高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第1節(jié)牛頓運動定律的理解第三章2026內(nèi)容索引0102強基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破【課程標(biāo)準(zhǔn)】

1.通過實驗,探究物體運動的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系。理解牛頓運動定律,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。通過實驗,認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象。2.知道國際單位制中的力學(xué)單位。了解單位制在物理學(xué)中的重要意義【核心素養(yǎng)】

【試題情境】

生活實踐類交通安全、體育運動、娛樂活動,如汽車剎車、飛機起飛、滑雪、滑草等學(xué)習(xí)探索類加速度測量、連接體問題、傳送帶問題、板塊模型問題等【考向預(yù)測】

本章內(nèi)容是高考的熱點和難點,試題以選擇題、實驗題和計算題形式出現(xiàn),并常與運動學(xué)、電磁學(xué)等知識相結(jié)合綜合考查,圖像問題、連接體問題、傳送帶問題、板塊模型是考查的重點,通常以交通安全、體育運動、娛樂活動等新情境為背景作為應(yīng)用類問題呈現(xiàn),對知識和素養(yǎng)要求都較高強基礎(chǔ)增分策略一、對力和運動關(guān)系的認(rèn)識

科學(xué)家觀點亞里士多德力是

物體運動狀態(tài)的原因

錯誤直覺伽利略通過理想斜面實驗提出力是

物體運動狀態(tài)的原因

笛卡兒如果運動中的物體沒有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一

沿同一直線運動,既不停下來也不偏離原來的方向

牛頓牛頓運動定律維持改變速度二、慣性1.定義:物體具有

原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。

2.量度:

是慣性大小的唯一量度。

3.普遍性:慣性是物體的固有屬性,一切物體都具有慣性,與物體的

情況和

情況無關(guān)。

易錯辨析

(1)物體不受外力時一定處于靜止?fàn)顟B(tài)。(

)(2)物體運動必須有力的作用,沒有力的作用,物體將靜止。(

)(3)運動的物體慣性大,靜止的物體慣性小。(

)保持質(zhì)量運動受力×××應(yīng)用提升1.(多選)下面對牛頓第一定律和慣性的分析正確的是(

)A.飛機投彈時,當(dāng)目標(biāo)在飛機的正下方時投下炸彈,能擊中目標(biāo)B.地球自西向東自轉(zhuǎn),人向上跳起來后,還會落到原地C.安全帶的作用是防止汽車剎車時,人由于慣性發(fā)生危險D.有的同學(xué)說,向上拋出的物體,在空中向上運動時,肯定受到了向上的作用力答案BC三、牛頓運動定律

只適用于慣性參考系和宏觀低速物體

等大、反向、共線、異物定律牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律區(qū)別內(nèi)容一切物體總保持

狀態(tài)或

狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止

物體的加速度跟物體所受外力的合力成

,跟物體的質(zhì)量成

,加速度方向跟合外力的方向

物體之間的作用力和反作用力總是大小

,方向

,作用在

上

勻速直線運動靜止正比反比相同兩個相等相反同一直線定律牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律區(qū)別公式—F=ma—意義明確了力的概念,指出了力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因,即力是產(chǎn)生

的

原因

揭示了加速度是力作用的結(jié)果,指出了

、

、

的定量關(guān)系

揭示了物體間力的作用的相互性,明確了

的關(guān)系

研究方法根據(jù)

歸納總結(jié)得出,不能直接用實驗驗證

用

法研究F、m、a之間的關(guān)系,可用實驗驗證

由實際現(xiàn)象歸納總結(jié)得出,可用實驗驗證聯(lián)系牛頓的三個運動定律是一個整體,是動力學(xué)的基礎(chǔ),牛頓第二定律是以牛頓第一定律為基礎(chǔ),由實驗總結(jié)得出的加速度力質(zhì)量加速度相互作用力理想實驗控制變量易錯辨析

(4)物體加速度的方向一定與合外力方向相同。(

)(5)質(zhì)量越大的物體,加速度越小。(

)(6)作用力和反作用力的效果可以相互抵消。(

)(7)人走在松軟土地上下陷時,人對地面的壓力大于地面對人的支持力。(

)√×××應(yīng)用提升2.(多選)(人教版教材必修第一冊P97例題改編)某同學(xué)在列車車廂的頂部用細(xì)線懸掛一個小球,在列車以某一加速度運動的過程中,細(xì)線偏過一定角度并相對車廂保持靜止,他測出懸線與豎直方向的夾角為θ,重力加速度為g。則下列說法正確的是(

