牛頓運動定律的基本應(yīng)用-2023-2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)題型歸類訓(xùn)練含解析

專題05牛頓運動定律的基本應(yīng)用-2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)

熱點題型歸類訓(xùn)練

目錄

題型一牛頓運動定律的理解.....................................................................1

類型1牛頓第一定律的理解.................................................................1

類型2牛頓第二定律的理解和應(yīng)用...........................................................2

類型3牛頓第三定律的理解................................................................4

題型二瞬時問題的兩類模型.....................................................................6

題型三超重和失重問題.........................................................................7

類型1超、失重現(xiàn)象的圖像問題............................................................8

類型2超、失重現(xiàn)象的分析和計算...........................................................9

題型四動力學(xué)兩類基本問題....................................................................10

類型1已知受力求運動情況...............................................................11

類型2已知物體運動情況，分析物體受力...................................................13

類型三復(fù)雜過程中的力與直線運動..........................................................14

題型五光滑模型...............................................................................16

類型1等底光滑斜面.......................................................................16

類型2等高斜面...........................................................................17

類型3“等時圓”模型........................................................................18

題型一牛頓運動定律的理解

【解題指導(dǎo)】L理解牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、同一性、獨立性.

2.作用力與反作用力分別作用在不同的物體上，作用效果不能抵消，不能合成，但在使用整體法對系統(tǒng)進

行受力分析時，可以作為內(nèi)力不考慮.

類型1牛頓第一定律的理解

I.理想化狀態(tài)

牛頓第一定律描述的是物體不受外力時的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的。如果物體所受的合力

等于零，其運動效果跟不受外力作用時相同，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

2.明確了慣性的概念

牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性，即物體具有保持原來的勻速直線運動狀態(tài)

或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。

3.揭示了力與物體運動狀態(tài)的關(guān)系

力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。

【例1】（2023?全國?高三專題練習(xí)）《考工記》是春秋戰(zhàn)國時期齊國人的一部科技著作，是古代手工技術(shù)規(guī)

范的匯集。其中的《銅人篇》中記載：“勸登馬力，馬力既竭，策尤能一取焉?！币馑际牵厚R拉車的時候，馬

停止用力了，車還能前進一段距離，這是世界上對慣性現(xiàn)象的最早論述。下列說法正確的是（）

A.馬停止用力，車在短時間內(nèi)還受到向前拉力，所以還能繼續(xù)前進一段距離

B.馬停止用力，由于車的慣性，所以車仍能繼續(xù)前進一段距離才停下來

C.車停下來的過程中，隨著速度逐漸減小，車的慣性也逐漸減小

D.車完全停下來后，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)牛頓第一定律，車不受任何外力的作用

【例2】（2023?甘肅蘭州?統(tǒng)考一模）2022年12月18日卡塔爾世界杯決賽在億萬球迷的歡呼聲中落下帷幕，

最終經(jīng)過點球大戰(zhàn),阿根廷隊以7：5的成績擊敗法國隊奪得冠軍。關(guān)于足球運動,下列說法正確的是（）

A.在研究香蕉球和電梯球的形成原因時，足球都可以被看成質(zhì)點

B.阻力作用下足球運動速度逐漸變小，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因

C.守門員用雙手將足球以原速率撲出的過程，足球的動量、動能均保持不變

D.罰點球過程中，運動員對足球的彈力越大，足球的動量變化越大

【例3】（2023?北京東城?北京一七一中?？寄M預(yù)測）如圖所示，一個楔形物體M放在固定的粗糙斜面上，

M上表面水平且光滑，下表面粗糙，在其上表面上放一光滑小球〃?，楔形物體由靜止釋放，則小球在碰到

斜面前的運動軌跡是（）

A.沿斜面方向的直線B.豎直向下的直線C.無規(guī)則的曲線D.拋物線

【例4】（2023?全國?高三專題練習(xí)）物理學(xué)的發(fā)展極大地豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識。推動了科學(xué)技術(shù)的

創(chuàng)新和革命，促進了人類文明的進步。關(guān)于物理學(xué)中運動與力的發(fā)展過程和研究方法的認(rèn)識，下列說法中

正確的是（）

A.伽利略首先提出了慣性的概念，并指出質(zhì)量是慣性大小的唯一量度

B.伽利略對自由落體運動研究方法的核心是：把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)演算）和諧地結(jié)合起來，從而

發(fā)展了人類的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法

C.牛頓運動定律是研究動力學(xué)問題的基石，牛頓運動定律都能通過現(xiàn)代的實驗手段直接驗證

D.力的單位“N”是國際單位制的基本單位，加速度的單位“m/s2”是導(dǎo)出單位

類型2牛頓第二定律的理解和應(yīng)用

1.對牛頓第二定律的理解

-矢量性I_-Ia與尸方向相同

-瞬時性I~Ma與尸對應(yīng)同一時刻

-I?l??∣~UF是產(chǎn)生α的麗'

r*a、F、m對應(yīng)同一物體

-同一性-________________________________

、一------L∣-F、加統(tǒng)一使用國際單位赳硒

性

-獨立性I每一個力都可以產(chǎn)生各自的加速度

只適用于宏觀、低速運動的物體.

不適用于微觀、高速運動的粒子

-局限性-

物體的加速度必須是相對慣性系

而言的

2.解題的思路和關(guān)鍵

（1）選取研究對象進行受力分析；

（2）應(yīng)用平行四邊形定則或正交分解法求合力；

（3）根據(jù)FLnW求物體的加速度a.

