第三章運動和力的關系

課程標準備考策略

1.掌握牛頓運動定律的內(nèi)容，理解慣性、超重

1.理解牛頓運動定律。

和失重現(xiàn)象。

2.能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關

2.能夠應用牛頓運動定律和運動規(guī)律分析求

現(xiàn)象，會解決有關問題。

解運動的多過程問題。

3.通過實驗，認識超重和失重現(xiàn)象。

3.靈活應用整體法和隔離法處理連接體等問

4.知道國際單位制中的力學單位，了解單位

題。

制在物理學中的重要意義。

4.關注以實際生產(chǎn)生活和科學實驗為背景的

⑥實驗四：探究加速度與刀、質(zhì)量的關系

實際應用問題

第1講牛頓運動定律

■備知識梳理自主學習?基班回扣

一、牛頓第一定律慣性

1.牛頓第一定律

(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它

改變這種狀態(tài)。

(2)意義:

①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有雌，因此牛頓第一定律乂叫慣性定律。

②揭示了運動與力的關系：力不是維拉物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的

原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因。

2.慣性

(1)定義：物體具有的架持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。

(2)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)量小的物體慣性工。

(3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運動情況和受力情

況無關。

仃新材鏈接j版二卷一，【展版盛荷法存益二承P8/一加藥就正至前演獎'-訪金人嘉根而

分別是什么？

:提示：意義是開創(chuàng)了依據(jù)邏輯推理把實際實驗理想化的思想作為研究物理問題的一種重

;要方法；作用是提出了力不是維持物體運動的原因的結(jié)論。

二、牛頓第二定律力學單位制

1.牛頓第二定律

（1）內(nèi)容：物體加速度的大小踉它受到的作用力成正比,跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方

向跟作用力的方向拒且。

（2）表達式：F=mcio

（3）適用范圍

①牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即?個不受力的物體相對于地面靜止或做考系直

線運動的參考系。

②牛頓第二定律只適用于宏熱物體（相對于分子、原子等）、低速運動（遠小于光速）的情況。

2.力學單位制

（1）單位制：基本單位和導出單位一起就組成了單位制。

（2）基本單位：基本量的單位。國際單位制中基本量共七個，其中力學有三個，是一度、

質(zhì)量、時間,單位分別是生、王立、及。

（3）導出單位：由基本量根據(jù)物理關系推導出來的其他物理量的單位。

三、牛頓第三定律

1.作用力和反作用力：兩個物體之間的作用總是相互的,當一個物體對另一個物體施加

了力，后一個物體一定同時對前一個物體也施加了力，物體間相互作用的這一對力，通常叫

作作用力與反作用力。

2.內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向型瓦，作用在同一條直

線上。

3.表達式：尸=一廣。

［概念辨析由

1.牛頓第一定律是實臉定律。（X）

2.運動的物體慣性大，靜止的物體慣性小。（X）

3.物體不受力時，將處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。（V）

4.物體加速度的方向與所受合力的方向一定相同。（J）

5.b=〃也是矢量式，a的方向與尸的方向相同，與速度方向無關。（J）

6.千克、秒、米、庫侖、安培均為國際單位制的基本單位。（X）

7.作用力與反作用力的效果可以相互抵消。（X）

株鍵能力提升互動探完?考點情講

考點一對牛頓第一定律的理解

1.慣性的兩種表現(xiàn)形式

（1）物體在不受外力或所受的合力為零時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)（靜止或

勻速直線運動）不變。

（2）物體受到外力時，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度。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)容易改變。

2.對牛頓第一定律的兩點說明

(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。在實際情況中，如果物體所受的合外力等于零，與物體不受外力時的表現(xiàn)是相

同的。

(2)與牛頓第二定律的關系：牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨立.的。牛頓第一定律

是經(jīng)過科學抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓第二定律是一條實驗定律。

【典例1](多選)伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，提出了慣性的概念,

從而奠定了牛頓力學的基礎。早期物理學家關于慣性有下列說法，其中正確的是(AD)

A.物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性

B.沒有力作用，物體只能處于靜止狀態(tài)

