新高考物理一轮复习考点题型分类讲与练第13讲 牛顿定律基础（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理一轮复习考点题型分类讲与练第13讲 牛顿定律基础（2份，原卷版+解析版），共13页。试卷主要包含了 考点精讲练， 巩固提升等内容，欢迎下载使用。
考点01：牛顿第一定律（必备知识+2例+2变式+能力提升）
考点02：牛顿第二定律（必备知识+2例+2变式+能力提升）
考点03：单位制（必备知识+2例+2变式+能力提升）
考点04：超重失重（必备知识+2例+2变式+能力提升）
二、 巩固提升（精选16道题）
牛顿第一定律
考点一
1．牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
(2)意义：
①揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律也叫惯性定律；
②揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。
注意：运动状态的改变指的是速度的改变。
2．惯性
(1)定义：物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性 小 。
(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关。
3．伽利略的理想实验
(1)特点：实践操作(实验)＋逻辑推理(数学演算)。
(2)作用：提出力不是维持物体运动的原因。
伽利略是物理理想实验的开拓者。理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验，可以完美地解释物理学规律或理论。
【例1-1】春秋时期齐国人的著作《考工记·辀人篇》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”的记载，意思是马拉车的时候，马虽然对车不再施力了，但车还能继续向前运动一段距离，关于这一现象下列说法正确的是（ ）
A．这个现象违背了牛顿第一定律
B．马力既竭，辀犹能一取的原因是车具有惯性
C．马力既竭，辀犹能一取的原因是车受到惯性作用
D．力是维持物体运动的原因，马不拉车车就不走了
【答案】B
【详解】ABC．马虽然对车不再施力了，但车还能继续向前运动一段距离，说明车具有惯性，即验证了牛顿第一定律，故B正确，AC错误；
D．力是改变物体运动的原因，不是维持物体运动的原因，故D错误 。
故选B。
【例1-2】（2025·辽宁鞍山·三模）伽利略在研究力和运动的关系时，为了阐明自己的观点，设计了如图所示的实验：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。下列说法中正确的是（ ）
A．该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点
B．伽利略设计的无摩擦的斜面可以通过改进实验装置制作工艺实现
C．“小球沿右侧斜面向上运动时，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度”，这是实际实验现象
D．这种理想实验是依据逻辑推理把实际实验理想化，从而揭示现象本质的研究方法
【答案】D
【详解】A．当右侧斜面倾角变为0°时，忽略摩擦力的影响，小球将一直运动下去，伽利略的结论是“力不是维持物体运动的原因”，故A错误；
B．没有摩擦，绝对光滑的轨道，无论通过什么工艺都不能实现，故B错误；
C．由于没有绝对光滑的轨道，故“小球沿右侧斜面向上运动时，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度”，这是实际实验观察不到的现象，故C错误；
D．伽利略理想实验的本质是想象着把实际存在，影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质，这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想，也是揭示现象本质的重要研究方法之一，故D正确。
故选D。
【变式1-1】2024年7月，天鹰2号无人机震撼亮相，滞空时间超过5小时，5000公尺高空仍能看清地面上的汽车车牌，其硬实力超越了一大批无人机。下列说法正确的是（ ）
A．“5小时”指的是时刻B．无人机飞行过程中只受重力作用
C．无人机飞行快慢 不影响惯性大小D．在研究无人机的飞行姿态时可将它看成质点
【答案】C
【详解】A．“5小时”指的是时间间隔，故A错误；
B．无人机飞行过程中受重力、空气阻力等作用，故B错误；
