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第10讲
考点一牛顿第一定律、
考向1牛顿第一定律
例1【答案】B
【变式训练1·变载体】【答案】C
考向2惯性
例2【答案】A
)新情境☑【答案】D
考点二
牛顿第二定律、
考向一牛顿第二定律【重】
例1【答案】AD
【变式训练1变载体】【答案】C
【变式训练2】【答案】A
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牛顿运动定律
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◆考点三力学单位制
考向1力学单位制
例1【答案】A
【变式训练1·变载体】【答案】B
真题溯源考向感知
1.【答案】A
2.【答案】CD
3.【答案】B
4.【答案】A
5.【答案】B
6.【答案】A
7.【答案】c
8.【答案】D
9.【答案】B
10.【答案】A
10.【答案】B
11.【答案】A
12.【答案】(1)图见解析(2)5.56m/s
【解析】(1)以跳伞运动员与伞为整体,受力如图所示。
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F
mg
(2)以伞和运动员整体为研究对象,开始时速度较小,空气阻力Fm小于重力g,v增大,F随之增大,合力F合
减小,即做加速度a逐渐减小的加速运动;当v足够大,使F=mg时,F合=0,0,开始做匀速运动,设此时的速
度为则有n26
可得aa=
kV k
=6m/s,
当4m/s<a时,GF阻,运动员向下做加速运动,
根据牛顿第二定律,有
g-F個=ma,
而F阳=k,
kv2
解得aFg
≈5.56m/s2。
m
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第10讲 牛顿运动定律
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 牛顿第一定律
知识点1 牛顿第一定律
考向1 牛顿第一定律
考向2 惯性
考点二 牛顿第二定律
知识点1 牛顿第二定律
考向1 牛顿第二定律 重
考点三 力学单位制
知识点1 力学单位制
考向1 力学单位制
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
牛顿第一定律
——
——
牛顿第二定律
——
——
牛顿第三定律
——
——
考情分析
题型与考向:
1.核心素养导向
注重对物理观念、科学思维、科学探究及社会责任的考查。例如,可能会通过实际生活中的运动场景,考查学生运用牛顿运动定律分析问题的能力,体现科学思维和物理观念的融合。
2.科技热点结合
可能融入中国科技成就或广东本地产业作为题目背景。比如,以新能源汽车的加速、制动过程为背景,考查运动和力的关系。
3.跨学科融合
可能出现物理与工程技术、数学建模、信息技术的交叉问题。
情境与立意:
题目可能会创设复杂的物理情境,如多物体、多过程的运动问题,需要学生具备较强的分析和综合能力。例如,多个物体相互连接或碰撞的过程中,运动和力的关系较为复杂,学生需要准确分析每个物体的受力情况和运动状态。
复习目标
1.理解惯性的本质及牛顿第一定律的内容。
2.理解牛顿第二定律的内容并会简单应用。
3.理解牛顿第三定律的内容,会区别作用力和反作用力与平衡力。 4.知道力学单位制。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 牛顿第一定律
知识点1 牛顿第一定律
知●识●解●构
一、牛顿第一定律 惯性
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。
2.意义
(1)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
(2)揭示了运动和力的关系:力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。
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)普遍性:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的固有属性,与物体的运动情况和受力情况无关。
(3)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。
考●向●破●译
考向1 牛顿第一定律
例1如图所示,底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上,箱子四周有一定空间。当公交车 ( )
A.缓慢起动时,两只行李箱一定相对车子向后运动
B.急刹车时,行李箱a一定相对车子向前运动
C.缓慢转弯时,两只行李箱一定相对车子向外侧运动
D.急转弯时,行李箱b一定相对车子向内侧运动
