高考物理特训第三章　运动和力的关系

第三章运动和力的关系

第1讲牛顿三大运动定律

⑤目I标I任I多抓核心目标清

目标要求学科素养

1.物理观念：明确惯性概念和牛顿第一、

1.理解牛顿第一定律的内容和惯性，会第二、第三定律的内容.

分析实际问题.2.科学思维：深入理解力和运动的关系

2.理解牛顿第二定律的内容、表达式及及加速度与力、质量的关系.

性质.3.科学探究：知道伽利略理想实验及推

3.理解牛顿第三定律的内容，会区分相理方法、牛顿第二定律的应用.

互作用力和平衡力4.科学态度与责任：能用惯性、牛顿运

动定律解释生活中有关问题

EDE1用圈ED.........。知识必记课前预案

知识I必记）夯基础构体系

1.思考判断

(l)kg、m/s、N等单位为导出单位.(X)

(2)kg、m、s都是基本单位.(V)

(3)牛顿第二定律的表达式尸=Qwa中各物理量取国际单位时％=1.(V)

(4)在国际单位制中，质量的单位可以是kg,也可以是g.(X)

⑸水平桌面上的小车在水平拉力作用下由静止开始加速前进时，绳拉小车的力

大于小车拉绳的力.(X)

（6）不管水平桌面上的小车在水平拉力作用下如何前进，绳拉小车的力与小车拉

绳的力大小总相等.（V）

2.［牛顿第一定律］（多选）科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重

要作用.下列说法符合历史事实的是（）

A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动

B.伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有一定速度，如果它不受力,

它将以这一速度永远运动下去

C.笛卡儿指出：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，既不停下来也不偏离原来的方向

D.牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

答案：BCD

解析：亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，A错误；伽利略通过“理想实

验”得出：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下

去，B正确；笛卡儿指出：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，既不停下来也不偏离原来的方向，C正确；由牛顿第一

定律可知，D正确.

3.［牛顿第二定律的理解］（多选）下列说法正确的是（）

A.物体只有在受力的前提下才会产生加速度，因此加速度的产生要滞后于力的

作用

B.尸=加。是矢量式，。的方向与尸的方向相同，与速度方向无关

C.物体所受的合力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小

D.由公式尸="也可知，lN=lkg-m/s2

答案：BCD

解析：物体的加速度a与合力/有瞬时对应关系，加速度与力同时产生，故A

错误；a的方向与尸的方向相同，与速度方向无关，故B正确：当合力减小时，

加速度一定减小，如果。与。同向，则。会变大，故C正确；物理公式不仅确

定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系，故D正确.

..........................电阳团就硼...........。核心突破课堂学案

能力点1牛顿第一定律的理解（自主冲关类）

［题组・冲关］

1.［对伽利略理想斜面实验的认识］（多选）人类对“运动和力的关系”的认识经历

了一个曲折漫长的探索过程.伽利略理想斜面实验如图，小婷同学在探究过程中

经历了如下步骤：

①两个对接的斜面，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面.

②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度.

③减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度.

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面以恒定速度

持续运动下去.

下列说法正确的是（）

A.其中①属于科学推理

B.伽利略得出：运动物体如果不受其他物体的作用，将会做匀速直线一直运动

下去，伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法

C.而过去我们对“运动和力的关系”一直错误的认识是力是维持物体运动的原

因

D.牛顿在伽利略的基础上总结、归纳，最后得出了举世闻名的牛顿第一定律，

其内容是一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态

答案：BCD

解析：斜面实验中，属于科学推理的是②③④，A错误；伽利略得出：运动物体

如果不受其他物体的作用，将会做匀速直线运动一直运动下去，伽利略由此开创

了实验和推理相结合的科学研究方法，B正确；伽利略得出力是改变物体运动状

态的原因后，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因；因此过去我

们对“运动和力的关系”一直错误地认为力是维持物体运动的原因，C正确；由

牛顿第一定律可知，一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线

运动状态，D正确.

2.［对牛顿第一定律的理解］（多选）伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实

验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础.下列说法正确的是（）

A.牛顿第一定律是实验定律

B.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性

C.运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动

D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改

变的原因

答案：CD

解析：牛顿第一定律是在实验基础上经科学推理得到的定律，不是实验定律，故

A错误；惯性是保持原来运动状态的性质，圆周运动的速度是改变的，行星在圆

周轨道上保持匀速率运动的性质不是惯性，故B错误：根据牛顿第一定律可知，

运动的物体在不受力时，将保持匀速直线运动，故C正确；牛顿第一定律既揭

示了惯性是物体保持原有运动状态的原因，又揭示了力是运动状态改变的原因，

故D正确.

