2026届高考物理一轮复习课件：3.1 牛顿运动定律

第三章 运动和力的关系 第1讲 牛顿运动定律 考情分析 第三章 运动和力的关系 2 1.理解牛顿第一定律的内容和惯性的本质。 2.掌握牛顿第二定律的内容及公式，能够应用牛顿第二定律解决问题。 3.了解单位制，并知道国际单位制中的七个基本单位，会用国际单位制检查结果表达式是否正确。 第1讲 牛顿运动定律 【目标要求】 02 01 目录 CONTENTS 03 04 牛顿第一定律 牛顿第二定律与瞬时突变模型 超失重模型 单位制 第1讲 牛顿运动定律 4 主题一、牛顿第一定律 物体的运动跟物体受的力有密切的关系。 亚里士多德：力是维持物体运动的原因。 伽 利 略： 物体的运动不需要力来维持。 理想斜面实验 牛 顿： 力是改变物体运动状态的原因。 一、牛顿第一定律 1.内容：一切物体总保持　　　　　　　　　或　　　　，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　　　(填“不能”或“可以”)由实际的实验来验证。 一、牛顿第一定律 匀速直线运动状态 静止状态 不能 经验定律 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　　， (3)揭示了力与运动的关系，说明力不是　　　　　　　　　　的原因，而是改变物体运动状态的原因。 注意：运动状态的改变指__________的改变，速度改变则必有加速度，故力是物体产生　　　　的原因。 惯性 维持物体运动状态 加速度a 即：物体不受力时保持匀速或静止状态。 一、牛顿第一定律 即物体维持其原有运动状态的特性。 速度V 4.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对惯性的理解 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 (2)物体惯性的大小只取决于物体的　　　，与物体的受力情况、速度大小及所处位置　　　。 匀速直线运动状态 静止状态 质量 越大 越小 质量 无关 一、牛顿第一定律 ③对惯性的理解 (1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。 (2)物体惯性的大小只取决于物体的　　　，与物体的受力情况、速度大小及所处位置　　　。 (3)物体惯性表现形式： ①形式一：“保持原状”。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形式二：“反抗改变”。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。 一、牛顿第一定律 质量 无关 1.牛顿第一定律是实验定律。(　　) 2.物体不受力时，将处于静止状态或匀速直线运动状态。(　　) 3.运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。(　　) 4.超载时遇到紧急情况刹车不容易停下来，说明质量越大，惯性越大。(　　) × √ × √ 【概念辨析】判断下列说法的正误 一、牛顿第一定律 【典例1】关于伽利略设计的如图所示的斜面实验，下列说法正确的是（ ） A.通过实验研究，伽利略总结得出了惯性定律 B.伽利略认为物体一旦具有某一速度，如果它 不受力，它将以这一速度永远运动下去 C.图中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成 D.图中的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 B 一、牛顿第一定律 【典例2】(多选)如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一个水平向右的恒力，使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是( ) A.三个物块将保持图中位置不变， 与容器一起向右加速运动 B.物块a将相对于容器向左运动，最终与容器右侧壁相互挤压 C.物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速运动 D.物块c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 例2 CD 一、牛顿第一定律 一、牛顿第一定律 解析：由题意可知，c浮在上面对上壁有压力，可知c排开水的质量大于c本身的质量，同理b排开水的质量等于b本身的质量，a排开水的质量小于a本身的质量；则当容器向右做匀加速直线运动时，由牛顿第一定律可知，物块a将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压；物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速运动；物块c因相等体积的水将向左运动，则导致c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压(可将c想象为一个小气泡)，故选C、D。 主题二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 考点二 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：　　　　。 正比 反比 相同 F＝ma 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 3.