第09講 牛頓運動定律的理解及基本應(yīng)用（講義）（解析版）-2025年高考物理一輪復習講練測（新教材新高考）

第09講牛頓運動定律的理解及基本應(yīng)用目錄01、考情透視，目標導航TOC\o"1-3"\h\u02、知識導圖，思維引航 3 3考點一牛頓第一定律 3知識點一牛頓第一定律 3知識點二慣性 4知識點三單位制 4考向1牛頓第一定律的理解 4考向2關(guān)于慣性的認識 5考點二牛頓第二定律 6考向1對牛頓第二定律的理解 7考向2．合力、加速度、速度之間的決定關(guān)系 7考向3．牛頓第二定律的簡單應(yīng)用 8考點三動力學的兩類基本問題 8知識點一動力學的兩類基本問題 8知識點二動力學問題的解題思路 9考向1已知受力求運動 9考向2已知運動求受力 11考點四動力學圖像問題 14考向1由運動圖像分析物體的受力情況 14考向2由力的圖像分析物體的運動情況 16考向3由已知條件確定某物理量的圖像 17考點五超失重問題 18知識點1超重、失重和完全失重的對比 18知識點2．判斷超重和失重現(xiàn)象的三個角度 19知識點3．對超重和失重問題的三點提醒 19考向1．根據(jù)運動情況判斷超重、失重 19考向2．根據(jù)超重、失重判斷運動情況 20考向4．超重、失重現(xiàn)象的圖像問題 2004、真題練習，命題洞見 21考情分析2024·安徽·高考物理試題2024·全國·高考物理試題2024·湖北·高考物理試題2024·河北·高考物理試題2024·浙江·高考物理試題2023·河北·高考物理試題試題情境生活實踐類跳水、蹦床、蹦極、火箭發(fā)射、無人機、跳傘運動、電梯內(nèi)的超重及失重學習探究類傳送帶模型，板塊模型，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，測量動摩擦因數(shù)復習目標目標1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的本質(zhì)。目標2.掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及公式，能夠應(yīng)用牛頓第二定律解決問題。目標3.了解單位制，并知道國際單位制中的七個基本單位，會用國際單位制檢查結(jié)果表達式是否正確。目標4.掌握動力學兩類基本問題的求解方法。目標5.理解各種動力學圖像，并能分析圖像特殊點、斜率、截距、面積的物理意義?？键c一牛頓第一定律知識點一牛頓第一定律1．內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。2．理想實驗：它是在經(jīng)驗事實基礎(chǔ)上采用科學的抽象思維來展開的實驗，是人們在思想上塑造的理想過程。牛頓第一定律是通過理想斜面實驗得出的，它不能(填“不能”或“可以”)由實際的實驗來驗證。3．物理意義(1)揭示了物體在不受外力或所受合外力為零時的運動規(guī)律。(2)提出了一切物體都具有慣性，即物體維持其原有運動狀態(tài)的特性。(3)揭示了力與運動的關(guān)系，說明力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。注意：運動狀態(tài)的改變指速度的改變，速度改變則必有加速度，故力是物體產(chǎn)生加速度的原因。知識點二慣性1．定義：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性。2．慣性大小的量度質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度。物體的質(zhì)量越大，慣性越大；物體的質(zhì)量越小，慣性越小。3．對慣性的理解(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。(2)物體慣性的大小只取決于物體的質(zhì)量，與物體的受力情況、速度大小及所處位置無關(guān)。(3)物體慣性表現(xiàn)形式：①形式一：“保持原狀”。物體不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。②形式二：“反抗改變”。物體受到外力且合外力不為零時，慣性表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變。知識點三單位制1．單位制：由基本單位和導出單位一起組成了單位制。2．基本單位：基本物理量的單位。力學中的基本量有三個，它們分別是質(zhì)量、長度和時間，它們的國際單位分別是kg、m和s。3．導出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導出來的其他物理量的單位。考向1牛頓第一定律的理解1．關(guān)于力與運動的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．必須有力的作用物體才能運動B．牛頓第一定律可以用實驗直接驗證C．