专题04 牛顿运动定律（知识梳理+考点精讲精练+实战训练）-【学考必备】2025年高中物理学业水平合格性考试总复习（浙江专用）

《2025年浙江省学业水平考试》 专题04 牛顿运动定律 授课教师： 版权所有 物理大世界www.physicalw.com QQ/微信：894665727 学考要求 1. 牛顿第一定律：简单应用（c） 2. 牛顿第二定律：简单应用（c） 3. 力学单位制：理解（b） 4. 牛顿第三定律：简单应用（c） 5. 牛顿运动定律应用：综合应用（d） 6. 共点力平衡条件及应用：简单应用（c） 7. 超重与失重：理解（b） 力与运动关系的认识 知识梳理 1）历史上的观点：亚里士多德、伽利略、笛卡尔及牛顿对力与运动关系的认识。 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 知识梳理 1）内容：一切物体总保持匀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为止. 2）对牛顿第一定律的理解 ①运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。 ②力是改变物体运动状态的原因，或称力是产生加速度的原因. ②牛顿第一定律也叫作惯性定律. ③牛顿第一定律不能用实验直接验证. ④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础， 惯性 知识梳理 1）定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质. 2）决定因素：质量是物体惯性大小的唯一量度, 与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关. 3）对惯性的理解：惯性是物体的固有属性 4）惯性的表现形式 ①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． 牛顿第二定律 知识梳理 1）定义：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合=ma 3）对牛顿第二定律的理解 ①牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系， ②因果性:力是产生加速度的原因，加速度是作用的结果， ③加速度的方向由物体所受合外力的方向决定 ④瞬时性、矢量性、独立性、同一性 4） 牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中。 两类基本动力学问题的求解步骤 知识梳理 从受力确定运动情况 物体运 动情况 运动学 公 式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 物体运 动情况 运动学 公 式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 从运动情况确定受力 两类基本动力学问题的求解步骤 知识梳理 1）确定研究对象 2）分析受力情况和运动情况 3）选取正方向或建立坐标系 4）确定题目类型： ①已知运动求力类问题→确定加速度 ②已知力求运动类问题→确定合力 5）列方程求解剩下物理量 两类基本动力学问题的求解步骤 知识梳理 1）确定研究对象 2）分析受力情况和运动情况 3）选取正方向或建立坐标系 4）确定题目类型： ①已知运动求力类问题→确定加速度 ②已知力求运动类问题→确定合力 5）列方程求解剩下物理量 【点拨】解题关键 ①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析； ②两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁． 牛顿第二定律 例3.[2023.1浙江学考]图甲是冰壶比赛现场图片，运动员以大小为v0=3 m/s的速度将冰壶沿水平冰面投出，冰壶在冰面上沿直线滑行x1=20 m后，其队友开始在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，以延长冰壶的滑行距离，冰壶运动的简化模型如图乙所示。已知运动员不摩擦冰面时，冰壶和冰面间的动摩擦因数μ=0.02，g取10 m/s2。求此冰壶： 甲 乙 （1）滑行20 m过程中的加速度a1的大小； （2）滑至20 m处的速度v1的大小； （3）投出后在冰面上滑行的距离x。 真题演练 【答案】（1）0.2 m/s2　（2）1 m/s　（3）22.78 m 牛顿第二定律 例4.[2022.1浙江学考]第24届冬奥会在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m的水平直道AB与长20 m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点时的速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图乙），到C点共用时5.0 s。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110 kg，sin 15°=0.26，g取10 m/s2。求雪车（包括运动员）： 甲 乙 （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。 真题演练 【答案】 （1） m/s2　（2）12 m/s　（3）66 N　 超重和失重 知识梳理 1）实重和视重 ①实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关． ②视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重． 2）超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力mg，即FN =mg+ma.可能情况：①加速上升;②减速下降。 