2027届高考物理一轮复习人教版专题讲义（江苏专用）-专题08 牛顿运动定律

专题08　牛顿运动定律　【江苏专用】 2027年高考物理一轮复习（人教版2019） 专题08　牛顿运动定律 2027年高考物理一轮复习 人教版（2019）　江苏专用 建议用时：75 分钟 题量：43 题 难度：★★★★☆ 版本：原卷版 ● 内容概览 ● 01 　牛顿运动定律的基本规律 　考点一　牛顿第一定律与伽利略理想实验 　考点二　惯性与质量 　考点三　牛顿第三定律与相互作用力 　考点四　力学单位制 02 　牛顿第二定律与超重失重 　考点五　牛顿第二定律与瞬时加速度 　考点六　超重与失重 03 　综合应用 　考点七　连接体与牛顿定律综合应用 04 　综合练习 ▎学习目标 1．理解牛顿第一定律的内容与意义，了解伽利略理想实验的推理过程，知道力是改变物体运动状态（产生加速度）的原因，而不是维持运动的原因。 2．理解惯性的概念，知道惯性是物体的固有属性、质量是惯性大小的唯一量度，能解释生活中的惯性现象。 3．掌握牛顿第二定律 F＝ma，理解其矢量性、瞬时性、同体性、独立性，能分析弹簧（不突变）与绳杆（突变）的瞬时加速度问题。 4．理解牛顿第三定律，掌握作用力与反作用力的特点，并能区分作用力与反作用力和一对平衡力。 5．了解力学单位制，知道基本单位和导出单位，能进行简单的量纲分析；理解超重、失重和完全失重的条件与实质，能结合整体法、隔离法解决连接体、板块、弹簧等综合问题。 ▎课标与考情 【课标要求】通过实验，认识牛顿运动定律；能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。理解牛顿第一定律和惯性，理解牛顿第二定律、牛顿第三定律，知道力学单位制，能用牛顿运动定律分析超重、失重等现象，发展模型建构、科学推理和解决实际问题的能力。 【考情分析】江苏高考物理采用自主命题（满分100分，考试时间75分钟）：单项选择题10题（每题4分，共40分）；非选择题5题（含1道实验题和4道计算题，共60分）。牛顿运动定律是整个力学的核心，是受力分析与运动分析的桥梁：选择题常考查惯性、作用力与反作用力、瞬时加速度、超重失重、力学单位制等；计算题常以连接体、板块、弹簧、传送带等为情境，考查牛顿第二定律与运动学规律的综合应用。复习时要准确理解三大定律，熟练掌握“整体法、隔离法”和“瞬时、临界、分离”等问题的分析思路，能联系生活、科技和社会热点。 ▎思维导图 图1　牛顿运动定律知识网络 考向一　牛顿运动定律的基本规律 本考向聚焦牛顿运动定律的基本内容。考查牛顿第一定律与伽利略理想实验、惯性与质量、牛顿第三定律与相互作用力以及力学单位制，是理解和应用牛顿定律的基础。 考点一　牛顿第一定律与伽利略理想实验 ▎知识梳理 1．亚里士多德的观点 亚里士多德根据日常经验认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。即力是维持物体运动的原因。 2．伽利略的理想实验 伽利略让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面，斜面越光滑，小球越接近原来的高度。他由此推断：若没有摩擦，小球将上升到原来的高度；减小第二个斜面的倾角，小球要达到原来的高度就会滚得更远；若把第二个斜面变为水平面，小球将永远运动下去。 图1　伽利略理想实验：右侧斜面倾角越小，小球运动越远，水平面上将永远运动下去 3．牛顿第一定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 4．牛顿第一定律的意义 （1）揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。 （2）揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质——惯性，故牛顿第一定律又称惯性定律。 代表人物 观点 研究方法 / 依据 亚里士多德 力是维持运动的原因 凭直觉和日常经验 伽利略 力是改变运动状态的原因 理想实验（斜面推理） 笛卡儿 不受力时沿直线运动 补充和完善 牛顿 牛顿第一定律 系统总结 ▎重难诠释 理想实验以可靠的实验事实为基础，通过抽象思维抓住主要因素、忽略次要因素，从而揭示规律；它在现实中无法做到。 牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能由实验直接验证。 记忆点：“力维持运动是直觉，力改变运动是真理”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】在伽利略著名的理想实验中，他让小球从左侧斜面某一高度由静止滚下，并冲上右侧斜面。当右侧斜面的倾角逐渐减小，直至最终变为水平时，他观察到小球为了到达原来的高度会运动得越来越远。对此实验的分析，下列说法最能体现该实验研究思想的是（　　） A．通过科学推理得出物体在不受力时将保持匀速直线运动 B．直接证明了力是维持物体运动的原因 C．说明了物体的运动需要力来维持，没有力物体最终会停下来 D．验证了质量是物体惯性大小的量度 【变式1】关于伽利略的两个斜面实验。下列说法正确的是（　　） A．图甲实验利用斜面是为了缩短小球下滑的时间以便测量 B．图甲实验是为了验证“力是维持物体运动的原因” C．图乙实验结合逻辑推理可以得出结论：力不是维持物体运动的原因 D．图乙实验是为了归纳小球做自由落体运动的规律 【变式2】如图所示，图1、图2分别为物理教材上伽利略的斜面实验图和理想实验设计图，关于这两幅图说法正确的是（　　） A．伽利略利用图1斜面实验证明了力不是维持物体运动状态的原因 B．伽利略利用图1斜面实验证明了自由落体是匀加速直线运动 C．伽利略利用图2理想实验设计推导出牛顿第一定律 D．伽利略利用图2理想实验设计证明了力是维持物体运动状态的原因 【变式3】在物理学研究过程中，科学家们创造了许多物理学研究方法，如：理想模型法、极限法、控制变量法、放大法等。关于物理学研究方法，下列叙述正确的是（　　） A．通过平面镜观察桌面微小形变，采用了微元法 B．重心和质点概念的建立都采用了“等效替代”方法 C．加速度概念的建立采用了“比值定义法” D．伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”，是在实验的基础上经过抽象推理得出的结论，运用了理想模型法 考点二　惯性与质量 ▎知识梳理 1．惯性的定义 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。 2．惯性的普遍性 惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下（无论静止还是运动、受力还是不受力）都具有惯性。 3．惯性大小的量度 质量是物体惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变；惯性大小与物体的速度、受力情况均无关。 4．惯性的表现 物体不受力（或合力为零）时，惯性表现为保持原来的运动状态；物体受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。 图2　生活中的惯性实验：快速击走托盘后，鸡蛋由于惯性保持静止并竖直落入杯中 项目 惯性 力 物理意义 物体保持原运动状态的性质 物体对物体的作用 量度 质量（唯一量度） 大小用弹簧测力计 与运动 与速度、受力无关 决定运动状态的改变 性质 固有属性，无方向 矢量，有大小和方向 ▎重难诠释 惯性大小只与质量有关，与速度、受力、所处位置无关；“速度越大越难停下”不是因为惯性大，而是要改变的运动状态多。 惯性不是力，不能说“受到惯性作用”，应说“由于惯性”。 记忆点：“惯性看质量，启动向后、刹车向前”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】如图所示是公共场合的两种安全提示牌，甲图是人被障碍物绊住向前倾倒的情景，乙图是人在湿滑地面上向后滑倒的情景。关于这两种情景，下列解释正确的是（　　） A．甲图中由于人具有惯性，受到阻力后整个人都没有改变运动状态 B．乙图中人的惯性小于阻力，因此整个人的运动状态都发生了改变 C．二者都是脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来运动状态 D．二者都是上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态 【变式1】电动自行车是生活中常用的短途交通工具。某同学对其行驶过程中的惯性现象进行了分析，下列说法正确的是（　　） A．电动自行车刹车停止后，惯性消失 B．电动自行车超速行驶易引发事故，是因为速度越大惯性越大 C．电动自行车超载行驶易引发事故，是因为质量越大惯性越大 D．电动自行车转弯时适当减速，是为了减小车辆的惯性，使行驶更安全 【变式2】对于在操场跑步的李同学来说，关于其惯性的说法正确的是（　　） A．李同学跑步的装备越重，惯性越大 B．李同学跑步的速度越大，惯性越大 C．李同学跑步的时间越长，惯性越大 D．李同学跑步的位移越大，惯性越大 【变式3】如图所示，一机器人用盘子端着一杯咖啡在水平路面上做加速直线运动，则（　　） A．杯子的速度越大，杯子的惯性越大 B．托盘对杯子作用力的方向竖直向上 C．杯子受到的摩擦力方向与杯子的运动方向相反 D．托盘对杯子的支持力与杯子对托盘的压力总是大小相等 考点三　牛顿第三定律与相互作用力 ▎知识梳理 1．作用力与反作用力 两个物体之间相互作用时，把其中一个力叫作用力，另一个力叫反作用力。 2．牛顿第三定律 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。 图3　火箭发射：火箭向下喷出燃气（作用力），燃气对火箭产生向上的反作用力 3．三同三异三无关 三同：同大小、同直线、同时产生变化消失；三异：方向相反、作用对象不同、作用效果不同；三无关：与物体种类、运动状态、是否还有其他作用无关。 项目 作用力与反作用力 一对平衡力 受力物体 两个不同物体 同一个物体 力的性质 一定是同种性质 不一定同种性质 依赖关系 同时产生、同时消失 一个消失另一个可仍存在 作用效果 不能相互抵消 使物体平衡（合力为零） 大小方向 等大、反向、共线 等大、反向、共线 ▎重难诠释 作用力与反作用力作用在两个物体上，不能抵消、不能求合力；平衡力作用在同一物体上，合力为零。 平衡力不一定同种性质，作用力与反作用力一定同种性质。 记忆点：“相互作用两个体，平衡力在一个体”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】人在划船时，船桨对水的作用力为，水对船桨的作用力为，下列说法正确的是（　　） A．与的方向相同 B．