第三章 第1讲 牛顿运动定律【核心精讲精练】-2027届高三物理一轮复习讲义●分层对点训练
2026-07-27
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普通
摘要:
该高中物理讲义聚焦牛顿运动定律核心考点,涵盖惯性判断、加速度计算、相互作用力分析、瞬时突变及连接体问题,按考向预测、知识体系构建、真题演练、考点突破的逻辑组织,通过分层教学环节帮助学生系统梳理知识,突破受力分析等难点。
资料以科学思维培养为核心,创新设计轻绳与弹簧瞬时状态对比分析、连接体整体隔离法建模等教学活动,设置基础自测、真题演练、限时分层训练,精准对接高考考向,有效提升学生解题能力,为教师把控复习节奏提供清晰指导。
内容正文:
第三章 运动和力的关系
第1讲 牛顿运动定律
复习导航
01
考向预测●明考向
对标核心素养,研判高考命题趋势
02
必备知识●建体系
搭建知识框架,构建系统思维
03
真题演练●悟高考
溯源真题逻辑,感知高考考向
04
双基自测●夯基础
夯实基础知识,总结易错难点
05
核心梳理●明考点
筛出章节考点,划定复习侧重
06
考点突破●破重难
拆解核心考点,归纳解题范式
07
过关限时●练实战
限定答题时长,模拟考场实战
【考向预测●明考向】
牛顿运动定律涵盖牛顿第一定律惯性判断、牛顿第二定律正交分解求加速度、牛顿第三定律相互作用力与平衡力区分、瞬时突变问题(轻绳、轻杆、弹簧、接触面弹力瞬间变化)、连接体整体隔离法求解内力与加速度,题型分布于选择题定性辨析、力学计算题第一问、实验原理分析;近三年是高中物理力学最核心必考基础考点,瞬时加速度判断、连接体整体隔离运算年年稳定考查,受力分析、超重失重现象交替出题,是曲线运动、能量、动量、电磁综合题的解题根基,受力漏力、正方向混乱、弹簧瞬时状态误判为高频失分陷阱,考频稳居所有力学考点首位;预测2027年会强化斜面叠加、倾斜传送带、含弹簧多物体连接体复合情境,重点深化轻绳刚性突变与弹簧弹力渐变的对比说理,增设多力叠加正交分解、系统内外力区分的规范列式考题,引入带电粒子在复合场中结合牛顿第二定律的跨模块题型,融合抛体运动、板块滑动、动能定理串联设问,侧重依托单体、多物体连接场景完整受力分析,灵活选用整体法与隔离法列牛顿第二定律方程求解加速度、拉力、支持力的力学综合考查。
【必备知识●建体系】
1. 牛顿第一定律 惯性
(1)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。
②意义
1)揭示了物体的固有属性: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。
(2)惯性
①定义:物体具有的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。
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。
2. 牛顿第二定律 力学单位制
(1)牛顿第二定律
①内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
②表达式:
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
①单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。
②基本单位:基本量的单位。国际单位制中基本量共七个,其中力学有三个:长度、质量、时间,单位分别是米、千克、秒。
③导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
3. 牛顿第三定律
(1)作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是相互的,当一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。
(2)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。
(3)表达式:
【真题演练●悟高考】
一、单选题
1.(2025·河南·高考真题)野外高空作业时,使用无人机给工人运送零件。如图,某次运送过程中的一段时间内,无人机向左水平飞行,零件用轻绳悬挂于无人机下方,并相对于无人机静止,轻绳与竖直方向成一定角度。忽略零件所受空气阻力,则在该段时间内( )
A.无人机做匀速运动 B.零件所受合外力为零
C.零件的惯性逐渐变大 D.零件的重力势能保持不变
【答案】D
【详解】D.无人机沿水平方向飞行,零件相对于无人机静止,也沿水平方向飞行做直线运动,故零件的高度不变,可知零件的重力势能保持不变,D正确;
AB.对零件受力分析,受重力和绳子的拉力,由于零件沿水平方向做直线运动,可知合外力沿水平方向,提供水平方向的加速度。零件水平向左做匀加速直线运动,AB错误;
C.惯性的大小只与质量有关,零件的质量不变,故零件的惯性不变,C错误。
故选D。
2.(2024·天津·高考真题)生活中人们经常使用如图所示的小车搬运重物,小车的底板和侧板垂直,底板和侧板对重物的弹力分别为、,忽略重物和底板之间的摩擦力。保持底板与水平面之间的夹角不变,重物始终与小车相对静止,小车水平向右运动,由匀速变为加速时( )
A.增大,增大
B.减小,增大
C.增大,减小
D.减小,减小
【答案】B
【详解】对重物受力分析,设底板与水平面之间的夹角为,如图所示
小车匀速时,有,小车加速时,有
其中,则减小,增大。
故选B。
3.(2025·甘肃·高考真题)2025年4月24日,在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的内燃料对火箭的平均推力约为。火箭质量约为500吨且认为在内基本不变,则火箭在初始内的加速度大小约为( )(重力加速度g取)
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据题意,由牛顿第二定律有
代入数据解得
故选A。
4.(2025·北京·高考真题)模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出,上升到最高点后回落,再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中,受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大,f随时间t的变化如图所示(向上为正)。下列说法正确的是( )
A.从到,实验舱处于电磁弹射过程 B.从到,实验舱加速度大小减小
C.从到,实验舱内物体处于失重状态 D.时刻,实验舱达到最高点
【答案】B
【详解】A.间,f向下,先增大后减小,可知此时速度方向向上,先增大后减小,故实验舱先处于弹射过程后做竖直上抛运动;故A错误;
B.由于受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大则f—t图的形状与v—t图的形状是一模一样的,则实验舱加速度大小在减小,故B正确;
C.间,f向上,先增大后减小,可知此时速度方向向下,先增大后减小,先向下加速后向下减速,加速度先向下后向上,先失重后超重,故C错误;
D.根据前面分析可知时刻速度方向改变,从向上变成向下运动,故时刻到达最高点,故D错误。
故选B。
5.(2026·浙江·高考真题)如图所示,钢架雪车运动员在具有阻力的倾斜赛道上滑行,则( )
A.运动员在转弯时加速度为0
B.运动员和钢架雪车整体机械能守恒
C.钢架雪车所受重力和赛道对钢架雪车的支持力是一对平衡力
D.钢架雪车对赛道的压力与赛道对钢架雪车的支持力是一对作用力和反作用力
【答案】D
【详解】A.运动员在转弯时一定有向心加速度,加速度不可能为零,故A错误;