C．惯性大小只与质量有关，与速度无关，故C正确；
D．在研究无人机的飞行姿态时，无人机的大小和形状不能忽略，不能看成质点，故D错误。
故选C。
【变式1-2】如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静止释放一小球，则小球（ ）
A．不可能落在A处
B．不可能落在B处
C．不可能落在C处
D．落在何处取决于车厢的运动情况
【答案】D
【详解】惯性是物体的一种特性，是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。在做匀速直线运动的车厢上，由于具有惯性，小球要保持原来的运动状态，即匀速直线运动状态，所以小球落下的位置在B点；若汽车做匀加速运动，则落在A点，若汽车做匀减速运动，则落在C点，所以落在ABC点都有可能。
故选D。
【解题能力提升】
牛顿第二定律
考点二
牛顿第二定律
（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＝ma。
2．适用范围
(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。
(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、 低速运动(远小于光速)的情况。
【例2-1】（2025·甘肃·高考真题）2025年4月24日，在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的1s内燃料对火箭的平均推力约为6×106N。火箭质量约为500吨且认为在1s内基本不变，则火箭在初始1s内的加速度大小约为（ ）（重力加速度g取10m/s2）
A．2m/s2B．4m/s2C．6m/s2D．12m/s2
【答案】A
【详解】根据题意，由牛顿第二定律有F−mg=ma
代入数据解得a=6×106−5×1065×105ms2=2ms2
故选A。
【例2-2】（2025·重庆·三模）手推车是实用的搬运工具，如题图所示，有一手推车的平面与挡板垂直，某次在运货时手推车平面与水平地面的夹角为α，货物与手推车保持相对静止。若忽略货物与车平面之间的摩擦力，重力加速度为g。则（ ）
A．手推车水平匀速运动时，货物受挡板的弹力大小等于重力的大小
B．手推车向左运动时，手推车对货物的作用力的方向不可能指向右上方
C．为使货物不离开挡板，手推车水平向右的加速度不能超过gtanα
D．手推车静止时，若α缓慢增大到90∘，则手推车平面对货物的支持力大小保持不变
【答案】C
【详解】A．手推车水平匀速运动时，货物受力平衡，对货物受力分析可知，受到竖直向下的重力，挡板和车平面的支持力，则货物受挡板的弹力大小F1=mgsinα
小于重力的大小，选项A错误；
B．手推车向左减速运动时，加速度向右，则货物受合外力向右，此时手推车对货物的作用力的方向指向右上方，选项B错误；
C．当挡板对货物的弹力为零时，则由牛顿第二定律mgtanα=ma
可得a=gtanα
即为使货物不离开挡板，手推车水平向右的加速度不能超过gtanα，选项C正确；
D．手推车静止时，手推车平面对货物的支持力F2=mgcsα
若α缓慢增大到90∘，则手推车平面对货物的支持力大小逐渐减小到零，选项D错误。
故选C。
【变式2-1】（2024·贵州·高考真题）某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中，在下落的某段时间内，小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置，相邻位置的时间间隔相等，如图所示，则该段时间内下列说法可能正确的是（ ）
A．f一直大于GB．f一直小于G
C．f先小于G，后大于GD．f先大于G，后小于G
【答案】C
【详解】由图可知相等时间内铁质小圆盘的位移先增大后减小，可知铁质小圆盘的速度先增大后减小，以向下为正方向，即铁质小圆盘的加速度先正后负，根据牛顿第二定律
G−f=Gg⋅a
可知f先小于G，后大于G。
故选C。
【变式2-2】北京人形机器人创新中心在北京经开区发布了全球首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”，如图所示。若“天工”机器人沿倾角为30°的斜面向上先匀速行走，再以0.1g的加速度沿斜面向上加速行走，斜面对机器人的作用力分别为F1和F2，当地重力加速度为g，忽略空气阻力，则F1F2等于（ ）
A．1B．235C．10111D．536
【答案】C
【详解】当机器人匀速行走时，根据平衡条件可知F1=mg
当机器人以0.1g的加速度向上加速行走时，受力关系如图所示
