第12讲 牛顿运动定律 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦牛顿运动定律专题，依据高考评价体系梳理了牛顿第一定律（伽利略理想实验、惯性）、牛顿第二定律（矢量性、瞬时性、单位制）、牛顿第三定律（作用力反作用力、平衡力辨析）三大核心考点，通过近五年真题分析明确“牛顿第二定律瞬时问题”“惯性理解”“相互作用力与平衡力辨析”等高频考点分布，归纳选择、计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题精讲+模型建构+素养提升”策略，如以2024湖南卷瞬时问题为例，运用科学思维中的模型建构法，对比轻绳与弹簧的力特性差异，突破牛顿第二定律瞬时性考点。结合2023浙江选考空气阻力下加速度分析，培养运动与相互作用观念，特设“易错警示”（如惯性与速度无关），帮助学生掌握解题技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

第12讲　牛顿运动定律 基础 满分练 课前 自检自测·夯基固本 知识点一　牛顿第一定律 2个高考关键点 关键点1　伽利略的理想实验 1.(2025辽宁鞍山三模)伽利略在研究力和运动的关系时,为了阐明自己的观点,设计了如图所示的实验:让一个小球沿斜面从静止状态开始运动,小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦,小球将到达原来的高度。如果第二个斜面倾角减小,小球仍将到达原来的高度,但是运动的距离更长。由此可以推断,当斜面最终变为水平面时,小球要到达原有高度将永远运动下去。 下列说法正确的是(　 　)[命题点❶] A.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点 B.伽利略设计的无摩擦的斜面可以通过改进实验装置制作工艺实现 C.“小球沿右侧斜面向上运动时,如果没有摩擦,小球将到达原来的高度”,这是实际实验现象 D.这种理想实验是依据逻辑推理把实际实验理想化,从而揭示现象本质的研究方法 D 解析 当右侧斜面倾角变为0°时,忽略摩擦力的影响,小球将一直运动下去,伽利略的结论是“力不是维持物体运动的原因”,A错误;没有摩擦,绝对光滑的轨道,无论通过什么工艺都不能实现,B错误;由于没有绝对光滑的轨道,故“小球沿右侧斜面向上运动时,如果没有摩擦,小球将到达原来的高度”,这是实际实验观察不到的现象,C错误;伽利略理想实验的本质是想象把实际存在、影响物体运动的摩擦力去掉,抓住事物的本质,这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想,也是揭示现象本质的重要研究方法之一,D正确。 关键点2　牛顿第一定律、惯性 2.如图所示,冰壶比赛过程中,运动员在冰壶前面擦扫冰面,可以使表面冰层融化,形成一层薄薄的水膜,而水膜的阻力比冰面要小,所以冰壶可以滑行得更远。 (1)图中的冰壶为什么会停下来?这说明了什么问题?[命题点❸] 答案 受到了冰面的摩擦力的作用;说明力是改变物体运动状态的原因。 (2)试猜想如果冰壶不受外力作用将处于什么状态?[命题点❷] 答案 冰壶原来静止,不受外力作用时,仍然静止;冰壶原来运动,不受外力作用时,将保持匀速直线运动状态。 (3)从(1)(2)两个问题中,我们能得到什么结论?[命题点❷❸] 答案 物体不受外力作用或所受合力为零时,总保持静止或匀速直线运动状态。 3.(多选)《中华人民共和国道路交通安全法》要求机动车行驶时,驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带。因为当车辆发生事故突然停止时,乘客的身体会快速前倾,安全带会拉住乘客的身体,使乘客避免或减轻受到伤害。下列说法正确的是(　　)[命题点❷❸❹] A.安全带对乘客的作用力改变了乘客的运动状态 B.车辆突然停止时,质量小的乘客惯性更大 C.车辆发生事故前的行驶速度越大,发生事故后乘客的惯性就越大 D.车辆发生事故前做匀速直线运动,则乘客所受合力为零,但仍有惯性 AD 解析 当车辆发生事故突然停止时,由于惯性乘客的身体会快速前倾,安全带会拉住乘客的身体,使乘客避免或减轻受到伤害,安全带对乘客的作用力改变了乘客的运动状态,故A正确;质量是惯性大小的唯一量度,质量小的乘客惯性小,故B错误;惯性大小与速度大小无关,故C错误;一切物体都具有惯性,惯性大小只与质量大小有关,与物体运动状态无关,与物体是否受力无关,故D正确。 回归基础·考教衔接 一、牛顿第一定律 1.伽利略的理想实验 (1)斜面实验:如图所示,让一个小球沿斜面 从静止状态开始运动,小球将“冲”上另一个 斜面。如果没有摩擦,小球将到达原来的高 度。减小第二个斜面的倾角,小球仍将到达 原来的高度,但是运动的距离更长。当第二个斜面最终变为水平面时,小球将永远运动下去。 [❶]虽然现实中不可能没有摩擦,但这是根据实际情况进行合理的外推得出的正确结论。 (2)推理结论:力不是维持物体运动的原因。 2.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。 [❷]如果物体不受力,原来是静止状态,就一直保持静止状态;原来是运动状态,就一直保持当时的速度做匀速直线运动。 (2)意义 ①揭示了物体的固有属性,即一切物体都具有惯性,因此牛顿第一定律又被叫作惯性定律。 ②揭示了运动和力的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。 [❸]力的作用效果是改变物体速度的大小与方向。 3.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)量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。 [❹]物体惯性的大小与物体的运动状态无关。 (3)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关。 知识点二　牛顿第二定律 3个高考关键点 关键点1　牛顿第二定律的理解 4.(原创+教材改编)一辆货车运载着规格相同的圆柱形光滑的空油桶。在车厢底,一层油桶平整排列,相互紧贴并被牢牢固定,上一层只有一只桶C,其质量为m,自由地摆放在桶A、B之间,没有用绳索固定。桶C受到桶A和桶B的支持,和汽车一起处于静止状态,如图所示。已知重力加速度为g。 (1)如果桶C与货车一起向左加速启动,桶C加速度方向向什么方向?桶C受到的合力方向向什么方向? 答案 加速度方向向左;合力方向向左　 (2)如果桶C与货车一起向左加速启动,加速度为a,桶C受到的合力大小是多少? 答案 合力为ma 关键点2　牛顿第二定律的简单应用 5.(2025华东师范大学附属中学模拟)右图是我国神舟载人飞船发射升空情境。对于神舟十二号飞船在加速上升的过程中(不考虑地球引力的作用),下列说法正确的是(　　)[命题点❹] A.飞船仅受到重力、升力的作用 B.飞船的合力方向竖直向下 C.飞船的重力与空气对飞船的作用力是一对平衡力 D.在升力与空气阻力不变的情况下,飞船的质量越大, 其加速度值越小 D 解析 飞船受到重力、升力及空气阻力的作用,故A错误;飞船在加速上升,所以加速度向上,由牛顿第二定律知飞船的合力方向竖直向上,故B错误;一对平衡力之间的关系是大小相等,方向相反,可知飞船的重力与空气对飞船的作用力不是一对平衡力,故C错误;在升力与空气阻力不变的情况下,由牛顿第二定律有F-Ff-mg=ma,解得a=-g,可见飞船的质量越大,加速度值越小,故D正确。 关键点3　单位制的理解 6.(多选)(2025四川卷)若长度、质量、时间和动量分别用a、b、c和d表示,则下列各式可能表示能量的是(　　) A.　　　 B.　　 C.　　　 D. AC 解析 a的单位是m,b的单位是kg,c的单位是s,d的单位是kg·m/s,的单位是kg·m2/s2,而能量的单位是J,由W=FL=maL,可知能量的单位是kg·m2/s2,A正确;的单位是kg2·m/s2,不是能量单位,B错误;的单位是kg·m2/s2,C正确; 的单位是kg·s/m,D错误。 回归基础·考教衔接 二、牛顿第二定律 1.牛顿第二定律 (1)内容:物体加速度与物体受到的作用力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与作用力的方向相同。 (2)表达式:F=ma。 [❺]物体的质量与合力不由加速度决定 (3)适用范围:①牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。 ②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。 2.力学单位制 [❻]由几个不同基本单位组成的新单位一定是导出单位。 3.牛顿第二定律的六个性质 特别提醒　(1)牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力,对于力是如何改变物体运动状态的问题,则由牛顿第二定律来回答。 (2)牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的,而牛顿第二定律是一条实验定律。 知识点三　牛顿第三定律 2个高考关键点 关键点1　牛顿第三定律的理解 7.春秋末年齐国著作《考工记》中有“马力既竭,辀犹能一取焉”,意思是马对车不施加拉力了,车还能继续向前运动一段距离。对此判断下列两种说法的正误。[命题点❼❽] (1)马拉着车做匀速运动时,马对车的作用力 一定等于车对马的作用力。(　　) (2)马拉着车做加速运动时,马对车的作用力 大于车对马的作用力。(　　) √ × 解析 根据牛顿第三定律可知马拉着车运动时,马对车的作用力一定等于车对马的作用力。第一种说法正确,第二种说法错误。 关键点2　一对作用力与一对平衡力的辨析 8.(2025浙江金华模拟)阻力伞是一种短跑运动训练工具。如图所示,某段训练过程中,连接阻力伞的轻绳始终处于水平状态,已知阻力伞重力为G,轻绳对阻力伞的拉力为FT,空气对阻力伞的作用力为F,则(　　)[命题点❼❽] A.FT=F B.地面对人的摩擦力大小等于F C.人对轻绳的拉力与阻力伞对轻绳的拉力大小相等 D.人对轻绳的拉力与轻绳对人的拉力是一对平衡力 C 解析 阻力伞受重力G、轻绳对阻力伞的拉力FT、空气对阻力伞的作用力F,三力平衡,如图所示。则有FT=,故A错误;人的运动状态未知,则地面对人的摩擦力大小不一定等于F,故B错误;轻绳上的拉力相等,即人对轻绳的拉力与阻力伞对轻绳的拉力大小相等,故C正确;人对轻绳的拉力与轻绳对人的拉力是一对相互作用力,作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故D错误。 回归基础·考教衔接 三、牛顿第三定律 1.