加速度两个表达式的对比理解 实验定律 (1)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系； (2)a＝是加速度的决定式，a的大小由合外力F和质量m决定，且a∝F，a∝。 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 4.对牛顿第二定律的理解 F＝ma 力变，加速度马上跟着突变 5.瞬时突变模型： 思考：小球质量均为m，请判断剪断最上面的绳子后，小球的加速度？ 2g 0 g g 0 3g/2 3g/2 600 mg T2 T1 mg T2 T1 T2 mg= g a= T1/ =mgcos600 g/2 a= mgsin600 gsin600 a= mg kx mg kx 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 思考：把所有的绳换成杆结果有什么区别吗？ 600 ①绳、杆的力按需分配，可以突变 ②弹簧橡皮筋弹性绳的力不能突变 ③V不能突变，a可以突变 5.瞬时突变模型： 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 力变，加速度马上跟着突变 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 6.牛顿第二定律的成立条件 F＝ma 突然启动 光滑桌面 mg FN F惯 牛二定律不成立了 F惯=-ma 以变速运动的物体为参考系时：牛二定律不再成立 若再认为物体受到一个额外的惯性力，牛顿第二运动定律再次变得成立了，这个惯性力称做科里奥力。 F惯 F惯 科里奥力 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 科里奥力对大气运动的影响 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 科里奥力对水流运动的影响 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 1.由m＝可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比。 (　　) 2.可以利用牛顿第二定律确定高速(接近光速)电子的加速度。 (　　) 3.F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关。 (　　) 4.物体所受合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小。 (　　) × × √ √ 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 【概念辨析】判断下列说法的正误 【讨论交流】某同学为研究雨滴下落的规律查阅资料，了解到：较大的雨滴，其运动模型可看成是1 000 m高空的物体在有空气阻力的空间中由静止开始下落的运动，落地速度为4 m/s。请分析雨滴下落的运动过程，描述雨滴下落过程中速度和加速度的变化，并定性作出雨滴下落的v－t图像(设空气阻力与速度大小成正比)。 答：雨滴先加速下落，速度变大，所受空气阻力变大，由牛顿第二定律mg－kv＝ma知，雨滴的加速度减小，当雨滴所受的空气阻力与重力大小相等时，加速度为零，雨滴匀速下落。其下落的v－t图像如图所示。 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 【典例3】如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，一小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度(在弹性限度内)，不计空气阻力。则( ) A.从接触弹簧到运动至最低点的过程中， 小球的加速度不断增大 B.从接触弹簧到运动至最低点的过程中， 小球的速度先增大后减小 C.从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的机械能守恒 D.小球在最低点时所受的弹力大小等于其所受的重力大小 B 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 【典例4】(2022·全国乙卷·15)如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时，它们加速度的大小均为( ) A. B. C. D. A 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 T O T T F F= 2Tcosθ sinθ= = cosθ= T= F 【典例5】 (2024·湖南卷·3)如图，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为( ) A.g，1.5g B.2g，1.5g C.2g，0.5g D.g，0.5g A 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 B F1= 3mg 6mg F1-3mg= 3maB aB= g C F2= 2mg mg F2+2mg= 2maA aA= 1.5g 【思考讨论】为什么绳或杆中的弹力能发生突变，而弹簧(两端固定时)中的弹力不能发生突变？ 