由余弦定理有F22=(mg)2+(0.1mg)2−2mg⋅0.1mgcs120°
解得F2=11110mg
所以F1F2=10111
故选C。
【解题能力提升】
单位制
考点三
1．单位制
由基本单位和导出单位一起组成了单位制。
2．国际单位制中的基本单位
3．导出单位
由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
【例3-1】（多选）（2025·四川·高考真题）若长度、质量、时间和动量分别用a、b、c和d表示，则下列各式可能表示能量的是（ ）
A．a2bc2B．ab2c2C．d2bD．b2d
【答案】AC
【详解】A．根据题意可知a2bc2的单位为m2⋅kgs2=kg⋅m/s2
结合动能公式Ek=12mv2可知kg⋅m/s2为能量单位，故A正确；
B．同理ab2c2的单位为m⋅kg2s2=kg2⋅m/s2
根据F=ma可知kg⋅m/s2为力的单位，故可知kg2⋅m/s2为力与质量的乘积，故不是能量的单位，故B错误；
C．d2b的单位为kg⋅m⋅s-12kg=kg⋅m/s2
根据前面A选项分析可知该单位为能量单位，故C正确；
D．b2d的单位为kg2kg⋅m⋅s-1=kgm⋅s-1，不是能量单位，故D错误。
故选AC。
【例3-2】（2021·海南·高考真题）公元前4世纪末，我国的《墨经》中提到“力，形之所以奋也”，意为力是使有形之物突进或加速运动的原因。力的单位用国际单位制的基本单位符号来表示，正确的是（ ）
A．kg⋅m⋅s−1B．kg⋅m⋅s−2C．Pa⋅m2D．J⋅m−1
【答案】B
【详解】AB．根据牛顿第二定律的表达式F=ma可知力的单位为kg⋅m⋅s−2，A错误，B正确；
C．根据压强的表达式p=FS可知力的单位可知力的单位为Pa⋅m2，但压强单位Pa不是基本单位，C错误；
D．根据做功的表达式W=Fx可知力的单位为J⋅m−1，但功的单位J不是基本单位，D错误。
故选B。
【变式3-1】（2024·浙江·高考真题）下列属于国际单位制基本单位符号的是（ ）
A．sB．NC．FD．T
【答案】A
【详解】国际单位制中的基本单位分别是：长度的单位是米，符号m；质量的单位是千克，符号kg；时间的单位是秒，符号s；电流的单位是安培，符号是A；热力学温度的单位是开尔文，符号K；物质的量单位是摩尔，符号ml；发光强度的单位是坎德拉，符号cd。
故选A。
【变式3-2】（2023·辽宁·高考真题）安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I₂的平行直导线间距为r时，相互作用力的大小可以表示为ΔF=kI1I2Δl1Δl2r2。比例系数k的单位是（ ）
A．kg·m/（s²·A）B．kg·m/（s²·A²）C．kg·m²/（s³·A）D．kg·m²/（s³·A³）
【答案】B
【详解】根据题干公式ΔF=kI1I2Δl1Δl2r2整理可得
k=ΔFr2I1I2Δl1Δl2
代入相应物理量单位可得比例系数k的单位为
NA2=kg⋅m/s2A2=kg⋅m/(s2⋅A2)
故选B。
【解题能力提升】
超重失重问题
考点四
超重、失重和完全失重的对比
【例4-1】（2020·山东·高考真题）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（ ）
A．0~t1时间内，v增大，FN>mgB．t1~t2时间内，v减小，FNm+Mg，故C错误；
Ｄ．滑块从B运动到C过程中，因μ2=tanθ，可知a2=0，地面给斜劈的摩擦力为零，故D错误。
故选B。
7．（多选）乒乓球是一种世界流行的球类体育项目，如图所示，装满乒乓球的纸箱沿着倾角为θ的粗糙斜面下滑，在箱子正中央夹有一个质量为m的乒乓球，下列说法正确的是（ ）。
A．若纸箱向下做匀速直线运动，周围的乒乓球对该乒乓球的作用力不可能为F3
B．若纸箱向下做匀速直线运动，周围的乒乓球对该乒乓球的作用力可能为F4
C．若纸箱向下做加速运动，周围的乒乓球对该乒乓球的作用力可能为F1
D．若纸箱向下做加速运动，周围的乒乓球对该乒乓球的作用力可能为F2
【答案】AD
【详解】AB．若纸箱做匀速直线运动，则乒乓球处于平衡状态，周围乒乓球给它的作用力与重力等大反向，即应竖直向上，A正确，B错误；
CD．若纸箱向下做加速运动，可知加速度沿斜面向下，将加速度水平竖直分解，可知应有水平向右的分量，周围的乒乓球对该乒乓球的作用力可能为F2，不可能是F1，D正确，C错误。
故选AD。
8．如图所示，一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。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。已知重力加速度为g，每个桶的质量都为m，当汽车与油桶一起以某一加速度a向左加速时，下列说法正确的是（ ）
