练案(14)第3章 第9讲 牛顿第一定律牛顿第二定律-【衡中学案】2025年高考物理一轮总复习提能训练（新教材）

实验步骤如下: (4)依次改变两钩码质量,重复以上步骤,比较F和F (1)仪器调零。如图1所示,将已测量好的劲度系数^ 的大小和方向,得出结论。实验中铅垂线上小钩 为5.00N/m的弹策悬挂在支架上.在弹挂钩上 码的重力对实验结果 (填写“有”或 用细线悬挂小钩码作为铅垂线,调节支架竖直。 “无”)影响。 调整主尺高度,使主尺与游标尺的零刻度线对齐, 6.(2024·广东模拟预测)一同学用电子秤、水壶、细线、 滑动指针,对齐挂钩上的0点,固定指针。 墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行 (2)搭建的实验装置示意图如图2所示。钩码组m. 四边形定则。 -40g.钩码组m.=30g.调整定滑轮位置和支架 的主尺高度,使弹策坚直且让挂钩上0点重新对 墙钉 准指针。实验中保持定滑轮、弹赘和铅垂线共面 此时测得a=36.9*,B=53.1*,由图3可读出游标 ) 卡尺示数为 cm.由此计算出弹策拉力的 增加量F= N。当地重力加速度g为 a l 9. 80m/s2。 ) (3)请将第(2)步中的实验数据用力的图示的方法在 (1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶, 记下水壶 图4中作出,用平行四边形定则作出合力F。 时电子秤的示数F。 (2)如图(b),将三根细线L、L、L、的一端打结,另一 端分别挫在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。 水平拉开细线L,在白纸上记下结点0的位置、 和电子秤的示数F.。 (3)如图(c),将另一颗墙钉B钉在与0同一水平位 置上,并将L.全在其上。手握电子秤沿着(2)中 L.的方向拉开细线L,使 和三根细线的 方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F。 (4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F、F的 图示,根据平行四边形定则作出F.、F。的合力F 图 的图示,若 ,则平行四边形定则得 到验证。 练案[14] 第三章 运动和力的关系 第9讲 牛顿第一定律 牛顿第二定律 2.图示情境中,小球相对于水平桌面向后运动的原因是 基础过关练 ) 题组一 牛顿第一定律 惯性 “小琢在水平方向没 1.(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自 然观具有重要作用。下列说法中符合历史事实的是 前 _ A.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的 运动状态才会改变 B. 侧利略通过“理想实验”得出结论:如果物体不受 _ 力.它将以这一速度永远运动下去 沿水平直轨向行的 动车中,发疑 C.笛卡儿指出,如果运动中的物体没有受到力的作 用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停 A. 小球突然失去惯性 下来也不偏离原来的方向 B. 动车突然向前加速 D. 牛顿认为,物体都具有保持原来匀速直线运动状态 C. 动车突然向前减速 或静止状态的性质 D. 动车做匀速直线运动的速度很大 -325- 题组二 牛顿第二定律 3.昆虫沫蝉跳跃的高度可达0.7m.而其身体长度仅有 几毫米,跳跃能力远远超过了人们先前所认为的昆虫 界的“跳高冠军”--跳圣。已知沫蝉起跳时平均加 速度可达3.8km/s{,则沫蝉起跳时对地面的平均压 _ 力大小与其受到的重力大小的比约为 ) A.17N B. 20 N C. 24 N D.33N 7.2021年10月16日0时23分, “神舟十三号”成功发射,顺利将 三名航天员送入太空并进驻空间 站。