B.倾斜赛道有阻力,阻力对运动员和钢架雪车做负功,运动员和钢架雪车整体机械能不守恒,故B错误;
C.钢架雪车所受重力竖直向下,赛道对钢架雪车的支持力垂直赛道向上,不在同一条直线上,不是一对平衡力,故C错误;
D.钢架雪车对赛道的压力与赛道对钢架雪车的支持力是一对作用力和反作用力,故D正确。
故选D。
6.(2024·吉林·高考真题)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,砚台始终静止在水平桌面上。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
【答案】C
【详解】A.当墨条速度方向水平向左时,墨条相对于砚台向左运动,故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右,故A错误;
B.根据牛顿第三定律,墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,由于砚台处于静止状态,故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右,故B错误;
C.由于砚台处于静止状态,水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力,故C正确;
D.桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力,故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力,故D错误。
故选C。
7.(2023·海南·高考真题)如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C.重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小
D.重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变
【答案】B
【详解】AB.对人受力分析有
则有
FN+FT= mg
其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力,A错误、B正确;
CD.对滑轮做受力分析有
则有
则随着重物缓慢拉起过程,θ逐渐增大,则FT逐渐增大,CD错误。
故选B。
8.(2025·安徽·高考真题)如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大
C.甲运动的加速度大小为 D.乙受到绳子的拉力大小为
【答案】C
【详解】A.因为物块甲向右运动,木箱静止,根据相对运动,甲对木箱的摩擦力方向向右,A错误;
B.设乙运动的加速度为,只有乙有竖直向下的恒定加速度,
对甲、乙和木箱,由整体法,竖直方向受力分析有
则地面对木箱的支持力大小不变,B错误;
CD.设绳子的弹力大小为,对甲受力分析有
对乙受力分析有
联立解得,
C正确,D错误。
故选C。
9.(2025·山东·高考真题)工人在河堤的硬质坡面上固定一垂直坡面的挡板,向坡底运送长方体建筑材料。如图所示,坡面与水平面夹角为,交线为PN,坡面内QN与PN垂直,挡板平面与坡面的交线为MN,。若建筑材料与坡面、挡板间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g,则建筑材料沿MN向下匀加速滑行的加速度大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】根据牛顿第二定律
可得
故选B。
10.(2024·贵州·高考真题)某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中,在下落的某段时间内,小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置,相邻位置的时间间隔相等,如图所示,则该段时间内下列说法可能正确的是( )
A.f一直大于G B.f一直小于G
C.f先小于G,后大于G D.f先大于G,后小于G
【答案】C
【详解】由图可知相等时间内铁质小圆盘的位移先增大后减小,可知铁质小圆盘的速度先增大后减小,以向下为正方向,即铁质小圆盘的加速度先正后负,根据牛顿第二定律
可知f先小于G,后大于G。
故选C。
二、多选题
11.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)如图,物块的质量分别为、、,通过不可伸长的轻绳绕过两个固定轻质光滑定滑轮与连接,与位于正下方的用劲度系数为的轻弹簧相连。初始时托住和,使弹簧处于原长,三个物块均静止。现同时无初速度释放和,运动中,物块均视为质点且不与滑轮相碰,不计空气阻力,弹簧始终在弹性限度内,弹性势能(为形变量),重力加速度大小为。则( )
A.释放后瞬间的加速度大小为
B.释放后瞬间轻绳上的拉力大小为
C.释放后下降的最大距离为
D.释放后的速度最大值为
【答案】AD
【详解】AB.根据题意可知,初始时弹簧处于原长,释放后瞬间,弹簧形变量不变,设释放后瞬间轻绳上的拉力大小为,对、整体,由牛顿第二定律有
对,由牛顿第二定律有
联立解得,,故A正确,B错误;
CD.根据题意,把物块看成整体,左边受向下的,右边也受向下的,整体合力为零,由动量守恒定律有
则有
可得
解得,
设释放后下降的最大距离为,则,此时弹簧形变量为
由能量守恒定律有
解得
释放后的速度最大时为,则有
又有
解得
则有,
由能量守恒定律有
解得,故C错误,D正确。
故选AD。
12.(2025·甘肃·高考真题)如图,轻质弹簧上端固定,下端悬挂质量为的小球A,质量为m的小球B与A用细线相连,整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k,重力加速度为g。现剪断细线,下列说法正确的是( )
A.小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B.剪断细线的瞬间,小球A的加速度大小为
C.小球A运动到最高点时,弹簧的伸长量为 D.小球A运动到最低点时,弹簧的伸长量为
【答案】BC
【详解】A.剪断细线后,弹力大于A的重力,则A先向上做加速运动,随弹力的减小,则向上的加速度减小,当加速度为零时速度最大,此时弹力等于重力,弹簧处于拉伸状态,选项A错误;
B.剪断细线之前则
剪断细线瞬间弹簧弹力不变,则对A由牛顿第二定律
解得A的加速度
选项B正确;
C.剪断细线之前弹簧伸长量
剪断细线后A做简谐振动,在平衡位置时弹簧伸长量
即振幅为
由对称性可知小球A运动到最高点时,弹簧伸长量为,选项C正确;
D.由上述分析可知,小球A运动到最低点时,弹簧伸长量为,选项D错误。
故选BC。
13.(2025·广西·高考真题)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
【详解】A.选手和楠竹在水里减速滑行,速度在变化,根据牛顿第二定律可知合力不为零,故A错误;
B.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,所以选手对楠竹的力方向不是竖直向下,故B错误;
C.手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移,更易保持平衡,故C正确;
D.选手保持姿态不转动,总合力矩为零;重力作用过重心,对重心力矩为零,因此楠竹对选手的作用力对重心的力矩也必须为零,说明该作用力的方向一定过重心,即与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面,D正确。
故选CD。
【双基自测●夯基础】
1.(人教版必修第一册P87T3改编)关于物体惯性的说法正确的是( )
