内容正文:
三、多选题
9.引体向上是锻炼人体臂力的一项重要体育
项目。如图,某次某人双手吊在单杠上处于
静止状态。下列说法正确的是 ( )
A.单杠对人的力和人受的重力是一对相互
作用力
B.若两手改握单杠的A、B 位置且仍处于静
止状态,则人受的合力不变
C.若两手改握单杠的A、B 位置且仍处于静
止状态,则每只手臂上的力变大
D.单杠对人的力和人对单杠的力是一对平
衡力
10.如图所示,下列几组力属于共点力的是
( )
A
B
C
D
专题三 运动和力的关系
考点一 牛顿第一定律、牛顿第三定律
一、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。
物体这种保持原来匀速直线运动状态或静
止状态的性质叫做惯性。牛顿第一定律也
被叫作惯性定律。
2.揭示的内容
除非作用在它上面的力迫使它改变这种状
态这句话指出力不是维持物体运动的原因,
而是改变物体运动的原因,也就是说明力是
产生加速度的原因。
物体运动状态发生改变,包括以下三种:速
度大小发生改变,方向不变;速度方向发生
改变,大小不变;速度大小和方向都发生改
变。运动状态的改变其实就是速度发生改
变,只 要 有 加 速 度 运 动 状 态 就 一 点 发 生
改变。
指出了理想化的状态:不受外力的状态,实
际上是不存在的。在实际情况中,如果物体
所受到的几个力的合力为零时,其运动效果
就跟不受外力是等价的。
【注意】 牛顿第一定律不是实验直接总结
出来的,是在牛顿以伽利略的理想实验的基
础上加之高度的抽象思维概括总结出来的,
不能 用 实 验 直 接 验 证,因 此 它 不 是 实 验
定律。
3.惯性参考系和非惯性参考系
惯性参考系:牛顿第一定律的适用范围,静
止或者匀速直线运动的参考系都可以看成
惯性参考系,一般选地面为参考系。
·61·
非惯性参考系:牛顿第一定律不适用,加速
或者变速的参考系,比如加速运动的汽车就
是非惯性参考系。
二、惯性
1.定义
物体具有保持原来匀速直线运动状态或静
止状态的性质。
2.对惯性的理解
惯性的大小的唯一量度为质量,它放映的是
物体改变运动状态的难易程度。
惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情
况下在任何情况下都有惯性,与物体的运动
情况、受力情况、所处的位置等因素均无关。
【注意】 惯性不是力,与力无关,不能说“产
生了惯性”、“受到惯性力”等。惯性是维持
物体运动状态的原因,即惯性越大,运动状
态越难改变;而力是力是改变物体运动状态
的原因,即力越大,运动状态越易改变。
惯性与牛顿第一定律是有区别的,惯性是物
体保持原有运动状态不变的一种性质,而惯
性定律是反映物体在一定条件下的运动
规律。
3.惯性的表现形式
惯性的表现形式:保持“原状”。物体在不受
外力或所受的合外力为零时,惯性表现为使
物体保持原来的运动状态不变,即静止或匀
速直线运动。
惯性的表现形式:反抗“改变”。物体受到外
力时,惯性表现为运动状态改变的难易程
度。物体惯性越大,物体的运动状态越难改
变;物体的惯性小,物体的运动状态越易
改变。
三、牛顿第三定律
1.内容
两个物体之间的作用力和反作用力总是大
小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
【注意】 “总是”二字说明对于任何物体,在
任何情况下牛顿第三定律都是成立的。与
物体的大小、形状无关;与物体的运动状态
无关;与有另外的物体相互作用的无关。
作用力和反作用力是同时产生和同时消
失的。
2.表达式
F=-F',负号表示F'与F 的方向相反。
3.物理意义
揭示了力的作用的相互性,两个物体间只要
有相互作用就一定会出现一对作用力和反
作用力。
4.性质
同时性
作用力与反作用力同时产生,同时消
失。其中一个产生或消失,则另一个
必然同时产生或消失。
