2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計(jì)》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）第2講　牛頓第二定律的應(yīng)用

第2講牛頓第二定律的應(yīng)用CONTENTS考點(diǎn)一01考點(diǎn)二0203考點(diǎn)三04方法模型解讀05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升01考點(diǎn)一瞬時(shí)性問題1.兩種模型合外力與加速度具有因果關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同

時(shí)消失，當(dāng)物體所受合外力發(fā)生變化時(shí)，加速度也隨著發(fā)生變化，

而物體運(yùn)動的速度不能發(fā)生突變。2.解題思路【例1】

（2024·安徽蚌埠模擬）如圖，A、B兩球質(zhì)量相等，光滑斜

面的傾角為θ，圖甲中A、B兩球用輕彈簧相連，圖乙中A、B兩球用輕

質(zhì)桿相連，系統(tǒng)靜止時(shí)，擋板C與斜面垂直，彈簧、輕桿均與斜面平

行，則在突然撤去擋板的瞬間（重力加速度為g）（

）A.圖甲中A球的加速度不為零B.圖乙中兩球加速度均為gsinθC.圖乙中輕桿的作用力一定不為零D.圖甲中B球的加速度是圖乙中B球加速度的3倍解析：對于題圖甲，突然撤去擋板的瞬間，由于A、B還沒開始運(yùn)動，

故彈簧彈力不變，A仍處于平衡狀態(tài)，加速度為0，對于B，其所受合

力等于擋板在未撤時(shí)擋板對它的支持力，為2mgsinθ，由牛頓第二定

律有2mgsinθ＝maB，可得B的加速度為aB＝2gsinθ；對于題圖乙，突

然撤去擋板的瞬間，A、B加速度相同，整體由牛頓第二定律有2mgsin

θ＝2ma'，可得A、B的加速度均為a'＝gsinθ，設(shè)輕桿對A的作用力為

F，對A由牛頓第二定律有mgsinθ＋F＝ma'，可知F＝0，故題圖乙中

輕桿的作用力一定為零，故選B。圖乙中撤去擋板后，兩物體用輕桿連接，采用整體法，得出整體

的加速度，再隔離單個(gè)物體分析；圖甲中兩物體用輕彈簧連接，由于

彈簧的彈力不能突變，采用先整體后隔離的方法，再應(yīng)用牛頓第二定

律從而得出正確的結(jié)論。

1.【輕彈簧】如圖所示，物塊1的質(zhì)量為3m，物塊2的質(zhì)量為m，兩者

通過輕彈簧相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜

止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊

1、2的加速度大小分別為a1、a2。重力加速度大小為g。則有（

）A.a1＝0，a2＝gB.a1＝g，a2＝gC.a1＝0，a2＝4gD.a1＝g，a2＝4g

2.【輕彈簧、輕繩】豎直面內(nèi)，有一質(zhì)量m＝2kg的小球，小球與左

端固定的水平輕彈簧及上端固定的不可伸長的輕繩相連，如圖所

示，此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，輕繩與豎直方向成θ＝45°角。取g＝

10m/s2。下列說法正確的是（

）A.此時(shí)，繩上的拉力為20NB.若剪斷輕繩，則剪斷繩的瞬間輕彈簧的彈力大小為20NC.若剪斷輕繩，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10m/s2，方向向左D.若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度為零

02考點(diǎn)二超重、失重問題1.實(shí)重和視重（1）實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，與物體的運(yùn)動狀態(tài)

?

（選填“無關(guān)”或“相關(guān)”）。（2）視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上時(shí)，彈簧

測力計(jì)或臺秤的示數(shù)稱為視重。無關(guān)2.超重、失重和完全失重的對比名稱超重失重完全失重現(xiàn)象視重

?實(shí)重視重

?實(shí)

重視重等于

?產(chǎn)生條

件物體加速度的方向

?

