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高考物理总复习课件
第三章 　牛顿运动定律
第2节 牛顿运动定律的应用(一)
一、动力学的两类基本问题
加速度
1.由物体的受力情况求解运动情况的基本思路：先求出几个力
的合力，由牛顿第二定律(F＝ma)求出__________，再由运动学的
有关公式求出速度或位移.
加速度
2.由物体的运动情况求解受力情况的基本思路：根据运动规律
求出________，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力.
说明：牛顿第二定律是联系运动问题与受力问题的桥梁，加
速度是解题的关键.
比较 超重 失重 完全失重
定义 物体对支持物的压
力 ( 或对悬挂物的
拉力)_______ 物体
所受重力的现象 物体对支持物的压
力(或对悬挂物的拉
力)______物体所受
重力的现象 物体对支持物的压
力(或对悬挂物的拉
力)等于____的状态
产生
条件 加速度方向向____ 加速度方向向____ 加速度方向向____，
且大小 a＝______
二、超重和失重
大于
小于
0
上
下
下
g
比较 超重 失重 完全失重
动力学
原理 F－mg＝ma
F＝________ mg－F＝ma
F＝________ mg－F＝mg
F＝________
可能
状态 ①______上升；
②减速下降 ①______下降；
②减速上升 ①自由落体运动和所有的抛体运动；②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等
(续表)
m(g＋a)
m(g－a)
0
加速
加速
【基础自测】
1.判断下列题目的正误.
(1)轻弹簧是指自身重力可以忽略的弹簧.(
)
(2)物体对接触面的压力大于自身重力的现象即为超重.(
)
(3)处于超重或失重状态的物体必须有竖直方向的加速度或分
加速度.(
)
(4)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于重力.
(
(
)
(5)在传送带上随传送带一起匀速运动的物体不受摩擦力作用.
)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2.一同学在电梯里站在电子体重计上，初始示数为实际体重.
某一过程中发现体重计示数先变大后恢复至原值.关于该过程下列
说法正确的是(
)
A.电梯一定处于加速阶段
B.电梯的速度方向一定向下
C.人的机械能一定增大
D.体重计对人的支持力可能做负功
答案：D
3.(多选，2021 年广东揭阳月考)如图 3-2-1 小车向右做加速直
线运动，物块贴在小车左壁相对静止.当小车的加速度增大时，下
列说法正确的是(
)
图 3-2-1
B.物块受到的摩擦力不变
D.物块受到的合外力为零
A.物块受到的弹力不变
C.物块受到三个力的作用
答案：BC
4.(2021 年广东深圳月考)为检测某公路湿沥青混凝土路面与
汽车轮胎的动摩擦因数μ，测试人员让汽车在该公路水平直道行
驶(如图 3-2-2)，当汽车速度表显示 40 km/h 时紧急刹车(车轮抱死)，
车上人员用手机测得汽车滑行 3.70 s 后停下来，g 取 10 m/s2，则
测得μ 约为(
)
图 3-2-2
A.0.2
B.0.3
C.0.4
D.0.5
答案：B
热点 1 牛顿第二定律的瞬时性
[热点归纳]
加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同
时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型：
【典题 1】(多选)如图 3-2-3 所示，甲、乙两图 A、B 两球质
量相等，图甲中 A、B 两球用轻质杆相连，图乙中 A、B 两球用轻
质弹簧相连，均用细绳悬挂在天花板下处于静止状态，
则在两细绳烧断的瞬间(
)
A.图甲中轻杆的作用力为零
B.图甲中两球的加速度一定相等
C.图乙中两球的加速度一定相等
图 3-2-3
D.图甲中 A 球的加速度是图乙中 A 球加速度的一半
解析：设两球质量为 m，细绳烧断的瞬间弹簧弹力不能突变，
而杆的弹力会突变，所以细绳烧断瞬间，图乙中 B 球所受合力仍
为零，加速度为零，A 球所受合力为 2mg，加速度为 2g.图甲中，
细绳烧断瞬间，A、B 的加速度相同，设为 a.以整体为研究对象，
根据牛顿第二定律得 2mg＝2ma，得 a＝g，设图甲中轻杆的作用
力为 T.再以 B 为研究对象，由牛顿第二定律得 mg＋T＝ma，解得
T＝0，即图甲中轻杆的作用力一定为零，A、B、D 正确.
