专题05 牛顿定律及应用：知识盘点+核心精讲+进阶训练（讲义，江苏专用）高中物理学业水平考试合格考总复习

专题05 牛顿定律及应用 【析】命题方向解读|【汇】知识清单盘点|【研】核心专题精讲|【练】巩固提升训练 —— 目 录 —— 析|学考考查要点 汇|知识清单盘点 研|核心专题精讲 考点一：牛顿第一定律 考点二：牛顿第二定律 考点三：力学单位制 考点四：牛顿运动定律的简单应用 考点五：超重与失重 考点六：实验—探究加速度与力、质量的关系 练|巩固提升训练 知识点 学考具体要求 认知层次 常见题型 牛顿第一定律 1．知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法。 2．理解牛顿第一定律的内容及意义。 3．明确惯性的概念，会解释有关的惯性现象。 理解 选择题 牛顿第二定律 1. 能够准确表述牛顿第二定律，理解牛顿第二定律的概念及含义 2. 能够运用牛顿第二定律解释生产、生活的有关现象，解决有关问题。 掌握 选择、解答 力学单位制 知道国际单位制中的力学单位，了解单位制在物理学的重要意义 了解 选择题 牛顿运动定律的简单应用 理解牛顿定律，能够用牛顿定律解释生产、生活有关问题 理解 选择、解答 超重与失重 通过实验认识超重和失重现象 了解 选择 实验—探究加速度与力、质量的关系 理解实验的原理，明确实验过程并能进行数据处理 理解 选择、实验 一、牛顿第一定律 ①理想实验的魅力 1．亚里士多德的观点：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．伽利略的观点 (1)理想实验：让一个小球沿第一个斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上第二个斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。 科学推论：当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。 (2)结论：力 维持物体运动的原因。 3．笛卡儿的观点如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 ②牛顿第一定律 内容：一切物体总保持 ，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。牛顿第一定律又叫 。 ③惯性与质量 1．惯性：物体保持原来 的性质。 2．惯性的量度： 是物体惯性大小的唯一量度。 二、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 ，跟它的质量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 。 2．表达式F＝kma，其中力F指的是物体所受的 。 3．力的国际单位： ，简称 ，符号为 。 4．“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N，即1 N＝1_kg·m/s2。 5．在质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2，力的单位取N时，F＝kma中的k＝1，此时牛顿第二定律可表示为 。 6. 牛顿第二定律的五个性质 性质 理解 因果性 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度 矢量性 F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同 瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生、同时变化、同时消失 同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的 独立性 作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和 7．合外力、加速度、速度的关系 （1）合外力与速度的关系：力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动。 （2）力与运动的关系：物体受力作用→运动状态变化→速度变化速度大小或方向变化。 （3）力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果。只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度。加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比（物体质量一定时）。 加速度的定义式与决定式：a＝是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法；a＝是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 【注意】物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即a与合力F方向总是相同，但速度v的方向不一定与合外力的方向相同。 三、力学单位制 1．基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，被选定的物理量叫做基本量。力学中的基本量：长度、质量和时间。 2．基本单位：所选定的基本量的单位叫做基本单位。 （1）物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位。 （2）在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位。 长度的单位有厘米（cm）、米（m）、千米（km）等。质量的单位有克（g）、千克（kg）等。 时间的单位有秒（s）、分钟（min）、小时（h）等。 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叫做导出单位。 例如：加速度单位：m/s2，力的单位：N。 4．单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。 国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制。简称SI。 5．国际单位制中力学的三个基本物理量及单位： （1）三个基本物理量：长度、质量和时间。（2）三个基本单位：米（m）、千克（kg）、秒（s）。 四、牛顿运动定律的简单应用 1．由受力情况确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。 （1）分析思路 ①确定研究对象，对研究对象进行受力分析， 并画出物体的受力分析图。 ②根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）。 ③根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。 ④结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的物理量——任意时刻的速度，任意时间内的位移，以及运动轨迹等。 （2）分析流程 已知物体的受力情况求得a，由→求得x、v0、v、t。 2．由运动情况确定受力情况：若已经知道物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的外力，这是力学所要解决的又一方面的问题。 五、超重与失重 1．基本概念 超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受重力的现象，即视重 实重； 失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 于物体所受重力的现象，即视重 视重； 2．平衡、超重、失重和完全失重的比较 特征 状态 加速度 视重(F)与重力关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 向上 F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下减速 失重 向下 F＝m(g－a)<mg(a<g) 向下加速或向上减速 完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动、沿圆轨道运行的卫星 【特别提示】 1．物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在，大小也没有变化,只是“视重”发生了改变。 2．超重或失重现象与物体速度的大小和方向无关，只取决于加速度的方向。 3．当物体具有坚直向上的加速度分量时,也属于超重;物体具有坚直向下的加速度分量时,也属于失重。4．在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强、物体对桌面无压力等。 六、实验：探究加速度与力、质量的关系 1．实验原理 (1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系． (3)作出a－F图像和a－图像，确定a与F、m的关系． 2．