C.行星在圓周軌道上保持勻速率運動的性質(zhì)是慣性

D.運動物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動

【解析】任何物體都有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)叫作慣性，所以物體抵抗

運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性，故A正確；沒有力作用，物體可以做勻速直線運動，故B錯誤：

慣性是物體保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)，圓周運動速度是改變的，故C錯誤；運動的物體在不

受力時，將保持勻速直線運動，故D正確。

對點演練]

1.(多選)大型油罐車內(nèi)的油在運輸過程中極易發(fā)生涌動，為了防止油涌動導致車體重心

急劇變化造成危害，在油罐車內(nèi)部設置了一些固定擋板如圖所示。下列說法正確的是

(ACD)

A.油罐車勻速向左拐彎時，油罐內(nèi)的油將涌動到油罐的右側(cè)

B.油罐車在設置擋板后，減小了油的慣性，使油不容易發(fā)生涌動

C.油罐車在勻速前正的過程中突然剎車，擋板可以減弱油向前劇烈涌動

D.油罐車在平直道路上勻速前進時，即使沒有擋板油也幾乎不會涌動

解析：由于慣性，油罐車勻速向左拐彎時，油罐內(nèi)的油將涌動到油罐的右側(cè)，故A正確：

慣性取決于物體的質(zhì)量，故B錯誤；油罐車在勻速前進的過程中突然剎車，由于慣性油向前

劇烈涌動，設直擋板并不能改變油的慣性，但能減弱油向前劇烈涌動，故C正確；油罐車在

平直道路上勻速前進時，由牛頓第一定律可知，即使沒有擋板油也兒乎不會涌動，故D正確。

考點二對牛頓第二定律的理解

1.牛頓第二定律的幾個性質(zhì)

(1)同體性：式中合力Z7、質(zhì)量小、加速度。對應同一物體。

(2)獨立性：作用在物體上的每一個力都可以產(chǎn)生一個加速度，物體的加速度是所有力產(chǎn)

生的加速度的矢量和。

(3)瞬時性：加速度與合力戶是瞬時對應關系，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失.

位制中，kg、m是基本單位，N是導出單位，C錯誤；加速度a與△。和加無關，由合力產(chǎn)

和質(zhì)量機共同決定，D錯i吳。

3.(2022?全國乙卷)如圖所示，一不可伸長輕繩兩端各連接一質(zhì)量為m的小球，初始時

整個系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L一大小為產(chǎn)的水平恒力作用在

輕繩的中點，方向與兩球連線垂直。當兩球運動至二者相距?A時，它們加速度的大小均為

(A)

8m5ni

C.3尸D.'F

8/w1()加

3L

解析：當兩球運動至二者相距%時，如圖所示。由幾何關系可知$inO=l0=3,該輕繩

5L5

2

拉力為臼，對輕繩的中點，水平方向有2戶rcos9=",解得產(chǎn)r=5/，對任一小球，由牛頓第

8

二定律有尸r=〃?a,解得〃=,故A正確，B、C、D錯誤。

考點三牛頓第三定律的理解與應用

1.作用力與反作用力的“三同、三異、三無關”

大小、性質(zhì)、變化情況均相同

方向、受力物體、作用效果均不同

與物體的種類、運動狀態(tài)、是否和

其他物體存在相互作用無關

2.一對平衡力與一對作用力和反作用力的對比分析

項目一對平衡力一對作用力和反作用力

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

考向1作用力與反作用力的關系

【典例3]2024年9月27日18時30分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號丁運

載火箭，成功發(fā)射首顆可重復使用返回式技術試驗衛(wèi)星一實踐十九號衛(wèi)星，衛(wèi)星順利進入

預定軌道。關于這次衛(wèi)星與火箭上天的情形，下列敘述E確的是（A）

A.火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體反過來對火箭產(chǎn)生一個反作用力，從而讓火箭獲得

