第5章 牛顿运动定律 章末总结 课件 -2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理牛顿运动定律单元复习课件系统梳理了牛顿运动定律的核心内容，涵盖基本规律应用、临界状态分析及实验探究，通过火箭发射、蹦极运动等实例串联知识，构建“概念-模型-应用”的完整知识网络，强化运动与相互作用观念。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过滑块滑板、斜面体小球等模型建构，结合“加速度与力、质量关系”实验的误差分析，设计分层练习（基础题、自主招生题、高考真题），培养学生科学推理与质疑创新能力，助力教师精准把握学情，提升复习效率。

第5章　牛顿运动定律 章末总结 例1 2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号 遥二十运载火 箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟二十号载人飞船与火箭成功分 离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功.发射时，燃料燃烧， 火箭向后喷出气体，推动火箭上升，关于这一过程，以下说法正确的是( ) A A.加速上升时，火箭的惯性会减小 B.加速上升时，火箭的惯性会增大 C.加速上升时，航天员对座椅的压力等于自身的重力 D.加速上升时，火箭处于失重状态 【解析】惯性只由质量决定，加速上升时，燃料燃烧，火箭向后喷出气体，火箭的 质量减小，惯性减小，故A正确，B错误；加速上升时，加速度方向向上，火箭处于 超重状态，航天员对座椅的压力大于自身的重力，故C、D错误. 2 例2 ［教材第148页“章末练习”第5题改编］ （多选） 如图5-1所示，某人从距水面 一定高度的平台上做蹦极运动.劲度系数为 的弹性绳一端固定在人身上，另一端固 定在平台上.人从静止开始竖直跳下，在其到达水面前速度减为零.运动过程中，弹性 绳始终处于弹性限度内，弹性绳的形变遵从胡克定律.取与平台同高度的 点为坐标 原点，以竖直向下为 轴正方向，忽略空气阻力，人可视为质点.从人跳下至第一次 到达最低点的过程中，用、、、 分别表示人的速度、加速度、下落时间和与平 台的距离.下列描述与、与 的关系图像可能正确的是( ) AD 图5-1 A. B. C. D. 3 【解析】选取人为研究对象，人在下落过程中受弹性绳的弹力和重力，绳子拉直前， 人只受重力作用，做自由落体运动，加速度恒定，图线的斜率恒定， 图线 为与 轴平行的直线.绳子拉直后，在绳子弹力等于人的重力之前，人向下做加速度 逐渐减小的加速运动，图线的斜率逐渐减小，设拉直后绳长为，绳子原长为 ， 则时，,由牛顿第二定律有 ，解得加速度 ；在绳子弹力等于人的重力之后，人的加速度反向，人 开始向下做减速运动，随着弹力增大，人的加速度逐渐增大， 图线的斜率逐渐 增大，直到速度减为零，综上所述，B、C错误，A、D正确. 4 例3 ［易错题］（全国卷Ⅲ高考题，多选）如图5-2（a），物块和木板叠放在实验 台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平. 时，木板开始受到水平外力的作用，在时撤去外力.细绳对物块的拉力 随时 间变化的关系如图（b）所示，木板的速度与时间 的关系如图（c）所示.木板与实 验台之间的摩擦可以忽略.重力加速度取 .由题给数据可以得出( ) AB A.木板的质量为 B.内，力的大小为 C.内，力 的大小保持不变 D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 5 6 【解析】由题图（c）可知木板在 内处于静止状态，再结合题图（b）中细绳 对物块的拉力在 内逐渐增大，可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大，故可以 判断木板受到的水平外力也逐渐增大，C错误；由题图（c）可知木板在 内 做匀加速运动，其加速度大小为，在 内做匀减速 运动，其加速度大小为 ，另外,由于物块相对实验台静 止不动，同时结合题图（b）可知物块与木板之间的滑动摩擦力 ，故对木 板进行受力分析，由牛顿第二定律可得、，解得 、 ，A、B均正确；由于不知道物块的质量，所以不能求出物块与木板之间的 动摩擦因数，D错误. 7 例4 如图5-3所示，用平行于斜面的细绳把小球系在倾角为 的斜面上，为使球和光 滑斜面不发生相对运动，试分析斜面体在水平面上运动的加速度必须满足什么条件? 