理想斜面實驗否定了“力是維持物體運動的原因”D．牛頓第二定律表明物體所受外力越大物體的慣性越大【答案】C【解析】：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，物體不受力時也能保持勻速直線運動，故A錯誤；牛頓第一定律是在實驗的基礎(chǔ)上進一步推理概括出來的科學理論，不能直接通過實驗得出，但能經(jīng)住實踐的檢驗，故B錯誤；伽利略通過理想斜面實驗說明，力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因，故C正確；慣性的大小由物體的質(zhì)量決定，與物體受力的大小無關(guān)，與是否受力也無關(guān)，故D錯誤。2．(多選)下列對牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律B．不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變C．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊運動的結(jié)果D．奔跑的運動員，由于遇到障礙而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)【答案】ABD【解析】：牛頓第一定律描述的是物體不受外力作用時的運動規(guī)律，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)不變，A、B正確；牛頓第一定律還揭示了力和運動的關(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，C錯誤，D正確?？枷?關(guān)于慣性的認識1.如圖所示，滑冰運動員用力將冰刀后蹬，可以向前滑行；停止用力，會逐漸停下，且滑行的速度越大，停下所需時間越長，滑得越遠。有四位同學對此過程發(fā)表了自己的看法，你認為正確的是()A．運動員的運動需要力來維持B．停止用力，運動員停下來是具有慣性的表現(xiàn)C．停止用力，運動員停下來是由于摩擦力的作用D．速度越大，停下所需時間越長，說明慣性的大小和速度有關(guān)【答案】C【解析】力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不是維持物體運動的原因，故A錯誤；停止用力，運動員停下來是由于摩擦力的作用，而繼續(xù)運動是因為慣性，故B錯誤，C正確；摩擦力一定時，根據(jù)運動學公式可知，速度越大，停下所需時間越長，但慣性與自身的質(zhì)量有關(guān)，與速度無關(guān)，故D錯誤。2.大型油罐車內(nèi)部設(shè)置了一些固定擋板，如圖所示，油罐車在水平路面上行駛，下列說法正確的是()A．油罐車勻速前進時，油沒有慣性B．油罐車加速前進時，油的液面仍然保持水平C．油罐車減速前進時，兩擋板間油的液面前低后高D．擋板間油的質(zhì)量相對小，可以有效減弱變速時油的涌動【答案】D【解析】慣性的大小只取決于物體的質(zhì)量，和物體的運動狀態(tài)無關(guān)，故A錯誤；當油罐車加速前進時，由于慣性油向后涌動，所以油的液面應(yīng)前低后高，故B錯誤；當油罐車減速前進時，油向前涌動，油的液面前高后低，故C錯誤；當擋板間油的質(zhì)量相對小時，油的慣性小，可以有效減弱變速時油的涌動，故D正確。考點二牛頓第二定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。2．表達式：F＝ma。3．對牛頓第二定律的理解4．加速度兩個表達式的對比理解(1)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a與Δv、Δt無必然聯(lián)系；(2)a＝eq\f(F,m)是加速度的決定式，a的大小由合外力F和質(zhì)量m決定，且a∝F，a∝eq\f(1,m)。考向1對牛頓第二定律的理解1．關(guān)于物體的運動狀態(tài)和所受合力的關(guān)系，以下說法正確的是()A．物體所受合力為零，物體一定處于靜止狀態(tài)B．只有合力發(fā)生變化時，物體的運動狀態(tài)才會發(fā)生變化C．物體所受合力不為零時，物體的速度一定不為零D．物體所受的合力不變且不為零，物體的運動狀態(tài)一定變化【答案】D【解析】：物體所受合力為零，則物體處于平衡狀態(tài)，因此物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，A錯誤；物體所受合力變化時，物體的運動狀態(tài)會產(chǎn)生變化，物體受恒定的合力時，物體的運動狀態(tài)也會產(chǎn)生變化，B錯誤；物體所受合力不為零時，物體的加速度一定不為零，物體的速度有時可能為零，C錯誤；物體所受的合力不變且不為零，由牛頓第二定律可知，物體一定有加速度，物體的運動狀態(tài)一定變化，D正確。考向2．