專題04牛頓運動定律（講義）

0目錄

第一部分明晰學考要求?精準復(fù)習

第二部分基礎(chǔ)知識梳理?全面提升

第三部分考點精講精練?對點突破

考點一：牛頓第一定律、牛頓第三定律、超重和失重

考點二：牛頓運動定律的應(yīng)用

1.牛頓第一定律：簡單應(yīng)用（c）

2.牛頓第二定律：簡單應(yīng)用（c）

3.力學單位制：理解（b）

4.牛頓第三定律：簡單應(yīng)用（c）

5.牛頓運動定律應(yīng)用：綜合應(yīng)用（d）

6.共點力平衡條件及應(yīng)用：笥單應(yīng)用（c）

7.超重與失重：理解（b）

基礎(chǔ)知識梳理4

知識點一牛頓第一定律

1.力與運動關(guān)系的認識

1）歷史上的觀點：亞里士多德、伽利略、笛卡爾及牛頓對力與運動關(guān)系的認識。

2）理想實驗：它是在經(jīng)驗事實基礎(chǔ)上采用科學的抽象思維來展開的實驗，是人們在思想上塑造的理想

過程.

2.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)

為止.

2）對牛頓第一定律的理解

①牛頓第一定律揭示了運動和力的關(guān)系，運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持。

②運動狀態(tài)的改變指速度的改變，速度改變則必有加速度，故力是改變物體運動狀態(tài)的原因，或

稱力是產(chǎn)生加速度的原因.

②保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)是物體的固有屬性，這?屬性稱為慣性，因此牛頓第?定律也叫

作慣性定律.

③牛頓第一定律不能用實驗直接驗證.不受力的物體是不存在的.牛頓第一定律是在可靠的實驗事

實（如伽利略斜面實驗）基礎(chǔ)上采用科學的邏輯推理得出的結(jié)論.它告訴了人們研究物理問題的另一種

新方法:通過觀察大量的實驗現(xiàn)象，利用人的邏輯思維，從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律.

④牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，不能簡單地認為它是牛頓第二定律不受外力時的特例，

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)及他們的定量關(guān)系則由牛頓

第二定律來回答。牛頓第?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?條實驗

定律。

3.慣性

1）定義：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì).

2）決定因素：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，與物體是否受力、是否運動及所處的位置無關(guān).

3）對慣性的理解：慣性是物體的固有屬性，是物體固有的，即?切物體都有慣性，與物體的受力情況

及運動狀態(tài)無關(guān).物體的慣性總是以“保持原狀”“反抗改變”兩種形式表現(xiàn)出來，人們只能“利用”慣性

而不能“克服”慣性.

4）慣性的表現(xiàn)形式

①物體不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài).

②物體受到外力且合外力不為零時，慣性表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)改變的難易程度.慣性越大，物體

的運動狀態(tài)越難改變.

知識點二牛頓第二定律

1.牛頓第二定律

1）定義：物體加速度的大小跟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

方向相同.

2）表達式：p_

3）對牛頓第二定律的理解

①牛頓第二定律定量揭示了力與運動的關(guān)系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律，分析出物體的

運動規(guī)律;反過來，知道了運動，可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況。牛頓第二定律為設(shè)計運動，控

制運動提供了理論基礎(chǔ).

②因果性:對牛頓第二定律的數(shù)學表達式"_做〃，F(xiàn)合是力，力是產(chǎn)生加速度的原因，加速度

j一nici

是作用的結(jié)果，是力的作用效果，

③加速度的方向由物體所受合外力的方向決定，二者總是相同.即任■瞬間,a的方向均與合外力方

向相同.

④瞬時性:牛頓第二定律揭示的是力的瞬間效果，F(xiàn)合=〃口對運動過程的每一瞬間成立，且瞬時

力決定瞬時加速度.即作用在物體卜?的力與它的效果是瞬時對應(yīng)關(guān)系，物體在某一時刻加速度的大小和

方向是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向決定的，力變加速度就變，力撤除加速度就

為零.注意力的瞬間效果是加速度而不是速度，加速度可以突變，速度不能突變.