实验器材 小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸． 3．实验过程 (1)测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m. (2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)． 图1 (3)补偿摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑． (4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码． ②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤①. ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a. ④描点作图，作a－F的图像． ⑤保持槽码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－图像． 4．数据处理 (1)利用逐差法或v－t图像法求a. (2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成 ． (3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成 ． 5．注意事项 (1)开始实验前首先补偿摩擦阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好补偿小车和纸带受到的阻力．在补偿摩擦阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动． (2)实验过程中不用重复补偿摩擦力． (3)实验必须保证的条件： . (4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 6．误差分析 (1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力． (2)补偿摩擦阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差． 考点一 牛顿第一定律 例1 (2026·江苏省·合格性考试下列关于“牛顿第一定律”建立的说法，正确的是(    ) A. 它是通过理论推导出来的 B. 它是通过实验直接得出的 C. 它是可以通过实验来进行验证的 D. 它是以实验事实为基础通过推理想象而总结出来的 例2 (2026·江苏省·合格性考试)汽车在起动、匀速行驶、刹车时，对于驾驶员的惯性，下列说法正确的是(    ) A. 起动时惯性最大 B. 匀速行驶时惯性最大 C. 刹车时惯性最大 D. 三种情况下惯性相同 1.于如图四幅图的叙述正确的是(    ) A. 图甲中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大 B. 图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间 C. 图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，则马对车的拉力大于车对马的拉力 D. 图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力是维持物体运动的原因 2.(2026·江苏省·月考试卷)下面说法中正确的是(    ) A. 物体运动状态发生变化，可能有力作用在该物体上 B. 物体运动速度的方向与它受到的合外力的方向总是一致的 C. 力是物体产生加速度的原因 D. 物体受外力恒定，它的速度也恒定 3.(2025·江苏省·期末考试)关于物体的惯性，下列说法正确的是(    ) A. 惯性是物体的固有属性 B. 物体不受力只能处于静止状态 C. 物体速度越大惯性越大 D. 物体受力越大惯性越大 考点二 牛顿第二定律 例1 (2024·江苏省·期中考试)如图所示，质量的物体在水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数为，与此同时物体受到一个水平向左的推力的作用，取，则物体的加速度是(    ) A. B. ，水平向右 C. ，水平向左 D. ，水平向右 例2 (2025·江苏省·同步练习)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，在力刚开始作用的瞬间 A. 物体立即获得速度 B. 物体立即获得加速度 C. 物体同时获得速度和加速度 D. 由于物体未来得及运动，所以速度和加速度都为零 1.我校为了方便行动不便的同学上下楼安装了电梯，某位同学从四楼到一楼，该同学受电梯地板支持力随时间变化可能正确的选项(    ) A. B. C. D. 2.如图所示，质量为的人站在倾角为的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯一起斜向上做匀减速直线运动，加速度大小为，重力加速度为，下列说法正确的是 A. 人未受到摩擦力作用 B. 人处于超重状态 C. 踏板对人的摩擦力大小 D. 踏板对人的支持力大小 3.如图所示，有一端附有滑轮的长木板固定在水平面上，长木板上有两个相同材料制成的物块，，用轻质弹簧连接，在平行于木板平面的水平恒力作用下，以相同加速度向前运动，已知，下列操作后弹簧稳定时、仍以相同加速度向前运动，则弹簧的伸长量不变的是(    ) A. 把长木板上表面垫上粗糙的的纸 B. 增大水平拉力 C. 将、的位置互换 D. 悬线下增挂一定质量的钩码 考点三 力学单位制 例1 (2026·江苏省·月考试卷)下列四组力学单位中，都是国际单位制中基本单位的是(    ) A. 、、 B. 、、 C. 、、 D. 、、 例2 (2026·江苏省·月考试卷)在国际单位制中，下列属于基本单位的是(    ) A. 欧姆 B. 库仑 C. 牛顿 D. 秒 1.下列属于国际单位制中基本单位的是 A. 千克 B. 千米 C. 焦耳 D. 欧姆 2.下列属于国际单位制中基本单位的是(    ) A. 千克 B. 千米 C. 焦耳 D. 欧姆 3.单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。其单位用国际单位制基本单位可表示为(    ) A. B. C. D. 考点四 牛顿运动定律的简单应用 例1 （2026·江苏省·单元测试)小车从一斜面下滑，受到恒定阻力，下列图中能正确反应小车的运动情况是(    ) A. B. C. D. 例2 (2025·江苏省·合格性考试)滑雪是冬季北方人喜欢的活动之一，某一滑雪场地如图所示。一个倾角为的山坡与水平雪面平滑连接，一游客坐着滑雪车从山坡上距离坡底处自由滑下，已知他及雪车的总质量为，雪车在雪面上受到的摩擦力大小恒为，不计空气阻力，，。求： 该游客在山坡上滑动的加速度； 该游客在水平雪面上滑行的距离。 1.如图所示，质量为的物体，沿水平面向右运动，它与水平面间的动摩擦因数为，同时还受到大小为的水平向右的力的作用，则该物体取(    ) A. 受到的摩擦力大小为，方向向左 B. 受到的摩擦力大小为，方向向右 C. 运动的加速度大小为，方向向左 D. 运动的加速度大小为，方向向左 2.如图所示，质量为的物体以的初速度向右运动，同时受到一水平向左的力大小为。已知物体与水平面之间的动摩擦因数为，取。则物体秒后的速度为(    ) A. B. C. D. 3.(2025·江苏省盐城市·联考题)如图甲所示，物块、通过细线连接，在桌面上，悬挂在桌子边缘，细线与滑轮间无摩擦现将物块从点处由静止释放，落地后不反弹，最终停在点，物块的图像如图乙所示。已知的质量为，重力加速度大小取求： 两点的距离 物块与桌面间的动摩擦因数 物块的质量． 考点五 超重与失重 例1 (2026·江苏省·月考试卷)人站在体重计上向下蹲，发现在下蹲的过程中，体重计的示数会变化。人在此过程中(    ) A. 一直超重 B. 一直失重 C. 先超重后失重 D. 先失重后超重 例2 (2026·江苏省·单元测试)人站在力传感器上完成下蹲动作，下图为计算机采集到的图线，、、、在图线上。以下说法正确的是(    ) A. 到过程，人处于超重状态 B. 到过程，人处于失重状态 C. 失重时人的惯性不变 D. 超重时人对传感器的压力大于传感器对人的支持力 1.在跳水比赛中，若从运动员离开跳板开始计时，跳水过程中运动员的速度随时间变化的图像如图所示，运动员可看作质点，不计空气阻力，则下列说法正确的是(    ) A. 运动员在时间内处于超重状态 B. 运动员在时间内做的是自由落体运动 C. 运动员在时刻处于运动过程中的最低点 D. 运动员在水中的加速度逐渐减小 2.人站在力传感器上完成“起立”和“下蹲”动作，图中呈现的是力传感器的示数随时间变化的情况，由此可以判断(    ) A. 此人先起立后下蹲 B. 起立时先失重后超重 C. 点人所受到的支持力大于重力 D. 人下蹲过程加速度大小先增大后减小，再增大，再减小 3.(2026·江苏省·期末考试)如图所示，老师平伸手掌托起粉笔，由静止开始竖直向上运动，直至将粉笔抛出。则(    ) A. 整个过程中，粉笔始终处于超重状态 B. 整个过程中，粉笔始终处于失重状态 C. 手对粉笔向上的力大于粉笔对手向下的力 D. 