合力、加速度、速度之間的決定關(guān)系1.在粗糙的水平面上，物體在水平推力作用下由靜止開始做勻加速直線運動。經(jīng)過一段時間后，水平推力逐漸減小到0(物體仍在運動)。在水平推力逐漸減小到0的過程中()A．物體加速度逐漸減小，速度逐漸減小B．物體加速度逐漸減小，速度逐漸增大C．物體加速度先增大后減小，速度先增大后減小D．物體加速度先減小后增大，速度先增大后減小【答案】D【解析】：物體在水平推力作用下由靜止開始做勻加速直線運動，物體水平方向受到推力和滑動摩擦力。水平推力從開始減小到與滑動摩擦力大小相等的過程中，物體受到推力大于摩擦力，物體有加速度，合力減小，加速度減??；此后，推力繼續(xù)減小，推力小于滑動摩擦力，合力與速度方向相反，物體做減速運動，合力反向增大，加速度反向增大。故物體加速度先減小后增大；速度先增大后減小。2.將一個皮球豎直向上拋出，皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比。下列描繪皮球在上升過程中加速度的大小a與時間t關(guān)系的圖像，可能正確的是()【答案】C【解析】：皮球在上升過程中受空氣阻力方向向下，由牛頓第二定律有mg＋kv＝ma，解得a＝g＋eq\f(kv,m)，可知皮球做加速度越來越小的減速運動，速度減小到0時其加速度大小減小到重力加速度g，排除B、D；加速度越小，速度減小得越慢，由a＝g＋eq\f(kv,m)可知加速度減小得也越慢，A錯誤，C正確?？枷?．牛頓第二定律的簡單應(yīng)用4.2023年10月26日，“神舟十七號”成功發(fā)射，順利將三名航天員送入太空并進駐空間站。在空間站中，如需測量一個物體的質(zhì)量，需要運用一些特殊方法：如圖乙所示，先對質(zhì)量為m1＝1.0kg的標準物體P施加一水平恒力F，測得其在1s內(nèi)的速度變化量大小是10m/s，然后將標準物體與待測物體Q緊靠在一起，施加同一水平恒力F，測得它們1s內(nèi)速度變化量大小是2m/s。則待測物體Q的質(zhì)量m2為()A．3.0kg B．4.0kgC．5.0kg D．6.0kg【答案】B【解析】：對P施加F時，根據(jù)牛頓第二定律有a1＝eq\f(F,m1)＝eq\f(Δv1,Δt)＝10m/s2，對P和Q整體施加F時，根據(jù)牛頓第二定律有a2＝eq\f(F,m1＋m2)＝eq\f(Δv2,Δt)＝2m/s2，聯(lián)立解得m2＝4.0kg，故選B?？键c三動力學的兩類基本問題知識點一動力學的兩類基本問題1．第一類問題：由因推果——已知受力情況求物體的運動情況。2．第二類問題：由果溯因——已知運動情況求物體的受力情況。3．解決兩類基本問題的方法以加速度為“橋梁”，由運動學公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下圖所示：知識點二動力學問題的解題思路明確研究對象根據(jù)問題需要和解題方便，選擇某個物體或幾個物體構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對象受力分析和運動過程分析畫好受力示意圖、情境示意圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程選取正方向或建立坐標系通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標的正方向確定合力F合若物體只受兩個力作用，通常用合成法；若物體受三個或三個以上的力，一般用正交分解法列方程求解根據(jù)牛頓第二定律可得F合＝ma或eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx＝max,Fy＝may))，列方程求解，必要時對結(jié)果進行討論考向1已知受力求運動1．2024年4月3日，小米集團完成了小米SU7汽車的首批交付儀式。之后陸續(xù)有用戶對小米SU7進行了性能測試。為提升了駕駛體驗，為駕乘者提供更加安全和舒適的駕駛環(huán)境小米SU7具有AEB自動緊急制動性能并加入了AEBPro功能。某車主對此性能進行了測試。小米SU7在平直的封閉公路上以=108km/h的速度水平向右勻速行駛，檢測到障礙物后在AEB和AEBPro功能作用下開始減速，車所受阻力f與車重力mg的比值隨時間變化的情況可簡化為如下圖所示的圖像，最終停在據(jù)障礙物1m的位置。取重力加速度g=10m/s2。求：（1）小米SU7開始減速瞬間的加速度；（2）小米SU7在1s末的速度大??；（3）小米SU7從開始減速位置到障礙物間的距離?！敬鸢浮浚?）=-10m/s2，方向水平向左；（2）=20m/s；（3）=36m【詳解】（1）根據(jù)題意，由圖可知，小米SU7開始剎車時由牛頓第二定律有聯(lián)立解得方向水平向左；（2）由運動學公式可得，小米SU7做減速運動，則小米SU7在1s末的速度大小為代入數(shù)據(jù)解得=20m/s（3）根據(jù)題意開始減速1s內(nèi)，由運動學公式可得，運動的位移為=25m開始減速1s后，由圖可知由牛頓第二定律有由運動學公式可得聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得小米SU7從開始減速位置到障礙物間的距離+1m=36m2．