2027届新高考物理热点精准复习牛顿第二定律

2027届新高考物理热点精准复习牛顿第二定律知识梳理一、牛顿第二定律(必修一第四章第3节)1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成__________,跟它的质量成__________,加速度的方向跟____________的方向相同。

2.表达式:___________。

正比

反比

作用力

F=ma

二、瞬时问题(必修一第四章第3节)牛顿第二定律瞬时性中的两类模型不发生明显形变就能产生弹力，剪断或脱离后，不需要时间恢复形变，弹力立即消失或改变，一般题目中所给的轻绳、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理当弹簧的两端与物体相连（即两端为固定端）时，由于物体有惯性，弹簧的长度不会发生改变，所以在瞬时问题中，其弹力的大小认为是不变的，即此时弹簧的弹力不会发生突变两类模型轻绳、轻杆和接触面弹簧、蹦床和橡皮条三、动力学的两类基本问题(必修一第四章第5节)1.已知物体的受力情况:可以由牛顿第二定律求出物体的____________,再通过运动学的规律确定物体的运动情况。

2.已知物体的运动情况:根据运动学规律求出物体的____________,结合受力分析,再根据牛顿第二定律求出力。

加速度

加速度

四、超重和失重问题(必修一第四章第6节)1.超重:(1)产生条件:物体具有__________的加速度。

(2)两种运动情况:______________或______________。

(3)实质:重力不变,视重__________重力。

向上

加速上升

减速下降

大于

2.失重:(1)产生条件:物体具有__________的加速度。

(2)两种运动情况:______________或______________。

(3)实质:重力不变,视重__________重力。

3.完全失重:(1)产生条件:物体的加速度_________,方向竖直向下。

(2)在完全失重状态下,一切由__________产生的物理现象都会完全消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受__________作用,液柱下面不再产生__________等。

向下

加速下降

减速上升

小于

a=g

重力

浮力

压强

考点突破考点一

牛顿第二定律的理解【要点精粹】1.牛顿第二定律的理解六性

1.矢量性：a与F都是矢量且方向相同

2.瞬时性：a与F对应同一时刻

3.因果性：F是产生a的原因

4.同一性：a、F、m对应同一物体，统一使用国际单位制单位

5.独立性：每个力都可以产生各自的加速度

6.局限性：只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速的粒子；物体的加速度必须是相对惯性系而言的。

(4)当物体受几个力作用而做变速运动时,其实际加速度与力的关系为F合=ma,而a是各个力分别产生的加速度的矢量和。【典例精析】

【典例1】【教材习题改编】(鲁科版必修一P137T3)火箭起飞时需要极大的推力,如图所示。已知某火箭总长度为49.7m,直径为3.35m;每个液体助推器长为15.3m,直径为2.25m;火箭的总起飞质量为460t,起飞推力为6.0×106N。取重力加速度g=10m/s2,试选择数据计算火箭起飞时的加速度大小。【解析】火箭受重力和推力作用,根据牛顿第二定律有F−mg=ma代入数据解得a=3.04m/s2答案:3.04m/s2

√【思考】

“源于教材,高于教材”、“以课标为纲,教考同源”这是最近几年高考新方向,这不是另起炉灶,而是对教材的创造性转化,课堂讲透一个模型,考场破解一类问题。

从教材中来到高考中去不变背景火箭起飞火箭发射目的计算火箭的加速度规律牛顿第二定律变已知:推力、火箭的质量以及火箭的长度、直径……已知:推力、火箭的质量考点二

瞬时问题【要点精粹】分析瞬时问题要“瞻前顾后”1.瞻前：分析变化发生前物体的受力情况，求出各力大小2.顾后：分析变化发生后瞬间，哪些力不变，哪些力突变或消失，明确此时的受力情况3.求物体在状态变化后所受的合力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度轻绳、轻杆和接触面上的弹力可以立即消失或改变轻弹簧、蹦床和橡皮筋的弹力不发生突变物体若处于平衡状态，则利用平衡条件；若处于加速状态，则利用牛顿第二定律【典例精析】角度1

轻弹簧、轻绳模型【典例3】(2024·湖南高考)如图,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为(

)A.g,1.5g

B.2g,1.5gC.2g,0.5g

D.g,0.5g√【解析】选A。剪断前,对B、C、D整体分析,FAB=(3m+2m+m)g对D,FCD=mg，剪断后,对B,FAB−3mg=3maB，解得aB=g,方向竖直向上;对C,FDC+2mg=2maC，解得aC=1.5g,方向竖直向下。角度2