相互性
作用力和反作用力总是相互的,两者
总是成对出现,性质是相同的。例如
如果作用力为弹力,则反作用力一定
也是弹力。
异体性
作用力和反作用力分别作用在彼此相
互作用的两个物体上。
5.正确认识作用力和反作用力的2个技巧
①抓住特点:无论物体的运动状态、力的作
用效果如何,作用力和反作用力总是等大、
反向和作用在同一条直线上。
②明确力的作用点:要区别作用力和反作用
力与平衡力,最直观的方法是看作用点的位
置,一对平衡力的作用点在同一物体上,作
用力和反作用力的作用点在两个物体上。
【注意】 当将A 物体作为研究对象无法求
解结果时,可以选与A 相互作用的物体B 为
研究对象进行求解的方法,该方法往往用到
牛顿第三定律。适用情景:难于分析或求解
·71·
物体的某个力时,根据牛顿第三定律可以把
对这个力的分析和求解转化为分析和求解
它的反作用力。例如,求放在水平桌面上的
物体对桌面的压力,可以通过物体的受力情
况求出桌面对物体的支持力,再用牛顿第三
定律求得物体对桌面的压力。
四、一对相互作用力和一对平衡力的比较
一对相互作用力 一对平衡力
不同点
分别作用在两个
不同的物体上
作用在同一物体上
力的性质相同
力 的 性 质 不 一 定
相同
具有同时性 不一定具有同时性
不可单独存在,是
一种相互依存的
关系。
没有依存关系,当其
中一个力撤掉,另一
个力可以依然存在。
不能求合力(效果
不能抵消)
能求合力(效果能抵
消)
相同点
大小相等,方向相反,作用在同一条直
线上
(2025年广东合格考)下列哪位科学家
利用理想斜面实验推翻了亚里士多德关于
“必须有力作用在物体上,物体才能运动”的
观点 ( )
A.伽利略 B.普朗克
C.爱因斯坦
解析:伽利略通过理想斜面实验提出:若没
有摩擦力,物体将以恒定速度持续运动,从
而否定了 亚 里 士 多 德“力 是 维 持 运 动 的 原
因”的观点,为惯性定律奠定基础。故选A。
答案:A
(2024年广东合格考)理想实验是科学
研究的一种重要方法。如图所示,伽利略在
研究力和运动的关系时提出了著名的理想
斜面实验,该理想实验说明 ( )
A.物体运动不需要力来维持
B.力是维持物体运动的原因
C.物体运动时就会产生惯性
解析:亚里士多德认为,力是维持物体运动
的原因;伽利略等人认为,力是改变物体运
动状态的原因。现在人们普遍认为力是改
变物体运动状态的原因的观点是正确的,伽
利略设计这个理想实验,其目的是为了说明
亚里士多德的力是维持物体运动状态的原
因的结论是错误的,物体运动不需要力来维
持,故A正确,B错误;惯性是物体的固有属
性,物体在任何情况下都具有惯性,故C错
误。故选A。
答案:A
考点二 牛顿第二定律及其应用
一、牛顿第二定律
1.内容
物体的加速度跟所受的合外力成正比、跟物
体的质量成反比。
【注意】 加速度的方向跟合外力的方向
相同。
2.表达式
F=ma。
3.物理意义
将力、加速度和质量直接的数量关系确定下
来;将物体所受合外力与运动情况通过简单
的正比关系联系起来;说明加速度的方向与
引起这个加速度的合外力的方向相同。
·81·
4.适用条件
只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速
直线运动的参考系);
只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低
速运动(远小于光速)的情况。
5.五种特性
因果性 力是使物体产生加速度的原因。
矢量性
F=ma是一个矢量式,应用时应先规
定正方向。
独立性
①作用于物体上的每一个力各自产生
的加速度都遵循牛顿第二定律;
②物体的实际加速度等于每个力产生
的加速度的矢量和;
③力和加速度在各个方向上的分量也
遵循 牛 顿 第 二 定 律,即 Fx =max,
Fy=may。
瞬时性
某一时刻的加速度只决定于这一时刻