A．A、B对C的合力方向竖直向上
B．a=33g时，A对C的支持力为0
C．a增大时，B对C的支持力变小
D．B对C支持力的大小可能等于12mg
【答案】B
【详解】A．C向左加速运动，则合外力水平向左，即A、B对C的合力与重力合力方向水平向左，可知A、B对C的合力方向斜向左上方，选项A错误；
B．当A对C的支持力为0时，则对C根据牛顿第二定律mgtan30∘=ma
解得a=33g
选项B正确；
CD．对C分析由牛顿第二定律FBCcs60∘−FACcs60∘=ma，FBCsin60∘+FACsin60∘=mg
可得FBC=mg3+ma
a增大时，B对C的支持力变大；因FBC=mg3+ma>12mg
则选项CD错误。
故选B。
9．在直升机竖直降落的过程中，开始时飞机匀速降落，飞行员对座椅的压力情况如图所示，取重力加速度大小g=10 m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．飞行员的质量为70 kg
B．飞行员在t1时刻的加速度方向向下
C．飞行员在t2时刻的加速度方向向下
D．从图中可知飞行员在这两次规避障碍过程中的加速度的最大值为6 m/s2，方向向上
【答案】B
【详解】A．由题图可知，飞行员受到的重力大小为500 N，则质量为50 kg，A错误；
B．飞行员在t1时刻对座椅的压力小于其受到的重力，合力方向向下，加速度方向向下，B正确；
C．飞行员在t2时刻对座椅的压力大于其受到的重力，合力方向向上，加速度方向向上，C错误；
D．由题图可知，飞行员在t1时刻受到的合力最大，则有mg-F=mamax
代入数据解得amax=6 m/s2
方向向下，D错误。
故选B。
10．如图所示，送水工人用推车在水平路面运桶装水，水桶对板OA、OB的压力分别为F1、F2，运送过程中水桶与推车保持相对静止，∠AOB为锐角且保持不变。到达目的地后，另一工人将板OA由竖直转至水平即可将水桶卸下。全程车把手距地面的高度不变，忽略水桶与板间摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．推车由静止突然启动时，F1减小F2增大
B．推车由匀速突然减速时，F1增大F2不变
C．在OA由竖直缓慢转到水平过程中，F1先减小后增大
D．在OA由竖直缓慢转到水平过程中，F2先增大后减小
【答案】B
【详解】A．推车由静止时F1、F2和重力三力平衡，F1水平向右，F2竖直方向分量与重力平衡，突然启动时即加速度水平向左，故F1减小F2不变，故A错误；
B．推车由匀速突然减速时即加速度水平向右，F1增大F2不变，故B正确；
CD．在OA由竖直缓慢转到水平过程中，F1、F2和重力三力平衡构成矢量三角形如图，根据mgsinα=F1sinβ=F2sinγ，F1由先图示位置逆时针转，可知F1先增大后减小，F2一直减小，故CD错误；
故选 B。
11．雨滴下落时由于空气阻力的作用，经过一段加速后会趋近匀速下落。某同学查阅资料发现，若将雨滴视作半径为r的球体，则在竖直下落过程中雨滴所受的阻力满足公式f=kSv2，其中S是雨滴的横截面积，v是雨滴下落的速度，k为常数。半径分别为r1、r2的两颗雨滴（r1>r2）从同一高度由静止竖直下落，两颗雨滴下落趋近的最大速度分别为v1、v2，则（ ）
A．v1v2
C．v1=v2D．无法比较v1与v2大小
【答案】B
【详解】设雨滴的密度为ρ，半径为r的雨滴体积为V=43πr3
其质量为m=ρV=ρ⋅43πr3
当雨滴的重力与阻力相等时速度最大，设最大速度为vm，根据平衡条件可得mg=f
其中f=kSvm2=kπr2vm2
联立解得vm=4ρgr3k∝r
由于r1>r2，则有v1>v2。
故选B。
12．近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示是简化模型，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，此时力传感器示数为1200N。打开扣环，从A点由静止释放，体验者像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。已知人与装备（可视为质点）的总质量为60kg，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．打开扣环瞬间，体验者的加速度大小为20m/s2
B．从A到B过程，体验者做加速度增大的加速运动
C．在B点，体验者所受合力最大
D．在C点，体验者处于超重状态
【答案】A
【详解】A．传感器示数T=1200N，设此时弹性绳的弹力大小为F，由平衡条件有F=T+mg