A.汽车速度越大,刹车后越难停下来,表明物体的速度越大,其惯性越大
B.汽车转弯后前进方向发生了改变,表明物体速度方向改变,其惯性也随之改变
C.被抛出的小球,尽管速度的大小和方向都改变了,但惯性不变
D.要使速度相同的沙袋在相等时间内停下来,对大沙袋用力比对小沙袋用力大,表明物体受的外力越大惯性越大
【答案】C
2.(人教版必修第一册P98T4改编)光滑水平桌面上有一个物体,质量是2 kg,受到互成120°角的两个水平方向的力F1和F2的作用,两个力的大小都是10 N,该物体的加速度是( )
A.5 m/s2 B.10 m/s2
C.0 D.20 m/s2
【答案】A
【解析】两分力等大且互成120°夹角,则合力与分力等大,即F合=10 N,根据牛顿第二定律可得a== m/s2=5 m/s2,故A正确。
【核心梳理●明考点】
考点一 牛顿第一定律的理解
1.牛顿第一定律是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论,物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件,所以,牛顿第一定律不是实验定律。
2.惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性,惯性的大小只取决于物体的质量,与物体的受力情况、速度大小及所处位置无关,质量越大物体的惯性越大;牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。
3.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外力的合力为0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。惯性越大,物体的运动状态越难改变,惯性越小,物体的运动状态越易改变。
【考点突破●破重难】
例1 (2026·江苏常州检测)在东汉王充所著的《论衡·状留篇》中提到“是故湍濑之流,沙石转而大石不移。何者?大石重而沙石轻也。”从物理学的角度对文中所描述现象的解释,下列说法正确的是( )
A.水冲沙石,沙石才能运动,因为力是产生运动的原因
B.“沙石转而大石不移”是因为物体运动状态改变的难易程度与质量有关
C.只有在水的持续冲力作用下沙石才能一直运动,是因为运动需要力来维持
D.“大石不移”是因为大石受到的阻力大于水的冲力
【答案】B
【解析】水冲沙石,沙石才能运动,是因为水的冲击力克服了阻力,即力是改变物体运动状态的原因,故A错误;物体总有保持原有运动状态的性质即惯性,其大小只与质量有关,质量越大惯性越大,重的大石由于质量太大,惯性太大,所以运动状态不容易被水流改变,故B正确;物体的运动不需要力来维持,如沙石不受力的作用时,可以做匀速直线运动,故C错误;“大石不移”是因为水的冲力等于大石受到的阻力,大石所受的合外力为零,故D错误。
1.(2026·江苏扬州期末)春秋时期齐国人的著作《考工记·辀人篇》中有“劝登马力,马力既竭,辀犹能一取焉”,意思是马拉车的时候,马虽然对车不再施力了,但车还能继续向前运动一段距离。该现象说明( )
A.车有惯性
B.车的惯性在变小
C.车的惯性在变大
D.摩擦力改变了车的惯性
【答案】A
【解析】马拉车的时候,马虽然对车不再施力了,但车还能继续向前运动一段距离,该现象说明车有惯性,故A正确;惯性只由质量决定,与受力无关,车的质量不变,惯性不变,故B、C、D错误。
【核心梳理●明考点】
考点二 牛顿第二定律的理解和应用 单位制
一、牛顿第二定律的理解和应用
1.理解牛顿第二定律的基本特性
2.力和运动的关系
3.应用牛顿第二定律解题的思路
定对象→依据题意正确地选取研究对象(用隔离法、整体法)。
↓
分析受力→对研究对象进行受力分析,画出受力图。
↓
求合力→用合成法或正交分解法求合力,通常选加速度的方向为正方向。
↓
列方程→根据牛顿第二定律F=ma建立方程。
↓
解方程→统一单位,必要时对结果进行检验或讨论。
【考点突破●破重难】
考向 对牛顿第二定律的理解
例2 (2026·江苏苏州高三期末)关于物体的运动状态和所受合力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体所受合力为零,物体一定处于静止状态
B.只有合力发生变化时,物体的运动状态才会发生变化
C.物体所受合力不为零时,物体的速度一定不为零
D.物体所受的合力不变且不为零,物体的运动状态一定变化
【答案】D
【解析】物体所受合力为零,则物体处于平衡状态,物体可能处于静止状态,也可能做匀速直线运动,A错误;物体只要受到不为0的合力,无论合力是恒力还是变力,物体的运动状态一定会发生变化,B错误,D正确;物体所受合力不为零时,物体的加速度一定不为零,但物体的速度可能为零,如自由落体运动的起点,C错误。
考向 力与运动的关系
例3 (2026·江苏南通期末)如图所示,弹簧右端固定,自然伸长在B点,物块静止在光滑水平面A点。现用一水平向右的恒力推该物块,物块恰能运动到C点,则物块( )
A.B点时速度最大
B.可能静止在C点
C.B到C加速度一直增大
D.B到C速度先增大后减小
【答案】D
【解析】在恒力F作用下,物块从A到B做初速度为零的匀加速直线运动,在B点物块与弹簧接触,开始压缩弹簧,物块所受合力F合=F-kx,刚开始弹簧的形变量较小,弹簧的弹力小于恒力,物块所受合力向右,物块继续向右做加速运动,随着弹簧形变量增加,弹簧弹力增加,物块所受合力减小,加速度逐渐减小,物块做加速度减小的加速运动;弹簧弹力与恒力相等时物块所受合力为零,此时物块速度最大,A错误;由于惯性物块继续向右运动,弹簧弹力大于恒力,物块所受合力水平向左,物块向右做减速运动,合力逐渐增大,加速度逐渐增大,物块做加速度增大的减速运动,直到减速到零,此时物块到达C点,因在C点所受合力水平向左,故物块将从静止开始向左做加速运动,即物块不能静止在C点,B错误;综上分析可知,从B到C过程,物块的加速度先减小后反向增大,速度先增大后减小, C错误,D正确。
考向 牛顿第二定律的简单应用
例4 (2026·江苏兴化期中)如图所示,水平向左运动的汽车内装有一个固定在竖直平面内的简易加速度计,若发现小球向右摆动,且稳定时轻杆与竖直方向夹角为30°,忽略加速度计、小球和轻杆受到的一切阻力,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.汽车在匀速行驶
B.汽车在减速行驶
C.汽车加速度大小为0.5g
D.汽车加速度大小为g
【答案】D
【解析】小球受力情况如图所示,根据牛顿第二定律有mgtan 30°=ma,解得小球加速度大小为a=g,由于小球相对汽车静止,所以汽车加速度大小为g,方向水平向左,与汽车的运动方向相同,汽车向左加速行驶,故D正确。
2.(2025·甘肃卷,3)2025年4月24日,在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的1 s内燃料对火箭的平均推力约为6×106 N。火箭质量约为500吨且认为在1 s内基本不变,则火箭在初始1 s内的加速度大小约为(重力加速度g取10 m/s2)( )
A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.12 m/s2
【答案】A
【解析】根据题意,由牛顿第二定律有F-mg=ma,代入数据解得a= m/s2=2 m/s2,故A正确。
二、单位制
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(公斤)
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
【考点突破●破重难】
例5 (2025·四川卷,8改编)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.