的合外力,跟这一时刻前后的合外力
无关。a和F 同时产生,同时变化,同
时消亡。
同体性
加速度、合外力和质量是对应于同一
个物体的。
6.对牛顿第二定律的理解
合外力与速度无关,与加速度有关,有力必
有加速度,合外力为零时,加速度为零,但此
时速度不一定为零,同样速度为零时,加速
度不一定为零,即合外力不一定为零。合力
与速度同向时,物体做加速运动,反之减速。
a=Fm
是加速度的决定式,它揭示了物体产
生加速度的原因及影响物体加速度的因素。
物体的加速度的方向与物体所受的合外力
是瞬时对应关系,即a 与合力F 方向总是
相同。
力与运动的关系:物体受力作用,引起运动
状态变化,运动状态的改变即物体速度发生
变化(速度大小或方向变化),从而产生加
速度。
加速度与力有瞬时对应关系,加速度随力的
变化而变化;速度的改变需经历一定的时
间,不能突变,而加速度可以突变。
【注意】 牛顿第一定律揭示了物体具有的
固有属性———惯性,定义了惯性系,在该惯
性系下牛顿第二定律才成立,给出了力、加
速度和质量的定量关系。在因果关系上,牛
顿第一定律仅指出了因果的定性关系,第二
定律进一步明确了因果的定量关系。牛顿
第一定律为牛顿第二定律的成立提供了成
立的条件,牛顿第一定律不是牛顿第二定律
的特例,因为牛顿第一定律不是从牛顿第二
定律中导出的。牛顿第一定律和第二定律
都提出了力的概念,但是没有给出力一个明
确的描述,牛顿第三定律明确提出力+物体
与物体之间的相互作用,并指出他们是对称
地作用在两个不同物体上。
7.牛顿第二定律的独立性原理
物体受到几个力共同作用时,每个力各自独
立地使物体产生一个加速度,就像其他力不
存在 一 样,这 个 性 质 叫 做 力 的 独 立 作 用
原理。
8.力的单位
根据F=kma知k=F/ma,k的大小由F、
m、a三者所取的单位共同决定,三者取不同
单位时,k 的数值不同,在国际单位制中
k=1。由此可知,在应用公式F=ma进行
计算时,F、m、a三者的单位必须统一取国际
单位制中相应的单位。国际单位制中的基
本单位有米、千克、秒。
·91·
1N的物理意义:使质量为1kg的物体产生
1m/s2 的 加 速 度 的 力 为1N,即1N=
1kg·m/s2。
(2024年广东合格考)质量为m 的篮球
被竖直向上抛出后,受到的阻力大小为F。
已知重力加速度大小为g,则在上升过程中,
篮球的加速度大小为 ( )
Ag B.g+Fm
C.g-Fm D.
F
m
解析:在上升过程中,根据牛顿第二定律可
得mg+F=ma
解得篮 球 的 加 速 度 大 小 为a=g+Fm
。故
选B。
答案:B
(2024年广东合格考)某科学兴趣小组
制作水火箭模型,模型质量为0.4kg,竖直
向上起飞瞬间具有20m/s2 的加速度,重力
加速度g取10m/s2。该模型起飞时受到的
推力大小是 ( )
A.4N B.8N
C.12N D.20N
解析:根据牛顿第二定律可得F-mg=ma
解得该模型起飞时受到的推力大小为F=
mg+ma=0.4×10N+0.4×20N=12N。
故选C。
答案:C
(2024年广东合格考)(多选)如图所示,
将冰壶以初速度v0 水平推出,冰壶沿直线匀
减速滑行一段距离后停止。已知冰壶与冰
面间动摩擦因数为μ,不计空气阻力,重力加
速度为g。关于该运动过程中的冰壶,下列
说法正确的有 ( )
A.所受合外力为零
B.加速度大小为μg
C.运动时间为
v0
g
D.滑行距离为
v20
2μg
解析:该运动过程中的冰壶所受合外力为滑
动摩 擦 力,根 据 牛 顿 第 二 定 律 可 得 F和 =
μmg=ma
可得 加 速 度 大 小 为a=μg,故 A 错 误,B
正确;
根据运动学公式可得冰壶运动时间为
t=
v0
a=
v0
μg
冰壶滑行距离为x=
v0
2t=
v20
2μg
,故C错误,D
正确。故选BD。
答案:BD
考点三 超重和失重