在空间站中,如需测量一个物体的质量,需要运 用一些特殊方法:如图所示,先对质量为m.三1.0kg 的标准物体P施加一水平恒力F,测得其在1s内的 A.3.8:1 B.38:1 速度变化量大小是10m/s.然后将标准物体与待测物 C.380:1 D.3800:1 体0紧靠在一起,施加同一水平恒力F,测得它们1s 4.(多选)(2024·广东普宁市高三阶段练习)如图,一 内速度变化量大小是2m/s。则待测物体0的质量 m为 名儿童光脚沿中间的滑梯表面,从底端缓慢走到顶端 。 A.3.0 kg B.4.0kg C.5.0kg (脚底与滑梯不打滑),然后又从顶端坐下来由静止滑 D.6.0 kg 下来,已知儿童的质量为n.滑梯与水平地面夹角为 题组三 单位制 9.儿童下滑时滑梯与儿童身体间的动摩擦因数为u. 8.国际单位制(缩写SI)定义了米(m)、秒(s)等7个基 . 重力加速度为g,下列判断正确的是 ) 本单位,其他单位均可由物理关系导出。例如,由m 和s可以导出速度单位m·s。历史上,曾用“米原 器”定义来,用平均太阳日定义秒。但是,以实物或其 运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素 的影响,而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。 1967年用钯-133原子基态的两个超精细能级间的跃 A.儿童向上走时所受摩擦力为mgsine,方向沿斜面 向上 迁辐射的频率Av=9192631770 Hz定义s;1983年 B. 儿童向上走时所受摩擦力为umgcose.方向沿斜面 用真空中的光速c=299792458m·s'定义m。 向上 2018年第26届国际计量大会决定,7个基本单位全 C. 儿童下滑时加速度为gsinθ-gcosθ.方向沿斜面 部用基本物理常量来定义(对应关系如图,例如,s对 向下 应Av.m对应c).新SI自2019年5月20日(国际计 D. 儿童下滑时加速度为2gsin9.方向沿斜面向下 量目)正式实施,这将对科学和技术发展产生深远影 。 5.(多选)在光滑水平面上有一物块 响。下列选项不正确的是 ) 受水平恒力F作用而动,在其前 方固定一个足够长的轻质弹赘,如图所示,当物块与 弹策接触并将弹策压至最短的过程中,下列说法正确 的是 ) A.物块接触弹策后立即做减速运动 B. 物块接触弹策后先加速后减速 C. 当物块的速度最大时,物块的加速度等于零 A.7个基本单位全部用物理常量定义,保证了基本单 D. 当弹策处于压缩量最大时,它受到的合力为零 位的稳定性 6.(2024·黑龙江哈尔滨模拟)2023年5月6日,哈三中 B.用真空中的光速c(m·s)定义m.因为长度/与 举行春季趣味运动会。趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼 速度v存在I=u,而s已定义 体能的同时,考验班级的团队协作能力。某班级在比 C.用基本电荷e(C)定义安培(A).因为电荷量a与 赛中六位同学齐心协力,默契配合,发令后瞬间加速 电流/存在/-4,而s已定义 度达到10m/s{}。已知“毛毛虫”道具重10kg,重力加 速度g的大小取10m/s3。则在发令后瞬间平均每位 D.因为普朗克常量h(J·s)的单位中没有kg,所以无 同学对道具的作用力约为 法用它来定义质量单位 -326- 9. 小球在液体中运动时会受到液体的摩擦阻力,这种阻 12.(多选)如图所示,水平路面匀速行驶的卡车板面上 力称为粘滞力。如果液体的粘滞性较大,小球的半径 的物体质量为m=8000kg,它被一根水平方向上压 较小,则小球受到的粘滞力f=6nrv,式中n称为液 缩了的弹策顶住而静止在卡车上,这时弹策的弹力 体的粘滞系数,/为小球半径,r为小球运动的速度 为6000N。现因紧急事故对卡车施以制动力,使卡 若采用国际单位制中的基本单位来表示n的单位,则 车开始减速运动,运动中加速度由零逐渐增大到 ) 其单位为 1 m/s},随即以1m/s大小的加速度做匀减速直线 运动。