2025届高考物理一轮复习学案：力与运动的关系

力与运动的关系 目 录 牛顿第一定律牛顿第三定律 牛顿第二定律综合运用 母题一 已知受力情况求解运动 母题二 已知运动情况求解合力分力 母题三 超重失重 母题四 瞬时加速度 母题五 整体法与隔离法连接体问题 母题六 多过程问题 母题七 图像结合问题 1、 知识点总结 （1） 牛顿第一定律 1.内容：一切物体总保持__静止___或__匀速直线运动状态___，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 2.理想实验：它是在经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验，是人们在思想上塑造的理想过程。牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的，它不能由实际的实验来验证。 3.物理意义 （1）揭示了物体在不受外力或所受合外力为零时的运动规律。 （2）提出了一切物体都具有_惯性__，即物体维持其__原有运动状态___的特性。 （3）揭示了力与运动的关系，说明力不是__维持其原有运动状态__的原因，而是改变物体运动状态的原因。 强调：运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是物体产生加速度的原因。 （2） 惯性 1.定义：物体保持原来______________________或________________的性质叫作惯性。 2.惯性大小的量度 ________是物体惯性大小的唯一量度。物体的质量越大，惯性________；物体的质量越小，惯性________。 （3） 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________，跟它的质量成________，加速度的方向跟作用力的方向________。 2.表达式：________________________。 （4） 单位制 1.单位制：________单位和________单位一起组成了单位制。 2.基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是______、________、________，单位分别是__________、________、________。 3.导出单位：由基本量根据________________推导出来的其他物理量的单位。 国际单位制的基本单位 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克（公斤） kg 时间 t 秒 s 电流 I 安[培] A 热力学温度 T 开[尔文] K 物质的量 n，（ν） 摩[尔] mol 发光强度 I，（Iv） 坎[德拉] cd （5） 牛顿第三定律 1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是________的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。 2．内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向______________，作用在________。 3．相互作用力的特点 4. 一对平衡力与作用力和反作用力的比较 名称 项目 一对平衡力 作用力和反作用力 作用对象 同一个物体 两个相互作用的不同物体 作用时间 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 力的性质 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 2、 考查内容分解 （1） 牛顿第一定律与第三定律 1.1．汽车在高速行驶时会受到空气阻力的影响，已知空气阻力，其中c为空气阻力系数，为空气密度，S为物体迎风面积，v为物体与空气的相对运动速度。则空气阻力系数c的国际单位是（　A　） A．常数，没有单位 B． C． D． 1.2.水平仪的主要测量装置是一个内部封有液体的玻璃管，液体中有一气泡，水平静止时，气泡位于玻璃管中央，如图所示。一辆在水平轨道上行驶的火车车厢内水平放置两个水平仪，一个沿车头方向，一个垂直于车头方向。某时刻，气泡位置如图2所示，则此时关于火车运动的说法可能正确的是（　B　） A．加速行驶，且向左转弯 B．加速行驶，且向右转弯 C．减速行驶，且向左转弯 D．减速行驶，且向右转弯 1.3．春节晚会上杂技《绽放》表演了花样飞天，如图是女演员举起男演员的一个场景，两位杂技演员处于静止状态。下列说法正确的是（　D　） A．水平地面对女演员的摩擦力水平向右 B．水平地面对女演员的支持力和女演员的受重力是一对平衡力 C．女演员对男演员的作用力小于男演员对女演员的作用力 D．女演员对男演员的作用力等于男演员的重力 1.4．（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（　B　） A． B． C． D． （二）牛顿第二定律的综合运用 母题一 已知受力情况求解运动 1.1 如图所示，质量m=10kg的物体放在光滑水平面上。对物体施加一个F=20N的水平拉力，使物体由静止开始做匀加速直线运动。求： （1）物体加速度a的大小； （2）物体在t=10s时速度v的大小。 【答案】 1.2 一固定斜面AB长为5m，倾角为 ，一质量为2kg的小物体 大小不计 从斜面顶端A点由静止释放，如图所示 斜面与物体间的动摩擦因数为 ，求： （1）小物体下滑到斜面底端B时的速度 （2）小物体从顶端A下滑到斜面底端B所用时间 取 【答案】 ， 1.3 （2022·北京·高考真题）如图所示，质量为m的物块在倾角为的斜面上加速下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为。