[例1]（2023秋?廣東?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）《論衡》是中國思想史上的一部重要著作，是東漢時期杰出的

唯物主義思想家王充的智慧結(jié)晶。其《效力篇》中有如下描述：”是故車行于陸，船行于溝，其滿而重者行

遲，空而輕者行疾”“任重，其進取疾速，難矣”，由此可見，王充對運動與力的理解（）

A.與亞里斯多德的觀點相近B.與牛頓第一定律相近

C.與牛頓第二定律相近D.與牛頓第三定律相近

【例2】.（2023?北京房山?統(tǒng)考二模）在地鐵運行過程中，某人把一根細繩的下端綁著一支圓珠筆，細繩的

上端用電工膠布臨時固定在地鐵的豎直扶手上。他用手機拍攝了當(dāng)時情景的照片，如圖所示，拍攝方向跟

地鐵前進方向垂直，細繩與豎直方向夾角為6,重力加速度為g。根據(jù)以上信息，可以確定（）

A.地鐵運行方向B.地鐵運行加速度方向

C.圓珠筆的質(zhì)量D.地鐵運行加速度大小為gsin。

【例3】.（2023春?北京順義?高三統(tǒng)考階段練習(xí)）如圖所示，一輛裝滿石塊的貨車在平直道路上從靜止開始

以加速度4向前運動位移為X的過程中，若貨箱中石塊B的質(zhì)量為重力加速度為g

。下列說法正確的是（）

A.石塊8周圍的物體對它的作用力的合力大小為,咫

B.石塊B周圍的物體對它的作用力的合力做功為mgx

C.石塊B周圍的物體對它的作用力的合力大小為加+g2

D.石塊8周圍的物體對它的作用力的合力沖量大小為m而

【例4】（2023春?云南昆明?高三云南師大附中?？茧A段練習(xí)）長直桿與水平面成6角固定放置，如圖所示。

桿上。點以上的部分是粗糙的，而。點以下的部分是光滑的。輕彈簧穿過長桿，下端與擋板固定連接。彈

簧原長時上端恰好在O點，質(zhì)量為，〃的帶孔小球（可視為質(zhì)點）穿過長桿，與彈簧上端連接?，F(xiàn)將小球拉

到圖示?位置由靜止釋放,一段時間后觀察到小球運動穩(wěn)定時彈簧上端的最低位置始終在b煎,Ob=Oa=l.

則下列結(jié)論正確的是（）

A.小球在b位置受到的彈簧彈力大小為MgSine

B.在Oa段運動過程中小球所受摩擦力小于mgsinΘ

C.小球第一次過。點時速度一定最大

D.若初始在，，位置給小球一個沿桿向下的速度，則小球最終運動的最高點一定在。點

類型3牛頓第三定律的理解

一對平衡力與作用力和反作用力的比較

sX名稱

一對平衡力作用力和反作用力

項

作用對象同一個物體兩個相互作用的不同物體

作用時間不一定同時產(chǎn)生、同時消失一定同時產(chǎn)生、同時消失

力的性質(zhì)不一定相同一定相同

作用效果可相互抵消不可抵消

[例1]（2023?浙江金華?統(tǒng)考三模）“倒立”可以利用地球引力對人體進行牽引和拉伸，可以幫助青少年保持

良好體形，有助于增高，促進大腦發(fā)育，提高記憶力。照片展示的是義烏某中學(xué)一位學(xué)生在宿舍中練習(xí)“靠

墻倒立”的情景，宿舍的地面水平粗糙，墻面光滑豎直。針對照片下列同學(xué)的分析判斷中正確的是（）

A.地面對人的作用力與人對地面的壓力是一對相互作用力

B.墻面對人的作用力和人對墻面的作用力是一對平衡力

C.人對地面的壓力是因為地面發(fā)生形變產(chǎn)生的

D.人體的重心位置可能在身體的外部

【例2】.（2023?湖北?統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖，一質(zhì)量M=Ikg、半徑R=0.5m的光滑大圓環(huán)用一細輕桿固定

在豎直平面內(nèi)，套在大環(huán)上質(zhì)量m=0?2kg的小環(huán)（可視為質(zhì)點），從大環(huán)的最高處由靜止滑下。重力加速

度g=IOm∕s2,當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時（）

A.小環(huán)的速度大小為Ji6m∕s

B.小環(huán)運動的加速度大小為40m∕s2

C.小環(huán)對大環(huán)的壓力大小為20N

D.大環(huán)對輕桿拉力的大小為12N

【例3】.（2023秋?河北石家莊?高三?？计谀┠鞠渲谿/,人重G2,人站在木箱里用力尸向上推木箱，如

圖所示，則有（）

A.人對木箱底的壓力大小為尸B.人對木箱底的壓力大小為G2

C.木箱對地面的壓力大小為G2+G∕-FD.木箱對地面的壓力大小為G/+G2

題型二瞬時問題的兩類模型

【解題指導(dǎo)】輕繩、輕桿和接觸面的彈力能跟隨外界條件發(fā)生突變；彈簧（或橡皮繩）的彈力不能突變，在外

界條件發(fā)生變化的瞬間可認(rèn)為是不變的.