船向前运动时大于 C．与是一对平衡力 D．与是一对作用力和反作用力 【变式1】骑行是大众喜爱的休闲运动，将骑行者与自行车视作整体，在水平平直路面匀速行驶，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．车轮对地面的摩擦力与地面对车轮的摩擦力为一对平衡力 B．前后轮受到的地面摩擦力均与车的运动方向相反 C．地面对后轮向前的摩擦力与前轮向后的摩擦力构成一对平衡力 D．骑行者与自行车整体所受合外力不为零 【变式2】引体向上是一项健身运动。该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。如图这样上拉下放，重复动作。关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是（　　） A．在加速上拉过程中，单杠对人的作用力大于人对单杠的作用力 B．在加速下放过程中，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力大小相等 C．悬垂静止时，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力 D．在加速下放过程中，某瞬间人可能不受力的作用 【变式3】如图，将一块橡皮擦放置在一本物理课本上，让物理课本以O点所在的左侧边缘为轴，从与水平面夹角θ＝0°开始缓慢转动过程中，橡皮擦始终相对物理课本静止。则该过程中，橡皮擦对物理课本的作用力（　　） A．不变 B．先增大后减小 C．减小 D．先减小后增大 考点四　力学单位制 ▎知识梳理 1．基本单位与导出单位 基本单位：选定的基本物理量的单位；导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的单位。 2．国际单位制（SI） 力学中规定长度（米 m）、质量（千克 kg）、时间（秒 s）为基本单位；速度（m/s）、加速度（m/s²）、力（N）等为导出单位。 3．单位制的意义 计算时统一使用国际单位制，可在过程中不带单位、只在结果中标出单位，还能通过单位（量纲）检查关系式是否正确。 4．量纲分析 物理关系式中等号两边物理量的单位（量纲）必须相同，据此可判断关系式是否正确。 物理量 名称 符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s 电流 安（培） A 力（导出） 牛（顿） N ▎重难诠释 力的单位 N 是导出单位，，“牛顿”不是基本单位。 量纲判断：只有单位相同的量才能相加或相等，据此可快速排除错误关系式。 注意“物理量”与“单位”的区别：长度是物理量，米是单位。 ◆ 例题·变式演练 【例题】达因值是表面张力系数的常用表述单位，以达因/厘米（dyn/cm）或毫牛/米（mN/m）表示，用国际基本单位表示正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式1】物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系，根据单位间的关系可以判断物理关系式是否正确。某组同学在探究声速v与空气压强p和空气密度ρ的关系时，推导出四个空气中声速的关系式，式中k为比例常数，无单位，则可能正确的关系式是（　　） A． B． C． D． 【变式2】由万有引力定律可知，物体之间相互作用力的大小为，式中G为引力常量。若用国际单位制的基本单位表示，G的单位应为（　　） A．N•• B．•• C．N•• D．•• 【变式3】研究表明，球形物体在液体中运动时除了受到浮力，还会受到阻力，其大小f＝kηrv（r和v分别是球的半径和速度，k是一个无单位的常数，η称为黏性系数）。关于黏性系数η的单位，用国际基本单位制表示是（　　） A． B． C． D． 考向二　牛顿第二定律与超重失重 本考向聚焦牛顿第二定律及其典型问题。考查牛顿第二定律的理解与瞬时加速度（弹簧不突变、绳杆突变），以及超重、失重和完全失重现象。 考点五　牛顿第二定律与瞬时加速度 ▎知识梳理 1．牛顿第二定律 物体加速度的大小跟它所受作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力方向相同。 2．五个特性 ①矢量性：a 与 F 同向；②瞬时性：a 与 F 同时产生、变化、消失；③同体性：a、F、m 对应同一物体；④独立性：各力独立产生加速度，可合成；⑤相对性：只适用于惯性参考系。 3．瞬时加速度问题 分析某一时刻状态变化后的瞬时加速度，关键是区分“力是否突变”： 图4　瞬时加速度的典型情境：绳 a、弹簧 b 与小球相连，剪断瞬间弹簧弹力不突变 模型 形变特点 瞬时力 弹簧 / 橡皮绳 形变需要时间，来不及改变 弹力瞬间不变 轻绳 / 刚性杆 形变极小，剪断即消失 力立即突变 硬接触面 支持力可突变 力立即突变 剪断 / 撤去 约束消失 重新受力分析 ▎重难诠释 弹簧（橡皮绳）的弹力不能突变，因为其形变来不及改变；绳、杆、硬接触面的弹力可以突变。 求瞬时加速度：先分析变化前受力（平衡），再分析变化瞬间哪些力改变，用 F＝ma 求 a。 记忆点：“弹簧不突变，绳杆马上变”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】如图所示，质量为m的小球用一水平轻弹簧系住，并用倾角为53°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态，在木板AB突然撤离的瞬间（重力加速度为g，cos53°＝0.6），小球的加速度为（　　） A．0 B．大小为g，方向竖直向下 C．大小为，方向垂直木板指向右下方 D．大小为，方向垂直木板指向右下方 【变式1】如图所示，两个质量均为m的相同小球A、B由两根轻质细绳和一根轻弹簧悬挂于天花板上。已知A、B间的细绳水平，θ＝30°；重力加速度为g。若剪断A、B间的细绳，则剪断细绳的瞬间（　　） A．A的加速度大小等于B的加速度大小 B．A的加速度大小为 C．弹簧的弹力大小为1.5mg D．弹簧的弹力大小为3mg 【变式2】如图所示，两个质量相同的小球A和B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂于天花板上的O点，关于从剪断细绳开始到弹簧第一次恢复原长过程中（A、B均未落地），A、B的速度v或加速度a随时间t变化关系图像可能是（　　） A． B． C． D． 【变式3】雨滴从高空由静止下落，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，则在此过程中雨滴运动的速度、加速度与时间的关系图像最接近下图中的（　　） A． B． C． D． 考点六　超重与失重 ▎知识梳理 1．实重与视重 实重：物体实际受到的重力 mg，与运动状态无关；视重：物体对支持物（或悬挂物）实际作用力的大小，可由台秤、弹簧测力计读出。 2．超重与失重 超重：视重大于实重，加速度方向向上（向上加速或向下减速）；失重：视重小于实重，加速度方向向下（向下加速或向上减速）。 图5　生活中的失重：跳楼机自由下落时游客处于失重状态，底部减速时又处于超重状态 3．完全失重 物体竖直向下的加速度等于重力加速度 g 时，视重为零，叫完全失重，此时一切由重力产生的现象消失。 4．注意 无论超重还是失重，物体的实际重力 mg 都不改变，改变的只是视重；判断看加速度方向，不看速度方向。 状态 加速度方向 视重 N 平衡 a = 0 N = mg 超重 向上 N = m(g + a) 失重 向下 N = m(g − a) 完全失重 向下，a = g N = 0 ▎重难诠释 超重、失重只看加速度方向，与速度方向（向上还是向下运动）无关。 实际重力不变，改变的是视重（对支持物的压力）。 完全失重时由重力引起的现象（天平、液柱压强、浮力）消失。 ▎热点·科技前沿 科技前沿·低空经济中的载人eVTOL 亿航智能EH216-S无人驾驶载人飞行器在广州、合肥等地开启常态化商业试运行，并在香港完成公开首飞。EH216-S可垂直起降：起飞时螺旋桨产生的总升力大于总重力，飞行器加速上升，乘员处于超重状态；匀速上升时升力等于重力；减速上升时升力小于重力，乘员处于失重状态。这正是牛顿第二定律与超重、失重规律在低空经济中的应用。 图　亿航EH216-S载人eVTOL：升力与重力的关系决定超重失重 ◆ 例题·变式演练 【例题】在升降机中，一人站在台秤上，发现自己的体重增加了20%，则下列判断正确的是（g取10）（　　） A．升降机以8的加速度加速下降 B．升降机以2的加速度加速上升 C．升降机以12的加速度加速上升 D．升降机以8的加速度加速上升 【变式1】如图所示为手机传感器Phyphox测量的某物体竖直方向运动的a﹣t图像，规定向上为正方向。该物体运动过程中，超重和失重的变化情况是（　　） A．超重→失重→超重→失重 B．失重→超重→超重→失重 C．超重→失重→失重→超重 D．失重→超重→失重→超重 【变式2】智能手机自带Phyphox软件能进行物理实验。某同学开启软件的加速度传感器，将手机屏幕朝上，从静止开始做蹲起动作，传感器记录竖直方向（z轴）的运动数据，规定竖直向上为正方向，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．0～4s内，完成一次蹲起动作，加速度为负时，手机处于超重状态 B．0～4s内，完成一次蹲起动作，加速度为正时，手机处于超重状态 C．0～8s内，完成一次蹲起动作，加速度为负时，手机处于失重状态 D．0～8s内，完成一次蹲起动作，加速度为正时，手机处于失重状态 【变式3】如图所示为无人机内部的一个加速度计，可以测量竖直轴向加速度，质量块上下两侧与两根竖直的轻弹簧连接，两根弹簧的另一端分别固定在外壳上。固定在质量块上的指针可指示弹簧的形变情况，弹簧始终处于弹性限度内，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度为a，加速度a的方向竖直向下时为正值。下列说法正确的是（　　） A．当无人机悬停在空中时，a＝g B．当无人机自由下落时，a＞0 C．当a＝﹣0.5g时，无人机处于失重状态 D．无人机无论悬停在地球表面还是空间站的“天宫”中，a的数值都一样 考向三　牛顿运动定律的综合应用 本考向聚焦牛顿运动定律在复杂情境中的综合应用。通过整体法、隔离法处理连接体、板块、弹簧分离和临界问题，提升综合建模和解决实际问题的能力。 考点七　连接体与牛顿定律综合应用 ▎知识梳理 1．整体法与隔离法 整体法：把几个物体看成一个整体进行受力分析，求整体加速度（内力不出现）；隔离法：把某一物体隔离出来，分析其受力（含内力）。 2．连接体问题 两个或多个物体相互连接（叠放、靠绳或弹簧连接）一起运动时，通常先整体求加速度，再隔离求相互作用力。 