【答案】B
【解析】 缓慢起动的公交车具有向前的加速度,但加速度较小,两只行李箱所受的摩擦力可能小于最大静摩擦力,则行李箱可以相对公交车静止,A错误;急刹车时,a、b行李箱由于惯性,要保持原来的运动状态,但a行李箱与底面的摩擦为滚动摩擦,摩擦力较小,故a行李箱会向前运动,b行李箱可能静止不动,也可能向前运动,B正确;缓慢转弯时,公交车具有指向轨迹内侧的较小的加速度,若行李箱所受的静摩擦力足以提供其向心力时,行李箱相对车子静止,C项错误;急转弯时,公交车的加速度较大,若行李箱b所受的静摩擦力不足以提供所需的向心力,则其做离心运动,即相对公交车向外侧运动,若行李箱b所受的静摩擦力足以提供所需的向心力,则其相对公交车静止,D项错误。
【变式训练1·变载体】(2025·广东湛江开学考试)人在处于一定运动状态的车厢内竖直向上跳起,下列分析人的运动情况的选项正确的是( )
A.只有当车厢处于静止状态,人才会落回跳起点
B.若车厢沿直线水平匀速前进,人将落在跳起点的后方
C.若车厢沿直线水平加速前进,人将落在跳起点的后方
D.若车厢沿直线水平减速前进,人将落在跳起点的后方
【答案】 C
【解析】 人在跳起前与车厢的运动状态相同,跳起后竖直方面做竖直上抛运动,由于惯性,在车厢运动方向保持离开车厢时的运动状态不变,如果车厢运动状态一直不变(静止或匀速),人都会落回跳起点;如果车厢的运动状态产生变化,则不会落回跳起点,A、B错误;若车厢沿直线水平加速前进,人跳起后在水平方向相对车厢向后运动,所以人将落在跳起点的后方,C正确;若车厢沿直线水平减速前进,人跳起后在水平方向相对车厢向前运动,即人将落在跳起点的前方,D错误。
考向2 惯性
例2图甲是小李因踩到香蕉皮而摔倒的情景,图乙是小张因被石头绊到而摔倒的情景,则下列说法正确的是( )
A.小李摔倒是因为下半身的速度大于上半身的速度
B.小张摔倒是因为下半身仍保持原来的运动状态
C.人行走越快越容易摔倒,因此速度越大,人的惯性越大
D.小李摔倒是因为小李的惯性变小了
【答案】 A
【解析】 小李摔倒是因为小李的脚受到的摩擦力突然变小,不能立刻停下来,脚向前滑,由于惯性,上半身还要保持原来的运动状态,人下半身的速度大于上半身的速度,所以人会向后倾倒,故A正确;小张摔倒是因为小张的脚被石头绊到后立即静止,小张的上半身由于惯性仍保持原来的运动状态,小张向前摔倒,故B错误;惯性只与物体的质量有关,与速度无关,故C、D错误。惯性的两种表现形式的理解
(1)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(静止或匀速直线运动)。
(2)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。惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态容易改变。
▶新情境◀【变式训练1】某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球,一只手拿着球筒的中部,另一只手用力击打羽毛球筒的上端,则下列判断正确的是( )
A.此同学无法取出羽毛球
B.羽毛球会从筒的下端出来
C.羽毛球筒向下运动过程中,羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来
D.该同学是在利用惯性取羽毛球
【答案】 D
【解析】 羽毛球筒被手击打后迅速向下运动,而羽毛球具有惯性要保持原来的状态,所以会从筒的上端出来,D正确。
考点二 牛顿第二定律
知识点1 牛顿第二定律
知●识●解●构
1.对牛顿第二定律的理解
2.力和加速度之间的关系
(1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不为零,物体一定有加速度。
(2)a=是加速度的定义式,a与Δv、Δt无必然联系;a=是加速度的决定式,a∝F,a∝。
(3)加速度a的方向一定与合力F的方向、速度变化量的方向相同,与速度方向无关。当合力与速度同向(或夹角为锐角)时,物体做加速直线(或曲线)运动,反之物体做减速直线(或曲线)运动。
(4)当物体受几个力作用而做变速运动时,其实际加速度与力的关系为F合=ma,而a是各个力分别产生的加速度的矢量和。
考●向●破●译
考向一 牛顿第二定律【重】
例1 (多选)(2025·广东广州期末)牛顿第二定律的公式F=ma,关于它的各种性质,下列说法正确的是( )
A.a和F之间是瞬时对应关系,同时存在,同时消失,同时改变
B.a与v的方向时时刻刻总相同,v的方向改变,a的方向立即改变
C.v与F的方向时时刻刻总相同,v的方向改变,F的方向立即改变
D.物体的加速度是合力产生的,即F=ma,又可以理解为各力产生的加速度的矢量和
【答案】 AD
【解析】 a和F之间是瞬时对应关系,同时存在,同时消失,同时改变,故A正确;a与v的方向不一定时时刻刻总相同,v的方向改变,F的方向不一定改变,a的方向由合力决定,故a的方向不一定改变,故B、C错误;物体的加速度是合力产生的,即F=ma,根据矢量的叠加原理,又可以理解为各力产生的加速度的矢量和,故D正确。
