第1讲 牛顿运动定律-【红对勾讲与练·讲义】2026年高考物理大一轮复习全新方案通用版

第三章 运动和力的关系 课程标准 备考策略 1.理解牛顿运动定律。 1.掌握牛顿运动定律的内容，理解惯性、超重和 2.能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象，会解决 失重现象。 有关问题。 2.能够应用牛顿运动定律和运动规律分析求解 3.通过实验，认识超重和失重现象。 运动的多过程问题。 4.知道国际单位制中的力学单位，了解单位制在物理学中 3.灵活应用整体法和隔离法处理连接体等问题。 的重要意义。 4.关注以实际生产生活和科学实验为背景的实 @实验四：探究加速度与力、质量的关系 际应用问题 第1讲 牛顿运动定律 必备知识梳理 自主学习·基础回扣 一、牛顿第一定律惯性 回教材链接·想一想人教版教材必修第一册 051 1.牛顿第一定律 P84“伽利略的理想实验”的意义和作用分别是 (1)内容：一切物体总保持 状态或 什么？ 静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变 这种状态。 (2)意义： ①揭示了物体的固有属性：一切物体都有 ,因此牛顿第一定律又叫 定律。 二、牛顿第二定律 力学单位制 ②揭示了运动与力的关系：力不是 物 1.牛顿第二定律 体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的 (1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力 原因，即力是产生 的原因。 成 ,跟它的质量成 ,加速度的 2.惯性 方向跟作用力的方向 (1)定义：物体具有的保持原来 状 (2)表达式：F= 态或静止状态的性质。 (3)适用范围 (2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大 ①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即一个 的物体惯性 ,质量小的物体惯 不受力的物体相对于地面 或做 性 的参考系。 (3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体 ②牛顿第二定律只适用于 物体（相对 都具有惯性，与物体的运动情况和受力情 于分子、原子等)、 运动（远小于光速） 况 的情况。 2勾·讲与练·高三物理 2.力学单位制 2.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是 (1)单位制： 单位和 单位一起 大小相等，方向 ,作用在 0 就组成了单位制。 3.表达式：F=一F′。 (2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基 I概念辨析P 本量共七个，其中力学有三个，是 1.牛顿第一定律是实验定律。 ,单位分别是 2.运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。() 3.物体不受力时，将处于静止状态或匀速直线运 (3)导出单位：由基本量根据 推导出来 动状态。 ( ) 的其他物理量的单位。 4.物体加速度的方向与所受合力的方向一定 三、牛顿第三定律 相同。 5.F=ma是夫量式，a的方向与F的方向相同， 1.作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是 与速度方向无关。 () 的，当一个物体对另一个物体施加了 6千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本 力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加 单位。 了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作 7.作用力与反作用力的效果可以相互抵消。 用力与反作用力。 ( 关键能力提升 互动探究·考点精讲 老点一 对牛顿第一定律的理解 052 1.惯性的两种表现形式 A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 (1)物体在不受外力或所受的合力为零时，惯性 B.没有力作用，物体只能处于静止状态 表现为使物体保持原来的运动状态（静止或匀 C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质 速直线运动)不变。 是惯性 (2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变 D.运动物体如果没有受到力的作用，将继续以 的难易程度。惯性大，物体的运动状态较难改 同一速度沿同一直线运动 变；惯性小，物体的运动状态容易改变。 听课记录 2.