以下说法中正确的是 A.kg m.2 B.kg 7 m.s C. A.物体与卡车始终保持相对静止,弹策对物体的作 用力始终没有发生变化 D.n为常数,没有物理单位 B.物体受到的摩擦力一直减小 C.当卡车加速度大小为0.75m/s时,物体不受摩 能力综合练 擦力作用 10.(2024·浙江东阳质检)如图所 D.卡车以1m/s的加速度向右做匀减速直线运动 示,小车上固定着硬杆,杆的端点 时,物体受到的摩擦力为8000N 固定着一个质量为m的小球。当 13.如图所示,一条轻绳上端系在车的左上角的A点,另 小车有水平向.加择目渐zw 一条轻绳一端系在车左端B点,B点在A点的正下 增大时,杆对小球的作用力的变化情况(用F.至F 方,A、B距离为b.两条轻绳另一端在C点相结并系 变化表示)可能是下图中的(00沿杆方向)( _ 一个质量为n的小球,轻绳AC长度为②b.轻绳BC #_ 长度为b。两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg .-._..... 2 (1)轻绳BC刚好被拉直时,车的加速度是多大? (要求画出受力图) # (2)在不拉断轻绳的前提下,求车向左运动的最大加 速度是多大。(要求画出受力图) ) 11.(2024·安徽高三阶段练习)舰载机沿着航母跑道直 线加速过程中,由于气流对机翼的作用会产生升力. 若将发动机提供的推力和气流对机翼的升力的合力 称为总动力F。设航母跑道可以看作是一个与水平 而夹角为a的理想斜而,舰载机在起飞前以大小头 a=g的加速度沿着跑道加速,总动力F与飞机速度 r的方向的夹也等于a.设飞机的质量为m,前进过 程中受到的阻力(包括跑道摩擦阻力,空气的阻力 等)方向与速度方向相反,大小与飞机对跑道的正压 力成正比,比例系数为k-,重力加速度为g,则 tana 总动力F的大小为 ~_ ) A.singg B.-sinng sin2a sin2o .ingg D.-igng 2sin2 2sin2g练案[14] 向右且逐渐增大,对小球进行受力分析,坚直方向上受力平 衡,所以杆对小球的作用力的坚直分量大小等于重力且不发 1.BCD 亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体才能运 生变化,水平方向上加速度向右并逐渐增大,所以杆对小球的 动,故A错误;仰利略通过“理想实验”得出结论:力不是维持运 作用力的水平分量逐渐增大,故C正确 动的原因,如果物体不受力,它将以这一速度永远运动下去,故 11.A 飞机所受支持力为F、,所受阻力为E.受力分析如图 B正确;笛卡儿指出如果运动中的物体没有受到力的作用,它将 所示。 继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的 方向,故C正确;牛顿认为物体都具有保持原来匀速直线运动 状态或静止状态的性质,故D正确。 2.B 小球突然相对水平桌面向后运动,是因为动车突然向前加 速,因为惯性,小球会保持原来的运动状态,所以会相对于水平 桌面向后运动,故B正确。 3.C 沫蝉起跳时,由牛顿第二定律得F.-mg=mo,解得地面对 沿着速度方向,由牛顿第二定律得Fcosa-mgsina-F.=mo. 沫蝉的支持力大小F、=381mg,由牛幅第三定律可知,它对地 垂直速度方向Fsina+F.-mgcosa=0,由已知条件F.=kF. 面的压力大小F'=F =381mg,则F':G=381:1.则平均压 1_,联立解得F-Isinmg,故选A。 l三 lnn 力大小与其受到的重力大小的比约为380:1.故选C sin2o 4.AC 儿童从底端缓慢走到顶端时,处于平衡状态,所受摩擦力 12.AC 卡车减速前,物体和卡车一起做匀速直线运动,物块受水 为静摩擦力,眼重力沿斜面向下的分力平衡,所以大小为 平向左的弹策弹力和向右的静摩擦力,有F三F=6000N. ngsin9.方向沿斜面向上,故A正确,B错误;儿童下滑时受到 当物体随卡车一起向右做减速时,若静摩擦力为零,有F。