了向前的推力

B.火箭尾部噴出的氣體對空氣產(chǎn)生一個作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動

力

C.火箭飛出大氣層后，由于沒有了空氣，火箭雖然向后噴氣，但也無法獲得前進的動

力

D.衛(wèi)星進入預定軌道之后，與地球之間不存在相互作用

【解析】火箭升空時，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對相互作用的

物體，噴出的氣體同時對火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推動力，此推動力并不

是由周圍的空氣提供的，因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無關，B、C錯誤，A正確；

衛(wèi)星進入軌道之后，衛(wèi)星與地球之間依然存在相互吸引力，這是一對作用力與反作用力，D

錯誤。

考向2相互作用力與平衡力的區(qū)別

【典例4】（多選）如圖所示，用水平力”把一個物體緊壓在豎直墻壁上，物體保持靜

止，下列說法中正確的是（BD）

A.水平力尸與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力

B.物體的重力與墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力

C.水平力"與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力

D.物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力

【解析】水平力尸與墻壁對物體的彈力作用在同一物體上，大小相等，方向相反，且

作用在同一條直線上，是一對平衡力，A錯誤；物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻

壁對物體豎直向上的靜摩擦力的作用，因物體處于靜止狀態(tài)，這兩個力是一對平衡力，B正

硫；水平力F作用在物體上，而物體對塔壁的壓力作用在塔壁上，這兩個力不是平衡力，也

不是相互作用力，C錯誤；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是兩個物體間的相互作用

力，是一對作用力與反作用力，D正確。

考向3轉(zhuǎn)換研究對象法的應用

【典例5】一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，

箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為機，如圖所示。已知重力加速度為g,環(huán)沿桿以加速度〃勻

加速下滑，則此時箱子對地面的壓力大小為（A）

A.B.Mg—nig-bma

C.Mg+mgD.Mg-mg

【解析】環(huán)在豎直方向上受重力及箱子內(nèi)的桿對它的豎直向上的摩擦力R,受力情況

如圖甲所示，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應給桿一個豎直向下的摩擦力尸f,故箱子豎直方向上受

重力八念、地面對它的支精力人及環(huán)給它的摩擦力Uf,火力情況如圖乙所示。以環(huán)為研究對

象，有，ng—Ff=ma,以箱子和桿整體為研究對象，有77N=7?'f+A/g=7?f+A/g=A/g+〃?g—〃?4。

根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對笳子的支持力大小，即9N=/Vfe+〃區(qū)

—ma,A正確。

課時作業(yè)14

是基礎鞏固八

I.（5分）（2024?甘肅蘭州一模）在東漢王充所著的《論衡?狀留篇》中提到“是故湍源之流,

沙石轉(zhuǎn)而大石不移。何者？大石重而沙石輕也?！睆奈锢韺W的角度對文中所描述現(xiàn)象的解釋,

下列說法正確的是（B）

A.水沖沙石，沙石才能運動，因為力是產(chǎn)生運動的原因

B.“沙石轉(zhuǎn)而大石不移”是因為物體運動狀態(tài)改變的難易程度與質(zhì)量有關

C.只有在水的持續(xù)沖力作用下沙石才能一直運動，是因為運動需要力來維持

D.“大石不移”是因為大石受到的阻力大于水的沖力

解析：水沖沙石，沙石才能運動，因為水的沖擊力克服了阻力，故力是改變物體運動的

原因，故A錯誤；物體總有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)即為慣性，其大小只與質(zhì)量

有關，質(zhì)量越大慣性越大，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，重的大石由于質(zhì)量太大，慣性太