T明確屬于哪種模型）

［兩個關(guān)鍵卜

T分析瞬時前、后的受力情況和運動情況）

N第一步：分析原來物體的受力情況）

-4第二步：分析物體在突變時的受力］

［四個步驟卜

T第三步：由牛頓第二定律列西

T第四步：求出瞬時加速度,并討論其合理性］

【例1】（2022?江蘇揚州市質(zhì)檢）如圖甲、乙所示，細繩拴一個質(zhì)量為機的小球，小球分別用固定在墻上的輕

質(zhì)錢鏈桿和輕質(zhì)彈簧支撐，平衡時細繩與豎直方向的夾角均為53。，輕桿和輕彈簧均水平。已知重力加速度

為g,sin53o≈0.8,cos53cj=0.60下列結(jié)論正確的是（）

4

A.甲、乙兩種情境中，小球靜止時，細繩的拉力大小均為與Mg

B.甲圖所示情境中，細繩燒斷瞬間小球的加速度大小為泰

C.乙圖所示情境中，細繩燒斷瞬間小球的加速度大小為余

D.甲、乙兩種情境中，細繩燒斷瞬間小球的加速度大小均為

【例2】（2022?安徽省蚌埠第三中學(xué)月考）如圖，A、8兩球質(zhì)量相等，光滑斜面的傾角為仇圖甲中，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，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gsin9

C.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

【例3】（2022?重慶市第三十七中學(xué)高三月考）如圖所示，物塊1的質(zhì)量為3川物塊2的質(zhì)量為如兩者通

過彈簧相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(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0、痣.重力加速度大小為g?則有（）

φ

A

A.a?=0,〃2=gB.α∣=g,z=g

C.a↑=0,z=4gD.a↑=g,z=4g

【例4】（2023?全國?高三專題練習(xí)）水平面上有一質(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,此時小球處于靜止?fàn)顟B(tài),輕繩與豎直方向成6=45。角。g=10m∕s2.

下列說法正確的是（）

A.此時，繩上的拉力為20N

B.若剪斷輕繩，則剪斷的瞬間輕彈簧的彈力大小為20N

C.若剪斷輕繩，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為IOm?2,方向向左

D.若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度為零

題型三超重和失重問題

【解題指導(dǎo)】1.判斷超重和失重的方法

（1）從受力的角度判斷

當(dāng)物體所受向上的拉力（或支持力）大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時，物體處于失重狀態(tài)；等于

零時，物體處于完全失重狀態(tài).

（2）從加速度的角度判斷

當(dāng)物體具有向上的（分）加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的（分）加速度時，物體處于失重狀態(tài)；向下

的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài).

2.對超重和失重現(xiàn)象的理解

（1）發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力（或拉力）變大或變小了（即“視重”變大或變

小了）.

（2）在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受

浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等.

類型1超、失重現(xiàn)象的圖像問題

【例1】（2023?福建龍巖?統(tǒng)考模擬預(yù)測）引體向上是高中學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)的選測項目，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，在豎直向上的運動過程中，他重心運動的速度V隨時間r變

化的圖像如圖乙所示，重力加速度大小取Iom/Sz,由圖像可知（）

A.片0.5s時，單杠對他的支持力約為582N

B.片Lls時，他向上運動到最高點

C.ul.5s時，他處于失重狀態(tài)

D.U1.5s時，單杠對他的支持力約為600N

【例2】.（2023?全國?二模）在蹦床運動過程中，用力傳感器測出彈簧床對運動員的彈力F,下圖是繪制的尸

隨時間f的變化圖像，不計空氣阻力，重力加速度g=10m∕s2,則下列說法正確的是（）

A.運動員的質(zhì)量為40kgB.運動員在3.6s~4.8s內(nèi)處于超重狀態(tài)

C.運動員的最大加速度大小為50m∕s2D.運動員離開蹦床上升的最大高度為3.2m

【例3】.（2023春?寧夏?高三統(tǒng)考階段練習(xí)）智能手機上安裝一款加速度傳感器軟件，能通過圖像顯示加速

度情況。某同學(xué)在一次實驗中用手掌托著手機從靜止開始迅速上下運動，在該軟件上得到豎直方向上加速

度隨時間變化的部分圖像如圖所示，該圖像以豎直向上為正方向。依據(jù)圖中信息可判斷（）

B.在∕2^√3時間內(nèi)，手機處于失重狀態(tài)

C.在72時刻，手機對手掌的壓力最大D.在/2時刻，手機運動到最高點

類型2超、失重現(xiàn)象的分析和計算

【例1】（2023?湖北?校聯(lián)考模擬預(yù)測）最近科學(xué)家對微重力環(huán)境下了一個比較科學(xué)的定義：微重力環(huán)境是指

在重力的作用下，系統(tǒng)的表觀重量遠小于其實際重量的環(huán)境。產(chǎn)生微重力環(huán)境最常用的方法有4種：落塔、

飛機、火箭和航天器。如圖所示為中國科學(xué)院微重力落塔與落倉，在落倉開始下落到停止運動的過程中,

能夠產(chǎn)生3.26s時長的微重力環(huán)境，根據(jù)提供的信息，以下說法正確的是（）

落塔落倉

A.在微重力環(huán)境中，落倉中的體驗者幾乎不會受到重力的作用

B.要形成微重力環(huán)境，落倉要以非常接近重力加速度g的加速度下落

C.落倉下落過程，落倉內(nèi)的體驗者一直處于失重狀態(tài)

D.落倉速度最大時，落倉內(nèi)體驗者的加速度也最大

【例2】.（2023?廣東?模擬預(yù)測）如圖所示，在某城市的建筑工地上，工人正在運用夾磚器把兩塊質(zhì)量均為

機的相同長方體成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凡夾磚器與每個磚

塊的動摩擦因數(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

C.磚塊被加速提起的過程中，其加速度的最大值為四-g

in

D.兩塊磚塊之間的摩擦力一定不為零

【例3】（多選）2021年9月170,“神舟十二號”返回艙成功返回，返回艙在距地面某一高度時，啟動減速

降落傘開始做減速運動.當(dāng)返回艙的速度大約減小至v=9m∕s時，繼續(xù)勻速（近似）下降.當(dāng)以這個速度一直

降落到距離地面m時，立刻啟動返回艙的緩沖發(fā)動機并向下噴氣，艙體再次做勻減速運動，經(jīng)歷時

間f=0.2s后，以某一安全的速度落至地面.設(shè)最后的減速過程可視為豎直方向的勻減速直線運動，取g=

10m∕s2,則最后減速過程中（）

A.返回艙中的航天員處于失重狀態(tài)