1.超重、失重和完全失重
类型 定义 产生条件
超重
物体 对 支 持 物 的 压 力
(或对悬挂物的拉力)大
于 物 体 所 受 重 力 的
现象。
物体具有向上
的加速度。
续表
失重
物体对支持物的压力(或
对悬挂物的拉力)小于物
体所受重力的现象。
物体具有向下
的加速度。
完全
失重
物体 对 支 持 物 的 压 力
(或对竖直悬挂物的拉
力)等于零的现象称为
完全失重现象。
物体的加速度
a=g,方 向 竖
直向下。
·02·
2.实重和视重
实重:物体实际所受的重力。
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。
视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力
或台秤所受物体的压力。
视重大于实重为超重;视重小于实重为失
重;视重为0为完全失重。
3.对超重和失重的理解
发生超重和失重时,物体的重力没有变化,
只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉
力)变大或变小了。超重、失重现象的实质
是物体的实重与视重相比发生了变化而已。
【注意】 物体发生超重和失重时的运动状态:
类型 受力分析 加速度方向 视重 运动状态
超重
在竖直方向上有 F-mg=ma则
F=mg+ma>mg
向上 F=mg+ma
物体可能是向上加速运动或
向下减速运动。
失重
在竖直方向上有 mg-F=ma,
则F=mg-ma<mg
向下 F=mg-ma
物体可能是向下加速运动或
向上减速运动。
完全
失重
F=0,加速度a=g 竖直向下 F=0
宇宙飞船等航天器进入轨道
后,其中的人和物将处于失重
状态。
尽管物体的加速度不是竖直方向,但只要其
加速度在竖直方向上有分量,物体就会出现
超重或失重状态。
物体处于超重状态还是失重状态只取决于
加速度的方向,与速度没有关系。
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,如天平失效等。
4.超重和失重的判断方法
速度变
化角度
物体向上加速或向下减速时为超重;
物体向下加速或向上减速时为失重。
加速度
的角度
物体具有向上的加速度时为超重;具
有向下的加速度时为失重。
受力的
角度
物体受到向上的拉力(或支持力)大于
重力时为超重;物体受到向上的拉力
(或 支 持 力)小 于 重 力 时 处 于 失 重
状态。
(2025年广东合格考)小明乘电梯从一
楼直升到十楼,经历了加速、匀速和减速三
个阶段,下列说法正确的是 ( )
A.电梯加速阶段,小明处于失重状态
B.电梯减速阶段,小明处于失重状态
C.电梯上行过程中,小明一直处于超重状态
D.电梯上行过程中,小明一直处于失重状态
解析:电梯加速上升时,加速度方向向上,小
明处于超重状态,故 A错误;电梯减速上升
时,加速度方向向下,小明处于失重状态,故
B正确;加速阶段超重,匀速阶段加速度为
零,无超重或失重,故C错误;加速阶段超
重,减速阶段失重,匀速阶段正常,故 D错
误。故选B。
答案:B
(2024年广东合格考)
如图所示,小明洗完菜后
上下振动洗菜篮以沥干水
·12·
分。在加速上升时洗菜篮中的菜处于
( )
A.超重状态 B.失重状态
C.平衡状态
解析:在加速上升时,洗菜篮中的菜的加速
度方向向上,处于超重状态。故选A。
答案:A
(2024年广东合格考)如图所示,小明乘
坐观光电梯游览广州塔。在电梯上升过程
中,先后经历了加速、匀速和减速三个阶段,
则在加速和减速两个阶段,对小明超重或失
重情况的判断正确的是 ( )
A.超重、失重 B.超重、超重
C.失重、失重 D.失重、超重
解析:在加速阶段,小明有向上的加速度,小
明超重,在减速阶段,小明有向下的加速度,
小明失重。故选A。
答案:A
一、单选题Ⅰ