答案：ABD
方法技巧 抓住“两关键”、遵循“四步骤”
(1)分析瞬时加速度的“两个关键”：
①明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点.
②分析瞬时前、后的受力情况和运动状态.
(2)“四个步骤”：
第一步：分析原来物体的受力情况.
第二步：分析物体在突变时的受力情况.
第三步：由牛顿第二定律列方程.
第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性.
【迁移拓展】(2023 年河南三门峡月考)如图 3-2-4 所示，质量
m＝3 kg 的木块在轻弹簧和轻绳的作用下处于静止状态，此时木块
和斜面刚好接触但无压力，轻绳水平，轻弹簧的轴线与斜面平行.
为(
)
图 3-2-4
B.12 m/s2
D.8 m/s2
A.14 m/s2
C.10 m/s2
答案：D
热点 2 动力学的两类基本问题
[热点归纳]
1.解决两类基本问题的思路.
2.两类动力学问题的解题步骤.
考向 1 根据物体的运动情况求物体受力情况
【典题 2】(2023 年湖南长沙月考)某同学用频闪照相拍摄一小
球在倾角θ＝37°斜面上的运动情况，如图3-2-5所示是运动过程示
意图，频闪时间间隔 t＝0.5 s.小球从斜面底端开始向上运动，按照
时间顺序，小球在斜面上依次经过 A、B、C、D、E 点，各点间距
离自下而上分别为 xAE＝2 m、xEB＝1 m、xBD＝xDC＝0.5 m，小球在
运动过程中所受阻力大小不变.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力
加速度 g 取 10 m/s2)下列说法正确的是(
)
图 3-2-5
A.小球在图中 C 点的速度向上
B.小球向上经过 A 点时的速度为 4 m/s
C.小球与斜面间摩擦因数为 0.25
D.小球向下经过 E 点时速度为 8 m/s
解析：小球在运动过程中所受阻力大小不变，可知小球沿斜
面向上运动是匀减速运动，小球沿斜面向下运动是匀加速运动，
只有当初速度(或末速度)为零时，连续相等的两段时间内物体的位
移之比为 1∶3 或 3∶1，根据 xAB∶xBC＝3∶1 可得图中 C 点为最
高点，小球在图中 C 点的速度为零，A 错误.根据动力学公式有 xAC
上经过 A 点时的速度为 vA＝a×2t＝8 m/s，B 错误.根据牛顿第二
定律有 a＝
μmgcos θ＋mgsin θ
m
＝μgcos θ＋gsin θ，可得小球与斜面
间摩擦因数为μ＝0.25，C 正确.小球做匀加速运动的加速度为 a′＝
过E点时速度为 vE＝a′×2t＝4 m/s，D 错误.
答案：C
考向 2 根据物体受力情况求物体运动情况
【典题 3】(多选，2023年重庆渝中月考)如图3-2-6 所示为“水
火箭”比赛场景，假设“水火箭”从地
面以初速度 10 m/s 竖直向上飞出，在空
中只受重力与空气阻力，“水火箭”质
量为 1 kg，空气阻力方向始终与运动方
向相反，大小恒为 2.5 N，g 取 10 m/s2，
则下列说法正确的是(
)
图 3-2-6
B.“水火箭”所能上升的最大高度为
A.“水火箭”运动过程中，经过同一高度时(除最高点外)，上
升时的速率大于其下落时的速率
200
3
m
C.“水火箭”从离开地面到再次回到地面的总时间为 1.6 s
D.当“水火箭”竖直向下运动且位于地面上方 1 m 时，速度
解析：由于空气阻力，运动过程中一直做负功，使得物体机械能
减小，则同一高度处下落时动能较小，速度较小，A 正确.“水火箭”
答案：AD
方法技巧 解决动力学两类问题的两个关键点
热点 3 超重与失重现象
[热点归纳]
1.对超重、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)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是
向下运动，而在于物体的加速度方向，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.