人類從事滑雪活動已有數(shù)千年歷史，滑雪愛好者可在雪場上輕松、愉快地滑行，飽享滑雪運動的樂趣。一名滑雪愛好者以1m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡的傾角為30°。若人與滑板的總質(zhì)量為60kg，受到的總阻力為60N，重力加速度g取10m/s2，求：（1）滑雪者加速度的大??；（2）3s內(nèi)滑雪者下滑位移的大?。唬?）3s末人與滑板總重力的瞬時功率?！敬鸢浮浚?）；（2）21m；（3）3900W【詳解】（1）由牛頓第二定律解得滑雪者加速度的大小為（2）由運動學公式其中，解得3s內(nèi)滑雪者下滑位移的大小為x=21m（3）由運動學公式重力的瞬時功率聯(lián)立解得，3s末人與滑板總重力的瞬時功率為P=3900W考向2已知運動求受力3．冰壺是在冰上進行的一種投擲性競賽項目。某次訓練中，冰壺（可視為質(zhì)點）被運動員擲出后，在水平冰面上沿直線依次經(jīng)過A、B、C三點后停在O點。已知A、B間的距離x=26m，B、C間的距離x2=5.5m，冰壺通過AB段的時間t1=10s，通過BC段的時間t2=5s，假設(shè)冰壺和冰面間的動摩擦因數(shù)處處相等，重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）C、O兩點之間的距離x3；（2）冰壺和冰面間的動摩擦因數(shù)μ?！敬鸢浮浚?）0.9m；（2）0.02【詳解】（1）因為冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)處處相等，因此冰壺滑動時受到的摩擦力處處相等，又因為冰壺沿直線運動，因此冰壺在A點至O點的運動為勻減速直線運動，假設(shè)冰壺運動的加速度大小為a，在A點時的速度大小為vA，在C點時的速度大小為vC，因此有，解得a=0.2m/s2，vA=3.6m/s又由代入數(shù)據(jù)可得vC=0.6m/s已知運動到O點時冰壺停下，因此有代入已知數(shù)據(jù)可知x3=0.9m（2）假設(shè)冰壺與冰面間的摩擦力大小為f，則有根據(jù)牛頓第二定律可知已知a=0.2m/s2，聯(lián)立以上各式可得4．2022年北京舉辦了第24屆冬奧會，圖甲是鋼架雪車比賽項目的一段賽道，長12m水平直道AB與長20m的傾斜直道BC在B點平滑連接，斜道與水平面的夾角為。運動員從A點由靜止出發(fā)，推著雪車勻加速到B點時速度大小為8m/s，緊接著快速俯臥到車上沿BC勻加速下滑（如圖乙所示），運動員經(jīng)過B點時速率未發(fā)生改變，到C點共計用時5.0s。若雪車（包括運動員）可視為質(zhì)點，始終在冰面上運動，其總質(zhì)量為100kg，，g取，求雪車（包括運動員）：（1）在直道AB上的加速度大?。唬?）過C點的速度大?。唬?）在斜道BC上運動時受到的阻力大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】（1）設(shè)雪車在直道AB段加速度大小為，根據(jù)位移速度公式可得解得（2）在AB上運動時間為從B點到C點，根據(jù)勻變速直線運動位移時間公式可得其中聯(lián)立解得過C點的速度大小為（3）設(shè)斜道BC上運動時受到的阻力大小為，根據(jù)牛頓第二定律可得解得【題后反思】分析動力學兩類基本問題的關(guān)鍵【題后反思】分析動力學兩類基本問題的關(guān)鍵(1)做好兩類分析：物體的受力分析和物體的運動過程分析；(2)搭建兩個橋梁：加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；連接點的速度是聯(lián)系各物理過程的橋梁?？键c四動力學圖像問題圖像v-t圖像、a-t圖像、F-t圖像、F-a圖像等三種類型(1)已知物體的速度、加速度隨時間變化的圖像，求解物體的受力情況。(2)已知物體受到的力隨時間變化的圖像，求解物體的運動情況。(3)由已知條件確定某物理量的變化圖像。解題策略(1)問題實質(zhì)是力與運動的關(guān)系，要注意區(qū)分是哪一種動力學圖像。(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對應(yīng)的函數(shù)方程式，進而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系，以便對有關(guān)物理問題作出準確判斷。破題關(guān)鍵(1)分清圖像的類別：即分清橫、縱坐標所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖像所反映的物理過程，會分析臨界點。