B.返回艙再次做減速運動的加速度大小為25mH

C.返回艙落地的瞬間速度大小為2m/s

D.返回艙再次做減速運動時對質(zhì)量,〃=60kg的航天員的作用力的大小為2700N

題型四動力學(xué)兩類基本問題

【解題指導(dǎo)】1.做好兩個分析：

（1）受力分析，表示出合力與分力的關(guān)系；

（2）運動過程分析，表示出加速度與各運動量的關(guān)系.

3.熟悉兩種處理方法：合成法和正交分解法.

3.把握一個關(guān)鍵：求解加速度是解決問題的關(guān)鍵.

【必備知識】1.基本思路

牛頓歸為［??y運動學(xué)公式

第一類問題

［受力情況）［運動狀態(tài)）

~^T~第二類問題

牛頓第二定律（加速度卜

I運動學(xué)公式

2.基本步驟

根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出

被研究的物體研究對象可以是某個

物體，也可以是幾個物體構(gòu)成的系統(tǒng)

畫好受力示意圖、運動情景圖，明確

物體的運動性質(zhì)和運動過程

通常沿加速度的方向建立坐標(biāo)系并以

加速度方向為某一坐標(biāo)軸的正方向

若物體只受兩個共點力作用,通常用

合成法；若物體受到3個及以上不在同

一直線上的力，一般用正交分解法

根據(jù)牛頓第二定律Fιγ=mα或［=曹

列方程求解,必要時還要對結(jié)巢進行

討論

3.解題關(guān)鍵

（1）兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析。

（2）兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁。

類型1已知受力求運動情況

【例1】（2023?河北?高三學(xué)業(yè)考試）在某建筑工地，有一工件在電機的牽引下從地面豎直向上送至指定位置

進行安裝，己知該工件先后經(jīng)歷勻加速、勻速、勻減速直線運動三個階段。當(dāng)工件加速運動到總距離的一

半時開始計時，測得電機的牽引力隨時間變化的F-t圖像如圖所示，當(dāng)f=18s時工件速度恰好減為0且到

達指定位置。整個過程中不計空氣阻力，重力加速度g=10m∕s2,則（）

3000——

2925

2900-

01018/∕s

A.0~18s時間內(nèi)，工件一直處于失重狀態(tài)

B.工件做勻速運動的速度大小為3m∕s

C.工件做勻減速運動加速度大小為0.25m∕s2

D.地面和指定位置之間的總距離為56m

【例2】（2023?北京房山?統(tǒng)考二模）如圖所示，一個質(zhì)量，"=2kg的物塊從光滑的斜面頂端A

下滑，斜面高度力=1.25m,斜面長為2.5m。物塊與水平面動摩擦因數(shù)為0.1,斜面與水平面平滑連接，物

塊運動到水平面C點靜止。g?10m∕s2,求：

（1）物塊在斜面上運動時的加速度大小4；

（2）物塊到達斜面末端B點時的速度大小V；

（3）物塊在水平面運動的位移大小X。

【例3】.（2023?山東日照?統(tǒng)考二模）如圖甲所示，一根足夠長的固定細桿與水平方向的夾角。=37。，質(zhì)量

,”=2kg的帶電小球穿在細桿上并靜止于細桿底端的。點。r=0開始在空間施加一電磁輻射區(qū)，使小球受到

水平向右的力尸=kt（k=10N∕s）,r=6s時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隨著時間t

變化的圖像如圖乙所示，認(rèn)為細桿對小球的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。（取g=10π√s2,sin37o=0.6）。

求：

（1）f=6s時小球的加速度心的大?。?/p>

（2）小球離開電磁輻射區(qū)后沿著細桿上升的最大距離/?

【例4】（2023?北京朝陽?統(tǒng)考二模）如圖所示，傾角6=37。、高度/∕=（）.6m的斜面與水平面平滑連接。小木

塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到水平面上的A點停止。已知小木塊的質(zhì)量，"=Ikg,它與斜面、水平面

間的動摩擦因數(shù)均為〃=0?5,重力加速度g=IOmZs?。sin37°=0.6,cos37°=0.8?求：

（1）小木塊在斜面上運動時的加速度大小公

（2）小木塊滑至斜面底端時的速度大小v；

（3）小木塊在水平面上運動的距離心

m

x

類型2已知物體運動情況，分析物體受力

【例1】(2023?遼寧撫順?校聯(lián)考二模)2022年北京冬季奧運會冰壺比賽的水平場地如圖所示，運動員推動

冰壺從發(fā)球區(qū)松手后，冰壺沿中線做勻減速直線運動，最終恰好停在了營壘中心.若在冰壺中心到達前擲

線時開始計時，則冰壺在第2s末的速度大小匕=3?2m∕s,在第15s內(nèi)運動了XG=O?08m,取重力加速度大小

g=10m∕s2o求：

(1)冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)〃；

(2)營壘中心到前擲線的距離4。

【例2】.(2023?遼寧鞍山?統(tǒng)考二模)依據(jù)運動員某次練習(xí)時推動冰壺滑行的過程建立如圖所示模型：冰壺

的質(zhì)量m=19.7kg,當(dāng)運動員推力F為5N,方向與水平方向夾角為6=37。時，冰壺可在推力作用下沿著水

平冰面做勻速直線運動，一段時間后松手將冰壺投出，重力加速度g取10m∕s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,

