13.两类动力学基本问题、超重失重-2026年新高一物理暑假衔接讲义（内含学生版和教师版）

这是一份13.两类动力学基本问题、超重失重-2026年新高一物理暑假衔接讲义（内含学生版和教师版），共19页。学案主要包含了教法备注，思考与讨论等内容，欢迎下载使用。
【教法备注】
建议时长5min
1 .(多选)如图为伽利略著名的理想斜面实验示意图。让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。斜面倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远。当斜面倾角逐渐减小到零，右侧变为水平面时，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。针对这一实验以下说法正确的是（ ）
A.该实验揭示了小球具有惯性
B.说明物体的运动需要力维持
C.该实验无真实实验基础，是单纯靠逻辑推理进行的
D.该实验体现了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法
【教法备注】
易
【答案】 AD
【解析】 【详解】A B．该实验中小球一直具有维持原有运动状态的特性，揭示了小球具有惯性，说明物体的运动不需要力维持，故A正确，B错误；C D．该实验是在真实实验的基础上，通过逻辑推理得到的，是一种实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，故C错误，D正确。故选AD。
2 .如图所示，在一辆表面光滑的小车上，放有质量分别为 m1、 m2的两个球，随车一起匀速运动，当车突然停止运动，其他阻力不计，设车无限长，则两小球（ ）
A.一定相碰
B.一定不相碰
C.若 m1> m2，则肯定相碰
D.若 m1< m2，则一定不相碰
【教法备注】
易
【答案】 B
【解析】 小车表面光滑，两个小球在水平方向上不受力的作用，根据牛顿第一定律，两球都保持原速度做匀速直线运动，它们之间的距离不会发生变化，因而它们一定不相碰，与质量的大小无关。故答案为B。
3 .(多选)一重为100N的物体静止在水平桌面上，物体与水平桌面间的动摩擦因数为0.4，现对物体同时施加如图所示的水平力 F1和 F2，使物体做匀加速直线运动。已知 F2=50N，取重力加速度 g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则 F1的大小可能为（ ）
A.8N
B.30N
C.50N
D.98N
【教法备注】
中
【答案】 AD
【解析】 A．若物体向左做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得
F2−F1−μG=ma>0
解得
F10
解得
F1>90N
故D为正确选项，BC为错误选项。故答案为AD。
抛转引玉
小明一家去公园玩轮滑，突然爸爸向前加速，对妈妈施加一个水平向前的100N 拉力，假如妈妈穿的的旱冰鞋所受摩擦力为40N ，他的体重为60kg ，求此时他的加速度大小？
【教法备注】

考情分析

【教法备注】
牛顿第二定律在高考中较少直接考察，但是其作为整个高中物理的基础，贯穿整个高中各个知识版块，因此可以说遍布在试卷中，常常以基础步骤的形式出现，是一定要熟悉和掌握的知识。
目标解读
课堂目标
1.掌握由力分析运动、由运动分析力这类问题的分析思路 2. 学会判断物体的超失重等相关问题
课程重难点
1.掌握牛顿第二定律解决动力学相关问题 (重点) 2.超重与失重的现象与原理 （难点）
一、两类动力学基本问题
应用牛顿运动定律求解具体问题时，从解题思路和顺序方面来看，有以下两类基本问题由此可见，受力分析是基础，牛二定律和运动学公式是工具， 加速度是联系运动和力的纽带和桥梁 ，下面我们分别梳理一下两类问题具体的求解思路。
（一）已知运动求力
由物体的运动情况求解物体的受力情况的一般方法和步骤 （1）确定研究对象，分析研究对象的运动情况并画出运动示意图； （2）选择合适的运动学公式，求出物体的 加速度 ； （3）根据牛顿第二运动定律列方程，求出物体所受的 合外力 ，再画出物体的受力图进行受力分析； （4）根据 力的合成与分解 的方法，由合力求出所需的力，必要时还要进行结果讨论。
经典例题
4 .在某次机器狗爬坡测试中，科研人员测得机器狗在时间 t内上升的高度是 h，已知机器狗在这段时间内做的是初速度为零匀加速直线运动，运动方向与水平方向夹角为θ，如图所示．求此过程机器狗：
( 1 )加速度大小．
( 2 )最大速度．