(2)注意圖像中的一些特殊點所表示的物理意義：圖像與橫、縱坐標的交點，圖像的轉(zhuǎn)折點，兩圖像的交點等。(3)明確能從圖像中獲得哪些信息：把圖像與具體的題意、情境結(jié)合起來，再結(jié)合斜率、特殊點、面積等的物理意義，確定從圖像中反饋出來的有用信息，這些信息往往是解題的突破口或關(guān)鍵點。考向1由運動圖像分析物體的受力情況1．一個質(zhì)量為6kg的物體在水平面上運動，圖中的兩條直線的其中一條為物體受水平拉力作用而另一條為不受拉力作用時的速度—時間圖像，則物體所受摩擦力的大小的可能值為（）A．1N B．2N C．2.5N D．3N【答案】B【詳解】根據(jù)可知兩圖線對應(yīng)的加速度大小分別為，若水平拉力與運動方向相反，則有，解得，若水平拉力與運動方向相同，則有，解得，故選B。2.如圖甲所示，質(zhì)量為2kg的物塊在水平恒力F的作用下由靜止開始在粗糙地面上做直線運動，經(jīng)0.6s撤去F，物塊運動的速度一時間（）圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是（

）A．恒力F的大小為24NB．物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為0.8C．物塊在0.7s時的加速度大小為D．1.0s時物塊的速度大小為0.8m/s【答案】AB【詳解】BC．由圖乙可知，撤去恒力后，物塊做勻減速運動的加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可得解得物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為故B正確，C錯誤；A．由圖乙可知，物塊做勻減速運動的加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可得解得恒力F的大小為故A正確；D．撤去恒力后，物塊做勻減速運動到停下來所用時間為可知物塊在時已經(jīng)處于靜止狀態(tài)，則時物塊的速度大小為0，故D錯誤。故選AB?？枷?由力的圖像分析物體的運動情況3．如圖甲所示，質(zhì)量為m的物塊在水平力F的作用下可沿豎直墻面滑動，水平力F隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，物塊與豎直墻面間的動摩擦因數(shù)為μ，物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，豎直墻面足夠高，重力加速度大小為g。下列說法正確的是()A．物塊一直做勻加速直線運動B．物塊先做加速度減小的加速運動，后做勻速直線運動C．物塊的最大速度為eq\f(1,2)gt0D．t＝t0時，物塊停止下滑【答案】C【解析】：根據(jù)物塊的受力，由牛頓第二定律有mg－f＝ma，由題圖乙可知F＝eq\f(mg,μt0)t，而f＝μF，解得a＝g－eq\f(gt,t0)，故隨時間的增大，物塊先做加速度逐漸減小的加速運動，后做加速度逐漸增大的減速運動，最后停止下滑，靜止后物塊的加速度為零，處于平衡狀態(tài)；當t＝t0時，物塊的加速度為零，此時物塊的速度最大，做出a-t圖像如圖所示根據(jù)其面積求出最大速度為vm＝eq\f(1,2)gt0，故選C。考向3由已知條件確定某物理量的圖像4．以不同初速度將Ⅰ、Ⅱ兩個小球同時豎直向上拋出并開始計時，Ⅰ球所受空氣阻力可忽略，Ⅱ球所受空氣阻力大小與速率v成正比。下列小球上升階段的v-t圖像中，可能正確的是()【答案】C【解析】：Ⅰ球所受空氣阻力可忽略，加速度為重力加速度，Ⅱ球所受空氣阻力大小與速率v成正比，加速度始終比Ⅰ球大，減速到零時加速度為g，且速度減小加速度逐漸減小，v-t圖像斜率代表加速度。故選C?！尽绢}后反思】分析動力學圖像問題的方法技巧1．分清圖像的類別：即分清橫、縱坐標所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖像所反映的物理過程。2．建立圖像與物體運動間的關(guān)系：把圖像與具體的題意、情景結(jié)合起來，明確圖像反映的是怎樣的物理過程。3．建立圖像與公式間的關(guān)系：對于a－F圖像、F－x圖像、v－t圖像、v2－x圖像等，都應(yīng)先建立函數(shù)關(guān)系，然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系讀取信息或描點作圖，特別要明確圖像斜率、“面積”、截距等對應(yīng)的物理意義。4．讀圖時要注意一些特殊點：比如起點、截距、轉(zhuǎn)折點、兩圖線的交點，特別注意臨界點(在臨界點物體運動狀態(tài)往往發(fā)生變化)?？键c五超失重問題知識點1超重、失重和完全失重的對比名稱超重失重完全失重產(chǎn)生條件物體的加速度向上物體的加速度向下物體豎直向下的加速度等于g對應(yīng)運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動、豎直上拋運動等原理F－mg＝maF＝mg＋mamg－F＝maF＝mg－mamg－F＝mgF＝0說明(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。