大，所以運動狀態(tài)不容易被水流改變，故B正確；物體的運動不需要力來維持，如運動的沙

石不受力的作用時，可以做勻速直線運動，故C錯誤：“大石不移”是因為水的沖力等于大

石受到的阻力，大石所受的合力為零，故D錯誤。

2.（5分）下列有關力和運動的說法正確的是（C）

A.把手中的鉛球由靜止釋放，鉛球豎直下落是因為慣性

B.汽車的速度越大，剎車時越難停下來，說明速度越大，慣性越大

C.牛頓第一定律也被叫作慣性定律

D.汽車緊急剎車時乘客向前傾，是因為乘客受到向前的慣性力

解析：把手中的鉛球由殍止釋放后，鉛球能豎直下落，是由于鉛球受到豎直向下的重力，

故A錯誤；慣性只與質(zhì)量有關，與速度無關，故B錯誤；牛頓第一定律也被叫作慣性定律，

故C正確；汽車緊急剎車時，乘客會向前傾，這是由于爽客具有慣性，慣性不是力，不能說

受到慣性力的作用，故D錯誤。

3.（5分）如圖所示，勻速向右運動的水罐車內(nèi)裝滿了水，車內(nèi)有一浮在頂部的乒乓球A、

一沉底的金屬球B。當水罐車剎車時，兩小球相對容器的運動情況是（B）

A.A、B球一起向右運動

B.A球向左運動，B球向右運動

C.A球向右運動，B球向左運動

D.A、B球一起向左運動

解析：水罐車剎車時，由于慣性，水罐車內(nèi)的水、乒乓球A、金屬球B有想保持原來向

右運動狀態(tài)的趨勢，但由可乒乓球A的密度小打水的密度，即乒乓球A的質(zhì)量小寸同體積水

的質(zhì)量，質(zhì)量小，慣性就所以乒乓球A會被相對于車向右運動的水擠向左邊，故算乓球

A會向左運動：而金屬球B的質(zhì)量較大，慣性較大，在與水的抗衡中會向右運動。故選B。

4.（5分）（2024?九省聯(lián)考安徽卷）某國宇航局發(fā)射行星探測衛(wèi)星，由于沒有把部分資料中

實際使用的單位制轉(zhuǎn)換為國際單位制，造成重大損失。國際單位制中力學有三個基本單位，

用這三個基本單位導出功率單位——瓦特（W）的表達形式為（A）

A.kgm2-s'3B.kgm3s2

C.kg2m3s''D.kg2ms'3

解析：由功率的定義式尸=%得，功率的單位為W=J=N.m=kg-m/s^m=kg.m2s3,故

tsss

選A。

5.（5分）如圖所示，瘦子甲和大力士乙用一根繩拔河（繩子質(zhì)量不計），最后乙獲勝。下

列說法正確的是（D）

A.兩人僵持不下保持靜止時，地面對甲的摩擦力水平向右

B.兩人僵持不下保持靜止時，甲的重力和地面對甲的支持力是一對相互作用力

C.甲被加速向右拉時，繩對乙的拉力大小大于繩對甲的拉力大小

D.甲被加速向右拉時，繩對甲的拉力大小等于甲對繩的拉力大小

解析：兩人僵持不下保持靜止時，甲有向右的運動趨勢，地面對甲的摩擦力水平向左，

故A錯誤；兩人僵持不下保持靜止時，甲的重力和地面對甲的支持力作用在同一物體上，是

一對平衡力，故B錯誤：同一根繩子上的拉力相等，則口被加速向右拉時，繩對乙的拉力大

小和繩對甲的拉力大小是相等的，故C錯誤，D正確。

6.（5分）（多選）下列說法正確的是（ACD）

A.對靜止在光滑水平面上的物體施加一個水平力，在力剛作用瞬間，物體立即獲得加

速度

B.物體由于做加速運動，所以才受合力作用

C.尸=加。是矢量式，。的方向與尸的方向相同，與速度方向無關

D.物體所受合力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小

解析：由于物體的加速度與合力是瞬時對應關系，因此在力剛作用瞬間，物體會立即獲

得加速度,A正確：根據(jù)因果關系，合力是產(chǎn)生加速度的原因,即物體由于受合力作用，才

會產(chǎn)生加速度，B錯誤；F=ma是矢量式,。的方向與F的方向相同，與速度方向無關，C

正確；由牛頓第二定律知物體所受合力減小，加速度一定會減小，而速度的變化由加速度和

初速度共同決定，不一定會減小，D正確。

7.（5分）（多選）（2024?沏北黃岡高三質(zhì)檢）如圖所示，處于自然狀態(tài)下的輕彈簧一端固定在

水平地面上，質(zhì)量為〃，的小球從彈簧的另一端所在位置由靜止釋放，設小球和彈簧一直處于

豎直方向，彈簧的勁度系數(shù)為七重力加速度為g。在小球?qū)椈蓧嚎s到最短的過程中，下列

敘述中正確的是（ABC）

V7/77Z/777777/7/.

