2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第2讲　牛顿第二定律的应用

第2讲牛顿第二定律的应用CONTENTS考点一01考点二0203考点三04方法模型解读05跟踪训练·巩固提升01考点一瞬时性问题1.两种模型合外力与加速度具有因果关系，二者总是同时产生、同时变化、同

时消失，当物体所受合外力发生变化时，加速度也随着发生变化，

而物体运动的速度不能发生突变。2.解题思路【例1】

（2024·安徽蚌埠模拟）如图，A、B两球质量相等，光滑斜

面的倾角为θ，图甲中A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻

质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平

行，则在突然撤去挡板的瞬间（重力加速度为g）（

）A.图甲中A球的加速度不为零B.图乙中两球加速度均为gsinθC.图乙中轻杆的作用力一定不为零D.图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的3倍解析：对于题图甲，突然撤去挡板的瞬间，由于A、B还没开始运动，

故弹簧弹力不变，A仍处于平衡状态，加速度为0，对于B，其所受合

力等于挡板在未撤时挡板对它的支持力，为2mgsinθ，由牛顿第二定

律有2mgsinθ＝maB，可得B的加速度为aB＝2gsinθ；对于题图乙，突

然撤去挡板的瞬间，A、B加速度相同，整体由牛顿第二定律有2mgsin

θ＝2ma'，可得A、B的加速度均为a'＝gsinθ，设轻杆对A的作用力为

F，对A由牛顿第二定律有mgsinθ＋F＝ma'，可知F＝0，故题图乙中

轻杆的作用力一定为零，故选B。图乙中撤去挡板后，两物体用轻杆连接，采用整体法，得出整体

的加速度，再隔离单个物体分析；图甲中两物体用轻弹簧连接，由于

弹簧的弹力不能突变，采用先整体后隔离的方法，再应用牛顿第二定

律从而得出正确的结论。

1.【轻弹簧】如图所示，物块1的质量为3m，物块2的质量为m，两者

通过轻弹簧相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静

止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块

1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有（

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

2.【轻弹簧、轻绳】竖直面内，有一质量m＝2kg的小球，小球与左

端固定的水平轻弹簧及上端固定的不可伸长的轻绳相连，如图所

示，此时小球处于静止状态，轻绳与竖直方向成θ＝45°角。取g＝

10m/s2。下列说法正确的是（

）A.此时，绳上的拉力为20NB.若剪断轻绳，则剪断绳的瞬间轻弹簧的弹力大小为20NC.若剪断轻绳，则剪断的瞬间小球的加速度大小为10m/s2，方向向左D.若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为零

02考点二超重、失重问题1.实重和视重（1）实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态

⁠

（选填“无关”或“相关”）。（2）视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧

测力计或台秤的示数称为视重。无关2.超重、失重和完全失重的对比名称超重失重完全失重现象视重

⁠实重视重

⁠实

重视重等于

⁠产生条

件物体加速度的方向

⁠

⁠物体加速度的方

向

⁠物体竖直向下的

加速度等

于

⁠大于小于0

向

上向下g

名称超重失重完全失重对应运

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、

宇宙航行等原理F－mg＝maF＝

⁠mg－F＝maF＝

⁠mg－F＝mgF＝

⁠mg＋ma

mg－ma

0

▢判断小题1.加速上升的物体处于超重状态。

（

√

）2.减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。

（

×

）3.加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。

（

×

）4.物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。

（

√

）5.根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。

（

×

）√××√×

1.判断超重和失重现象的三个角度（1）从受力的角度判断：当物体受到的向上的拉力（或支持力）

大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状

态；等于零时处于完全失重状态。（2）从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重

状态；具有向下的加速度时处于失重状态；向下的加速度恰

好等于重力加速度时处于完全失重状态。（3）从速度变化角度判断：物体向上加速或向下减速时，超重；

物体向下加速或向上减速时，失重。2.对超重和失重问题的三点提醒（1）发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于加速