【答案】A
【解析】根据题意可知=kg·(m/s)2,结合动能公式Ek=mv2,可知kg·(m/s)2为能量单位,故A正确;同理=kg2·m/s2,根据F=ma可知kg·m/s2为力的单位,kg2·m/s2为力与质量的乘积,不是能量的单位,故B错误;=(m/s)2,该单位不是能量单位,故C错误;=,不是能量单位,故D错误。
【核心梳理●明考点】
考点三 牛顿第三定律的理解与应用
1.作用力和反作用力的关系
(1)三同→同大小,同性质,同时产生、变化、消失。
(2)三异→方向、受力物体、作用效果均不同。
(3)三无关→与物体的种类、运动状态、是否和其他物体存在相互作用均无关。
2.一对平衡力与作用力和反作用力的比较
名称
项目
一对平衡力
作用力和反作用力
作用对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用时间
不一定同时产生、同时消失
一定同时产生、同时消失
力的性质
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消
【考点突破●破重难】
考向 牛顿第三定律的理解
例6 物体静止在固定的斜面上,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力
B.物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力
C.斜面对物体的摩擦力和物体所受的重力沿斜面向下的分力是一对作用力和反作用力
D.物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
【答案】B
【解析】物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对作用力和反作用力,故A错误;斜面对物体的作用力是支持力和摩擦力的合力,与重力平衡,所以物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力,故B正确;斜面对物体的摩擦力和物体所受的重力沿斜面向下的分力是一对平衡力,故C错误;物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面向下的分力,重力与压力的性质不同,所以垂直于斜面向下的分力不是对斜面的压力,故D错误。
考向 转换研究对象法的应用
例7 如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为m竿的竖直竹竿,竿上有一质量为m的人可以看成质点,重力加速度为g。当此人沿着竖直竿以加速度a加速下滑时,竹竿对地面上的人的压力大小为( )
A.(m竿+m)g+ma B.(m竿+m)g-ma
C.(m竿+m)g D.(m竿-m)g
【答案】B
【解析】对竹竿上的人由牛顿第二定律有mg-Ff=ma,所以竹竿对人的摩擦力大小为Ff=m(g-a),由牛顿第三定律知竹竿上的人对竹竿的摩擦力方向竖直向下、大小Ff'=Ff,对竹竿由平衡条件有m竿g+Ff'=FN,由牛顿第三定律知竹竿对地面上的人的压力大小FN'=FN=(m竿+m)g-ma,故B正确。
【过关限时●练实战】
(40分钟)
A级 基础对点练
对点练1 牛顿第一定律的理解
1.(2026·江苏苏州中学期末)大型油罐车内部设置了一些固定挡板,如图所示,油罐车在水平路面上行驶,下列说法正确的是( )
A.油罐车匀速前进时,油没有惯性
B.油罐车加速前进时,油的液面仍然保持水平
C.油罐车减速前进时,两挡板间油的液面前低后高
D.挡板间油的质量相对小,可以有效减少变速时油的涌动
【答案】D
【解析】惯性的大小只取决于物体的质量,和物体的运动状态无关,故A错误;当油罐车加速前进时,由于惯性油向后涌动,所以油的液面应前低后高,故B错误;当油罐车减速前进时,油向前涌动,油的液面前高后低,故C错误;挡板间油的质量相对小,油的惯性小,所以可以有效减少变速时油的涌动,故D正确。
对点练2 牛顿第二定律的理解和应用 单位制
2.(2023·辽宁卷,2)安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律,若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为ΔF=k。比例系数k的单位是( )
A.kg·m/(s2·A) B.kg·m/(s2·A2)
C.kg·m2/(s3·A) D.kg·m2/(s3·A3)
【答案】B
【解析】由ΔF=k得k=,又F=ma,则比例系数k的单位为=kg·m/(s2·A2),B正确。
3.(2025·江苏南通开学考)一重物固定在动滑轮上,绳子穿过动滑轮将重物悬挂在车厢中,车厢向左匀加速运动,下列情景可能正确的是( )
【答案】A
【解析】车厢向左匀加速运动,可知重物所受合力水平向左,滑轮两边绳子的拉力大小相等,令左侧绳子与竖直方向的夹角为α,右侧绳子与竖直方向的夹角为β,则合力为F=FTsin α-FTsin β。可知题图A中重物所受合力水平向左;题图B中重物所受合力水平向右;题图C中重物所受合力为零;题图D中重物所受合力水平向右,故A正确,B、C、D错误。
4.(2026·江苏徐州第二中学调研)如图所示,运动员从蹦极台自由下落到最低点的过程中,不计空气阻力,下列判断正确的是( )
A.运动员下落过程中加速度一直增大
B.运动员下落到最低点时,绳子的弹力等于重力
C.绳子刚好被拉直时,运动员下落速度最大
D.运动员下落加速度为0时,速度最大
【答案】D
【解析】运动员在绳子伸直之前做自由落体运动,加速度不变;在绳子伸直较短时间内重力大于绳子的弹力,合力向下,运动员继续向下加速运动,由牛顿第二定律得mg-FT=ma,随着绳子伸长量的增加,弹力FT增大,加速度减小,即运动员向下做加速度减小的加速运动;当绳子的弹力大于重力时,合力向上,运动员向下做减速运动,由牛顿第二定律得FT-mg=ma,随着弹力FT的增大,加速度增大,即运动员向下做加速度增大的减速运动,当速度减小为0时运动员到达最低点,所以当弹力等于重力时速度最大,此时加速度为0,故D正确,A、B、C错误。
5.(2026·江苏扬州期中)如图所示,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时,它们加速度的大小均为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】当两球运动至二者相距L时,如图所示。由几何关系可知sin θ==,则cos θ=,设绳子拉力为FT,对轻绳的中点,水平方向有2FTcos θ=F,解得FT=F,对任一小球,由牛顿第二定律有FT=ma,解得a=,故A正确,B、C、D错误。
对点练3 牛顿第三定律的理解与应用