3.［对惯性的认识］（多选）下列说法中正确的是（）

A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性

B.惯性是物体的固有属性，其大小仅与物体质量有关

C.物体运动状态发生改变时仍有惯性

D.物体速度越大，它的惯性就越大

答案：ABC

解析：任何物体都有保持原来运动状态的性质，叫作惯性，所以物体抵抗运动状

态变化的性质是惯性，A正确；因为任何物体在任何情况下都有惯性，其大小只

与质量有关，质量大的惯性大，故D错误，B正确；惯性的大小与物体的运动

状态无关，物体运动状态改变时，物体的惯性不变，故C正确.

［锦囊•妙法］

1.对牛顿第一定律的理解

⑴揭示了物体具有惯性：牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性

一一，惯性，即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质.

⑵揭示了力的作用对运动的影响：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持

物体运动状态的原因.

2.对惯性的理解

⑴保持“原状”：物体在不受力或所受合力为零时，惯性表现为使物体保持原

来的运动状态（静止或匀速直线运动）.

⑵反抗改变：物体受到外力时，惯性表现为抗拒运动状态改变.惯性越大，物

体的运动状态越难以被改变.

3.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系

⑴牛顿第一定律是以理解实验为基础，经过科学抽象、归纳推理总结出来的，

牛顿第二定律是实验定律.

⑵牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是相互独立的；牛顿第一定律只

是定性讨论力和运动的关系，牛顿第二定律解决力和运动的定量关系；牛顿第一

定律揭示了物体运动的原因和力的作用对运动的影响；牛顿第二定律则定量指出

了力和运动的联系.

能力点2牛顿第二定律的理解与定性应用（逐点突破类）

1.［对牛顿第二定律的理解］根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是（）

A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比

B.物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度

C.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与质

量成反比

D.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比

答案：C

解析：根据牛顿第二定律得知物体加速度的大小跟其质量成反比，与速度无关，

A错误；力是产生加速度的原因，只要有力，就能产生加速度，力与加速度是瞬

时对应的关系，故B错误；当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，

根据牛顿第二定律F=ma可知，物体水平方向的加速度大小与其质量成反比，

故C正确；物体加速度的大小跟物体所受的合力成正比，而不是跟任一个力的

大小成正比，故D错误.

［点拨・技法］

牛顿第二定律的五个特性

2.［多过程中的力与运动关系问题定性分析］（2021.湖南模拟）如图所示，劲度系数

为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上.一质量为m的小球，从离弹

簧上端高〃处自由下落，接触弹簧后继续向下运动.观察小球从开始下落到第一

次运动至最低点的过程，下列关于小球的速度。或加速度a随时间/变化的图象

中符合实际情况的是（）

B

［解法指导］

①审题关键点:小球的速度。或加速度。随时间，变化的图象.

②解题切入点:o—f图象的斜率是加速度；加速度a由合力决定.

力学动态过程的一般分析思路:

A影响

答案:A

解析：如图所示，小球刚开始接触弹簧（A点）时，重力大于弹力，合力方向向下,

小球向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到某个位置（0点）时，重力等于弹

簧弹力，合力为零，加速度为零，速度最大，然后重力小于弹力，合力方向向上,

小球向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点（8点）时，速度为零，加

速度最大；根据对称性可知，小球运动到A点关于。点的对称点4点时，加速

度大小也为g,但方向向上，所以小球到达最低点时的加速度大于g;小球接触

弹簧后的加速度a随时间t的变化为非线性变化.综上可知A正确，B、C、D

错误.