度的方向。（2）并非物体在竖直方向上运动时，才会出现超重或失重现

象。只要加速度具有竖直向上的分量，物体就处于超重状

态；同理，只要加速度具有竖直向下的分量，物体就处于

失重状态。（3）发生超重或者失重时，物体的实际重力并没有发生变化，变

化的只是物体的视重。【例2】

（2024·福建龙岩模拟）引体向上是高中学生体质健康标准

的选测项目，如图甲所示，质量为60kg的男同学用双手抓住单杠做引

体向上，在竖直向上的运动过程中，他重心运动的速度v随时间t变化

的图像如图乙所示，重力加速度大小取10m/s2，由图像可知（

）A.t＝0.5s时，单杠对他的支持力约为582NB.t＝1.1s时，他向上运动到最高点C.t＝1.5s时，他处于失重状态D.t＝1.5s时，单杠对他的支持力约为600N

1.【超重、失重的分析与计算】如图所示，在某城市的建筑工地上，

工人正在运用夹砖器把两块质量均为m的相同长方体砖块夹住后竖

直向上加速提起。已知每块砖块能承受的最大压力大小为F，夹砖

器与每个砖块间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦

力，重力加速度为g。则在加速提起砖块的过程中，下列说法正确

的是（

）A.在加速提起砖块的过程中，砖块处于失重状态B.夹砖器对两块砖块的压力大小可能不相等D.两块砖块之间的摩擦力一定不为零

2.【超重、失重与图像结合】在蹦床运动过程中，用力传感器测出蹦

床对运动员的弹力F，如图是绘制的F随时间t的变化图像，不计空

气阻力，取重力加速度g＝10m/s2，则下列说法正确的是（

）A.运动员的质量为40kgB.运动员在3.6～4.8s内处于超重状态C.运动员的最大加速度大小为50m/s2D.运动员离开蹦床上升的最大高度为3.2m

03考点三两类动力学问题1.基本思路2.基本步骤3.解题关键（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。已知受力求运动情况【例3】

（2024·山东日照统考）如图甲所示，一根足够长的固定细

杆与水平方向的夹角θ＝37°，质量m＝2kg的带电小球穿在细杆上并

静止于细杆底端的O点。t＝0开始在空间施加一电磁辐射区，使小球

受到水平向右的力F＝kt（k＝10N/s），t＝6s时小球离开电磁辐射

区，小球在电磁辐射区内的加速度a随着时间t变化的图像如图乙所

示，认为细杆对小球的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（取g＝10

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

解析：根据题意，对小球进行受力

分析，如图所示由图乙可知，t＝4s时，小球的加速度恰

好为0，则有Fcosθ＝mgsinθ＋fFsinθ＋mgcosθ＝FNf＝μFN又F＝kt＝10×4N＝40N联立解得μ＝0.5根据题意，结合图乙可知，t＝6s时，有F'cosθ－mgsinθ－f'＝mamaxF'sinθ＋mgcosθ＝FN'f'＝μFN'又F'＝kt＝10×6N＝60N联立解得amax＝5m/s2。（2）小球离开电磁辐射区后沿着细杆上升的最大距离l。答案：1.25m

解析：t＝6s时，小球离开电磁辐射区，由牛顿第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma

已知运动情况求受力【例4】

（多选）一热气球悬停在距地面65m处（无人区），由于

工作人员操作失误，热气球在很短时间内漏掉了一部分气体，被及时

堵住后气球在竖直方向由静止开始向下做匀加速直线运动，30s后速

度增加到3m/s，此时工作人员立即抛出一些压舱物，热气球开始做匀

减速直线运动，又过了30s气球再次到达之前的高度。已知热气球漏

掉一部分气体后的总质量为600kg，堵住后受到的浮力大小不变，热

气球受到的阻力可以忽略不计，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列

说法正确的是（

）A.热气球向下做匀加速直线运动的加速度大小为0.1m/s2B.热气球堵住后受到的浮力大小为5600NC.热气球距地面的最小距离为20mD.抛出物的质量约为23.3kg

设抛出物的质量为Δm，抛出后根据牛顿运动定律，有F－（m－Δm）

g＝（m－Δm）a'，解得Δm≈23.3kg，故D正确。04方法模型解读等时圆模型1.“光滑斜面”模型如图所示，质量为m的物体从倾角为θ、高度为h的光滑斜面顶端由

