人教版高中物理精讲精练-必修1第03讲：牛顿第二定律 原卷版

第03讲：牛顿第二定律一：知识精讲归纳考点一、牛顿第二定律的表达式1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．2．表达式F＝kma，其中力F指的是物体所受的合力．考点二、力的单位1．力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N.2．“牛顿”的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫作1N，即1N＝1_kg·m/s2.3．在质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2，力的单位取N时，F＝kma中的k＝1，此时牛顿第二定律可表示为F＝ma.大重点：对牛顿第二定律的理解(1)a＝eq\f(F,m)是加速度的决定式，该式揭示了加速度的大小取决于物体所受的合力大小及物体的质量，加速度的方向取决于物体所受的合力的方向．(2)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定义式，但加速度的大小与速度变化量及所用的时间无关．(3)公式F＝ma，单位要统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位．(4)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a为物体的实际加速度；若F是某一个分力，加速度a为该力产生的分加速度．2．牛顿第二定律的四个性质(1)因果性：力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度．(2)矢量性：F＝ma是一个矢量式．物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同．(3)瞬时性：加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失．(4)独立性：作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和．3、合力、加速度、速度的关系1．力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果．只要物体所受的合力不为零，就会产生加速度．加速度与合力方向是相同的，大小与合力成正比(物体质量一定时)．2．力与速度无因果关系：合力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角．合力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动．4、牛顿第二定律的简单应用1．应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象．(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程．(3)求出合力或加速度．(4)根据牛顿第二定律列方程求解．2．应用牛顿第二定律解题的方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，物体所受合力的方向即加速度的方向．(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体所受的合力．①建立直角坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，Fy＝0(或Fx＝0，Fy＝ma)．②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a.根据牛顿第二定律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx＝max,Fy＝may))列方程求解．二：考点题型归纳题型一：牛顿第二定律的定义理解1．（2023秋·上海普陀·高一校考期末）从牛顿第二定律可知（）A．同一物体的运动速度变化越快，受到的合力也越大B．同一物体的运动速度变化越小，受到的合外力也越小C．物体的质量与它所受到合外力成正比，跟它的加速度成反比D．同一物体的运动速度越大，受到的合外力也越大2．（2023·全国·高一专题练习）关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（）A．根据公式可知，物体所受的合外力跟其运动的加速度成正比B．根据可知，物体的质量与其运动的加速度成反比C．根据可知，物体的质量与其所受合外力成正比D．根据可知，物体的加速度大小与其所受合外力成正比3．（2022秋·河南安阳·高一安阳一中校考）关于牛顿第二定律的表达式，下列说法正确的是（）A．物理公式只能确定物理量之间的数量关系和方向关系B．如果让10kg的物体产生大小的加速度，所需要的力的大小就是1NC．如果单位选取合适，牛顿第二定律的表达式可以是D．由可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，与其运动的加速度成反比题型二：牛顿第二定律的同向性4．（2024·全国·高一专题练习）一火车沿图示速度（v）方向在直轨道上行驶，一瓶水静止在车厢内水平桌面上，图示为火车运动过程中瓶内水面的两次形状，则（）A．图a反映火车在匀速运动，图b反映火车在减速运动B．图a反映火车在匀速运动，图b反映火车在加速运动C．图a反映火车在加速运动，图b反映火车在减速运动D．图a反映火车在减速运动，图b反映火车在匀速运动5．（2023·全国·高一专题练习）如图，小车上固定着三角硬杆，杆的端点处固定着一个质量为m的小球，当小车水平向右的加速度从零开始逐渐增大时，杆对小球作用力按时间先后用至变化表示，力的大小用线段长表示，则杆对小球的作用力的变化可能是下图中的（沿杆方向）（）A．B．C．D．6．（2022秋·湖北武汉·高一校联考期末）如图所示，在倾斜固定的杆上套一个质量为m的圆环，圆环通过轻绳悬挂着一个质量为M的小球，在圆环沿杆向下滑动的过程中，小球与圆环相对静止，且悬挂小球的轻绳始终处于竖直方向，则下列说法正确的是（）A．圆环做匀速直线运动 B．圆环不受摩擦力的作用C．圆环受到合力不等于零 D．绳对小球的拉力小于Mg题型三：牛顿第二定律求突变问题7．（2023秋·全国·高一期中）如图所示，轻弹簧的一端固定，另一端连着小球A，小球A的下面用另一根相同的轻弹簧连着小球B，一根轻质细绳一端连接小球A，另一端固定在墙上，平衡时细绳水平，弹簧与竖直方向的夹角为，弹簧的形变量为弹簧形变量的3倍，重力加速度大小为g。将细绳剪断的瞬间，下列说法正确的是（）