【变式训练1·变载体】(2025·广东肇庆期末)小车内一根不可伸长的轻绳固定于小车顶上的A、B两点,悬挂有物块的光滑轻滑轮跨在轻绳上。小车沿水平面运动时,物块相对小车静止,轻绳状态如图所示,AO段竖直,OB段与水平方向成37°角,已知物块质量为m,重力加速度为g,下列说法正确的是(sin 37°=0.6)( )
A.小车一定做匀加速运动
B.小车可能向右减速
C.小车加速度大小为0.5g
D.轻绳拉力大小为mg
【答案】 C
【解析】 由受力分析可知,小车加速度水平向右,小车可能向右匀加速,也可能向左匀减速,A、B错误;由受力分析可知,竖直方向有T+Tsin 37°=mg,水平方向有Tcos 37°=ma,联立解得T=mg,a=0.5g,C正确,D错误。
利用牛顿第二定律求加速度的思路
(1)选取研究对象(可以是一个物体,也可以是加速度相同的相联系的几个物体)进行受力分析。
(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力。
(3)根据F合=ma求物体的加速度a。
【变式训练2】 (2025·陕晋青宁卷)某智能物流系统中,质量为20 kg的分拣机器人沿水平直线轨道运动,受到的合力沿轨道方向,合力F随时间t的变化如图所示,则下列图像可能正确的是( )
A B
C D
【答案】 A
【解析】 根据牛顿第二定律和F-t图像画出如图所示的a-t图像,可知分拣机器人在0~1 s和2~3 s内加速度大小均为1 m/s2,方向相反,由v-t图线的斜率表示加速度可知A正确。
考点三 力学单位制
知识点1 力学单位制
知●识●解●构
1.力学单位制
2.国际单位制的基本单位
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
物质的量
n,(ν)
摩[尔]
mol
发光强度
I,(Iv)
坎[德拉]
cd
考●向●破●译
考向1 力学单位制
例1 (2025·广东河源期末)转动动能是物体动能的一种形式,它是指物体绕某一轴旋转所具有的能量,转动动能的公式为Ek=Jω2,其中ω为旋转的角速度。公式中的物理量J的单位为( )
A.kg·m2 B.kg·m·s-1
C.N D.m·s-3
【答案】 A
【解析】 由Ek=Jω2可得J=,则公式中的物理量J的单位为=kg·m2,故选A。
【变式训练1·变载体】 “戈瑞”(Gray,符号:Gy)是国际单位制中用于衡量电离辐射能量吸收剂量的导出单位,定义为每千克被辐照物质吸收1焦耳的能量,则Gy用国际单位制的基本单位表示为( )
A.J/m2 B.m2/s2
C.kg/s2 D.kg·m2/s3
【答案】 B
【解析】 1 Gy=1=1=1=1 m2/s2 ,故选B。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2024·浙江1月选考)下列属于国际单位制基本单位符号的是( )
A.s B.N C.F D.T
【答案】 A
【解析】 国际单位制中的基本单位分别是长度的单位米,符号m;质量的单位千克,符号kg;时间的单位秒,符号s;电流的单位安培,符号A;热力学温度的单位开尔文,符号K;物质的量的单位摩尔,符号mol;发光强度的单位坎德拉,符号cd。故选A。
2.(多选)(2025·广西卷)独竹漂是我国一项民间技艺。如图,在平静的湖面上,独竹漂选手手持划杆踩着楠竹,沿直线减速滑行,选手和楠竹相对静止,则( )
A.选手所受合力为零
B.楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下
C.手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移,更易保持平衡
D.选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面
【答案】 CD
【解析】 选手和楠竹在水里减速滑行,加速度不为零,根据牛顿第二定律可知合力不为零,A错误;楠竹在水平方向有加速度,选手对楠竹的力在竖直方向有压力,水平方向有摩擦力,所以选手对楠竹作用力的方向不是竖直向下,B错误;选手和楠竹相对静止,且减速滑行,手持划杆可使选手的重心更低,更易保持平衡,C正确;选手(含划杆)在竖直方向受到重力和楠竹的支持力,由于选手在竖直方向受力平衡,可知这两个力作用在同一竖直线上,选手在水平方向上受到楠竹的摩擦力,且与支持力作用在同一点,根据力的合成可知选手受到楠竹的作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面内,D正确。
3.(2023·浙江1月选考)下列属于国际单位制中基本单位符号的是( )
A.J B.K
C.W D.Wb
【答案】 B