( 3 )若机器狗的质量为 m，机器狗所受的合力大小和方向．
【教法备注】
易 已知运动求力
【答案】 (1)a=2ℎt2sin⁡θ．
(2)v=2ℎtsin⁡θ．
(3)F=2mℎt2sin⁡θ，方向沿斜面向上．
【解析】 (1)设机器狗的加速度为 a，则有
ℎsinθ=12at2
解得
a=2ℎt2sin⁡θ
(2)最大速度
v=at=2ℎtsin⁡θ
(3)根据牛顿第二定律可知机器狗所受的合力
F=ma=2mℎt2sin⁡θ
方向沿斜面向上．
知识点总结
1.由运动学公式求加速度时，要特别注意加速度的方向，因为要由加速度方向定合外力的方向，更不能混淆速度和加速度的方向；2.题目中的力可能是合力，也可能是某一特定的分力，要灵活选用力的合成与分解方法。
巩固练习
5 .一质量为 m的质点做匀加速直线运动，在时间间隔 t内位移为 s，速度变为原来的5倍。该质点受到的合外力大小为（ ）
A. mst2
B. 3ms2t2
C. 4ms3t2
D. 5ms4t2
【教法备注】
易
【答案】 C
【解析】 【详解】设初速度为v0，时间间隔 t内由匀变速运动的位移公式和速度公式得
s=v0t+12at2， 5v0=v0+at
联立解得
v0=s3t， a=4s3t2
根据牛顿第二定律得合外力为
F=ma=4ms3t2
故选C。
6 .如图所示，平板小车上固定一竖直杆，小物块通过一根恰好伸直的细线与杆相连，细线与杆间的夹角θ=37∘。已知物块的质量m=2kg，物块与平板车间的动摩擦因数为μ=0.4，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度取g=10m/s2,sin⁡37∘=0.6，cs⁡37∘=0.8。当物块随小车一起向右做匀加速直线运动时，下列说法正确的是（ ）
A.加速度越大，细线对物块的拉力越大
B.当加速度a=3m/s2时，细线对物块的拉力大小为 10N
C.当加速度a=7m/s2时，细线对物块的拉力大小为 102N
D.当加速度a=10m/s2时，细线对物块的拉力大小为 202N
【教法备注】
中
【答案】 D
【解析】 【详解】A．加速度越大物块所受静摩擦力越大，细线拉力为零不变。静摩擦力变为最大静摩擦力后，细线拉力开始增大，A错误；B．当最大静摩擦力提供加速度时，由牛顿第二定律
μmg=ma
得
a=4m/s2
则当加速度a=3m/s2时，细线对物块的拉力大小为0，B错误；C．当加速度a=7m/s2时，根据牛顿第二定律
Fsin⁡37∘−μN=ma
又
Fcs⁡37∘+N=mg
得
F=1507N
C错误；D．当物块与平板车间摩擦力恰好为零时，则
mgtan⁡37∘=ma
得
a=7.5m/s2
则当加速度a=10m/s2时，设细线与竖直方向夹角为α，则
Fcs⁡α=mg， Fsin⁡α=ma
得
F=202N
D正确。故选D。
7 .如图，质量M=5.0kg的斜面置于粗糙的水平地面上，其倾角θ=30∘，斜面长L=7m。现有一质量m=1.0kg的滑块从斜面顶端由静止匀加速下滑，测得滑块在0.40s内速度增加了1.4m/s。斜面始终处于静止状态，取g=10m/s2，求：（1）滑块滑行过程中受到的摩擦力大小；（2）滑块滑到斜面底端时的速度大小；（3）滑块下滑过程中，地面对斜面摩擦力的大小和方向；（4）滑块下滑过程中，地面对斜面支持力的大小。
【教法备注】
中 已知运动求力—斜面模型
【答案】 （1）1.5N；（2）7m/s；（3）734N，水平向左；（4） 58.25N
【解析】 【详解】（1）根据题意，由公式可得，滑块滑行过程中的加速度为
a=ΔvΔt=
对滑块受力分析，并把滑块重力分解，如图所示沿斜面方向上，根据牛顿第二定律得
mgsin⁡θ−Ff=ma
解得
Ff=1.5N
（2）根据题意，由速度与位移的关系式有
v2=2ax
解得
v=2ax=7m/s
（3）根据题意，对斜面受力分析，如图所示由牛顿第三定律有
Ff=Ff′=1.5N， FN′=FN=mgcs⁡θ=53N
水平方向上，由于
FN′sin⁡θ>Ff′cs⁡θ
则斜面有向右的运动趋势，斜面受地面水平向左的静摩擦力，由平衡条件有
FN′sin⁡θ=Ff′cs⁡θ+f
解得
f=734N
方向水平向左。（4）由（3）分析可知，在竖直方向上，由平衡条件可得地面对斜面支持力的大小
N=FN′cs⁡θ+Ff′sin⁡θ+Mg
代入数据解得
N=58.25N
学生总结

（二）已知力求运动