在粉笔离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 考点六 实验—探究加速度与力、质量的关系 例1 (2026·江苏省·合格性考试)某研究小组利用如图装置进行实验。 用这个装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验 该实验应该使用的          电源填“交流”或“直流”。 某次实验得到一条如图所示纸带，取纸带上某点为计数点后每个点取一个计数点，分别记为、、、、、，用毫米刻度尺读出各计数点刻度，已知打点计时器所用电源频率为。 根据上述信息可得，在打下第“”点时，物体运动的速度为          。结果保留两位小数 用这个装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验 以小车为研究对象，在平衡摩擦力时，下列操作要求正确的是          。 A.应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车拖纸带匀速下滑 B.应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车不拖纸带匀速下滑 C.应该调平轨道，增减槽码，轻推小车，让小车拖着纸带匀速下滑 以小车为研究对象，将槽码的重力视为小车的合力，改变槽码个数多次实验，根据实验数据拟合出如图所示的图像。小明认为，要想得到一条过原点的直线，可以增大轨道的倾斜程度，你          填“同意”或“不同意”他的说法，理由是          。 例2 (2025·江苏省·合格性考试)实验“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，用该装置研究小车的加速度与质量的关系时，下列说法中错误的是(    ) A. 实验时，应先接通电源，再释放小车 B. 打点计时器应接在学生电源的直流输出端 C. 在探究加速度与质量的关系时，应保证小车的合力大小不变 D. 在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，作出图像 1.某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作正确的是(    ) A. 调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行 B. 挂上砂桶，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力 C. 实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源 D. 改变滑块的质量后，需要重新调节长木板倾斜度 2.(2026·江苏省·单元测试)用图示装置做“探究物体的加速度与力、质量的关系”的实验，下列操作正确的是(    ) A. 释放小车与接通打点计时器需同时进行 B. 要调节滑轮的高度使细线与长木板平行 C. 改变小车的质量后需要重新平衡摩擦力 D. 平衡摩擦力时将砝码盘通过细线挂在定滑轮的下方 3.(2026·江苏省·月考试卷)用如图所示的装置来探究加速度与力和质量的关系，实验时： 在平衡摩擦力是，需不需要          填：“挂上”或“不挂”细绳和钩码； 改变小车和钩码的质量时          填：“需要”或“不需要”重新平衡摩擦力； 实验时测得加速度和质量的关系如图乙所示，由图可知和成          填：“正比”或“反比”。 训练 1.下列关于惯性的说法中，正确的是(    ) A. 物体的速度越大，惯性越大 B. 一辆汽车静止时没有惯性，运动后产生惯性 C. 汽车紧急制动可以改变其惯性的大小 D. 静止铅球的惯性比高速飞行的步枪子弹的惯性大 2.在交通安全教育中，新交规要求骑电动车时“戴头盔、不超速、不违规载人”。这是因为(    ) A. 戴头盔会使人惯性会变小 B. 载人后惯性不变 C. 超速时惯性会变大 D. 载人后惯性会变大，不容易停止 3.如图所示，质量均为的两铁球，用一轻弹簧竖直连接，用手拿住球，使两球静止在空中。某时刻突然松手，到弹簧第一次恢复原长的过程中未落地，重力加速度大小为(    ) A. 的加速度最大值为 B. 松手瞬间的加速度大小为 C. 的位移等于的位移 D. 当弹簧恢复原长时，、速度相等 4.下面说法中正确的是(    ) A. 物体运动状态发生变化，可能有力作用在该物体上 B. 物体运动速度的方向与它受到的合外力的方向总是一致的 C. 力是物体产生加速度的原因 D. 物体受外力恒定，它的速度也恒定 5.下列力学单位中，属于导出单位的是(    ) A. 米 B. 秒 C. 千克 D. 牛 6.如图所示，一同学在从蹲着到站直的过程中，体重计显示该同学 A. 一直超重 B. 一直失重 C. 先超重后失重 D. 先失重后超重 7.小华站在体重秤上，静止时体重秤显示的示数为，此时小华突然下蹲，观察发现，在下蹲的初始阶段体重秤的示数减小了，此时的小华(    ) A. 受到的重力变小了 B. 其质量减小了 C. 处于超重状态 D. 处于失重状态 8.用如图所示的装置来探究加速度与力和质量的关系，实验时： 在平衡摩擦力是，需不需要          填：“挂上”或“不挂”细绳和钩码； 改变小车和钩码的质量时          填：“需要”或“不需要”重新平衡摩擦力； 实验时测得加速度和质量的关系如图乙所示，由图可知和成          填：“正比”或“反比”。 9.某质量为的测试汽车在公路水平直道上以的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮立即被抱死，抱死后汽车在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公路上滑行的痕迹长度是，求刹车过程中： 汽车的加速度大小 汽车的刹车时间 汽车所受的阻力。 10.在快递分拣中心，一台质量为的小型分拣机器人受到大小为的水平合外力，由静止开始在水平地面上做直线运动，求运动过程中： 机器人加速度的大小； 末机器人速度的大小； 内机器人位移的大小。 1.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(    ) A. 由于不受力的物体不存在，因此牛顿第一定律没有实际意义 B. 力是维持物体运动的原因，没有力的物体将保持静止，比如自行车 C. 惯性是物体的固有属性，惯性大小由物体质量决定，与速度、受力均无关 D. 不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态，而受力的物体运动状态一定改变 2.在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，某实验小组得到了四条图线，其中可能没有平衡摩擦力的是(    ) A. B. C. D. 3.某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会与竖直方向成角相对车厢保持静止，列车的加速度大小为(    ) A. B. C. D. 4.雨滴在空气中下落，当速率在不太大的范围内时，雨滴所受到的阻力与其速率成正比．该速率随时间做怎样的变化？从图中选取一个最适当的答案(    ) A. B. C. D. 5.国际单位制中，力学的三个基本量是(    ) A. 牛顿，千克，秒 B. 千克，米，秒 C. 牛顿，米，秒 D. 质量，长度，时间 6.如图所示，物块在光滑水平面上向右做匀速直线运动，某时刻起受到一个向左的恒力作用，此后物块将 A. 立即停止 B. 向右做匀加速直线运动 C. 向右做匀速直线运动 D. 向右做匀减速直线运动 7.某人乘竖直电梯从一楼经到达四楼，图像如图所示．下列说法正确的是 A. 一楼到四楼的高度为 B. 内的平均速度大于内的平均速度 C. 内，人对电梯的压力大于人所受的重力 D. 人处于超重状态 8.荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动，如图所示，某同学正在荡秋千，和分别为运动过程中的最低点和最高点，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是 A. 在位置时，该同学处于失重状态 B. 在位置时，该同学收到的合力为零 C. 在位置时，该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板对该同学的支持力，处于超重状态 D. 由到过程中，该同学向心加速度逐渐减小 9.如图甲所示，小车在钩码牵引下做加速运动，正确操作后选出点还清晰的一条纸带。并选取合适计数点，计算出所得纸带上各计数点对应的速度后，在坐标系中标出的点如图乙所示。请完成： 根据这些点在图中作出图像。 根据图像求出小车运动的加速度______结果保留三位有效数字。 另一同学也打了一条纸带，如图，、、、为依次排列的个计数点，相邻计数点间周期为，因保存不当，纸带被污染，仅能测出其中两个计数点、到零点的距离分别为和。可由以上信息可以求出物体的加速度大小______用、和表示。 10.质量为的遥控汽车可视为质点的驱动电机可提供大小为的水平恒力，小汽车从点由静止开始在水平面上运动，运动中发现前方处有一障碍物，立即关闭驱动电机，结果小汽车恰不撞上障碍物，已知距离，小汽车在水平面上运动受到的阻力是重力的倍，重力加速度取。