【解析】 国际单位制中基本单位有kg、m、s、K、A、cd、mol;1 J=1 N·m,1 W=1 J·s-1,1 Wb=
1 T·m2,J、W、Wb都为导出单位,B正确。
4.(2025·浙江1月选考)我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程,其参数之一为
210 W·h/kg。其中单位“W·h”(瓦时)对应的物理量是( )
A.能量 B.位移
C.电流 D.电荷量
【答案】 A
【解析】 根据电功W=Pt,可知W·h是能量的单位。故选A。
5.如图,圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上,容器中有a、b、c三个不同材质的物块,物块a、c均对容器壁有压力,物块b悬浮于容器内的液体中,忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力,使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是( )
A.三个物块由于惯性,将一起保持静止不动
B.物块a将相对于容器向左运动,直至与容器左侧壁触碰
C.物块c将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压
D.物块b将保持静止,相对容器向左做匀加速直线运动
【答案】 B
【解析】 c对容器上壁有压力,可知c排开液体的质量大于本身的质量,b悬浮于容器内的液体中,可知b排开液体的质量等于本身的质量,a对容器下壁有压力,可知a排开液体的质量小于本身的质量。当容器向右做匀加速运动时,结合牛顿第一定律可知物块a将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压,物块b将相对于容器保持静止,与容器一起做匀加速运动,物块c(可将c想象为一个小气泡)因相等体积的液体向左运动,将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压。
6.如图所示,是一分拣橙子的简易装置,两轨道在同一倾斜面内,上窄下宽。让橙子由轨道上端静止释放,大小橙子在不同位置落到不同的分拣框(未画出)内,视橙子为球形,令各处动摩擦因数相同,忽略空气阻力及橙子的滚动情况。关于橙子沿轨道下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.每根杆对橙子的弹力增大
B.橙子做匀速直线运动
C.橙子受到杆的摩擦力减小
D.大小橙子均做变加速运动且橙子的加速度均逐渐变大
【答案】 A
【解析】 根据对称性可知,两个细杆对橙子的支持力大小相等,方向均垂直于细杆且过橙子的重心,因两细杆间上窄下宽,故橙子重心与两细杆所在平面的距离越来越小,两个细杆对橙子的支持力与两细杆所在平面的夹角越来越小,即两个支持力之间的夹角越来越大,而两个支持力的合力与重力垂直于运动方向的分力平衡,重力垂直于运动方向的分力不变,故两个支持力的合力不变,因支持力之间的夹角变大,故每根杆对橙子的弹力增大,则橙子对每根细杆的压力也变大,橙子受到杆的摩擦力变大,故A正确,C错误;设杆与水平方向的夹角为θ,橙子重力沿杆向下的分力不变,其所受摩擦力Ff变大,根据牛顿第二定律可得橙子加速度a=,可知加速度减小,即大小橙子均做加速度减小的加速运动,故B、D错误。
7.某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”,可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度,其构造如图所示。把一根轻弹簧上端固定在小木板上,下端悬吊0.9 N重物静止时,弹簧下端的指针指向木板上刻度为B的位置,下端悬吊1.0 N重物静止时指针指向D的位置,以后该重物就固定在弹簧上,和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。加速度的示数单位用 m/s2表示,方向向上为正、向下为负。(g取10 m/s2)由此可以知道( )
A.B位置应该标注的加速度为0
B.F位置应该标注的加速度为-0.5 m/s2
C.该测量仪的精确度为0.1 m/s2
D.弹簧的劲度系数越大,该测量仪的精确度越高
【答案】 C
【解析】 下端悬吊1.0 N重物静止时指针指向D的位置,以后该重物就固定在弹簧上,此时加速度为0,则D位置应该标注的加速度为0,故A错误;下端悬吊0.9 N重物静止时,弹簧下端的指针指向木板上刻度为B的位置,此时有kx1=m1g,D位置应该标注的加速度为0,则在B位置时有kx1-m2g=m2a,解得a=-1 m/s2,则测量仪的精确度为σ= m/s2=0.1 m/s2,精确度与弹簧测力计的劲度系数无关,则F位置应该标注的加速度为1 m/s2,故B、D错误,C正确。
8.(2025·广东广州开学考试)如图所示,从车厢顶的A处有一小球自由落下,结果落在底板上的B处,则此时该车厢所处的运动状态可能是( )