静止下滑，则有如下规律：

2.“等时圆”模型（1）三种模型（如图）（2）等时性的证明

即沿同一起点（圆的最高点）或终点（圆的最低点）的各条

光滑弦运动具有等时性，运动时间与弦的倾角、长短无关。【典例】

（2024·重庆模拟）春秋末年，齐国著作《考工记：轮人》篇中记载：“轮人为盖”，“上欲尊而宇欲卑，上尊而宇卑，则吐水，疾而霤远。”意思是车盖中央高而四周低，形成一个斜面，泄水很快，而且水流的更远。图甲是古代马车示意图，车盖呈伞状，支撑轴竖直向上，伞底圆面水平。过支撑轴的截面图简化为如图乙所示的等腰三角形，底面半径恒定为r，底角为θ。θ取不同的值时，自车盖顶端A由静止下滑的水滴（可视为质点）沿斜面运动的时间不同。已知重力加速度为g，不计水滴与伞面间的摩擦力和空气阻力。（1）倾角θ为多大时，水滴下滑时间最短，并求出最短时间tmin；

解析：水滴沿伞面下滑过程中有mgsinθ＝ma

①

水滴离开伞后做斜下抛运动，且有：水平和竖直两个分速度

水平方向x＝vxt2

⑥由题意，根据几何关系可知

A.t1＞t2B.t3＝t4C.t2＜t4D.t1＝t4

05跟踪训练·巩固提升1.（2024·重庆沙坪坝模拟）如图所示为“惯性演示”的小实验，质

量均为m的四枚棋子a、b、c、d竖直叠放，静止在水平桌面上。现

用一直尺快速击打出最下方棋子d，在d被快速打出后瞬间，a、b、

c可视为处于原位置，则此时（已知重力加速度为g）（

）A.棋子a处于平衡状态B.棋子b对c的压力为2mgC.棋子c的加速度为3gD.棋子a、b、c均处于完全失重状态12345678910解析：D

棋子d被打出后，棋子a、b、c加速度相同，均为g，处于

完全失重状态，各棋子间无相互作用力。故选D。123456789102.如图所示，一蹦极爱好者正在进行蹦极。从爱好者离开高台直至最

后在空中静止下来的整个运动过程中，下列说法正确的是（

）A.爱好者在加速下落过程中，其惯性增大B.爱好者离开高台瞬间，其速度和加速度都为零C.爱好者第一次下落到最低点时，其处于超重状态D.爱好者第一次从最低点向上运动的过程中，绳对爱好者的拉力大于重力，处于超重状态12345678910解析：C

物体的惯性的大小只与质量有关，质量不变，惯性大小

不变，故A错误；爱好者离开高台瞬间，速度为零，加速度不为

零，故B错误；爱好者第一次下落到最低点时，绳的拉力大于重

力，爱好者具有向上的加速度，其处于超重状态，故C正确；爱好

者第一次从最低点向上运动的过程中，绳的拉力先大于重力，加速

度向上，爱好者处于超重状态；随着爱好者向上运动，绳的拉力逐

渐减小，当拉力等于重力时，爱好者处于平衡状态，速度达到最

大；爱好者继续上升，绳的拉力小于重力，加速度向下，爱好者处

于失重状态，故D错误。123456789103.（多选）（2024·海南海口模拟）如图所示，弹簧左端固定，右端

自由伸长到O点并系住物体m。现推动物体将弹簧压缩到A点，然后

释放，物体一直运动到B点速度减为零。如果物体受到地面的摩擦

阻力恒定，则（

）A.物体从A到O的过程加速度先变小后变大B.物体从O到B的过程加速度逐渐变大C.物体运动到O点时速度最大D.物体在B点速度减为零后一定保持静止12345678910解析：AB