)A.列車的加速度大小為gsinθB.列車的加速度大小為gtanθC.列車一定向右做勻加速運動D.列車可能向左運動BD解析

以小球為研究對象,分析其受力,畫出小球受力示意圖如圖所示。豎直方向,有FTcos

θ=mg;水平方向,有FTsin

θ=ma,聯(lián)立解得a=gtan

θ,方向水平向右。小球相對于列車靜止,兩者加速度相同,所以,列車此時的加速度大小為gtan

θ,方向水平向右,選項B正確,A錯誤。列車的加速度方向水平向右,但速度方向可能水平向右,也可能水平向左,所以列車可能水平向右做加速運動,也可能水平向左做減速運動,選項C錯誤,D正確。3.(多選)用計算機輔助實驗系統(tǒng)(DIS)做驗證牛頓第三定律的實驗,把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起,向相反方向拉動,觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果(如圖所示),分析兩個力傳感器的相互作用隨時間變化的曲線,以下結(jié)論正確的是(

)A.作用力和反作用力同時產(chǎn)生B.作用力和反作用力作用在同一物體上C.作用力和反作用力大小相等D.作用力和反作用力方向相反答案

ACD解析

作用力和反作用力大小相等、方向相反,作用在兩個物體上,并且同時產(chǎn)生,同時消失,所以選項A、C、D正確。旁欄邊角閱讀“科學(xué)漫步”——用動力學(xué)方法測質(zhì)量,完成下面題目。測空間站質(zhì)量的原理圖如圖所示。若已知飛船質(zhì)量為m=3.0×103

kg,其推進(jìn)器的平均推力F=900

N。在飛船與空間站對接后,推進(jìn)器工作5

s內(nèi),測得飛船和空間站的速度變化為0.05

m/s,求空間站的質(zhì)量。答案

8.7×104

kg增素能精準(zhǔn)突破考點一牛頓第一定律慣性[自主探究]1.對牛頓第一定律的理解

內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)意義(1)指出了一切物體都有慣性,因此牛頓第一定律又叫慣性定律(2)指出了力不是維持物體運動狀態(tài)的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因2.對慣性的理解

定義物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)普遍性慣性是一切物體都具有的性質(zhì),是物體的固有屬性,與物體的運動情況和受力情況無關(guān)量度質(zhì)量是慣性大小的唯一量度,質(zhì)量大的物體慣性大,質(zhì)量小的物體慣性小3.解題思維流程審題→畫出示意圖→物體原來的運動狀態(tài)→受力部分運動狀態(tài)改變

不受力部分保持原來狀態(tài)→得出結(jié)果【對點演練】1.如圖所示,滑板運動員沿水平地面向前滑行,在橫桿前相對于滑板豎直向上起跳,人與滑板分離,分別從橫桿的上、下通過,忽略人和滑板在運動中受到的阻力,則運動員(

)A.起跳時腳對滑板的作用力斜向后B.在空中水平方向先加速后減速C.越過桿后落在滑板的后方D.越過桿后仍落在滑板上起跳的位置答案

D解析

運動員相對滑板豎直向上起跳,與滑板在水平方向上無作用力,所以二者水平方向上的速度時刻相同,A、B、C錯誤,D正確。2.(2024北京朝陽區(qū)六校聯(lián)考)如圖所示,滑冰運動員用力將冰刀后蹬,可以向前滑行;停止用力,會逐漸停下,且滑行的速度越大,停下所需時間越長,滑得越遠(yuǎn)。有四位同學(xué)對此過程發(fā)表了自己的看法,你認(rèn)為正確的是(

)A.運動員的運動需要力來維持B.停止用力,運動員停下來是具有慣性的表現(xiàn)C.停止用力,運動員停下來是由于摩擦力的作用D.速度越大,停下所需時間越長,說明慣性的大小和速度有關(guān)C解析