答：绳或杆形变不明显，可以认为它们恢复原来的形状，不需要时间，弹力立即消失或改变，但弹簧形变明显，恢复原来的形状需要时间，故弹簧中的弹力不会发生突变。 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 【典例6】(2024·湖南卷·3变式)如图，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B的加速度和CD间拉力大小分别为( ) A.g，1.5g B.2g，1.5g C.2g，0.5g D.g， 0 D 二、牛顿第二定律与瞬时突变模型 C、D间绳子拉力为零，意味着什么？ C、D间不互相拉扯，感觉重力消失了一样，这种现象叫做失重。 主题三、超失重模型 思考2：加速下降又是什么关系？ 加速上升：F>mg 思考3：斜向下加速时，地面对斜劈的支持力FN与两者总重力Mg+mg的大小关系？ 斜向下加速 m M a FN<Mg+mg 思考1：物体加速上升，其所受支持力或拉力与重力的大小是什么关系？ 加速下降：F<mg F mg F mg N mg f N Mg f FN a向上或斜向上：超重 a向下或斜向下：失重 a 三、超失重模型 ax ay mg Ny+fy > Nx fx > F mg F mg a ①a向上： 超重 1.有竖直方向的分a就有超失重 ②a向下： 失重 2.超失重与V方向无关 F-mg=ma mg-F=ma ma就为超失重的部分 ③a向下且a=g: 完全失重 绕地球飞向的宇宙飞船、空间站、以及自由下落的电梯，飞机等内部空间就构成一个完全失重的环境 三、超失重模型 三、超失重模型 名称 超重 失重 完全失重 产生 条件 物体的加速度_____ 物体的加速度_____ 物体竖直向下的加速度等于___ 对应运 动情境 　　上升或　　下降 　　下降或　　上升 自由落体运动、竖直上抛运动等 原理 F－mg＝ma F＝________ mg－F＝ma F＝________ mg－F＝mg F＝___ 说明 (1)发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了。(2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。 向上 向下 g 加速 减速 加速 减速 mg＋ma mg－ma 0 1.减速上升的升降机内的物体对地板的压力大于物体的重力。(　　) 2.加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。(　　) 3.物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。 (　　) 4.根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。(　　) × × √ × 三、超失重模型 【概念辨析】判断下列说法的正误 【讨论交流】当在盛水的静止塑料瓶壁上扎一个小孔时，水会从小孔喷出，但释放水瓶，让水瓶自由下落时，水却不会从小孔流出。这是为什么？ 答：塑料瓶静止时，小孔有水喷出，是因为上部的水对下部的水产生压力；当让水瓶自由下落时，由于a＝g，水和瓶均处于完全失重状态，上部的水不会对下部的水产生压力，故水不再从小孔流出。 三、超失重模型 【典例6】某同学体重50 kg，乘电梯上行时，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是( ) A.3~5 s该同学处于失重状态 B.9~11 s电梯向下加速运动 C.该同学受到的最小支持力约为30 N D.该同学受到的最大支持力约为530 N D 三、超失重模型 【典例7】(2024·全国甲卷·22)学生小组为了探究 超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为9.8 m/s2。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为　　　N (结果保留1位小数)； 5.0 三、超失重模型 (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5 N，则此段时间内物体处于　　　 (填“超重”或“失重”)状态，电梯加速度大小为　　 m/s2(结果保留1位小数)。 失重 1.0 【典例8】如图所示，台秤上放一个木箱，木箱内有质量分别为m1和m2的两物体P、Q，用细绳通过光滑定滑轮相连，m1＞m2。现剪断Q下端的细绳，在P下落但还没有到达箱底的过程中，台秤的示数与未剪断前的示数相比将( 　 ) A．变大 B．变小 C．不变 D．先变小后变大 B m1g-T=m1a T-m2g=m2a T= N=Mg+2T T m1g T m2g Mg N 2T 三、超失重模型 主题四、单位制 考点四 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　　　、　　　、　　　，基本单位分别是　　、　　 　　 　　　　 、　 。 3.导出单位：由基本量根据　　　　　推导出来的其他物理量的单位。 基本 导出 长度 质量 时间 米 千克 秒 物理关系 四、单位制 4.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 四、单位制 【典例8】(2023·辽宁卷·2)安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时，相互作用力的大小可以表示为ΔF＝k。