第3章 格物致用3 牛顿运动定律三类情境命题(教参Word版)-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义

该高中物理高考复习讲义聚焦牛顿运动定律这一力学核心考点，围绕运动和相互作用观念，将体育赛事、传统文化、生活情境等实际问题按“受力分析-运动规律-综合应用”的逻辑层次整合，通过考点梳理、方法指导、典例精讲三个教学环节，帮助学生构建力学问题的解题框架。 资料以情境化教学为特色，精选滑雪运动、算盘归零、送餐机器人等真实案例，在分析运动员受力与运动关系、算珠摩擦因数计算等问题中，培养学生的科学思维和模型建构能力。每个典例均包含“问题拆解-规律应用-结果验证”的解题流程，帮助学生在有限时间内掌握高考命题特点，为教师高效组织复习、精准突破考点提供实用参考。

牛顿运动定律是力学中的核心问题，在科学、社会、生活、体育中有极其重要的作用，牛顿运动定 律解决实际问题比比皆是，随处可见． 体育赛事类 [典例1]　滑雪是冬季常见的体育运动．如图所示，一滑雪运动员与装备总质量为70 kg，若从倾角为30°的山坡顶端由静止向下滑行，在未借助滑雪杖的情况下10 s内会向下滑行100 m．现该运动员借助滑雪杖的作用从静止开始向下滑行，每次滑雪杖作用的时间为1 s，间隔时间为2 s，其每次借助滑雪杖时都能获得140 N的沿山坡向下的推力，重力加速度g＝10 m/s2，运动员滑行过程中受到的阻力不变．求： (1)运动员滑行过程中受到的阻力大小． (2)运动员最初3 s内滑行的距离． [解析]　(1)设没有滑雪杖作用时，运动员沿山坡向下滑行的加速度大小为a，由运动学规律可得 x＝at2， 代入数据解得a＝2 m/s2， 设运动员受到的阻力大小为f，由牛顿第二定律可得mgsin30°－f＝ma， 代入数据解得f＝210 N. (2)设有滑雪杖作用时，运动员运动的加速度大小为a′，由牛顿第二定律可得 mgsin30°＋F－f＝ma′， 解得a′＝4 m/s2， 作用t1＝1 s后运动员获得的速度大小为 v1＝a′t1＝4 m/s， 此段时间内运动员滑行的距离为 x1＝a′t＝2 m， 在接下来的t2＝2 s滑行的距离 x2＝v1t2＋at＝12 m， 所以运动员最初3 s内滑行的距离 x0＝x1＋x2＝14 m. [答案]　(1)210 N；(2)14 m 传统文化类 [典例2]　如图甲所示，水平桌面上静置有一算盘，中间带孔的算珠可穿在固定的杆上滑动，使用时发现有一颗算珠位于杆的一端处于未归零状态，在t＝0时刻对算珠施加沿杆方向的力F＝0.12 N使其由静止开始运动，经0.1 s撤去F，此后再经0.1 s恰好能到达另一端处于归零状态．算珠在整个运动过程中的vt图像如图乙所示，算珠的厚度d＝7.5 mm，g取10 m/s2，与杆间的动摩擦因数恒定．求： 甲　　　　　　　　　　　　　乙 (1)杆的长度L； (2)算珠与杆间的动摩擦因数μ； (3)算珠的质量m. [解析]　(1)根据vt图像与横轴围成的面积表示位移，可知杆的长度为 L＝x＋2d＝×0.3×0.2 m＋2×7.5×10－3m＝0.045 m. (2)撤去F后，算珠做匀减速运动的加速度大小为a2＝＝m/s2＝3 m/s2 根据牛顿第二定律有μmg＝ma2， 可得算珠与杆间的动摩擦因数为μ＝0.3. (3)算珠做匀加速运动的加速度大小为 a1＝＝m/s2＝3 m/s2， 根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma1， 联立解得算珠的质量为m＝0.02 kg. [答案]　(1)0.045 m；(2)0.3；(3)0.02 kg 生活情境类 [典例3]　现在有些餐厅推行了送餐机器人，深受就餐消费者的喜爱．一质量为m的送餐机器人在送餐过程中沿一直线运动，先后经过匀加速、匀速和匀减速运动过程，已知机器人在这三个运动过程中的位移均为s，所用时间分别为2t、t和t.(已知重力加速度为g)．求： (1)匀加速过程机器人所受到的合外力； (2)从匀减速开始到停下来机器人所走的位移大小． [解析]　(1)匀速运动的速度为v＝， 设匀加速运动的初速度为v1，根据平均速度公式有＝， 联立解得v1＝0， 对匀加速运动，根据位移时间公式有s＝a(2t)2 解得a＝，所以F＝ma＝. (2)对匀减速直线运动，根据平均速度公式有 ＝， 解得v2＝， 匀减速直线运动的加速度大小a′＝＝， 由速度位移关系式得x＝＝. [答案]　(1)；(2) 学科网（北京）股份有限公司 $