求： 小汽车关闭驱动电机前后加速度大小 小汽车从开始运动到关闭驱动电机的时间 若小汽车从点由静止开始以额定功率启动，经后关闭发动机，小汽车也恰好不与障碍物相撞，求小汽车的额定功率 第 1 页 共 34 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 牛顿定律及应用 【析】命题方向解读|【汇】知识清单盘点|【研】核心专题精讲|【练】巩固提升训练 —— 目 录 —— 析|学考考查要点 汇|知识清单盘点 研|核心专题精讲 考点一：牛顿第一定律 考点二：牛顿第二定律 考点三：力学单位制 考点四：牛顿运动定律的简单应用 考点五：超重与失重 考点六：实验—探究加速度与力、质量的关系 练|巩固提升训练 知识点 学考具体要求 认知层次 常见题型 牛顿第一定律 1．知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法。 2．理解牛顿第一定律的内容及意义。 3．明确惯性的概念，会解释有关的惯性现象。 理解 选择题 牛顿第二定律 1. 能够准确表述牛顿第二定律，理解牛顿第二定律的概念及含义 2. 能够运用牛顿第二定律解释生产、生活的有关现象，解决有关问题。 掌握 选择、解答 力学单位制 知道国际单位制中的力学单位，了解单位制在物理学的重要意义 了解 选择题 牛顿运动定律的简单应用 理解牛顿定律，能够用牛顿定律解释生产、生活有关问题 理解 选择、解答 超重与失重 通过实验认识超重和失重现象 了解 选择 实验—探究加速度与力、质量的关系 理解实验的原理，明确实验过程并能进行数据处理 理解 选择、实验 一、牛顿第一定律 ①理想实验的魅力 1．亚里士多德的观点：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．伽利略的观点 (1)理想实验：让一个小球沿第一个斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上第二个斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。 科学推论：当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。 (2)结论：力不是维持物体运动的原因。 3．笛卡儿的观点如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 ②牛顿第一定律 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。牛顿第一定律又叫惯性定律。 ③惯性与质量 1．惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 2．惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度。 二、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＝kma，其中力F指的是物体所受的合力。 3．力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N。 4．“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N，即1 N＝1_kg·m/s2。 5．在质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2，力的单位取N时，F＝kma中的k＝1，此时牛顿第二定律可表示为F＝ma。 6. 牛顿第二定律的五个性质 性质 理解 因果性 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度 矢量性 F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同 瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生、同时变化、同时消失 同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的 独立性 作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和 7．合外力、加速度、速度的关系 （1）合外力与速度的关系：力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动。 （2）力与运动的关系：物体受力作用→运动状态变化→速度变化速度大小或方向变化。 （3）力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果。只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度。加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比（物体质量一定时）。 加速度的定义式与决定式：a＝是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法；a＝是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 【注意】物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即a与合力F方向总是相同，但速度v的方向不一定与合外力的方向相同。 三、力学单位制 1．基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，被选定的物理量叫做基本量。力学中的基本量：长度、质量和时间。 2．基本单位：所选定的基本量的单位叫做基本单位。 （1）物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位。 （2）在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位。 长度的单位有厘米（cm）、米（m）、千米（km）等。质量的单位有克（g）、千克（kg）等。 时间的单位有秒（s）、分钟（min）、小时（h）等。 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叫做导出单位。 例如：加速度单位：m/s2，力的单位：N。 4．单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。 国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制。简称SI。 5．国际单位制中力学的三个基本物理量及单位： （1）三个基本物理量：长度、质量和时间。（2）三个基本单位：米（m）、千克（kg）、秒（s）。 四、牛顿运动定律的简单应用 1．由受力情况确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。 （1）分析思路 ①确定研究对象，对研究对象进行受力分析， 并画出物体的受力分析图。 ②根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）。 ③根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。 ④结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的物理量——任意时刻的速度，任意时间内的位移，以及运动轨迹等。 （2）分析流程 已知物体的受力情况求得a，由→求得x、v0、v、t。 2．由运动情况确定受力情况：若已经知道物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的外力，这是力学所要解决的又一方面的问题。 五、超重与失重 1．基本概念 超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象，即视重大于实重； 失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于于物体所受重力的现象，即视重小于视重； 2．平衡、超重、失重和完全失重的比较 特征 状态 加速度 视重(F)与重力关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 向上 F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下减速 失重 向下 F＝m(g－a)<mg(a<g) 向下加速或向上减速 完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动、沿圆轨道运行的卫星 【特别提示】 1．物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在，大小也没有变化,只是“视重”发生了改变。 2．超重或失重现象与物体速度的大小和方向无关，只取决于加速度的方向。 3．当物体具有坚直向上的加速度分量时,也属于超重;物体具有坚直向下的加速度分量时,也属于失重。4．在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强、物体对桌面无压力等。 六、实验：探究加速度与力、质量的关系 1．