2023届高三物理一轮复习15牛顿第一定律　牛顿第二定律（解析版）

专题15牛顿第一定律牛顿第二定律

1.牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的，牛顿第一定律并不是牛顿第二定律在加速度等于零

时的特例。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，牛顿第二定律回答力是如何改变物体的运动状态。

2.牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。

考点一牛顿第一定律

1.牛顿第一定律内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改

变这种状态。

2.牛顿第一定律描述的是物体不受外力的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，

如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力的表现是相同的。

3.（1）力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。

（2）牛顿第一定律指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。

1.下列关于惯性的说法中，正确的是（）

A.做匀速直线运动的物体和静止的物体没有惯性

B.只有物体的速度发生改变时，才有具有惯性

C.汽车刹车时，乘客的身子会向前倾倒，是因为汽车有惯性

D.物体都具有惯性，与物体是否受力无关，与物体速度是否变化也无关

【答案】D

【解析】

A∙做匀速直线运动的物体和静止的物体也有惯性，故A错误；

B.物体的惯性是物体有固有属性，与速度是否变化无关，故B错误；

C.刹车前，汽车和乘客共同以较大的速度向前行驶，当突然刹车时，汽车由于阻力作用突然减慢速度，而

乘客由于惯性还要保持原来较大的速度向前运动，因此乘客会向前倾倒，故C错误；

D.任何物体都有惯性，与物体是否运动无关，与物体速度是否变化也无关，故D正确；

2.（多选）关于牛顿第一定律的下列说法中正确的是（）

A.牛顿第一定律可用实验来验证

B.不受外力作用时，物体运动体运动状态保持不变是由于惯性

C.物体受外力作用运动状态发生变化时没有惯性

D.由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因

【答案】BD

【解析】

ʌ.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证，A错误；

B.不受外力作用时，由于物体具有惯性，仍会保持原来的运动状态不变，B正确；

C.一切物体均有惯性，跟物体的运动状态和受不受力无关，C错误；

D.根据牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，不是维持速度的原因，D正确。

考点二牛顿第二定律及其简单应用

1.牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向

与作用力方向相同。

2.牛顿第二定律的表达式：F=ma。

3.牛顿第二定律的解题步骤

(D确定研究对象.

(2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动的示意图.

(3)求合力尸或加速度a.

(4)根据Q侬列方程求解.

3.关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是()

A.物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比

B.质量大的物体，其加速度一定小

C.物体所受到的合外力与物体的质量成正比

D.表达式F=kma中的比例系数衣恒为1

【答案】A

【解析】

A.根据牛顿第二定律可知，物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，选项A正确；

B.根据牛顿第二定律可知，当物体受的合外力一定时，质量大的物体，其加速度一定小，选项B错误；

C.物体所受到的合外力与物体的质量无关，选项C错误；

D.表达式F=kmα中的比例系数在只有在国际单位制中的情况下才等于1,选项D错误。

4.质量为必的物体放在粗糙的水平面上，用水平力厂拉物体时，物体获得的加速度为a,若水平拉力为2/

时，物体的加速度（）

A.等于2aB.在a与2a之间C.大于2aD.等于a

【答案】C

【解析】

根据牛顿第二定律有F—耳=ma2F—Ff=ma

比较以上两式可知L=->2即α'>2α故选C。

aF-Ff

5.（多选）如图所示，质量为"的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小

球在杆的顶端，由静止释放，小球沿杆以a匀加速下滑时，小球与杆间的摩擦力大小为a,。则在小球下

滑的过程中，木箱对地面的压力为（）

A.½÷aB∙铲ma

C.mg-maD.Mg

【答案】AC

【解析】

木箱受重力、方向竖直向下的小球的摩擦力、地面的支持力FN，

因为木箱处于静止，所以FN=Mg+行

由牛顿第三定律可知木箱对地面的压力p=FN=Mg+Ff

对小球由牛顿第二定律可得Mg-乡=mα得壮=mg-ma

所以ρ=Mg+τng-mα故AC正确,BD错误。

考点三牛顿第二定律的方向性

L牛顿第二定律的方向性是指加速度的方向一定与合外力的方向相同，所以根据加速度方向可以确定

合外力方向.