图5-3 思路点拨 当加速度向右且增大时，要使小球与斜面不发生相对运动，即小球不飞离 斜面，临界条件是斜面对小球的支持力 .当加速度向左且增大时，细绳的拉力 减小，直到 后，再增大加速度，小球将会沿斜面向上滚动，所以，保证小 球不沿斜面向上滚动的临界条件是绳的拉力 . 【答案】见解析 . . 8 图5-4 【解析】设斜面体有向右的加速度的临界状态时的加速度为 ， 此时，斜面对小球的支持力 ．小球受力如图5-4甲所示. 根据牛顿第二定律得 水平方向： 竖直方向： 由上述两式解得 因此，要使小球与斜面不发生相对运动，斜面体水平向右的加速度不得大 于 ． 9 设斜面体有向左的加速度的临界状态时的加速度为,此时，细绳的拉力 ．小 球受力如图乙所示.根据牛顿第二定律得 水平方向： 竖直方向： 由上述两式解得 因此，要使小球与斜面不发生相对运动，斜面体水平向左的加速度不得大于 . 例5 如图5-5所示，一小车上有一固定的水平横杆，左边有一轻杆与竖直方向成 角 并与横杆固定，下端连接一小铁球，横杆右边用一根细线吊一完全相同的小铁球.当 小车做匀变速直线运动时，细线与竖直方向成 角，重力加速度为，若 ,则 下列说法正确的是( ) A 图5-5 A.轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行 B.轻杆对小铁球的弹力方向沿着轻杆向上 C.轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆 D.小车一定以加速度 向右运动 11 【解析】设小铁球的质量为，小车的加速度大小为,细线对小铁球的弹力为 ， 对小铁球，由牛顿第二定律得,,可得 ，设轻杆 对小铁球的弹力与竖直方向夹角为 ,大小为 ，对小铁球，由牛顿第二定律可得 ,,可得 ,可见轻杆对小铁球的弹力方向 与细线平行，A正确，B、C错误.小车的加速度 ,方向向右，而运动方向可 能向右，也可能向左，故D错误. 12 例6 在“科学探究：加速度与力、质量的关系”实验中，实验装置如图5-7甲所示. 13 （1）实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力，实验操作正确的是___（选填选项字母）. B A. B. C. 14 【解析】平衡摩擦力时，不挂砂桶，将长木板固定有打点计时器的一端适当垫高， 将纸带穿过打点计时器的限位孔，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点迹均匀 分布，此时，小车斜向下做匀速直线运动，A图中挂了砂桶，不符合要求，故A错误， B正确；C图中没有将纸带穿过打点计时器的限位孔，操作不符合要求，故C错误. 15 （2）实验得到如图乙所示的纸带，其中、、、、 为五个计数点，相邻两个 计数点之间还有4个点未标出，测得间距、间距 ，已 知交流电的频率为，则小车在段的平均速度______，加速度 _____ （结果均保留三位有效数字）. 0.310 2.05 【解析】相邻两个计数点之间还有4个点未标出，则相邻计数点之间的时间间隔为 则小车在 段的平均速度 根据匀变速直线运动的规律有 解得 . 16 （3）设小车质量为、砂桶总质量为，若该实验未满足 ，以加速度的倒数 为横轴，砂桶总质量的倒数为纵轴，建立直角坐标系，作出 图像如图丙所示， 已知纵截距为，则 __. 【解析】平衡摩擦力后，对小车进行分析有 对砂桶进行分析有 解得 则有 解得 . 17 2.典例列举 例7 （“华约”联盟自主招生试题）在光滑的水平面上有一质量为、倾角为 的光 滑斜面，其上有一质量为 的物块，如图5-9所示.物块在下滑的过程中对斜面压力的 大小为( ) C 图5-9 A. B. C. D. 18 【解析】 设物块的加速度大小为，斜面的加速度大小为 ，物块加速度的 方向与垂直于斜面的直线之间的夹角为 .物块和斜面的受力情况分别如图5-10和图 5-11所示. 图5-10 图5-11 19 对斜面，列出水平方向的方程为 对物块，列出垂直于斜面方向上的方程为 再列出垂直于斜面方向上斜面和物块的加速度之间的关系为 由此可得 ，故选C. 20 设物块相对于斜面的加速度为,斜面相对地面的加速度为 ,物块相对地面 的加速度为 , 对物块,在水平和竖直方向上有 , 对斜面有, 同样可求得 值. 21 图5-12 如图5-12所示，对斜面有 ,以斜面为参考 系，对物块进行分析，加入惯性力后对物块有 同样可求得 值. 22 名师点评 本题解法1中<m></m> 关系式的得出是利用物块相对斜面沿斜面方向做匀加 速运动，故物块、斜面各自加速度在垂直斜面方向的分加速度必定相等.