?物體加速度的方

向

?物體豎直向下的

加速度等

于

?大于小于0

向

上向下g

名稱超重失重完全失重對應(yīng)運(yùn)

動情境加速上升或減速下降加速下降或減速

上升自由落體運(yùn)動、

豎直上拋運(yùn)動、

宇宙航行等原理F－mg＝maF＝

?mg－F＝maF＝

?mg－F＝mgF＝

?mg＋ma

mg－ma

0

?判斷小題1.加速上升的物體處于超重狀態(tài)。

（

√

）2.減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物體，物體對地板的壓力大于物體的重力。

（

×

）3.加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài)。

（

×

）4.物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)其重力并沒有發(fā)生變化。

（

√

）5.根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運(yùn)動的速度方向。

（

×

）√××√×

1.判斷超重和失重現(xiàn)象的三個(gè)角度（1）從受力的角度判斷：當(dāng)物體受到的向上的拉力（或支持力）

大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)處于失重狀

態(tài)；等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。（2）從加速度的角度判斷：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重

狀態(tài)；具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)；向下的加速度恰

好等于重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài)。（3）從速度變化角度判斷：物體向上加速或向下減速時(shí)，超重；

物體向下加速或向上減速時(shí)，失重。2.對超重和失重問題的三點(diǎn)提醒（1）發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度方向無關(guān)，只取決于加速

度的方向。（2）并非物體在豎直方向上運(yùn)動時(shí)，才會出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)

象。只要加速度具有豎直向上的分量，物體就處于超重狀

態(tài)；同理，只要加速度具有豎直向下的分量，物體就處于

失重狀態(tài)。（3）發(fā)生超重或者失重時(shí)，物體的實(shí)際重力并沒有發(fā)生變化，變

化的只是物體的視重。【例2】

（2024·福建龍巖模擬）引體向上是高中學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)

的選測項(xiàng)目，如圖甲所示，質(zhì)量為60kg的男同學(xué)用雙手抓住單杠做引

體向上，在豎直向上的運(yùn)動過程中，他重心運(yùn)動的速度v隨時(shí)間t變化

的圖像如圖乙所示，重力加速度大小取10m/s2，由圖像可知（

）A.t＝0.5s時(shí)，單杠對他的支持力約為582NB.t＝1.1s時(shí)，他向上運(yùn)動到最高點(diǎn)C.t＝1.5s時(shí)，他處于失重狀態(tài)D.t＝1.5s時(shí)，單杠對他的支持力約為600N

1.【超重、失重的分析與計(jì)算】如圖所示，在某城市的建筑工地上，

工人正在運(yùn)用夾磚器把兩塊質(zhì)量均為m的相同長方體磚塊夾住后豎

直向上加速提起。已知每塊磚塊能承受的最大壓力大小為F，夾磚

器與每個(gè)磚塊間的動摩擦因數(shù)為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦

力，重力加速度為g。則在加速提起磚塊的過程中，下列說法正確

的是（

）A.在加速提起磚塊的過程中，磚塊處于失重狀態(tài)B.夾磚器對兩塊磚塊的壓力大小可能不相等D.兩塊磚塊之間的摩擦力一定不為零

2.【超重、失重與圖像結(jié)合】在蹦床運(yùn)動過程中，用力傳感器測出蹦

床對運(yùn)動員的彈力F，如圖是繪制的F隨時(shí)間t的變化圖像，不計(jì)空

氣阻力，取重力加速度g＝10m/s2，則下列說法正確的是（

）A.運(yùn)動員的質(zhì)量為40kgB.運(yùn)動員在3.6～4.8s內(nèi)處于超重狀態(tài)C.運(yùn)動員的最大加速度大小為50m/s2D.運(yùn)動員離開蹦床上升的最大高度為3.2m

03考點(diǎn)三兩類動力學(xué)問題1.基本思路2.基本步驟3.解題關(guān)鍵（1）兩類分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動過程分析。（2）兩個(gè)橋梁——加速度是聯(lián)系運(yùn)動和力的橋梁；速度是各物理

過程間相互聯(lián)系的橋梁。已知受力求運(yùn)動情況【例3】

（2024·山東日照統(tǒng)考）如圖甲所示，一根足夠長的固定細(xì)