图6　连接体（板块＋弹簧）模型：整体法求加速度、隔离法求内力 3．常见类型 板块模型（叠放、判断是否相对滑动）、弹簧模型（分离条件、临界状态）、临界与极值问题（恰好、刚好、最大、最小）。 方法 适用 / 做法 关键 整体法 求共同加速度，内力不计 加速度相同 隔离法 求内力（绳、弹簧、摩擦力） 受力分析 板块模型 判断是否相对滑动，比较临界 最大静摩擦 弹簧分离 分离时相互压力为零 N = 0 且 a 相同 临界问题 抓“恰好、刚好” 临界条件 ▎重难诠释 求加速度用整体法、求内力用隔离法，整体法时内力不出现。 两物体分离的条件：相互间弹力为零，且此刻二者加速度相同。 板块是否相对滑动，应比较所需摩擦力与最大静摩擦力。 ▎热点·科技前沿 科技前沿·人形机器人奔跑 2025年8月，2025世界人形机器人运动会在北京举行，“天工”“宇树H1”等人形机器人完成了百米、1500米等项目。机器人奔跑时，腿部对地面施加向后的力，地面对机器人产生向前的摩擦力推动其加速（牛顿第三定律）；加速、转向和减速时都要根据牛顿第二定律实时调整各关节的力，并控制重心保持平衡。这正是牛顿三大定律在人形机器人运动控制中的综合应用。 图　“天工”人形机器人奔跑：牛顿三大定律的综合应用 ◆ 例题·变式演练 【例题】如图所示，A、B两物块静止叠放在水平地面上，A、B的质量分别为＝3kg，＝2kg，A、B之间的动摩擦因数为＝0.5，B与地面间的动摩擦因数为＝0.2。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10。现对A施加一水平拉力F（　　） A．当F＝12N时，A、B都相对地面静止 B．当F＞15N时，A相对B滑动 C．当F＝20N时，A、B间的摩擦力为14N D．无论F为何值，B的加速度不会超过2 【变式1】如图所示，质量分别为＝1kg、＝2kg的物块A、B中间用轻质弹簧连接，A在水平向右的力F＝6N的作用下，与B保持相对静止一起在水平面上向右运动。A与地面的摩擦可忽略，B与地面的动摩擦因数μ＝0.45，重力加速度g＝10，则弹簧的弹力大小为（　　） A．4N B．5N C．7N D．11N 【变式2】如图所示，一轻弹簧一端固定在倾角为53°的光滑斜面的底端，另一端拴住质量为＝2kg的物块P；Q为一质量为＝4kg的重物，Q与P接触但不粘连。弹簧的劲度系数k＝800N/m，系统处于静止状态。现给Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，加速度为a＝3。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10，下列说法正确的是（　　） A．t＝0.2s时Q与P分离 B．Q与P分离后，Q做减速运动 C．拉力F的最小值是18N D．拉力F的最大值是66N 【变式3】如图所示，在光滑水平面上，质量＝60kg的木箱甲和质量＝40kg的木箱乙通过水平刚性轻杆连接。木箱甲受到水平向右的推力＝120N，木箱乙受到水平向左的推力＝80N，则轻杆对木箱甲的作用力为（　　） A．96N，水平向左 B．40N，水平向左 C．80N，水平向右 D．120N，水平向右 ★ 综合练习 ★ 本部分精选15道题，覆盖本专题全部考点，请在规定时间内独立完成。 1．下列关于力的说法正确的是（　　） A．电场力可以说明力不需要施力物体 B．电场力可以说明不直接接触的物体间也可以有力 C．电场力和重力可能是一对相互作用力 D．摩擦力方向一定与物体运动方向相反 2．打冰出溜是一种极具东北地方特色的冬季娱乐活动，打冰出溜过程可分为助跑阶段和滑行阶段。若助跑阶段鞋与冰面不打滑，可视为匀加速直线运动；滑行阶段人保持姿势不变，可视为匀减速直线运动。下列说法正确的是（　　） A．助跑阶段，冰面对人的摩擦力向后 B．助跑阶段，人对冰面的摩擦力向前 C．滑行阶段，人对冰面的摩擦力向前 D．助跑阶段，人加速运动，若鞋与冰面发生相对滑动，则冰面对人的摩擦力大于人对冰面的摩擦力 3．如图所示，一位运动员在拔河时身体缓慢向后倾倒，在此期间运动员与地面的夹角θ逐渐减小，但仍保持平衡状态，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平。在运动员缓慢向后倾倒过程中（　　） A．地面对运动员的摩擦力大小不变 B．地面对运动员的作用力大小不变 C．地面对运动员的支持力小于运动员的重力大小 D．地面对运动员的支持力大小等于运动员对地面的压力大小 4．如图所示，一只瓢虫正沿着固定弧形树枝缓慢向上爬行，下列说法正确的是（　　） A．瓢虫所受合力不断变大 B．树枝对瓢虫的作用力变小 C．瓢虫受到的摩擦力不断变小 D．瓢虫对树枝的力和树枝对瓢虫的力是一对平衡力 5．中国科学院张卫红院士团队研发出了电活性界面增强智能材料，该材料通电后可产生极强电吸附效应。如图所示，将一块该智能材料贴合在竖直金属板侧壁，下端悬挂重物且保持静止。下列说法正确的是（　　） A．智能材料受5个力作用 B．金属板对智能材料的静摩擦力与重物对智能材料的拉力是一对平衡力 C．增大通电电压提升吸附力，智能材料对金属板的作用力不变 D．悬挂重物的质量减小，智能材料与金属板间的动摩擦因数减小 6．关于运动和力，下列说法正确的是（　　） A．物体不受力时一定保持静止 B．物体在力的作用下才能维持运动 C．相互平衡的两个力一定作用在同一物体上 D．摩擦力总是阻碍物体运动 7．如图所示，背越式跳高是专业运动员在比赛中常用的跳高技术。下列说法中正确的是（　　） A．研究运动员跳高动作时，运动员可看成质点 B．“背越式”掌握好的运动员过横杆时重心也要高于横杆 C．运动员起跳时对地面的作用力与地面对运动员的作用力大小相等 D．整个过程中，运动员的重心在身体上的位置保持不变 8．如图所示是儿童喜欢玩的滑板车，下列说法正确的是（　　） A．儿童站在滑板车上静止时，儿童没有受到力的作用 B．儿童单脚蹬地，滑板车会从静止开始向前运动，说明力是维持物体运动状态的原因 C．儿童单脚蹬地，维持滑板车向前做匀速直线运动时，滑板车没有受到力的作用 D．儿童蹬地后双脚站在滑板车上，滑板车会逐渐变慢，说明力是改变物体运动状态的原因 9．有关力与运动的关系，下列说法正确的是（　　） A．空中飞行的篮球，若它所受的力全部消失，它可能沿斜上方做匀速直线运动 B．足球在水平地面上滚动时会慢慢停下来，是由于没有受到力的作用 C．用水平力推水平地面上的箱子，未推动是因为推力小于摩擦力 D．运动员将杠铃举在空中静止时，运动员受到的重力和地面对他的支持力相互平衡 10．如图所示，物体在力F作用下沿光滑水平面运动。某时刻撤去力F，物体将（　　） A．立即停止 B．逐渐停止 C．做匀加速运动 D．做匀速直线运动 11．某同学用一根细绳将水杯悬挂在自行车车把上，当他骑车沿平直公路做匀减速直线运动时，水杯与车把保持相对静止。以下水杯的受力示意图，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 12．如图所示，倾角θ＝30°的固定光滑斜面上，质量分别为3m、2m、m的三个小球A、B、C，通过轻质细线或轻弹簧互相连接，悬挂于挡板上，处于静止状态，重力加速度为g。若将A、B间的细线剪断，则剪断瞬间A、B和C的加速度大小分别为（　　） A．0.5g，0.75g，0.25g B．0.75g，0.5g，0 C．0.5g，0.75g，0 D．0，0.75g，0.25g 13．如图所示，用轻绳a将质量为m的小球A悬挂于质量为3m的木箱顶部。小球A通过一根轻弹簧与质量同为m的小球B相连。小球B底部与木箱接触而不挤压。木箱通过轻绳b悬挂于天花板。小球和木箱均为静止状态。已知重力加速度为g，现仅剪断其中一根轻绳，则（　　） A．剪断轻绳a瞬间，轻绳b的拉力为4mg B．剪断轻绳a瞬间，小球A的加速度大小为g C．剪断轻绳b瞬间，轻绳a的拉力为0.75mg D．剪断轻绳b瞬间，小球B与木箱底部间的弹力为mg 14．一重物固定在动滑轮上，可看成质点，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，下列情景可能的是（　　） A． B． C． D． 15．如图，绝缘轨道ABCDE由粗糙水平轨道ABC和光滑竖直半圆轨道CDE组成，两部分轨道平滑连接于C点，半圆轨道的圆心为O、半径。一根轻弹簧左端拴接在A处的竖直墙面上，右端与质量m＝1kg小物块接触（不连接），弹簧处于原长时物块位于B点。让物块向左压缩弹簧使弹簧的弹性势能为＝0.9J时，物块向左移动了x＝0.2m，然后自由释放物块。物块到达B点时对物块施加一水平向右的变力F，随时间变化关系为F＝4t，物块到达B点时开始计时，到达C点时撤去F。物块进入半圆轨道后，在D点对半圆轨道的压力恰好为零，此时OD与竖直方向的夹角θ＝60°。物块可视为质点，物块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，不计空气阻力，g取10。求： （1）物块到达B点时的速度的大小； （2）物块到达C点时的速度的大小； （3）物块在BC间运动的时间t。 2027年高考物理一轮复习（人教版2019）· 江苏专用 · 专题08 牛顿运动定律 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $专题08　牛顿运动定律　【江苏专用】 2027年高考物理一轮复习（人教版2019） 专题08　牛顿运动定律 2027年高考物理一轮复习 人教版（2019）　江苏专用 建议用时：75 分钟 题量：43 题 难度：★★★★☆ 版本：解析版 ● 内容概览 ● 01 　牛顿运动定律的基本规律 　考点一　牛顿第一定律与伽利略理想实验 　考点二　惯性与质量 　考点三　牛顿第三定律与相互作用力 　考点四　力学单位制 02 　牛顿第二定律与超重失重 　考点五　牛顿第二定律与瞬时加速度 　考点六　超重与失重 03 　综合应用 　考点七　连接体与牛顿定律综合应用 04 　综合练习 ▎学习目标 1．理解牛顿第一定律的内容与意义，了解伽利略理想实验的推理过程，知道力是改变物体运动状态（产生加速度）的原因，而不是维持运动的原因。 2．理解惯性的概念，知道惯性是物体的固有属性、质量是惯性大小的唯一量度，能解释生活中的惯性现象。 3．掌握牛顿第二定律 F＝ma，理解其矢量性、瞬时性、同体性、独立性，能分析弹簧（不突变）与绳杆（突变）的瞬时加速度问题。 4．理解牛顿第三定律，掌握作用力与反作用力的特点，并能区分作用力与反作用力和一对平衡力。 5．了解力学单位制，知道基本单位和导出单位，能进行简单的量纲分析；理解超重、失重和完全失重的条件与实质，能结合整体法、隔离法解决连接体、板块、弹簧等综合问题。 ▎课标与考情 【课标要求】通过实验，认识牛顿运动定律；能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。