3）失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力FN （或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg.即FN =mg-ma.可能情况：①加速下降;②减速上升。 4）完全失重:当a=g时FN = 0，物体处于完全失重.可能情况： ①自由落体和所有的抛体运动; ②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等。 超重和失重 知识梳理 5）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． 【点拨】①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力. ②超重或失重现象与物体的速度、速度变化和运动方向均无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重. ③在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等. 作用力和反作用力 知识梳理 1）定义：两个物体之间的作用总是相互的，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）作用力与反作用力和一对平衡的辨析   作用力与反作用力 一对平衡力 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 不同点 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 同时产生、同时消失 不一定同时产生、不一定同时消失 两力作用效果不可抵消, 不可叠加,不可求合力 两力作用效果可相互抵消, 可叠加,可求合力,合力为零 一定是相同性质的力 性质不一定相同 牛顿第三定律 知识梳理 1）定义：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上. 2）对牛顿第三定律的理解 ①牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的，因而力总是成对出现的，它们总是同时产生，同时消失，与相互作用的两物体的运动状态无关、与是否和其他物体相互作用无关。 ②作用力和反作用力总是同种性质的力. ③作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可叠加. ④牛顿第三定律在对物体进行受力分析时，起到非常重要的转换研究对象的作用，如果不便于直接分析求出物体受到的某些力时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力，摩擦力的求解有时候不好判断也可以通过转化研究对象求其反作用力． 牛顿第三定律 例1. [2023.1浙江学考]如图所示，车停在水平地面上，桶放在车上，则下列属于一对作用力和反作用力的是（　　） A.车所受重力和车对地面的压力 B.桶对车的压力和车对地面的压力 C.桶所受重力和车对桶的支持力 D.桶对车的压力和车对桶的支持力 真题演练 D 牛顿第三定律 例2.[2022.1浙江学考]如图所示，运动爱好者在无风时借助绳子缓慢下降。下列说法正确的是（　　） A.运动爱好者对绳子的力和绳子对他的力是一对平衡力 B.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力大于他的重力 C.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力方向竖直向上 D.绳子对运动爱好者的力和岩石对他的力是一对作用力和反作用力 真题演练 C 《2025年浙江省学业水平考试》 谢 谢 观 看！ 授课教师： 版权所有 物理大世界www.physicalw.com QQ/微信：894665727 $$ 专题04 牛顿运动定律（讲义） 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点一：牛顿第一定律、牛顿第三定律、超重和失重 考点二：牛顿运动定律的应用 1. 牛顿第一定律：简单应用（c） 2. 牛顿第二定律：简单应用（c） 3. 力学单位制：理解（b） 4. 牛顿第三定律：简单应用（c） 5. 牛顿运动定律应用：综合应用（d） 6. 共点力平衡条件及应用：简单应用（c） 7. 超重与失重：理解（b） 知识点一 牛顿第一定律 1. 力与运动关系的认识 1）历史上的观点：亚里士多德、伽利略、笛卡尔及牛顿对力与运动关系的认识。 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． 2. 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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止. 2）对牛顿第一定律的理解 ①牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。 ②运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是改变物体运动状态的原因，或称力是产生加速度的原因. ②保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性称为惯性，因此牛顿第一定律也叫作惯性定律. ③牛顿第一定律不能用实验直接验证.不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律. ④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力，力是如何改变物体运动状态及他们的定量关系则由牛顿第二定律来回答。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。 3. 