解得F=1800N
打开扣环瞬间，由牛顿第二定律有F−mg=ma
解得a=20m/s2
A正确；
B．体验者从A到B过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力减小，人所受合力减小，加速度减小，到达B点时弹性绳的弹力与重力相等，合力为零，故人做加速度不断减小的加速运动，B错误；
C．在B点时速度最大，故体验者所受合力为零，C错误；
D．在B点时速度最大，C点速度为0，可知B到C过程人做减速运动，加速度向下，故人处于失重状态，D错误。
故选A。
13．如图所示，质量为2kg的物体在水平向右的推力F的作用下从静止开始做匀加速直线运动，5s后速度为15 m/s，已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5。求：（g取10m/s2）
(1)物体与地面之间摩擦力的大小；
(2)物体加速度的大小；
(3)F的大小。
【答案】(1)Ff=10N
(2)a=3m/s2
(3)F=16N
【详解】（1）物体与地面之间摩擦力的大小为Ff=μmg=0.5×2×10N=10N
（2）由运动学公式可得加速度大小为a=ΔvΔt=155m/s2=3m/s2
（3）由牛顿第二定律F−Ff=ma
解得F=16N
14．潜艇从高密度海水区域驶入低密度海水区域时，浮力顿减，潜艇如同“汽车掉下悬崖”，称之为“掉深”。我海军某潜艇在执行任务期间，突然遭遇“掉深”，全艇官兵紧急自救脱险，创造了世界潜艇史上的奇迹。总质量为6.0×106kg的某潜艇，在高密度海水区域距海平面200m，距海底112.5m处沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入低密度海水区域A点时，浮力突然降为5.4×107N，10s后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），结果潜艇刚好零速度“坐底”并安全上浮，避免了一起严重事故。已知在整个运动过程中，潜艇所受阻力大小恒为0.6×106N，重力加速度g取10m/s2，假设潜艇减重的时间忽略不计，海底平坦，求：

(1)潜艇“掉深”10s时的速度；
(2)潜艇减重排出水的质量。（结果取2位有效数字）
【答案】(1)9m/s
(2)8.5×105kg
【详解】（1）设潜艇刚“掉深”时的加速度大小为a1，对潜艇，由牛顿第二定律得mg-F-f=ma1
代入数据解得a1=0.9m/s2
10s末的速度为v=a1t1
解得v=9m/s
（2）掉深10s时，潜艇下落的高度ℎ1=v2t1
解得ℎ1=45m
潜艇减速下落的高度ℎ2=ℎ−ℎ1
解得ℎ2=67.5m
在减速阶段ℎ2=v22a2
解得a2=0.6m/s2
潜艇减重后的质量为m1 ，潜艇减重后以 0.6m/s2的加速度匀减速下沉过程中，由牛顿第二定律得F+f-m1g=m1a2
代入数据解得m1=5.15×106kg
排水前潜艇的质量m=6.0×106kg
“掉深”过程中排出水的质量m'=m-m1=8.5×105kg
15．风洞是空气动力学研究和实验中广泛使用的工具，风洞也从实验室走向大众游乐，如图甲所示。某研究小组设计了一个总高度H0=30m的低速风洞游乐设备，等效模型如图乙所示，设备分成一个高度为H1=20m的无风区和一个受风区，某物体质量m=10kg，在无风区中受到空气的阻力可忽略，在受风区受到空气对它竖直向上的恒力作用。某次实验时该物体（可视作质点）从风洞顶端由静止释放，且运动到风洞底端时速度恰好为0，重力加速度g取10m/s2。求实验中：
(1)物体在受风区受到空气对它的作用力大小；
(2)若物体第一次运动到风洞底端时风力变为原来的0.8倍，则物体在无风区上升的最大高度。
【答案】(1)300N
(2)14m
【详解】（1）物体进入受风区前做自由落体运动，有v12=2gH1
解得v1=2gH1=20m/s
物体在受风区向下做匀减速直线运动，则有F−mg=ma1，v12=2a1(H0−H1)
联立求解得物体在受风区受到的恒定作用力为F=3mg=300N
（2）物体在受风区向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得0.8F−mg=ma2
进入无风区后做匀减速直线运动，设进入边界的速度为v2，有v22=2a2(H0−H1)=2gℎ
解得第一次在无风区上升的最大距离为ℎ=14m