理解牛顿第一定律和惯性，理解牛顿第二定律、牛顿第三定律，知道力学单位制，能用牛顿运动定律分析超重、失重等现象，发展模型建构、科学推理和解决实际问题的能力。 【考情分析】江苏高考物理采用自主命题（满分100分，考试时间75分钟）：单项选择题10题（每题4分，共40分）；非选择题5题（含1道实验题和4道计算题，共60分）。牛顿运动定律是整个力学的核心，是受力分析与运动分析的桥梁：选择题常考查惯性、作用力与反作用力、瞬时加速度、超重失重、力学单位制等；计算题常以连接体、板块、弹簧、传送带等为情境，考查牛顿第二定律与运动学规律的综合应用。复习时要准确理解三大定律，熟练掌握“整体法、隔离法”和“瞬时、临界、分离”等问题的分析思路，能联系生活、科技和社会热点。 ▎思维导图 图1　牛顿运动定律知识网络 考向一　牛顿运动定律的基本规律 本考向聚焦牛顿运动定律的基本内容。考查牛顿第一定律与伽利略理想实验、惯性与质量、牛顿第三定律与相互作用力以及力学单位制，是理解和应用牛顿定律的基础。 考点一　牛顿第一定律与伽利略理想实验 ▎知识梳理 1．亚里士多德的观点 亚里士多德根据日常经验认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。即力是维持物体运动的原因。 2．伽利略的理想实验 伽利略让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面，斜面越光滑，小球越接近原来的高度。他由此推断：若没有摩擦，小球将上升到原来的高度；减小第二个斜面的倾角，小球要达到原来的高度就会滚得更远；若把第二个斜面变为水平面，小球将永远运动下去。 图1　伽利略理想实验：右侧斜面倾角越小，小球运动越远，水平面上将永远运动下去 3．牛顿第一定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 4．牛顿第一定律的意义 （1）揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。 （2）揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质——惯性，故牛顿第一定律又称惯性定律。 代表人物 观点 研究方法 / 依据 亚里士多德 力是维持运动的原因 凭直觉和日常经验 伽利略 力是改变运动状态的原因 理想实验（斜面推理） 笛卡儿 不受力时沿直线运动 补充和完善 牛顿 牛顿第一定律 系统总结 ▎重难诠释 理想实验以可靠的实验事实为基础，通过抽象思维抓住主要因素、忽略次要因素，从而揭示规律；它在现实中无法做到。 牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能由实验直接验证。 记忆点：“力维持运动是直觉，力改变运动是真理”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】在伽利略著名的理想实验中，他让小球从左侧斜面某一高度由静止滚下，并冲上右侧斜面。当右侧斜面的倾角逐渐减小，直至最终变为水平时，他观察到小球为了到达原来的高度会运动得越来越远。对此实验的分析，下列说法最能体现该实验研究思想的是（　　） A．通过科学推理得出物体在不受力时将保持匀速直线运动 B．直接证明了力是维持物体运动的原因 C．说明了物体的运动需要力来维持，没有力物体最终会停下来 D．验证了质量是物体惯性大小的量度 【答案】A 【解答】解：A、伽利略的理想实验以可靠的实验事实为基础，通过科学推理：若斜面无摩擦，右侧斜面倾角减小为水平时，小球不需要受力就能永远保持匀速直线运动，符合实验的核心研究思想，故A正确； B、该实验推翻了“力是维持物体运动的原因”的错误结论，理想斜面实验证明了“力不是维持物体运动的原因”，故B错误； C、“运动需要力维持、不受力就会停下”是亚里士多德的错误结论，伽利略的实验恰好否定了该观点，故C错误； D、该实验没有改变小球质量的变量，并未涉及质量与惯性的关系，无法验证质量是惯性大小的量度，故D错误。 故选：A。 【易错点】　伽利略理想实验是在可靠实验基础上的科学推理，现实中无法做到，不能由实验直接验证；牛顿第一定律是利用逻辑思维分析事实的产物。它揭示了力是改变物体运动状态（产生加速度）的原因，而不是维持物体运动的原因。 【变式1】关于伽利略的两个斜面实验。下列说法正确的是（　　） A．图甲实验利用斜面是为了缩短小球下滑的时间以便测量 B．图甲实验是为了验证“力是维持物体运动的原因” C．图乙实验结合逻辑推理可以得出结论：力不是维持物体运动的原因 D．图乙实验是为了归纳小球做自由落体运动的规律 【答案】C 【解答】解：A.图甲是伽利略研究自由落体的斜面实验。由于当时计时工具简陋，自由落体下落太快，时间很难测量。使用倾角较小的斜面，目的是延长小球下滑的时间，减小时间测量的误差，不是缩短时间，故A错误； B.图甲实验目的是探究自由落体运动的规律，证明小球沿斜面的运动是匀加速直线运动，再外推得到自由落体是匀变速运动。而“力是维持物体运动的原因”是亚里士多德的错误观点，伽利略的实验恰恰是推翻这个结论，故B错误； C.图乙是伽利略理想斜面实验（理想实验）：小球从一侧斜面滚下，冲上另一侧斜面。在忽略摩擦的理想情况下，小球会上升到原来释放的高度；不断减小右侧斜面倾角，小球运动的水平距离越来越远；逻辑外推到斜面水平时，小球将永远运动下去。由此推理得出：力不是维持物体运动的原因，故C正确； D.图乙理想斜面实验研究的是力和运动的关系，并不是研究自由落体运动规律；研究自由落体规律的是图甲的斜面实验，故D错误。 故选：C。 【变式2】如图所示，图1、图2分别为物理教材上伽利略的斜面实验图和理想实验设计图，关于这两幅图说法正确的是（　　） A．伽利略利用图1斜面实验证明了力不是维持物体运动状态的原因 B．伽利略利用图1斜面实验证明了自由落体是匀加速直线运动 C．伽利略利用图2理想实验设计推导出牛顿第一定律 D．伽利略利用图2理想实验设计证明了力是维持物体运动状态的原因 【答案】B 【解答】解：B．伽利略利用图1斜面实验证明了自由落体是匀加速直线运动，故B正确； ACD．伽利略利用图2理想实验设计证明了力不是维持物体运动状态的原因，牛顿第一定律是牛顿总结出来的，否定了“力维持运动”这个亚里士多德的错误观点，故ACD错误。 故选：B。 【变式3】在物理学研究过程中，科学家们创造了许多物理学研究方法，如：理想模型法、极限法、控制变量法、放大法等。关于物理学研究方法，下列叙述正确的是（　　） A．通过平面镜观察桌面微小形变，采用了微元法 B．重心和质点概念的建立都采用了“等效替代”方法 C．加速度概念的建立采用了“比值定义法” D．伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”，是在实验的基础上经过抽象推理得出的结论，运用了理想模型法 【答案】C 【解答】解：A．用平面镜观察桌面微小形变，利用光的反射将微小形变“放大“，使肉眼不易察觉的形变通过光点移动显现出来，这是放大法（光学放大法），不是微元法，故A错误； B．引入“重心”概念时，运用了等效的思想，质点概念的建立采用了理想化模型的方法，故B错误； C．加速度概念的建立采用了“比值定义法”，即加速度为物体速度变化量与所用时间之比，故C正确； D．伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”，是通过让小球从斜面某一高度滚下，滚上另一侧斜面，斜面越光滑，小球上升的高度越接近原来释放的高度，假设斜面为光滑斜面，小球将上升到原来释放的高度，如果把另一侧斜面变成水平面，小球永远达不到原来释放的高度，将一直做匀速直线运动，即伽利略是在实验的基础上经过抽象推理得出的结论，运用了理想实验法，即科学推理法，不是理想模型法，故D错误。 故选：C。 考点二　惯性与质量 ▎知识梳理 1．惯性的定义 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。 2．惯性的普遍性 惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下（无论静止还是运动、受力还是不受力）都具有惯性。 3．惯性大小的量度 质量是物体惯性大小的唯一量度。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变；惯性大小与物体的速度、受力情况均无关。 4．惯性的表现 物体不受力（或合力为零）时，惯性表现为保持原来的运动状态；物体受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。 图2　生活中的惯性实验：快速击走托盘后，鸡蛋由于惯性保持静止并竖直落入杯中 项目 惯性 力 物理意义 物体保持原运动状态的性质 物体对物体的作用 量度 质量（唯一量度） 大小用弹簧测力计 与运动 与速度、受力无关 决定运动状态的改变 性质 固有属性，无方向 矢量，有大小和方向 ▎重难诠释 惯性大小只与质量有关，与速度、受力、所处位置无关；“速度越大越难停下”不是因为惯性大，而是要改变的运动状态多。 惯性不是力，不能说“受到惯性作用”，应说“由于惯性”。 记忆点：“惯性看质量，启动向后、刹车向前”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】如图所示是公共场合的两种安全提示牌，甲图是人被障碍物绊住向前倾倒的情景，乙图是人在湿滑地面上向后滑倒的情景。关于这两种情景，下列解释正确的是（　　） A．甲图中由于人具有惯性，受到阻力后整个人都没有改变运动状态 B．乙图中人的惯性小于阻力，因此整个人的运动状态都发生了改变 C．二者都是脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来运动状态 D．二者都是上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态 【答案】C 【解答】解：AB、惯性是物体固有属性不是力，且甲乙两图中人均发生了倾倒，部分人体运动状态发生了改变，故AB错误； CD、甲图中脚被绊住速度v突变为零，上身由于惯性保持原速度v向前运动； 乙图中脚打滑速度v变大，上身由于惯性保持原速度v相对向后，二者均为脚运动状态改变而上身保持原来运动状态，故D错误，C正确。 故选：C。 【易错点】　惯性是物体的固有属性，其大小只与质量有关，与速度、受力无关，“速度越大惯性越大”是错误的。惯性不是力，不能说“受到惯性作用”，应说“由于惯性”。 【变式1】电动自行车是生活中常用的短途交通工具。某同学对其行驶过程中的惯性现象进行了分析，下列说法正确的是（　　） A．电动自行车刹车停止后，惯性消失 B．电动自行车超速行驶易引发事故，是因为速度越大惯性越大 C．