2.根据受力分析求合外力的方法：

1）若物体只受两个力作用时，常用平行四边形定则求这两个力的合力（也可以用正交分解法）.

2）若物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力.

6.如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，小球和车厢

相对静止,小球的质量为1kg.(g取10m∕s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；

(2)求悬线对小球的拉力大小.

【答案】(1)7.5m∕s2,方向水平向右车厢可能水平向右做匀加速直线运动或水平向左做匀减速直线运动

(2)12.5N

【解析】

(1)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同.以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图所示，小球所

受合力为

'mg

Z7合=阳tan37°.

由牛顿第二定律得小球的加速度为a=*=gtan37°=|=7.5m∕s2,加速度方向水平向右.车厢的加速

度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动.

(2)由图可知，悬线对球的拉力大小为7=—号「=12.5N.

cos37

7.(多选)如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为仇在斜杆下端固定有质量为加的小球,

下列关于杆对球的作用力尸的判断中，正确的是()

A.小车静止时，F=mg,方向竖直向上

B.小车匀速时，F=mgcOs。，方向垂直杆向上

C.小车向右匀加速运动，加速度大小为a时，可能有F=翳，方向沿着杆斜向上

22

D.小车向右匀减速运动，加速度大小为a时，F=(ma)+(mg)-方向斜向左上方

【答案】ACD

【解析】

AB.小球静止或匀速运动时，受力平衡，必受重力和向上的弹力，即弹力为F=mg

方向竖直向上，故A正确，B错误；

C.当小球向右以加速度α运动时•，对其受力分析，受重力和弹力，如图

合力为：Fn=ma

方向水平向右，根据平行四边形定财弹力可能沿斜杆向上，此时大小为尸=詈故C正确;

I).小车向右匀减速运动时，加速度a向左，则有尸=λ∕(τnα)2+(Tng)2方向斜向左上方

ma

mg

故D正确

8.(2022•河北•模拟预测)(多选)汽车运送圆柱形工件的示意图如图所示，图中P、Q、N是固定在车体

上的压力传感器。假设圆柱形工件表面光滑，汽车静止时，Q传感器示数为零，P、N传感器示数不为零。

2

汽车以加速度α向左匀加速启动，重力加速度g=10m/s,下列情况说法正确的是()(tanl5°=0.27)

A.当α=2nι∕s2时，P有示数，Q无示数B.当。=2皿/$2时，P有示数，Q有示数

C.当α=3nι∕s2时，P有示数，Q有示数D.当α=3rn∕s2时，P无示数，Q有示数

【答案】AD

【解析】

仅N传感器示数有示数时，有tanl50=器

得α=2.7m∕s2

当。=2m∕s?<2∙7nι∕s2时，P有示数，Q无示数

当Q=3∏ι∕s2>2∙7rn∕s2时，P无示数，Q有示数。故选ADo

考点四对“作用力”的理解

题目中经常出现“A对B的作用力”这种描述，要非常清楚“A对B的作用力”是指A对B所有力的合

力，而不能片面认为是A对B的某一个力。

9.（2022•全国•高三专题练习）如图所示，质量为处的手机静置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为

θ,手机与接触面的动摩擦因数为〃，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A.支架对手机的作用力方向垂直于斜面向上，大小为mgcosO

B.支架斜面对手机的摩擦力大小为PngCOs。，方向沿斜面向上

C.手持支架向上做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机受到的支持力比静止时受到的支持力

小

D.手持支架向右做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机可能不受摩擦力

【答案】D

【解析】

A.支架对手机的作用力与手机的重力平衡，则方向竖直向上，大小为磔，故A错误；

B.支架斜面对手机的摩擦力为静摩擦力，大小为f=mgsin8故B错误；

C.手持支架向上做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机有向上的加速度，处于超重太，手机

受到的支持力比静止时受到的支持力大，故C错误；

D.手持支架向右做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，加速度向右，当支持力的水平分力恰好提