A.匀速向左运动 B.向左减速运动
C.匀速向右运动 D.向右减速运动
【答案】 D
【解析】 如果车匀速向左运动或匀速向右运动,小球从车顶落下时,由于惯性,小球向车前进方向的运动速度和车前进的速度相同,小球会落到A点的正下方,故A、C错误;如果车向左减速运动,当小球从车顶落下时,小球向左的运动速度大于车前进的速度,小球会落到A点的正下方的左侧,故B错误;如果车向右减速运动,当小球从车顶落下时,小球向右的运动速度大于车前进的速度,小球会落到A点正下方的右侧,故D正确。
9.(2025·广东珠海模拟)国际单位制是当前世界上最普遍采用的标准度量衡单位系统,下列物理量的单位直接是用国际单位制中的基本单位表示的是( )
A.电阻率Ω·m B.电荷量A·s
C.劲度系数N/m D.电场强度V/m
【答案】 B
【解析】 欧姆(Ω),牛顿(N),伏特(V)均不是国际单位制中的基本单位,安培(A),秒(s)都是国际单位制中的基本单位。故选B。
10.(2025·广东中山期末)起重机是一种做循环、间歇运动的起重机械。如图甲所示为某种类型的起重机正在作业,作业过程中的某一阶段在竖直方向上运动。如图乙所示为被吊起货物在该阶段0~4 s内运动的v-t图像,若规定竖直向上为正方向,则此时间内起重机对货物拉力最大的时刻为( )
A.0 B.1 s C.2 s D.3 s
【答案】 A
【解析】 对货物根据牛顿第二定律有F-mg=ma,则F=mg+ma,货物竖直向上的加速度最大时,拉力F最大,由v-t图像可知t=0时刻货物竖直向上的加速度最大,拉力最大。故选A。
10.(2025·广东云浮期末)如图所示,长方体形空铁箱在F=60 N的水平拉力作用下沿水平面向右做匀加速直线运动,铁箱内的木块紧靠其后壁不下滑。已知铁箱与木块的质量分别为M=2 kg和m=0.5 kg,铁箱与水平面间的动摩擦因数为μ=0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,则木块与铁箱内壁间的动摩擦因数至少为( )
A.0.6 B.0.5 C.0.4 D.0.3
【答案】 B
【解析】 对木块和铁箱的整体分析,由牛顿第二定律有F-μ(M+m)g=(M+m)a,对木块水平方向有FN=ma,若木块恰好不下滑,则竖直方向有μ′FN=mg,解得μ′=0.5,故选B。
11.(2025·广东深圳期末)某同学在学完牛顿第二定律后,为加深对定律的理解,在家里做了如图所示的实验。将一轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上,另一端处于自由状态时位于O点。现用一滑块m将弹簧的自由端压缩至A点后由静止释放,滑块运动至B点停下(B点未画出且在O点右侧),弹簧全程处于弹性限度内,且自由端与滑块不粘连,滑块在滑动过程中所受阻力恒定。记OA长度为x0,以A点为x轴的原点,则滑块自A点运动至B点的运动图像可能正确的是( )
A B
C D
【答案】 A
【解析】 由牛顿第二定律F合=ma可知,F合-x与a-x图像形式应相同,由A点静止释放时,滑块受到向右的弹力和向左的摩擦力,由牛顿第二定律可得kΔx-f=ma,在滑块由A点向O点运动过程中,Δx在减小,则加速度a在减小,且与x成线性关系。当弹力等于摩擦力时,加速度为0,此时有kΔx1=f,显然Δx1不为0。当滑块继续往右运动,滑块受到向右的弹力小于向左的摩擦力,由牛顿第二定律可得f-kΔx=ma,在滑块继续向O点运动过程中,Δx在减小,则加速度a在增大,且方向水平向左。当滑块过了O点,与弹簧分离,滑块只受向左的摩擦力,故加速度为定值,做匀减速直线运动,故A正确,B错误;滑块先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,最后做匀减速直线运动,加速阶段和减速阶段加速度不对称,时间不应该相等,故C、D错误。
12.(2025·广东佛山阶段练习)跳伞运动员在下落过程中,假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的二次方成正比,即F阻=kv2,比例系数 k=20 N·s2/m2,跳伞运动员与伞的总质量为72 kg,下落的高度足够高,重力加速度g取 10 m/s2。
(1)以跳伞运动员与伞为整体,画出其下落过程中的受力分析示意图;
(2)当速度达到4 m/s时,求此时运动员的加速度大小。(结果保留2位小数)
【答案】 (1)图见解析 (2)5.56 m/s2
【解析】 (1)以跳伞运动员与伞为整体,受力如图所示。
(2)以伞和运动员整体为研究对象,开始时速度较小,空气阻力F阻小于重力mg,v增大,F阻随之增大,合力F合减小,即做加速度a逐渐减小的加速运动;当v足够大,使F阻=mg时,F合=0,a=0,开始做匀速运动,设此时的速度为vmax,则有k=G,
可得vmax===6 m/s,
当v=4 m/s<vmax时,G>F阻,运动员向下做加速运动,
根据牛顿第二定律,有
mg-F阻=ma,
而F阻=kv2,