6.(2026·江苏徐州期中)如图所示,甲、乙两位同学掰手腕,F1为甲对乙的作用力,F2为乙对甲的作用力,则( )
A.若甲赢了,说明F1大于F2
B.若乙赢了,说明F1小于F2
C.无论甲乙谁赢,F1与F2大小均相等
D.只有在僵持阶段,F1与F2大小才相等
【答案】C
【解析】甲对乙的作用力和乙对甲的作用力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律可知,F1、F2大小在任何情况下都相等,故C正确,A、B、D错误。
7.(2025·江苏苏州六校联考)2023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,3名中国航天员将继续开展空间科学实验和技术实验。关于火箭发射升空过程中的描述,下列说法正确的是( )
A.火箭的速度越大,其惯性越大
B.火箭加速升空时,喷出的气体对火箭的作用力大于火箭对喷出的气体的作用力
C.火箭加速升空时,喷出的气体对火箭的作用力大小等于火箭对喷出的气体的作用力大小
D.火箭加速升空时,宇航员对座椅的压力等于宇航员的重力大小
【答案】C
【解析】物体惯性大小只与质量有关,与速度大小无关,故A错误;火箭对喷出的气体的作用力与喷出气体对火箭的作用力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律可知等大反向,故B错误,C正确;火箭加速升空时,根据牛顿第二定律可知,宇航员受到座椅的支持力大于宇航员的重力大小,根据牛顿第三定律可知,宇航员受到座椅的支持力等于宇航员对座椅的压力大小,所以宇航员对座椅的压力大于宇航员的重力大小,故D错误。
B级 综合提升练
8.(2026·江苏南通期中)如图所示,一个智能机械臂铁夹P、Q从地面夹起一个金属小球(铁夹与球接触面保持竖直),由静止开始将小球竖直匀加速提升至A处,之后铁夹立即松开,小球在空中运动(忽略空气阻力)。下列说法正确的是( )
A.小球加速上升过程中,受到的摩擦力方向竖直向上
B.铁夹松开后,小球立即做自由落体运动
C.小球上升过程中,所受合力方向始终向上
D.小球上升过程中,铁夹P对小球的弹力大于小球对铁夹P的弹力
【答案】A
【解析】小球加速上升过程中,加速度向上,由于小球受到的重力竖直向下,所以小球受到竖直向上的摩擦力,A正确;铁夹松开后,小球做竖直上抛运动,B错误;小球离开铁夹上升过程中,所受合力方向向下,C错误;小球上升过程中,铁夹P对小球的弹力与小球对铁夹P的弹力是一对作用力和反作用力,总是等大反向,D错误。
9.将小球以一定的初速度竖直向上抛出,假设小球所受的空气阻力大小与其速度的大小成正比,以竖直向上为正方向,下列图像中,能正确反映小球从抛出到落回抛出点过程中,速度v、加速度a随时间t的变化关系是( )
【答案】B
【解析】小球上升过程做减速运动,根据牛顿第二定律有mg+f=ma,可得加速度大小为a=g+=g+,小球速度减小,加速度减小且方向为负;小球下降过程做加速运动,根据牛顿第二定律有mg-f=ma,可得加速度大小为a=g-=g-,小球速度增大,加速度减小且方向为负,故B正确,A、C、D错误。
10.(2024·安徽卷,6)如图所示,竖直平面内有两个完全相同的轻质弹簧,它们的一端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的小球上。开始时,在竖直向上的拉力作用下,小球静止于MN连线的中点O,弹簧处于原长。后将小球竖直向上缓慢拉至P点,并保持静止,此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。若撤去拉力,则小球从P点运动到O点的过程中( )
A.速度一直增大 B.速度先增大后减小
C.加速度的最大值为3g D.加速度先增大后减小
【答案】A
【解析】缓慢拉至P点,保持静止,由平衡条件可知此时拉力F与小球的重力和两弹簧的拉力的合力为零,则此时两弹簧拉力的合力大小为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,弹簧的拉力在竖直方向的合力不断变小,故小球受到的合力一直变小,加速度一直减小,加速度的最大值为撤去拉力时的加速度,由牛顿第二定律可知2mg=ma,加速度的最大值为2g,故C、D错误。
11.(2026·江苏南京市校考)在水平铁轨上沿直线行驶的列车车厢里,车顶上用细线悬挂一个小球,车厢地板上放置一个质量为m的木箱。某段时间内,摆线与竖直方向夹角始终为θ,木箱相对于地板静止,如图所示,重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A.列车一定向右运动
B.列车的加速度大小为gsin θ
C.木箱所受摩擦力方向一定向右
D.如果细线悬挂的小球在竖直平面内摆动,列车的加速度一定在不断变化
【答案】C
【解析】对小球由牛顿第二定律有mgtan θ=ma,得小球加速度大小为a=gtan θ,加速度方向水平向右,由于列车、小球和木箱相对静止,所以三者具有相同的加速度,即列车的加速度大小为gtan θ,方向水平向右。由于列车的速度方向未知,则列车可能向右做加速运动,也可能向左做减速运动。对木箱由牛顿第二定律可知,木箱所受摩擦力方向一定向右,故A、B错误,C正确;若列车由变速运动突然停止,由于惯性,小球将在竖直平面内摆动,列车的加速度始终为零,故D错误。
C级 拔尖进阶练
12.如图为用索道运输货物的情景,已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°,质量为m的货物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3。当载重车厢沿索道向上加速运动时,货物与车厢仍然保持相对静止状态,货物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍,连接索道与车厢的杆始终沿竖直方向,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,那么这时货物对车厢地板的摩擦力大小为( )
A.0.35mg B.0.3mg C.0.23mg D.0.2mg
【答案】D
【解析】将a沿水平和竖直两个方向分解,货物受力分析如图所示,则有水平方向:Ff=macos 37°,竖直方向:FN-mg=masin 37°,其中FN=1.15mg;联立解得Ff=0.2mg,由牛顿第三定律可知货物对车厢地板的摩擦力大小Ff'=Ff=0.2mg,故D正确。
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第三章 运动和力的关系
第1讲 牛顿运动定律
复习导航
01
考向预测●明考向
对标核心素养,研判高考命题趋势
02
必备知识●建体系
搭建知识框架,构建系统思维
03
真题演练●悟高考