相比较而言 解法3最简便. 例8 （清华大学自主招生试题）三物体、、的质量分别为、、 ，按图5 -13所示方式放置在光滑水平面上，物体的倾斜角为 ，物体 上表面水平，现在 物体上加一个水平向右的力 . 图5-13 23 （1）若三物体间无相对滑动，求、间与、 间的摩擦力大小. 【答案】; 【解析】对、、整体有 对，在水平方向上可得、 间的摩擦力为 对、整体，在平行于物体 斜面的方向上有 联立各式解得、 间的摩擦力为 . 24 （2）如果、间和、 间动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则若 逐渐增大，、间先滑动还是、 间先滑动? 【答案】、 之间先滑动 【解析】设、与、之间的动摩擦因数为 设想、间先滑动，临界的水平加速度 满足 ，得 再设想、一起相对先滑动，设，则临界的水平加速度 满足 ， 得 这说明、 之间先滑动. 25 1.（“卓越”联盟自主招生试题）一质量为的质点以速度匀速运动， 时刻开 始受到恒力作用，质点的速度大小先减小后增大，其最小值为 .质点从开始 受到恒力作用到速度最小的过程中位移的大小为( ) D A. B. C. D. 【解析】设开始时与的夹角为 ,将分解为沿方向的 和垂直 方向的 ，因 不变，沿方向的速度最小可为0，则，得 （开始时，与的夹角应为钝角）.此过程所用时间，其中 .此过程这 两个方向的位移分别为，，故总位移 ,D正确. 26 2.（南京大学自主招生试题）如图5-14所示，两斜面重合的楔块和 的质量均 为，和两面水平，为质量等于的小滑块，楔块的倾斜角为 ，各接触面 之间的摩擦均不计，系统放在水平平台角上从静止开始释放，求两斜面分离前小滑 块 的加速度. 图5-14 【答案】 ，方向竖直向下 27 【解析】设两斜面之间的弹力为，方向与面垂直，与之间的弹力为 ， 方向与面垂直，的加速度为，方向水平向左.相对于的加速度为 ， 方向沿向下.则在竖直方向相对于地面的加速度为 ，方向竖直向下， 在水平方向相对于地面的加速度为，方向水平向右；因和 未分 离，故小滑块相对于地面有竖直向下的加速度，大小为 ,小滑块在水平方向 不受力，故水平方向上相对于地面的加速度为0.根据牛顿第二定律可得 对 对，水平方向： 竖直方向： 对小滑块 联立以上方程解得 ,方向竖直向下. 28 证明 设圆半径为，物体沿竖直直径做自由落体运动时，运动时间满足 得 物体沿任意一条光滑的弦 （非竖直直径）下滑到最低点时，设该弦与竖直方向的 夹角为 ，加速度大小 ,且,所需时间 满足 得 所以物体从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相 等，均等于物体沿竖直直径做自由落体运动所需的时间，即 . 29 ②物体从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等，如 图5-15乙所示； ③两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，物体沿不同的光滑弦上端由静止 开始滑到下端所用时间相等，如图5-15丙所示. 30 （3）解题思路 ①设置顶点.上端相交：交点为圆的最高点.下端相交：交点为圆的最低点. ②作等时圆.过顶点作竖直线； .以某条轨道为弦作圆心在竖直线上的圆. ③比较时间..轨道端点都在圆周上，质点的运动时间相等； .端点在圆内的轨道， 质点运动时间短些，端点在圆外的轨道，质点运动时间长些. . . . . . . 31 2.典例列举 图5-16 例9 （北京大学保送生考试）如图5-16所示，为光滑竖直杆， 为构成直角的光滑形直轨道， 处有一小圆弧连接可使小球顺利转弯， 并且、、三点正好是圆上三点，而 正好为该圆的直径，如果套 在杆和杆上的小球同时自点静止释放，分别沿轨道和 直 轨道运动最终到达点，沿轨道运动的时间是沿 直轨道运动所 用时间的1.5倍，求杆与杆之间的夹角 的正切值. 【答案】 32 【解析】设该圆半径为，小球沿直轨道做自由落体运动，运动时间 满足 得小球沿段运动时，加速度 ,由“等时圆”模型可知，所需时间 在点小球速度,以后沿直轨道运动的加速度 ,且 , 故小球沿直轨道运动所需时间满足 其中 联立得 . 33 图5-17 1.