O---------最高点v=0

\a=g匀加速

4-----弹簧原长工=。

Ja变小的加速运动

O

------平衡位置a=0,”最大

\a变大的减速运动

4ZB

------最低点a>g且最大，”=0

3.（2021.重庆模拟）如图所示，质量为机的滑块在水平面上向左撞向弹簧，当滑

块将弹簧压缩了xo时速度减小到零，然后弹簧又将滑块向右推开.已知弹簧的

劲度系数为匕滑块与水平面间的动摩擦因数为〃，整个过程弹簧未超过弹性限

度，贝女）

乡缠嬷绿衣埸”

A.滑块向左运动过程中，始终做减速运动

B.滑块向左运动至与弹簧接触后先做一小段匀加速运动再做匀减速运动

C.滑块向右运动过程中，始终做加速运动

D.滑块向右运动过程中，当滑块与弹簧分离时，滑块的速度最大

答案：A

解析：滑块接触弹簧向左运动的过程中，在水平方向上受到向右的弹簧的弹力和

向右的摩擦力，在此过程中弹簧的弹力是逐渐增大的，弹力和摩擦力的合力与运

动方向始终相反，所以滑块做减速运动，但不是匀减速运动，故A正确，B错

误.滑块接触弹簧向右的运动是从弹簧压缩量最大时开始的，此时滑块受到水平

向右的弹力和向左的摩擦力，开始时弹簧的弹力大于摩擦力，滑块做加速运动，

当弹簧伸长到一定程度，弹力和摩擦力大小相等，即〃加g=依，即》=月空时，

滑块速度达到最大，此后弹力继续减小，摩擦力大于弹力，合力向左，合力与运

动方向相反，滑块做减速运动，所以滑块向右运动过程中，先加速后减速，C、

D错误.

［点拨・技法］

合力、加速度、速度之间的决定关系

(1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度.

△uF

(2)a=~^是加速度的定义式，a与△〃、无必然联系；a=—是加速度的决定

△?m

A1

式，a^F,a°^-

(3)物体的速度是增大还是减小，取决于物体的加速度与速度的方向关系.速度

与加速度同向时，速度增大；速度与加速度反向时，速度减小，与物体的加速度

是增大还是减小无关.

能力点3牛顿第三定律的理解(自主冲关类)

［题组・冲关］

1.［作用力与反作用力的关系］电动平衡车是继传统滑板之后的又一滑板运动的

新型产品，深受年轻人的喜爱.如图所示，电动平衡车置于水平地面上，下列说

法正确的是()

A.人站在平衡车上保持静止时，人所受的重力和地面对平衡车的支持力是一对

平衡力

B.人站在平衡车上保持静止时，平衡车对人的支持力与平衡车对地面的压力是

一对作用力和反作用力

C.人竖直向上加速起跳阶段，平衡车对人的支持力的大小等于人对平衡车的压

力的大小

D.人竖直向上加速起跳阶段，人所受的重力大小等于人对平衡车的压力大小

答案：C

解析：人站在平衡车上保持静止时，人所受的重力与平衡车对人的支持力是一对

平衡力，人所受的重力和地面对平衡车的支持力分别作用在两个不同的物体上，

故A错误；人站在平衡车上保持静止时，平衡车对人的支持力与人对平衡车的

压力是一对作用力和反作用力，平衡车对人的支持力与平衡车对地面的压力不是

两个物体之间的相互作用，不是一对作用力和反作用力，故B错误；平衡车对

人的支持力与人对平衡车的压力是一对作用力和反作用力，两者大小相等，方向

相反，故C正确；人向上起跳时，加速度向上，合力向上，人所受的重力小于

平衡车对人的支持力，所以人所受的重力小于人对平衡车的压力大小，故D错

、口

伏.

［考法指导］高考对牛顿第三定律的考查主要以概念的理解和辨析为主，如：作

用力和反作用力的关系，作用力和反作用力与一对平衡力的区别，有时也渗透到

综合题中，用以转移研究对象.

2.［作用力和反作用力与一对平衡力的区别［如图所示，平板车置于水平地面上,

人站在平板车上保持静止，下列说法正确的是（）

A.人所受的重力与人对平板车的压力是一对平衡力

B.平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对平衡力

C.人所受的重力与人对平板车的压力是一对作用力与反作用力

D.平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力与反作用力

答案:D

解析：人所受的重力与人对平板车的压力方向相同，但作用的物体不同，故不是

平衡力，A错误；平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力与反作

用力，B错误，D正确；人所受的重力是地球对人的作用力，其反作用力是人对

地球的作用力，故C错误.

［锦囊•妙法］

1.作用力与反作用力的“三同、三异'三无关”

2.区分作用力和反作用力与一对平衡力的关键

明确力的作用对象是区分作用力和反作用力与一对平衡力的关键.作用力和反作

用力作用在两个物体上，常有“A对8的……，8对A的……”的说法，而一对

平衡力作用在同一物体上，常有“A对8的……，。对8的……”的说法.