求：

(I)冰壺與地面間的動摩擦因數(shù)〃；

(2)若冰壺投出后在冰面上滑行的最遠距離是s=40m,則冰壺離開手時的速度%為多少？

【例3】(2022?遼寧大連市第一次模擬「新冠”席卷全國，在舉國上下“抗疫”的斗爭中，武漢各大醫(yī)院出現(xiàn)了

一批人工智能機器人。機器人“小易”在醫(yī)護人員選擇配送目的后，就開始沿著測算的路徑出發(fā)，在加速啟動

的過程中“小易”“發(fā)現(xiàn)''正前方站一個人，立即制動減速，恰好在距離人30Cm處停下?！靶∫住?/p>

從靜止出發(fā)到減速停止，可視為兩段勻變速直線運動，其V—/圖像如圖2所示，圖中”=1.6s,V0=5m/s?

已知減速時的加速度大小是加速時加速度大小的3倍，“小易”（含藥物）的總質(zhì)量為60kg,運動過程中阻力

恒為20No（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）求：

（1）“小易”從靜止出發(fā)到減速停止的總位移以及加速過程與減速過程的加速度分別多大；

（2）啟動過程的牽引力與制動過程的制動力（不含阻力）分別多大。

【例4】（2023?全國?高三專題練習(xí)）2023年1月17日，翔安大橋正式通車。如圖所示為大橋通往濱海東大

道的引橋段的簡化模型，一輛質(zhì)量為150Okg的轎車以54km∕h的初速度從A點進入輔道，沿下坡路段剎車

做勻減速直線運動至8點時速度為36km∕h,接著保持該速率通過水平圓弧BC路段，最后經(jīng)過CC路段進

入濱海東大道。若輔道AB長為250m、與水平面夾角為仇水平圓弧段8C的半徑50m,重力加速度g取

10m∕s2,Sine=0.05,求：

（1）轎車通過水平圓弧段BC時所需的向心力大?。?/p>

（2）轎車在AB路段行駛時的加速度大小；

（3）轎車在AB路段行駛時受到的總阻力大小（忽略發(fā)動機動力）。

類型三復(fù)雜過程中的力與直線運動

【例1】（2023?全國?高三專題練習(xí)）2022年第24屆冬奧會在北京舉行，其中冰壺比賽是冬奧會運動項目之

一，運動員從起滑架處推著冰壺出發(fā)，在投擲線AB處放手讓冰壺滑出，現(xiàn)將冰壺的運動簡化為直線運動且

不考慮冰壺的轉(zhuǎn)動，比賽場地如圖所示，已知投擲線與。點間的距離為L=30m,冰壺質(zhì)量為"i=20kg,與冰

面間的動摩擦因數(shù)為〃=0.02,運動員水平恒定推力為P=19N,重力加速度g=10m∕s2,忽略冰壺大小的影響。

（1）若冰壺能恰好到達圓壘中心。處，求在投擲線AB處投出的速度如及推力作用的時間"；

（2）在冰壺滑行的前方用毛刷擦冰面，可使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%,若要求冰壺投出