下列说法正确的是（　B　） A．斜面对物块的支持力大小为 B．斜面对物块的摩擦力大小为 C．斜面对物块作用力的合力大小为 D．物块所受的合力大小为 1.4 （2019·全国·高考真题）物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行．已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10m/s2．若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为（ A ） A．150kg B．kg C．200 kg D．kg 母题二 已知运动情况求解合力分力 2.1 如图所示，质量为m=2.0kg的物体置于粗糙水平地面上，用F=20N的水平拉力使它从静止开始运动，t=2.0s时物体的速度达到v=12m/s，此时撤去拉力．求： （1）物体在运动中受到的阻力； （2）撤去拉力后物体继续滑行的距离． 【答案】a= ．F﹣ma=20﹣2×6N=8N； ，x= 2.2 中国的高铁技术领先全球。有一质量的高铁列车以的速度飞驰在京沪线上，列车离上海虹桥站8 km时，开始做匀减速直线运动，到站刚好停了下来列车所受阻力恒为。求： （1）列车做匀减速直线运动的时间t； （2）列车做匀减速直线运动时牵引力F的大小。 【答案】（1）； 2.3 在某城市的一条道路上，规定车辆行驶速度不得超过v0=50km/h．在一次交通事故中，肇事车是一辆卡车，测得这辆卡车紧急刹车（车轮被抱死）时留下的刹车痕迹长为15m，经过测试得知这种轮胎与路面间的动摩擦因数为0.75．请判断该车是否超速（g=10m/s2）． 【答案】a=μg=7.5m/s2 =54km/h，故超速 2.4（2020·全国·高考真题）我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小F可用描写，k为系数；v是飞机在平直跑道上的滑行速度，F与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度，已知飞机质量为时，起飞离地速度为66 m/s；装载货物后质量为，装载货物前后起飞离地时的k值可视为不变。 （1）求飞机装载货物后的起飞离地速度； （2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行1 521 m起飞离地，求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间。 【答案】(1)；（2）2m/s2， 2.5（2022·辽宁·高考真题）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是（　　） A．v0= 2.5m/s B．v0= 1.5m/s C．μ = 0.28 D．μ = 0.25 母题三 超重失重 3.1 升降机地板上放一个弹簧秤，盘中放一质量为m的物体，当秤的读数为0.8mg时，升降机的运动可能是( BC ) A.加速上升 B.加速下降 C.减速上升 D.减速下降 3.2 (多选)几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化情况，他们将体重计放在电梯中，一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层．用照相机进行了相关记录，如图所示．图甲为电梯静止时体重计的照片，图乙、图丙、图丁和图戊分别为电梯运动过程中体重计的照片．根据照片推断正确的是(　CD　) A．根据图乙推断电梯一定处于加速上升过程，电梯内同学可能处于超重状态 B．根据图丙推断电梯一定处于减速下降过程，电梯内同学可能处于失重状态 C．根据图丁推断电梯可能处于减速上升过程，电梯内同学一定处于失重状态 D．根据图戊推断电梯可能处于减速下降过程，电梯内同学一定处于超重状态 3.3 人在平地上静止站立时,受到的支撑力等于人的重力。做原地纵跳时,在快速下蹲和蹬伸的过程中,人体受到的支撑力发生变化(如图,G为重力,F为支撑力)。下列图像能正确反映该变化的是(　 D 　) 3.4 在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是(　D　) A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下 3.5 （2018·浙江·高考真题）如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作，下列F-t图像能反应体重计示数随时间变化的是（ C ） A． B． C． D． 3.6（2021·北京·高考真题）某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ A  ） A．30cm刻度对应的加速度为 - 0.5g B．40cm刻度对应的加速度为g C．50cm刻度对应的加速度为2g D．各刻度对应加速度的值是不均匀的 母题四 瞬时加速度 4.1 如图所示，三物体A、B、C的质量均相等，用轻弹簧和细绳相连后竖直悬挂，当把A、B之间的细绳剪断的瞬间，求三物体的加速度大小为aA、aB、aC. 4.2 如图所示，质量为m的小球被水平绳AO和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态，现将绳AO烧断，在绳AO烧断的瞬间，下列说法正确的是（　A　） A. 弹簧的拉力F＝ B. 弹簧的拉力F＝mgsinθ C. 小球的加速度为零 D. 小球的加速度a＝gsinθ 4.3 如图所示，完全相同的三个木块，A、B之间用轻弹簧相连，B、C之间用不可伸长的轻杆相连，在手的拉动下，木块间达到稳定后，一起向上做匀减速运动，加速度大小为5 m/s2.