16．分拣机器人在快递行业的推广大大提高了工作效率。如图甲所示，派件员在分拣处将包裹放在静止机器人的水平托盘上，机器人可将包裹送至指定投递口，停止运动后缓慢翻转托盘，当托盘倾角增大到θ=37°时，包裹恰好开始下滑，如图乙所示。现机器人要把包裹从分拣处运至相距L=45m的投递口处，为了运输安全，包裹需与水平托盘保持相对静止。已知最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度 g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
(1)包裹与托盘间的动摩擦因数μ；
(2)机器人在运输包裹的过程中允许的最大加速度a的大小；
(3)若机器人运行的最大速度 vm=3m/s，则机器人从分拣处运行至投递口（恰好静止）所需的最短时间t。
【答案】(1)0.75
(2)7.5m/s2
(3)15.4s
【详解】（1）当托盘倾角增大到θ=37°时，包裹恰好开始下滑，根据平衡条件有mgsinθ=μmgcsθ
解得μ=0.75
（2）当包裹与水平托盘间的摩擦力达到最大静摩擦力时，加速度最大，根据牛顿第二定律有μmg=ma
解得a=7.5m/s2
（3）当机器人先以最大加速度做匀加速直线运动，加速至最大速度，然后做匀速直线运动，最后以最大加速度做匀减速直线运动至零时，机器人从分拣处运行至投递口所需时间最短。匀加速直线运动阶段有x1=vm22a，t1=vma
利用逆向思维，匀减速直线运动阶段有x3=vm22a，t3=vma
匀速运动的时间t2=x2vm=L−x1−x3vm
解得t=t1+t2+t3=15.4s
1．对牛顿第一定律的说明
牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。
2．惯性的两种表现形式
(1)形式一：“保持原状”。物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态。
(2)形式二：“反抗改变”。物体受到外力且合外力不为零时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。惯性越大，物体的运动状态越难改变。
1．对牛顿第二定律的理解
与牛顿第二定律的关系：
（1）牛顿第一定律是以理解实验为基础，经过科学抽象、归纳推理总结出来的，牛顿第二定律是实验定律。
（2）牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，它揭示了物体运动的原因和力的作用对运动的影响；牛顿第二定律则定量指出了力和运动的联系。
（3）揭示了力的作用对运动的影响：力是改变物体运动状态的原因。
3．合力、速度、运动情况的关系
(1)合力与速度方向相同时，物体做加速直线运动。
(2)合力与速度方向相反时，物体做减速直线运动。
(3)合力与速度不在同一直线上时，物体做曲线运动。
4. 加速度两个表达式的对比理解
(1)a＝ΔvΔt是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；
(2)a＝Fm是加速度的决定式，a的大小由合外力F和质量m决定，且a∝F，a∝1m。
5. 求解瞬时加速度问题的一般思路
基本物理量
符号
单位名称
单位符号
质量
m
千克
kg
时间
t
秒
s
长度
l
米
m
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
物质的量
n
摩[尔]
ml
发光强度
I(IV)
坎[德拉]
cd
1．简化计算过程的单位表达
解题时，在统一已知量的单位后，就不必写出各个量的单位，只在式子末尾写出所求量的单位即可。
2．检验表达式的正误
将某个表达式中各物理量的单位统一到同一单位制中，当计算结果的单位与待求量的单位一致时，该表达式才可能是正确的。若计算结果的单位不对，则表达式一定错误。
名称
超重
失重
完全失重
产生条件
物体的加速度向上
物体的加速度向下
物体竖直向下的加速度等于g
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、竖直上抛运动等
原理
F－mg＝ma
F＝mg＋ma
mg－F＝ma
F＝mg－ma
mg－F＝mg
F＝0
说明
(1)发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了。
(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，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。
判断超重和失重的方法
1.从受力的角度判断
当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态。
2.从加速度的角度判断
当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态。