桿與水平方向的夾角θ＝37°，質(zhì)量m＝2kg的帶電小球穿在細(xì)桿上并

靜止于細(xì)桿底端的O點(diǎn)。t＝0開始在空間施加一電磁輻射區(qū)，使小球

受到水平向右的力F＝kt（k＝10N/s），t＝6s時(shí)小球離開電磁輻射

區(qū)，小球在電磁輻射區(qū)內(nèi)的加速度a隨著時(shí)間t變化的圖像如圖乙所

示，認(rèn)為細(xì)桿對小球的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。（取g＝10

m/s2，sin37°＝0.6）。求：（1）t＝6s時(shí)小球的加速度am的大小；答案：5m/s2

解析：根據(jù)題意，對小球進(jìn)行受力

分析，如圖所示由圖乙可知，t＝4s時(shí)，小球的加速度恰

好為0，則有Fcosθ＝mgsinθ＋fFsinθ＋mgcosθ＝FNf＝μFN又F＝kt＝10×4N＝40N聯(lián)立解得μ＝0.5根據(jù)題意，結(jié)合圖乙可知，t＝6s時(shí)，有F'cosθ－mgsinθ－f'＝mamaxF'sinθ＋mgcosθ＝FN'f'＝μFN'又F'＝kt＝10×6N＝60N聯(lián)立解得amax＝5m/s2。（2）小球離開電磁輻射區(qū)后沿著細(xì)桿上升的最大距離l。答案：1.25m

解析：t＝6s時(shí)，小球離開電磁輻射區(qū)，由牛頓第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma

已知運(yùn)動情況求受力【例4】

（多選）一熱氣球懸停在距地面65m處（無人區(qū)），由于

工作人員操作失誤，熱氣球在很短時(shí)間內(nèi)漏掉了一部分氣體，被及時(shí)

堵住后氣球在豎直方向由靜止開始向下做勻加速直線運(yùn)動，30s后速

度增加到3m/s，此時(shí)工作人員立即拋出一些壓艙物，熱氣球開始做勻

減速直線運(yùn)動，又過了30s氣球再次到達(dá)之前的高度。已知熱氣球漏

掉一部分氣體后的總質(zhì)量為600kg，堵住后受到的浮力大小不變，熱

氣球受到的阻力可以忽略不計(jì)，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列

說法正確的是（

）A.熱氣球向下做勻加速直線運(yùn)動的加速度大小為0.1m/s2B.熱氣球堵住后受到的浮力大小為5600NC.熱氣球距地面的最小距離為20mD.拋出物的質(zhì)量約為23.3kg

設(shè)拋出物的質(zhì)量為Δm，拋出后根據(jù)牛頓運(yùn)動定律，有F－（m－Δm）

g＝（m－Δm）a'，解得Δm≈23.3kg，故D正確。04方法模型解讀等時(shí)圓模型1.“光滑斜面”模型如圖所示，質(zhì)量為m的物體從傾角為θ、高度為h的光滑斜面頂端由

靜止下滑，則有如下規(guī)律：

2.“等時(shí)圓”模型（1）三種模型（如圖）（2）等時(shí)性的證明

即沿同一起點(diǎn)（圓的最高點(diǎn)）或終點(diǎn)（圓的最低點(diǎn)）的各條

光滑弦運(yùn)動具有等時(shí)性，運(yùn)動時(shí)間與弦的傾角、長短無關(guān)?！镜淅?/p>

（2024·重慶模擬）春秋末年，齊國著作《考工記：輪人》篇中記載：“輪人為蓋”，“上欲尊而宇欲卑，上尊而宇卑，則吐水，疾而霤遠(yuǎn)?！币馑际擒嚿w中央高而四周低，形成一個(gè)斜面，泄水很快，而且水流的更遠(yuǎn)。圖甲是古代馬車示意圖，車蓋呈傘狀，支撐軸豎直向上，傘底圓面水平。過支撐軸的截面圖簡化為如圖乙所示的等腰三角形，底面半徑恒定為r，底角為θ。θ取不同的值時(shí)，自車蓋頂端A由靜止下滑的水滴（可視為質(zhì)點(diǎn)）沿斜面運(yùn)動的時(shí)間不同。已知重力加速度為g，不計(jì)水滴與傘面間的摩擦力和空氣阻力。（1）傾角θ為多大時(shí)，水滴下滑時(shí)間最短，并求出最短時(shí)間tmin；