能力点4转换研究对象的桥梁——牛顿第三定律（综合提升类）

牛顿第三定律在受力分析、处理连接体等问题中有着广泛应用，其主要作用就是

转移研究对象.例如，A和B是相互作用的两个物体，现要求A物体对8物体

的作用力，当根据已知条件无法对B物体进行完整的运动分析或受力分析时，

可以先以A物体为研究对象，求得A受到的8对它的反作用力，再根据作用力

与反作用力的关系，即可得到物体8受到的作用力.

方法教练］研典例导解法

典例如图所示，放置于地面上的圆环的质量为经过环心的竖直钢丝上

套有一个质量为m的小球，今让小球沿钢丝AB（质量不计）以初速度00竖直向上

运动，要使圆环对地面恰好无压力，则小球的加速度是多大？（设小球不会到达A

点，重力加速度为g）

［解法指导］

①审题关键点：要使圆环对地面无压力.

②解题切入点：小球对钢丝向上的摩擦力等于圆环重力.

M+m

答案:v

m匕

解析：由牛顿第三定律知圆环对地面无压力，则地面对圆环无支持力

取小球为研究对象，小球受重力/ng和钢丝对小球竖直

向下的摩擦力Ff,由牛顿第二定律得〃2g+Ff=/%Q

由牛顿第三定律可知小球对钢丝竖直向上的摩擦力Fd=Ft

对圆环受力分析可知，圆环受重力Mg和竖直向上的摩擦力a，作用，则有Mg

M+m

由以上各式联立解得a=----g.

m°

能力练能力学方法

（2021.四川模拟）杂技“顶竿”表演如图，一人站在地上，肩上扛一质量为M的

竖直竹竿，竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑，求竿对“底人”的压力

大小.（重力加速度为g）

答案：（M+m）g—ma

解析：设竿对竿上的人的摩擦力大小为R,对竿上的人由牛顿第二定律得〃织一

F(=ma

由牛顿第三定律得竿上的人对竿的摩擦力大小尸J等于竿对竿上的人的摩擦力，

设''底人”对竿的支持力为尺，对竿由平衡条件得Mg+R'=FN

解得FN-（M-l-m）g—ma

由牛顿第三定律得竿对“底人”的压力大小为（M+〃z）g—ma.

................©图EBED囹.......................................►•训练分层巩固提升

A级（练考点过基础）

题组一对牛顿第一定律的理解

1.（2020.泰州模拟）在研究运动和力的关系时，伽利略设计了著名的理想斜面实

验（如图所示），将可靠的事实和逻辑推理结合起来，能更深刻地反映自然规律.下

面给出了伽利略斜面实验的五个事件，请对事件的性质进行判断并正确排序：由

A点静止释放的小球，①若没有摩擦，能滚到另一斜面与A点等高的C点；②

当减小小球与斜面间动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置更接近于等高的C

点；③若没有摩擦，减小斜面3C的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点

等高的。点；④若没有摩擦且另一斜面放置水平，小球将沿水平面一直运动下

去；⑤不能滚到另一斜面与A点等高的C点.以下正确的是（）

A.事实⑤一事实②一推论①一推论③一推论④

B.事实⑤一事实②一推论③一事实①一推论④

C.事实⑤一事实②一事实①一推论③-＞推论④

D.事实⑤一事实②一推论①一事实③一推论④

答案：A

解析：根据实验事实⑤斜面有动摩擦因数时不能滚到另一斜面与A点等高的C

点，事实②当减小小球与斜面间动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置更接近

于等高的。点，得出实验结果：如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度，

即推论①；进一步假设，若减小第二个斜面的倾角，小球将通过较长的路程，小

球在斜面上仍然要到达原来的高度，即得出推论③；最后使斜面成水平面，小球

将沿水平面持续匀速运动，即推论④.故A正确，B、C、D错误.

