第1讲 牛顿运动定律&第2讲 超重和失重-【回归课本】2025年高中物理基础知识训练

专题四 牛顿运动定律 真题溯源 教材原型 真题再现 【BJ版·必修第一册·P114·1】如图所示,两个质量相 【2022年·全国甲卷·19】如图,质量相等的两滑块 同的小球A和B之间用轻弹箭连接,然后用细绳悬挂起 P、0置干水平桌面上,二者用一轻弹箭水平连接,两 来,剪断细绳的瞬间,A和B的加速度分别是多少 滑块与桌面间的动摩擦因数均为u。重力加速度大 0 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 --000 弹第一次恢复原长之前 ~ A.P的加速度大小的最大值为2g B B.0的加速度大小的最大值为2g C.P的位移大小一定大于0的位移大小 D.P的速度大小均不大于同一时刻0的速度大小 考点提炼:考查牛顿运动定律一-瞬时加速度问题,绳上的力可以突变,弹策上的力不能突变,重力不变,摩擦 力取决于相对运动方向 教材原型:剪断细绳瞬间,绳上的力消失,弹弹力不变,大小仍等于B的重力,分别对A和B受力分析即可 真题再现:撤去F瞬间,P、0所受摩擦力不变,弹弹力不变,进一步分析即可 035) 回·画是 第一讲 牛顿运动定律 研课本·划重点 >答案链接P10 牛顿第一定律 惯性 概念:一切物体总保持① 状态或静止状态,除非作用在它上面的力 牛顿第一 迫使它改变这种状态 1.揭示了物体的固有属性。一切物体都有② 定律 .因此牛顿第一定律 又叫③ 定律 意义 2.揭示了力与运动的关系。力不是④_ 物体运动的原因,而是改变物 计I册 体运动状态的原因,即力是产生 的原因 定义:物体具有的保持原来 状态或静止状态的性质 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 惯性 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 特点:实践操作(实验)+逻辑推理(数学演算 加利略 的理想 结果:提出力不是维持物体运动的原因 斜面实 意义:加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 验 做成的实验,可以完美地解释物理学规律或理论 牛顿第二定律 内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成① 、跟它的质量成② 加速度的方向跟作用力的方向③ 表达式:④ 矢量性:a与F方向相同 牛顿第 瞬时性:a与F对应同一时刻 二定律 因果性:F是产生a的原因 六性 同一性:a、F、m对应同一物体,a、F、n统一使用国际单位制单位 独立性:每一个力都可以产生各自的加速度 1. 只适用于宏观、低速运动的物体,不适用于微观、高速运动的物体 局限性 2.物体的加速度必须是相对惯性系(相对于地面静止或匀速直线运动 的参考系)而言的 4036 ,揭示了物体产生加速度的原因 2 特点 2.F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制单位时,才有公式F=ma 3.若F是合力,加速度a为物体的 _,若F是某一个分力,加 H册 牛顿第 速度a为该力产生的 二定律 1.确定研究对象 2.进行受力分析和运动状态分析,画出受力分析图,明确运动性质和运动过程 解题步骤 3.求出合力 4. 根据牛顿第二定律列方程求解 力学单位制 1.内容 单位制:① 和② 一起组成了一个单位制 基本量:在物理学中,只要选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系 推导出其他物理量的单位,这些被选定的物理量叫作基本量 概念 基本单位:基本量的单位。力学中基本量有三个,它们分别是③ ,它们的单位来、千克、秒就是基本单位 导出量和导出单位:由 f归册 根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出 量,推导出来的相应单位叫作导出单位。例如速度的单位“米每秒”(m/s) 判断比例系数的单位:根据公式中物理量的单位关系,可判断公式中比例系数有无单 位,如公式F=x中k的单位为N/m.F=F、中u无单位 单位制可检查物理量关系式的正误:根据物理量的单位,如果发现某公式在单位上有回 应用 题,或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果 肯定是错误的 简化计算过程的单位表达:在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中 不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可 2.