专题03 运动和力的关系 知识点-2026届高考物理一轮复习

专题03 运动和力的关系（知识点） 一、匀变速直线运动规律 1．速度公式：由加速度的定义式a＝，变形可得：vt＝v0＋at． 2．位移公式：由s＝(v0＋vt)t和vt＝v0＋at可得：s＝v0t＋at2． 3．速度与位移的关系：v－v＝2as． 4．平均速度公式：在匀变速直线运动中，某一段时间内中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度．v＝． 二、伽利略的理想实验 1．亚里士多德认为：维持物体运动需要力． 2．伽利略的理想实验 (1)斜面实验：将轨道弯成曲线，在轨道的一边释放一颗钢珠，如果不存在摩擦力，钢珠将上升到轨道另一边与原来的释放高度相同的点．减小另一边斜面的倾角，钢珠滚动的距离增大，当另一边斜面放平，钢珠将永远运动下去． (2)推理结论：物体的运动不需要力来维持． 三、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，直到有外力迫使它改变这种状态为止． 2．牛顿第一定律的意义 揭示了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因． 四、惯性 1．惯性定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质称为惯性． 2．惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动情况无关． 3．质量是惯性大小的量度，质量越大的物体惯性越大，质量越小则惯性越小． 五、影响加速度的因素 1．加速度的测量 (1)在实验中加速度不能直接测量，可以通过直接测量时间和位移间接地测量加速度． (2)由静止开始做匀变速直线运动的物体，位移s＝at2，测出位移s和时间t，则它的加速度a＝． 2．加速度与物体的受力和质量之间的关系 (1)在确定加速度与物体的受力情况、物体的质量之间的关系时，我们一般采用控制变量法，即先保持一个量不变，测量另外两个量之间关系的方法． (2)在探究加速度与质量的关系时，要保持物体所受合外力不变，而改变物体的质量． ①设斜面与水平桌面的夹角为θ，小车的质量为M，把小车放在斜面上，忽略小车与斜面间的摩擦，则小车所受合外力大小为Mgsin_θ，增大小车的质量而保持合外力不变，需要减小夹角θ． ②结论，相同质量的物体，受到的外力越小 ，加速度越小，受到相同外力时，质量越小，加速度越大． 六、探究加速度与力、质量的定量关系 1．实验装置(如图所示) 气垫导轨：减少轨道摩擦． 光电门：光电门对时间的记录是非常准确的，如果能测得挡光片的宽度ΔL和挡光片经过光电门的时间Δt，就可以求得挡光片通过光电门的平均速度．如果挡光片很窄，可以认为这个速度就是挡光片通过光电门的瞬时速度． 2．实验原理：实验的基本思想——控制变量法 (1)保持研究对象即滑块的质量不变，改变钩码的数量，即改变拉力，探究加速度与所受合外力之间的定量关系． (2)保持滑块的受力不变，即钩码数量不变，改变滑块质量，研究加速度与质量之间的定量关系． 3．实验数据的图像表示 通过对数据的记录和分析，可以得到a­F、a­的图像，在误差允许范围内，a­F、a­图线都是倾斜的直线，说明了加速度与合外力、质量之间的关系． 七、牛顿第二定律及其数学表示 1．牛顿第二定律：物体的加速度与物体所受到的作用力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同． 2．国际上规定，质量为1 kg的物体获得1 m/s2的加速度时，所受的合外力为 1 N． 3．在国际单位制中，公式a＝k中的比例系数k为1，因此，牛顿第二定律的数学表达式为F＝ma．所以应用公式F＝ma进行计算时，F、m、a的单位必须统一为国际单位． 八、牛顿第二定律中的六个特征 因果性 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度 矢量性 物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同 瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失 同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的 独立性 作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和 局限性 物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于惯性参考系 九、合外力、加速度、速度的关系 (1)力与加速度为因果关系，但无先后关系，力是因，加速度是果．加速度与合外力方向总相同、大小与合外力成正比． (2)合外力与速度无因果关系．合外力与速度方向可能同向，可能反向，也可能成任意一个角度；合外力与速度方向同向时，物体做加速运动，反向时，物体做减速运动． (3)两个加速度公式的区别：a＝是加速度的定义式，是比值法定义的物理量，a与v、Δv、Δt均无关；a＝是加速度的决定式，它揭示了产生加速度的原因及决定因素：加速度由其受到的合外力和质量决定． 十、探究作用力与反作用力的关系 1．作用力与反作用力：一个物体对另一个物体有作用力时，同时也受到另一物体对它的反作用力，它们总是成对出现的．我们把两个物体间的这种相互作用力称为作用力与反作用力． 2．实验与探究 把两个弹簧测力计A和B连结在一起，用手拉A，发现两个弹簧测力计的示数相同．改变拉力，弹簧测力计的示数都随着变化，但两者的示数总是相同．这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反． 十一、牛顿第三定律 1．内容：两个物体之间的作用力F和反作用力F′总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上． 2．作用力和反作用力特点：分别作用在两个不同的物体上，它们同时产生、同时消失，是同种性质的力． 3．公式表达：F＝－F′． 