑至底端后，沿水平滑轨滑行4m 停止。小朋友视为质点，
g=10m/s² 求:
(1)小朋友沿滑梯下滑过程的加速度的大小；
(2)小朋友沿滑梯下滑过程受到的阻力；
(3)小朋友与水平滑轨间的动摩擦因数。
【例4】（2025·江西景德镇·三模）潜艇从高密度海水区域驶入低密度海水区域时，浮力顿减，
潜艇如同“汽车掉下悬崖”，称之为“掉深”。我海军某潜艇在执行任务期间，突然遭遇
“掉深”，全艇官兵紧急自救脱险，创造了世界潜艇史上的奇迹。总质量为
的某
潜艇，在高密度海水区域距海平面200m，距海底112.5m 处沿水平方向缓慢潜航，如图所示。
当该潜艇驶入低密度海水区域A 点时，浮力突然降为
，10s 后，潜艇官兵迅速对潜
艇减重（排水），结果潜艇刚好零速度“坐底”并安全上浮，避免了一起严重事故。已知在
整个运动过程中，潜艇所受阻力大小恒为
，重力加速度g 取
，假设潜艇
减重的时间忽略不计，海底平坦，求：
2
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(1)潜艇“掉深”10s 时的速度；
(2)潜艇减重排出水的质量。（结果取2 位有效数字）
【例5】（2025·贵州遵义·模拟预测）如图（a）所示，该装置包含一个足够长的光滑斜面和
粗糙水平面，二者在A 点平滑连接，小物块甲从斜面上距水平面高
处静止释放，下
滑至水平面后，与静置于B 点的光滑小物块乙发生弹性正碰（碰撞时间极短）。从甲刚滑上
水平面开始计时，甲的速度v 随时间t 的变化关系如图（b）所示。已知甲的质量
，
甲与水平面间的动摩擦因数为
，甲、乙均可视为质点，重力加速度g 取
。求：
(1)动摩擦因数
；
(2)乙的质量
；
(3)保持其他条件不变，将甲从斜面上距水平面高H 处由静止释放，甲与乙碰撞后，甲最终停
在AB 中点处，求H。
1．动力学两类基本问题的解题思路
精讲考点
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2．解决动力学两类基本问题应把握的关键
(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。
(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。
考点二 超重与失重现象
1．对超重和失重的理解
(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。
(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。
(3)尽管物体的加速度方向不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就
会处于超重或失重状态。
2．判断超重和失重的方法
(1)从受力的角度判断
当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处
于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态。
(2)从加速度的角度判断
当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)加速度时，物体处
于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态。
(3)从速度变化的角度判断
①物体向上加速或向下减速时，超重；
②物体向下加速或向上减速时，失重。
【例6】（2025·山西大同·三模）快递员手拿快递乘电梯送货上楼，快递员进入电梯后，电梯
基础过关
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向上运行的
图像如图所示，则在乘坐电梯过程中，快递员感觉货物“最轻”的时间段是
（ ）
A．
B．
C．
D．
【例7】（2025·山东·二模）跳台滑雪是一项极富有挑战性的运动。运动简化过程如图乙所示，
运动员起跳瞬间速度大小v1，方向与水平方向的夹角为α，着陆瞬间速度大小为v2，方向与水
平方向的夹角为β。运动员与滑雪板的总质量为m，所受空气阻力与速度大小成正比，比例
系数为k，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．在运动过程中运动员始终处于超重状态
B．运动员在空中的运动为匀变速曲线运动
C．从起跳点A 到着陆点C 运动员的重力势能减少量为
D．起跳点A 到着陆点C 的水平距离为
【例8】（2025·广东广州·三模）某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y 随时间
t 的变化曲线如图所示，E、F、 M、 N 为曲线上的点，EF、MN 段可视为两段直线，其方程
分别为
和
。无人机及其载物的总质量为2kg，取竖直向上为正方向。
则（ ）
A．EF 段无人机的速度大小为4m/s
B．FM 段无人机的货物先超重后失重
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C．FN 段无人机和装载物总动量变化量大小为4kg∙m/s
D．MN 段无人机机械能守恒
【例9】（2025·河南·二模）近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”
是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示是简化模型，弹性轻绳的上端固定在O 点，拉长后将
下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，此时力传感器示数为
1200N。打开扣环，从A 点由静止释放，体验者像火箭一样被“竖直发射”，经B 点上升到
最高位置C 点，在B 点时速度最大。已知人与装备（可视为质点）的总质量为60kg，不计空
气阻力，重力加速度g 取
，下列说法正确的是（ ）
A．打开扣环瞬间，体验者的加速度大小为
B．从A 到B 过程，体验者做加速度增大的加速运动
C．在B 点，体验者所受合力最大
D．在C 点，体验者处于超重状态
【例10】（2025·上海·一模）在舞台中固定一个直径为6.5 m 的球形铁笼，三辆摩托车始终以
70 km/h 的速率在铁笼内旋转追逐，旋转轨道有时水平，有时竖直，有时倾斜，非常震撼。关
于摩托车的旋转运动，下列说法正确的是（ ）
A．摩托车在铁笼的最高点时，对铁笼的压力最大
B．摩托车驾驶员始终处于失重状态
C．摩托车所受合外力做功为零
D．摩托车的速度小于70 km/h，就会脱离铁笼
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1．超重、失重和完全失重的对比
名称
超重
失重
完全失重
产生条件
物体的加速度向上
物体的加速度向下
物体竖直向下的
加速度等于g
对应运
动情境
加速上升或减速下降
加速下降或减速上升
自由落体运动、
竖直上抛运动等
原理
F－mg＝ma
F＝mg
＋
ma
mg－F＝ma
F＝mg
－
ma
mg－F＝mg
F＝0
说明
(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。
(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。
精讲考点
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