实验原理 (1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系． (3)作出a－F图像和a－图像，确定a与F、m的关系． 2．实验器材 小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸． 3．实验过程 (1)测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m. (2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)． 图1 (3)补偿摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑． (4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码． ②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤①. ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a. ④描点作图，作a－F的图像． ⑤保持槽码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－图像． 4．数据处理 (1)利用逐差法或v－t图像法求a. (2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比． (3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比． 5．注意事项 (1)开始实验前首先补偿摩擦阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好补偿小车和纸带受到的阻力．在补偿摩擦阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动． (2)实验过程中不用重复补偿摩擦力． (3)实验必须保证的条件：m≫m′. (4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 6．误差分析 (1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力． (2)补偿摩擦阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差． 考点一 牛顿第一定律 例1 (2026·江苏省·合格性考试下列关于“牛顿第一定律”建立的说法，正确的是(    ) A. 它是通过理论推导出来的 B. 它是通过实验直接得出的 C. 它是可以通过实验来进行验证的 D. 它是以实验事实为基础通过推理想象而总结出来的 【答案】D  【解析】牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不是直接通过实验得出的，也不是直接经过推论得出的，故ABC项错误、项正确； 故选D。 例2 (2026·江苏省·合格性考试)汽车在起动、匀速行驶、刹车时，对于驾驶员的惯性，下列说法正确的是(    ) A. 起动时惯性最大 B. 匀速行驶时惯性最大 C. 刹车时惯性最大 D. 三种情况下惯性相同 【答案】D  【解析】质量是惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体的运动状态无关，所以汽车在起动、匀速行驶、刹车时惯性相同。故ABC错误，D正确。 故选：。 1.于如图四幅图的叙述正确的是(    ) A. 图甲中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大 B. 图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间 C. 图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，则马对车的拉力大于车对马的拉力 D. 图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力是维持物体运动的原因 【答案】B  【解析】解：、质量是惯性大小的唯一量度，速度与惯性大小无关，故A错误； B、图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，当时所处的年代时间的测量没有现在精确，通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间，故B正确； C、图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，根据牛顿第三定律，则马对车的拉力大小等于车对马的拉力大小，故C错误； D、图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力不是维持物体运动的原因，故D错误。 故选：。 2.(2026·江苏省·月考试卷)下面说法中正确的是(    ) A. 物体运动状态发生变化，可能有力作用在该物体上 B. 物体运动速度的方向与它受到的合外力的方向总是一致的 C. 力是物体产生加速度的原因 D. 物体受外力恒定，它的速度也恒定 【答案】C  【解析】A.物体的运动状态发生改变，即物体的速度发生改变，一定有加速度，因此，一定有力作用在该物体上，故A错误； B.物体合外力的方向与加速度的方向总是一致的，但合外力方向与速度方向无直接关系，故B错误； C.力是改变物体运动状态的原因，而物体的运动状态发生改变，则物体的加速度不为，故力是产生加速度的原因，故C正确； D.根据牛顿第二定律，可知物体所受的合外力恒定则物体的加速度恒定，但速度是变化的，故D错误。 故选C。 3.(2025·江苏省·期末考试)关于物体的惯性，下列说法正确的是(    ) A. 惯性是物体的固有属性 B. 物体不受力只能处于静止状态 C. 物体速度越大惯性越大 D. 物体受力越大惯性越大 【答案】A  【解析】惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，惯性是物体的固有属性，物体不受力时保持静止或匀速直线运动状态，惯性大小只与质量有关，与速度、受力情况无关，故A正确，BCD错误。 考点二 牛顿第二定律 例1 (2024·江苏省·期中考试)如图所示，质量的物体在水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数为，与此同时物体受到一个水平向左的推力的作用，取，则物体的加速度是(    ) A. B. ，水平向右 C. ，水平向左 D. ，水平向右 【答案】C  【解析】物体在水平地面上向右运动，竖直方向受重力、支持力，相互平衡在水平方向上受水平向左的推力、水平向左的滑动摩擦力 水平向左的推力大小为：， 滑动摩擦力大小为： 所以合力大小为：，方向水平向左  根据牛顿第二定律得加速度为：，方向水平向左故ABD错误，C正确。 故选C。 例2 (2025·江苏省·同步练习)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，在力刚开始作用的瞬间 A. 物体立即获得速度 B. 物体立即获得加速度 C. 物体同时获得速度和加速度 D. 由于物体未来得及运动，所以速度和加速度都为零 【答案】B  【解析】根据牛顿第二定律得知，加速度与合力是瞬时对应的关系，合力变化，加速度同时随着变化。当力刚开始作用的瞬间，立即获得了加速度； 根据可知，物体获得速度需要一定的时间，所以速度不会立即改变。 故ACD错误，B正确。 故选B。 1.我校为了方便行动不便的同学上下楼安装了电梯，某位同学从四楼到一楼，该同学受电梯地板支持力随时间变化可能正确的选项(    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解析】该同学在从四楼到到一楼的过程中，先加速下降再匀速下降最后减速下降，即该同学的加速度先向下，后为零，再向上，根据牛顿第二定律，该同学受到的支持力先小于重力，后等于重力，再大于重力。 故选C。 2.如图所示，质量为的人站在倾角为的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯一起斜向上做匀减速直线运动，加速度大小为，重力加速度为，下列说法正确的是 A. 人未受到摩擦力作用 B. 人处于超重状态 C. 踏板对人的摩擦力大小 D. 踏板对人的支持力大小 【答案】D  【解析】．对人受力分析，根据牛顿第二定律可知，人受到水平向右的静摩擦力作用，故A错误 ．因加速度沿斜面向下，人处于失重状态，故B错误 ．水平方向，踏板对人的摩擦力大小 ，故C错误 ．竖直方向，踏板对人的支持力大小满足： ，故 ，故D正确。 3.如图所示，有一端附有滑轮的长木板固定在水平面上，长木板上有两个相同材料制成的物块，，用轻质弹簧连接，在平行于木板平面的水平恒力作用下，以相同加速度向前运动，已知，下列操作后弹簧稳定时、仍以相同加速度向前运动，则弹簧的伸长量不变的是(    ) A. 把长木板上表面垫上粗糙的的纸 B. 增大水平拉力 C. 将、的位置互换 D. 