解析：水滴沿傘面下滑過程中有mgsinθ＝ma

①

水滴離開傘后做斜下拋運(yùn)動，且有：水平和豎直兩個(gè)分速度

水平方向x＝vxt2

⑥由題意，根據(jù)幾何關(guān)系可知

A.t1＞t2B.t3＝t4C.t2＜t4D.t1＝t4

05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.（2024·重慶沙坪壩模擬）如圖所示為“慣性演示”的小實(shí)驗(yàn)，質(zhì)

量均為m的四枚棋子a、b、c、d豎直疊放，靜止在水平桌面上。現(xiàn)

用一直尺快速擊打出最下方棋子d，在d被快速打出后瞬間，a、b、

c可視為處于原位置，則此時(shí)（已知重力加速度為g）（

）A.棋子a處于平衡狀態(tài)B.棋子b對c的壓力為2mgC.棋子c的加速度為3gD.棋子a、b、c均處于完全失重狀態(tài)12345678910解析：D

棋子d被打出后，棋子a、b、c加速度相同，均為g，處于

完全失重狀態(tài)，各棋子間無相互作用力。故選D。123456789102.如圖所示，一蹦極愛好者正在進(jìn)行蹦極。從愛好者離開高臺直至最

后在空中靜止下來的整個(gè)運(yùn)動過程中，下列說法正確的是（

）A.愛好者在加速下落過程中，其慣性增大B.愛好者離開高臺瞬間，其速度和加速度都為零C.愛好者第一次下落到最低點(diǎn)時(shí)，其處于超重狀態(tài)D.愛好者第一次從最低點(diǎn)向上運(yùn)動的過程中，繩對愛好者的拉力大于重力，處于超重狀態(tài)12345678910解析：C

物體的慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變，慣性大小

不變，故A錯誤；愛好者離開高臺瞬間，速度為零，加速度不為

零，故B錯誤；愛好者第一次下落到最低點(diǎn)時(shí)，繩的拉力大于重

力，愛好者具有向上的加速度，其處于超重狀態(tài)，故C正確；愛好

者第一次從最低點(diǎn)向上運(yùn)動的過程中，繩的拉力先大于重力，加速

度向上，愛好者處于超重狀態(tài)；隨著愛好者向上運(yùn)動，繩的拉力逐

漸減小，當(dāng)拉力等于重力時(shí)，愛好者處于平衡狀態(tài)，速度達(dá)到最

大；愛好者繼續(xù)上升，繩的拉力小于重力，加速度向下，愛好者處

于失重狀態(tài)，故D錯誤。123456789103.（多選）（2024·海南?？谀M）如圖所示，彈簧左端固定，右端

自由伸長到O點(diǎn)并系住物體m?，F(xiàn)推動物體將彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后

釋放，物體一直運(yùn)動到B點(diǎn)速度減為零。如果物體受到地面的摩擦

阻力恒定，則（

）A.物體從A到O的過程加速度先變小后變大B.物體從O到B的過程加速度逐漸變大C.物體運(yùn)動到O點(diǎn)時(shí)速度最大D.物體在B點(diǎn)速度減為零后一定保持靜止12345678910解析：AB

在A點(diǎn)合力水平向右，在O點(diǎn)合力水平向左，因此從A

到O存在一個(gè)點(diǎn)加速度為零，從A到O加速度先變小后變大，故A正

確；物體從O到B的過程，滑動摩擦力方向向左，彈簧彈力也向左

且逐漸增大，所以加速度逐漸變大，故B正確；當(dāng)物體加速度為零

時(shí)速度最大，物體運(yùn)動到O點(diǎn)時(shí)合力是滑動摩擦力，加速度不為

零，速度最大的點(diǎn)在從A到O之間某個(gè)位置，故C錯誤；物體在B點(diǎn)

速度減到為零后，如果此時(shí)彈簧彈力大于最大靜摩擦力，則物體將

繼續(xù)運(yùn)動，故D錯誤。123456789104.（2024·九省聯(lián)考河南）如圖，在平直路面上進(jìn)行汽車剎車性能測

試。當(dāng)汽車速度為v0時(shí)開始剎車，先后經(jīng)過路面和冰面（結(jié)冰路

面），最終停在冰面上。剎車過程中，汽車在路面與在冰面所受阻

力之比為7∶1，位移之比為8∶7。則汽車進(jìn)入冰面瞬間的速度為

（

）12345678910

123456789105.（2023·全國乙卷14題）一同學(xué)將排球自O(shè)點(diǎn)墊起，排球豎直向上運(yùn)