2.（多选）如图所示，一个盛满水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂

和拴着一个铁球和一个乒乓球.容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态.当

容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是（以小车为参考系）（）

铁球、工一乒乓球

A.铁球向左运动

B.铁球向右运动

C.乒乓球向左运动

D.乒乓球向右运动

答案：AD

解析：当容器随小车突然向右运动时，由于与同体积的“水球”相比，铁球质量

大、惯性大，铁球的运动状态难以改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改

变，故铁球相对于小车向左运动，A正确，B错误；当容器随小车突然向右运动

时，由于与同体积的“水球”相比，乒乓球质量小、惯性小，运动状态容易改变，

故乒乓球相对于小车向右运动，C错误，D正确。

题组二对牛顿第二定律的理解与应用

3.一质点受多个力的作用，处于静止状态.现使其中一个力的大小逐渐减小到

零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小.在此过程中，其他力保持不变，则质点

的加速度。的大小和速度。的大小变化情况是（）

A.。和。都始终增大

B.a和。都先增大后减小

C.。先增大后减小，。始终增大

D.。和。都先减小后增大

答案：C

解析：质点处于静止状态，则多个力的合力为零，其中任意一个力与剩余所有力

的合力大小相等、方向相反，使其中一个力的大小逐渐减小到零再恢复到原来的

大小，则所有力的合力先变大后变小，但合力的方向不变，根据牛顿第二定律可

知，a先增大后减小，。始终增大，C正确.

4.（2021.湖北模拟）如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到。点并系住质量

为机的物体.现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体可以一直运动到8点.如

果物体受到的阻力恒定，则（）

勿m

A0B

A.物体从A到。一直做加速运动

B.物体运动到。点时，所受合力为零

C.物体从A到。先加速后减速，从。到8做减速运动

D.物体从A到。的过程中，加速度逐渐减小

答案：C

解析：物体从A点到。点过程，弹力逐渐减为零，刚开始弹簧的弹力大于摩擦

力，合力向右，加速度也向右，速度也向右，物体加速，后来弹力小于摩擦力，

合力向左，速度向右，物体减速，即物体先加速后减速，故A错误；物体运动

到。点时，弹簧的弹力为零，而滑动摩擦力不为零，则物体所受合力不为零，

故B错误；物体从A到。先加速后减速，从0到8的过程中物体一直受到向左

的弹力与向左的阻力，所以物体一直做减速运动，C正确；物体从A点至。点

先做加速度不断减小的加速运动，后做加速度不断增大的减速运动，故D错误.

题组三对牛顿第三定律的理解与应用

5.（2021•山西模拟）2020年7月9日20时11分,我国在西昌卫星发射中心用“长

征三号乙”运载火箭，成功将亚太6D卫星送入预定轨道，发射获得圆满成功.关

于这次火箭上天与卫星的情形叙述正确的是（）

A.火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火

箭获得了向前的推力

B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞

行的动力

C.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前

进的动力

D.卫星进入预定轨道之后与地球之间不存在相互作用力

答案：A

解析：火箭尾部向外喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向前的反作用力，即为

火箭前进的动力，此动力并不是由周围空气提供的，因而与是否飞出大气层、是

否存在空气无关，A正确，B、C错误；火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地

球之间依然存在相互吸引力，即卫星吸引地球，地球吸引卫星，这是一对作用力

与反作用力，D错误.

6.（多选）如图所示，跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法中正确的是（）

A.运动员对地面的压力大于运动员受到的重力

B.地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力

C.地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力

D.运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力

答案：AB

解析：运动员起跳的瞬间向上做加速运动，由牛顿第二定律可知，地面对运动员

的支持力大于运动员的重力.由牛顿第三定律得运动员对地面的压力等于地面对

运动员的支持力，A、B正确，C、D错误.

7.（2020.湖北荆州质检）英国人阿特伍德设计的装置如图所示，不考虑绳与滑轮

的质量，不计轴承、绳与滑轮间的摩擦.初始时两人均站在水平地面上，当位于

左侧的甲用力向上攀爬时，位于右侧的乙始终用力抓住绳子，最终至少一人能到

达滑轮.下列说法中正确的是（）

A.若甲的质量较大，则乙先到达滑轮

B.若甲的质量较大，则甲、乙同时到达滑轮

C.若甲、乙质量相同，则乙先到达滑轮

D.若甲、乙质量相同，则甲先到达滑轮

答案：A

解析：由于滑轮光滑，所以根据牛顿第三定律可以推知，甲拉绳子的力等于绳子

拉乙的力，若甲的质量大，甲攀爬时乙的加速度大于甲的加速度，所以乙会先到

达滑轮，A正确，B错误；若甲、乙的质量相同，甲用力向上攀爬时，甲、乙具

有相同的加速度和速度，所以甲、乙应同时到达滑轮，C、D错误.