溯源真题逻辑,感知高考考向
04
双基自测●夯基础
夯实基础知识,总结易错难点
05
核心梳理●明考点
筛出章节考点,划定复习侧重
06
考点突破●破重难
拆解核心考点,归纳解题范式
07
过关限时●练实战
限定答题时长,模拟考场实战
【考向预测●明考向】
牛顿运动定律涵盖牛顿第一定律惯性判断、牛顿第二定律正交分解求加速度、牛顿第三定律相互作用力与平衡力区分、瞬时突变问题(轻绳、轻杆、弹簧、接触面弹力瞬间变化)、连接体整体隔离法求解内力与加速度,题型分布于选择题定性辨析、力学计算题第一问、实验原理分析;近三年是高中物理力学最核心必考基础考点,瞬时加速度判断、连接体整体隔离运算年年稳定考查,受力分析、超重失重现象交替出题,是曲线运动、能量、动量、电磁综合题的解题根基,受力漏力、正方向混乱、弹簧瞬时状态误判为高频失分陷阱,考频稳居所有力学考点首位;预测2027年会强化斜面叠加、倾斜传送带、含弹簧多物体连接体复合情境,重点深化轻绳刚性突变与弹簧弹力渐变的对比说理,增设多力叠加正交分解、系统内外力区分的规范列式考题,引入带电粒子在复合场中结合牛顿第二定律的跨模块题型,融合抛体运动、板块滑动、动能定理串联设问,侧重依托单体、多物体连接场景完整受力分析,灵活选用整体法与隔离法列牛顿第二定律方程求解加速度、拉力、支持力的力学综合考查。
【必备知识●建体系】
1. 牛顿第一定律 惯性
(1)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。
②意义
1)揭示了物体的固有属性: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。
(2)惯性
①定义:物体具有的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。
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。
2. 牛顿第二定律 力学单位制
(1)牛顿第二定律
①内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
②表达式:
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
①单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。
②基本单位:基本量的单位。国际单位制中基本量共七个,其中力学有三个:长度、质量、时间,单位分别是米、千克、秒。
③导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
3. 牛顿第三定律
(1)作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是相互的,当一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。
(2)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。
(3)表达式:
【真题演练●悟高考】
一、单选题
1.(2025·河南·高考真题)野外高空作业时,使用无人机给工人运送零件。如图,某次运送过程中的一段时间内,无人机向左水平飞行,零件用轻绳悬挂于无人机下方,并相对于无人机静止,轻绳与竖直方向成一定角度。忽略零件所受空气阻力,则在该段时间内( )
A.无人机做匀速运动 B.零件所受合外力为零
C.零件的惯性逐渐变大 D.零件的重力势能保持不变
2.(2024·天津·高考真题)生活中人们经常使用如图所示的小车搬运重物,小车的底板和侧板垂直,底板和侧板对重物的弹力分别为、,忽略重物和底板之间的摩擦力。保持底板与水平面之间的夹角不变,重物始终与小车相对静止,小车水平向右运动,由匀速变为加速时( )
A.增大,增大
B.减小,增大
C.增大,减小
D.减小,减小
3.(2025·甘肃·高考真题)2025年4月24日,在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的内燃料对火箭的平均推力约为。火箭质量约为500吨且认为在内基本不变,则火箭在初始内的加速度大小约为( )(重力加速度g取)
A. B. C. D.
4.(2025·北京·高考真题)模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出,上升到最高点后回落,再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中,受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大,f随时间t的变化如图所示(向上为正)。下列说法正确的是( )
A.从到,实验舱处于电磁弹射过程 B.从到,实验舱加速度大小减小
C.从到,实验舱内物体处于失重状态 D.时刻,实验舱达到最高点
5.(2026·浙江·高考真题)如图所示,钢架雪车运动员在具有阻力的倾斜赛道上滑行,则( )
A.运动员在转弯时加速度为0
B.运动员和钢架雪车整体机械能守恒
C.钢架雪车所受重力和赛道对钢架雪车的支持力是一对平衡力
D.钢架雪车对赛道的压力与赛道对钢架雪车的支持力是一对作用力和反作用力
6.(2024·吉林·高考真题)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,砚台始终静止在水平桌面上。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
7.(2023·海南·高考真题)如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C.重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小
D.重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变
8.(2025·安徽·高考真题)如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大
C.甲运动的加速度大小为 D.乙受到绳子的拉力大小为
对甲、乙和木箱,由整体法,竖直方向受力分析有
则地面对木箱的支持力大小不变,B错误;
9.(2025·山东·高考真题)工人在河堤的硬质坡面上固定一垂直坡面的挡板,向坡底运送长方体建筑材料。如图所示,坡面与水平面夹角为,交线为PN,坡面内QN与PN垂直,挡板平面与坡面的交线为MN,。若建筑材料与坡面、挡板间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g,则建筑材料沿MN向下匀加速滑行的加速度大小为( )