A．小球A的加速度大小为 B．小球A的加速度大小为C．小球B的加速度大小为 D．小球B的加速度大小为g8．（2023秋·全国·高一期中）如图所示，吊篮A、物体B、物体C的质量分别为m、3m、2m。B和C分别固定在弹簧两端，弹簧的质量不计。B和C在吊篮的水平底板上处于静止状态。将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间（）

A．吊篮A的加速度大小为g B．物体B的加速度大小为0C．物体C的加速度大小为g D．A、B、C的加速度大小都等于2g9．（2023秋·山东淄博·高一统考期末）如图所示，A、B两球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，重力加速度为。在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（）

A．两球的瞬时加速度方向均沿斜面向下，大小均为B．两球的瞬时加速度均为0C．A球的瞬时加速度方向沿斜面向下，大小为D．B球的瞬时加速度方向沿斜面向上，A球的瞬时加速度方向沿斜面向下题型四：牛顿第二定律分析动态运动过程10．（2023秋·浙江湖州·高一统考期末）如图为小明玩蹦床的情景，其中A位置是床面未受压力时的位置，B位置是某次他从最高点直立下落的过程中将床面压到的最低位置。若床面始终在弹性限度内，空气阻力忽略不计，对于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法正确的是（）A．小明下落到A位置，其速度开始减小B．小明在B位置时，其所受合外力为零C．小明从A位置下降到B位置的过程中，其加速度方向始终向下D．小明从A位置下降到B位置的过程中，其速度先增大后减小11．（2023春·宁夏银川·高一银川二中校考开学考试）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。现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体可以一直运动到B点，如果物体受到的阻力恒定，则（）A．物体从A到O加速运动，从O到B减速运动B．物体运动到O点时所受合力为0C．物体运动到O点位置速度达到最大D．物体到A到O的过程加速度先减小后增大12．（2023秋·吉林长春·高一长春市第二实验中学校考期末）如图甲所示，轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置的物体（物体与弹簧不连接）处于静止状态，上端放置的物体（物体与弹簧不连接）处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速直线运动；拉力F与物体位移x之间的关系如图乙所示，甲乙g取，下列判断正确的是（

）A．物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态 B．弹簧的劲度系数为C．物体的质量为 D．物体的加速度大小为题型五：牛顿第二定律的简单应用13．（2023秋·浙江台州·高一统考期末）如图所示，质量为m的人站在倾角为θ的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯一起以加速度a斜向上运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A．人受到的摩擦力水平向右 B．人对踏板的作用力竖直向下C．踏板对人的支持力 D．踏板对人的支持力14．（2023·全国·高一课堂例题）水平路面上有一货车运载着5个相同的、质量均为m的光滑均质圆柱形工件，其中4个恰好占据车厢底部，另有一个工件D置于工件A、B之间（如图所示），重力加速度为g。汽车以某一加速度向左运动时，工件A与D之间恰好没有作用力，此时工件D与B间的作用力大小为（）

A． B． C． D．15．（2023秋·陕西宝鸡·高一统考期末）如图所示，一质量为m的物块与车厢的竖直后壁间的动摩擦因数为μ，当该车水平向右做匀加速运动时，物块恰好沿车厢后壁匀速下滑，重力加速度为g，则车的加速度为（）A．g B． C．μg D．题型六：牛顿第二定律的综合问题16．（2023秋·河北邢台·高一邢台一中校考期末）如图所示，质量为的物体在水平恒力的作用下，从静止开始向右运动，5s时速度达到，此时撤掉拉力，取，求：（1）动摩擦因数；（2）从开始到停止，物体一共运动了多少距离？

17．（2023春·河南商丘·高一校考阶段练习）商场工作人员拉着质量的木箱沿水平地面运动。若用F=50N的水平力拉木箱，木箱恰好做匀速直线运动；现改用F1=150N、与水平方向成53°斜向上的拉力作用于静止的木箱上，如图所示。已知，，重力加速度g取10m/s2，求：（1）木箱与地面之间的动摩擦因数μ；（2）F1作用在木箱上时，木箱运动加速度a的大小；（3）木箱在F1作用4.0s时速度v4的大小。

18．（2023秋·云南昆明·高一统考期末）如图所示，一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶，每个空油桶质量为21kg。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一只桶C，自由地摆放在桶A、B之间，没有用绳索固定。桶C受到桶A和桶B的支持力，和汽车一起向右做匀速直线运动，g取，求：（1）当汽车向右以加速度加速时，A对C的支持力大小和B对C的支持力大小；（2）当汽车紧急刹车时，为保证桶C不发生滚动，最大刹车加速度。