后，以v=0.3m∕s的速度與對方位于圓壘中心。

處的另一冰壺發(fā)生正碰，求應(yīng)該用毛刷在冰壺滑行前方擦的冰面長度S。

【例2】.（2023?山東?濟南一中統(tǒng)考二模）如圖所示為工人自制的一種簡易裝卸貨輔助裝置，傾斜木板必長

為L=5m,調(diào)節(jié)活動支架Oc以改變傾斜木板ab水平面之間的夾角θ。取重力加速度的大小?=IOm∕s2.,

（1）某次卸貨時，工人先將傾角?調(diào)節(jié)為30。，然后將貨物甲從木板"端由靜止釋放，一段時間后再將貨

物乙從木板“端由靜止釋效，已知貨物甲與木板間的滑動摩擦因數(shù)從=￡,貨物乙與木板間的滑動摩擦因

數(shù)〃,=立，為保證兩貨物不在木板上相碰，求釋放兩貨物時間差%的最小值；

-15

（2）某次裝貨時，工人將傾角。調(diào)節(jié)為37。，給木板匕端的貨物丙施加一個沿木板向上的外力，保持外力

的功率不變，使貨物丙從靜止沿木板向上加速運動，外力作用乙=0?4s后撤去外力，又經(jīng)過%=0?5s后貨物

丙恰好能到達木板a端。已知貨物丙的質(zhì)量為％=4kg,貨物丙與木板間的滑動摩擦因數(shù)〃3=0.125,

sin370-0.6,cos37°=0.8,求外力的功率P以及撤去外力前瞬間貨物丙的加速度a。

【例3】.（2023?遼寧丹東?統(tǒng)考二模）一晴朗的冬日，某同學(xué)在冰雪游樂場乘坐滑雪圈從靜止開始沿斜直雪

道勻變速下滑，滑行60m后進入水平雪道，繼續(xù)滑行80m后勻減速到零。已知該同學(xué)和滑雪圈的總質(zhì)量為

60kg,整個滑行過程用時14s,斜直雪道傾角為37。，重力加速度g=10m∕s2,忽略空氣阻力（sin37o=0.6,

cos37°=0.8）o

（1）求該同學(xué)和滑雪圈在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大??；

（2）若水平雪道區(qū)域重新規(guī)劃，使水平雪道距離縮短為60m,之后再鋪設(shè)IOm長的防滑毯，可使該同學(xué)和

滑雪圈在防滑毯終點恰好安全停下，求防滑毯與滑雪圈之間的動摩擦因數(shù)。

水平雪道

【例4】.（2023?山東?模擬預(yù)測）在水平道路上行駛的汽車，擋風(fēng)玻璃與水平面成。

=37。角，無風(fēng)的天氣里，車輛行駛時，靜止在擋風(fēng)玻璃上的樹葉受到水平方向空氣的推力，推力方向與車

前進方向相反，大小由車速V決定，且滿足F=KV2。只討論樹葉沿擋風(fēng)玻璃向下或向上的運動，橫向運動

可視為靜止，已知樹葉質(zhì)量m=0?01kg,K=O.75XKr3lcg∕m,Wg=IOnVs?,cos37°=0.8,sin37°=0.6°

（1）若忽略樹葉與玻璃間的摩擦力，求樹葉靜止在擋風(fēng)玻璃上時車勻速運動的速度大小如

（2）若樹葉與玻璃間有摩擦，旦最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，某次經(jīng)精密測量發(fā)現(xiàn)當(dāng)勻速運動的車速為

竿%時，原來靜止在擋風(fēng)玻璃上的樹葉恰好要開始沿擋風(fēng)玻璃向上運動，求樹葉與玻璃間的動摩擦因數(shù)出

（3）在（2）中的動摩擦因數(shù)〃條件下，當(dāng)車以的速度勻速運動時，原本被雨刷夾在擋風(fēng)玻璃底部

的樹葉突然失去雨刷的夾持。若擋風(fēng)玻璃斜面長度Δ=0.81m,樹葉的運動看做是相對擋風(fēng)玻璃的勻加速直線

運動，（忽略樹葉在擋風(fēng)玻璃上運動時速度的變化對空氣推力的影響）求樹葉由玻璃底部開始到離開擋風(fēng)玻

璃過程中合外力對樹葉的沖量/?

-----?汽車運動方向

題型五光滑模型

類型1等底光滑斜面

【例1】（2023?新疆?統(tǒng)考二模）如圖所示，兩條光滑的軌道下端固定在P點，上端分別固定在豎直墻面上的

A、8兩點，A、8離地面的高度分別為八為?，F(xiàn)使兩個小滑塊從軌道上端同時由靜止開始釋放，由A、8

滑到戶的時間均為f,OP間的距離為下列說法正確的是（）

1

OP

B?干

D.L=yJIiy+h2

【例2】（2023?河北邢臺?校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，兩條光滑的軌道下端固定在P點，上端分別固定在豎

直墻面上的A、B兩點，現(xiàn)使一小滑塊分別從軌道頂端由靜止釋放，到達P點所用時間相同，則（）

A.下落過程所用時間與兩次下滑過程中的高度之和成正比

B.兩次下滑過程中的高度乘積是一定值

C.由A、B滑到P時重力的功率相等

D.由A、B滑到尸的過程中合力的沖量相等

【例3】（2023?全國?模擬預(yù)測）如圖所示，三條光滑的軌道下端固定在P點，上端分別固定在豎直墻面上的

A、B、C三點，A、B、C離地面的高度分別為九、為、h3,現(xiàn)在使三個小滑塊從軌道上端同時由靜止開始

釋放，由A、8滑到尸的時間均為f,由C滑到P的時間為f',那么（）

C.i<tD.t'=t

類型2等高斜面

【例1】（2023?河北?模擬預(yù)測）如圖所示，兩個等高的光滑斜面AB傾角分別為37。和53。，同一小球從斜

面頂端分別沿兩個斜面下滑到底端，則下列說法正確的是（）

A.從兩斜面上下滑時間之比是1:1

B.從兩斜面上下滑時間之比是3:4

C.到達斜面底端時，重力的功率之比為1:1

D.到達斜面底端時，重力的功率之比為3:4

類型3“等時圓”模型

1.“等時圓”模型

所謂“等時圓”就是物體沿著位于同一豎直圓上的所有光滑細桿由靜止下滑，到達圓周的最低點（或從最高點

到達同一圓周上各點）的時間相等，都等于物體沿直徑做自由落體運動所用的時間。

2.基本規(guī)律

（1）物體從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點所用時間相等，如圖甲所示。

（2）物體從豎直圓環(huán)上最高點沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時間相等，如圖乙所示。

（3）兩個豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均為切點，物體沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時間

相等，如圖丙所示。

甲乙丙

【例1】（2023?陜西安康?統(tǒng)考三模）如圖所示，光滑直桿84、C4處在豎直面內(nèi)，桿的端點4、B、C均在同

一豎直圓周上，A點為圓周的最低點，直桿84、。與水平面之間的夾角分別為30。、60。；現(xiàn)將P、Q兩個完

全相同的滑塊（滑塊均看成質(zhì)點）分別從8點和C點由靜止釋放，則滑塊P、Q從桿頂端到達桿底端A點

過程中，有（）

A.P、Q加速度大小之比為6：1B.P、Q運動時間相等

C.P、Q所受支持力的沖量大小相等D.P、Q所受合外力的沖量大小相等

【例2】.（2023?全國?統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，豎直的圓環(huán)置于水平向左的勻強電場中，三個完全相同的