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 米 长度 n 质量 n 千克 kg . 时间 利 电流 安[培] _ 7 开[尔文] 热力学温度 K 摩[尔] 物质的量 mol 发光强度 . 坎[德拉] d 037) 回· H 快提升·练典例 >答案链接P10 考点一 对惯性的考查 惯性大小取决于物体的质量大小,与物体的速度无关 例1(多选)下列对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是 _~ A. 飞机投弹时,当目标在飞机的正下方时投下炸弹,则能击中目标 B.地球自西向东自转,人向上跳起来后,还会落到原地 C.安全带的作用是防止汽车刹车时人由于具有惯性仍向前运动而发生危险 D.向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力 考点二 牛顿第二定律的简单应用 例2如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏 137 离竖直方向37*角,小球和车厢相对静止,小球的质量为m三1kg,不计空气阻力。 _1 (g取10m/s.sin37*=0.6.cos37*=0.8) 表明二者具有共同的速度和加速度 (1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况; (2)求悬线对小球的拉力大小F。 变式题 如图所示,一个物体从固定斜面的顶端由静止开始下滑,斜面倾角9=30*,重力加速度; 取10m/s2。 (1)若斜面光滑,则物体下滑过程的加速度是多大? ,物体下滑过程的加速 度又是多大? 考点三 力学单位制 例3 (1)圆锥的高h、半径,的国际单位各是什么?体积的国际单位又是什么? (2)将h、r的单位代入公式V-- 一rh,计算出的体积V的单位是什么?这说明该公 3 式是对还是错? 4038 第二讲 超重和失重 到畔 研课本·划重点 >>答案链接P1 超重和失重 1.实重与视重 实重:物体实际所受的重力,与物体的运动状态① 实重与视重 (1)当物体挂在弹策测力计下或放在水平台秤上时,弹策测力计或台秤的 ② 称为视重 视重 (2)视重大小等于弹策测力计所受物体的③ 或台秤所受物体的 4 2.超重、失重和完全失重的比较 超重现象 失重现象 完全失重现象 物体对支持物的压力(或对悬挂物体对支持物的压力(或对悬挂 概念 物体所受 物体对支持物(或悬挂物) 物的拉力) 物体所受物的拉力) 7 的现象 重力的现象 重力的现象 加速度方向 产生条件 加速度方向⑧ 加速度方向 大小 原理方程 F-mg=ma.F=m(g+a) mg-F=ma.F=m(g-a) mg-F=ma,a=g.F=0 ③ 上升或了 下降或 以a=g 下降或 运动状态 下降 上升 7 上升 快提升·练典例 >>答案链接P11 考点 对超重、失重的考查 例1质量为m=60kg的人站在升降机中的体重计上如图所示,当升降机做下列各 种运动时,体重计的示数是多少?人处于什么状态?(g取10m/s}) (1)升降机匀速上升; 会力为零,=0 (2)升降机以a.=4m/s2的加速度加速上升; a向上表明处于超重状态 (3)升降机以a.=5m/s{的加速度加速下降 a向下表明处千失重状态 (4)升降机以重力加速度g加速下降。 向下的加速度为召,表瞩处于完全失重状态 039)7 回归课 三、①基本单位②导出单位③长度④质量 在三角形中，根据正弦定理有 iny sin Bsin0由题 ⑤时间⑥基本量 意可知y=180°-a,不变，B(B为Fw与G的夹角)从大 【快提升·练典例】 于90减小到小于90°，sinB先增大后减小，故Fw先 典例1BC【解析】改编自RU版必修第一册P87第 增大后减小，当B=90°时，Fw最大，(0为Fw与G的 1题。 夹角)从0°一直增大到90°，sinB逐渐增大，故Fw逐 飞机投下的炸弹由于惯性做平抛运动，因此目标在正 渐增大，可知OM上的张力先增大后减小，MN上的张 下方时投弹不能击中目标，A错误：地球自西向东自 力逐渐增大，故选A、D 转，人向上跳起来后，由于惯性也跟地球一起自西向东 【点评】本题是一道高考真题，复习中要注意两种求解方 运动，故人仍落到原地，B正确；紧急刹车时，汽车停止 法的对比。 运动，人由于惯性仍向前运动，容易撞伤，系上安全带 典例4D【解析】木题为高考真题，改编自U版必修第 可以对人起到保护作用，C正确：向上抛出的物体，由 一册P81第6题。 于惯性在空中继续向上运动，而不是受到向上的作用 将两小球看作一个整体分析，可知整体受到重力和轻弹簧 力，D错误。 A,C的拉力的作用而处于平衡状态，将轻弹簧A的拉力沿 典例2(1)7.5m/s,方向水平向右，车用可能水平向 竖直方向和水平方向分解，可知水平方向上满足F= 右做匀加速直线运动或水平向左做匀诚速直线运动 F,sin30°=Fc,故弹簧A,C的拉力之比F,:F=2:1,根 (2)12.5N 据题意可知三个弹簧的劲度系数相同，由胡克定律F=x 【解析】改编自版必修第一册P97例2。 