動，隨后下落回到O點(diǎn)。設(shè)排球在運(yùn)動過程中所受空氣阻力大小和

速度大小成正比，則該排球（

）A.上升時(shí)間等于下落時(shí)間B.被墊起后瞬間的速度最大C.達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)加速度為零D.下落過程中做勻加速運(yùn)動12345678910

123456789106.如圖甲所示，某同學(xué)用橡皮筋懸掛手機(jī)的方法模擬蹦極運(yùn)動，并利

用手機(jī)的加速度傳感器研究加速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。

手機(jī)保持靜止時(shí)，圖像顯示的加速度值為0，自由下落時(shí)，圖像顯

示的加速度值約為－10m/s2，忽略空氣阻力，下列說法正確的是

（

）12345678910A.t＝0.6s時(shí)，手機(jī)已下降了約1.8mB.t＝0.8s時(shí)，手機(jī)正向上加速運(yùn)動C.加速度約為70m/s2時(shí)，手機(jī)速度為0D.0.6～0.8s時(shí)間內(nèi)，橡皮筋的拉力逐漸減小12345678910

123456789107.（2024·重慶模擬）某風(fēng)景旅游區(qū)的觀光索道在某段時(shí)間其運(yùn)行的

簡化示意圖如圖所示，纜索傾角為37°，纜車通過卡扣固定懸掛在

纜索上，在纜索的牽引下一起斜向上勻速運(yùn)動。已知纜車和卡扣的

總質(zhì)量為m，運(yùn)行過程中纜車始終處于豎直方向，重力加速度為g，

sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。下列說法正確的是（

）A.纜索對卡扣的摩擦力為0.6mgB.纜索對卡扣的作用力為0.8mgC.卡扣受到的合外力為mgD.運(yùn)行過程中纜車處于超重狀態(tài)12345678910解析：A

纜車通過卡扣固定懸掛在纜索上，在纜索的

牽引下一起斜向上勻速運(yùn)動，對纜車和卡扣受力分析如

圖所示，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知f＝mgsin37°，f＝

0.6mg，故A正確；纜索對卡扣的作用力與卡扣和纜車的

重力mg等大反向，故B錯誤；由于卡扣做勻速直線運(yùn)

動，卡扣受到的合外力為0，故C錯誤；運(yùn)行過程中纜車

處于平衡狀態(tài)，既不超重也不失重，故D錯誤。123456789108.（多選）（2024·海南?？谝荒＃┮环N能垂直起降的小型遙控?zé)o人

機(jī)如圖所示，螺旋槳工作時(shí)能產(chǎn)生恒定的升力。在一次試飛中，無

人機(jī)在地面上由靜止開始以2m/s2的加速度勻加速豎直向上起飛，

上升36m時(shí)無人機(jī)突然出現(xiàn)故障而失去升力。已知無人機(jī)的質(zhì)量為

5kg，運(yùn)動過程中所受空氣阻力大小恒為10N，取重力加速度大小g

＝10m/s2。下列說法正確的是（

）A.無人機(jī)失去升力時(shí)的速度大小為12m/sB.螺旋槳工作時(shí)產(chǎn)生的升力大小為60NC.無人機(jī)向上減速時(shí)的加速度大小為12m/s2D.無人機(jī)上升的最大高度為36m12345678910

123456789109.（2024·九省聯(lián)考吉林）滑雪是我國東北地區(qū)冬季常見的體育運(yùn)

動。如圖（a），在與水平面夾角θ＝14.5°的滑雪道上，質(zhì)量m＝60

kg的滑雪者先采用兩滑雪板平行的滑雪姿勢（此時(shí)雪面對滑雪板的

阻力可忽略），由靜止開始沿直線勻加速下滑x1＝45m，之后采取

兩滑雪板間呈一定角度的滑雪姿勢，通過滑雪板推雪獲得阻力，勻

減速繼續(xù)下滑x2＝15m后停止。已知sin14.5°＝0.25，sin37°＝0.6，

取重力加速度g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力。（1）求減速過程中滑雪者加速度a的大??；答案：7.5m/s2

12345678910

12345678910（2）如圖（