对牛顿第一定律的两点说明 (1)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不 受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不 存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外 力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。 (2)与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛 【对点演练】 顿第二定律是相互独立的。牛顿第一定律是经1.（多选）大型油罐车内的油在运输过程中极易发 过科学抽象、归纳推理，总结出来的，而牛顿第二 生涌动，为了防止油涌动导致车体重心急剧变 定律是一条实验定律。 化造成危害，在油罐车内部设置了一些固定挡 【典例1】（多选）伽利略根据小球在斜面上运动 板如图所示。下列说法正确的是 的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而 奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于 惯性有下列说法，其中正确的是 第三章运动和力的关系 A.油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动 C.油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板 到油罐的右侧 可以减弱油向前剧烈涌动 B.油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油 D.油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有 不容易发生涌动 挡板油也几乎不会涌动 考点二 对牛顿第二定律的理解 1.牛顿第二定律的几个性质 空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动 (1)同体性：式中合力F、质量m、加速度a对应 到O点的过程中 () 同一物体。 A.速度一直增大 (2)独立性：作用在物体上的每一个力都可以产 B.速度先增大后减小 生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的 C.加速度的最大值为3g 加速度的矢量和。 D.加速度先增大后减小 (3)瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系， 听课记录 同时产生，同时变化，同时消失。 (4)矢量性：加速度方向与合力的方向相同，表 达式是矢量式。 2.合力、加速度、速度间的决定关系 (1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方 向。只要合力不为0，不管速度多大，物体都有 053 加速度。 [对点演练】 (2)合力与速度同向时，物体做加速运动；合力 2.下列说法正确的是 与速度反向时，物体做减速运动；合力与速度不 A.牛顿认为力不是维持物体运动的原因 共线时，物体做曲线运动，但合力与速度无必然 B.牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实 联系。 验来验证 ③)a=是加速度的定义式，a与4v、41无直 C.国际单位制中，kg、m、N是三个基本单位 接关系。 D根据加速度定义式a一会：，加速度a由速度 (4aP是加速度的决定式，acF,ae】 变化量△v和所用时间△t共同决定 m 3.(2022·全国乙卷)如图所示，一不可mQ 【典例2】(2024·安徽 F↑ 伸长轻绳两端各连接一质量为m的 卷)如图所示，竖直平 00000 小球，初始时整个系统静置于光滑水 面内有两完全相同的 00000 轻质弹簧，它们的一端Mo000000o08w08o0能N 平桌面上，两球间的距离等于绳长L。m。 一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方 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 向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距 球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小 工时，它们加速度的大小均为 ( 球静止于MN连线的中点O,弹簧处于原长。 5F 2F 后将小球竖直向上，缓慢拉至P点，并保持静 A.8m B. 5m 止，此时拉力F大小为2mg。已知重力加速 3F 3F 度大小为g,弹簧始终处于弹性限度内，不计 C.8m D.10m 红圈勾·讲与练·高三物理 考点三 牛顿第三定律的理解与应用 1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关” 考向2相互作用力与平衡力的区别 三同 →大小、性质、变化情况均相同 【典例4】（多选）如图所示，用水平力 F把一个物体紧压在竖直墙壁上， 三异 ÷方向、受力物体、作用效果均不同 物体保持静止，下列说法中正确的 是 ( 与物体的种类、运动状态、是否和 三无关 其他物体存在相互作用无关 A.