解得a=g-≈5.56 m/s2。
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第10讲 牛顿运动定律
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命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
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03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 牛顿第一定律
知识点1 牛顿第一定律
考向1 牛顿第一定律
考向2 惯性
考点二 牛顿第二定律
知识点1 牛顿第二定律
考向1 牛顿第二定律 重
考点三 力学单位制
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——
——
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牛顿第三定律
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考情分析
题型与考向:
1.核心素养导向
注重对物理观念、科学思维、科学探究及社会责任的考查。例如,可能会通过实际生活中的运动场景,考查学生运用牛顿运动定律分析问题的能力,体现科学思维和物理观念的融合。
2.科技热点结合
可能融入中国科技成就或广东本地产业作为题目背景。比如,以新能源汽车的加速、制动过程为背景,考查运动和力的关系。
3.跨学科融合
可能出现物理与工程技术、数学建模、信息技术的交叉问题。
情境与立意:
题目可能会创设复杂的物理情境,如多物体、多过程的运动问题,需要学生具备较强的分析和综合能力。例如,多个物体相互连接或碰撞的过程中,运动和力的关系较为复杂,学生需要准确分析每个物体的受力情况和运动状态。
复习目标
1.理解惯性的本质及牛顿第一定律的内容。
2.理解牛顿第二定律的内容并会简单应用。
3.理解牛顿第三定律的内容,会区别作用力和反作用力与平衡力。 4.知道力学单位制。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 牛顿第一定律
知识点1 牛顿第一定律
知●识●解●构
一、牛顿第一定律 惯性
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。
2.意义
(1)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
(2)揭示了运动和力的关系:力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。
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)普遍性:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的固有属性,与物体的运动情况和受力情况无关。
(3)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。
考●向●破●译
考向1 牛顿第一定律
例1如图所示,底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上,箱子四周有一定空间。当公交车 ( )
A.缓慢起动时,两只行李箱一定相对车子向后运动
B.急刹车时,行李箱a一定相对车子向前运动
C.缓慢转弯时,两只行李箱一定相对车子向外侧运动
D.急转弯时,行李箱b一定相对车子向内侧运动
【变式训练1·变载体】(2025·广东湛江开学考试)人在处于一定运动状态的车厢内竖直向上跳起,下列分析人的运动情况的选项正确的是( )
A.只有当车厢处于静止状态,人才会落回跳起点
B.若车厢沿直线水平匀速前进,人将落在跳起点的后方
C.若车厢沿直线水平加速前进,人将落在跳起点的后方
D.若车厢沿直线水平减速前进,人将落在跳起点的后方
考向2 惯性
例2图甲是小李因踩到香蕉皮而摔倒的情景,图乙是小张因被石头绊到而摔倒的情景,则下列说法正确的是( )
A.小李摔倒是因为下半身的速度大于上半身的速度
B.小张摔倒是因为下半身仍保持原来的运动状态
C.人行走越快越容易摔倒,因此速度越大,人的惯性越大
D.小李摔倒是因为小李的惯性变小了
惯性的两种表现形式的理解
(1)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(静止或匀速直线运动)。
(2)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。惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态容易改变。