惯性 1）定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质. 2）决定因素：质量是物体惯性大小的唯一量度, 与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关. 3）对惯性的理解：惯性是物体的固有属性，是物体固有的，即一切物体都有惯性，与物体的受力情况及运动状态无关.物体的惯性总是以“保持原状”“反抗改变”两种形式表现出来，人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性. 4）惯性的表现形式 ①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． 知识点二 牛顿第二定律 1. 牛顿第二定律 1）定义：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: 3）对牛顿第二定律的理解 ①牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律，分析出物体的运动规律;反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况。牛顿第二定律为设计运动，控制运动提供了理论基础. ②因果性:对牛顿第二定律的数学表达式， 是力，力是产生加速度的原因，加速度是作用的结果，是力的作用效果， ③加速度的方向由物体所受合外力的方向决定,二者总是相同.即任一瞬间,a的方向均与合外力方向相同. ④瞬时性:牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果，对运动过程的每一瞬间成立,且瞬时力决定瞬时加速度.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，物体在某一时刻加速度的大小和方向是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向决定的，力变加速度就变，力撤除加速度就为零.注意力的瞬间效果是加速度而不是速度，加速度可以突变，速度不能突变. ④矢量性：牛顿第二定律，是矢量，也是矢量，且与 的方向总是一致的. ⑤独立性：可以进行合成与分解，也可以进行合成与分解. 作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足;力和加速度在各个方向上的分量也满足,即,；物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和; ⑥同一性：加速度a是相对同一个惯性参考系(一般指地面)的;中、、对应同一个物体或同一个系统，且各量统一使用国际单位。 4） 牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中。 2.两类基本动力学问题的求解步骤 1）确定研究对象：根据问题需要和解题方便，选择某个物体或某几个物体组成的系统整体为研究对象. 2）分析受力情况和运动情况：画好示意图、情景示意图，明确物体的运动性质和运动过程； 3）选取正方向或建立坐标系：通常以初速度方向为正方向，若无初速度则以加速度的方向为某一坐标轴的正方向. 4）确定题目类型： ①已知运动求力类问题→确定加速度：寻找题目中3个运动量（），根据运动学公式（）求解 ②已知力求运动类问题→确定合力：若以物体只受到两个力作用，通常用合成法；若受到3个及3个以上的力，一般用正交分解法.求解 5）列方程求解剩下物理量：根据牛顿第二定律或者列方程求解，必要时对结果进行讨论 【点拨】解题关键 ①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析； ②两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁． 3. 超重和失重 1）实重和视重 ①实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关． ②视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重． 2）超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即.可能情况：①加速上升;②减速下降。 3）失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力.即.可能情况：①加速下降;②减速上升。 4）完全失重:当时，物体处于完全失重.可能情况：①自由落体和所有的抛体运动;②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等。 5）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． 【点拨】 ①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力. ②超重或失重现象与物体的速度、速度变化和运动方向均无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重. ③在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等. 知识点三 牛顿第三定律 1. 作用力和反作用力 1）定义：两个物体之间的作用总是相互的，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. 牛顿第三定律 1）定义：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上. 2）对牛顿第三定律的理解 ①牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的，因而力总是成对出现的，它们总是同时产生，同时消失，与相互作用的两物体的运动状态无关、与是否和其他物体相互作用无关。 ②作用力和反作用力总是同种性质的力. ③作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可叠加. ④牛顿第三定律在对物体进行受力分析时，起到非常重要的转换研究对象的作用，如果不便于直接分析求出物体受到的某些力时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力，摩擦力的求解有时候不好判断也可以通过转化研究对象求其反作用力． 3. 作用力与反作用力和一对平衡的辨析 作用力与反作用力 一对平衡力 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 不同点 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 同时产生、同时消失 不一定同时产生、不一定同时消失 两力作用效果不可抵消, 不可叠加,不可求合力 两力作用效果可相互抵消, 可叠加,可求合力,合力为零 一定是相同性质的力 性质不一定相同 练 考点一：牛顿第一定律、牛顿第三定律、超重和失重 【典型例题1】[2023.1浙江学考]如图所示，车停在水平地面上，桶放在车上，则下列属于一对作用力和反作用力的是（　　） A.车所受重力和车对地面的压力 B.桶对车的压力和车对地面的压力 C.桶所受重力和车对桶的支持力 D.桶对车的压力和车对桶的支持力 【典型例题2】[2022.1浙江学考]如图所示，运动爱好者在无风时借助绳子缓慢下降。下列说法正确的是（　　） A.运动爱好者对绳子的力和绳子对他的力是一对平衡力 B.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力大于他的重力 C.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力方向竖直向上 D.绳子对运动爱好者的力和岩石对他的力是一对作用力和反作用力 · 对点专攻 1．（2024高二下·湖南娄底·学业考试）开车要系安全带，哪怕是后排乘客也一样，下列说法正确的是（　　） A．系好安全带可以减小人的惯性 B．系好安全带可以减小车的惯性 C．系好安全带对人和车的惯性都有影响 D．系好安全带可以防止因为惯性对人造成的伤害 2．（2024高二下·湖南·学业考试）如图所示，一汉墓壁画出土的拓片生动形象地描绘了汉代人驾车的场景，下列关于骏马拉马车的说法正确的是（　　） A．在马车匀速行驶的过程中，骏马拉马车的力大于马车拉骏马的力 B．马车匀速行驶时，以骏马为参考系，马车的速度为0 C．马车需要骏马拉动才能前进，说明力是维持物体运动状态的原因 D．马车在运动过程中一定受力平衡，故骏马对马车的拉力大小与地面对马车摩擦力的大小相等 考点二：牛顿运动定律的应用 【典型例题3】[2023.1浙江学考]图甲是冰壶比赛现场图片，运动员以大小为v0=3 m/s的速度将冰壶沿水平冰面投出，冰壶在冰面上沿直线滑行x1=20 m后，其队友开始在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，以延长冰壶的滑行距离，冰壶运动的简化模型如图乙所示。已知运动员不摩擦冰面时，冰壶和冰面间的动摩擦因数μ=0.02，g取10 m/s2。求此冰壶： 甲 乙 （1）滑行20 m过程中的加速度a1的大小； （2）滑至20 m处的速度v1的大小； （3）投出后在冰面上滑行的距离x。 【典型例题4】[2022.1浙江学考]第24届冬奥会在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m的水平直道AB与长20 m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点时的速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图乙），到C点共用时5.0 s。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110 kg，sin 15°=0.26，g取10 m/s2。求雪车（包括运动员）： 甲 乙 （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。 · 对点专攻 3．（2024高二上·辽宁·学业考试）路面状况是影响汽车安全驾驶的重要因素。一辆质量为 的汽车，以 m/s的速度在平直公路上行驶，因故刹车。当路面干燥时，汽车减速至停止的滑行距离 m；当路面湿滑时，该汽车刹车时受到的阻力为路面干燥时的 把汽车在平直公路上的刹车过程视为仅受阻力的匀减速直线运动。 (1)求该汽车在路面干燥时刹车的加速度a₁的大小； (2)求该汽车以相同速度在路面湿滑时刹车，减速至停止的滑行距离x₂。 4．（2024高一上·重庆北碚·学业考试）重庆欢乐谷的一种巨型机动游戏设备可以使人体验超重和失重，以惊险刺激深受年轻人的欢迎。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上60m的高处，然后让座舱自由落下。落到离地面15m时，制动系统启动，使座舱做匀减速运动，到达地面时刚好停下。乘客小明的体重为75kg。（重力加速度g取10m/s2，空气阻力不计）求： （1）离地面15m时座舱的速度大小； （2）此过程中座舱做匀减速运动的时间； （3）设备匀减速阶段，座舱对小明的支持力大小。    5．（2023高二上·浙江·学业考试）2022年北京冬季奥运会上，跳台滑雪使观众心潮澎湃。自由式滑雪女子大跳台比赛，中国选手谷爱凌获得金牌。位于北京市石景山区首钢老工业园区北区，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛的场地。在赛道上有一段倾角斜坡AB和一段水平赛道BC，如图所示，有一滑雪者若从倾角的坡顶A 处由静止开始自由下滑至坡底B处后再滑上一段水平雪地到C处。斜坡与水平面平滑连接，滑雪者滑板与雪道间的摩擦会随运动速度变化，假设滑雪者速度小于时滑雪板与雪地间的动摩擦因数为，速度大于时动摩擦因数变为，空气阻力忽略，滑雪者到达B处的速度大小为，BC长为。（，g取）求： （1）滑雪者在斜坡上运动总时间； （2）坡道AB的长度 （3）滑雪者到达C点的速度。 10 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 牛顿运动定律（讲义） 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点一：牛顿第一定律、牛顿第三定律、超重和失重 考点二：牛顿运动定律的应用 1. 牛顿第一定律：简单应用（c） 2. 牛顿第二定律：简单应用（c） 3. 力学单位制：理解（b） 4. 牛顿第三定律：简单应用（c） 5. 牛顿运动定律应用：综合应用（d） 6. 共点力平衡条件及应用：简单应用（c） 7. 超重与失重：理解（b） 知识点一 牛顿第一定律 1. 力与运动关系的认识 1）历史上的观点：亚里士多德、伽利略、笛卡尔及牛顿对力与运动关系的认识。 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． 2. 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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止. 2）对牛顿第一定律的理解 ①牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。 ②运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是改变物体运动状态的原因，或称力是产生加速度的原因. ②保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性称为惯性，因此牛顿第一定律也叫作惯性定律. ③牛顿第一定律不能用实验直接验证.不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律. ④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力，力是如何改变物体运动状态及他们的定量关系则由牛顿第二定律来回答。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。 3. 惯性 1）定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质. 2）决定因素：质量是物体惯性大小的唯一量度, 与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关. 3）对惯性的理解：惯性是物体的固有属性，是物体固有的，即一切物体都有惯性，与物体的受力情况及运动状态无关.物体的惯性总是以“保持原状”“反抗改变”两种形式表现出来，人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性. 4）惯性的表现形式 ①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． 知识点二 牛顿第二定律 1. 牛顿第二定律 1）定义：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: 3）对牛顿第二定律的理解 ①牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律，分析出物体的运动规律;反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况。牛顿第二定律为设计运动，控制运动提供了理论基础. ②因果性:对牛顿第二定律的数学表达式， 是力，力是产生加速度的原因，加速度是作用的结果，是力的作用效果， ③加速度的方向由物体所受合外力的方向决定,二者总是相同.即任一瞬间,a的方向均与合外力方向相同. ④瞬时性:牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果，对运动过程的每一瞬间成立,且瞬时力决定瞬时加速度.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，物体在某一时刻加速度的大小和方向是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向决定的，力变加速度就变，力撤除加速度就为零.注意力的瞬间效果是加速度而不是速度，加速度可以突变，速度不能突变. ④矢量性：牛顿第二定律，是矢量，也是矢量，且与 的方向总是一致的. ⑤独立性：可以进行合成与分解，也可以进行合成与分解. 作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足;力和加速度在各个方向上的分量也满足,即,；物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和; ⑥同一性：加速度a是相对同一个惯性参考系(一般指地面)的;中、、对应同一个物体或同一个系统，且各量统一使用国际单位。 4） 牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中。 2.两类基本动力学问题的求解步骤 1）确定研究对象：根据问题需要和解题方便，选择某个物体或某几个物体组成的系统整体为研究对象. 2）分析受力情况和运动情况：画好示意图、情景示意图，明确物体的运动性质和运动过程； 3）选取正方向或建立坐标系：通常以初速度方向为正方向，若无初速度则以加速度的方向为某一坐标轴的正方向. 4）确定题目类型： ①已知运动求力类问题→确定加速度：寻找题目中3个运动量（），根据运动学公式（）求解 ②已知力求运动类问题→确定合力：若以物体只受到两个力作用，通常用合成法；若受到3个及3个以上的力，一般用正交分解法.求解 5）列方程求解剩下物理量：根据牛顿第二定律或者列方程求解，必要时对结果进行讨论 【点拨】解题关键 ①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析； ②两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁． 3. 