电动自行车超载行驶易引发事故，是因为质量越大惯性越大 D．电动自行车转弯时适当减速，是为了减小车辆的惯性，使行驶更安全 【答案】C 【解答】解：A．惯性是物体的固有属性，只要物体有质量，惯性就始终存在，与运动状态无关。电动自行车刹车停止后，质量并未消失，惯性也不会消失，故A错误。 B．惯性大小仅由质量决定，与速度无关。超速行驶易引发事故是因为动能增大，但惯性不变，故B错误； C．超载行驶时质量增大，惯性增大（惯性大小与质量成正比），导致车辆更难改变运动状态（如刹车或转向），易引发事故，故C正确； D．转弯时减速是为了减小向心力需求，避免离心现象，但惯性由质量决定，减速不会改变质量，因此不会减小惯性，故D错误。 故选：C。 【变式2】对于在操场跑步的李同学来说，关于其惯性的说法正确的是（　　） A．李同学跑步的装备越重，惯性越大 B．李同学跑步的速度越大，惯性越大 C．李同学跑步的时间越长，惯性越大 D．李同学跑步的位移越大，惯性越大 【答案】A 【解答】解：惯性是物体保持其运动状态的性质，只与物体的质量有关，与速度、时间、位移等因素无关，故A正确，BCD错误。 故选：A。 【变式3】如图所示，一机器人用盘子端着一杯咖啡在水平路面上做加速直线运动，则（　　） A．杯子的速度越大，杯子的惯性越大 B．托盘对杯子作用力的方向竖直向上 C．杯子受到的摩擦力方向与杯子的运动方向相反 D．托盘对杯子的支持力与杯子对托盘的压力总是大小相等 【答案】D 【解答】解：A．惯性只与质量有关，与速度无关，故A错误； C．系统做加速直线运动，杯子在运动方向上只有托盘的摩擦力，加速度由摩擦力提供，故杯子受到的摩擦力方向与杯子的运动方向相同，故C错误； B．杯子受托盘竖直向上的支持力、向运动方向的摩擦力，托盘对杯子作用力为支持力和摩擦力的合力，方向斜向前上方，故B错误； D．托盘对杯子的支持力与杯子对托盘的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，二者总是大小相等，故D正确。 故选：D。 考点三　牛顿第三定律与相互作用力 ▎知识梳理 1．作用力与反作用力 两个物体之间相互作用时，把其中一个力叫作用力，另一个力叫反作用力。 2．牛顿第三定律 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。 图3　火箭发射：火箭向下喷出燃气（作用力），燃气对火箭产生向上的反作用力 3．三同三异三无关 三同：同大小、同直线、同时产生变化消失；三异：方向相反、作用对象不同、作用效果不同；三无关：与物体种类、运动状态、是否还有其他作用无关。 项目 作用力与反作用力 一对平衡力 受力物体 两个不同物体 同一个物体 力的性质 一定是同种性质 不一定同种性质 依赖关系 同时产生、同时消失 一个消失另一个可仍存在 作用效果 不能相互抵消 使物体平衡（合力为零） 大小方向 等大、反向、共线 等大、反向、共线 ▎重难诠释 作用力与反作用力作用在两个物体上，不能抵消、不能求合力；平衡力作用在同一物体上，合力为零。 平衡力不一定同种性质，作用力与反作用力一定同种性质。 记忆点：“相互作用两个体，平衡力在一个体”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】人在划船时，船桨对水的作用力为，水对船桨的作用力为，下列说法正确的是（　　） A．与的方向相同 B．船向前运动时大于 C．与是一对平衡力 D．与是一对作用力和反作用力 【答案】D 【解答】解：与是一对作用力和反作用力，与总是大小相等，方向相反，故D正确，ABC错误。 故选：D。 【易错点】　作用力与反作用力作用在两个不同物体上，不能抵消、不能求合力；平衡力作用在同一物体上，能抵消。二者都等大、反向、共线，区别在于受力物体、力的性质和依赖关系。 【变式1】骑行是大众喜爱的休闲运动，将骑行者与自行车视作整体，在水平平直路面匀速行驶，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．车轮对地面的摩擦力与地面对车轮的摩擦力为一对平衡力 B．前后轮受到的地面摩擦力均与车的运动方向相反 C．地面对后轮向前的摩擦力与前轮向后的摩擦力构成一对平衡力 D．骑行者与自行车整体所受合外力不为零 【答案】C 【解答】解：A．根据牛顿第三定律，车轮对地面的摩擦力与地面对车轮的摩擦力是一对相互作用力，故A错误； B．骑行时后轮是主动轮，相对地面有向后滑动的趋势，地面对后轮的静摩擦力方向与车运动方向相同；前轮是从动轮，相对地面有向前滑动的趋势，地面对前轮的摩擦力与运动方向相反，故B错误； C．整体匀速行驶处于平衡状态，合外力为零，地面对后轮向前的动力摩擦力和地面对前轮向后的阻力摩擦力，大小相等、方向相反，作用在骑行者与自行车这同一整体上，构成一对平衡力，故C正确； D．整体做匀速直线运动，属于平衡状态，所受合外力为零，故D错误。 故选：C。 【变式2】引体向上是一项健身运动。该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。如图这样上拉下放，重复动作。关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是（　　） A．在加速上拉过程中，单杠对人的作用力大于人对单杠的作用力 B．在加速下放过程中，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力大小相等 C．悬垂静止时，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力 D．在加速下放过程中，某瞬间人可能不受力的作用 【答案】B 【解答】解：ABC、无论是加速上拉过程，加速下放过程，还是悬垂静止中，单杠对人的作用力和人对单杠的作用力，是一对相互作用力，和人的运动状态无关，两者大小始终相等，故AC错误，B正确； D、在加速下放过程中，某瞬间人向下的加速度为g，此时人只受到重力，故D错误。 故选：B。 【变式3】如图，将一块橡皮擦放置在一本物理课本上，让物理课本以O点所在的左侧边缘为轴，从与水平面夹角θ＝0°开始缓慢转动过程中，橡皮擦始终相对物理课本静止。则该过程中，橡皮擦对物理课本的作用力（　　） A．不变 B．先增大后减小 C．减小 D．先减小后增大 【答案】A 【解答】解：课本缓慢逆时针转动过程中，橡皮擦始终保持平衡状态，橡皮擦所受合力始终为零，即橡皮擦所受重力与课本对橡皮擦的作用力始终等大、反向，即课本对橡皮擦的作用力不变，故橡皮擦对物理课本的作用力不变，故A正确，BCD错误。 故选：A。 考点四　力学单位制 ▎知识梳理 1．基本单位与导出单位 基本单位：选定的基本物理量的单位；导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的单位。 2．国际单位制（SI） 力学中规定长度（米 m）、质量（千克 kg）、时间（秒 s）为基本单位；速度（m/s）、加速度（m/s²）、力（N）等为导出单位。 3．单位制的意义 计算时统一使用国际单位制，可在过程中不带单位、只在结果中标出单位，还能通过单位（量纲）检查关系式是否正确。 4．量纲分析 物理关系式中等号两边物理量的单位（量纲）必须相同，据此可判断关系式是否正确。 物理量 名称 符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s 电流 安（培） A 力（导出） 牛（顿） N ▎重难诠释 力的单位 N 是导出单位，，“牛顿”不是基本单位。 量纲判断：只有单位相同的量才能相加或相等，据此可快速排除错误关系式。 注意“物理量”与“单位”的区别：长度是物理量，米是单位。 ◆ 例题·变式演练 【例题】达因值是表面张力系数的常用表述单位，以达因/厘米（dyn/cm）或毫牛/米（mN/m）表示，用国际基本单位表示正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：表面张力系数的单位为：力/长度，即N/m 由F＝ma，力的导出单位N用国际基本单位表示为1N＝1kg• 则表面张力系数的单位，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【易错点】　力的单位 N 是导出单位，；判断关系式时看等号两边量纲是否相同，只有单位相同的量才能相加或相等。 【变式1】物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系，根据单位间的关系可以判断物理关系式是否正确。某组同学在探究声速v与空气压强p和空气密度ρ的关系时，推导出四个空气中声速的关系式，式中k为比例常数，无单位，则可能正确的关系式是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：声速v的单位是m/s 压强p的单位为Pa，根据p可得Pa单位的推导为 空气密度ρ的单位是kg/ 无单位的比例常数k不影响等式两侧的单位匹配。 A．的单位为，和声速的单位相同，故A正确； B．的单位为，不是速度的单位，故B错误； C．的单位为，不是速度的单位，故C错误； D．的单位为，故D错误。 故选：A。 【变式2】由万有引力定律可知，物体之间相互作用力的大小为，式中G为引力常量。若用国际单位制的基本单位表示，G的单位应为（　　） A．N•• B．•• C．N•• D．•• 【答案】B 【解答】解：结合 得 力的单位是 N＝kg• 代入数据可得G的单位应为，故B正确，ACD错误。 故选：B。 【变式3】研究表明，球形物体在液体中运动时除了受到浮力，还会受到阻力，其大小f＝kηrv（r和v分别是球的半径和速度，k是一个无单位的常数，η称为黏性系数）。关于黏性系数η的单位，用国际基本单位制表示是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：结合阻力公式 f＝kηrv，k 为无单位常数。黏性系数η的单位，故A正确，BCD错误。 故选：A。 考向二　牛顿第二定律与超重失重 本考向聚焦牛顿第二定律及其典型问题。考查牛顿第二定律的理解与瞬时加速度（弹簧不突变、绳杆突变），以及超重、失重和完全失重现象。 考点五　牛顿第二定律与瞬时加速度 ▎知识梳理 1．牛顿第二定律 物体加速度的大小跟它所受作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力方向相同。 2．五个特性 ①矢量性：a 与 F 同向；②瞬时性：a 与 F 同时产生、变化、消失；③同体性：a、F、m 对应同一物体；④独立性：各力独立产生加速度，可合成；⑤相对性：只适用于惯性参考系。 3．