悬线下增挂一定质量的钩码 【答案】A  【解析】解：弹簧稳定时伸长量取决于弹簧的弹力，设物块与长木板间的动摩擦因数为，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有：； 以为研究对象，利用牛顿第二定律有 联立整理可得：； 可知，弹簧稳定时，增大水平拉力时，弹簧的弹力增大，伸长量增大； 弹簧的弹力与动摩擦因数无关，把长木板上垫上粗糙的的纸，弹簧的伸长量不变； 若将、的位置互换，同理可得弹簧的弹力为，因为，则，弹簧的弹力增大，因此弹簧的伸长量增大； 故A正确，BC错误； D.悬线下增挂一定质量的钩码，设钩码的质量为； 对整体，由牛顿第二定律得：，可知 对有，有 未悬挂钩码时，对有，对比可得：，则弹簧的伸长量增大，故D错误。 考点三 力学单位制 例1 (2026·江苏省·月考试卷)下列四组力学单位中，都是国际单位制中基本单位的是(    ) A. 、、 B. 、、 C. 、、 D. 、、 【答案】A  【解析】在力学中有三个基本物理量，它们是长度、质量和时间，这三个基本物理量在国际单位制的单位分别为、、，而是力的单位，是导出单位，故A正确，BCD错误。 故选：。 例2 (2026·江苏省·月考试卷)在国际单位制中，下列属于基本单位的是(    ) A. 欧姆 B. 库仑 C. 牛顿 D. 秒 【答案】D  【解析】国际单位制规定了七个基本物理量．分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量。它们的在国际单位制中的单位称为基本单位。欧姆、库仑、牛顿都是国际单位制中的导出单位，秒是基本单位。故D正确，ABC错误。 故选：。 1.下列属于国际单位制中基本单位的是 A. 千克 B. 千米 C. 焦耳 D. 欧姆 【答案】A  【解析】国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光照强度、物质的量。它们在国际单位制中的单位称为基本单位，在国际单位制中长度的基本单位是，质量的基本单位是，故选：。 2.下列属于国际单位制中基本单位的是(    ) A. 千克 B. 千米 C. 焦耳 D. 欧姆 【答案】A  【解析】解：、千克是质量的单位，是基本单位，故A正确； B、千米是长度的单位，是导出单位，故B错误； C、焦耳是功的单位，是导出单位，故C错误； D、欧姆是电阻的单位，是导出单位，故D错误。 故选：。 3.单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。其单位用国际单位制基本单位可表示为(    ) A. B. C. D. 【答案】A  【解析】单位质量的推进剂所产生的冲量叫比冲量，则，则比冲量的单位为，故A正确，BCD错误。 考点四 牛顿运动定律的简单应用 例1 （2026·江苏省·单元测试)小车从一斜面下滑，受到恒定阻力，下列图中能正确反应小车的运动情况是(    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解析】小车从斜面下滑，受到恒定的阻力，由牛顿第二定律：知，小车运动的加速度不变，因此小车沿斜面下滑时做初速度为零的匀加速直线运动，其图像是一条过原点的直线，故C正确，ABD错误。 故选C。 例2 (2025·江苏省·合格性考试)滑雪是冬季北方人喜欢的活动之一，某一滑雪场地如图所示。一个倾角为的山坡与水平雪面平滑连接，一游客坐着滑雪车从山坡上距离坡底处自由滑下，已知他及雪车的总质量为，雪车在雪面上受到的摩擦力大小恒为，不计空气阻力，，。求： 该游客在山坡上滑动的加速度； 该游客在水平雪面上滑行的距离。 【答案】（1）；（2） 【解析】雪车在山坡上滑行时有：，解得： 雪车滑到坡底的速度：， 雪车在水平面上运动时有： 雪车在水平面上滑行距离：， 解得。  1.如图所示，质量为的物体，沿水平面向右运动，它与水平面间的动摩擦因数为，同时还受到大小为的水平向右的力的作用，则该物体取(    ) A. 受到的摩擦力大小为，方向向左 B. 受到的摩擦力大小为，方向向右 C. 运动的加速度大小为，方向向左 D. 运动的加速度大小为，方向向左 【答案】D  【解析】物体相对地面运动，故物体受到的滑动摩擦力，则摩擦力的大小为： ； 滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，故摩擦力方向向左；根据牛顿第二定律得： 得：，方向向左，故 D正确、ABC错误。 故选D。 2.如图所示，质量为的物体以的初速度向右运动，同时受到一水平向左的力大小为。已知物体与水平面之间的动摩擦因数为，取。则物体秒后的速度为(    ) A. B. C. D. 【答案】A  【解析】根据题意可知物体的滑动摩擦力 物体向右运动时受到的滑动摩擦力向左，则对物体受力分析可得 解得 物体做匀减速运动，物体停下的时间为  向左，则后摩擦力突变为向右的，又因为 物体摩擦力突变为向右的  ，二力平衡，物体将保持静止状态。则物体秒后的速度为。 故选A。 3.(2025·江苏省盐城市·联考题)如图甲所示，物块、通过细线连接，在桌面上，悬挂在桌子边缘，细线与滑轮间无摩擦现将物块从点处由静止释放，落地后不反弹，最终停在点，物块的图像如图乙所示。已知的质量为，重力加速度大小取求： 两点的距离 物块与桌面间的动摩擦因数 物块的质量． 【答案】（1）；（2）（3）   【解析】由图可知 由图可知，物块在的加速度大小 内，对物块根据牛顿第二定律得 所以 内，加速度大小 对、物块根据牛顿第二定律得 解得    考点五 超重与失重 例1 (2026·江苏省·月考试卷)人站在体重计上向下蹲，发现在下蹲的过程中，体重计的示数会变化。人在此过程中(    ) A. 一直超重 B. 一直失重 C. 先超重后失重 D. 先失重后超重 【答案】D  【解析】下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态，故ABC错误，D正确。 例2 (2026·江苏省·单元测试)人站在力传感器上完成下蹲动作，下图为计算机采集到的图线，、、、在图线上。以下说法正确的是(    ) A. 到过程，人处于超重状态 B. 到过程，人处于失重状态 C. 失重时人的惯性不变 D. 超重时人对传感器的压力大于传感器对人的支持力 【答案】C  【解析】图线读数保持不变的时候，读数为重力数值。 A.到过程，读数小于重力，人处于失重状态，故A错误。 B.到过程，读数大于重力，人处于超重状态，故B错误。 C.惯性量度只与质量有关，质量不变，惯性不变，故C正确。 D.由作用力与反作用力原理可知，人对传感器的压力与传感器对人的支持力大小始终相等，故D错误。 1.在跳水比赛中，若从运动员离开跳板开始计时，跳水过程中运动员的速度随时间变化的图像如图所示，运动员可看作质点，不计空气阻力，则下列说法正确的是(    ) A. 运动员在时间内处于超重状态 B. 运动员在时间内做的是自由落体运动 C. 运动员在时刻处于运动过程中的最低点 D. 运动员在水中的加速度逐渐减小 【答案】C  【解析】A. 运动员在时间内，有向下的加速度，处于失重状态，故 A错误 B.运动员离开跳板时有向上的初速度，在时间内做的不是自由落体运动，故B错误 C.运动员在时在水下速度减为零，此时人处于运动过程中的最低点，故 C正确 D.运动员在水中，图线的斜率不变，运动员在水中的加速度不变，故D错误。 2.人站在力传感器上完成“起立”和“下蹲”动作，图中呈现的是力传感器的示数随时间变化的情况，由此可以判断(    ) A. 此人先起立后下蹲 B. 起立时先失重后超重 C. 点人所受到的支持力大于重力 D. 人下蹲过程加速度大小先增大后减小，再增大，再减小 【答案】D  【解析】、下蹲时，先加速下降后减速下降，即先失重后超重，先小于，后大于；起立时先加速上升、后减速上升，先超重后失重，先大于，后小于，所以此人先下蹲后起立，起立时先超重后失重，故AB错误。 C、点人所受到的支持力小于重力，故C错误。 D、加速下降过程的加速度方向向下，根据牛顿第二定律可得，解得，支持力先减小后增大，所以加速度先增大后减小；减速下降过程中，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可得，解得，支持力先增大后减小，所以加速度先增大后减小，故D正确。 故选：。 3.(2026·江苏省·期末考试)如图所示，老师平伸手掌托起粉笔，由静止开始竖直向上运动，直至将粉笔抛出。则(    ) A. 整个过程中，粉笔始终处于超重状态 B. 整个过程中，粉笔始终处于失重状态 C. 手对粉笔向上的力大于粉笔对手向下的力 D. 在粉笔离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 【答案】D  【解析】解：、手托物体由静止开始向上运动，先做加速运动，加速度向上，物体处于超重状态，粉笔抛出的瞬间，只受重力，处于失重状态，故AB错误； C、手对粉笔向上的力和粉笔对手向下的力是一对相互作用力，等大反向，故C错误； D、在粉笔离开手的瞬间，粉笔的加速度等于重力加速度，方向向下，此时手受到重力和肌肉向下的拉力，加速度大于重力加速度，方向向下，这样手的速度小于粉笔的速度才会分离，故D正确。 故选：。 考点六 实验—探究加速度与力、质量的关系 例1 (2026·江苏省·合格性考试)某研究小组利用如图装置进行实验。 用这个装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验 该实验应该使用的          电源填“交流”或“直流”。 某次实验得到一条如图所示纸带，取纸带上某点为计数点后每个点取一个计数点，分别记为、、、、、，用毫米刻度尺读出各计数点刻度，已知打点计时器所用电源频率为。 根据上述信息可得，在打下第“”点时，物体运动的速度为          。结果保留两位小数 用这个装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验 以小车为研究对象，在平衡摩擦力时，下列操作要求正确的是          。 A.应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车拖纸带匀速下滑 B.应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车不拖纸带匀速下滑 C.应该调平轨道，增减槽码，轻推小车，让小车拖着纸带匀速下滑 以小车为研究对象，将槽码的重力视为小车的合力，改变槽码个数多次实验，根据实验数据拟合出如图所示的图像。小明认为，要想得到一条过原点的直线，可以增大轨道的倾斜程度，你          填“同意”或“不同意”他的说法，理由是          。 【答案】交流 不同意 由  图像可知，当拉力  时，加速度  ，这说明在没有施加拉力的情况下，小车已经具有了加速度，原因是平衡摩擦力过度，即重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。若增大轨道的倾斜程度，重力沿斜面向下的分力会进一步增大，加速度会更大，图像截距会更大，无法过原点。正确的操作应该是减小轨道的倾斜程度。  【解析】打点计时器都需要使用交流电源才能正常工作，利用电流方向的周期性变化来打点，故应使用交流电源。 打点计时器频率为  ，每个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔  根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得打下第“”点时的速度  平衡摩擦力时，应将长木板不带滑轮的一端即有打点计时器的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，且不挂槽码，让小车拖着纸带匀速下滑，故A正确； B.平衡摩擦力时，小车必须拖着纸带，因为纸带运动时也会受到限位孔的阻力，若不拖纸带，则未平衡纸带阻力，故B错误； C.平衡摩擦力时不能挂槽码，且需要垫高轨道而不是调平，故C错误。 故选A。 不同意，由  图像可知，当拉力  时，加速度  ，这说明在没有施加拉力的情况下，小车已经具有了加速度，原因是平衡摩擦力过度，即重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。若增大轨道的倾斜程度，重力沿斜面向下的分力会进一步增大，加速度会更大，图像截距会更大，无法过原点。正确的操作应该是减小轨道的倾斜程度。 例2 (2025·江苏省·合格性考试)实验“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，用该装置研究小车的加速度与质量的关系时，下列说法中错误的是(    ) A. 实验时，应先接通电源，再释放小车 B. 打点计时器应接在学生电源的直流输出端 C. 在探究加速度与质量的关系时，应保证小车的合力大小不变 D. 在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，作出图像 【答案】B  【解析】A.实验时，如果先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理。所以应先接通电源，再释放小车，故A正确； B.打点计时器使用的是交流电源，故B错误； C.该实验采用的是控制变量法研究，在探究加速度与质量的关系时，应保持合力大小不变，故C正确； D.在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应用描点法拟合呈一条倾斜的直线。所以应作出图象，故D正确。 此题选错误的，故选B。 1.某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作正确的是(    ) A. 调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行 B. 挂上砂桶，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力 C. 实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源 D. 改变滑块的质量后，需要重新调节长木板倾斜度 【答案】A  【解析】A.调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行，选项A正确； B.不挂砂桶，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力，选项B错误； C.实验时，先接通打点计时器的电源，再释放滑块，选项C错误； D.改变滑块的质量后，不需要重新调节长木板倾斜度，即不需要重新平衡摩擦力，选项D错误。 故选A。 2.(2026·江苏省·单元测试)用图示装置做“探究物体的加速度与力、质量的关系”的实验，下列操作正确的是(    ) A. 释放小车与接通打点计时器需同时进行 B. 要调节滑轮的高度使细线与长木板平行 C. 改变小车的质量后需要重新平衡摩擦力 D. 平衡摩擦力时将砝码盘通过细线挂在定滑轮的下方 【答案】B  【解析】A.先接通打点计时器，再释放小车，故A错误。 B.细线与长木板平行时，经过平衡摩擦力后，细线的拉力就是小车受到的合力，故B正确。 C.平衡摩擦力在开始操作就行了，改变小车的质量后不再需要，故C错误。 D.平衡摩擦力时用不到砝码盘，小车在无牵引力作用下近似做匀速直线运动，故D错误。 3.(2026·江苏省·月考试卷)用如图所示的装置来探究加速度与力和质量的关系，实验时： 在平衡摩擦力是，需不需要          填：“挂上”或“不挂”细绳和钩码； 改变小车和钩码的质量时          填：“需要”或“不需要”重新平衡摩擦力； 实验时测得加速度和质量的关系如图乙所示，由图可知和成          填：“正比”或“反比”。 【答案】不挂 不需要 反比 【解析】由实验原理可知在平衡摩擦力时，不挂细绳和钩码，只让小车拖着纸带做匀速运动； 平衡摩擦力时，由平衡条件有 两边都有消掉，则改变小车和钩码的质量时不需要重新平衡摩擦力； 实验时测得加速度和质量的关系如图乙所示，由图可知与成正比，即和成反比。 故答案为：不挂；不需要；反比。 训练 1.下列关于惯性的说法中，正确的是(    ) A. 物体的速度越大，惯性越大 B. 一辆汽车静止时没有惯性，运动后产生惯性 C. 汽车紧急制动可以改变其惯性的大小 D. 静止铅球的惯性比高速飞行的步枪子弹的惯性大 【答案】D  【解析】一切物体都具有惯性，与物体运动状态无关，故 ABC错误； D. 质量是惯性的唯一量度，铅球质量比子弹大，则惯性大，故D正确。 故选D。 2.在交通安全教育中，新交规要求骑电动车时“戴头盔、不超速、不违规载人”。这是因为(    ) A. 戴头盔会使人惯性会变小 B. 载人后惯性不变 C. 超速时惯性会变大 D. 载人后惯性会变大，不容易停止 【答案】D  【解析】质量是衡量惯性大小的唯一标准，戴头盔后、载人后质量变大，惯性会变大，而超速人质量不变，惯性不变。 故选D。 3.如图所示，质量均为的两铁球，用一轻弹簧竖直连接，用手拿住球，使两球静止在空中。某时刻突然松手，到弹簧第一次恢复原长的过程中未落地，重力加速度大小为(    ) A. 的加速度最大值为 B. 松手瞬间的加速度大小为 C. 的位移等于的位移 D. 当弹簧恢复原长时，、速度相等 【答案】A  【解析】松手瞬间，弹簧的弹力不变，球合力为零，加速度为零，根据牛顿第二定律可知球的加速度为，两小球从静止下落到弹簧第一次恢复原长的过程中，设弹簧的伸长量为，对、两球，由牛顿第二定律有，，可知随着的减小，球的加速度减小，球的加速度增大，弹簧恢复原长时球的加速度增大为，故A正确，B错误； 由上面分析可知，在弹簧恢复原长的过程中，球的加速度始终大于球的加速度，因此，球的速度在任意时刻均大于球的速度，球的位移也一定大于球的位移，故CD错误。 4.下面说法中正确的是(    ) A. 物体运动状态发生变化，可能有力作用在该物体上 B. 物体运动速度的方向与它受到的合外力的方向总是一致的 C. 力是物体产生加速度的原因 D. 物体受外力恒定，它的速度也恒定 【答案】C  【解析】A.物体的运动状态发生改变，即物体的速度发生改变，一定有加速度，因此，一定有力作用在该物体上，故A错误； B.物体合外力的方向与加速度的方向总是一致的，但合外力方向与速度方向无直接关系，故B错误； C.力是改变物体运动状态的原因，而物体的运动状态发生改变，则物体的加速度不为，故力是产生加速度的原因，故C正确； D.根据牛顿第二定律，可知物体所受的合外力恒定则物体的加速度恒定，但速度是变化的，故D错误。 故选C。 5.下列力学单位中，属于导出单位的是(    ) A. 米 B. 秒 C. 千克 D. 牛 【答案】D  【解析】米、秒及千克均是力学单位中的基本单位；只有牛顿是导出单位；故D正确，ABC错误； 故选：。 国际单位制中基本单位有：米、千克、秒、摩尔、开尔文、安培、坎德拉。其他单位均为根据物理公式推出的导出单位。 6.如图所示，一同学在从蹲着到站直的过程中，体重计显示该同学 A. 一直超重 B. 一直失重 C. 先超重后失重 D. 先失重后超重 【答案】C  【解析】下蹲到站直的过程中，人先向上做加速运动，后向上做减速运动，所以先处于超重状态后处于失重状态，故ABD错误，C正确。 7.小华站在体重秤上，静止时体重秤显示的示数为，此时小华突然下蹲，观察发现，在下蹲的初始阶段体重秤的示数减小了，此时的小华(    ) A. 受到的重力变小了 B. 其质量减小了 C. 处于超重状态 D. 处于失重状态 【答案】D  【解析】下蹲的初始阶段体重秤的示数减小了，说明此时小华受到的支持力大小小于重力大小，此时小华向下加速，处于失重状态，但是他的重力和质量都是不变的。故D正确，ABC错误。 故选：。 8.用如图所示的装置来探究加速度与力和质量的关系，实验时： 在平衡摩擦力是，需不需要          填：“挂上”或“不挂”细绳和钩码； 改变小车和钩码的质量时          填：“需要”或“不需要”重新平衡摩擦力； 实验时测得加速度和质量的关系如图乙所示，由图可知和成          填：“正比”或“反比”。 【答案】不挂 不需要 反比  【解析】由实验原理可知在平衡摩擦力时，不挂细绳和钩码，只让小车拖着纸带做匀速运动； 平衡摩擦力时，由平衡条件有 两边都有消掉，则改变小车和钩码的质量时不需要重新平衡摩擦力； 实验时测得加速度和质量的关系如图乙所示，由图可知与成正比，即和成反比。 故答案为：不挂；不需要；反比。 9.某质量为的测试汽车在公路水平直道上以的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮立即被抱死，抱死后汽车在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公路上滑行的痕迹长度是，求刹车过程中： 汽车的加速度大小 汽车的刹车时间 汽车所受的阻力。 【答案】（1）；（2）；（3）。 【解析】解：根据运动学公式， 得， 即大小为。 根据运动学公式， 得。 根据牛顿第二定律， 得。  10.在快递分拣中心，一台质量为的小型分拣机器人受到大小为的水平合外力，由静止开始在水平地面上做直线运动，求运动过程中： 机器人加速度的大小； 末机器人速度的大小； 内机器人位移的大小。 【答案】（1）（2）；（3） 。 【解析】根据牛顿第二定律 代入数据解得 机器人做初速度为的匀加速直线运动，速度公式 代入数据得， 匀加速直线运动位移公式 代入数据得  1.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(    ) A. 由于不受力的物体不存在，因此牛顿第一定律没有实际意义 B. 力是维持物体运动的原因，没有力的物体将保持静止，比如自行车 C. 惯性是物体的固有属性，惯性大小由物体质量决定，与速度、受力均无关 D. 不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态，而受力的物体运动状态一定改变 【答案】C  【解析】解：、牛顿第一定律虽然无法直接进行验证，但却是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，符合物理规律；故有一定的物理意义；故A错误； B、根据牛顿第一定律的内容可以判断力是改变物体运动状态的原因，不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态，故B错误； C、惯性是物体的固有属性，物体在任何状态下均有惯性；惯性大小由物体质量决定，与速度、受力均无关，故C正确； D、物体受到力的作用，若合外力为，则物体也可以保持运动的状态不变。故D错误。 故选：。 2.在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，某实验小组得到了四条图线，其中可能没有平衡摩擦力的是(    ) A. B. C. D. 【答案】A  【解析】解：在探究加速度与力、质量的关系时，如果没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于拉力，图像在轴上有截距。故A正确，BCD错误。 故选：。 3.某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会与竖直方向成角相对车厢保持静止，列车的加速度大小为(    ) A. B. C. D. 【答案】A  【解析】小球受力如图所示 根据牛顿第二定律得 解得，故A正确，BCD错误。 故选：。 4.雨滴在空气中下落，当速率在不太大的范围内时，雨滴所受到的阻力与其速率成正比．该速率随时间做怎样的变化？从图中选取一个最适当的答案(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】由于雨滴所受到的阻力与其速度成正比，速度越大阻力也就越大，雨滴的合力就越小，所以雨滴的加速度是在不断的减小的，在图象中直线的斜率表示物体的加速度的大小，选项A中的加速度是不变的，所以A错误，选项B中的斜率是减小的，所以B正确。 故选：。 5.国际单位制中，力学的三个基本量是(    ) A. 牛顿，千克，秒 B. 千克，米，秒 C. 牛顿，米，秒 D. 质量，长度，时间 【答案】D  【解析】、在国际单位制中力的单位是牛顿，它属于导出单位，是根据牛顿第二定律定义的，就是使质量的物体产生加速度的力，故AC错误； 、在国际单位制中力学三个基本物理量是长度、质量、时间，对应的国际单位制中力学的三个基本单位是、、。故B错误，D正确。 故选：。 6.如图所示，物块在光滑水平面上向右做匀速直线运动，某时刻起受到一个向左的恒力作用，此后物块将 A. 立即停止 B. 向右做匀加速直线运动 C. 向右做匀速直线运动 D. 向右做匀减速直线运动 【答案】D  【解析】物块向右运动，受到一个向左恒力后，根据牛顿第二定律可知加速度恒定，且方向向左，故向右做匀减速直线运动。 故选D。 7.某人乘竖直电梯从一楼经到达四楼，图像如图所示．下列说法正确的是 A. 一楼到四楼的高度为 B. 内的平均速度大于内的平均速度 C. 内，人对电梯的压力大于人所受的重力 D. 人处于超重状态 【答案】C  【解析】A、内，此人经过的位移为。故A错误； B、内物体做匀加速直线运动，平均速度，内物体做匀减速直线平均速度平均速度相等，故B错误； C、内人向上做匀加速直线运动，速度向上，加速度为正，竖直向上，人受到的支持力大于人重力，人对电梯压力等于人受到的支持力，则人对电梯的压力大于人受到的重力，故C正确； D、内，人向上做匀减速直线运动，速度向上，加速度为负值，即竖直向下，物体处于失重状态。故D错误。 8.荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动，如图所示，某同学正在荡秋千，和分别为运动过程中的最低点和最高点，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是 A. 在位置时，该同学处于失重状态 B. 在位置时，该同学收到的合力为零 C. 在位置时，该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板对该同学的支持力，处于超重状态 D. 由到过程中，该同学向心加速度逐渐减小 【答案】D  【解析】在位置时，该同学的加速度向上，处于超重状态，故A错误．在位置时，该同学的速度为零，向心力为零，即沿绳子方向的合力为零，其合力等于重力沿圆弧切向分力，不为零，故B错误．根据牛顿第三定律知，在位置时，该同学对秋千踏板的压力等于秋千踏板对该同学的支持力，故C错误．由到过程中，该同学的速度逐渐减小，由  分析知向心加速度逐渐减小．故D正确．故选D ． 9.如图甲所示，小车在钩码牵引下做加速运动，正确操作后选出点还清晰的一条纸带。并选取合适计数点，计算出所得纸带上各计数点对应的速度后，在坐标系中标出的点如图乙所示。请完成： 根据这些点在图中作出图像。 根据图像求出小车运动的加速度______结果保留三位有效数字。 另一同学也打了一条纸带，如图，、、、为依次排列的个计数点，相邻计数点间周期为，因保存不当，纸带被污染，仅能测出其中两个计数点、到零点的距离分别为和。可由以上信息可以求出物体的加速度大小______用、和表示。 【答案】     【解析】让尽可能多的点过直线，不能过直线的点对称地分布在直线两侧，离直线太远的点要舍去，根据坐标系内描出的点作图像如图所示 根据图示图像可知加速度大小 根据匀变速直线运动的推论可知物体的加速度大小 故答案为：；；。 10.质量为的遥控汽车可视为质点的驱动电机可提供大小为的水平恒力，小汽车从点由静止开始在水平面上运动，运动中发现前方处有一障碍物，立即关闭驱动电机，结果小汽车恰不撞上障碍物，已知距离，小汽车在水平面上运动受到的阻力是重力的倍，重力加速度取。求： 小汽车关闭驱动电机前后加速度大小 小汽车从开始运动到关闭驱动电机的时间 若小汽车从点由静止开始以额定功率启动，经后关闭发动机，小汽车也恰好不与障碍物相撞，求小汽车的额定功率 【答案】（1）；（2）；（3）。 【解析】小汽车由静止开始，先做匀加速直线运动，再做匀减速运动， 在加速阶段：，解得 在减速阶段，，解得 设小汽车从开始运动到关闭驱动电机的时间，则 根据运动学公式可得： 解得 在整个运动过程中，根据动能定理可得：， 解得 答：小汽车关闭驱动电机前后加速度大小都为； 小汽车从开始运动到关闭驱动电机的时间为； 小汽车的额定功率为。  第 1 页 共 34 页 学科网（北京）股份有限公司 $