B级（练能力过素养）

8.亚里士多德在其著作《物理学》中说：“一切物体都具有某种‘自然本性'；

物体由其‘自然本性’决定的运动称之为‘自然运动'，而物体受到推、拉、提、

举等作用后的非‘自然运动'称之为‘受迫运动'”.伽利略、笛卡儿、牛顿等人

批判地继承了亚里士多德的这些说法，建立了“新物理学”；“新物理学”认为

一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”.下列关于“惯性”和“运动”的说

法中不得令“新物理学”的是（）

A.一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动

B.作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因

C.可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑

去，这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”

D.竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运

动一段距离后才反向运动，这是由于物体具有惯性

答案：C

解析：力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因，所以当

物体不受到任何外力的时候，总保持静止或者匀速直线运动的状态，故A符合

“新物理学”；当物体受到外力作用的时候，物体的运动状态会发生改变，即力

是改变物体运动状态的原因，故B符合“新物理学”；可绕竖直轴转动的水平

圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子需要的

向心力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”，故C不符合“新物理学”；由于物体

具有向上的速度，所以具有向上的惯性，虽然受到向下的重力，但物体不会立刻

向下运动，故D符合“新物理学”.

9.如图所示，底座A上装有一根直立杆，其总质量为杆上套有质量为m的

圆环8,它与杆有摩擦.当圆环从底端以某一速度。向上飞起时，圆环的加速度

大小为。，底座A不动，则圆环在升起和下落过程中，水平面对底座的支持力分

别是多大？(已知重力加速度为g)

答案：(M+m)g—ma(M—〃z)g+ma

解析：圆环上升时，两物体受力分析如图甲所示，其中Ffi为杆给环的摩擦力,

户已为环给杆的摩擦力

对圆环，有mg-^-Ffi=ma

—

对底座，有FNI+Ff2Afg=O

由牛顿第三定律得Ffi=Fn

联立可得Fm—(M+m)g—ma

圆环下降时，两物体受力分析如图乙所示

—

对底座，有Mg+Ff2'FN2=0

由牛顿第三定律得在J=FK

由分析可得RI'=Fn

联立解得FN2=(M—"?)g+ma.

第2讲牛顿第二定律两类动力学问题

⑥目I标I隹|务抓核心目标清

目标要求学科素养

1.物理观念：超重、失重和完全失重现象；明确动

1.应用牛顿第二定律解决瞬力学的两类基本问题——由受力求运动、由运动求

时问题和超重、失重问题.受力.

2.应用牛顿第二定律解决两2.科学思维：知道产生超重和失重的条件；会运用

类动力学问题和图象问题牛顿第二定律解决两类动力学问题、图象问题和生

活中的超重和失重现象

知识必记课前预案

知识I必记;夯基础构体系

加速度与力的_加速度与力的瞬时对应性：物体的受力情况和运动情况是时刻对•应的，当外界受力

瞬时性问题情况变化时,需要重新进行受力分析和运动分析

两类动力学已知运动情况求物体的

的基本问题已知受力情况求物体的

物体实际所受的重力

测力计或台秤所显示的数值

纽带——a|

超重、广概念：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）

——物体所受重力的现象

牛顿第失重

二定律一一条件:物体的加速度方向_

L运动状态：加速上升或

广概念：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）

—物体所受重力的现象

*条件：物体的加速度方向

・运动状态：加速下降或

完全失重:a=g，方向

⑴已知物体的运动图象，如”T图象、aT图象、-%图象等，通过加速度分析物体的受力情况；

动力学的⑵已知物体的受力图象，如FT图象、FT图象等，通过加速度分析物体的运动情况；

图象问题-（3）已知物体对应的动力学模型，通过受力和运动分析找出对应的I图象MT图象JT图象等,

不管哪类图象问题•在分析时都要注意图象的物理意义和隐含的信息，注意“图象”和“情景”

的对应性

必记答案

受力情况运动情况大于向上减速下降小于向下减速上升向下

基础生验〕练基础固知识

1.思考判断

⑴可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况.（X）

（2）物体所受的合力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小.（V）

（3）物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化.（V）

（4）根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向.（X）

⑸物体处于超重或失重状态，完全由物体加速度的方向决定，与速度方向无

关.（J）

2.［瞬时性问题］如图所示，一轻弹簧的上端固定，下端悬挂一重物，静止时弹

簧伸长了8cm.现再将重物向下拉4cm,然后放手，则在释放重物的瞬间，重物

的加速度大小为（重力加速度为g）（）

答案：B

解析：假设弹簧的劲度系数为％,第一次弹簧伸长了为=8cm,由胡克定律和平

衡条件得依］一，阳=0;第二次弹簧伸长了X2=12cm,且在释放重物的瞬间，弹

簧的弹力不变，由牛顿第二定律得依2—机g=〃?a,解得。=圣故B正确.