瞬时加速度问题 分析某一时刻状态变化后的瞬时加速度，关键是区分“力是否突变”： 图4　瞬时加速度的典型情境：绳 a、弹簧 b 与小球相连，剪断瞬间弹簧弹力不突变 模型 形变特点 瞬时力 弹簧 / 橡皮绳 形变需要时间，来不及改变 弹力瞬间不变 轻绳 / 刚性杆 形变极小，剪断即消失 力立即突变 硬接触面 支持力可突变 力立即突变 剪断 / 撤去 约束消失 重新受力分析 ▎重难诠释 弹簧（橡皮绳）的弹力不能突变，因为其形变来不及改变；绳、杆、硬接触面的弹力可以突变。 求瞬时加速度：先分析变化前受力（平衡），再分析变化瞬间哪些力改变，用 F＝ma 求 a。 记忆点：“弹簧不突变，绳杆马上变”。 ◆ 例题·变式演练 【例题】如图所示，质量为m的小球用一水平轻弹簧系住，并用倾角为53°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态，在木板AB突然撤离的瞬间（重力加速度为g，cos53°＝0.6），小球的加速度为（　　） A．0 B．大小为g，方向竖直向下 C．大小为，方向垂直木板指向右下方 D．大小为，方向垂直木板指向右下方 【答案】D 【解答】解：木板撤去前，小球处于平衡状态，受重力、支持力和弹簧的拉力，如图所示： 根据共点力平衡条件得：Ncos53°＝mg 解得：N 木板AB突然撤去的瞬间，支持力消失，重力和拉力不变，则小球的合力大小等于原来的支持力N，方向与N反向，即＝N 根据牛顿第二定律，可得小球的加速度为，方向与合力方向相同，即垂直木板指向右下方，故ABC错误，D正确。 故选：D。 【易错点】　弹簧（橡皮绳）的弹力瞬间不变，因为形变来不及改变；轻绳、刚性杆、硬接触面的弹力可以突变。求瞬时加速度要先分析变化前的平衡，再分析变化瞬间哪些力改变，最后用 F＝ma 计算。 【变式1】如图所示，两个质量均为m的相同小球A、B由两根轻质细绳和一根轻弹簧悬挂于天花板上。已知A、B间的细绳水平，θ＝30°；重力加速度为g。若剪断A、B间的细绳，则剪断细绳的瞬间（　　） A．A的加速度大小等于B的加速度大小 B．A的加速度大小为 C．弹簧的弹力大小为1.5mg D．弹簧的弹力大小为3mg 【答案】B 【解答】解：剪断细绳前，对小球A进行受力分析，小球A受重力mg、弹簧的拉力F和A、B间细绳的拉力。由平衡条件可知，竖直方向有Fsinθ＝mg，结合θ＝30°，解得弹簧的拉力F＝2mg；水平方向有＝Fcosθ，解得。 CD、剪断A、B间细绳的瞬间，弹簧的形变量不能突变，因此弹簧的弹力大小不变，仍为2mg，故CD错误； B、剪断细绳瞬间，小球A所受的重力和弹簧弹力均不发生突变，这两个力的合力与剪断前A、B间细绳的拉力大小相等、方向相反，即小球A受到的合力大小为。由牛顿第二定律＝，解得A的加速度大小为，故B正确； A、剪断细绳瞬间，悬挂小球B的细绳拉力可发生突变，小球B由静止开始做圆周运动，沿细绳方向的速度为零，向心加速度为零，小球B只在垂直于细绳方向存在合外力。由受力分析可知其合力大小为＝mgcosθ，解得，由牛顿第二定律＝，解得B的加速度大小为。此时A的加速度大小不等于B的加速度大小，故A错误。 故选：B。 【变式2】如图所示，两个质量相同的小球A和B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂于天花板上的O点，关于从剪断细绳开始到弹簧第一次恢复原长过程中（A、B均未落地），A、B的速度v或加速度a随时间t变化关系图像可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：AB．根据题意分析可知，剪断细绳前系统静止，对B受力平衡得弹簧弹力F＝mg，方向向上； 对A受力分析可知细绳拉力T＝mg+F＝2mg 剪断细绳瞬间，细绳拉力突变为0，但弹簧形变来不及改变，弹力仍为F＝mg 对A：根据牛顿第二定律有，合力mg+F＝2mg，初始加速度＝2g，方向向下； 对B：根据牛顿第二定律有，合力仍为mg﹣F＝0，初始加速度＝0 从剪断细绳到弹簧第一次恢复原长，弹簧伸长量逐渐减小，弹力F从mg逐渐减为0， A的合力：mg+F从2mg逐渐减小到mg，因此A的加速度从2g逐渐减小到g，对应v﹣t图像的斜率（加速度）逐渐变小； B的合力mg﹣F从0逐渐增大到mg，因此B的加速度从0逐渐增大到g，对应v﹣t图像的斜率（加速度）逐渐变大。 恢复原长时图像切线平行，不可能相交，故A正确，B错误； CD．根据题意分析可知，由以上分析，加速度不可能为定值，故CD错误。 故选：A。 【变式3】雨滴从高空由静止下落，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，则在此过程中雨滴运动的速度、加速度与时间的关系图像最接近下图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：雨滴从高空由静止下落，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的空气阻力f的作用。规定竖直向下为正方向，由牛顿第二定律有mg﹣f＝ma，解得。 由于雨滴的初速度为零，下落过程中速度v逐渐增大，由题意可知空气阻力f随速度的增大而增大，故加速度a逐渐减小。 当阻力增大到与重力大小相等时，加速度减小为零，此后雨滴做匀速直线运动。在v﹣t图像中，曲线的斜率表示加速度，因加速度逐渐减小，图像斜率应逐渐减小最后趋于零。 在a﹣t图像中，加速度a应从最大值g开始逐渐减小，最终趋于零，故ADC错误，B正确。 故选：B。 考点六　超重与失重 ▎知识梳理 1．实重与视重 实重：物体实际受到的重力 mg，与运动状态无关；视重：物体对支持物（或悬挂物）实际作用力的大小，可由台秤、弹簧测力计读出。 2．超重与失重 超重：视重大于实重，加速度方向向上（向上加速或向下减速）；失重：视重小于实重，加速度方向向下（向下加速或向上减速）。 图5　生活中的失重：跳楼机自由下落时游客处于失重状态，底部减速时又处于超重状态 3．完全失重 物体竖直向下的加速度等于重力加速度 g 时，视重为零，叫完全失重，此时一切由重力产生的现象消失。 4．注意 无论超重还是失重，物体的实际重力 mg 都不改变，改变的只是视重；判断看加速度方向，不看速度方向。 状态 加速度方向 视重 N 平衡 a = 0 N = mg 超重 向上 N = m(g + a) 失重 向下 N = m(g − a) 完全失重 向下，a = g N = 0 ▎重难诠释 超重、失重只看加速度方向，与速度方向（向上还是向下运动）无关。 实际重力不变，改变的是视重（对支持物的压力）。 完全失重时由重力引起的现象（天平、液柱压强、浮力）消失。 ▎热点·科技前沿 科技前沿·低空经济中的载人eVTOL 亿航智能EH216-S无人驾驶载人飞行器在广州、合肥等地开启常态化商业试运行，并在香港完成公开首飞。EH216-S可垂直起降：起飞时螺旋桨产生的总升力大于总重力，飞行器加速上升，乘员处于超重状态；匀速上升时升力等于重力；减速上升时升力小于重力，乘员处于失重状态。这正是牛顿第二定律与超重、失重规律在低空经济中的应用。 图　亿航EH216-S载人eVTOL：升力与重力的关系决定超重失重 ◆ 例题·变式演练 【例题】在升降机中，一人站在台秤上，发现自己的体重增加了20%，则下列判断正确的是（g取10）（　　） A．升降机以8的加速度加速下降 B．升降机以2的加速度加速上升 C．升降机以12的加速度加速上升 D．升降机以8的加速度加速上升 【答案】B 【解答】解：人站在磅秤上受重力和支持力，发现了自己的体重增加了20%，人处于超重状态，加速度方向向上， 根据牛顿第二定律得a0.2g＝0.2×10＝2，方向向上， 那么此时的运动可能是以2的加速度加速上升，也可能是以2的加速度减速下降，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【易错点】　超重、失重只看加速度方向，与速度方向无关；实际重力不变，变化的是视重。超重 ，失重 ，完全失重 。 【变式1】如图所示为手机传感器Phyphox测量的某物体竖直方向运动的a﹣t图像，规定向上为正方向。该物体运动过程中，超重和失重的变化情况是（　　） A．超重→失重→超重→失重 B．失重→超重→超重→失重 C．超重→失重→失重→超重 D．失重→超重→失重→超重 【答案】B 【解答】解：结合图像，图线在时间轴下方时加速度向下，物体处于失重状态； 图线在时间轴上方时加速度向上，物体处于超重状态； 物体运动的加速度方向依次向下、向上、向上、向下，故物体先失重，后超重，再超重，最后失重，故B正确，ACD错误。 故选：B。 【变式2】智能手机自带Phyphox软件能进行物理实验。某同学开启软件的加速度传感器，将手机屏幕朝上，从静止开始做蹲起动作，传感器记录竖直方向（z轴）的运动数据，规定竖直向上为正方向，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．0～4s内，完成一次蹲起动作，加速度为负时，手机处于超重状态 B．0～4s内，完成一次蹲起动作，加速度为正时，手机处于超重状态 C．0～8s内，完成一次蹲起动作，加速度为负时，手机处于失重状态 D．0～8s内，完成一次蹲起动作，加速度为正时，手机处于失重状态 【答案】C 【解答】解：AB、下蹲过程人先向下加速再向下减速，加速度方向先竖直向下后竖直向上；起立过程人先向上加速再向上减速，加速度方向先竖直向上后竖直向下。规定竖直向上为正方向，由图像可知，0～4s内加速度先负后正，对应下蹲过程；4～8s内加速度先正后负，对应起立过程。因此，在0～8s内才完成了一次完整的蹲起动作，故AB错误； CD、根据超重和失重的条件，当物体的加速度方向竖直向上时，处于超重状态；当物体的加速度方向竖直向下时，处于失重状态。由于规定竖直向上为正方向，因此当加速度为正时，手机处于超重状态；当加速度为负时，手机处于失重状态。在0～8s内完成了一次完整的蹲起动作，在此过程中加速度为负时手机处于失重状态，加速度为正时手机处于超重状态，故C正确，D错误。 故选：C。 【变式3】如图所示为无人机内部的一个加速度计，可以测量竖直轴向加速度，质量块上下两侧与两根竖直的轻弹簧连接，两根弹簧的另一端分别固定在外壳上。固定在质量块上的指针可指示弹簧的形变情况，弹簧始终处于弹性限度内，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度为a，加速度a的方向竖直向下时为正值。下列说法正确的是（　　） A．当无人机悬停在空中时，a＝g B．当无人机自由下落时，a＞0 C．当a＝﹣0.5g时，无人机处于失重状态 D．无人机无论悬停在地球表面还是空间站的“天宫”中，a的数值都一样 【答案】C 【解答】解：A．悬停时，弹力合力与重力平衡，即+mg＝0 由＝ma 得加速度a＝﹣g，故A错误； B．自由下落时，弹力合力为0，由＝ma＝0 得a＝0，故B错误； C．