④矢量性：牛頓第二定律七=ma,4是矢量，〃政也是矢量，且〃7。與心的方向總是一致

⑤獨立性：產(chǎn)合可以進行合成與分解，〃7。也可以進行合成與分解.作用于物體上的每一個力各自

產(chǎn)生的加速度都滿足/=；力和加速度在各個方向上的分量也滿足/=，即

F、=54,凡=物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和；

⑥同一性：加速度a是相對同一個慣性參考系（一般指地面）的；七二"心中生、陽、。對應(yīng)同

一個物體或同一個系統(tǒng)，且各量統(tǒng)一使用國際單位。

4）牛頓運動定律的適用范圍:宏觀低速的物體和在慣性系中。

2.兩類基本動力學問題的求解步驟

1）確定研究對象：根據(jù)問題需要和解題方便，選擇某個物體或某幾個物體組成的系統(tǒng)整體為研究對象.

2）分析受力情況和運動情況：畫好示意圖、情景示意圖，刃確物體的運動性質(zhì)和運動過程；

3）選取正方向或建立坐標系：通常以初速度方向為正方向，若無初速度則以加速度的方向為某一坐標

軸的正方向.

4）確定題目類型：

①已知運動求力類問題確定加速度a：尋找題目中3個運動量（U。、匕、aI、x）,根

據(jù)運動學公式（斗=%+屋x=vot+—v；-說=2ax'）求解〃

2

②已知力求運動類問題一確定合力五合：若以物體只受到兩個力作用，通常用合成法；若受到3個

及3個以上的力，一般用正交分解法.求解？

院贏列方程求解，必要時對結(jié)

5）列方程求解剩下物理量：根據(jù)牛頓第二定律q=〃匐或者

果進行討論

【點撥】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.

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3.超重和失重

1）實重和視重

①實重：物體實際所受的重力，與物體的運動狀態(tài)無關(guān).

②視重：當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為視重.

2）超重:物體有向上的加速度稱物體處于超重.處于超重的物體對支持面的壓力（（或?qū)覓煳锏睦?/p>

力）大于物體的重力〃?g,即4，=mg+ma，可能情況：①加速上升;②減速下降。

3）失重:物體有向下的加速度稱物體處于失重.處于失重的物體對支持面的壓力入（或?qū)覓煳锏睦?/p>

力）小于物體的重力〃7女.即"_可能情況：①加速下降;②減速上升。

4）完全失重:當Q=g時居，=0,物體處于完全失重.可能情況：①自由落體和所有的拋體運動;②

繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星、飛船等。

5）判斷超重和失重的方法

①從受力的角度判斷：當物體所受向上的拉力（或支持力）大于重力時，物體處F超重狀態(tài)：小于

重力時，物體處于失重狀態(tài)：等于零時，物體處于完全失重狀態(tài).

②從加速度的角度判斷：當物體具有向上的（分）加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的（分）

加速度時，物體處于失重狀態(tài)；向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài).

［點撥】i

①不管物體處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài)，物體本身的重力并沒有改變，只是物體對支持物的壓力（或;

布懸掛物的拉力）不等于物體本身的重力.;

②超重或失重現(xiàn)象與物體的速度、速度變化和運動方向均無關(guān)，只決定于加速度的方向.“加速上升”;

和“減速下降”都是超重；“加速下降”和“減速上升”都是失重.；

③在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸!

在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強等.;

I

知識點三牛頓第三定律

1.作用力和反作用力

1）定義：兩個物體之間的作用總是相互的，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.

2.牛頓第三定律

1）定義：兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等：方向相反，作用在同一直線上.

2）對牛頓第三定律的理解

①牛頓第三運動定律指出了兩物體之間的作用是相互的，因而力總是成對出現(xiàn)的，它們總是同時

產(chǎn)生，同時消失，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作用力和反作用力總是同種性質(zhì)的力.

③作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可疊加.

④牛頓第三定律在對物體進行受力分析時，起到非常重要的轉(zhuǎn)換研究對象的作用，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，摩擦力的求解有時候不好判斷也可以通過轉(zhuǎn)化研究對象求其反作用力.