3.［图象问题］（多选）如图所示，一质量为机的滑块，以初速度。。从倾角为。的

斜面底端滑上斜面，其速度减为零后又沿斜面返回底端，已知滑块与斜面间的动

摩擦因数为〃，若滑块所受的摩擦力为R、所受的合力为产合、加速度为。、速

度为。，规定沿斜面向上为正方向，在滑块沿斜面运动的整个过程中，这些物理

量随时间变化的图象大致正确的是（）

答案：AD

解析：滑块上滑和下滑过程中，正压力大小不变，则摩擦力大小不变，但方向相

反，上滑时摩擦力方向沿斜面向下，下滑时摩擦力方向沿斜面向上，所以A正

确；滑块在上滑和下滑时的合力或加速度的方向均沿斜面向下，故B、C错误；

上滑时加速度a\=gsin0+//gcos6,下滑时加速度s=gsin0—/zgcos6,

故D正确.

..........................。国目明硼........核心突破课堂学案

能力点1加速度与力的瞬时性问题（综合提升类）

牛顿第二定律瞬时性的“两种”模型

⑴刚性绳（或接触面）一一不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断（或脱离）后,

其弹力立即消失，不需要形变恢复时间，可突变，变为以后所做运动的初状态.

（2）弹簧（或橡皮绳）——两端同时连接（或附着）有物体的弹簧（或橡皮绳），特点是

形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以

看成保持不变.

方法教绚研典例导解法

典例1如图所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为仇图甲中，A、B

两球用轻弹簧相连，图乙中A、8两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板。与斜

面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有（重力加速度

为g）（）

A.两图中两球加速度均为gsin0

B.两图中A球的加速度均为零

C.图乙中轻杆的作用力一定不为零

D.图甲中8球的加速度是图乙中8球加速度的2倍

［解法指导］

①审题关键点：突然撤去挡板的瞬间.

②解题切入点：a.“轻弹簧”的弹力在瞬间不会发生突变，以此为突破口可确定

图甲中两球的加速度；

b.“轻质杆”的弹力在瞬间可能发生突变，突变为以后所做运动的初状态，应综

合分析力和运动的变化才能确定图乙中两球的加速度.

答案：D

解析：撒去挡板前，题图甲和题图乙中A、8两球的受力一样，A球受弹簧（或杆）

的弹力沿斜面向上，大小为mgsin9,8球受到弹簧（或杆）的弹力沿斜面向下，

大小为mgsin0,从A、8整体看，8球受挡板C的弹力沿斜面向上，大小为

2〃?gsin6.撤去挡板瞬间，题图甲中的轻弹簧因为形变来不及改变，所以弹力在

这一瞬间不变，即A球的受力在这一瞬间不变，加速度仍为零，B球的合力为

2mgsin6,即力口速度为2gsin6;题图乙中轻杆的存在“迫使"A、8两球必须

一起运动，即A、8两球的加速度相同，对A、8整体有2〃zgsin6=2ma,解得

A、8两球的加速度大小a=gsin0,方向沿斜面向下，再选8球为研究对象，

设此时杆的弹力为尸，则有E+mgsin9=ma,解得尸=0.综上可知，仅D正确.

能力练能力学方法

（2020.湖北模拟）如图所示，质量为〃?的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°

的光滑木板A3托住，小球恰好处于静止状态.当木板突然向下撤离的瞬间,

小球的加速度大小为（重力加速度为g）（）

A.0

C.g

答案：B

解析：开始小球处于平衡态，其受重力mg、支持力FN、弹簧拉力/三个力作用，

且加g和F的合力与尸N等大、反向，如图所示，由平衡条件可得尸N=¥^〃?g；

当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球受到的重力mg、弹簧拉力F不变,故此

时小球的合力大小与FN等大，由牛顿第二定律得，小球的加速度为亭g,B正

确.

规律

J

求解瞬时加速度的两种模型及思路

(1)对轻质弹簧或橡皮筋等：产生的弹力不会瞬间突变，可直接从受力分析入手

确定合力，然后利用牛顿第二定律确定瞬时加速度；

(2)对轻杆或刚性绳、接触面等：产生的弹力可发生瞬间突变，应从物理约束或

即将发生的运动入手，分析与之相对应的受力，然后利用牛顿第二定律确定瞬时

加速度.