(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。知識點2．判斷超重和失重現(xiàn)象的三個角度從受力的角度判斷當物體受到的向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時處于失重狀態(tài)；等于零時處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當物體具有向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的加速度時，處于失重狀態(tài)；向下的加速度恰好等于重力加速度時，處于完全失重狀態(tài)從速度變化角度判斷物體向上加速或向下減速時，物體處于超重狀態(tài)；物體向下加速或向上減速時，物體處于失重狀態(tài)知識點3．對超重和失重問題的三點提醒(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動時，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，物體的實際重力并沒有發(fā)生變化，變化的只是物體的視重?？枷?．根據(jù)運動情況判斷超重、失重1.自由式滑雪大跳臺比賽中比賽場地可簡化為如圖所示的助滑區(qū)、弧形過渡區(qū)、著陸區(qū)、減速區(qū)等組成。若將運動員看作質(zhì)點，且忽略空氣阻力，下列說法正確的是()A．運動員在助滑區(qū)加速下滑時處于超重狀態(tài)B．運動員在跳離弧形過渡區(qū)至著陸區(qū)之前的過程中處于完全失重狀態(tài)C．運動員在弧形過渡區(qū)運動過程中處于失重狀態(tài)D．運動員在減速區(qū)減速過程中處于失重狀態(tài)【答案】B【解析】：運動員在助滑區(qū)加速下滑時，加速度沿斜面向下，加速度在豎直方向的分加速度為豎直向下，處于失重狀態(tài)，A錯誤；忽略空氣阻力，運動員在跳離弧形過渡區(qū)至著陸區(qū)之前，在空中只受到豎直向下的重力作用，加速度為豎直向下的重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，B正確；運動員在弧形過渡區(qū)做圓周運動，加速度有豎直向上的分量，處于超重狀態(tài)，C錯誤；運動員在減速區(qū)減速過程中，減速下降，豎直方向的分加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，D錯誤?？枷?．根據(jù)超重、失重判斷運動情況3.在豎直方向運動的電梯地板上放置一臺秤，將物體放在臺秤上。電梯靜止時臺秤示數(shù)為FN，在電梯運動的某段過程中，臺秤示數(shù)大于FN。在此過程中()A．物體受到的重力增大B．物體處于失重狀態(tài)C．電梯可能正在加速下降D．電梯可能正在加速上升【答案】D【解析】：物體的視重變大，但是受到的重力沒變，A錯誤；物體對臺秤的壓力變大，可知物體處于超重狀態(tài)，B錯誤；物體處于超重狀態(tài)，則加速度向上，電梯可能正在加速上升或者減速下降，C錯誤，D正確?？枷?．超重、失重現(xiàn)象的應(yīng)用3.如圖所示，臺秤上放一個木箱，木箱內(nèi)有質(zhì)量分別為m1和m2的兩物體P、Q，用細繩通過光滑定滑輪相連，m1＞m2?，F(xiàn)剪斷Q下端的細繩，在P下落但還沒有到達箱底的過程中，臺秤的示數(shù)與未剪斷Q下端的細繩前的示數(shù)相比將()A．變大 B．變小C．不變 D．先變小后變大【答案】B【解析】：剪斷Q下端的細繩后，因m1>m2，P加速下降，Q加速上升，但對P、Q以及滑輪和箱子組成的系統(tǒng)，整體有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，故臺秤的示數(shù)與未剪斷細繩前的示數(shù)相比減小了，B正確?？枷?．超重、失重現(xiàn)象的圖像問題4.小明站在裝有力傳感器的臺秤上，完成下蹲、起立動作。計算機采集到的力傳感器示數(shù)隨時間變化情況如圖所示。下列判斷正確的是()A．a(chǎn)點對應(yīng)時刻，小明向下的速度最大B．a(chǎn)點對應(yīng)時刻，小明向下的加速度最大C．b點對應(yīng)時刻，小明處于超重狀態(tài)D．圖示時間內(nèi)，小明完成了兩次下蹲和兩次起立【答案】A【解析】：小明在下蹲過程經(jīng)歷先向下加速再向下減速，即先失重后超重；起立過程經(jīng)歷先向上加速再向上減速，即先超重后失重，所以由題圖可知，小明先下蹲后起立，圖示時間內(nèi)小明完成了1次下蹲和1次起立，且a點對應(yīng)時刻F＝mg，小明的加速度為0，向下的速度達到最大，故A正確，B、D錯誤；b點對應(yīng)時刻，小明正在起立減速上升的過程，所以小明處于失重狀態(tài)，故C錯誤。