力是改變物體運動狀態(tài)的原因,不是維持物體運動的原因,故A錯誤;停止用力,運動員停下來是由于摩擦力的作用,而繼續(xù)運動是因為慣性,故B錯誤,C正確;摩擦力一定時,根據(jù)運動學(xué)公式可知,速度越大,停下所需的時間越長,但慣性與自身的質(zhì)量有關(guān),與速度無關(guān),故D錯誤。3.大型油罐車內(nèi)部設(shè)置了一些固定擋板,如圖所示。油罐車在水平路面上行駛,下列說法正確的是(

)A.油罐車勻速前進(jìn)時,油沒有慣性B.擋板間油的質(zhì)量相對小,可以有效增加變速時油的涌動C.油罐車加速前進(jìn)時,油的液面前低后高D.油罐車減速前進(jìn)時,油的液面前低后高C解析

物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì),稱為慣性。慣性是物體的一種固有屬性,表現(xiàn)為物體對其運動狀態(tài)變化的一種阻抗程度,質(zhì)量是物體慣性大小的量度,與運動狀態(tài)無關(guān),故A錯誤;油罐車加速或者減速時由于運動狀態(tài)變化,大型油罐車內(nèi)部設(shè)置了一些固定擋板后,擋板間油的質(zhì)量相對小,可以有效減小變速時油的涌動,故B錯誤;油罐車加速或者減速時由于運動狀態(tài)變化,運輸?shù)挠捅厝话l(fā)生涌動,油罐車加速前進(jìn)時,車體加速,而油由于慣性仍然相對車體向后涌動,油的液面前低后高;油罐車減速前進(jìn)時,車體減速,而油由于慣性仍然相對車體向前涌動,油的液面前高后低,故C正確,D錯誤?？键c二牛頓第二定律[師生共研]1.牛頓第二定律的“五性”2.合力、加速度、速度間的決定關(guān)系(1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不為零,物體就有加速度。(3)合力與速度同向時,物體做加速運動;合力與速度反向時,物體做減速運動。3.牛頓第二定律瞬時性的兩種模型

【典例突破】典例1.兩個質(zhì)量均為m的小球A、B,用一根輕繩2連接,另一根輕繩1把小球A系于天花板上,整體處于平衡狀態(tài),如圖所示?，F(xiàn)突然迅速剪斷輕繩1,讓小球下落,在剪斷輕繩的瞬間,設(shè)小球A、B的加速度分別為a1和a2,則(

)A.a1=g,a2=g B.a1=0,a2=2gC.a1=g,a2=0 D.a1=2g,a2=0思維點撥

分析瞬時變化前后物體的受力情況→列牛頓第二定律方程→求瞬時加速度答案

A解析

由于繩子拉力可以突變,故剪斷輕繩1后小球A、B只受重力,其加速度a1=a2=g。故選項A正確。探究拓展1.在【典例1】中只將A、B間的輕繩換成輕質(zhì)彈簧,其他不變,如圖所示,則【典例1】選項中正確的是(

)答案

D解析

剪斷輕繩的瞬間,由于彈簧彈力不能突變,故小球A所受合力為2mg,小球B所受合力為0,所以小球A、B的加速度分別為a1=2g,a2=0。故選項D正確。2.將上題中的模型放置在傾角為θ=30°的光滑斜面上,如圖所示,系統(tǒng)靜止時,彈簧與輕繩均平行于斜面,在輕繩被燒斷的瞬間,下列說法正確的是(

)A.aA=0

aB=g

B.aA=g

aB=0C.aA=g

aB=g

D.aA=0

aB=g答案

B解析

輕繩被燒斷的瞬間,小球B的受力情況不變,加速度為零。燒斷前,分析整體受力可知輕繩的拉力為FT=2mgsin

θ,燒斷瞬間,A受的合力沿斜面向下,大小為2mgsin

θ,所以A球的瞬時加速度為aA=2gsin

30°=g,故選項B正確。

A

5.為了節(jié)省能量,某商場安裝了如圖所示的智能化電動扶梯,扶梯與水平面的夾角為θ。無人乘行時,扶梯運行得很慢;當(dāng)有人站上扶梯時,扶梯先以加速度a勻加速運動,再以速度v勻速運動。一質(zhì)量為m的顧客乘扶梯上樓,恰好經(jīng)歷了這兩個過程,重力加速度為g,下列說法正確的是(