轻弹簧、轻杆模型【典例4】如图所示,光滑斜面的倾角为θ,球A质量为2m、球B质量为m,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,挡板C与斜面垂直,轻弹簧、轻杆均与斜面平行,在系统静止时,突然撤去挡板的瞬间,则有(

)A.图甲中球A的加速度为gsinθB.图甲中球B的加速度为0C.图乙中两球的加速度均为0D.图乙中两球的加速度均为gsinθ√【解析】选D。题图甲中撤去挡板瞬间,由于弹簧弹力不能突变,则球A所受合力为0,加速度为0,选项A错误;撤去挡板前,挡板对球B的弹力大小为3mgsinθ,撤去挡板瞬间,球B与挡板之间弹力消失,则所受合力为FB=3mgsinθ,由F合=ma可知加速度为aB=3gsinθ,选项B错误;题图乙中撤去挡板前,轻杆上的弹力为2mgsinθ,撤去挡板瞬间,球B所受挡板支持力突然消失,杆的弹力发生突变,由于A、B用轻杆连接,则球A、B加速度相等,其整体所受合力为3mgsinθ,加速度均为gsinθ,选项C错误,D正确。考点三

动力学的两类基本问题【要点精粹】1.解决动力学两类基本问题的思路受力情况加速度第一类问题加速度第二类问题运动状态牛顿第二定律牛顿第二定律运动学公式运动学公式2.动力学问题的解题步骤明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的对象。研究对象可以是某个物体，也可以是几个物体构成的系统。受力分析和运动状态分析画好受力示意图、运动情境图，明确物体的运动性质和运动过程。选择合适的处理方法若物体只受两个共点力作用，通常用合成法；若物体受到三个及三个以上不在同一直线上的力，一般用正交分解法。列方程求解根据牛顿第二定律F合=ma或

运动学公式列方程求解，必要时还要对结果进行讨论。【典例精析】角度1

已知受力情况分析运动情况【典例5】滑雪是很多人喜欢的运动项目。如图所示,ABC为一简化的雪道模型,AB段为长L=100m、倾角θ=18°的山坡雪道,BC段为水平雪道,AB与BC平滑相连。一位质量m=80kg(含装备)的滑雪者从山坡雪道顶端A处从静止开始自由滑下,到达底端后进入水平雪道。已知雪橇与水平雪道和山坡雪道之间的动摩擦因数均为0.1,忽略空气阻力,g取10m/s2,取sin18°=0.31,cos18°=0.95。如果滑雪者没有任何助力动作。求:(1)滑雪者在山坡雪道下滑时的加速度a1的大小;答案:(1)2.15m/s2

【解析】(1)滑雪者在山坡雪道下滑时受重力、支持力和摩擦力作用,根据平衡条件和牛顿第二定律有FN−mgcosθ=0,mgsinθ−μFN=ma1,联立解得a1=2.15m/s2。(2)为了使滑雪者利用雪橇与雪道间的摩擦停下来,水平雪道BC的长度x的最小值。答案:(2)215m

角度2

已知运动情况分析受力情况【典例6】(2026·常德模拟)如图甲所示,在风洞实验室,一根足够长的细杆与水平面成θ=37°角并固定,质量为m=2kg的小球穿在细杆上,并静止于细杆底端O点。现有平行于细杆向上的风力F作用于小球上,经时间t1=2s风力停止作用,小球沿细杆向上运动的v−t图像如图乙所示,细杆和小球间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2,

sin37°=0.6,cos37°=0.8。试求:

考点四

超重和失重问题【要点精粹】1.超重、失重和完全失重的比较状态超重失重完全失重运动状态现象视重大于物体重力视重小于物体重力视重等于0产生条件加速度向上加速度向下加速度向下且等于g原理方程F−mg=maF=mg+mamg−F=maF=mg−mamg−F=mg,F=02.对超重和失重的理解(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)在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失。(3)尽管物体的加速度不是竖直方向,但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。【典例精析】【典例7】【多选】2025年7月15日凌晨,长征七号遥十运载火箭托举着天舟九号货运飞船拔地而起,8时52分,天舟九号精准对接于空间站天和核心舱后向端口,对接好的空间站几乎处于“失重”状态,如果要在其中进行实验,下列实验操作不能正常进行的是(