水平力F与墙壁对物体的弹力 2.一对平衡力与一对作用力和反作用力的对比 是一对作用力与反作用力 分析 B.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一 项目 ·对平衡力 对作用力和反作用力 对平衡力 两个相互作用的不同 C.水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用 作用对象 同一个物体 物体 力与反作用力 不一定同时产 定同时产生、同时 D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是 作用时间 生、同时消失 消失 对作用力与反作用力 力的性质 不一定相同 一定相同 听课记录 作用效果 可相互抵消 不可抵消 054 考向1 作用力与反作用力的关系 【典例3】2024年9月27日18时30分，我国在 酒泉卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭， 考向3转换研究对象法的应用 成功发射首颗可重复使用返回式技术试验卫 星一实践十九号卫星，卫星顺利进入预定轨 【典例5】一个箱子放在水平地 道。关于这次卫星与火箭上天的情形，下列叙 面上，箱内有一固定的竖直 述正确的是 杆，在杆上套着一个环，箱与 A.火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火 杆的质量为M,环的质量为m,如图所示。已 箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向 知重力加速度为g,环沿杆以加速度a匀加速 前的推力 下滑，则此时箱子对地面的压力大小为( B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用 A.Mg+mg-ma B.Mg-mg +ma 力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C.Mg+mg D.Mg-mg C.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭 听课记录 虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力 D.卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在 相互作用 听课记录 温馨提示』 学习至此，请完成课时作业14例3D题中每根支架对照相机的作用 力F沿每根支架向上，这三个力的合 力等于照相机的重力，所以有3F· mg 23 c0s30°=mg,得F=30s30= D正确。 跟踪训练1AD以四个球整体为研究 对象，受力分析可得，3Fy=4g,可知 下面每个球对地面的压力均为F= 下=专mg,A正确；单独分析上面的 球，设上面的球对下面的球的压力大 小均为F,由对称性和几何关系可知， F与竖直方向的夹角a均满足c0sa √6 3,由平衡条件可得3 Fcos a=mg, Fs 6g,根据牛顿第三定律可知，下 面每个球受到上面球的压力均为F'= F=V6 =6gD正确；单独分析下面一个 球，由水平方向合力为0可知，F: Fsin a= 6mg,即下面每个球受地面 给的摩擦力均为 6mg,B,C错误。 跟踪训练2C设每根绳的拉力为F, 则这两根绳拉力的合力F6=2Fc0s2, 8 方向沿两绳夹角的角平分线，与水平 面的夹角为α，对轮胎受力分析如图所 示，在水平方向受力平衡，则F台cosa F F,解得F= 55 F,故 9 2cos acos 2 A、B、D错误，C正确。 AF E B G 跟踪训练3B设每根 N 斜杆对水平横杆的弹 力大小为F,以水平横 杆和重物为整体，竖直 方向根据受力平衡可 入30° 得4Fcos30°=G,解得 F=V3 G,以其中一斜 6 杆为研究对象，其受力如图所示，可知 每根斜杆受到地面的作用力应与F平 衡，即大小为6G,每根斜杆受到地面 的摩擦力为f=Fsn30°=号G,B正 确，A、C、D错误。 跟踪训练4AD以O点为研究对象， O点受到衣服的拉力FT、CO杆的支 红对勾·讲与练·高三物理 持力F1和轻绳AO、BO的拉力，设轻 绳AO和轻绳BO拉力的合力为F,作 出O点的受力示意图如图甲所示，根 据平衡条件得F1=mg cos60=2mg,由 牛顿第三定律知CO杆所受的压力大 小为2mg,故A正确，B错误；由图甲 分析可知F=ng tan60°=√3mg,将F 沿OA、OB方向分解，如图乙所示，设 轻绳AO和轻绳BO所受拉力分别为 F2、F2,且F2=F,,则F=2F2c0s30°， 解得F,=mg,故C错误，D正确。 F 30°7 0 60 30 F1=mg 甲 d 第三章运动和力的关系 第1讲牛顿运动定律 …必备知识梳理 一、1.(1)匀速直线运动(2)①惯性 惯性②维持加速度 2.