1.牛顿运动定律包括牛顿第一定律、牛顿第二
定律和牛顿第三定律,由牛顿在1687年于
《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。
牛顿运动定律在力学乃至整个物理学中占
有重要的地位,它是经典力学的基础。教科
书中这样表述牛顿第一定律:“一切物体总
保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有
外力迫使它改变这种状态为止。”其中物体
的“运动状态”用下面哪个物理量表示
( )
A.加速度 B.速度 C.位移
2.惯性是经典物理学中的重要概念,下列说法
正确的是 ( )
A.质量大的物体惯性大
B.受力大的物体惯性大
C.速度大的物体惯性大
3.如图所示,是龙舟比赛时的照片,若某一单
桨推水的力F浆推水=400N,则水推该单桨的
力F水推桨 大小为 ( )
A.100N B.300N C.400N
4.如图所示,汽车向右沿
直线运动,速度从v1减
小为v2,则此过程中,汽
车的速度变化Δv、速度变化率ΔvΔt
、加速度
a、受到合力F合 四个矢量中,方向向左的有
( )
A.1个 B.2个 C.4个
二、单选题Ⅱ
5.列车沿着水平轨道加速出站过程中(箭头表
示列车出站的方向),乘客发现小桌板上的
水杯里水面的形状如选项图中的 ( )
A
B
C
D
·22·
6.在校运会上,小王将铅球用尽全力斜向上掷
出,获得冠军。忽略空气阻力。铅球在空中
运动的过程中,其加速度a随时间t变化的
关系图像为 ( )
A
B
C
D
7.神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月
30日在东风着陆场成功着陆,在飞船返回至
离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速,
返回舱速度大大减小,在减速过程中 ( )
A.返回舱受到的合力向下
B.返回舱处于平衡状态
C.返回舱处于失重状态
D.返回舱处于超重状态
8.小南在学习了超重失重后,到科学馆做实
验,站在压力传感器上连续做了2次“下蹲
———起立”的动作,屏幕上压力随时间变化
的图线大致呈现为下图中的 ( )
A
B
C
D
三、多选题
9.牛顿是出生在17世纪英国伟大的科学家,
而牛顿三大定律更是人类探索自然奥秘的
重大发现。关于牛顿三大定律,下列说法中
正确的是 ( )
A.牛顿第一定律是在大量实验事实的基础
上通过推理而概括出来的结论
B.羽毛球可以被快速抽杀,是因为它质量
小,惯性小,运动状态容易改变
C.甲乙两队进行拔河比赛,甲队获胜,其力
学上的根本原因是甲队拉绳的力比乙队
拉绳的力大
D.物体的运动需要力来维持
10.一辆装满西瓜的货车在平直道路上向右减
速过程中,加速度大小为a,车箱中有一个
质量为m 的西瓜S,如图所示。重力加速
度为g,与S接触的物体对S作用力的合力
( )
A.大小为m a2+g2
B.大小为ma
C.方向指向左上方
D.方向水平向左
·32·
一定时,两分力随两分力间夹角的增大而增大,所以若两
手改握单杠的A、B 位置且仍处于静止状态,则每只手臂
上的力变大,故C正确;单杠对人的力和人对单杠的力是
一对相互作用力,故D错误。故选BC。
10.BC 几个力都作用在物体的同一点,或它们的作用线相
交于同一点,这几个力便叫做“共点力”。故选BC。
专题三 运动和力的关系
专题过关训练
1.B 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,有外
力作用后,物体的速度发生变化,即不再是匀速直线运动
状态或静止状态,所以“改变这种状态”指的是改变物体
的速度,B正确。故选B。
2.A 惯性是物体本身的一种属性,与物体是否运动,是否
受力无关,仅与物体的质量有关,质量越大,惯性越大。
故选A。