（2025·浙江1月选考科目试题）中国运动员以121公斤的成绩获得 2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图5-17所 示.重力加速度 ，下列说法正确的是( ) D A.双臂夹角越大受力越小 B.杠铃对每只手臂的作用力大小为 C.杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D.在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力 34 【解析】双臂所受杠铃作用力的合力的大小等于杠铃的重力大小，与双臂的夹角无 关，A错误；杠铃的重力为 ，手臂与水平的杠铃之间有夹角，设 为 ，根据平衡条件可知，结合 ，解得每只手臂对杠铃的作用 力大小 ，根据牛顿第三定律可知，B错误；杠铃对手臂的压力和手臂对杠 铃的支持力是一对相互作用力，C错误；加速举起杠铃，人和杠铃整体的加速度方向 向上，处于超重状态，因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，D正确. 35 2.（2024·浙江1月选考科目试题）下列属于国际单位制基本单位符号的是( ) A A. B. C. D. 【解析】国际单位制中的基本单位分别是：（长度单位）、（质量单位）、 （时间单位）、A（电流单位）、（热力学温度单位）、 （物质的量单位）、 （发光强度单位）.故A正确. 36 3.（2023·北京卷）如图5-18所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两 物块质量均为，细线能承受的最大拉力为.若在水平拉力 作用下，两物块一 起向右做匀加速直线运动.则 的最大值为( ) C 图5-18 A. B. C. D. 【解析】对两物块整体做受力分析有 ，再对左边的物块受力分析有 ，，联立解得 ，故选项C正确. 37 图5-19 4.（2022·辽宁卷）如图5-19所示，一小物块从长 的水平 桌面一端以初速度沿中线滑向另一端，经过 从另一端滑 落.物块与桌面间的动摩擦因数为 ，取.下列 、 值可能正确的是( ) B A. B. C. D. 【解析】物块在水平桌面沿中线做匀减速直线运动，则 ，由题干知 ，，，代入数据有 ，故A不可能，B可能；以物块初 速度方向为正方向，对物块受力分析有， ，整理有 ，由于，可得 ，故C、D不可能. 38 5.（海南高考卷，多选）如图5-20，在倾角为 的光滑斜面上，有两个物块和 ， 质量分别为和，用与斜面平行的轻质弹簧相连接，在沿斜面向上的恒力 作用 下，两物块一起向上做匀加速直线运动，则( ) BC 图5-20 A.两物块一起运动的加速度大小为 B.弹簧的弹力大小为 C.若只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 D.若只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 39 【解析】对、 整体受力分析，根据牛顿第二定律有 ，解得，故A错误；对 受力 分析，根据牛顿第二定律有，解得 ，故B正确；根 据，可知若只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，弹簧的 弹力 变大，根据胡克定律可知弹簧的伸长量变大，两物块的间距变大，故C正确； 根据，可知与 无关，只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，弹 簧的弹力不变，即两物块的间距不变，故D错误. 40 6.（2022·湖南卷，多选）球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总 质量为.飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即， 为常量）.当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率 为 ；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行 器匀速向上的速率为.重力加速度大小为 ，不考虑空气相对于地面的流动及飞 行器质量的变化，下列说法正确的是( ) BC A.发动机的最大推力为 B.当飞行器以的速率匀速水平飞行时，发动机推力的大小为 C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为 D.