超重和失重 1）实重和视重 ①实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关． ②视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重． 2）超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即.可能情况：①加速上升;②减速下降。 3）失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力.即.可能情况：①加速下降;②减速上升。 4）完全失重:当时，物体处于完全失重.可能情况：①自由落体和所有的抛体运动;②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等。 5）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． 【点拨】 ①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力. ②超重或失重现象与物体的速度、速度变化和运动方向均无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重. ③在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等. 知识点三 牛顿第三定律 1. 作用力和反作用力 1）定义：两个物体之间的作用总是相互的，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. 牛顿第三定律 1）定义：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上. 2）对牛顿第三定律的理解 ①牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的，因而力总是成对出现的，它们总是同时产生，同时消失，与相互作用的两物体的运动状态无关、与是否和其他物体相互作用无关。 ②作用力和反作用力总是同种性质的力. ③作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可叠加. ④牛顿第三定律在对物体进行受力分析时，起到非常重要的转换研究对象的作用，如果不便于直接分析求出物体受到的某些力时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力，摩擦力的求解有时候不好判断也可以通过转化研究对象求其反作用力． 3. 作用力与反作用力和一对平衡的辨析 作用力与反作用力 一对平衡力 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 不同点 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 同时产生、同时消失 不一定同时产生、不一定同时消失 两力作用效果不可抵消, 不可叠加,不可求合力 两力作用效果可相互抵消, 可叠加,可求合力,合力为零 一定是相同性质的力 性质不一定相同 练 考点一：牛顿第一定律、牛顿第三定律、超重和失重 【典型例题1】[2023.1浙江学考]如图所示，车停在水平地面上，桶放在车上，则下列属于一对作用力和反作用力的是（　　） A.车所受重力和车对地面的压力 B.桶对车的压力和车对地面的压力 C.桶所受重力和车对桶的支持力 D.桶对车的压力和车对桶的支持力 【答案】D　 【解析】车所受重力方向竖直向下，车对地面的压力竖直向下，不是作用力和反作用力，故A项错误；桶对车的压力和车对地面的压力方向均为竖直向下，不是作用力和反作用力，故B项错误；桶所受重力和车对桶的支持力，作用在同一物体上，且等大反向，是一对平衡力，故C项错误；根据相互作用力的定义可知，桶对车的压力和车对桶的支持力是一对作用力和反作用力，故D项正确。 【典型例题2】[2022.1浙江学考]如图所示，运动爱好者在无风时借助绳子缓慢下降。下列说法正确的是（　　） A.运动爱好者对绳子的力和绳子对他的力是一对平衡力 B.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力大于他的重力 C.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力方向竖直向上 D.绳子对运动爱好者的力和岩石对他的力是一对作用力和反作用力 【答案】C　 【解析】平衡力作用在同一物体上，运动爱好者对绳子的力和绳子对他的力作用在不同的物体上，故A项错误；对运动爱好者进行受力分析，受重力，绳子的拉力和岩石对他的支持力，运动爱好者在无风时借助绳子缓慢下降，可视为运动爱好者处于平衡状态，绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力与重力等大反向，故B项错误，C项正确；作用力和反作用力作用在不同的物体上，绳子对运动爱好者的力和岩石对他的力作用在同一物体上，故D项错误。 · 对点专攻 1．（2024高二下·湖南娄底·学业考试）开车要系安全带，哪怕是后排乘客也一样，下列说法正确的是（　　） A．系好安全带可以减小人的惯性 B．系好安全带可以减小车的惯性 C．系好安全带对人和车的惯性都有影响 D．系好安全带可以防止因为惯性对人造成的伤害 【答案】D 【详解】ABC．质量是惯性大小的唯一量度，与安全带是否系好无关，故ABC错误； D．安全带可以防止因为惯性对人造成的伤害，故D正确。 故选D。 2．（2024高二下·湖南·学业考试）如图所示，一汉墓壁画出土的拓片生动形象地描绘了汉代人驾车的场景，下列关于骏马拉马车的说法正确的是（　　） A．在马车匀速行驶的过程中，骏马拉马车的力大于马车拉骏马的力 B．马车匀速行驶时，以骏马为参考系，马车的速度为0 C．马车需要骏马拉动才能前进，说明力是维持物体运动状态的原因 D．马车在运动过程中一定受力平衡，故骏马对马车的拉力大小与地面对马车摩擦力的大小相等 【答案】B 【详解】A．骏马拉马车的力与马车拉骏马的力是一对相互作用力，大小总是相等，故A错误； B．