由物体的受力情况求解物体的运动情况的一般方法和步骤 （1）确定研究对象，对研究对象进行 受力分析 ，并画出物体的受力示意图； （2）根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的 合外力（包括大小和方向） ； （3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的 加速度 ； （4）结合给定的物体运动的 初始条件 ，选择运动学公式，求出所需的运动参量，并分析讨论结果是否正确合理。
经典例题
8 .如图所示，货物箱所受的重力为 G= 20N，在推力 F作用下匀速运动，箱与地面间的动摩擦因数为 μ= 0.5， θ= 37°， g= 10m/s2，已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，
( 1 )求推力的大小；
( 2 )若推力的大小不变，方向变为水平向右，求加速度大小；
( 3 )在（2）情况下，求运动5s末速度和5s内的位移．
【教法备注】
中 已知运动求力 已知力求运动 水平
【答案】 (1)20N；
(2)5m/s 2；
(3)25m/s，62.5m
【解析】 (1)在推力 F作用下匀速运动，由水平方向平衡得
Fcs θ=f
由竖直方向平衡得
N=mg＋ Fsin θ
又
f=μN
解得
F= 20N
(2)拉力变为水平后
F－ μmg=ma
解得
a= 5m/s2
(3)由v=v0+at得
v=25m/s
由x=12at2得
x= 62.5m
9 .民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面，如图所示。若机舱口下沿距地面3.6m，气囊所构成的斜面长度为8.0m，一个质量为60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）人滑至气囊底端所需时间；（2）若不考虑在气囊与地面连接处人员速度大小的变化，人到达气囊底端后在水平地面上滑行了0.5m停止，则人与地面间的滑动摩擦因数多大？
【教法备注】
中 已知力求运动 已知运动求力 斜面
【答案】 （1）t=42s；（2） μ=0.8
【解析】 【详解】（1）如图所示，对人进行受力分析，设斜面夹角为θ，斜面长度为L，机舱口下沿距地面为ℎ，则可知
sin⁡θ=ℎL=3.68=0.45
由牛顿第二定律知
mgsin⁡θ−f=ma
代入得
a=mgsin⁡θ−fm=270−24060m/s2=0.5m/s2
由匀变速直线运动位移与时间关系式知
L=12at2
代入得
t=42s
（2）设下滑到斜面最低点速度为v，动摩擦因数为μ，滑行距离为x，由匀变速直线运动速度与时间关系式知
v=at
由速度与位移关系式知
0−v2=−μgx
代入得
μ=0.8
题型总结
1.若研究对象受两个力，优先使用合成法求合力；若研究对象受三个力及以上，一般用正交分解法；2.物体做直线运动时，合外力方向一定在物体运动方向所在在直线上。
巩固练习
10 .一个物体受几个力的作用而处于静止状态，若保持其余几个力不变，而将其中一个力F1逐渐减小到零，然后又逐渐增大到F1（方向不变），在这个过程中，物体的（ ）
A.加速度始终增大，速度始终增大
B.加速度始终减小，速度始终增大
C.加速度先增大，后减小，速度始终增大到一定值
D.加速度和速度都是先增大后减小
【教法备注】
易
【答案】 C
【解析】 物体受几个力的作用而处于静止状态，说明了这几个力的合外力为零，当其中的F1逐渐减小到零的过程中，则这几个力的合力是逐渐增大到F1，方向与原F1的方向相反，由牛顿第二定律可知物体的加速度是逐渐增大到F1m，物体向着与原F1相反的方向做加速度增大的加速运动；当F1由零逐渐增大的过程中，物体所受的合外力方向不变，但合外力的大小却是减小的，也就是物体的加速度方向不变，大小却逐渐减小，物体在做加速度减小的加速运动；当F1增大到原值时，物体的合外力为零，物体的速度达到最大，以后做匀速直线运动，故ABD为错误选项，C为正确选项。故答案为C。
11 .如图所示，一个质量为50kg的沙发静止在水平地面上，甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1=90N、F2=120N的力推沙发，F1与F2相互垂直，且平行于地面。 沙发与地面间的动摩擦因数为0.25，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g=10m/s2），下列说法正确的是（ ）
A.沙发不会被推动
B.沙发将沿着F1的方向移动， 加速度为 0.7m/s2
C.沙发将沿着F2的方向移动， 加速度为 0.1m/s2
D.沙发的加速度大小为 0.5m/s2
【教法备注】
易
【答案】 D
【解析】 【详解】F1与F2的合力大小为