(3)当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生 a＝g 的
加速度效果，不再有其他效果.
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
从加速度的
角度判断 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
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
2.判断超重和失重的方法.
考向 1 对超重与失重现象的理解及判断
【典题 4】(2023 年广东深圳质检)某次蹦床比赛过程中，利用
力传感器测得运动员所受蹦床弹力 F 随时间 t 的变化图像如图
3-2-7 所示.已知运动员质量为 m，重力加速度大小为 g，不计空气
阻力.则下列说法正确的是( )
图 3-2-7
A.运动员最大加速度大小为 4g
B.运动员在蹦床上运动过程中处于失重状态
C.运动员与蹦床脱离时处于超重状态
D.运动员在蹦床上运动过程中，运动员对蹦床的作用力大小
始终等于蹦床对运动员的作用力大小
解析：根据牛顿第二定律可知 am＝
4mg－mg
m
＝3g，运动员最
大加速度为 3g，故 A 错误.运动员在蹦床上运动过程中，弹力大于
重力时处于超重状态，弹力小于重力时处于失重状态，B 错误.运
动员与蹦床脱离时，只受重力作用，加速度向下，处于失重状态，
C 错误.根据牛顿第三定律可知，运动员在蹦床上运动过程中，运
动员对蹦床的作用力大小始终等于蹦床对运动员的作用力大小，
D 正确.
答案：D
考向 2 关于超重与失重的计算
【典题 5】(多选，2022 年广东珠海联考)图 3-2-8 甲所示的救
生缓降器由挂钩、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可
使人沿绳缓慢下降的安全营救装置.如图乙所示，高层建筑工人在
一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过救生缓
降器着陆时速度恰好为零，图丙是工人下落全过程中绳索拉力随
时间变化的 F-t 图像.已知工人的质量 m＝60 kg，重力加速度 g 取
10 m/s2，则工人(
)
甲
丙
乙
图 3-2-8
A.下落过程处于失重状态
C.下落的总高度为 30 m
B.下落最大速度为 12 m/s
D.下落的总高度为 36 m
解析：设竖直向下为正方向，0～3 s 根据牛顿第二定律 mg－
F1＝ma1，解得 a1＝4 m/s2，3 s～5 s 根据牛顿第二定律 mg－F2＝
ma2，解得 a2＝－6 m/s2，方向竖直向上，可知下落过程先处于失
重状态后处于超重状态，t＝3 s 时速度最大为 vmax ＝4×3 m/s＝
答案：BC
思路导引
从高处向地面先加速后减速，初速度和末速度均
为 0，对应的状态是先失重后超重，对应的加速度是人为控制的，
并不是绳子形变量变化产生的.
等时圆模型
1.质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到圆
环的最低点所用时间相等，如图 3-2-9 甲所示.
2.质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到
下端所用时间相等，如图乙所示.
3.两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同
的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等，如图丙所示.
甲
丙
乙
图 3-2-9
【典题 6】(2023 年湖南常德月考)现有直滑梯 AB、AC、AD
和 BD，A、B、C、D 点在竖直平面内的同一圆周上，且 A 为圆周
的最高点，D 为圆周的最低点，如图 3-2-10 所示.已知圆周半径为
R.在圆周所在的竖直平面内有一位置 P 点，距离 A 点 R，且与 A
)
点等高.各滑梯的摩擦均不计，已知重力加速度为 g，则(
图 3-2-10
答案：C
【触类旁通】如图 3-2-11 所示，将光滑长平板的下端置于铁
架台水平底座上的挡板 P 处，上部架在横杆上.横杆的位置可在竖
直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变.将小物块由平板与
竖直杆交点 Q 处静止释放，物块沿平板从 Q 点滑至 P 点所用的时
间 t 与夹角θ的大小有关.若由 30°逐渐增大至 60°，物块的下滑时
间 t 将(
)
图 3-2-11
B.逐渐减小
D.先减小后增大
A.逐渐增大
C.先增大后减小
答案：D
谢谢
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