)A.顧客始終受到三個力的作用B.扶梯對顧客的支持力始終等于mgC.加速階段扶梯對顧客的摩擦力大小為macosθ,方向水平向右D.顧客對扶梯作用力的方向先沿扶梯向下,再豎直向下答案

C解析

顧客加速過程中,受力如圖所示,由牛頓第二定律知,水平方向有Ff=macos

θ,方向水平向右,豎直方向有FN-mg=masin

θ,則FN>mg,選項B錯誤,C正確。在勻速運動過程中,顧客僅受重力和支持力,且二力平衡;加速階段,顧客受到的合力方向沿扶梯向上,而顧客受到的扶梯的作用力不沿扶梯向上,根據(jù)牛頓第三定律可知,顧客對扶梯的作用力方向不沿扶梯向下,選項A、D錯誤。6.(2024湖南卷)如圖所示,質(zhì)量分別為4m、3m、2m、m的四個小球A、B、C、D,通過細(xì)線或輕彈簧互相連接,懸掛于O點,處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度為g。若將B、C間的細(xì)線剪斷,則剪斷瞬間B和C的加速度大小分別為(

)A.g,1.5g B.2g,1.5gC.2g,0.5g D.g,0.5gA解析

本題考查牛頓第二定律的瞬時性問題。剪斷前,對B、C、D整體分析得FAB=(3m+2m+m)g,對D有FCD=mg;剪斷后,對B有FAB-3mg=3maB,解得aB=g,方向豎直向上;對C有FCD+2mg=2maC,解得aC=1.5g,方向豎直向下。故選項A正確?？键c三牛頓第三定律[師生共研]1.作用力和反作用力的三個關(guān)系

2.相互作用力與平衡力的比較

比較項作用力和反作用力一對平衡力不同點受力物體作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系同時產(chǎn)生,同時消失不一定同時產(chǎn)生,同時消失疊加性兩力作用效果不可抵消,不可疊加,不可求合力兩力作用效果可相互抵消,可疊加,可求合力,合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力性質(zhì)不一定相同相同點大小、方向大小相等,方向相反,作用在同一條直線上3.解題思維流程分析某個力不方便→分析它的反作用力【典例突破】典例2.如圖所示,雜技演員在進(jìn)行“頂竿”表演,一人站在地上,肩上扛一質(zhì)量為m0的豎直竹竿,竹竿上有一質(zhì)量為m的人可以看成質(zhì)點,當(dāng)此人沿著豎直竹竿以加速度a加速下滑時,竹竿對地面上的人的壓力大小為(

)A.(m0+m)g+ma

B.(m0+m)g-maC.(m0+m)g

D.(m0-m)gB解析

對竹竿上的人由牛頓第二定律知mg-Ff=ma,所以Ff=m(g-a),由牛頓第三定律知竹竿上的人對竹竿的摩擦力豎直向下,對竹竿由平衡條件知m0g+Ff'=FN,Ff=Ff',由牛頓第三定律知竹竿對地面上的人的壓力FN'=(m0+m)g-ma,故B正確,A、C、D錯誤。素養(yǎng)點撥

轉(zhuǎn)換研究對象法的應(yīng)用在對物體進(jìn)行受力分析時,如果不便于直接分析求出物體受到的某些力時,可先求它的反作用力,再反過來求待求力。如求壓力時,可先求支持力,在許多問題中,摩擦力的求解亦是如此。可見牛頓第三定律將起到非常重要的轉(zhuǎn)換研究對象的作用,使得我們對問題的分析思路更靈活、更寬闊?！緦c演練】7.如圖所示,電動遙控小車放在水平長木板上面,當(dāng)它在長木板上水平向左加速運動時,長木板保持靜止,此時(

)A.小車只受重力、支持力作用B.木板對小車的作用力方向水平向左C.木板對小車的作用力大于小車對木板的作用力D.木板對小車的作用力與小車對木板的作用力大小一定相等D解析

小車在木板上水平向左加速運動時,受重力、支持力、水平向左的摩擦力,而木板對小車的作用力是支持力與摩擦力的合力,方向指向左上方,并不是