某一时刻突然放手，则在手释放的瞬间，下列关于三个木块的加速度的说法正确的是(以向上为正方向，g取10 m/s2)(　B　) A．aA＝0，aB＝aC＝－5 m/s2 B．aA ＝－5 m/s2，aB＝aC ＝－12.5 m/s2 C．aA ＝－5 m/s2，aB ＝－15 m/s2，aC ＝－10 m/s2 D．aA ＝－5 m/s2，aB＝aC ＝－5 m/s2 4.4水平放置的光滑木板上，放置着四个物体且都处于静止状态，12物体由杆连接，34物体由轻弹簧连接。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度大小为g，则有(　C　) A．a1＝a2＝a3＝a4＝0 B．a1＝a2＝a3＝a4＝g C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D．a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g 4.5（多选）如图所示，水平轻弹簧两端拴接两个质量均为m的小球a和b，拴接小球的细线P、Q固定在天花板上，两球静止，两细线与水平方向的夹角均为。现剪断细线P。弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，取。下列说法正确的是（　ACD　） A．剪断细线P前，弹簧形变量为 B．剪断细线P的瞬间，小球b的加速度大小为 C．剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，细线P的拉力变小 D．剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，小球a的加速度大小为 4.6（2015.海南.8）（多选）：如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O．整个系统处于静止状态．现将细线剪断．将物块a的加速度的大小记为a1，S1和S2相对于原长的伸长分别记为△l1和△l2，重力加速度大小为g．在剪断的瞬间（ AC ） A．a1=3g  B．a1=0  C．△l1=2△l2  D．△l1=△l2 小结：小结：瞬时加速度问题：首先要了解什么力可以突变，绳，杆的力是可以突变，而弹簧弹力不能突变。了解清楚后，再分析问题就会变得简单。 母题五 整体法与隔离法、连接体问题 5.1 两物体A和B，质量分别为m1和m2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示．对物体A施以水平的推力F，则物体A对物体B的作用力等于（　B　） A． B． C．F D． 5.2 如图所示．在光滑水平面上有两个质量分别为m1和m2的物体A、B，m1>m2，A、B间水平连接着一轻质弹簧测力计．若用大小为F的水平力向右拉B，稳定后B的加速度大小为a1，弹簧测力计示数为F1；如果改用大小为F的水平力向左拉A，稳定后A的加速度大小为a2，弹簧测力计示数为F2.则以下关系式正确的是(　A 　) A．a1＝a2，F1>F2 B．a1＝a2，F1<F2 C．a1<a2，F1＝F2 D．a1>a2，F1>F2 5.3 如下图所示，两个质量相同的物体A和B紧靠在一起，放在光滑的水平面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2，而且F1>F2，则A施于B的作用力大小为(　C　) A．F1　　　　　　　 B．F2 C．(F1＋F2)/2 D．(F1－F2)/2 5.4（2019·海南·高考真题）如图，两物块P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为（　D　） A． B． C． D． 5.5（2021·海南·高考真题）如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、，P与桌面间的动摩擦因数，重力加速度。则推力F的大小为（　A　） A． B． C． D． 5.6（2020·海南）多选如图，在倾角为的光滑斜面上，有两个物块P和Q，质量分别为和，用与斜面平行的轻质弹簧相连接，在沿斜面向上的恒力F作用下，两物块一起向上做匀加速直线运动，则（  BC   ） A．两物块一起运动的加速度大小为 B．弹簧的弹力大小为 C．若只增大，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 D．若只增大，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 5.7（2022·全国·高考真题）如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前（　AD　） A．P的加速度大小的最大值为 B．Q的加速度大小的最大值为 C．P的位移大小一定大于Q的位移大小 D．P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小 母题六 多过程问题 6.1如图所示，倾角θ=30°的光滑斜面的下端与水平地面平滑连接（可认为物体在连接处速率不变）．一个质量为m的小物体（可视为质点），从距地面h=3.2m高处由静止沿斜面下滑．物体与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.4，重力加速度g=10m/s2，求： （1）物体沿斜面下滑的加速度a的大小； （2）物体下滑到达斜面底端A时速度vA的大小； （3）物体在水平地面上滑行的时间t． （1）1.8m/s2；（2）18m/s；（3）192N。 6.2一个倾角为θ=37°的斜面固定在水平面上，一个质量为m=1.0kg的小物块（可视为质点）以v0=4.0m/s的初速度由底端沿斜面上滑，小物块与斜面的动摩擦因数μ=0.25．