比例系数k的单位是( ) A.kg·m/(s2·A) B.kg·m/(s2·A2) C.kg·m2/(s3·A) D.kg·m2/(s3·A3) B 四、单位制 课堂小结 一、牛一： 物体不受力保持匀速或静止, 二、牛二： 三、牛三: 作与反作用力等大反向共线。 受力则改变运动状态（V）。 保持原有状态的性质叫惯性。 惯性由m决定。 与运动状态无关。 同生同灭同性质、 实验定律 实验定律 经验定律 a= = 四、牛顿定律的应用: ①瞬时突变模型 ②超失重模型 【练习1】滑翔伞是一批热爱跳伞、滑翔翼的人发明的一种飞行器。现有一滑翔伞沿直线朝斜向右下方向做匀加速直线运动。若空气对滑翔伞和飞行人员的作用力为F，则此过程中F的方向可能是( ) A 课堂练习 【练习2】(多选)如图所示，装满石块的货车在平直道路上行驶。货箱中石块B的质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是( ) A.货车匀速行驶时，与B接触的石 块对它的作用力的合力大小为0 B.货车匀速行驶时，与B接触的石块 对它的作用力的合力大小为mg C.货车以加速度a匀加速行驶时，与B接触 的石块对它的作用力的合力大小为ma D.货车以加速度a匀加速行驶时，与B接触 的石块对它的作用力的合力大小为m BD 课堂练习 F mg F合 =ma F mg 【练习3】如图，一辆公共汽车在水平公路上做直线运动，小球A用细线悬挂在车顶上，车厢底板上放一箱苹果，苹果箱和苹果的总质量为M，苹果箱和箱内的苹果始终相对于车厢底板静止，苹果箱与公共汽车车厢底板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，若观察到细线偏离竖直方向夹角大小为θ并保持不变，则下列说法中正确的是( ) A.汽车一定向右做匀减速直线运动 B.车厢底板对苹果箱的摩擦力水平向右 C.苹果箱中间一个质量为m的苹果受到的合力大小为 D.苹果箱中间一个质量为m的苹果受到周围其他苹果对它的作用力大小为 D 课堂练习 T mAg F合 F合= mAgtanθ =mAa a=gtanθ F mg F合/ θ F= mg/cosθ 【练习4】某同学站在水平放置于电梯内的电子秤上，电梯运行前电子秤的示数如图甲所示。电梯竖直上升过程中，某时刻电子秤的示数如图乙所示，则该时刻电梯(g取10m/s2)( ) A.做减速运动，加速度大小为1.05m/s2 B.做减速运动，加速度大小为0.50m/s2 C.做加速运动，加速度大小为1.05m/s2 D.做加速运动，加速度大小为0.50m/s2 D 课堂练习 【练习5】智能手机有许多的传感器，如加速度传感器。小明用手平托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直向上为正方向，手机记录了手机竖直方向的加速度a随时间t变化的图像，如图所示。则下列判断正确的是( ) A.t1时刻手机速度最大 B.手机t2时刻比t1时刻速度更小 C.t3时刻手受到的压力比手机重力小 D.t4时刻手受到的压力最大 D 课堂练习 【练习6】如图，质量均为m的两个相同小球甲和乙用轻弹簧连接，并用轻绳L1、L2固定，处于静止状态，L1水平，L2与竖直方向的夹角为60°，重力加速度大小为g。则( ) A.L1的拉力大小为mg B.L2的拉力大小为3mg C.若剪断L1，该瞬间小球甲的加速度大小为g D.若剪断L1，该瞬间小球乙的加速度大小为g C 课堂练习 【练习7】(2024·安徽卷·6)如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上，缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中( ) A.速度一直增大 B.速度先增大后减小 C.加速度的最大值为3g D.加速度先增大后减小 A 课堂练习 【练习8】物体在黏滞流体中运动时要受到阻力，称为黏滞阻力，球形物体受到的黏滞阻力表达式为f＝6πηrv，式中η为液体的黏滞系数，r为小球的半径，v为小球运动的速率。如图所示，小球在某种油中由液面处静止下落，一段时间后速度达到最大值。下列说法正确的是( ) A.小球刚开始下落时加速度等于重力加速度g B.小球的密度一定，质量越大，则最大速度越小 C.小球的密度一定，半径越大，则最大速度越大 D.若采用国际单位制中的基本单位来表示η的单位，则其单位为kg·s－1 C 课堂练习 mg－f－F浮＝ma 即:ρ1g－6πηrv－ρ2g＝ρ1a m＝ρ1 v＝0时， a＝g－ a＝0时，v最大 η＝ η单位为 =kg·m-1·s-1 【练习9】如图为用索道运输货物的情景，已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°，质量为m的货物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3。当载重车厢沿索道向上加速运动时，货物与车厢仍然保持相对静止状态，货物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍，连接索道与车厢的杆始终沿竖直方向，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，那么这时货物对车厢地板的摩擦力大小为( ) A.0.35mg B.0.3mg C.0.23mg D.0.2mg D 课堂练习 FN= mg 1.15mg f FN-mg= f 0.15mg F合 37° f= =0.2mg 54 JIESU END $$