▶新情境◀【变式训练1】某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球,一只手拿着球筒的中部,另一只手用力击打羽毛球筒的上端,则下列判断正确的是( )
A.此同学无法取出羽毛球
B.羽毛球会从筒的下端出来
C.羽毛球筒向下运动过程中,羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来
D.该同学是在利用惯性取羽毛球
考点二 牛顿第二定律
知识点1 牛顿第二定律
知●识●解●构
1.对牛顿第二定律的理解
2.力和加速度之间的关系
(1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不为零,物体一定有加速度。
(2)a=是加速度的定义式,a与Δv、Δt无必然联系;a=是加速度的决定式,a∝F,a∝。
(3)加速度a的方向一定与合力F的方向、速度变化量的方向相同,与速度方向无关。当合力与速度同向(或夹角为锐角)时,物体做加速直线(或曲线)运动,反之物体做减速直线(或曲线)运动。
(4)当物体受几个力作用而做变速运动时,其实际加速度与力的关系为F合=ma,而a是各个力分别产生的加速度的矢量和。
考●向●破●译
考向一 牛顿第二定律【重】
例1 (多选)(2025·广东广州期末)牛顿第二定律的公式F=ma,关于它的各种性质,下列说法正确的是( )
A.a和F之间是瞬时对应关系,同时存在,同时消失,同时改变
B.a与v的方向时时刻刻总相同,v的方向改变,a的方向立即改变
C.v与F的方向时时刻刻总相同,v的方向改变,F的方向立即改变
D.物体的加速度是合力产生的,即F=ma,又可以理解为各力产生的加速度的矢量和
【变式训练1·变载体】(2025·广东肇庆期末)小车内一根不可伸长的轻绳固定于小车顶上的A、B两点,悬挂有物块的光滑轻滑轮跨在轻绳上。小车沿水平面运动时,物块相对小车静止,轻绳状态如图所示,AO段竖直,OB段与水平方向成37°角,已知物块质量为m,重力加速度为g,下列说法正确的是(sin 37°=0.6)( )
A.小车一定做匀加速运动
B.小车可能向右减速
C.小车加速度大小为0.5g
D.轻绳拉力大小为mg
利用牛顿第二定律求加速度的思路
(1)选取研究对象(可以是一个物体,也可以是加速度相同的相联系的几个物体)进行受力分析。
(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力。
(3)根据F合=ma求物体的加速度a。
【变式训练2】 (2025·陕晋青宁卷)某智能物流系统中,质量为20 kg的分拣机器人沿水平直线轨道运动,受到的合力沿轨道方向,合力F随时间t的变化如图所示,则下列图像可能正确的是( )
A B
C D
考点三 力学单位制
知识点1 力学单位制
知●识●解●构
1.力学单位制
2.国际单位制的基本单位
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
物质的量
n,(ν)
摩[尔]
mol
发光强度
I,(Iv)
坎[德拉]
cd
考●向●破●译
考向1 力学单位制
例1 (2025·广东河源期末)转动动能是物体动能的一种形式,它是指物体绕某一轴旋转所具有的能量,转动动能的公式为Ek=Jω2,其中ω为旋转的角速度。公式中的物理量J的单位为( )
A.kg·m2 B.kg·m·s-1
C.N D.m·s-3
【变式训练1·变载体】 “戈瑞”(Gray,符号:Gy)是国际单位制中用于衡量电离辐射能量吸收剂量的导出单位,定义为每千克被辐照物质吸收1焦耳的能量,则Gy用国际单位制的基本单位表示为( )
A.J/m2 B.m2/s2
C.kg/s2 D.kg·m2/s3
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2024·浙江1月选考)下列属于国际单位制基本单位符号的是( )
A.s B.N C.F D.T
2.(多选)(2025·广西卷)独竹漂是我国一项民间技艺。如图,在平静的湖面上,独竹漂选手手持划杆踩着楠竹,沿直线减速滑行,选手和楠竹相对静止,则( )
A.选手所受合力为零
B.楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下
C.手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移,更易保持平衡
D.选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面
3.(2023·浙江1月选考)下列属于国际单位制中基本单位符号的是( )
A.J B.K
C.W D.Wb
4.(2025·浙江1月选考)我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程,其参数之一为
210 W·h/kg。其中单位“W·h”(瓦时)对应的物理量是( )
A.能量 B.位移