若斜面足够长，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求： （1）小物块沿斜面上滑时的加速度大小； （2）小物块上滑的最大距离； （3）小物块返回斜面底端时的速度大小． 答：8m/s2．1.0m．2√2m/s． 6.3（2022·浙江·统考高考真题）第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示，长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图2所示），到C点共用时5.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin15°=0.26，求雪车（包括运动员） （1）在直道AB上的加速度大小； （2）过C点的速度大小； （3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 【答案】（1）；（2）12m/s；（3）66N 6.4（2022·浙江·统考高考真题）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点（取，，重力加速度）。 （1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度的大小； （2）求货物在倾斜滑轨末端时速度的大小； （3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度。 【答案】（1）；（2）；（3） 6.5．（2020·浙江·高考真题）一个无风晴朗的冬日，小明乘坐游戏滑雪车从静止开始沿斜直雪道匀变速下滑，滑行54m后进入水平雪道，继续滑行40.5m后匀减速到零。已知小明和滑雪车的总质量为60kg，整个滑行过程用时10.5s，斜直雪道倾角为37°。求小明和滑雪车： （1）滑行过程中的最大速度的大小； （2）在斜直雪道上滑行的时间； （3）在斜直雪道上受到的平均阻力的大小。 【答案】(1) ； (2) ；(3) 。 6.6（2021·辽宁·高考真题）机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示，以恒定速率v1=0.6m/s运行的传送带与水平面间的夹角，转轴间距L=3.95m。工作人员沿传送方向以速度v2=1.6m/s从传送带顶端推下一件小包裹（可视为质点）。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求： （1）小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a； （2）小包裹通过传送带所需的时间t。 【答案】（1）；（2） 母题七 图像结合问题 7.1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 的关系如图所示．取重力加速度g＝10m/s2．由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为 ( A ) A. m＝0.5kg，μ＝0.4 B. m＝1.5kg，μ＝ C. m＝0.5kg，μ＝0.2 D. m＝1kg，μ＝0.2 7.2（多选题）电梯地板上有一个质量为200kg的物体，物体与地板间有一感应器，电梯从静止开始向上运动，物体对地板的压力随时间变化的图象如图所示（g=10m/s2），下列正确的是（ CD ） A．电梯做匀变速运动 B．6s末的速度1m/s C．7s内上升的高度50m D．电梯上升的最大速度10m/s 7.3 多选(2015·全国新课标Ⅰ卷·T20)如图(a)，一物块在t=0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出（ACD） A.斜面的倾角 B.物块的质量 C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度 7.4 多选艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中指出：“力使物体获得加速度。”某同学为探究加速度与力的关系，取两个材质不同的物体A、B，使其分别在水平拉力F的作用下由静止开始沿水平面运动，测得两物体的加速度a与拉力F之间的关系如图所示，重力加速度g取，空气阻力忽略不计，则（　BC　） A．物体A的质量为 B．物体B的质量为 C．物体A与水平面间动摩擦因数为0.5 D．物体B与水平面间动摩擦因数为0.1 7.5 如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于静止状态，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运动，拉力F与物体位移x的关系如图乙所示（g=10 m/s2），则正确的结论是 （　D　） 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7.5N/cm C．物体的质量为3 kg D．物体的加速度大小为5 m/s2 7.6 （2020·浙江·统考高考真题）如图1所示，有一质量的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的图线如图2所示，末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力，求物件： (1)做匀减速运动的加速度大小和方向； (2)匀速运动的速度大小； (3)总位移的大小。 【答案】40．(1)，竖直向下；(2)1m/s；(3)40m 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$