三：课堂过关精练一、单选题19．（2023秋·黑龙江大庆·高一大庆实验中学校）有下列几种情景，请根据所学知识选择对情景的分析和判断的正确说法是（）A．火箭点火后即将升空，由于火箭还没运动，所以加速度一定为零B．匀速行驶的磁悬浮列车，单位时间速度的变化量一定为零C．汽车刹车时加速度与速度方向相反，所以刹车时加速度一定比启动时加速度小D．公路上高速行驶的轿车刹车，由于轿车行驶速度大，所以加速度一定很大20．（2023春·湖北·高一学业考试）光滑水平面上，质量为1kg的某物体，受三个大小分别为6N，8N，10N共点的水平力作用而处于静止状态，现将大小为6N的水平力撤去，物体的加速度大小为（）A．0 B．6m/s2 C．8m/s2 D．10m/s221．（2023秋·吉林长春·高一长春市实验中学校考期末）如图所示，图甲中质量为m的P球用a、b两根细线拉着处于静止，图乙中质量为m的Q球用细线c和轻质弹簧d拉着处于静止。已知细线a、c均水平，细线b、弹簧d与竖直方向的夹角均为，现剪断细线a、c，不计空气阻力，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A．剪断细线a瞬间，P球的加速度为 B．剪断细线c瞬间，Q球的加速度为C．剪断细线a瞬间，细线b的拉力大小为D．剪断细线c瞬间，弹簧d的拉力大小为22．（2023秋·浙江金华·高一校联考期末）如图所示的装置中，小球的重力均相同，大小为5N，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，平衡时各弹簧的弹力大小分别为F1、F2、F3，已知图丙中的弹簧平衡时伸长了5cm（在弹性限度内），重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A．F1=F2=F3 B．F3>F1=F2C．丙图中弹簧的劲度系数k=0.5N/cm D．图甲中上端细线剪断瞬间，两球加速度均为g23．（2023秋·山西晋城·高一晋城市第二中学校校考期末）如图所示，将两个质量分别为、的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为、的水平拉力分别作用在、上，则（）

A．弹簧测力计的示数是B．弹簧测力计的示数是C．在突然撤去的瞬间，的加速度为D．在突然撤去的瞬间，的加速度为24．（2023春·湖北·高一学业考试）一辆装满石块的货车在平直道路上以加速度大小为a向前做匀减速直线运动。石块A的质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．石块A所受所有外力的合力大小为mgB．石块A所受所有外力的合力大小为maC．石块A所受所有外力的合力大小为D．石块A所受所有外力的合力大小为025．（2023秋·云南保山·高一校考阶段练习）放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图甲、乙所示。取g=10m/s2，根据此两图线，求：（1）物块所受的摩擦力f；（2）2~4s物块的加速度大小；（3）物块的质量m；（4）物块与水平地面的动摩擦因数。26．（2022秋·内蒙古鄂尔多斯·高一校联考期末）如图所示，一质量不计的弹簧原长为10cm，一端固定于质量m=4kg的物体上，另一端施一水平向右的拉力F。（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，物体与水平面间的动摩擦因数为0.45，弹簧始终在弹性限度内，g=10m/s2）求：（1）当弹簧拉长至14.5cm时，物体恰好向右匀速运动，弹簧的劲度系数多大？（2）若将弹簧压缩至6cm，求物体受到的摩擦力大小及方向；（3）若将弹簧拉长至16cm，求物体此时的加速度大小及方向。四：高分突破精练一、单选题27．（2023春·河南开封·高一河南大学附属中学校）如图，质量相等的小球A和小球B通过轻弹簧相连，A通过轻质绳系于天花板上，系统静止，重力加速度为g。则当剪断轻绳的瞬间，下列说法正确的是（）A．小球B的加速度大小为g B．小球B的加速度大小为2gC．小球A的加速度大小为0 D．小球A的加速度大小为2g28．（2023秋·广东深圳·高一校考期末）如图，一机械臂铁夹夹起质量为m的小球，机械臂与小球沿水平方向做加速度为a的匀加速直线运动，则铁夹对球的作用力（

）

A．大小为mg，方向竖直向上 B．大小为ma，方向水平向右C．大小随小球的加速度变大而变大 D．方向为右上，与小球的加速度大小无关29．（2023春·江西吉安·高一江西省泰和中学校考阶段练习）如图所示，质量为的手机静置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为，手机与接触面的动摩擦因数为，重力加速度为。下列说法正确的是（）

A．手持支架向上匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机受到的支持力与静止时受到的支持力相等B．支架斜面对手机的摩擦力大小为，方向沿斜面向上C．支架对手机的作用力方向垂直于斜面向上，大小为D．手持支架向右做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机可能不受摩擦力30．（2023春·云南玉溪·高一统考期末）如图所示，货车拖着拖车在平直路面上匀速行驶，某时刻拖车与货车脱钩，脱钩后货车发动机产生的牵引力不变，若货车质量是拖车质量的2倍，两车与地面之间的动摩擦因数相同，则脱钩后货车与拖车的加速度大小之比为（）