1．（2024·廣東·高考真題）如圖所示，輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定。木塊從彈簧正上方H高度處由靜止釋放。以木塊釋放點為原點，取豎直向下為正方向。木塊的位移為y。所受合外力為F，運動時間為t。忽略空氣阻力，彈簧在彈性限度內(nèi)。關(guān)于木塊從釋放到第一次回到原點的過程中。其圖像或圖像可能正確的是（） B．C． D．【答案】B【詳解】AB．在木塊下落高度之前，木塊所受合外力為木塊的重力保持不變，即當木塊接觸彈簧后到合力為零前，根據(jù)牛頓第二定律隨著增大減??；當彈簧彈力大于木塊的重力后到最低點過程中木塊所受合外力向上，隨著增大增大；圖像如圖所示故B正確，A錯誤；CD．同理，在木塊下落高度之前，木塊做勻加速直線運動，根據(jù)速度逐漸增大，所以圖像斜率逐漸增大，當木塊接觸彈簧后到合力為零前，根據(jù)牛頓第二定律木塊的速度繼續(xù)增大，做加速度減小的加速運動，所以圖像斜率繼續(xù)增大，當彈簧彈力大于木塊的重力后到最低點過程中木塊所受合外力向上，木塊做加速度增大的減速運動，所以圖斜率減小，到達最低點后，木塊向上運動，經(jīng)以上分析可知，木塊先做加速度減小的加速運動，再做加速度增大的減速運動，再做勻減速直線運動到最高點，圖像大致為故CD錯誤。故選B。2.（2024·安徽·高考真題）傾角為的傳送帶以恒定速率順時針轉(zhuǎn)動。時在傳送帶底端無初速輕放一小物塊，如圖所示。時刻物塊運動到傳送帶中間某位置，速度達到。不計空氣阻力，則物塊從傳送帶底端運動到頂端的過程中，加速度a、速度v隨時間t變化的關(guān)系圖線可能正確的是（

） B． C． D．【答案】C【詳解】時間內(nèi)：物體輕放在傳送帶上，做加速運動。受力分析可知，物體受重力、支持力、滑動摩擦力，滑動摩擦力大于重力的下滑分力，合力不變，故做勻加速運動。之后：當物塊速度與傳送帶相同時，靜摩擦力與重力的下滑分力相等，加速度突變?yōu)榱悖飰K做勻速直線運動。C正確，ABD錯誤。故選C。3．（2024·全國·高考真題）學生小組為了探究超重和失重現(xiàn)象，將彈簧測力計掛在電梯內(nèi)，測力計下端掛一物體。已知當?shù)刂亓铀俣却笮椤?1)電梯靜止時測力計示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為N（結(jié)果保留1位小數(shù)）；(2)電梯上行時，一段時間內(nèi)測力計的示數(shù)為，則此段時間內(nèi)物體處于（填“超重”或“失重”）狀態(tài)，電梯加速度大小為（結(jié)果保留1位小數(shù)）?！敬鸢浮?1)5.0(2)失重1.0【詳解】（1）由圖可知彈簧測力計的分度值為0.5N，則讀數(shù)為5.0N。（2）[1]電梯上行時，一段時間內(nèi)測力計的示數(shù)為，小于物體的重力可知此段時間內(nèi)物體處于失重狀態(tài)；[2]根據(jù)根據(jù)牛頓第二定律代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得電梯加速度大小4．（2023·全國·高考真題）一同學將排球自O(shè)點墊起，排球豎直向上運動，隨后下落回到O點。設(shè)排球在運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．上升時間等于下落時間 B．被墊起后瞬間的速度最大C．達到最高點時加速度為零 D．下落過程中做勻加速運動【答案】B【詳解】A．上升過程和下降過程的位移大小相同，上升過程的末狀態(tài)和下降過程的初狀態(tài)速度均為零。對排球受力分析，上升過程的重力和阻力方向相同，下降過程中重力和阻力方向相反，根據(jù)牛頓第二定律可知，上升過程中任意位置的加速度比下降過程中對應(yīng)位置的加速度大，則上升過程的平均加速度較大。由位移與時間關(guān)系可知，上升時間比下落時間短，A錯誤；B．上升過程排球做減速運動，下降過程排球做加速運動。在整個過程中空氣阻力一直做負功，小球機械能一直在減小，下降過程中的最低點的速度小于上升過程的最低點的速度，故排球被墊起時的速度最大，B正確；C．達到最高點速度為零，空氣阻力為零，此刻排球重力提供加速度不為零，C錯誤；D．下落過程中，排球速度在變，所受空氣阻力在變，故排球所受的合外力在變化，排球在下落過程中做變加速運動，D錯誤。故選B。5．（2023·浙江·高考真題）如圖所示，在考慮空氣阻力的情況下，一小石子從O點拋出沿軌跡運動，其中P是最高點。若空氣阻力大小與瞬時速度大小成正比，則小石子豎直方向分運動的加速度大?。ǎ〢．O點最大 B．P點最大C．Q點最大 D．整個運動過程保持不變【答案】A【詳解】由于空氣阻力大小與瞬時速度大小成正比，小石子在O點時速度斜向上方，此時速度最大，空氣阻力斜向下方最大，上升過程與豎直方向夾角最小，故此時空氣阻力分解在豎直方向最大，根據(jù)牛頓第二定律可知此時豎直方向分運動的加速度最大。