A. B.
C. D.
10.(2024·贵州·高考真题)某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中,在下落的某段时间内,小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置,相邻位置的时间间隔相等,如图所示,则该段时间内下列说法可能正确的是( )
A.f一直大于G B.f一直小于G
C.f先小于G,后大于G D.f先大于G,后小于G
二、多选题
11.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)如图,物块的质量分别为、、,通过不可伸长的轻绳绕过两个固定轻质光滑定滑轮与连接,与位于正下方的用劲度系数为的轻弹簧相连。初始时托住和,使弹簧处于原长,三个物块均静止。现同时无初速度释放和,运动中,物块均视为质点且不与滑轮相碰,不计空气阻力,弹簧始终在弹性限度内,弹性势能(为形变量),重力加速度大小为。则( )
A.释放后瞬间的加速度大小为
B.释放后瞬间轻绳上的拉力大小为
C.释放后下降的最大距离为
D.释放后的速度最大值为
12.(2025·甘肃·高考真题)如图,轻质弹簧上端固定,下端悬挂质量为的小球A,质量为m的小球B与A用细线相连,整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k,重力加速度为g。现剪断细线,下列说法正确的是( )
A.小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B.剪断细线的瞬间,小球A的加速度大小为
C.小球A运动到最高点时,弹簧的伸长量为 D.小球A运动到最低点时,弹簧的伸长量为
13.(2025·广西·高考真题)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
【双基自测●夯基础】
1.(人教版必修第一册P87T3改编)关于物体惯性的说法正确的是( )
A.汽车速度越大,刹车后越难停下来,表明物体的速度越大,其惯性越大
B.汽车转弯后前进方向发生了改变,表明物体速度方向改变,其惯性也随之改变
C.被抛出的小球,尽管速度的大小和方向都改变了,但惯性不变
D.要使速度相同的沙袋在相等时间内停下来,对大沙袋用力比对小沙袋用力大,表明物体受的外力越大惯性越大
2.(人教版必修第一册P98T4改编)光滑水平桌面上有一个物体,质量是2 kg,受到互成120°角的两个水平方向的力F1和F2的作用,两个力的大小都是10 N,该物体的加速度是( )
A.5 m/s2 B.10 m/s2
C.0 D.20 m/s2
【核心梳理●明考点】
考点一 牛顿第一定律的理解
1.牛顿第一定律是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论,物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件,所以,牛顿第一定律不是实验定律。
2.惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性,惯性的大小只取决于物体的质量,与物体的受力情况、速度大小及所处位置无关,质量越大物体的惯性越大;牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。
3.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外力的合力为0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。惯性越大,物体的运动状态越难改变,惯性越小,物体的运动状态越易改变。
【考点突破●破重难】
例1 (2026·江苏常州检测)在东汉王充所著的《论衡·状留篇》中提到“是故湍濑之流,沙石转而大石不移。何者?大石重而沙石轻也。”从物理学的角度对文中所描述现象的解释,下列说法正确的是( )
A.水冲沙石,沙石才能运动,因为力是产生运动的原因
B.“沙石转而大石不移”是因为物体运动状态改变的难易程度与质量有关
C.只有在水的持续冲力作用下沙石才能一直运动,是因为运动需要力来维持
D.“大石不移”是因为大石受到的阻力大于水的冲力
1.(2026·江苏扬州期末)春秋时期齐国人的著作《考工记·辀人篇》中有“劝登马力,马力既竭,辀犹能一取焉”,意思是马拉车的时候,马虽然对车不再施力了,但车还能继续向前运动一段距离。该现象说明( )
A.车有惯性
B.车的惯性在变小
C.车的惯性在变大
D.摩擦力改变了车的惯性
【核心梳理●明考点】
考点二 牛顿第二定律的理解和应用 单位制
一、牛顿第二定律的理解和应用
1.理解牛顿第二定律的基本特性
2.力和运动的关系
3.应用牛顿第二定律解题的思路
定对象→依据题意正确地选取研究对象(用隔离法、整体法)。
↓
分析受力→对研究对象进行受力分析,画出受力图。
↓
求合力→用合成法或正交分解法求合力,通常选加速度的方向为正方向。
↓
列方程→根据牛顿第二定律F=ma建立方程。
↓
解方程→统一单位,必要时对结果进行检验或讨论。
【考点突破●破重难】
考向 对牛顿第二定律的理解
例2 (2026·江苏苏州高三期末)关于物体的运动状态和所受合力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体所受合力为零,物体一定处于静止状态
B.只有合力发生变化时,物体的运动状态才会发生变化
C.物体所受合力不为零时,物体的速度一定不为零
D.物体所受的合力不变且不为零,物体的运动状态一定变化
考向 力与运动的关系
例3 (2026·江苏南通期末)如图所示,弹簧右端固定,自然伸长在B点,物块静止在光滑水平面A点。现用一水平向右的恒力推该物块,物块恰能运动到C点,则物块( )
A.B点时速度最大
B.可能静止在C点
C.B到C加速度一直增大
D.B到C速度先增大后减小
考向 牛顿第二定律的简单应用
例4 (2026·江苏兴化期中)如图所示,水平向左运动的汽车内装有一个固定在竖直平面内的简易加速度计,若发现小球向右摆动,且稳定时轻杆与竖直方向夹角为30°,忽略加速度计、小球和轻杆受到的一切阻力,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.汽车在匀速行驶
B.汽车在减速行驶
C.汽车加速度大小为0.5g
D.汽车加速度大小为g
2.(2025·甘肃卷,3)2025年4月24日,在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的1 s内燃料对火箭的平均推力约为6×106 N。火箭质量约为500吨且认为在1 s内基本不变,则火箭在初始1 s内的加速度大小约为(重力加速度g取10 m/s2)( )
A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.12 m/s2
二、单位制
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(公斤)
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
【考点突破●破重难】
例5 (2025·四川卷,8改编)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.