帶正電的絕緣小球（未畫出）分別套在固定于A8、AC、4。的三根光滑細桿上，其中AB與豎直方向夾角

為60。，AC經(jīng)過圓心，AQ豎直?，F(xiàn)將小球無初速度地從A端釋放，小球分別沿AB、AC、AQ下滑到B、C、

。三點。已知小球所受電場力大小與重力大小之比為6,則小球在三根細桿上運動的時間關(guān)系為（）

==

A.^AC^ADB.<Jc<乩C.tAB>tAC>tADD.無法確定

【例2】.（2023?陜西渭南?統(tǒng)考一模）如圖所示，OA、08是豎直面內(nèi)兩根固定的光滑細桿，0、A、B位于

同一圓周上，OB為圓的直徑。每根桿上都套著一個小滑環(huán)（圖中未畫出），兩個滑環(huán)都從。點無初速釋放，

用小及分別表B示滑環(huán)到達4、8所用的時間，則（）

A.B.r,<∕2C.tl>t2D.無法比較"、介的大小

【例3】.（2023?全國?高三專題練習(xí)）傾角為J的斜面固定在水平地面上，在與斜面共面的平面上方A點伸

出三根光滑輕質(zhì)細桿至斜面上B、C、。三點，其中AC與斜面垂直，且/84C=/DAC=6（6<45。），現(xiàn)有

三個質(zhì)量均為〃，的小圓環(huán)（看作質(zhì)點）分別套在三根細桿上，依次從A點由靜止滑下，滑到斜面上8、C、

。三點所有時間分別為/八L、〃，下列說法正確的是（）

?-‘8>'C>

B.fll=tc<tD

C.t∣3<%<tpD?tfi<'c=

專題05牛頓運動定律的基本應(yīng)用

目錄

題型一牛頓運動定律的理解.....................................................................1

類型1牛頓第一定律的理解.................................................................1

類型2牛頓第二定律的理解和應(yīng)用...........................................................2

類型3牛頓第三定律的理解................................................................4

題型二瞬時問題的兩類模型.....................................................................6

題型三超重和失重問題.........................................................................7

類型1超、失重現(xiàn)象的圖像問題............................................................8

類型2超、失重現(xiàn)象的分析和計算...........................................................9

題型四動力學(xué)兩類基本問題....................................................................10

類型1已知受力求運動情況...............................................................11

類型2已知物體運動情況，分析物體受力...................................................13

類型三復(fù)雜過程中的力與直線運動..........................................................14

題型五光滑模型...............................................................................16

類型1等底光滑斜面.......................................................................16

類型2等高斜面...........................................................................17

類型3“等時圓”模型........................................................................18

題型一牛頓運動定律的理解

【解題指導(dǎo)】1.理解牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、同一性、獨立性.

4.作用力與反作用力分別作用在不同的物體上，作用效果不能抵消，不能合成，但在使用整體法對系統(tǒng)進

行受力分析時，可以作為內(nèi)力不考慮.

類型1牛頓第一定律的理解

1.理想化狀態(tài)

牛頓第一定律描述的是物體不受外力時的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的。如果物體所受的合力

等于零，其運動效果跟不受外力作用時相同，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

2.明確了慣性的概念

牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性，即物體具有保持原來的勻速直線運動狀態(tài)

或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。

3.揭示了力與物體運動狀態(tài)的關(guān)系

力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。

【例1】（2023?全國?高三專題練習(xí)）《考工記》是春秋戰(zhàn)國時期齊國人的一部科技著作，是古代手工技術(shù)規(guī)

范的匯集。其中的《銅人篇》中記載：“勸登馬力，馬力既竭，策尤能一取焉?！币馑际牵厚R拉車的時候，馬

停止用力了，車還能前進一段距離，這是世界上對慣性現(xiàn)象的最早論述。下列說法正確的是（）

A.馬停止用力，車在短時間內(nèi)還受到向前拉力，所以還能繼續(xù)前進一段距離

B.馬停止用力，由于車的慣性，所以車仍能繼續(xù)前進一段距離才停下來

C.車停下來的過程中，隨著速度逐漸減小，車的慣性也逐漸減小

D.車完全停下來后，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)牛頓第一定律，車不受任何外力的作用

【答案】B

【詳解】A.馬停止用力，車就不再受到向前拉力作用，由于車的慣性，所以車還能繼續(xù)前進一段距離，A

錯誤；

B.馬停止用力，由于車的慣性，所以車仍能繼續(xù)前進一段距離才停下來，B正確；

C.質(zhì)量是慣性的唯一的量度，因此車停下來的過程中，隨著速度逐漸減小，可車的質(zhì)量不變，車的慣性大

小不變，C錯誤；

D.車完全停下來后，處于平衡狀態(tài)，車只是在運動的方向上不受力作用，可在豎直方向上，車仍受到重力

與地面的支持力的作用，這兩個力大小相等方向相反，合力是零，D錯誤。

故選B。

【例2】（2023?甘肅蘭州?統(tǒng)考一模）2022年12月18日卡塔爾世界杯決賽在億萬球迷的歡呼聲中落下帷幕，

最終經(jīng)過點球大戰(zhàn),阿根廷隊以7：5的成績擊敗法國隊奪得冠軍。關(guān)于足球運動,下列說法正確的是（）

A.在研究香蕉球和電梯球的形成原因時，足球都可以被看成質(zhì)點

B.阻力作用下足球運動速度逐漸變小，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因

C.守門員用雙手將足球以原速率撲出的過程，足球的動量、動能均保持不變

D.罰點球過程中，運動員對足球的彈力越大，足球的動量變化越大

【答案】B

【詳解】A.在研究香蕉球和電梯球的形成原因時，足球的旋轉(zhuǎn)和姿態(tài)占主要因素，因此不能把足球當(dāng)成質(zhì)

點，故A錯誤；

B.運動狀態(tài)包括物體運動速度的大小和速度的方向，任何一項發(fā)生改變都將表明物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改