故選A。6．（2023·浙江·高考真題）一位游客正在體驗蹦極，綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺縱身而下。游客從跳臺下落直到最低點過程中（）A．彈性勢能減小 B．重力勢能減小C．機械能保持不變 D．繩一繃緊動能就開始減小【答案】B【詳解】游客從跳臺下落，開始階段橡皮繩未拉直，只受重力作用做勻加速運動，下落到一定高度時橡皮繩開始繃緊，游客受重力和向上的彈力作用，彈力從零逐漸增大，游客所受合力先向下減小后向上增大，速度先增大后減小，到最低點時速度減小到零，彈力達到最大值。A．橡皮繩繃緊后彈性勢能一直增大，A錯誤；B．游客高度一直降低，重力一直做正功，重力勢能一直減小，B正確；C．下落階段橡皮繩對游客做負功，游客機械能減少，轉(zhuǎn)化為彈性勢能，C錯誤；D．繩剛繃緊開始一段時間內(nèi)，彈力小于重力，合力向下做正功，游客動能在增加；當彈力大于重力后，合力向上對游客做負功，游客動能逐漸減小，D錯誤。故選B。7．（多選）（2023·全國·高考真題）使甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離，靜止于水平桌面上，甲的N極正對著乙的S極，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，兩者與桌面之間的動摩擦因數(shù)相等?，F(xiàn)同時釋放甲和乙，在它們相互接近過程中的任一時刻（）

A．甲的速度大小比乙的大 B．甲的動量大小比乙的小C．甲的動量大小與乙的相等 D．甲和乙的動量之和不為零【答案】BD【詳解】對甲、乙兩條形磁鐵分別做受力分析，如圖所示

A．根據(jù)牛頓第二定律有由于m甲>m乙所以a甲<a乙由于兩物體運動時間相同，且同時由靜止釋放，可得v甲<v乙A錯誤；BCD．對于整個系統(tǒng)而言，由于μm甲g>μm乙g，合力方向向左，合沖量方向向左，所以合動量方向向左，顯然甲的動量大小比乙的小，BD正確、C錯誤。故選BD。8．（2023·遼寧·高考真題）某大型水陸兩棲飛機具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演練中，該飛機在水面上由靜止開始勻加速直線滑行并汲水，速度達到v?=80m/s時離開水面，該過程滑行距離L=1600m、汲水質(zhì)量m=1.0×10?kg。離開水面后，飛機攀升高度h=100m時速度達到v?=100m/s，之后保持水平勻速飛行，待接近目標時開始空中投水。取重力加速度g=10m/s2。求：（1）飛機在水面滑行階段的加速度a的大小及滑行時間t；（2）整個攀升階段，飛機汲取的水的機械能增加量ΔE。【答案】（1），；（2）【詳解】（1）飛機做從靜止開始做勻加速直線運動，平均速度為，則解得飛機滑行的時間為飛機滑行的加速度為（2）飛機從水面至處，水的機械能包含水的動能和重力勢能，則機械能變化量為9．（2022·天津·高考真題）冰壺是冬季奧運會上非常受歡迎的體育項目。如圖所示，運動員在水平冰面上將冰壺A推到M點放手，此時A的速度，勻減速滑行到達N點時，隊友用毛刷開始擦A運動前方的冰面，使A與間冰面的動摩擦因數(shù)減小，A繼續(xù)勻減速滑行，與靜止在P點的冰壺B發(fā)生正碰，碰后瞬間A、B的速度分別為和。已知A、B質(zhì)量相同，A與間冰面的動摩擦因數(shù)，重力加速度取，運動過程中兩冰壺均視為質(zhì)點，A、B碰撞時間極短。求冰壺A（1）在N點的速度的大??；（2）與間冰面的動摩擦因數(shù)?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）設(shè)冰壺質(zhì)量為，A受到冰面的支持力為，由豎直方向受力平衡，有設(shè)A在間受到的滑動摩擦力為，則有設(shè)A在間的加速度大小為，由牛頓第二定律可得聯(lián)立解得由速度與位移的關(guān)系式，有代入數(shù)據(jù)解得（2）設(shè)碰撞前瞬間A的速度為，由動量守恒定律可得解得設(shè)A在間受到的滑動摩擦力為，則有由動能定理可得聯(lián)立解得10.（2022·廣東·高考真題）圖是滑雪道的示意圖?？梢暈橘|(zhì)點的運動員從斜坡上的M點由靜止自由滑下，經(jīng)過水平NP段后飛入空中，在Q點落地。不計運動員經(jīng)過N點的機械能損失，不計摩擦力和空氣阻力。下列能表示該過程運動員速度大小v或加速度大小a隨時間t變化的圖像是（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】設(shè)斜坡傾角為，運動員在斜坡MN段做勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律可得運動員在水平段做勻速直線運動，加速度運動員從點飛出后做平拋運動，加速度為重力加速度設(shè)在點的速度為，則從點飛出后速度大小的表達式為由分析可知從點飛出后速度大小與時間的圖像不可能為