可知弹簧A、C的伸长量之比为2：1，故D正确，A,B、C 解法一：矢量合成法 错误。 (1)以小球为研究对象，对小球进行受 37° 变式题D【解析】设A、B的质量分别为m、m,细线 力分析如图甲所示，小球所受合力 a、b、c上的拉力分别为T、T。、T,由题意可知细线c对 F合=mgtan37°。 A的拉力和细线d对B的拉力大小相等，方向相反，且 由牛顿第二定律得小球的加速度大小 都为0.5N,对A、B整体分析可知细线a的拉力大小 T.=(m,+mw)g=1N, 色=gm3°=7.5m/3,方向水平向右 m 甲 设细线b与水平方向夹角为：，对A受力分析，有 小球和车厢相对静止，它们的加速度相同，因此车厢做水 T sin a+T sin 0=mag, 平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动。 T cos a=T.cos 0, (2)由图甲可知，悬线对小球的拉力大小 解得T=0.5N, Fr=mg 故选D。 c0s37=12.5N。 解法二：正交分解法 专题四 牛顿运动定律 (1)小球和车厢相对静止，它们的 第一讲牛顿运动定律 加速度相同。对小球受力分析， 【研课本·划重点】 建立直角坐标系正交分解F,如 一、①匀速直线运动②惯性③惯性④维持 图乙所示，根据牛顿第二定律有 ⑤加速度⑥匀速直线运动 ⑦无关 x轴方向：F,=ma 二、①正比②反比③相同④F=ma⑤决定式 即Fsin37°=ma。 ⑥合加速度⑦分加速度 y轴方向：F,-mg=0, 410 即Fcs37°-mg=0, (1)升降机匀速上升，a=0,则F、=mg=600N,人处于 解得a= 4g=7.5m/s3。 平衡状态。 及解析 (2)升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重 加速度方向水平向右，车厢的加速度与小球的加速度 力，人处于超重状态。 相同，因此车厢做水平向右的匀加速直线运动或水平 根据牛顿第二定律得FN:-mg=ma1, 向左的匀减速直线运动。 解得F、1=m(g+a,)=840N。 (2)由(1)解得悬线对小球的拉力大小 (3)升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重 3n125N。 F1=- 力，人处于失重状态。 根据牛顿第二定律得mg-Fa=ma2, 变式题(1)5m/8(2)25m/ 解得F:=m(g-a2)=300N。 【解析】(1)若斜面光滑，物体只受重力和斜面的支持 (4)升降机以重力加速度g加速下降，人处于完全失重 力，重力沿斜面向下的分力为物体受到的合外力。 状态，F=0。 根据牛顿第二定律得mgsin8=ma1, 第三讲 牛顿运动定律的应用 解得a1=gsin8=10 1 m/s=5m/s。 【研课本·划重点】 (2)若斜面不光滑，物体受重力、斜面的支持力F、和摩 一、①运动情况②受力情况③加速度 擦力F,重力沿斜面向下的分力和摩擦力的合力为物 ④运动学公式⑤牛顿第二定律 体受到的合外力，根据牛顿第二定律得 三、①物体系统②外③内 mgsin 0-F:=ma2,Fs=mgcos 6,F=uFx, 四、①F、=0②最大值③最大 联立解得m,=gsim0-gcos0=2.5m/s2。 五、①运动性质②性质与方向③突变④方向 典例3(1)mm(2)m错 【快提升·练典例】 【解析】(1)高和半径都是长度，单位都是米(m),体 典例13 积的单位是立方米(m)。 【解析】设人的质量为m, (2)油=了h,可得V的单位是m,与体积的国际 对人进行受力分析，受重 单位m'相矛盾，说明该公式是错的。 力mg、支持力F、,摩擦力F 300 第二讲超重和失重 (摩擦力的方向一定与接触 【研课本·划重点】 面平行，由加速度的方向可 一、①无关②示数③拉力④压力⑤大于 推知F,水平向右)。建立直 ⑥小于⑦完全没有作用力⑧竖直向上⑨竖直向下 角坐标系，取水平向右（即F方向）为x轴正方向，分解 0竖直向下①等于g②加速B减速加速 加速度，其中a,=acos30°，a,=asin30°，如图所示。 ⑤减速6加速①减速 由牛顿第二定律可得，x轴方向有F,=nacos30°，y轴方 【快提升·练典例】 向有R、nmg=man30,又已知=名g,解得 组E5 mg 5 典例1(1)600N.平衡状态(2)840N,超重状态 典例22g,方向竖直向下0 (3)300N,失重状态(4)0，完全失重状态 【解析】选自RU版必修第一册P114第1题。 【解析】根据体重计测重原理可知，人所受到的支持 设两球的质量均为m,细线剪断前，以B为研究对象进 力即为体重计的示数。 行受力分析，弹簧的弹力F=mg, 11