专题03 运动与力的关系（知识清单）-2027届高考物理一轮复习专题

该高中物理高考复习知识清单聚焦运动与力的关系专题，系统梳理牛顿运动定律、牛顿第二定律应用、验证牛顿运动定律实验及动力学图象、连接体、典型模型等核心内容，构建完整知识体系。 清单以知识地图整合知识脉络，设点对点训练结合高考真题（如2024贵州卷、湖南卷），实验部分强调平衡摩擦力、遮光片选择等操作要领培养科学探究素养，模型分类（传送带、板—块）助力科学思维建构，帮助学生自主复习，辅助教师优化教学策略。

2027届高考物理高三一轮复习专题 专题03 运动与力的关系（知识清单） 【知识地图】 【知识点梳理】 知识点一 牛顿运动定律 一、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：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 ②揭示了力与运动的关系：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。 二、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：F＝ma。 (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：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。 (2)基本单位：基本物理量的单位。基本物理量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，国际单位分别是米、千克、秒。 (3)导出单位：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 三、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，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体同时对前一个物体也施加力。 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：F＝－F′。 点对点训练：（2024·贵州卷）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，小圆盘仅受重力和颗粒介质对其向上的作用力。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. 一直大于 B. 一直小于 C. 先小于，后大于 D. 先大于，后小于 【答案】C 【解析】 知识点二 牛顿第二定律的应用 一、两类动力学问题 1.动力学的两类基本问题 第一类：已知受力情况求物体的运动情况。 第二类：已知运动情况求物体的受力情况。 2.解决两类基本问题的思路 以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下 二、超重和失重 1.实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。 (2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 2.超重、失重和完全失重的对比 名称 超重 失重 完全失重 现象 视重大于实重 视重小于实重 视重等于0 产生条件 物体的加速度向上 物体的加速度向下 物体竖直向下的加速度等于g 对应运动情境 加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 自由落体运动、竖直上抛运动、宇宙航行 点对点训练：（2024·湖南卷）如图，质量分别为、、、的四个小球、、、，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于点，处于静止状态，重力加速度大小为。若将、间的细线剪断，则剪断瞬间和的加速度大小分别为（ ）。 A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】A 【解析】剪断细线前，对、、整体进行分析，有，对，有，剪断细线后，对，有，解得，方向竖直向上；对，有，解得，方向竖直向下，项正确。 知识点三 验证牛顿运动定律 一、基本原理与操作 原理装置图 操作要领 探究方法——控制变量法 (1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重新平衡摩擦力) (2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求) (3)要测量的物理量 ①小车与其上砝码的总质量(天平) ②小车受到的拉力(约等于重物的重力) ③小车的加速度(根据纸带用逐差法或根据光电门数据计算加速度) (4)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放，在到达定滑轮前按住小车，实验时先接通电源，后释放小车 二、数据处理和实验结论 (1)利用Δx＝aT2及逐差法求a。 (2)以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，如图甲所示，说明a与F成正比。 (3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，如图乙所示，就能判定a与M成反比。 注意事项 (1)平衡摩擦力的方法：在长木板无滑轮的一端垫上小木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡。 (2)判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可通过打点纸带，看上面各点间的距离是否均匀。 (3)平衡摩擦力时要注意以下几点 ①平衡摩擦力时不能在轻绳的另一端挂托盘 ②平衡摩擦力必须让小车连上纸带，且让打点计时器处于工作状态 ③平衡摩擦力时可借助纸带上点迹是否均匀来判断 误差分析 (1)质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。 (2)实验原理不完善引起误差。 通过适当的调节，使小车所受的阻力被平衡，当小车做加速运动时，可以得到 a＝g，FT＝mg＝，只有当M≫m时，才可近似认为小车所受的拉力FT等于mg，所以本实验存在系统误差。 (3)平衡摩擦力不准确会造成误差。 点对点训练：（2025·山东卷）某小组采用如图1所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： （1） 将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用_ _ _ _ （选填“5.00”或“1.00”）的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 （2） 将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度、，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间，计算小车的加速度_ _ _ _ （结果保留2位有效数字）。 （3） 将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出图像，如图2所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应_ _ _ _ （选填“增大”或“减小”）轨道的倾角。 （4） 图2中直线斜率的单位为_ _ _ _ _ _ _ _ （选填“”或“”）。 