= 的摩擦力为滑动摩擦力,大小为F.=umgeos9.下滑时的加速度 m.,解得a:=0.75m/s3。所以,当减速的加速度小于 大小为a-ngsin8-mgcus8_gsin-geos 9.方向沿斜面向 0.75m/s时,摩擦力与弹策弹力反向,并且随着加速度的增 大,摩擦力减小,当减速的加速度大于0.75m/s时,静摩擦力 下,故C正确,D错误。 开始与弹弹力同向,并且随着加速度的增大,摩擦力增大。 5. BC 物块与弹策接触并将弹策压至最短的过程中,开始水平恒 当静摩擦力增大到6000N时,有F。+F.=mo。,解得a。= 力大于弹的弹力,根据牛顿第二定律有a-F-x,知加速度 1.5m/s。由于1m/s<1.5ms,物体与小车始终保持相对 静止,弹伸长量不变,所以弹力不变,故A正确;由以上分析 向右,大小在减小,做加速运动,当弹力等于恒力F时,加速度 可知,小车加速度由零逐渐增大到1m/s过程中,物体所受的 为零,速度达到最大,然后弹力大于恒力F,则加速度a’ 静摩擦力先向右,减小到零后反向增加,故B错误;由以上分 '-F.弹力增大,则加速度增大,加速度方向与速度方向相反, 析知,当小车加速度为0.75m/s时,物体不受摩擦力,故C正 nm 确;卡车以1m/s的加速度向右做减速直线运动时,根据牛顿 做减速运动,知物体先做加速运动再做减速运动,故A项错误。 第二定律有F.+F.三ma,得物体受到的摩擦力为F.= B项正确;由以上分析可知,当物体的速度最大时,物体的加速 2000N.故D错误。 13.(1)g,见解析图甲 度等于零,故C项正确;当弹压缩到最短时,物体速度为零, (2)3g,见解析图乙 合力最大,故D项错误。故选BC [解析](1)轻绳BC刚好被拉直时,小球受力如图甲所示 6.C 对“毛毛虫”道具受力分析,受到向下的重力,左斜上的拉 力,两个力的合力为水平向左,所以根据力的矢量叠加可得F (mg)+(ma)*=141N.所以平均每位同学对道具的作用力 约为F-F~24N.故选C。 7.B 对P施加F时,根据牛顿第二定律有a= n△ 甲 10m/s,对P和0整体施加F时,根据牛顿第二定律有a?= 因为AB=BC=b.AC-2b FA-2 m/s*,联立解得m:=4.0 kg,故选B。 故轻绳BC与AB垂直θ-45*。 n+m=A 由牛顿第二定律mgtanθ=ma. 8.D 由于物理常量与环境和测量方式等因素无关,故用来定义 解得a=g。 基本单位时也不受环境、测量方式等因素的影响,A正确;由题 (2)小车向左的加速度增大,BC绳方向不变,所以AC轻绳拉 意可知,心?的单位已定义,真空中光速c、基本电荷心、普朗克常 力不变,BC轻绳拉力变大,BC轻绳拉力最大时,小车向左的加 量h均为基本物理常量,故可分别用l=n、/-、=mc来定 速度最大,小球受力如图乙所示 义长度单位m、电流单位A及质量单位h.B.C正确.D错误 是kg·m/s.m.m/s.故若采用国际单位制中的基本单位来表 -C 10.C 小球与小车的运动情况保持一致,故小球的加速度也水平 2 -493- 由牛顿第二定律F.+mgtan8=ma. 跟踪训练3:D ). 根据位移一时间图像的斜率表示速度可知,0~1 根据题意F=2mg. 时间内乘客的速度增大,乘客向下做加速运动,故加速度向下. 所以最大加速度为a.=3g 乘客处于失重状态,可知F、<mg,选项A错误;1.-1.时间内乘 第10讲 牛顿第二定律的基本应用 客的速度不变,乘客做匀速运动,说明乘客处于平衡状态,可知 F.=ng,选项B错误;t.~1.时间内乘客的速度减小,乘客向下 知识梳理·易错辨析 做减速运动,故加速度向上,乘客处于超重状态,可知F、>m. 知识梳理 选项C错误,D正确。 一、1.运动情况 受力情况 跟踪训练4:(1)见解析(2)0 (3)16m/s} (4)260N 2.加速度 牛顿运动定律 [解析](1)设小明大题对书包的支持力大小为F。,因为物体 二、1.(1)无关(2)示数 拉力 压力 处于静止状态,则F.-G 2.