3.C 桨推水的力和水推桨的力为一对相互作用力,根据牛
顿第三定律可知,这两个力大小相等,方向相反,同时产
生同时消失,则有F水推桨=F桨推水=400N。故选C。
4.C 速度方向向右,令向右为正方向,速度从v1减小为
v2,则有v1>v2>0
速度的变化量Δv=v2-v1<0
即速度的变化量方向向左。速度变化率Δv
Δt=
v2-v1
Δt <0
即速度的变化率方向向左。加速度a=ΔvΔt=
v2-v1
Δt <0
即加速度方向向左。根据牛顿第二定律有
F合=ma=m
v2-v1
Δt <0
即受到合 力 方 向 向 左。可 知,方 向 向 左 的 有4个。故
选C。
5.B 列车加速出站速度增大,由于惯性水相对窗向后运
动。故选B。
6.A 由题意,忽略空气阻力,铅球抛出后只受重力,由牛顿
第二定律有mg=ma
解得a=g
可知加速度a为重力加速度g,保持不变,A选项符合题
意。故选A。
7.D 返回舱减速下降,则加速度向上,合力向上,返回舱处
于超重状态。故选D。
8.D 人下蹲动作分别有失重和超重两个过程,先是加速下
降失重,到达一个最大速度后再减速下降超重,对应压力
先减小后增大,起立时对应先超重再失重,则压力先增大
后减小。故选D。
9.AB 牛顿第一定律不是实验得出的,是在大量实验事实
的基础上通过推理而概况出来的,故A正确;质量是惯性
大小的量度,质量小,惯性小,运动状态容易改变,则羽毛
球可以被快速抽杀,故B正确;甲乙两队进行拔河比赛
中,甲队对绳子的拉力等于乙队对绳子的拉力,甲获胜是
因为甲队与地面之间的最大摩擦力比乙队的大,故C错
误;牛顿第一定律揭示了物体的运动不需要力来维持,选
项D错误;故选AB。
10.AC 西瓜受合外力为ma,方向水平向左;合外力等于重
力和其它西瓜对S作用力的合力,可知其它西瓜对S作
用力大小F= (ma)2+(mg)2=m a2+g2
方向指向左上方。故选AC。
专题四 抛体运动与圆周运动
专题过关训练
1.A 根据曲线运动的特点可知,速度矢量与合力矢量分别
在运动轨迹的两侧,合力方向指向轨迹的凹侧;由于石滚
子的速度在逐渐增大,所以合力方向与速度方向之间的
夹角小于90°,BC选项错误,A选项正确。故选A。
2.C 飞机沿水平方向做匀速直线运动,包裹做平抛运动,
包裹水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运
动,可知,飞机与包裹在竖直方向始终位于同一条直线
上,且在竖直方向上从上往下相邻包裹之间的间距逐渐
增大,图中只有C选项符合要求。故选C。
3.A 根据平抛运动规律h=12gt
2
x=v0t
解得x=20m。
故选A。
4.C a与b 点是两轮边缘上的两点,通过皮带传动,则有
va=vb,A错误;
由于ra=2rb,根据公式v=ωr
结合上述解得ωb=2ωa,C正确;
由于rb=rc,根据公式v=ωr
解得vb=2vc,B错误。故选C。
5.A 根据向心加速度的定义式可知,火车转弯时向心加速
度为a=v
2
R
故选A。
6.B 当绳子突然断裂后,绳子的拉力突然变为零,小球失
去向心力,沿切线方向做匀速直线运动,即做离心运动。
故选B。
7.A 摄像机与运动员保持同步,摄像机必须与运动员角速
度相同,故A正确;摄像机的线速度大小不变,但方向改
变,所以线速度变化,故B错误;摄像机线速度大小不变,
其所受合外力与线速度方向垂直,所受合外力只能为F2,
故C错误;摄像机与运动员角速度相等,但摄像机的圆周
运动的半径更大,根据an=ω2r 可知,摄像机的向心加速
度比运动员的向心加速度更大,故D错误。故选A。
8.C 汽车做圆周运动,由沿半径方向的合力提供向心力,
可知,此时提供汽车做圆周运动向心力的是重力和支持
力的合力。故选C。
9.AD 同轴转动过程中的质点的角速度相等,即雨滴a、b
角速度相同,故A正确;
根据角速度与线速度的关系有v=ωr
·801·