作用力和反作用力 (1)力是物体对物体的作用。只要谈到力,就一定存在着受力物体和施力物体。 (2)两个物体之间的作用总是相互的,物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。 [❼]物体受到的每一个力都有反作用力。 (3)作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。我们可以把其中任何一个力叫作作用力,另一个力叫作反作用力。 2.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。 [❽]相互作用力的等量关系与两个物体的运动状态无关。 (2)表达式:F=-F'。 特别提醒　作用力和反作用力的三个关系 考点一　牛顿第一定律　牛顿第三定律 能力 高分练 课中 关键能力·可视思维 角度一　牛顿第一定律、惯性的理解和应用 例1 如图所示,物理老师用一根筷子穿透一个苹果,他一手拿筷子,另一只手拿锤子敲击筷子上端,发现苹果会沿着筷子向上“爬”, 下列说法正确的是(　　) A.苹果越小越容易完成该实验 B.苹果受到筷子的向上的力才会向上“爬” C.该实验原理主要是利用牛顿第一定律 D.该实验原理主要是利用牛顿第三定律 C 解析 该实验的原理是牛顿第一定律,即惯性定律,任何物体总要保持原有的运动状态(静止或匀速直线运动),除非外力迫使它改变这种状态。当拿锤子敲击筷子上端时,筷子快速下降,而苹果由于具有惯性,要保持原有的运动状态,位置保持不变,但筷子下降,则苹果相对筷子在向上运动,即苹果会沿着筷子向上“爬”,不是苹果受到筷子的向上的力向上“爬”,苹果越大,质量越大,惯性越大,越容易完成该实验。故选C。 解题精要 对惯性和牛顿第一定律的理解 方法导引 1.如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用。因此,判断物体的运动状态是否改变,以及如何改变,应分析物体的受力情况。 2.区别“一对相互作用力”与“一对平衡力”的方法 (1)一对相互平衡的力作用在一个物体上,一对作用力和反作用力作用在两个物体上。 (2)一对作用力和反作用力一定是同一性质的力,而一对相互平衡的力不一定是同一性质的力。 角度二　牛顿第三定律的理解和应用 例2 (2024辽宁卷)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图,在研磨过程中,砚台始终静止在桌面上。 当墨条的速度方向水平向左时(　　) A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 C 解析 考查摩擦力的方向判定和对平衡力的理解,受力分析。墨条速度方向水平向左,墨条受到的摩擦力方向水平向右,A错误;根据牛顿第三定律,砚台受到的墨条的摩擦力水平向左,砚台相对桌面有向左滑动的趋势,桌面对砚台的摩擦力水平向右,B错误;砚台没动,说明桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力,C正确;对砚台受力分析知D错误。 考点二　牛顿第二定律 角度一　利用牛顿第二定律定性分析物体的运动 例3 (2023浙江1月选考)如图所示,在考虑空气阻力的情况下,一小石子从O点抛出沿轨迹OPQ运动,其中P是最高点。若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,则小石子竖直方向分运动的加速度大小(　　) A.O点最大 B.P点最大 C.Q点最大 D.整个运动过程保持不变 A 解析 由于空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,小石子在O点时速度斜向上方,此时速度最大,空气阻力斜向下方最大,上升过程与竖直方向夹角最小,所以此时空气阻力分解在竖直方向最大,根据牛顿第二定律可知此时竖直方向分运动的加速度最大,A正确。 破题思维链 解题精要 (1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不为零,物体就有加速度。 (2)速度的改变需要经历一定的时间,速度不能突变,加速度可以突变。 (3)合力与速度同向时,物体做加速运动;合力与速度反向时,物体做减速运动。 角度二　牛顿第二定律的简单应用 例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(重力加速度g取10 m/s2)(　　) A.做减速运动,加速度大小为1.05 m/s2 B.做减速运动,加速度大小为0.50 m/s2 C.做加速运动,加速度大小为1.05 m/s2 D.做加速运动,加速度大小为0.50 m/s2 D 解析 根据牛顿第二定律得F-mg=ma,可得a=0.50 m/s2,则电梯向上加速运动。故选D。 角度三　牛顿第二定律的瞬时问题 例5 (2024湖南卷)如图所示,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 解析 本题考查牛顿第二定律的瞬时性问题。剪断前,对B、C、D整体分析得FAB=(3m+2m+m)g,对D有FCD=mg;剪断后,对B有FAB-3mg=3maB,解得aB=g,方向竖直向上;对C有FCD+2mg=2maC,解得aC=1.5g,方向竖直向下。故选项A正确。 破题思维链 解题精要 牛顿第二定律瞬时性的两种模型 $