大于 小于 等于零 竖直向上 竖直向下 竖直向下 根据牛顿第三定律有F=F. =g m(g+a) m(g-a) 0 加速 减速 加速 减速 所以G-F。 加速减速 (2)座舱自由下落到距地面h=30m的位置时开始制动,所以 易错辨析 当座舱距披面=50m时,书包处于完全失重状态,则有F 1.V 2.x 3.x 4.V 5.V 6.x =0. 核心考点·重点突破 (3)座舱自由下落高度为H-h=78m-30m=48m.座舱开始 例1:BC 设小球静止时BC绳的拉力为F.AC橡皮筋的拉力为 制动时,已获得速度v.,由运动学公式得v=2g(l-h) 座舱制动过程做匀减速直线运动,则有u.”=2ah,联立可得a 16m/s. =mgtan9.在AC被突然剪断的瞬间,AC的拉力突变为零,BC 方向坚直向上,故跳楼机制动后(匀减速阶段)加速度a的大小 上的拉力F突变为ngcos6.重力垂直于绳BC的分量提供加速 为16m/s。 度,即mgsinθ=mo,解得a=gsin8.B正确,A错误;在BC被突 (4)由牛顿第二定律得F。-mg=ma,代入数据得F。=260N,故 然剪断的瞬间,橡皮筋AC的拉力不变,小球的合力大小与BC 当座舱落到距地面h.=15m的位置时,小明对书包的作用力大 被剪断前BC的拉力大小相等,方向沿BC方向斜向下,根据牛 小为260N 错误。 [解析](1)冰壶自由滑行时,初速度方向为正方向,根据牛顿 例2:D 撤去挡板前,对整体分析,挡板对B球的弹力大小为 第二定律有-mg=m.. 2mgsin6,因弹策弹力不能突变,而杆的弹力会突变,所以撤去 设冰壶被掷出时的初速度为t,根据运动学公式有0一%} 挡板瞬间,图甲中A球所受合力为零,加速度为零,B球所受合 -2a.x. 力为2mgsin6,加速度为2gsin6;题图乙中杆的弹力突变为零, 联立代入数据解得r。=3.4m/s A.B球所受合力均为mgsin8,加速度均为gsin8 (2)在摩擦冰面时,根据牛顿第二定律有-90%nng=m。. 例3:B 初状态因A.B间恰好没有弹力,所以此时弹赘弹力F= 设自由滑行的距离为x.,摩擦冰面时的滑行距离为x,自由清 ngsin30{}。剪断细绳的瞬间,弹弹力不能突变,仍为 行结束时的速度为v.,根据运动学公式有。?-p=2a.xX,0- ngsin30{,以A、B整体为研究对象,根据牛顿第二定律有 =2x, $ngsin30*-F=2n.解得a=2.5m/s;再隔离B分析有 又有x+2.1=x+, mgsin30*-F.=ma,解得F.=5N,故B正确。 联立代入数据解得x=10m。 跟踪训练1:B 运动员在助滑区加速下滑时,加速度沿斜面向下, 过例5:(1)8n/s(2)12 m/s (3)66 N 加速度在竖直方向的分加速度为坚直向下,处于失重状态,A错 误:忽略空气阻力,运动员在跳离孤形过渡区至着陆区之前,在 [解析](1)AB段v.*=2a.x. 。# 空中只受到竖直向下的重力作用,物体的加速度为竖直向下的 重力加速度,处于完全失重状态,B正确;运动员在孤形过渡区 (2)AB段=a.t.=3s 做圆周运动,加速度有竖直向上的分量,处于超重状态,C错误 运动员在减速区减速过程中,减速下降,竖直方向的分加速竖 BC段号=2s,x=v+ 直向上,处于超重状态,D错误 a.=2m/${} 跟踪训练2:D 床所受的压力大小与黝床对运动员的支持力大 r=v.+at。=12m/s 小相等,可知1.0;到1.2;之间床对运动员的支持力逐渐增 (3)mgsinθ-F.=ma..F.=66 N 大,过程为运动开始接触床到到达最低点,根据牛顿第二定 跟踪训练5:B 物块水平沿中线做匀减速直线运动,则i--- 律该段过程为运动员先向下加速后向下减速,加速度先向下后 向上,先失重后超重,故A.B错误;根据图线可知运动员从离开 床到再次接触床的时间为1=1.6s.该段时间运动员做坚 A不可能,B可能;对物块,由牛顿第二定律有ma=-jmg,r} *=2ax,整理有v-2gx0,由于v<2m/s可得n<0.2,故 -3.2m.故C错误,D正确。故选D。 C.D不可能。 -494-