供加速度所需的力，则没有摩擦力，故D正确。

10.（2022•浙江•杭州市富阳区第二中学高一期末）物体与粗糙斜面一起沿水平面向左匀加速运动，物

体和斜面相对静止，如图所示。则斜面对物体的作用力方向（）

A.必沿d方向

B.必沿C方向

C.a、c、d方向都有可能

D.a、C方向都有可能

【答案】B

【解析】

当物块与斜面一起向左做加速运动且保持相对静止，所以物块受到的合力的方向水平向左，根据力的平行

四边形定则可知，斜面对物块的作用力一定是斜向左上方，即沿C方向。故ACD错误，B正确。故选B。

11.小亮在沿水平直线向左运动的高铁中做了一个实验，他用细线将小球4悬挂于行李架上，质量为0的

箱子8放在车厢地板上且始终相对于车厢静止，箱子与车厢地板间的动摩擦因数为〃，且最大静摩擦力等

于滑动摩擦力。某时刻观察到细线偏离竖直方向H角，如图所示,则此刻车厢对箱子6作用力的大小为（）

2

A.μmgB.mgy∕l+μ

C.mgtan。D.mgy/l+tan2θ

【答案】D

【解析】

设车厢的加速度为a则小球速度和车厢加速度一样，都为必由牛顿第二定律得α=gtan6

箱子相对车厢静止，故箱子的加速度为a,对箱子受力分析，由牛顿第二定律有〜=mg

Fx=ma=mgtanθ

整理得尸=J%+%=TngyK+taM6故D正确，ABC错误。

12.（2021•全国•模拟预测）（多选）如图所示，一辆装满石块的货车沿水平路面以加速度a向右做匀加

速直线运动。货箱中石块B的质量为如重力加速度为外下列说法正确的是（）

A.货车速度增加得越来越快

B.货车在相邻的两个相等时间间隔内的位移之差为a72

C.与B接触的物体对B的作用力大小为π√a2+g2

D.与B接触的物体对B的作用力方向水平向右

【答案】BC

【解析】

Λ.根据加速度的定义式可知，速度变化率不变，单位时间内货车速度增加量不变，故A错误；

B.根据匀变速直线运动的规律可知，货车在相邻的两个相等时间7内的位移之差为αT2,故BIE确；

CD.货车沿水平路而以加速度a向右做匀加速直线运动，与B接触的物体对B的作用力尸的方向如图所示

2:

22

作用力的大小为尸=J（mα）2+（Tng）2=my∕a÷g故C正确，D错误。

考点五利用牛顿第二定律分析动态过程

1.a=/是加速度的决定式，加速度大小由其受到的合外力和质量决定，所以分析加速度如何变

m

化首先要进行受力分析；加速度方向与合外力方向一定相同，所以分析加速度方向如何变化就是要分

析合外力方向如何变化；

2.运动物体的速度如何变化只看物体的加速度与速度方向的关系:

一定一定

直线运动中：a和y同向<=>加速运动a和P反向减速运动

13.（多选）初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体运动情况为

（）

A.速度不断增大，但增大得越来越慢

B.加速度不断增大，速度不断减小

C.加速度不断减小，速度不断增大

D.加速度不变，速度先减小后增大

【答案】AC

【解析】

水平面光滑，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为其合外力.水平力逐渐减小，合外力也

逐渐减小，由公式Qma可知：当尸逐渐减小时，a也逐渐减小，但速度逐渐增大.

14.（2022•上海•高二学业考试）神舟十三号在返回地面的过程中打开降落伞后，在大气层中经历了竖

直向下的减速运动。若返回舱所受的空气阻力随速度的减小而减小，则加速度大小（）

A.一直减小B.一直增大

C.先增大后减小D.先减小后增大

【答案】A

【解析】

依题意，返回舱竖直向下减速运动的过程中，根据牛顿第二定律可得/'-mg=mα=ku-τng=mα

返回舱速度U减小，则可得加速度a一直减小，故选A。

15.一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，则质点的加速度大小a和速度大小P的变化情况是（）