在A点合力水平向右，在O点合力水平向左，因此从A

到O存在一个点加速度为零，从A到O加速度先变小后变大，故A正

确；物体从O到B的过程，滑动摩擦力方向向左，弹簧弹力也向左

且逐渐增大，所以加速度逐渐变大，故B正确；当物体加速度为零

时速度最大，物体运动到O点时合力是滑动摩擦力，加速度不为

零，速度最大的点在从A到O之间某个位置，故C错误；物体在B点

速度减到为零后，如果此时弹簧弹力大于最大静摩擦力，则物体将

继续运动，故D错误。123456789104.（2024·九省联考河南）如图，在平直路面上进行汽车刹车性能测

试。当汽车速度为v0时开始刹车，先后经过路面和冰面（结冰路

面），最终停在冰面上。刹车过程中，汽车在路面与在冰面所受阻

力之比为7∶1，位移之比为8∶7。则汽车进入冰面瞬间的速度为

（

）12345678910

123456789105.（2023·全国乙卷14题）一同学将排球自O点垫起，排球竖直向上运

动，随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和

速度大小成正比，则该排球（

）A.上升时间等于下落时间B.被垫起后瞬间的速度最大C.达到最高点时加速度为零D.下落过程中做匀加速运动12345678910

123456789106.如图甲所示，某同学用橡皮筋悬挂手机的方法模拟蹦极运动，并利

用手机的加速度传感器研究加速度随时间变化的图像如图乙所示。

手机保持静止时，图像显示的加速度值为0，自由下落时，图像显

示的加速度值约为－10m/s2，忽略空气阻力，下列说法正确的是

（

）12345678910A.t＝0.6s时，手机已下降了约1.8mB.t＝0.8s时，手机正向上加速运动C.加速度约为70m/s2时，手机速度为0D.0.6～0.8s时间内，橡皮筋的拉力逐渐减小12345678910

123456789107.（2024·重庆模拟）某风景旅游区的观光索道在某段时间其运行的

简化示意图如图所示，缆索倾角为37°，缆车通过卡扣固定悬挂在

缆索上，在缆索的牵引下一起斜向上匀速运动。已知缆车和卡扣的

总质量为m，运行过程中缆车始终处于竖直方向，重力加速度为g，

sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。下列说法正确的是（

）A.缆索对卡扣的摩擦力为0.6mgB.缆索对卡扣的作用力为0.8mgC.卡扣受到的合外力为mgD.运行过程中缆车处于超重状态12345678910解析：A

缆车通过卡扣固定悬挂在缆索上，在缆索的

牵引下一起斜向上匀速运动，对缆车和卡扣受力分析如

图所示，根据共点力平衡条件可知f＝mgsin37°，f＝

0.6mg，故A正确；缆索对卡扣的作用力与卡扣和缆车的

重力mg等大反向，故B错误；由于卡扣做匀速直线运

动，卡扣受到的合外力为0，故C错误；运行过程中缆车

处于平衡状态，既不超重也不失重，故D错误。123456789108.（多选）（2024·海南海口一模）一种能垂直起降的小型遥控无人

机如图所示，螺旋桨工作时能产生恒定的升力。在一次试飞中，无

人机在地面上由静止开始以2m/s2的加速度匀加速竖直向上起飞，

上升36m时无人机突然出现故障而失去升力。已知无人机的质量为

5kg，运动过程中所受空气阻力大小恒为10N，取重力加速度大小g

＝10m/s2。下列说法正确的是（

）A.无人机失去升力时的速度大小为12m/sB.螺旋桨工作时产生的升力大小为60NC.无人机向上减速时的加速度大小为12m/s2D.无人机上升的最大高度为36m12345678910

123456789109.（2024·九省联考吉林）滑雪是我国东北地区冬季常见的体育运

动。如图（a），在与水平面夹角θ＝14.5°的滑雪道上，质量m＝60

kg的滑雪者先采用两滑雪板平行的滑雪姿势（此时雪面对滑雪板的

阻力可忽略），由静止开始沿直线匀加速下滑x1＝45m，之后采取

两滑雪板间呈一定角度的滑雪姿势，通过滑雪板推雪获得阻力，匀

减速继续下滑x2＝15m后停止。已知sin14.5°＝0.25，sin37°＝0.6，

取重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力。（1）求减速过程中滑雪者加速度a的大小；答案：7.5m/s2

12345678910

12345678910（2）如图（