若a＝﹣0.5g，负号表示弹力的方向向上，合力大小为0.5mg，弹力小于重力，无人机受到的全部力的合力方向向下，总加速度的方向向下，无人机处于失重状态，故C正确； D．由上述分析可知，无人机悬停时，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度大小等于该处的重力加速度，在空间站的“天宫”处，处于完全失重状态，此时a＝0，故D错误。 故选：C。 考向三　牛顿运动定律的综合应用 本考向聚焦牛顿运动定律在复杂情境中的综合应用。通过整体法、隔离法处理连接体、板块、弹簧分离和临界问题，提升综合建模和解决实际问题的能力。 考点七　连接体与牛顿定律综合应用 ▎知识梳理 1．整体法与隔离法 整体法：把几个物体看成一个整体进行受力分析，求整体加速度（内力不出现）；隔离法：把某一物体隔离出来，分析其受力（含内力）。 2．连接体问题 两个或多个物体相互连接（叠放、靠绳或弹簧连接）一起运动时，通常先整体求加速度，再隔离求相互作用力。 图6　连接体（板块＋弹簧）模型：整体法求加速度、隔离法求内力 3．常见类型 板块模型（叠放、判断是否相对滑动）、弹簧模型（分离条件、临界状态）、临界与极值问题（恰好、刚好、最大、最小）。 方法 适用 / 做法 关键 整体法 求共同加速度，内力不计 加速度相同 隔离法 求内力（绳、弹簧、摩擦力） 受力分析 板块模型 判断是否相对滑动，比较临界 最大静摩擦 弹簧分离 分离时相互压力为零 N = 0 且 a 相同 临界问题 抓“恰好、刚好” 临界条件 ▎重难诠释 求加速度用整体法、求内力用隔离法，整体法时内力不出现。 两物体分离的条件：相互间弹力为零，且此刻二者加速度相同。 板块是否相对滑动，应比较所需摩擦力与最大静摩擦力。 ▎热点·科技前沿 科技前沿·人形机器人奔跑 2025年8月，2025世界人形机器人运动会在北京举行，“天工”“宇树H1”等人形机器人完成了百米、1500米等项目。机器人奔跑时，腿部对地面施加向后的力，地面对机器人产生向前的摩擦力推动其加速（牛顿第三定律）；加速、转向和减速时都要根据牛顿第二定律实时调整各关节的力，并控制重心保持平衡。这正是牛顿三大定律在人形机器人运动控制中的综合应用。 图　“天工”人形机器人奔跑：牛顿三大定律的综合应用 ◆ 例题·变式演练 【例题】如图所示，A、B两物块静止叠放在水平地面上，A、B的质量分别为＝3kg，＝2kg，A、B之间的动摩擦因数为＝0.5，B与地面间的动摩擦因数为＝0.2。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10。现对A施加一水平拉力F（　　） A．当F＝12N时，A、B都相对地面静止 B．当F＞15N时，A相对B滑动 C．当F＝20N时，A、B间的摩擦力为14N D．无论F为何值，B的加速度不会超过2 【答案】C 【解答】解：BD．根据题意分析可知，当B相对地面静止时，b受到地面的摩擦力最大值为＝（+）g，代入数据解得＝10N， 当A、B间的摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B间刚好不发生相对滑动，此时B物体有最大的加速度，对B物体，有g﹣（+）g＝ 解得 对整体，根据牛顿第二定律可得﹣（+）g＝（+） 解得＝22.5N 即无论F为何值，B的加速度不会超过2.5；当F＞22.5N时，A相对B滑动，故BD错误； A．根据题意分析可知，当F＝12N＜＝22.5N时，由B选项分析可知，A，B未发生相对滑动，但F＝12N＞＝10N 所以A，B都相对地面运动，故A错误； C．根据题意分析可知，当F＝20N＜＝22.5N时，由B选项分析可知，A，B未发生相对滑动，对整体，根据牛顿第二定律可得F﹣（+）g＝（+） 解得 对B物体，根据牛顿第二定律可得﹣（+）g＝ 解得＝14N，故C正确。 故选：C。 【易错点】　整体法求加速度（内力不出现）、隔离法求内力；两物体分离的条件是相互间弹力为零且此刻加速度相同；板块是否相对滑动，要比较所需摩擦力与最大静摩擦力。 【变式1】如图所示，质量分别为＝1kg、＝2kg的物块A、B中间用轻质弹簧连接，A在水平向右的力F＝6N的作用下，与B保持相对静止一起在水平面上向右运动。A与地面的摩擦可忽略，B与地面的动摩擦因数μ＝0.45，重力加速度g＝10，则弹簧的弹力大小为（　　） A．4N B．5N C．7N D．11N 【答案】C 【解答】解：由题意知，地面对B的滑动摩擦力水平向左，大小为： f＝μg＝0.45×2×10N＝9N＞F＝6N， 因此，对A、B、轻弹簧组成的整体而言，所受合外力向左，则该整体的加速度也向左，且弹簧处于压缩状态，所以对于该整体由牛顿第二定律可得： μg﹣F＝（+）a， 对A由牛顿第二定律可得： ﹣F＝a， 联立解得弹簧的弹力大小为： ＝7N，故C正确，ABD错误。 故选：C。 【变式2】如图所示，一轻弹簧一端固定在倾角为53°的光滑斜面的底端，另一端拴住质量为＝2kg的物块P；Q为一质量为＝4kg的重物，Q与P接触但不粘连。弹簧的劲度系数k＝800N/m，系统处于静止状态。现给Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，加速度为a＝3。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10，下列说法正确的是（　　） A．t＝0.2s时Q与P分离 B．Q与P分离后，Q做减速运动 C．拉力F的最小值是18N D．拉力F的最大值是66N 【答案】C 【解答】解：A．力F作用前，系统处于静止状态，沿斜面的方向弹簧弹力等于P、Q的整体重力的分力，即（+）gsin53°＝ 代入数据解得＝0.06m 当P与Q分离时，设弹簧的形变量为，此时P、Q之间的弹力为0，对P，根据牛顿第二定律沿斜面方向有﹣gsin53°＝a 代入数据解得＝0.0275m 从Q、P开始运动到Q与P分离，位移x＝﹣＝0.06m﹣0.0275m＝0.0325m 若从Q、P开始运动到Q与P分离，用时0.2s，则位移m＝0.06m≠0.0325m，故A错误； B．Q与P分离时加速度方向沿斜面向上，之后会继续做加速运动，故B错误； CD．PQ一起匀加速运动的过程中，对整体有F+kx﹣（+）gsin53°＝（+）a 加速过程中，弹力减小，F增大。所以初始时F最小，对整体有＝（+）a 代入数据解得＝18N 分离时，F最大，对Q有﹣gsin53°＝a 代入数据解得＝44N，故C正确，D错误。 故选：C。 【变式3】如图所示，在光滑水平面上，质量＝60kg的木箱甲和质量＝40kg的木箱乙通过水平刚性轻杆连接。木箱甲受到水平向右的推力＝120N，木箱乙受到水平向左的推力＝80N，则轻杆对木箱甲的作用力为（　　） A．96N，水平向左 B．40N，水平向左 C．80N，水平向右 D．120N，水平向右 【答案】A 【解答】解：根据题意分析可知，取水平向右为正方向。对甲、乙及轻杆组成的整体，得﹣＝（+）a 解得整体加速度为 设轻杆对甲作用力沿向右方向的分量为F。对甲，得+F＝a 解得F＝a﹣＝60×0.4N﹣120N＝﹣96N 负号表明轻杆对甲的作用力方向水平向左，大小为96N，故A正确，BCD错误。 故选：A。 ★ 综合练习 ★ 本部分精选15道题，覆盖本专题全部考点，请在规定时间内独立完成。 1．下列关于力的说法正确的是（　　） A．电场力可以说明力不需要施力物体 B．电场力可以说明不直接接触的物体间也可以有力 C．电场力和重力可能是一对相互作用力 D．摩擦力方向一定与物体运动方向相反 【答案】B 【解答】解：A．根据题意分析可知，每个力都一定有对应的施力物体、受力物体，故A错误； B．根据题意分析可知，电场力可以说明不直接接触的物体间也可以有力，故B正确； C．根据题意分析可知，电场力和重力是不同性质的两个力，不可能是一对相互作用力，故C错误； D．根据题意分析可知，摩擦力方向与物体相对于接触面的运动方向或运动趋势方向相反，不一定与运动方向相反，D错误。 故选：B。 2．打冰出溜是一种极具东北地方特色的冬季娱乐活动，打冰出溜过程可分为助跑阶段和滑行阶段。若助跑阶段鞋与冰面不打滑，可视为匀加速直线运动；滑行阶段人保持姿势不变，可视为匀减速直线运动。下列说法正确的是（　　） A．助跑阶段，冰面对人的摩擦力向后 B．助跑阶段，人对冰面的摩擦力向前 C．滑行阶段，人对冰面的摩擦力向前 D．助跑阶段，人加速运动，若鞋与冰面发生相对滑动，则冰面对人的摩擦力大于人对冰面的摩擦力 【答案】C 【解答】解：AB.助跑阶段，冰面对人的静摩擦力为动力，其方向与人的速度方向相同、向前，则由牛顿第三定律可知，人对冰面的静摩擦力向后，故AB错误； C.滑行阶段，冰面对人的滑动摩擦力为阻力，其方向与人的速度方向相反、向后，则由牛顿第三定律可知，人对冰面的滑动摩擦力向前，故C正确； D.冰面对人的摩擦力与人对冰面的摩擦力是一对相互作用力，大小总是相等的，故D错误。 故选：C。 3．如图所示，一位运动员在拔河时身体缓慢向后倾倒，在此期间运动员与地面的夹角θ逐渐减小，但仍保持平衡状态，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平。在运动员缓慢向后倾倒过程中（　　） A．地面对运动员的摩擦力大小不变 B．地面对运动员的作用力大小不变 C．地面对运动员的支持力小于运动员的重力大小 D．地面对运动员的支持力大小等于运动员对地面的压力大小 【答案】D 【解答】解：根据题意分析可知，对运动员受力分析，运动员受重力G、绳子的拉力T、地面对运动员竖直向上的支持力、水平向左的摩擦力f，如图 则可知＝mg， 地面对运动员支持力的大小不变，可知运动员对地面的压力大小也不变；即随着运动员与地面夹角θ的逐渐变小，地面对运动员的摩擦力变大，则地面对运动员的合力变大，故D正确，ABC错误。 故选：D。 4．如图所示，一只瓢虫正沿着固定弧形树枝缓慢向上爬行，下列说法正确的是（　　） A．瓢虫所受合力不断变大 B．树枝对瓢虫的作用力变小 C．瓢虫受到的摩擦力不断变小 D．瓢虫对树枝的力和树枝对瓢虫的力是一对平衡力 【答案】C 【解答】解：A、瓢虫缓慢向上爬行，处于受力平衡状态，合外力始终为零，故A错误； B、树枝对瓢虫的作用力大小始终等于瓢虫重力，方向竖直向上，故B错误； C、设树枝与水平方向的夹角为θ，瓢虫受到的摩擦力为＝mgsinθ，θ逐渐减小，瓢虫受到的摩擦力不断变小，故C正确； D、瓢虫对树枝的力和树枝对瓢虫的力是一对相互作用力，二者大小相等方向相反，故D错误。 故选：C。 5．中国科学院张卫红院士团队研发出了电活性界面增强智能材料，该材料通电后可产生极强电吸附效应。如图所示，将一块该智能材料贴合在竖直金属板侧壁，下端悬挂重物且保持静止。下列说法正确的是（　　） A．智能材料受5个力作用 B．金属板对智能材料的静摩擦力与重物对智能材料的拉力是一对平衡力 C．增大通电电压提升吸附力，智能材料对金属板的作用力不变 D．