(1)匀速直线运动(2)大小 (3)无关 教材链接·想一想 提示：意义是开创了依据逻辑推理把 实际实验理想化的思想作为研究物 理问题的一种重要方法；作用是提出 了力不是维持物体运动的原因的 结论。 二、1.(1)正比反比相同(2)ma (3)①静止匀速直线运动②宏观 低速 2.(1)基本导出(2)长度质量 时间米千克秒(3)物理关系 三、1.相互 2.相反 同一条直线上 概念辨析 1.×2.×3./4.√5./6.× 7.X 关键能力提升 考点一对牛顿第一定律的理解 典例1AD任何物体都有保持原来运 动状态的性质，这种性质叫作惯性，所 以物体抵抗运动状态变化的性质是惯 性，故A正确：没有力作用，物体可以 做匀速直线运动，故B错误；惯性是物 体保持原来运动状态的性质，圆周运 动速度是改变的，故C错误；运动的物 体在不受力时，将保持匀速直线运动 故D正确。 对点演练 1.ACD由于惯性，油罐车匀速向左拐 弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右 侧，故A正确；惯性取决于物体的质 量，故B错误：油罐车在匀速前进的过 程中突然刹车，由于惯性油向前剧烈 涌动，设置挡板并不能改变油的惯性， -532- 但能减弱油向前剧烈涌动，故C正确： 油罐车在平直道路上匀速前进时，由 牛顿第一定律可知，即使没有挡板油 也几乎不会涌动，故D正确。 考点二对牛顿第二定律的理解 典例2A缓慢拉至P点，保持静止， 由平衡条件可知此时拉力F与重力和 两弹簧的拉力合力为零。此时两弹簧 的合力大小为mg。撤去拉力，小球从 P点运动到O点的过程中，两弹簧的 拉力与重力的合力始终向下，小球一 直做加速运动，故A正确，B错误；小 球从P点运动到O,点的过程中，弹簧 形变量变小，弹簧在竖直方向的合力 不断变小，故小球受到的合力一直变 小，加速度的最大值为撤去拉力时的 加速度大小，由牛顿第二定律可知 2g=ma,加速度的最大值为2g,故 C、D错误。 对点演练 2.A牛顿认为力是改变物体运动状态 的原因，而不是雏持物体运动的原因， A正确：牛顿第二定律可以通过实验 来验证，牛顿第一定律不可以通过实 验来验证，B错误；国际单位制中，kg、 m是基本单位，N是导出单位，C错误； 加速度a与△U和△t无关，由合力F 和质量m共同决定，D错误。 3.A当两球运动至二者相距L时，如 图所示。由几何关系可知sin8= 3L 103 L =了，设轻绳拉力为下T,对轻绳的 2 中，点，水平方向有2 FTcos日=F,解得 FT= 5F,对任一小球，由牛顿第二定 8 律有下T=ma,解得a=8 5F ,故A正 确，B、C、D错误。 51 L 2 考点三牛顿第三定律的理解与应用 典例3A火箭升空时，其尾部向下喷 气，火箭箭体与被喷出的气体是一对 相互作用的物体，喷出的气体同时对 火箭产生向上的反作用力，即为火箭 上升的推动力，此推动力并不是由周 围的空气提供的，因而与是否飞出大 气层、是否存在空气无关，B、C错误，A 正确：卫星进入轨道之后，卫星与地球 之间依然存在相互吸引力，这是一对 作用力与反作用力，D错误。 典例4BD水平力F与墙壁对物体的 弹力作用在同一物体上，大小相等，方 向相反，且作用在同一条直线上，是一 对平衡力，A错误；物体在竖直方向上 受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖 直向上的静摩擦力的作用，因物体处 于静止状态，这两个力是一对平衡力， B正确：水平力F作用在物体上，而物 体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两 个力不是平衡力，也不是相互作用力， C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物 体的弹力是两个物体间的相互作用 力，是一对作用力与反作用力，D正确 典例5A环在竖直方向上受重力及箱 子内的杆对它的竖直向上的摩擦力 F,受力情况如图甲所示，根据牛顿第 三定律，环应给杆一个竖直向下的摩 擦力F,故箱子竖直方向上受重力 Mg、地面对它的支持力Fy及环给它 的摩擦力F,受力情况如图乙所示。 以环为研究对象，有mg一F:=ma,以 箱子和杆整体为研究对象，有F、 F十Mg=F:十Mg=Mg十mg-ma。 根据牛顿第三定律，箱子对地面的压 力大小等于地面对箱子的支持力大 小，即F=Mg十mg-ma,A正确。 F、 m mg iz777777777777 Mg 甲 第2讲牛顿第二定律的应用 …必备知识梳理… 一、1.(1)无关(2)不等于 2.(1)大于(2)向上 3.(1)小于(2)向下 4.(1)完全没有(2)g 教材链接·想一想 提示：航天器内的物体处于完全失重 状态，液滴在表面张力作用下呈球形。 二、1.运动情况受力情况 2.加速度牛顿第二定律 概念辨析 1.×2.×3.×4./5.×6.