變，足球運動過程中因受阻力速度變小，則可說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故B正確；

C.動量是矢量，既有大小又有方向，當(dāng)守門員用雙手將足球以原速率撲出時，足球的速率不變，但是方向

發(fā)生了改變，因此足球的動量發(fā)生了改變，故C錯誤；

D.由動量定理可知，足球的動量變化量等于合外力的沖量，則足球的動量變化量除了與力的大小方向有關(guān)，

還與力的作用時間有關(guān)，故D錯誤。

故選B。

【例3】（2023?北京東城?北京一七一中?？寄M預(yù)測）如圖所示，一個楔形物體M放在固定的粗糙斜面上，

M上表面水平且光滑，下表面粗糙，在其上表面上放一光滑小球相

楔形物體由靜止釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是（)

A.沿斜面方向的直線B.豎直向下的直線C.無規(guī)則的曲線D.拋物線

【答案】B

【詳解】由題意可知，小球在水平方向不受力，則小球的運動軌跡是豎直向下的直線。

故選B。

【例4】（2023?全國?高三專題練習(xí)）物理學(xué)的發(fā)展極大地豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識。推動了科學(xué)技術(shù)的

創(chuàng)新和革命，促進了人類文明的進步。關(guān)于物理學(xué)中運動與力的發(fā)展過程和研究方法的認(rèn)識，下列說法中

正確的是（）

A.伽利略首先提出了慣性的概念，并指出質(zhì)量是慣性大小的唯一量度

B.伽利略對自由落體運動研究方法的核心是：把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)演算）和諧地結(jié)合起來，從而

發(fā)展了人類的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法

C.牛頓運動定律是研究動力學(xué)問題的基石，牛頓運動定律都能通過現(xiàn)代的實驗手段直接驗證

D.力的單位“N”是國際單位制的基本單位，加速度的單位“m/s2”是導(dǎo)出單位

【答案】B

【詳解】A.牛頓首先提出了慣性的概念，A錯誤；

B.伽利略對自由落體運動研究方法的核心是：把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)演算）結(jié)合起來，從而發(fā)展了

人類的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法，B正確；

C.牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產(chǎn)物，不可能用實驗直接驗證，C錯誤；

D.力的單位“N”是導(dǎo)出單位，D錯誤。

故選B。

類型2牛頓第二定律的理解和應(yīng)用

1.對牛頓第二定律的理解

-矢量性I_-Ia與尸方向相同

-瞬時性I~Ma與尸對應(yīng)同一時刻

-I?l??∣~UF是產(chǎn)生α的麗'

f。、尸、m對應(yīng)同一物體

,一-同一性-________________________________

--------L|a、尸、加統(tǒng)一使用國際單位前所位

性

-獨立性I每一個力都可以產(chǎn)生各自的加速度

只適用于宏觀、低速運動的物體.

不適用于微觀、高速運動的粒子

-局限性-

物體的加速度必須是相對慣性系

而言的

2.解題的思路和關(guān)鍵

（1）選取研究對象進行受力分析；

（2）應(yīng)用平行四邊形定則或正交分解法求合力；

（3）根據(jù)尸合=機”求物體的加速度a.

[例1]（2023秋?廣東?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）《論衡》是中國思想史上的一部重要著作，是東漢時期杰出的

唯物主義思想家王充的智慧結(jié)晶。其《效力篇》中有如下描述：”是故車行于陸，船行于溝，其滿而重者行

遲，空而輕者行疾”“任重，其進取疾速，難矣”，由此可見，王充對運動與力的理解（）

A.與亞里斯多德的觀點相近B.與牛頓第一定律相近

C.與牛頓第二定律相近D.與牛頓第三定律相近

【答案】C

【詳解】“其滿而重者行遲，空而輕者行疾”、”任重，其進取疾速，難矣”，本質(zhì)上的意思是，在相同力的作

用下，質(zhì)量大的物體速度變化慢，加速度小，質(zhì)量小的物體速度變化快，加速度大，因此王充對運動與力

的理解與牛頓第二定律相近。

故選C。

【例2】.（2023?北京房山?統(tǒng)考二模）在地鐵運行過程中，某人把一根細繩的下端綁著一支圓珠筆，細繩的

上端用電工膠布臨時固定在地鐵的豎直扶手上。他用手機拍攝了當(dāng)時情景的照片，如圖所示，拍攝方向跟

地鐵前進方向垂直，細繩與豎直方向夾角為。，重力加速度為g。根據(jù)以上信息，可以確定（）

A.地鐵運行方向B.地鐵運行加速度方向

C.圓珠筆的質(zhì)量D.地鐵運行加速度大小為gsin，

【答案】B

【詳解】AB.物體受繩子拉力方向沿繩子向上，受重力方向豎直向下，則物體所受的合力水平向左，由牛

頓第二定律知，地鐵運行加速度方向向左，但無法確定地鐵的運行方向，故B正確，A錯誤；

CD.圓珠筆受力如圖

H-------÷

K、

\

\\

\

\\

71

mg

根據(jù)牛頓第二定律得

mgtanθ=ma

所以

a=gtan。

無法計算圓珠筆的質(zhì)量，故CD錯誤。

故選B。

【例3】.（2023春?北京順義?高三統(tǒng)考階段練習(xí)）如圖所示，一輛裝滿石塊的貨車在平直道路上從靜止開始

以加速度“向前運動位移為X的過程中，若貨箱中石塊8的質(zhì)量為，力重力加速度為g。下列說法正確的是

)

A.石塊B周圍的物體對它的作用力的合力大小為，“g

B.石塊B周圍的物體對它的作用力的合力做功為mgx

C.石塊B周圍的物體對它的作用力的合力大小為加擊FT

D.石塊B周圍的物體對它的作用力的合力沖量大小