F=F12+F22=902+1202N=150N
沙发受到的最大静摩擦力为
fmax=f=μN=μmg=0.25×50×10N=125N
则沙发将沿着F1与F2的合力方向运动，根据牛顿第二定律可得，加速度大小为
a=F−fm=150−12550m/s2=0.5m/s2
故选D。
12 .如图甲所示为一倾角 θ＝37°且足够长的斜面，将一质量为 m＝1kg的物体无初速度在斜面上释放，同时施加一沿斜面向上的拉力，拉力随时间变化的关系图象如图乙所示，物体与斜面间动摩擦因数 μ＝0.25， g取10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，求：
( 1 )2s末物体的速度；
( 2 )前16s内物体发生的位移．
【教法备注】
中 斜面类力与运动 图像结合
【答案】 (1)5m/s
(2)30m，方向沿斜面向下
【解析】 (1)根据题意分析可知物体在前2s内沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得
mgsin⁡θ−F1−μmgcs⁡θ=ma1
v1= a1t1
代入题中数据可得
a1=2.5m/s2，v1=5m/s
(2)物体在前2s内发生的位移为 x1，则
x1=12a1t12=5m
当拉力为 F2=4.5N时，由牛顿第二定律可得
F2+μmgcs⁡θ−mgsin⁡θ=ma2
代入题中数据可得
a2=0.5m/s 2
物体经过 t2时间速度减为0，则 v1= a2t2解得
t2=10s
t2时间发生的位移为 x2，则
x2=12a2t22=25m
由于 F2mg
即人处于超重状态，故CD为正确选项。故答案为CD。
18 .(多选)如图所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象．由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程．他稳定站立时，体重计的示数为500N，关于实验现象，下列说法正确的是（ ）
A.“起立”过程是超重现象，“下蹲”过程是失重现象
B.“起立”和“下蹲”过程都有超重和失重现象出现
C.图记录的是他先“起立”稳定后又“下蹲”的过程
D.“下蹲”过程先出现失重现象，“起立”过程先出现超重现象
【教法备注】
易
【答案】 BD
【解析】 ABD．“起立”过程中加速度先向上后向下，先超重后失重，．“下蹲”过程中加速度先向下后向上，先失重后超重，故A错误，B正确，D正确；
C．图像中第一次变化，显示支持力先小于重力再大于重力，即先失重后超重，因此为“下蹲”过程；第二变化，显示支持力先大于重力再小于重力，即先超重后失重，因此为“起立”过程，故C错误．
故选BD．
19 .如图所示，A为电磁铁，挂在支架C上，放在台秤的托盘中，在它的正下方有一铁块B．铁块静止时，台秤示数为G，当电磁铁通电，铁块被吸引上升的过程中（未与A接触前），台秤的示数将（ ）
A.因为吸引力是内力，示数始终不变
B.先大于G，后小于 G
C.一直大于 G
D.一直小于 G
【教法备注】
中
【答案】 C
【解析】 当电磁铁通电前，台秤示数应为G；当电磁铁通电后，铁片被吸引上升．铁片被吸引，向电磁体运动靠近，其运动情况是变加速运动，即越靠近电磁铁，吸力越大，加速度越大．根据F=ma可知，此过程中超重，吸引力大于铁片重力．由于磁力，将整个电磁铁装置与铁片联系到一起．因为电磁铁吸引铁片的吸引力大于铁片的重力，则根据作用力与反作用力原理，铁片吸引电磁铁的力F′为F的反作用力，大小相等、方向相反，且作用在两个不同的物体上．所以，台秤的示数一直大于G．故C正确，ABD错误．故选C．
学生总结

三、课程总结
四、暑秋联系

五、出门测
20 . （多选）第24届北京冬季奥林匹克运动会中，高山滑雪是重要的比赛项目之一，如图所示是一名滑雪运动员在比赛过程中的示意图。运动员自身和所有装备的总质量为m=60kg，沿着倾角θ=37∘的斜坡向下滑动过程中，受滑动摩擦力和空气阻力作用，假设空气阻力与速度成正比，即f=kv，其中k=10N⋅s/m，斜坡与运动员间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g取10m/s2，sin⁡37∘=0.6，cs⁡37∘=0.8，则下列说法正确的是（ ）
【教法备注】
易
【答案】 AC
【解析】 【详解】AB. 当运动员的速度大小为6m/s 时，此时受到的阻力大小为
f1=kv1=60N
由牛顿第二定律有
mgsin⁡θ−μmgcs⁡θ−f1=ma1
得
a=3.4m/s2