× 7./ 关键能力提升… 考点一瞬时加速度问题 典例1B对于题图甲，突然撤去挡板 的瞬间，由于A、B还没开始运动，故弹 簧弹力不变，A仍处于平衡状态，加速 度为0，对于B,所受合力大小等于有 挡板时挡板对其的支持力大小，为 2 ngsin0,由牛顿第二定律有2gsin9= maB,可得B的加速度大小为aB 2 g sin 0;对于题图乙，突然撤去挡板的 瞬间，A、B加速度相同，整体由牛顿第 二定律有2 ng sin0=21a',可得A、B 的加速度大小均为a'=gsin0,设轻杆 对A的作用力为F,对A由牛顿第二 定律有ng sin日十F=ma',可知F 0,故题图乙中轻杆的作用力一定为0。 故选B。 对点演练 1.A剪断前，对B、C、D分析得FA= (3十2m十m)g,对D分析得Fcp= mg,剪断B、C间细线后，对B分析 FAm一3g=3maB,解得am=g,方向 竖直向上，对C分析Fc十2mg= 2ac,解得ac=1.5g,方向竖直向下。 故选A。 2.C在抽出木板的瞬间，物块1、2与刚 性轻质杆接触处的形变立即消失，受 到的合力均等于各自重力，所以由牛 顿第二定律知a1=a2=g;而物块3、4 间轻弹簧的形变还来不及改变，此时 弹簧对物块3向上的弹力大小和对物 块4向下的弹力大小仍为mg,因此物 块3满足mg=F,即a?=0,由牛顿第 二定律得物块4满足a,=F+M8 M ,C压 考点二超重与失重问题 典例2AC人的下蹲动作分别有失重 和超重两个过程，先是加速下降失重， 有F<mg=600N,到达最大速度后再 减速下降超重，有F>mg=600N,故 04s完成了一次下蹲过程，故A正 确；由图像知，在1.8s时F最小，该同 学向下的加速度最大，还在向下加速， 由mg一Fnin=am,对应图像有Fnin= 280N,代入解得am≈5.3m/s,故B、 D错误；0~8s内当F最大时，该同学 向上的加速度最大，由Fx mg= mam,对应图像有Fx=920N,代入 解得an≈5.3m/s,故C正确。 对点演练 3.C在B,点时人与装备的速度最大，加 速度为零，处于平衡状态，有kx=g, 在A点未释放时，有kx'=g十F,又 x'-x=2m,联立解得k=500N/m, 故A错误，C正确；在C,点速度为零， 有向下的加速度，人与装备处于失重 状态，故B错误；打开扣环瞬间，由牛 顿第二定律，可得kx一g=F=a, 解得a=12.5m/s,故D错误。 4.D电梯静止时，对小球受力分析可得 kx=mg,电梯运行时，对小球由牛顿 第二定律有F合三mg二k:云z月 4mg=ma,解得此时小球加速度a= 1 g=2.5m/s,方向竖直向下，即电 梯和乘客加速度都向下，处于失重状 态。电梯可能加速下降或减速上升， 加速度大小为2.5m/s2,A、B、C错误； 对乘客由牛顿第二定律有Mg一N= Ma,由牛顿第三定律可知，乘客对电梯 地板的压力N'=N=375N,D正确。 考点三动力学中的两类基本问题 典例3(1)2m/s2(2)4m/s (3)2.7m 解析：(1)根据牛顿第二定律可得 gsin24°-mgc0s24°=1a1,代入数 据解得a1=2m/s2。 (2)根据运动学公式v2=2a1l1,解得 v=4m/s。 -533- (3)根据牛顿第二定律可得mg= a2,根据运动学公式可得v u”=-2a2l2,联立并代入数据解得 l2=2.7m。 对点演练 5.BD依题意，对羽毛球受力分析，由于 羽毛球相对于球筒向上运动，受到球 筒对它竖直向下的摩擦力作用，根据 牛顿第二定律可得mg十Fn=ma1,求 得羽毛球的加速度大小为a1=30m/s, 羽毛球向下做匀加速直线运动，故A 错误，B正确；对球筒受力分析，根据牛 顿第二定律有Mg一Fn一Fe=Ma2, 求得a2=一20m/s,负号表示球筒的 加速度方向竖直向上，说明球筒向下 做匀减速直线运动，若敲打一次后，羽 毛球头部能从上端筒口出来，则当羽 毛球到达简口时，二者速度相等，此时 球筒获得的初速度最小为vm,有 ait-Umin+ait,(vint+2t)- 1 之a1t=d,联立并代入数据解得0m= 3m/s,故C错误，D正确。 6.(1)30N(2)18.975m 解析：(1)箱子由静止开始做匀加速直 1 线运动，有L=2at,解得a 2 10m/s2,由牛顿第二定律有F=a十 g=30N。 (2)箱子先以大小为a1的加速度匀加 速t1时间，撤去拉力后，以大小为a2 的加速度匀减速t2时间后速度减为0， 有Fcos37°-u(mg-Fsin37)= a1,解得a1=11,5m/s2,撤去拉力后 a2=g=5m/s。由于匀加速阶段的 末速度即为匀减速阶段的初速度，因此 有a1t=a2t2,其中t=1s,箱子加速、 减选的总位移L-a片十a, 联立解得L'=18.975m。 第3讲专题强化：动力学图像、 连接体和临界极值问题 热点题型突破 题型一动力学图像问题 典例1D设P的质量为M,P与桌面 间的滑动摩擦力为f;以P为对象，根 据牛顿第二定律可得T一f=Ma,以 盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律 可得mg一T=ma,联立可得a= mg了=”m·m,可知当砝码受到 M+mM+m 的重力大于f时，P才有一定的加速 度，当m趋于无穷大时，P的加速度趋 近等于g。 典例2AD根据题图乙可知，在2s时 刻，物块恰好开始运动，此时拉力大小 等于最大静摩擦力，根据题图甲可知， 最大静摩擦力为6N,B错误；设滑动 摩擦力为f,物块质量为，根据牛顿 参考答案“☑。