十二、作用力与反作用力和一对平衡力的比较 项目 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 作用对象 两个力分别作用在两个物体上 两个力作用在同一个物体上 作用时间 同时产生，同时变化，同时消失，不可单独存在 不一定同时产生或消失 力的种类 一定是同性质的力 不一定是同性质的力 作用效果 因为一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能求合力 一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零 十三、失重和超重 1．失重和超重 (1)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情况称为超重现象． (2)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情况称为失重现象． 2．失重和超重的解释 (1)电梯静止不动或做匀速直线运动时，人的加速度为零，此时人对电梯的压力等于人的重力． (2)当电梯加速下降时，人的加速度方向向下，根据牛顿第二定律可以得出：G－FN＝ma，即FN＝G－ma，此时人对电梯的压力小于人的重力，人处于失重状态． (3)当电梯加速上升时，人的加速度方向向上，根据牛顿第二定律可以得出：FN－G＝ma，即FN＝G＋ma，此时人对电梯的压力大于人的重力，人处于超重状态． 3．完全失重现象：如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重现象．例如：自由落体运动． 十四、超重与失重的分析比较 项目 加速度 视重(F)与重力关系 运动情况 受力示意图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 向上 F＝m(g＋a)＞mg 向上加速，向下减速 失重 向下 F＝m(g－a)＜mg 向下加速，向上减速 完全失重 a＝g F＝0 物体只在重力作用下的运动 十五、力学单位 1．单位制的意义 (1)单位制是由基本单位和导出单位所组成的一系列完整的单位体制． (2)基本单位是可以任意选定的，导出单位则是由定义方程式与比例系数确定的． 2．国际单位制中的力学单位 (1)国际单位制由7个基本单位、2个辅助单位和19个具有专门名称的导出单位组成． (2)在国际单位制中，与力学有关的基本单位有三个：长度单位——米(m)、质量单位——千克(kg)和时间单位——秒(s)．其他与力学有关的物理量单位，都可以由这三个基本单位导出． 十六、从运动情况确定受力 如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力． 说明：利用运动学公式，正确求出加速度是解题关键． 考点1　从运动情况确定受力 1．基本思路：本类型问题是解决考点2中问题的逆过程，其思路如下： 十七、从受力确定运动情况 1．牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来． 2．如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学规律确定物体的运动情况． 十八、动力学中的临界问题 1．临界问题：某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态． 2．关键词语：在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件． 3．常见类型 (1)弹力发生突变的临界条件 弹力发生在两物体的接触面之间，是一种被动力，其大小由物体所处的运动状态决定．相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是弹力为零． (2)摩擦力发生突变的临界条件 ①静摩擦力为零是状态方向发生变化的临界状态；②静摩擦力最大是物体恰好保持相对静止的临界状态． 十九、滑块—木板问题的动力学分析 1．摩擦力分析 (1)若滑块与滑板“一快一慢”：较快的受到的对方给它的摩擦力为阻力，较慢的受到的对方给它的摩擦力为动力． (2)若滑块与滑板“一动一静”：运动的受到的对方给它的摩擦力为阻力，静止的受到的对方给它的摩擦力为动力． (3)若滑块与滑板“一左一右”：两者受到的对方给它的摩擦力都是阻力． 2．运动特点分析 (1)“掉下去”：滑块与滑板的位移差(或和)等于初始时滑块到滑板边缘的距离． (2)“相对静止”：滑块与滑板速度相等． (3)“恰好没掉下去”：既有速度相等的特点，又有滑板与滑块的位移差(或和)等于初始时滑块到滑板边缘的距离的特点． 二十、传送带问题的动力学分析 1．水平传送带 图示 滑块可能的 运动情况 滑块受(摩擦) 力分析 一直加速 受力f＝μmg 先加速后匀速 先受力f＝μmg，后f＝0 v0>v，一直减速 受力f＝μmg v0>v，先减速再匀速 先受力f＝μmg，后f＝0 v0<v，一直加速 受力f＝μmg v0<v，先加速再匀速 先受力f＝μmg，后f＝0 传送带长度l<，滑块一直减速到达左端 受力f＝μmg(方向一直向右) 传送带长度l≥，v0<v，滑块先减速再向右加速，到达右端速度为v0 受力f＝μmg(方向一直向右) 传送带长度l≥，v0>v，滑块先减速再向右加速，最后匀速，到达右端速度为v 减速和反向加速时受力f＝μmg(方向一直向右)，匀速运动f＝0 2．倾斜传送带 图示 滑块可能的运动情况 滑块受(摩擦)力分析 一直加速 受摩擦力f＝μmgcos θ 先加速后匀速 先受摩擦力f＝μmgcos θ，后f＝mgsin θ 一直加速 受摩擦力f＝μmgcos θ 先加速后匀速 先受摩擦力f＝μmgcos θ，后f＝mgsin θ 先以加速度a1加速，后以加速度a2加速 先受摩擦力f＝μmgcos θ，后受反向的摩擦力f＝μmgcos θ 一直加速 受摩擦力f＝μmgcos θ 先加速后匀速 先受摩擦力f＝μmgcos θ，后f＝mgsin θ 一直匀速(v0>v) 受摩擦力f＝mgsin θ 一直匀速(v0＝v) 受摩擦力f＝mgsin θ 先以加速度a1加速，后以加速度a2加速 先受摩擦力f＝μmgcos θ，后受反向的摩擦力f＝μmgcos θ 一直加速 受摩擦力f＝μmgcos θ 一直匀速 受摩擦力f＝mgsin θ 先减速后反向加速 受摩擦力f＝μmgcos θ 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $