專題3.1牛頓運動定律及應(yīng)用【講】【講核心素養(yǎng)】1.物理觀念：慣性、作用力與反作用力、超重與失重、單位制。（1）知道慣性是物質(zhì)的基本性質(zhì)其大小只由物體的質(zhì)量來度量。（2）通過實驗，了解力的相互性即作用力與反作用力的特點，提升相互作用觀。（3）.通過實例的分析與推理，理解超時重的定義、條件進而理解力與運動的關(guān)系建立運動及相互作用的觀念。（4）了解常用的國際單位、導(dǎo)出單位并會利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)單位之間的關(guān)系體會量綱思想的應(yīng)用。2.科學(xué)思維：牛頓運動定律、整體法與隔離法、圖象法、控制變量法、臨界法。（1）.能應(yīng)用受力分析、牛頓運動定律，分析物體的運動過程體會力與運動的關(guān)系。（2）會應(yīng)用整體法與隔離法的科學(xué)思維分析連接體的受力與運動的關(guān)系問題（3）體會應(yīng)用控制變量法探究、設(shè)計實驗來探究物體運動的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系（4）能在具體情景中識別諸如“最大、最小、剛好離開（分離）”等臨界問題的標(biāo)志詞并能將其轉(zhuǎn)化為物理學(xué)語言，應(yīng)用臨界法結(jié)合牛頓運動定律來解決臨界問題。3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題。能將具體問題情景通過構(gòu)建物理模型轉(zhuǎn)化為物理問題進而應(yīng)用物理規(guī)律來解決，以此提升分析推理能力和模型構(gòu)建能力并體會物理學(xué)的應(yīng)用價值激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望?！局v考點題型】【知識點一】牛頓第一定律和慣性1.理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體不受外力時的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的。如果物體所受的合力等于零，其運動效果跟不受外力作用時相同，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。2.明確了慣性的概念牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性，即物體具有保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。3.揭示了力與物體運動狀態(tài)的關(guān)系力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。4.與牛頓第二定律的關(guān)系牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨立的。力是如何改變物體運動狀態(tài)的問題由牛頓第二定律來回答。牛頓第一定律是經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓第二定律是一條實驗定律。【方法總結(jié)】1.慣性的兩種表現(xiàn)形式（1）物體在不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)不變（靜止或勻速直線運動）.（2）物體受到外力時，慣性表現(xiàn)為抗拒運動狀態(tài)的改變，慣性大，物體的運動狀態(tài)較難改變；慣性小，物體的運動狀態(tài)較易改變.2.牛頓第一定律與牛頓第二定律的關(guān)系牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨立的.（1）牛頓第一定律告訴我們改變運動狀態(tài)需要力，力是如何改變物體運動狀態(tài)的問題則由牛頓第二定律來回答.（2）牛頓第一定律是經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓第二定律是一條實驗定律.【例1】（2022·陜西西安·高三期末）如圖所示，對下列圖片描述正確的是（）A．圖甲右上方的路牌所標(biāo)的“50”為車輛通行的平均速度B．由圖乙可推出，所有形狀規(guī)則的物體的重心均在其幾何中心處C．伽利略利用圖丙實驗，總結(jié)出自由落體運動是勻變速直線運動D．圖丁中小孩推箱而不動，說明小孩的推力小于地面對箱子的靜摩擦力【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任及科學(xué)思維。要求考生知曉理想斜面實驗在歷史中重要意義及主要操作思路和設(shè)計思想。讓學(xué)生在感受物理學(xué)史的同時學(xué)會理想化實驗的科學(xué)思維方式?！咀兪接?xùn)練1】（多選）（2022·上海市南洋模范中學(xué)模擬預(yù)測）伽利略通過斜面實驗探究物體運動與力之間關(guān)系，符合實際情況可能的是（）A． B．C． D．【必備知識】伽利略的理想實驗（1）特點：實踐操作（實驗）＋邏輯推理（數(shù)學(xué)演算）。（2）作用：提出力不是維持物體運動的原因。伽利略是物理理想實驗的開拓者。理想實驗是人們在抽象思維中設(shè)想出來而實際上無法做到的實驗，可以完美地解釋物理學(xué)規(guī)律或理論。【例2】（2022·浙江·高考真題）下列說法正確的是（

）A．鏈球做勻速圓周運動過程中加速度不變B．足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大C．乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變D．籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關(guān)【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生深刻理解慣性的概念（內(nèi)涵外延等）。并能應(yīng)用慣性解釋日常生活中的一些問題建立相互作用觀和運動觀?！咀兪接?xùn)練2】（2022·福建南平·三模）短道速滑場地是由直跑道和兩端圓弧形彎道組成的環(huán)形跑道在2022年北京冬奧會短道速滑男子1000米決賽中，任子威在直線起跑階段，左右腳向后交替蹬冰，滑行一段時間后進入彎道時身體向內(nèi)側(cè)傾斜，通過圓弧形彎道，如圖所示，最終奪得該項目冠軍，則任子威（）A．在直線起跑加速過程中，隨著速度增大，慣性也增大B．在直線起跑蹬冰過程中，冰面對他的作用力大于他對冰面的作用力C．通過圓弧形彎道時，冰面對他的作用力與他所受的重力是一對平衡力D．若沿半徑不變的圓弧勻速通過彎道時，速度越大身體與冰面的夾角SKIPIF1<0越小【必備知識】慣性的兩種表現(xiàn)形式（1）物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現(xiàn)出來。（2）物體在不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)不變（靜止或勻速直線運動）。.【知識點二】牛頓第二定律的理解和應(yīng)用1．牛頓第二定律的性質(zhì)2．合力、加速度、速度的關(guān)系（1）物體的加速度由所受合力決定，與速度無必然聯(lián)系．（2）合力與速度夾角為銳角，物體加速；合力與速度夾角為鈍角，物體減速．（3）a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a與v、Δv無直接關(guān)系；a＝eq\f(F,m)是加速度的決定式．【例3】（2021·廣東·高考真題）唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設(shè)牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，如圖所示，忽略耕索質(zhì)量，耕地過程中，下列說法正確的是（

）A．耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B．耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C．曲轅犁勻速前進時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D．直轅犁加速前進時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維。要求考生對本題有清晰的受力分析并能應(yīng)用牛頓運動定律分析物體的運動性質(zhì)進一步理解相互作用觀及運動觀?！咀兪接?xùn)練3】（2022·重慶·二模）一個熱氣球與沙包的總質(zhì)量為SKIPIF1<0，在空氣中以加速度SKIPIF1<0下降。為了使它以同樣大小的加速度上升，需拋掉沙包中的沙子，若熱氣球所受浮力不變，應(yīng)該拋掉的沙的質(zhì)量為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【必備知識】理解牛頓第二定律的三點注意（1）分析物體的運動性質(zhì)，要從受力分析入手，先求合力，然后根據(jù)牛頓第二定律分析加速度的變化．（2）速度的大小如何變化取決于加速度和速度方向間的關(guān)系，和加速度的大小沒有關(guān)系．（3）加速度如何變化取決于物體的質(zhì)量和合外力，與物體的速度沒有關(guān)系．【知識點三】牛頓第三定律的理解與應(yīng)用1.相互作用力的特點（1）三同eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(同大小,同時產(chǎn)生、變化、消失,同性質(zhì)))（2）三異eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(反向,異體，即作用力、反作用力作用在不同物體上,不同效果))（3）二無關(guān)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(與相互作用的兩物體的運動狀態(tài)無關(guān),與是否和其他物體相互作用無關(guān)))2.一對平衡力與作用力、反作用力的比較名稱項目一對平衡力作用力與反作用力作用對象同一個物體兩個相互作用的不同物體作用時間不一定同時產(chǎn)生、同時消失一定同時產(chǎn)生、同時消失力的性質(zhì)不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消【方法總結(jié)】應(yīng)用牛頓第三定律需注意的三個問題1．定律中的“總是”說明對于任何物體，在任何情況下牛頓第三定律都是成立的。2．作用力與反作用力雖然等大反向，但因所作用的物體不同，所產(chǎn)生的效果（運動效果或形變效果）往往不同。3．作用力與反作用力只能是一對物體間的相互作用力，不能涉及第三個物體。【例4】（2020·浙江·高考真題）如圖是“中國天眼”SKIPIF1<0口徑球面射電望遠鏡維護時的照片。為不損傷望遠鏡球面，質(zhì)量為m的工作人員被懸在空中的氦氣球拉著，當(dāng)他在離底部有一定高度的望遠鏡球面上緩慢移動時，氦氣球?qū)ζ溆写笮镾KIPIF1<0、方向豎直向上的拉力作用，使其有“人類在月球上行走”的感覺，若將人視為質(zhì)點，此時工作人員（）A．受到的重力大小為SKIPIF1<0 B．受到的合力大小為SKIPIF1<0C．對球面的壓力大小為SKIPIF1<0 D．對球面的作用力大小為SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念中相互作用觀?！咀兪接?xùn)練4】（2022·上海黃浦·二模）百米飛人蘇炳添因為有驚人的彈跳力而被戲稱他有彈簧腿。彈跳過程中屈膝是其中一個關(guān)鍵動作。如圖所示，人下蹲，膝蓋關(guān)節(jié)彎曲角度為θ，設(shè)此時大小腿肌群對膝關(guān)節(jié)的作用力F的方向水平向后，且大腿、小腿骨對膝關(guān)節(jié)的作用力大致相等，那么腳掌所受地面向上的彈力約為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【必備知識】“兩看”巧判作用力和反作用力一看受力物體．作用力和反作用力應(yīng)作用在兩個相互作用的物體上．二看產(chǎn)生的原因．作用力和反作用力是由于相互作用而產(chǎn)生的，一定是同種性質(zhì)的力．【知識點四】動力學(xué)的兩類基本問題1.基本思路2.基本步驟3.解題關(guān)鍵（1）兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析。（2）兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁。4.常用方法（1）合成法在物體受力個數(shù)較少（2個或3個）時一般采用合成法。（2）正交分解法若物體的受力個數(shù)較多（3個或3個以上）時，則采用正交分解法。類型1已知物體受力情況，分析物體運動情況【例5】（2022·江西省高安市第二中學(xué)模擬預(yù)測）如圖甲所示，一質(zhì)量為SKIPIF1<0的物體在水平拉力SKIPIF1<0的作用下沿水平面做勻速直線運動，從某時刻開始，拉力SKIPIF1<0隨時間均勻減小，物體所受摩擦力隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法中正確的是（）A．SKIPIF1<0時物體開始做勻減速運動B．物體勻速運動時的速度大小為SKIPIF1<0C．物體與接觸面間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0時物體的加速度大小為SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維及物理觀念中的相互作用觀。【變式訓(xùn)練5】（2021·湖南·高考真題）“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的?？傎|(zhì)量為SKIPIF1<0的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為SKIPIF1<0，若動車組所受的阻力與其速率成正比（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0為常量），動車組能達到的最大速度為SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變B．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動C．若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為SKIPIF1<0，則動車組勻速行駛的速度為SKIPIF1<0D．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間SKIPIF1<0達到最大速度SKIPIF1<0，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為SKIPIF1<0類型2已知物體運動情況，分析物體受力情況【例6】（2022·四川·遂寧模擬預(yù)測）在冰壺比賽過程中，運動員可以用冰壺刷在冰壺前進路徑上刷冰面，使冰壺與冰面之間的動摩擦因數(shù)減小。如圖所示，在某場冰壺比賽中，一冰壺（可看做質(zhì)點）以速度v從A點垂直進入三個矩形區(qū)域沿虛線做減速運動，到達B處的速率為SKIPIF1<0，用冰壺刷以不同的力度刷SKIPIF1<0間的冰面，冰壺運動到C處的速率為SKIPIF1<0，且剛要離開第三個矩形區(qū)域邊緣的D點時速度恰好為零，已知SKIPIF1<0，設(shè)冰壺在SKIPIF1<0間冰面的動摩擦因數(shù)分別為SKIPIF1<0，冰壺在SKIPIF1<0間冰面的運動時間分別為SKIPIF1<0，則（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維與物理觀念中的運動觀?！咀兪接?xùn)練6】（2022·安徽宣城·模擬預(yù)測）如圖所示，質(zhì)量SKIPIF1<0的物體靜止放在足夠長的水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，有一大小為SKIPIF1<0的水平恒力作用于物體上，使之加速前進，重力加速度大小為SKIPIF1<0，5s末撤去力SKIPIF1<0，則物體運動的總時間為（）A．15s B．13s C．11s D．9s【知識點五】動力學(xué)圖像問題1.常見圖像v－t圖像、a－t圖像、F－t圖像、F－a圖像等。2.題型分類（1）已知物體受到的力隨時間變化的圖線，要求分析物體的運動情況。（2）已知物體的速度、加速度隨時間變化的圖線，要求分析物體的受力情況。（3）由已知條件確定某物理量的變化圖像。3.解題策略（1）分清圖像的類別：即分清橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖像所反映的物理過程，會分析臨界點。（2）注意圖線中的一些特殊點所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標(biāo)的交點，圖線的轉(zhuǎn)折點，兩圖線的交點等。（3）明確能從圖像中獲得哪些信息：把圖像與具體的題意、情景結(jié)合起來，應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對應(yīng)的函數(shù)方程式，進而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系，以便對有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷?！纠?】（2022·河北邯鄲·二模）如圖1所示，在粗糙的水平面上靜止放置一滑塊，SKIPIF1<0時刻在滑塊上施加一水平向右的外力F，外力大小隨時間的變化規(guī)律如圖2所示，滑塊的加速度隨時間的變化規(guī)律如圖3所示，已知滑塊與地面間的滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，重力加速度g取10SKIPIF1<0。則下列說法正確的是（）A．滑塊的質(zhì)量為SKIPIF1<0kg B．4s末滑塊速度的大小為12m/sC．在0~1s的時間內(nèi)，摩擦力的沖量大小為0 D．在0~4s的時間內(nèi)，摩擦力的沖量大小為22N·s【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維及物理觀念中的相互作用觀。本題要求考生能準(zhǔn)確的受力分析并能借助牛頓運動定律分析運動的性質(zhì)并能根據(jù)科學(xué)的推理建立物理函數(shù)表達式然后進行圖像轉(zhuǎn)換?！咀兪接?xùn)練7】（多選）（2022·廣西·南寧二中模擬預(yù)測）“水火箭”是一項深受學(xué)生喜歡的科技活動，某學(xué)習(xí)小組利用飲料瓶制作的水火箭如圖甲所示，其發(fā)射原理是通過打氣使瓶內(nèi)空氣壓力增大，當(dāng)瓶口與橡皮塞脫離時，瓶內(nèi)水向后噴出，水火箭獲得推力向上射出。圖乙是某次豎直發(fā)射時測繪的水火箭速度v與時間t的圖像，其中SK