A.a和r都始终增大B.a和r都先增大后减小

C.a和V都先减小后增大D.a先增大后减小，r始终增大

【答案】D

【解析】

由于质点初始处于静止状态，则其所受合力为零。这就相当于受两个等大反向的力：某个力和其余几个力

的合力。其中某个力逐渐减小，而其余几个力的合力是不变的，则其合力就在这个力的反方向逐渐增大，

这个力再由零增大到原来大小，则合力又会逐渐减小直到变为零，所以合力变化为先增大后减小，

根据F合=ma

故加速度a先增大后减小，由于其合外力方向始终不变，则加速度方向始终不变，所以其速度会一直增大。

故ABC错误，D正确。

16.（2022•湖南•高二学业考试）某跳水运动员在3m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动

员要经历如图所示的状态，其中/为无人时踏板静止点，8为人站在踏板上静止时的平衡点，。为人在起跳

过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法正确的是（）

A.人和踏板由C到6的过程中，人向上做匀加速运动

B.人和踏板由。到4的过程中，人在4点具有最大速度

C.人和踏板由。到力的过程中，人在6点具有最大速度

D.人在C点具有最大速度

【答案】C

【解析】

依题意知在C点时，人的速度为零，且人受到的弹力大于重力，所以从「到5过程中合力向上，做加速运

动，但是由于从。到8过程中踏板的形变量在减小，弹力在减小，所以合力在减小，故人做加速度减小的

加速运动，加速度向上；人在8点时，重力等于弹力，加速度为零，速度达最大，而人从6到4过程中重

力大于弹力，合力向下，加速度向下，速度向上，人做减速运动。故选C。

17.（2022•山东•高三专题练习）如图所示，木板A静置于光滑水平面上，其粗糙上表面叠放半球形木

块B,在B的最高点用水平细绳拉着一个小球C,系统保持平衡。已知B、C两球半径之比为4：1,C球质

量为0，BC接触面光滑。在木板A上施加了一个水平外力凡继续维系三者相对静止，让三者一起做加速直

线运动，已知重力加速度大小为g,以下判断中正确的是（）

A.若尸向左且不断变大，则BC之间的弹力越来越大

B.若尸向左且不断变小，则BC之间的弹力恒为:Tng

C.若尸水平向右且持续增大，则BC之间弹力不断减小

D.若尸水平向右且BC之间绳子的张力为零，则系统加速度为Ig

【答案】B

【解析】

AB.设整体的加速度为a,若〃向左，对C受力分析，受重力侬、B的弹力片和细绳的张力万，如图所示,

则有

ASinO-mg∕*r√scos0=ma

已知B、C两球半径之比为4：1,由几何关系可知夕=53°,所以有FN=

在三者相对静止的情况下，因为〃不变，增大或减小月BC之间的弹力汽不变，恒为qmg,A错误，B正确；

CD.若尸水平向右，整体的加速度向右，对C有/⅛in蚱侬Λcos0-Fj=∕na

在三者相对静止的情况下，因为夕不变，增大RBC之间弹力区不变；水平细绳的张力万可能在某个时刻

是零，代入数据可得此时系统的加速度为a=：gCD错误。

4

18.如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到。点并系住质量为勿的物体，现将弹簧压缩到/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，贝∣J()

4m

ZI---------1"II---------1

乡IIII

0^ΛΛΔΔΛΛΛ∕V∖^；:

AOB

ʌ.物体从A到。先加速后减速

B.物体从A到。做加速运动，从。到8做减速运动

C.物体运动到。点时，所受合力为零

D.物体从A到O的过程中，加速度逐渐减小

【答案】A

【解析】

物体从4到0,初始阶段受到的向右的弹力大于阻力，合力向右。随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力

逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向，物体的速度逐渐增大。

当物体向右运动至力0间某点（设为点。）时，弹力减小到与阻力相等，物体所受合力为零，加速度为零，

速度达到最大。此后，随着物体继续向右运动，弹力继续减小，阻力大于弹力，合力方向变为向左。至0

点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大。所以物体越过。'点后，合力（加速度）方向向左且逐渐增大，

由于加速度与速度反向，故物体做加速度逐渐增大的减速运动。综合以上分析，只有选