故A正确，B错误；CD. 若斜坡足够长，运动员能达到的最大速度应满足合力为0，有
mgsin⁡θ−μmgcs⁡θ−kvm=0
得最大速度为
vm=26.4m/s
故C正确，D错误。故选AC。
21 .下列运动的物体中，处于失重状态的是（ ）
A.飞机空投加速下落的物体
B.在水平面匀速旋转的飞椅
C.打开降落伞后速度快速降低的返回舱
D.匀速上升的电梯上站立的顾客
【教法备注】
易
【答案】 A
【解析】 【详解】A．失重现象是加速度方向向下的运动。飞机空投加速下落的物体，加速度向下，是失重状态，故A正确；B．匀速旋转飞椅的加速度在水平方向，竖直方向加速度等于0，既不是超重状态也不是失重状态，故B错误；C．返回舱打开降落伞速度快速降低阶段是减速下降的运动，加速度向上，是超重状态，故C错误；D．电梯带动顾客匀速上升阶段加速度为0，既不是超重状态也不是失重状态，故D错误。故选A。
22 . （多选）如图所示，质量为2kg的物体静止在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。现在对物体施加一个F=6N水平向左的外力，下列说法正确的是（ ）
【教法备注】
易
【答案】 CD
【解析】 【详解】BC．水平向左的拉力
F=6N
物体与桌面之间的最大静摩擦力大小为
fm=μmg=0.2×2×10N=4N
方向水平向右，故B错误，C正确；AD．根据牛顿第二定律
F−fm=ma
解得
a=1m/s2
方向水平向左，故物体开始做水平向左的匀加速直线运动，故A错误，D正确。故选CD。
23 .如图所示，某滑雪场的索道与水平面夹角为 θ＝37°，质量为 m＝50kg的人坐在缆车内的水平座椅上，当缆车随索道以 a＝2m/s2的加速度斜向上运动时，已知 g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，则（ ）
A.座椅对人的摩擦力大小为100N
B.座椅对人的摩擦力方向与水平方向的夹角为37°且指向右上方
C.座椅对人的支持力大小为560N
D.座椅对人的作用力方向与水平方向的夹角为37°且指向右上方
【教法备注】
中
【答案】 C
【解析】 【详解】AB．将加速度 a分解为水平方向和竖直方向，则水平加速度为
a x＝ acs37°＝1.6m/s2
a y＝ asin37°＝1.2m/s2
在水平方向上根据牛顿第二定律得
f＝ ma x＝80N
故AB错误；C．在竖直方向上，根据牛顿第二定律得
N﹣mg＝ma y
解得
N＝mg+ma y＝560N
故C正确D．人受重力、座椅对人的作用力。人所受的合力方向与水平方向的夹角为37°且指向右上方，重力方向竖直向下，根据平行四边形法则，座椅对人的作用力方向与水平方向的夹角大于37°，故D错误。故选C。
24 .电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图甲所示，为简化问题，将图线简化为图乙，电梯处于超重状态的时段是（ ）
A.从10.0s到 11.8s
B.从11.8s到 20.0s
C.从20.0s到 27.5s
D.从27.5s到 30.0s
【教法备注】
中
【答案】 A
【解析】 v−t图像的斜率表示加速度，由图乙可知，从10.0s到11.8s时间段，电梯有向上的加速度，处于超重状态．故选A．
25 .如图所示，质量为1kg的物块从斜面顶端由静止滑下，斜面长5m，倾角为37°（已知sin37°=0.6，cs37°=0.8）,物块与斜面间的动摩擦因数 μ=0.3， g=10 m/s2求：
( 1 )物块受到的滑动摩擦力多大？
( 2 )物块在斜面上运动时的加速度；
( 3 )物块滑至斜面底端时的速度．
【教法备注】
中 力与运动—斜面模型
【答案】 (1)2.4N
(2) 3.6m/s2
(3)6m/s
【解析】 (1)通过受力分析可知
f=μmgcs⁡37∘=2.4N
(2)通过受力分析可得，物体所受合外力为
F合=mgsin⁡37∘−f=3.6N
由牛顿第二定律可知
F合=ma
代入数据，解得
a=3.6m/s2
(3)由运动学公式可知
2aL=v2
代入数据，解得
v=6m/s知识点
试卷
题号
分值
难易
两类基本问题（运动求力）
2023年全国甲卷
20
6
中
两类基本问题（力求运动）
2023年海南卷
18
16
较难
超重失重
2024年浙江卷（1月）
9
4
较易
超重失重
2023年重庆卷
8
4
中
特征状态
加速度方向
视重（F ） 与 重力的关系
运动情况
受力图
平衡
a=0
F=mg
静止或匀速直线运动
超重
向上
F=m(g+a)>mg
向上加速或向下减速
失重
向下
F=m(g−a)