A.小球的速度先增大后減小

B.小球的加速度先減小后增大

C.小球速度最大時彈簧的形變量為〃產(chǎn)

k

D.彈簧的最大形變量為〃*

K

解析：開始時，小球的重力大于彈簧彈力，加速度方向向下，小球向下加速運動，隨著

彈簧的壓縮，彈力逐漸變大，由〃?g—h=〃?”知加速度逐漸減小，當彈力大小等于重力時，

加速度為零，即6g=Ax,得x="g,此時小球的速度最大，然后小球繼續(xù)向下運動壓縮彈簧，

k

彈力大于重力，加速度方向變?yōu)橄蛏?，加速度大小逐漸地大，速度逐漸減小，直到速度減小

到零，到達最低點，由對稱性可知，此時彈黃的壓縮量為2x=2"?g,故A、B、C正確，D錯

k

誤。

[3/公A坦￥

萬一證7I4

8.（5分）汽車在高速行駛時會受到空氣阻力的影響，已知空氣阻力/=；c〃S兄其中c?為

空氣阻力系數(shù)，〃為空氣密度，S為物體迎風面積，。為物體與空氣的相對運動速度。貝]空氣

阻力系數(shù)c的國際單位是（A）

s

A,常數(shù)，沒有單位B.

m

N

C.$2D.f

kgmkg*-

解析：由/=lc〃S*可得2f國際單位制中，力/的單位為N=kg-m/s2,密度"的

2pSv~

單位為kg/nV,面積S的單位為m2,速度。的單位為m/s,代入單位可得空氣阻力系數(shù)c的

單位為kg」?s2、=],即c為常數(shù)，沒有單位，而N：2=kg-m/；s2=m,故R、5D

kg/m,-m-Cin/s）-kg-kg-kg

錯誤，A正確。

9.（5分）昆蟲沫蟬跳躍的高度可達（）.7m,而其身體長度僅有幾亳米，跳躍能力遠遠超過

了人們先前所認為的昆蟲界的“跳高冠軍”——跳蚤。3知沫蟬起跳時平均加速度可達3.8

km/s2,則沫蟬起跳時對地面的平均壓力大小與其受到的重力大小的比約為（C）

A.3.8：1B.38：1

C.380：1D.3800：1

解析：沫蟬起跳時，由牛頓第二定律得解得地面對沫蟬的支持力大小尸N

=3816g,由牛頓第三定律可知，它對地面的壓力大小戶卜產(chǎn)氏=381/咫，則/'N：G=381：1,

則平均壓力大小與其受到的重力大小的比約為380：1,故選C。

10.（5分）建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運送建筑材料。一質(zhì)量為70.0kg的工人站

在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.500m/岸的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪

的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地間的壓力大小為（重力加速度大小g取10m/s?）（B）

/////////////

A.510NB.490N

C.890ND.910N

解析：設繩子對建材的拉力為H,F]-mg=ma,尸產(chǎn)Mg+a）=210N,由牛頓第三定律

知，繩子對工人的拉力22=Q=21（）N,工人處于靜止狀態(tài)，則地面對工人的支持力?N=Mg

一斤2=490N,由牛頓第三定律知工人對地面的壓力尸N=R=490N,B正確。

11.（5分）（多選）如圖甲所示，一豎直放置的足夠長的固定玻璃管中裝滿某種液體，一半

徑為小質(zhì)量為小的金屬小球，從f=0時刻起，由液面靜止稱放，小球在液體中下落，其加

速度。隨速度。的變化規(guī)律如圖乙所示。已知小球在液體中受到的阻力片=6叫”，式中廠

是小球的半徑，。是小球的速度，是常數(shù)。忽略小球在液體中受到的浮力，重力加速度為g,

下列說法正確的是（ACD）

惠

甲乙

A.小球的最大加速度為g

氏小球的速度從0增加到處的過程中，做勻變速運動

C.小球先做加速度減小的變加速運動，后做勻速運動

D.小球的最大速度為

解析：當。=0時，小球所受的阻力衣=0,此時加速度為g,A正確：隨著小球速度的

增加，加速度減小，小球的速度從0增加到處的過程中，加速度減小，做變加速運動，B錯

誤；根據(jù)牛頓第二定律有"?g一6=〃74,解得4=g—6叫"，當4=（