【答案】（1） 1.00 （2） 0.41 （3） 增大 （4） 【解析】 （1） 实验用遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度越小，代替时的误差越小，故为较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度，应选择 的遮光片。 （2） 根据加速度的定义式可得。 （3） 根据图像可知，当小车受到一定大小的外力 时，此时小车的加速度仍为零，可知平衡摩擦力不足，若要得到一条过原点的直线，需要平衡摩擦力，故实验中应增大轨道的倾角。 （4） 图2中直线斜率，根据 可知直线斜率的单位为。 【能力提升】 一、动力学中的图象问题 1.常见的动力学图象及问题类型 2.解题策略——数形结合解决动力学图象问题 (1)在图象问题中，无论是读图还是作图，都应尽量先建立函数关系，进而明确“图象与公式”“图象与规律”间的关系；然后根据函数关系读取图象信息或描点作图。 (2)读图时，要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标轴包围的“面积”等所表示的物理意义，尽可能多地提取有效信息。 点对点训练：(多选)水平地面上质量为1 kg的物块受到水平拉力F1、F2的作用，F1、F2随时间的变化如图所示，已知物块在前2 s内以4 m/s的速度做匀速直线运动，取g＝10 m/s2，则(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) A.物块与地面间的动摩擦因数为0.2 B.3 s末物块受到的摩擦力大小为3 N C.4 s末物块受到的摩擦力大小为1 N D.5 s末物块的加速度大小为3 m/s2 解析　在0～2 s内物块做匀速直线运动，则摩擦力Ff＝3 N，则μ＝＝＝0.3，选项A错误；2 s后物块做匀减速直线运动，加速度a＝＝ m/s2＝ －2 m/s2，则经过t＝＝2 s，即4 s末速度减为零，则3 s末物块受到的摩擦力大小为3 N，4 s末物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为6 N－5 N＝1 N，选项B、C正确；物块停止后，因两个力的差值小于最大静摩擦力，则物块不再运动，则5 s末物块的加速度为零，选项D错误。 答案　BC 二、动力学中的连接体问题 类型 图示 特点 物物叠放连接体 两物体通过弹力、摩擦力作用，具有相同的速度和加速度 轻绳连接体 速度、加速度相同 速度、加速度大小相等，方向不同 轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度大小一定相等 轻杆连接体 轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比 轻弹簧连接体 在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变量最大时，两端连接体的速率相等 点对点训练：物体A、B放在光滑的水平地面上，其质量之比mA∶mB＝2∶1。现用水平3 N的拉力作用在物体A上，如图所示，则A对B的拉力大小等于(　　) A.1 N B.1.5 N C.2 N D.3 N 解析　设B物体的质量为m，A对B的拉力为FAB，对A、B 整体，根据牛顿第二定律得F＝(mA＋mB)a，则a＝，对B有FAB＝ma，所以FAB＝1 N。 答案　A 三、动力学中的典型“模型” 模型一　等时圆模型 1.模型特征 (1)质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等，如图1甲所示。 (2)质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等，如图乙所示。 (3)两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等，如图丙所示。 点对点训练：如图所示，AB和CD为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R和r的两个相切的圆上(两个圆过切点的直径在竖直方向上)，且斜槽都通过切点P。设有一重物先后沿两个斜槽从静止出发，由A滑到B和由C滑到D，所用的时间分别为t1和t2，则t1与t2之比为(　　) A.2∶1 　　B.1∶1 C.∶1 　 　　D.1∶ 答案　B 模型二　“传送带”模型 1.水平传送带模型 项目 图示 运动情况 判断方法 情景1 可能一直加速，也可能先加速后匀速 若≤l，物、带能共速 情景2 当v0>v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速；当v0<v时，可能一直加速，也可能先加速再匀速 若≤l，物、带能共速 情景3 传送带较短时，滑块一直减速达到左端；传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端 若≤l，物块能返回 2.倾斜传送带模型 项目 图示 运动情况 判断方法 情景1 可能一直加速，也可能先加速后匀速 若≤l，物、带能共速 情景2 可能一直加速，也可能先加速后匀速，还可能先以a1加速后以a2加速 若≤l，物、带能共速；若μ≥tan θ，物、带共速后匀速；若μ<tan θ，物体以a2加速(a2<a) 点对点训练:如图所示，水平传送带匀速顺时针转动，速度大小，传送带上、两点间的距离为，在点一物块（可视作质点）以的速度滑上传送带。已知物块与传送带间的动摩擦因数，取，下列说法正确的是（ ）。 A. 物块能滑过点 B. 物块经速度减为零 C. 物块在传送带上滑动时加速度的大小是 D. 物块返回到点时的速度大小仍是 【答案】C 【解析】物块在传送带上滑动时，根据牛顿第二定律可得，解得加速度大小，物块速度减为零所用的时间，该过程物块的位移大小，可知物块不能滑过 点，、两项错误，项正确；由于，可知物块向左速度减为0后，反向向右加速到返回到 点前已经与传送带共速，之后与传送带保持相对静止，所以物块返回到 点时的速度大小为，项错误。 模型三　“板—块”模型 1.模型特点 滑块（视为质点）置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动。 2.位移关系 如图所示，滑块由木板一端运动到另一端的过程中，滑块和木板同向运动时，位移之差（板长）；滑块和木板反向运动时，位移大小之和。 3.解题关键点 （1）由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向。 （2）当滑块与木板速度相同时，“板块”间的摩擦力可能由滑动摩擦力转变为静摩擦力或者两者间不再有摩擦力（水平面上以相同速度匀速运动）。 点对点训练：如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下。接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求： (1)A被敲击后获得的初速度大小vA； (2)在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小aB、aB′； (3)B被敲击后获得的初速度大小vB。 解析　A、B的运动过程如图所示 (1)由牛顿第二定律知，A加速度的大小aA＝μg 匀变速直线运动v＝2aAL 解得vA＝。 (2)设A、B的质量均为m 对齐前，B所受合外力大小F＝3μmg 由牛顿第二定律F＝maB，得aB＝3μg 对齐后，A、B整体所受合外力大小F′＝2μmg 由牛顿第二定律F′＝2maB′，得aB′＝μg。 (3)设经过时间t，A、B达到共同速度v，位移分别为xA、xB，A加速度的大小等于aA 则v＝aAt，v＝vB－aBt xA＝aAt2，xB＝vBt－aBt2 且xB－xA＝L 解得vB＝2。 答案　(1)　(2)3μg　μg　(3)2 1 学科网（北京）股份有限公司 $