能力点2超重和失重问题(综合提升类)

对超重或失重现象的理解

⑴不管物体处于超重状态还是失重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物

体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）发生了变化.

（2）超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于加速度的方向.加速度向

上是超重，加速度向下是失重.

⑶尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物

体也会处于超重或失重状态.

方法教练〕研典例导解法

典例2［根据超、失重情况判断运动状态］（多选）某人在地面上用体重计称得其体

重为490N.他将体重计移至电梯内称其体重，fo到门时间内，体重计的示数如

图所示，电梯运行的图象可能是（取电梯向上运动的方向为正）（）

,G/N

540-----------------

490--------1-----

440--------：

tot\tlht/s

［解法指导］

①审题关键点：体重计的示数如图所示；电梯运行的0—f图象.

②解题切入点：本题的分析思路如下:

题给G-t图象］=［超、失重情%（可能的对应UT图象

注意：由物体的超重和失重现象只能判断物体的加速度方向，不能确定其运动方

向.

答案：AD

解析：由G—/图象可知，m〜力时间内，人的视重小于其重力，说明电梯具有向

下的加速度；力〜f2时间内，人的视重等于其重力，电梯匀速或静止；/2〜△时间

内，人的视重大于其重力，具有向上的加速度.若电梯向上运动，则在这三段时

间内的运动情况分别为匀减速运动、匀速运动或静止、匀加速运动，D正确：若

电梯向下运动，则在这三段时间内的运动情况分别为匀加速运动、匀速运动、匀

减速运动，A正确.

能力专练^练能力学方法

1.［根据运动情况判断超、失重］某同学站在体重计上，通过做下蹲、起立的动

作来探究超重和失重现象.下列说法正确的是（）

A.下蹲过程中人始终处于超重状态

B.起立过程中人始终处于超重状态

C.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态

D.起立过程中人先处于超重状态后处于失重状态

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，所以人先处于失重

状态后处于超重状态，A、C错误；起立过程中，人先向上做加速运动后向上做

减速运动，所以人先处于超重状态后处于失重状态，B错误，D正确.

2.［完全失重］图甲是某人站在接有传感器的力板上做下蹲、起跳和回落动作的

示意图，图中的小黑点表示人的重心.图乙是力板所受压力随时间变化的图象，

取重力加速度g=10m/s2,根据图象分析可知（）

A.人的重力可由。点读出，约为300N

B.8到c的过程中，人先处于超重状态再处于失重状态

C.人从双脚离开力板后在空中运动的过程中，处于完全失重状态

D.人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度

答案：C

解析：开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力约为900N,人的重力也约为

900N,故A错误；由图乙所示图象可知，从匕到c的过程中，人对力板的压力

先小于自身重力后大于自身重力，因此人先处于失重状态后处于超重状态，B错

误；人在双脚离开力板的过程中人对力板的压力为零，人处于完全失重状态，故

C正确；由图乙所示图象可知，在。点时，人对力板的压力约为300N,力板对

人的支持力约为300N,人所受合力约为900N-300N=600N;在c点时，人

对力板的压力约为2000N,力板对人的支持力约为2000N,人受到的合力约为

2000N-900N=1100N,人在Z?点受到的合力小于在c点受到的合力，由牛顿

第二定律可知，人在人点的加速度大小小于在c点的加速度大小，故D错误.

规律

超重和失重现象判断的“两个角度”

从加速度的‘物体加谏M向上）超重）

角度判断

、度的方向「L亘卜Qg

F=ma

能力点3两类典型的动力学与多过程问题（综合提升类）

求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示:

v=v0+ac

第一类:F-ma►a-----►v2-v^=2ax

物体的牛顿第物体的运动物体的

受力情况二定律一学公式运动情。

.件加速度a

已

知

条

件

分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁—加

速度.

方法.....................研典例导解法

典例3航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量〃=2kg,动力系统提供的

恒定升力尸=28N.试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行

时所受的阻力大小不变，g取10m/s2.

(1)［已知运动情况求受力情况］第一次试飞，飞行器飞行n=8s时到达高度"=64

m.求飞行器所受阻力/的大小.

(2)［已知受力情况求运动情况］第二次试飞，飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故

障，飞行器立即失去升力.求飞行器能到达的最大高度瓦

［解法指导］

①审题关键点：a.第一次试飞，飞行器飞行力=8s时到达高度H=64m；

b.第二次