马车匀速行驶时，以骏马为参考系，马车的速度为0，故B正确； C．力不是维持物体运动状态的原因，力是改变运动状态的原因，故C错误； D．马车在运动过程中不一定受力平衡，比如马车加速运动时，所受合力不为0，所以骏马对马车的拉力大小与地面对马车摩擦力的大小不一定相等，故D错误。 故选B。 考点二：牛顿运动定律的应用 【典型例题3】[2023.1浙江学考]图甲是冰壶比赛现场图片，运动员以大小为v0=3 m/s的速度将冰壶沿水平冰面投出，冰壶在冰面上沿直线滑行x1=20 m后，其队友开始在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，以延长冰壶的滑行距离，冰壶运动的简化模型如图乙所示。已知运动员不摩擦冰面时，冰壶和冰面间的动摩擦因数μ=0.02，g取10 m/s2。求此冰壶： 甲 乙 （1）滑行20 m过程中的加速度a1的大小； （2）滑至20 m处的速度v1的大小； （3）投出后在冰面上滑行的距离x。 【答案】（1）0.2 m/s2　（2）1 m/s　（3）22.78 m　 【解析】（1）冰壶自由滑行过程根据牛顿第二定律有F合=μmg=ma1，代入数据解得a1=0.2 m/s2。（2）自由滑行时冰壶做匀减速运动，根据位移速度关系有v02-v12=2a1x1，解得v1=1 m/s。（3）摩擦冰面后，根据牛顿第二定律有0.9μmg=ma2，解得a2=0.18 m/s2，冰壶还能滑行的距离x2=≈2.78 m，投出后在冰面上滑行的距离x=x1+x2=22.78 m。 【典型例题4】[2022.1浙江学考]第24届冬奥会在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m的水平直道AB与长20 m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点时的速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图乙），到C点共用时5.0 s。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110 kg，sin 15°=0.26，g取10 m/s2。求雪车（包括运动员）： 甲 乙 （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） m/s2　（2）12 m/s　（3）66 N　 【解析】（1）AB段有=2a1x1，解得a1= m/s2。 （2）AB段有v1=a1t1，解得t1=3 s，BC段有x2=v1t2+a2，t1+t2=5 s，解得a2=2 m/s2，v=v1+a2t2，解得v=12 m/s。 （3）根据牛顿第三定律有mgsin θ-Ff=ma2，解得Ff=66 N。 · 对点专攻 3．（2024高二上·辽宁·学业考试）路面状况是影响汽车安全驾驶的重要因素。一辆质量为 的汽车，以 m/s的速度在平直公路上行驶，因故刹车。当路面干燥时，汽车减速至停止的滑行距离 m；当路面湿滑时，该汽车刹车时受到的阻力为路面干燥时的 把汽车在平直公路上的刹车过程视为仅受阻力的匀减速直线运动。 (1)求该汽车在路面干燥时刹车的加速度a₁的大小； (2)求该汽车以相同速度在路面湿滑时刹车，减速至停止的滑行距离x₂。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）取初速度方向为正方向，根据 该汽车在路面干燥时刹车的加速度 即加速度a₁的大小为，负号表示方向与初速度方向相反。 （2）在路面湿滑时刹车，加速度 根据 减速至停止的滑行距离 4．（2024高一上·重庆北碚·学业考试）重庆欢乐谷的一种巨型机动游戏设备可以使人体验超重和失重，以惊险刺激深受年轻人的欢迎。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上60m的高处，然后让座舱自由落下。落到离地面15m时，制动系统启动，使座舱做匀减速运动，到达地面时刚好停下。乘客小明的体重为75kg。（重力加速度g取10m/s2，空气阻力不计）求： （1）离地面15m时座舱的速度大小； （2）此过程中座舱做匀减速运动的时间； （3）设备匀减速阶段，座舱对小明的支持力大小。    【答案】（1）；（2）；（3）3000N 【详解】（1）设，，座舱自由落下为，有 解得 制动系统启动时速度为 （2）制动时间为 （3）设制动过程加速度大小为，有， 解得，FN=3000N 5．（2023高二上·浙江·学业考试）2022年北京冬季奥运会上，跳台滑雪使观众心潮澎湃。自由式滑雪女子大跳台比赛，中国选手谷爱凌获得金牌。位于北京市石景山区首钢老工业园区北区，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛的场地。在赛道上有一段倾角斜坡AB和一段水平赛道BC，如图所示，有一滑雪者若从倾角的坡顶A 处由静止开始自由下滑至坡底B处后再滑上一段水平雪地到C处。斜坡与水平面平滑连接，滑雪者滑板与雪道间的摩擦会随运动速度变化，假设滑雪者速度小于时滑雪板与雪地间的动摩擦因数为，速度大于时动摩擦因数变为，空气阻力忽略，滑雪者到达B处的速度大小为，BC长为。（，g取）求： （1）滑雪者在斜坡上运动总时间； （2）坡道AB的长度 （3）滑雪者到达C点的速度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据题意可知，滑雪者在段，刚开始滑雪者速度小于时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数为，由牛顿第二定律有 代入数据解得 当滑雪者速度大于时，由牛顿第二定律有 解得 由运动学公式可得，滑雪者在斜坡上运动总时间为 （2）从静止下滑至速度为6m/s时，由位移公式可得 代入数据解得 由运动学公式可得 解得 （3）滑雪者在水平面运动，假设滑雪者运动到点时速度大于，由牛顿第二定律有 解得 由位移公式有 解得 假设成立，则滑雪者到达C点的速度为。 8 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$