C.电流 D.电荷量
5.如图,圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上,容器中有a、b、c三个不同材质的物块,物块a、c均对容器壁有压力,物块b悬浮于容器内的液体中,忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力,使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是( )
A.三个物块由于惯性,将一起保持静止不动
B.物块a将相对于容器向左运动,直至与容器左侧壁触碰
C.物块c将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压
D.物块b将保持静止,相对容器向左做匀加速直线运动
6.如图所示,是一分拣橙子的简易装置,两轨道在同一倾斜面内,上窄下宽。让橙子由轨道上端静止释放,大小橙子在不同位置落到不同的分拣框(未画出)内,视橙子为球形,令各处动摩擦因数相同,忽略空气阻力及橙子的滚动情况。关于橙子沿轨道下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.每根杆对橙子的弹力增大
B.橙子做匀速直线运动
C.橙子受到杆的摩擦力减小
D.大小橙子均做变加速运动且橙子的加速度均逐渐变大
7.某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”,可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度,其构造如图所示。把一根轻弹簧上端固定在小木板上,下端悬吊0.9 N重物静止时,弹簧下端的指针指向木板上刻度为B的位置,下端悬吊1.0 N重物静止时指针指向D的位置,以后该重物就固定在弹簧上,和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。加速度的示数单位用 m/s2表示,方向向上为正、向下为负。(g取10 m/s2)由此可以知道( )
A.B位置应该标注的加速度为0
B.F位置应该标注的加速度为-0.5 m/s2
C.该测量仪的精确度为0.1 m/s2
D.弹簧的劲度系数越大,该测量仪的精确度越高
8.(2025·广东广州开学考试)如图所示,从车厢顶的A处有一小球自由落下,结果落在底板上的B处,则此时该车厢所处的运动状态可能是( )
A.匀速向左运动 B.向左减速运动
C.匀速向右运动 D.向右减速运动
9.(2025·广东珠海模拟)国际单位制是当前世界上最普遍采用的标准度量衡单位系统,下列物理量的单位直接是用国际单位制中的基本单位表示的是( )
A.电阻率Ω·m B.电荷量A·s
C.劲度系数N/m D.电场强度V/m
10.(2025·广东中山期末)起重机是一种做循环、间歇运动的起重机械。如图甲所示为某种类型的起重机正在作业,作业过程中的某一阶段在竖直方向上运动。如图乙所示为被吊起货物在该阶段0~4 s内运动的v-t图像,若规定竖直向上为正方向,则此时间内起重机对货物拉力最大的时刻为( )
A.0 B.1 s C.2 s D.3 s
10.(2025·广东云浮期末)如图所示,长方体形空铁箱在F=60 N的水平拉力作用下沿水平面向右做匀加速直线运动,铁箱内的木块紧靠其后壁不下滑。已知铁箱与木块的质量分别为M=2 kg和m=0.5 kg,铁箱与水平面间的动摩擦因数为μ=0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,则木块与铁箱内壁间的动摩擦因数至少为( )
A.0.6 B.0.5 C.0.4 D.0.3
11.(2025·广东深圳期末)某同学在学完牛顿第二定律后,为加深对定律的理解,在家里做了如图所示的实验。将一轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上,另一端处于自由状态时位于O点。现用一滑块m将弹簧的自由端压缩至A点后由静止释放,滑块运动至B点停下(B点未画出且在O点右侧),弹簧全程处于弹性限度内,且自由端与滑块不粘连,滑块在滑动过程中所受阻力恒定。记OA长度为x0,以A点为x轴的原点,则滑块自A点运动至B点的运动图像可能正确的是( )
A B
C D
12.(2025·广东佛山阶段练习)跳伞运动员在下落过程中,假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的二次方成正比,即F阻=kv2,比例系数 k=20 N·s2/m2,跳伞运动员与伞的总质量为72 kg,下落的高度足够高,重力加速度g取 10 m/s2。
(1)以跳伞运动员与伞为整体,画出其下落过程中的受力分析示意图;
(2)当速度达到4 m/s时,求此时运动员的加速度大小。(结果保留2位小数)
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