)A.用水银做托里拆利实验B.用体温计测体温C.用天平测量物体质量D.用弹簧测力计测量拉力√√【解析】选A、C。对接好的空间站几乎处于“失重”状态,必须依靠重力才能进行的实验都不能正常进行。用水银做托里拆利实验无法进行,因为水银不受重力约束,无法测定气压,A符合题意;用体温计测体温与重力无关,可以正常进行,B不符合题意;完全失重时,物体对天平托盘的压力为零,无法测量物体质量,C符合题意;用弹簧测力计测量拉力时,可以不依靠重力进行测量,可以正常进行,D不符合题意。模型建构2

等时圆模型【模型归纳】三种类型模型特点物体从同一竖直圆圆周上各点沿着竖直圆上的光滑细杆由静止下滑,到达圆周的最低点(或从最高点到达同一圆周上各点)的运动时间相等规律【典例精析】角度1

理解等时圆模型【典例1】(2026·湖南师大附中模拟)如图所示,ab、ac为竖直平面内两根固定的光滑细杆,a、b两点恰为外接圆的最高点和最低点,两个带孔小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时,动能恰好相等,下列说法正确的是(

)A.两小球的质量相等B.两小球下滑的时间不相等C.此过程中两小球所受重力的平均功率不相等D.两小球在细杆下端bc时重力的瞬时功率相等√【解析】选D。小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时,动能恰好相等,由动能定理,则有mgh=Ek−0,由于hab>hac,则有m甲<m乙,A错误;如图所示:

角度2

构建等时圆模型【典例2】如图所示,位于竖直平面内的圆内有OA、OB、OC三条光滑轨道,已知在t=0时,a、b、c三球分别从O由静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到A、B、C三点,所用时间分别为t1、t2、t3,下列关系正确的是(

)A.t1>t2>t3 B.t1<t2<t3C.t1=t2=t3 D.无法确定√【模型构建】【解析】选A。从图中O点作竖直线,以OB为弦作圆O',圆O'与OA相交于A'点,圆O'与OC的延长线相交于C'点,如图所示。由等时圆模型可知,小球沿光滑轨道OA'、OB、OC'所用时间相等,由图可知,小球沿光滑轨道OA所用时间大于沿光滑轨道OB所用时间,小球沿光滑轨道OC所用时间小于沿光滑轨道OB所用时间,则有t1>t2>t3,故选A。【归纳总结】初始条件适用情形作等时圆时间比较应用要点(1)多条相交的倾斜光滑轨道(2)质点由静止开始从轨道一端滑到另一端(1)下端相交：交点为圆的最低点(2)上端相交：交点为圆的最高点(1)过顶点作竖直线(2)以某轨道为弦作圆心在竖直线上的圆(1)轨道断点都在圆上，质点运动时间相等(2)端点在圆内的轨道，质点运动时间短；端点在圆外的轨道，质点运动时间长初始点从圆的最高点滑至同圆弧上的不同点；从同圆弧上的不同点滑至圆的最低点[变式训练]如图所示,倾角为θ的斜面固定在水平地面上,在与斜面共面的平面上方A点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上B、C、D三点,其中AC与斜面垂直,且∠BAC=∠DAC=θ(θ<45°),现有三个质量均为m的小圆环(看作质点)分别套在三根细杆上,依次从A点由静止滑下,滑到斜面上B、C、D三点所用时间分别为tB、tC、tD,下列说法正确的是(

)A.tB>tC>tD B.tB=tC<tDC.tB<tC<tD D.tB<tC=tD√

巩固练习

√

2.用大小为F的水平恒力拉静置于粗糙水平地面上的物块,物块由静止开始运动,产生的加速度大小为a1;当拉力方向不变,大小变为4F时,产生的加速度大小为a2,下列正确的是(

)

A.a1=a2 B.4a1=a2C.4a1>a2 D.4a1<a2【解析】选D。设滑动摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律,第一次拉力为F时F−Ff=ma1,第二次拉力为4F时4F−Ff=ma2,联立解得3Ff+4ma1=ma2,则有4ma1<ma2,可得4a1<a2,故选D。√

√4.【多选】(2026·长沙模拟)如图所示,某人乘坐商场的自动扶梯从二楼到一楼,扶梯开始以大小为0.2m/s2的加速度匀加速向下运动。扶梯的倾角为30°,人的质量为40kg,取重力加速度大小g=10m/s2,人与电梯始终保持