悬挂重物的质量减小，智能材料与金属板间的动摩擦因数减小 【答案】A 【解答】解：A.智能材料受到重力、重物的拉力、金属板的电吸附弹力，金属板对其弹力、金属板的静摩擦力，共5个力，故A正确； B.静摩擦力需要平衡智能材料自身重力与重物拉力之和，二力大小不相等，不是一对平衡力，故B错误； C.智能材料对金属板的作用力，是智能材料对金属板的压力（与金属板对智能材料的吸附力是相互作用力）和智能材料对金属板的静摩擦力（与金属板对智能材料的静摩擦力是相互作用力）的合力。增大通电电压提升吸附力时，金属板对智能材料的吸附力增大，因此智能材料对金属板的压力增大；而静摩擦力大小始终等于智能材料和重物的总重力，保持不变。因此两个力的合力增大，即智能材料对金属板的作用力增大，故C错误； D.动摩擦因数由接触面的材料和粗糙程度决定，与重物质量无关，不会随重物质量减小而变化，故D错误。 故选：A。 6．关于运动和力，下列说法正确的是（　　） A．物体不受力时一定保持静止 B．物体在力的作用下才能维持运动 C．相互平衡的两个力一定作用在同一物体上 D．摩擦力总是阻碍物体运动 【答案】C 【解答】解：A、物体不受力时可保持匀速直线运动或静止，故A错误； B、力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，故B错误； C、平衡力作用在同一物体上，故C正确； D、摩擦力可以是动力，故D错误。 故选：C。 7．如图所示，背越式跳高是专业运动员在比赛中常用的跳高技术。下列说法中正确的是（　　） A．研究运动员跳高动作时，运动员可看成质点 B．“背越式”掌握好的运动员过横杆时重心也要高于横杆 C．运动员起跳时对地面的作用力与地面对运动员的作用力大小相等 D．整个过程中，运动员的重心在身体上的位置保持不变 【答案】C 【解答】解：A、研究运动员跳高动作时，运动员的大小和形状不能忽略，不能将运动员看成质点，故A错误； B、由图可知背越式跳高运动员过杆时身体弯曲呈弧形，重心可能位于身体之外且低于横杆，这样能降低起跳所需的能量，重心不一定高于横杆，故B错误； C、运动员起跳时对地面的作用力与地面对运动员的作用力是一对作用力与反作用力，结合牛顿第三定律，二者大小始终相等，方向相反，故C正确； D、运动员在跳高过程中身体姿态不断变化，质量分布相对于身体的位置发生改变，重心在身体上的相对位置是变化的，故D错误。 故选：C。 8．如图所示是儿童喜欢玩的滑板车，下列说法正确的是（　　） A．儿童站在滑板车上静止时，儿童没有受到力的作用 B．儿童单脚蹬地，滑板车会从静止开始向前运动，说明力是维持物体运动状态的原因 C．儿童单脚蹬地，维持滑板车向前做匀速直线运动时，滑板车没有受到力的作用 D．儿童蹬地后双脚站在滑板车上，滑板车会逐渐变慢，说明力是改变物体运动状态的原因 【答案】D 【解答】解：A、儿童站在滑板车上静止时，儿童受力平衡，合力为零，儿童受到重力以及滑板车对他的作用力，故A错误； B、儿童单脚蹬地，滑板车会从静止开始向前运动，说明力是改变物体运动状态的原因，故B错误； C、儿童单脚蹬地，维持滑板车向前做匀速直线运动时，滑板车受到向前的动力和向后的摩擦力作用，故C错误； D、儿童蹬地后双脚站在滑板车上，滑板车会逐渐变慢是因为滑板车受到了地面的摩擦力，摩擦力改变了它的运动状态，使其速度逐渐减小，说明力是改变物体运动状态的原因，故D正确。 故选：D。 9．有关力与运动的关系，下列说法正确的是（　　） A．空中飞行的篮球，若它所受的力全部消失，它可能沿斜上方做匀速直线运动 B．足球在水平地面上滚动时会慢慢停下来，是由于没有受到力的作用 C．用水平力推水平地面上的箱子，未推动是因为推力小于摩擦力 D．运动员将杠铃举在空中静止时，运动员受到的重力和地面对他的支持力相互平衡 【答案】A 【解答】A．物体不受外力时会保持力消失瞬间的运动状态做匀速直线运动，若空中飞行的篮球在力消失瞬间沿斜上方运动，就会沿斜上方做匀速直线运动，故A正确； B．足球慢慢停下来是因为受到地面的摩擦阻力作用，并非没有受力，故B错误； C．箱子未被推动时处于静止的平衡状态，水平方向推力与静摩擦力是一对平衡力，二者大小相等，故C错误； D．运动员举杠铃静止时，地面对他的支持力大小等于运动员重力加杠铃重力，与运动员自身重力大小不相等，故D错误。 故选：A。 10．如图所示，物体在力F作用下沿光滑水平面运动。某时刻撤去力F，物体将（　　） A．立即停止 B．逐渐停止 C．做匀加速运动 D．做匀速直线运动 【答案】D 【解答】解：当撤去拉力F后，物体在水平方向不受任何外力，竖直方向重力和支持力平衡，合力为0。因此，物体将保持撤去力F时的速度，做匀速直线运动。故D正确，ABC错误。 故选：D。 11．某同学用一根细绳将水杯悬挂在自行车车把上，当他骑车沿平直公路做匀减速直线运动时，水杯与车把保持相对静止。以下水杯的受力示意图，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：水杯向左做匀减速直线运动的过程中，加速度方向水平向右，结合F＝ma，合力方向向右，A选项的合力为0，B选项的合力水平向左，D选项的摩擦力方向不对，只有C符合要求，故C正确，ABD错误。 故选：C。 12．如图所示，倾角θ＝30°的固定光滑斜面上，质量分别为3m、2m、m的三个小球A、B、C，通过轻质细线或轻弹簧互相连接，悬挂于挡板上，处于静止状态，重力加速度为g。若将A、B间的细线剪断，则剪断瞬间A、B和C的加速度大小分别为（　　） A．0.5g，0.75g，0.25g B．0.75g，0.5g，0 C．0.5g，0.75g，0 D．0，0.75g，0.25g 【答案】C 【解答】解：剪断细线前，设B、C间弹簧的弹力大小为，挡板与A间弹簧的弹力大小为。对小球C，由平衡条件有＝mgsin30°，解得＝0.5mg。 对A、B、C整体，由平衡条件有＝（3m+2m+m）gsin30°，解得＝3mg。 剪断A、B间细线的瞬间，细线的拉力突变为零，两根弹簧的弹力均保持不变。 对小球A，由牛顿第二定律有﹣3mgsin30°＝3，解得＝0.5g； 对小球B，由牛顿第二定律有+2mgsin30°＝2，解得＝0.75g； 对小球C，其受力情况未发生变化，合外力仍为零，解得＝0。故ABD错误，C正确。 故选：C。 13．如图所示，用轻绳a将质量为m的小球A悬挂于质量为3m的木箱顶部。小球A通过一根轻弹簧与质量同为m的小球B相连。小球B底部与木箱接触而不挤压。木箱通过轻绳b悬挂于天花板。小球和木箱均为静止状态。已知重力加速度为g，现仅剪断其中一根轻绳，则（　　） A．剪断轻绳a瞬间，轻绳b的拉力为4mg B．剪断轻绳a瞬间，小球A的加速度大小为g C．剪断轻绳b瞬间，轻绳a的拉力为0.75mg D．剪断轻绳b瞬间，小球B与木箱底部间的弹力为mg 【答案】C 【解答】解：AB、初始状态下，小球B底部与木箱接触而不挤压，对小球B受力分析，由平衡条件可知，弹簧受到的弹力为F＝mg，方向向上，则弹簧对小球A的拉力大小也为F＝mg，方向向下。剪断轻绳a瞬间，弹簧弹力不突变，对小球A受力分析，规定向下为正方向，由牛顿第二定律mg+F＝，解得＝2g。由于轻绳b未断，木箱保持静止，对木箱受力分析，设此时轻绳b的拉力为'，由平衡条件'＝3mg，故AB错误； CD、剪断轻绳b瞬间，弹簧弹力不突变，小球A与木箱仍由轻绳a连接，假设小球B与木箱底部分离，规定向下为正方向。对小球B受力分析，由牛顿第二定律mg﹣F＝，解得＝0。对小球A和木箱组成的整体受力分析，由牛顿第二定律（3m+m）g+F＝（3m+m）a，解得a＝1.25g。由于a＞，即木箱向下的加速度大于小球B向下的加速度，故假设成立，小球B与木箱底部间无挤压，其间的弹力为0。对小球A单独受力分析，设轻绳a向上的拉力为'，由牛顿第二定律mg+F﹣'＝ma，解得'＝0.75mg，故C正确，D错误。 故选：C。 14．一重物固定在动滑轮上，可看成质点，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，下列情景可能的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：车厢向左匀加速运动，可知重物受合外力水平向左。物块受到大小相等的两个拉力和重力，重力方向竖直向下，两个拉力合力方向指向左上，设左边绳子与竖直方向夹角为α，右边绳子与竖直方向夹角为β，此时合力F＝Tsinα﹣Tsinβ，因为合力向左，故α＞β 图A中α＞β水平方向物块受合外力向左，故A正确； 图B中α＜β水平方向物块受合外力向右，故B错误； 图C中α＝β物块受合力为零，故C错误； 图D中α＜β物块水平方向受合力向右，故D错误，故选项A正确，BCD错误。 故选A。 15．如图，绝缘轨道ABCDE由粗糙水平轨道ABC和光滑竖直半圆轨道CDE组成，两部分轨道平滑连接于C点，半圆轨道的圆心为O、半径。一根轻弹簧左端拴接在A处的竖直墙面上，右端与质量m＝1kg小物块接触（不连接），弹簧处于原长时物块位于B点。让物块向左压缩弹簧使弹簧的弹性势能为＝0.9J时，物块向左移动了x＝0.2m，然后自由释放物块。物块到达B点时对物块施加一水平向右的变力F，随时间变化关系为F＝4t，物块到达B点时开始计时，到达C点时撤去F。物块进入半圆轨道后，在D点对半圆轨道的压力恰好为零，此时OD与竖直方向的夹角θ＝60°。物块可视为质点，物块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，不计空气阻力，g取10。求： （1）物块到达B点时的速度的大小； （2）物块到达C点时的速度的大小； （3）物块在BC间运动的时间t。 【答案】（1）物块到达B点时的速度的大小为1m/s； （2）物块到达C点时的速度的大小为5m/s； （3）物块在BC间运动的时间为2s。 【解答】解：（1）物块从释放到到达B点的过程，根据动能定理有； 代入数据得，解得＝1m/s。 （2）物块在D点对轨道的压力恰好为零，由重力沿径向的分力提供向心力，根据牛顿第二定律有； 代入数据得，解得； 物块从C点运动到D点的过程，根据动能定理有； 代入数据得， 解得物块到达C点时的速度大小＝5m/s。 （3）物块从B点运动到C点的过程，变力F＝4t随时间均匀变化，可取平均值计算该力的冲量， 其冲量大小为，对该过程根据动量定理有﹣μmgt＝﹣； 代入数据得2N/s•﹣0.2×1kg×10×t＝1kg×5m/s﹣1kg×1m/s， 整理可得2﹣2t﹣4＝0，解得物块在BC间运动的时间t＝2s。 答：（1）物块到达B点时的速度的大小为1m/s； （2）物块到达C点时的速度的大小为5m/s； （3）物块在BC间运动的时间为2s。 2027年高考物理一轮复习（人教版2019）· 江苏专用 · 专题08 牛顿运动定律 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $