专题03 牛顿运动定律-三年（2020-2022）高考真题物理分项汇编（山东专用）

2020-2022年三年山东卷高考汇编 专题03 牛顿运动定律 【考纲定位】 内容 高考命题点 考纲要求 1.牛顿第一定律和牛顿第二定律 通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系. 2.牛顿运动定律的应用 理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题. 2020·山东·高考 T16 3.超重和失重 通过实验，认识超重和失重现象. 2020·山东·高考 T1 4.实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 2022·山东·高考 T13 2020·山东·高考 T13 【知识重现】 一、牛顿第一定律 1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止． 2．理解牛顿第一定律需要注意的点 (1)牛顿第一定律不是实验直接总结出来的，是牛顿以伽利略的理想实验为基础，加之高度的抽象思维概括总结出来的，牛顿第一定律是无法用实验直接证明的． (2)揭示了力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即牛顿第一定律确定了力的含义． (3)牛顿第一定律不能看成是牛顿第二定律的特殊情况，不是进行定量计算和求解的具体方法，而在于体现着一个逻辑关系：物体运动状态改变的必要条件，是受到不为零的外力． (4)明确了惯性的概念：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，既说明了匀速直线运动状态和静止状态在受力的角度等效，也揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性． 二、惯性 1．惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况和运动状态无关． 2．惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质；物体受到外力作用时其惯性大小表现在运动状态改变的难易程度上． 3．惯性的唯一量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大．物体惯性的大小是由其质量决定的，凡是有关惯性的问题都要同质量联系起来，可以减少出错． 三、牛顿第二定律 1．内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，a＝(表达式中F指物体受到的合外力)．加速度的方向与合外力的方向相同． 2．牛顿第二定律突出了力是使物体运动状态改变的原因，是物体产生加速度的原因，明确了加速度与合外力的瞬时对应关系．要求物体的瞬时加速度，就要搞清相应时刻的作用力，还要注意分析物体在该时刻前后的受力情况及运动状态的变化情况，再由牛顿运动定律求出瞬时加速度． 3．牛顿第二定律的几个特性 特性 说明 矢量性 任意时刻物体加速度a的方向与作用力F的方向相同 瞬时性 加速度与作用力瞬时对应，同时存在，同时变化，同时消失 同体性 作用力、质量和加速度对应同一物体或同一系统 独立性 物体受到的每个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，实际加速度等于各个加速度的矢量和 相对性 利用公式F合＝ma解题时，要注意式中的a是相对惯性系而言的，一般选大地为参考系 四、牛顿第三定律 1．内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而且作用在同一条直线上． 2．作用力与反作用力的特点 (1)作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失，同性质，分别作用在相互作用的两个物体上，作用效果不能抵消． (2)作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关．不管两物体处于什么状态，牛顿第三定律都适用． 3．作用力和反作用力与平衡力的区别 作用力和反作用力 平衡力 受力物体 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 依赖关系 相互依存，同时产生、同时变化、同时消失 无依赖关系 叠加性 作用效果不可叠加，不可求合力 作用效果可相互抵消，可叠加，且合力为零 力的性质 一定是同种性质的力 不一定是同种性质的力 4.牛顿第三定律是转移研究对象的桥梁 牛顿第三定律在受力分析、处理连接体问题中都有广泛的应用．当作用力不便直接分析或求解时，可利用牛顿第三定律转化为对反作用力的分析或求解，从而实现研究对象的转移． 五、超重和失重 超重 失重 完全失重 产生条件 加速度向上 加速度向下 加速度向下，大小等于g 原理方程 F－mg＝ma⇒ F＝m(g＋a)>mg mg－F＝ma⇒ F＝m(g－a)<mg mg－F＝ma， a＝g⇒F＝0 运动状态 加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 以a＝g加速下降或减速上升 【真题汇编】 1.（2022·山东·高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；