当飞行器以的速率飞行时，其加速度大小可以达到 41 【解析】飞行器关闭发动机，以的速率匀速下落时，有 ，飞 行器以的速率向上匀速飞行时，设最大推力为，则 ， 联立可得， ，A错误；飞行器以 的速率匀速水 平飞行时， ，B正确；发动机以最大推力推动飞行器 匀速水平飞行时，，解得 ，C正确； 当飞行器最大推力向下，以 的速率向上减速飞行时，其加速度向下且达 到最大值，此时，解得 ，D错误. 42 7.（2023·湖南卷，多选）如图5-21，光滑水平地面上有一质量为 的小车在水平推 力的作用下加速运动.车厢内有质量均为的、两小球，两球用轻杆相连， 球 靠在光滑左壁上，球处在车厢水平底面上，且与底面间的动摩擦因数为 ,杆与竖 直方向的夹角为 ,杆与车厢始终保持相对静止.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力. 下列说法正确的是( ) 43 图5-21 A.若球受到的摩擦力为零，则 B.若推力向左，且 ，则 的最大值 为 C.若推力向左，且 ,则 的最大 值为 D.若推力向右，且 ，则 的范围为 √ √ 44 信息提取析题意 分析题目的三个关键前提：①对小车和、 两小球构成的整体，根据牛顿第二定律 可知 ； ②对、两个小球构成的整体，竖直方向上小车对、的支持力，即对 的支持力 ； ③对和 分别分析可知杆的作用力始终沿杆. 45 【解析】若 球受到的摩擦力为零 对 ,A错误 若推力 向左，则系统加速度水平向左 46 对 在竖直方向始终满足 当时，有最大加速度 47 对 若 ，则,即 ,B错误 若 ，则，即 ,C正确 若推力向右，则系统加速度水平向右，对分析可知 48 对 若向左,则 ，D正确 若向右,则 49 整体法与隔离法是解决动力学问题的重要分析方法，该方法使用有三个关键点：（1） 多物体处于平衡状态时优先考虑整体法，平衡状态包括静止和匀速直线运动；（2） 多物体共同加速优先考虑整体法；（3）隔离物体分析，优先考虑对受力较少、受力 限制较多的物体分析. 50 8.（2024·江西卷）某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系.实验装置如图5-22 （a）所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连 接，另一端跨过定滑轮挂上钩码. 51 （1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以补 偿小车所受阻力. （2）小车的质量为.利用光电门系统测出挂不同钩码质量 时小车加速度 .钩码所受重力记为，作出 图像，如图（b）中图线甲所示. （3）由图线甲可知，较小时，与成正比；较大时，与 不成正比.为了进一步 探究，将小车的质量增加至，重复步骤（2）的测量过程，作出 图 像，如图（b）中图线乙所示. 52 （4）与图线甲相比，图线乙的线性区间______，非线性区间______（两空均选填 “较大”或“较小”）.再将小车的质量增加至 ，重复步骤（2）的测量过程， 记录钩码所受重力与小车加速度，如表所示（表中第 组数据未列出）. 序号 1 2 3 4 5 钩码所受重力 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 小车加速度 0.26 0.55 0.82 1.08 1.36 序号 6 7 8 15 钩码所受重力 0.120 0.140 0.160 … 0.300 小车加速度 1.67 1.95 2.20 … 3.92 较大 较小 【解析】由题图（b）分析可知，与图线甲相比，图线乙的线性区间较大，非线性区 间较小. 53 （5）请在图（b）中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙. 【答案】见解析图 【解析】在坐标系中进行描点，结合其他 点，用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点 在线上，不在线上的点均匀分布在线的两 侧，如图所示. 54 （6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量________________时，与 成正 比.结合所学知识对上述推断进行解释：________. 远大于钩码质量 见解析 【解析】设细线拉力大小为 ，对钩码，根据牛顿第二定律有 对小车，根据牛顿第二定律有 联立解得 变形得 当时，可认为 则，即与 成正比. 55 $