3.作用力與反作用力和一對平衡的辨析

作用力與反作用力一對平衡力

相同點大小相等、方向相反、作用在同一條直線上

作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上

II

同時產(chǎn)生、同時消失不一定同時產(chǎn)生、不一定同時消失

不同點兩力作用效果不可抵消，兩力作用效果可相互抵消，

不可疊加，不可求合力可疊加，可求合力，合力為零

i定是相同性質(zhì)的力性質(zhì)不i定相同

03

考點一：牛頓第一定律、牛頓第三定律、超重和失重

【典型例題1】［2023.1浙江學考］如圖所示，車停在水平地面上，桶放在車上，則下列屬于一對作用力

和反作用力的是（）

般

A.車所受重力和車對地面的壓力B.桶對車的壓力和車對地面的壓力

C.桶所受重力和車對桶的支持力D.桶對車的壓力和車對桶的支持力

【典型例題2】［2022.1浙江學考］如圖所示，運動愛好者在無風時借助繩子緩慢下降。下列說法正確的

是（）

A.運動愛好者對繩子的力和繩子對他的力是一對平衡力

B.繩子和巖石對運動愛好者的作用力的合力大于他的重力

C.繩子和巖石對運動愛好者的作用力的合力方向豎直向上

。.繩子對運動愛好者的力和巖石對他的力是一對作用力和反作用力

＞對點專攻

1.（2024高二下?湖南婁底?學業(yè)考試）開車要系安全帶，哪怕是后排乘客也一樣，下列說法正確的是（）

A.系好安全帶可以減小人的慣性

B.系好安全帶可以減小車的慣性

C.系好安全帶對人和車的慣性都有影響

D.系好安全帶可以防止因為慣性對人造成的傷害

2.（2024高二下?湖南?學業(yè)考試）如圖所示，一漢墓壁畫出土的拓片生動形象地描繪了漢代人駕車的場景,

下列關(guān)于駿馬拉馬車的說法正確的是（）

A.在馬車勻速行駛的過程中，駿馬拉馬車的力大于馬車拉驗馬的力

B.馬車勻速行駛時，以駿馬為參考系，馬車的速度為0

C.馬車需要駿馬拉動才能前進，說明力是維持物體運動狀態(tài)的原因

D.馬車在運動過程中一定受力平衡，故駿馬對馬車的拉力大小與地面對馬車摩擦力的大小相等

考點二：牛頓運動定律的應(yīng)用

【典型例題3】|[2023.1浙江學考]圖甲是冰壺比賽現(xiàn)場圖片,運動員以大小為m/月的速度將冰壺沿

水平冰面投出，冰壺在冰面上沿直線滑行x=20m后，其隊友開始在冰壺滑行前方摩擦冰面，使冰壺和冰

面的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%,以延長冰壺的滑行距離，冰壺運動的簡化模型如圖乙所示。已知運動員

不摩擦冰面時，冰壺和冰面間的動摩擦因數(shù)02,g取lOm/s)求此冰壺：

甲乙

(D滑行20m過程中的加速度團的大小;

(2)滑至20m處的速度匕的大?。?/p>

(3)投出后在冰面上滑行的距離町

【典型例題4]J[2022.1浙江學考]第24屆冬奧會在我國舉辦。鋼架雪車比賽的一段賽道如圖甲所示，

長12m的水平直道力月與長20m的傾斜直道比在〃點平滑連接，斜道與水平面的夾角為15°。運動員

從/I點由靜止出發(fā)，推著雪車勻加速到8點時的速度大小為8ni/s,緊接著快速俯臥到車上沿回勻加速

下滑（圖乙），到。點共用時5.0s。若雪車（包括運動員）可視為質(zhì)點，始終在冰面上運動，其總質(zhì)量

為110kg,sin15°=0.26,g取10m/s2o求雪車（包括運動員）：

（1）在直道/歷上的加速度大小;

⑵過C點的速度大小;

（3）在斜道網(wǎng)上運動時受到的阻力大小。

＞對點專攻

3.（2024高二上?遼寧?學業(yè)考試）路面狀況是影響汽車安全駕駛的重要因素。一輛質(zhì)量為“=2xl0，kg的

汽車，以％=30m/s的速度在平直公路上行駛，因故剎車。當路面干燥時，汽車減速至停止的滑行距離

x175m：當路面濕滑時，該汽車剎車時受到的阻力為路面干燥時的右把汽車在平直公路上的剎車過程視

為僅受阻力的勻減速直線運動。

⑴求該汽車在路面干燥時剎車的加速度小的大??；

⑵求該汽車以相同速度在路面濕滑時剎車，減速至停止的滑行距離必。

4.（2024高一上?重慶北陪?學業(yè)考試）重慶歡樂谷的一種巨型機動游戲設(shè)備可以使人體驗超重和失重，以

驚險刺激深受年輕人的歡迎。一個可乘十多個人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機送上6