A．1:3 B．1:2 C．1:1 D．2:131．（2022秋·江西南昌·高一南昌市八一中学校考阶段练习）如图所示，质量为4kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，给物体施加大小为40N与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），物体运动的加速度为（）A．3m/s2 B．6m/s2 C．8m/s2 D．10m/s232．（2023·全国·高一专题练习）如图所示，质量均为m的物块甲、乙用细线相连，轻弹簧一端固定在天花板上，另一端与甲相连。当细线被烧断的瞬间（）

A．甲、乙的加速度大小均为0B．甲、乙的加速度均竖直向下，大小均为gC．甲的加速度竖直向上，乙的加速度竖直向下，大小均为gD．甲的加速度为0；乙的加速度竖直向下，大小为g二、多选题33．（2023秋·贵州遵义·高一校考阶段练习）下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解，正确的是（）A．由F=ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成正比B．由m=可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成反比C．由a=可知，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D．由m=可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力求出34．（2023秋·云南保山·高一校考阶段练习）如图所示，有一质量为m的物块分别与轻绳P和轻弹簧Q相连，其中轻绳P竖直，轻弹簧Q与竖直方向的夹角为θ，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（）A．轻绳P的拉力一定等于mgB．弹簧Q可能处于压缩状态C．剪断轻绳P瞬间，物块的加速度大小为gD．剪断轻绳P瞬间，物块的加速度大小为035．（2023秋·福建厦门·高一厦门外国语学校校考阶段练习）如图所示，两个质量分别为kg、kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接。两个大小分别为N、N的水平拉力分别作用在、上，则（）

A．系统运动稳定时，弹簧秤的示数是25NB．系统运动稳定时，弹簧秤的示数是15NC．在突然撤去的瞬间，的加速度大小为25D．在突然撤去的瞬间，的加速度大小为7.536．（2023秋·全国·高一期中）如图所示，固定光滑斜面的倾角为，A、B两球用轻质弹簧相连，两球质量，系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧中轴线与与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间（

）

A．A球加速度为 B．A球的加速度为0C．B球加速度为 D．A和B球的加速度相同37．（2023秋·全国·高一期中）如图，小车向右运动的过程中，车中悬挂的小球A和车水平底板上的物块B都相对车厢静止，悬线与竖直方向的夹角为，已知小球和物块的质量分别为m和M，B与车底板间的动摩擦因数为0.75，若B所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力。g取，，，下述判断中正确的是（

）

A．小车一定在向右做匀加速直线运动B．此时悬线对小球的拉力大小为C．物块B受到的摩擦力大小为，方向向左D．要使A、B和车保持相对静止，最大为38．（2023春·湖北黄石·高一黄石二中校联考阶段练习）用三根细线a、b、c将两个小球1和2连接，并悬挂如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为，细线c水平，以下（

）

A．剪断细线a的瞬间球1加速度大小为g B．剪断细线a的瞬间球2加速度大小为gC．剪断细线b的瞬间球1加速度大小为g D．剪断细线b的瞬间球2加速度大小为g39．（2023秋·山西晋城·高一晋城市第二中学校校考期末）如图所示，一辆装满石块的货车在水平道路上运动，货箱中质量为的石块B受到周围石块对它的作用力为，重力加速度大小为，下列说法正确的是（

）A．货车匀速运动时，B．货车运动的速度越大，就越大C．货车的加速度越大，与水平方向的夹角越小D．货车在做加速运动时，可将分解为水平方向和竖直方向，其中竖直分量一定等于三、实验题40．（2023秋·河南濮阳·高一统考期末）如图（a），某同学设计了冬季在室外测量钢块与冰面间的动摩擦因数的实验。所用器材有：长木板、钢块、规格相同的钩码若干、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等，重力加速度取10m/s2。其实验操作步骤如下：

（1）实验前，长木板上方均匀冻上薄冰，长木板在水平桌面上水平放置，如图（a）所示钢块通过细线与适量钩码连接，通过打点计时器测量钢块的加速度。某次实验中获得如图（b）所示的纸带，计数点a、b、c、d、e间均有四个点未画出，则在打b点时钢块的速度大小=m/s，该情况钢块的加速度大小a=m/s2；（结果均保留两位小数）（2）将n个钩码挂在轻绳右端。释放钢块，用打点计时器打出对应纸带，数据处理后可得到相应的加速度a。做出a-n图像，如图（c）所示。根据图像可得钢块与冰面之间的滑动摩擦因数μ=，请说明图像弯曲的原因。41．（2023秋·山东淄博·高一统考期末）如图甲所示，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率的交流电源、纸带等。实验时，调整木板与水平面的夹角使，将