【核心梳理●明考点】
考点三 牛顿第三定律的理解与应用
1.作用力和反作用力的关系
(1)三同→同大小,同性质,同时产生、变化、消失。
(2)三异→方向、受力物体、作用效果均不同。
(3)三无关→与物体的种类、运动状态、是否和其他物体存在相互作用均无关。
2.一对平衡力与作用力和反作用力的比较
名称
项目
一对平衡力
作用力和反作用力
作用对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用时间
不一定同时产生、同时消失
一定同时产生、同时消失
力的性质
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消
【考点突破●破重难】
考向 牛顿第三定律的理解
例6 物体静止在固定的斜面上,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力
B.物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力
C.斜面对物体的摩擦力和物体所受的重力沿斜面向下的分力是一对作用力和反作用力
D.物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
考向 转换研究对象法的应用
例7 如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为m竿的竖直竹竿,竿上有一质量为m的人可以看成质点,重力加速度为g。当此人沿着竖直竿以加速度a加速下滑时,竹竿对地面上的人的压力大小为( )
A.(m竿+m)g+ma B.(m竿+m)g-ma
C.(m竿+m)g D.(m竿-m)g
【过关限时●练实战】
(40分钟)
A级 基础对点练
对点练1 牛顿第一定律的理解
1.(2026·江苏苏州中学期末)大型油罐车内部设置了一些固定挡板,如图所示,油罐车在水平路面上行驶,下列说法正确的是( )
A.油罐车匀速前进时,油没有惯性
B.油罐车加速前进时,油的液面仍然保持水平
C.油罐车减速前进时,两挡板间油的液面前低后高
D.挡板间油的质量相对小,可以有效减少变速时油的涌动
对点练2 牛顿第二定律的理解和应用 单位制
2.(2023·辽宁卷,2)安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律,若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为ΔF=k。比例系数k的单位是( )
A.kg·m/(s2·A) B.kg·m/(s2·A2)
C.kg·m2/(s3·A) D.kg·m2/(s3·A3)
3.(2025·江苏南通开学考)一重物固定在动滑轮上,绳子穿过动滑轮将重物悬挂在车厢中,车厢向左匀加速运动,下列情景可能正确的是( )
4.(2026·江苏徐州第二中学调研)如图所示,运动员从蹦极台自由下落到最低点的过程中,不计空气阻力,下列判断正确的是( )
A.运动员下落过程中加速度一直增大
B.运动员下落到最低点时,绳子的弹力等于重力
C.绳子刚好被拉直时,运动员下落速度最大
D.运动员下落加速度为0时,速度最大
5.(2026·江苏扬州期中)如图所示,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时,它们加速度的大小均为( )
A. B. C. D.
对点练3 牛顿第三定律的理解与应用
6.(2026·江苏徐州期中)如图所示,甲、乙两位同学掰手腕,F1为甲对乙的作用力,F2为乙对甲的作用力,则( )
A.若甲赢了,说明F1大于F2
B.若乙赢了,说明F1小于F2
C.无论甲乙谁赢,F1与F2大小均相等
D.只有在僵持阶段,F1与F2大小才相等
7.(2025·江苏苏州六校联考)2023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,3名中国航天员将继续开展空间科学实验和技术实验。关于火箭发射升空过程中的描述,下列说法正确的是( )
A.火箭的速度越大,其惯性越大
B.火箭加速升空时,喷出的气体对火箭的作用力大于火箭对喷出的气体的作用力
C.火箭加速升空时,喷出的气体对火箭的作用力大小等于火箭对喷出的气体的作用力大小
D.火箭加速升空时,宇航员对座椅的压力等于宇航员的重力大小
B级 综合提升练
8.(2026·江苏南通期中)如图所示,一个智能机械臂铁夹P、Q从地面夹起一个金属小球(铁夹与球接触面保持竖直),由静止开始将小球竖直匀加速提升至A处,之后铁夹立即松开,小球在空中运动(忽略空气阻力)。下列说法正确的是( )
A.小球加速上升过程中,受到的摩擦力方向竖直向上
B.铁夹松开后,小球立即做自由落体运动
C.小球上升过程中,所受合力方向始终向上
D.小球上升过程中,铁夹P对小球的弹力大于小球对铁夹P的弹力
9.将小球以一定的初速度竖直向上抛出,假设小球所受的空气阻力大小与其速度的大小成正比,以竖直向上为正方向,下列图像中,能正确反映小球从抛出到落回抛出点过程中,速度v、加速度a随时间t的变化关系是( )
10.(2024·安徽卷,6)如图所示,竖直平面内有两个完全相同的轻质弹簧,它们的一端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的小球上。开始时,在竖直向上的拉力作用下,小球静止于MN连线的中点O,弹簧处于原长。后将小球竖直向上缓慢拉至P点,并保持静止,此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。若撤去拉力,则小球从P点运动到O点的过程中( )
A.速度一直增大 B.速度先增大后减小
C.加速度的最大值为3g D.加速度先增大后减小
11.(2026·江苏南京市校考)在水平铁轨上沿直线行驶的列车车厢里,车顶上用细线悬挂一个小球,车厢地板上放置一个质量为m的木箱。某段时间内,摆线与竖直方向夹角始终为θ,木箱相对于地板静止,如图所示,重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A.列车一定向右运动
B.列车的加速度大小为gsin θ
C.木箱所受摩擦力方向一定向右
D.如果细线悬挂的小球在竖直平面内摆动,列车的加速度一定在不断变化
C级 拔尖进阶练
12.如图为用索道运输货物的情景,已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°,质量为m的货物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3。当载重车厢沿索道向上加速运动时,货物与车厢仍然保持相对静止状态,货物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍,连接索道与车厢的杆始终沿竖直方向,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,那么这时货物对车厢地板的摩擦力大小为( )
A.0.35mg B.0.3mg C.0.23mg D.0.2mg
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