2023年高考物理一轮复习提升核心素养 牛顿运动定律

第三章牛顿运动定律

自主命题卷全国卷

2021•全国甲卷・T14牛顿第二

定律

2021.北京卷.T13牛顿第二定律2021•全国乙卷・T21牛顿第二

2021•浙江1月选考・T4牛顿第三定律定律

2021.浙江6月选考・T4牛顿第二定律2020•全国卷I-T16牛顿第二

2020.山东卷.T1牛顿第二定律定律

2020.海南卷.T12牛顿第二定律2019•全国卷n・T19牛顿第二

考情2020•浙江1月选考・T2牛顿第三定律定律

分析2019•全国卷nmo牛顿第二

定律

2021.北京卷.T15实验：探究加速度与

物体受力、物体质量的关系2019•全国卷ILT22实验:测量

2021.湖南卷.TH实验：探究加速度与动摩擦因数

物体受力、物体质量的关系2021•全国甲卷・T22实验：测量

2020•浙江7月选考-T17(1)实验：探究动摩擦因数

加速度与物体受力、物体质量的关系

跳水、蹦床、蹦极、火箭发射、无人机、跳伞运动、电梯

生活实践类

试题内的超重及失重

情境传送带模型，板块模型，探究加速度与物体受力、物体质

学习探究类

量的关系，测量动摩擦因数

备考指导1.本专题重点知识是牛顿运动定律的综合应用，在处理研究对象复

杂受力的问题上要重点关注

2.牢记基本方法、规律，并且结合新情景下的物理问题，熟悉常见

模型，明白内部规律

3.1牛顿运动三定律

一、牛顿第一定律的理解

i.牛顿第一定律

(1)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)意义：①揭示了物体的固有属性：一切物体都具有惯性，因此牛顿第一定律

又被叫作惯性定律；

②揭示了运动和力的关系：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.惯性

(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.

(2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯

性小.

(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况

和受力情况无关.

二、牛顿第二定律的理解

1.牛顿第二定律

⑴内容：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，加

速度的方向跟作用力的方向相同.

(2)表达式：F=ma.

2.力学单位制

⑴单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制.

⑵基本单位：基本物理量的单位.国际单位制中基本物理量共七个，其中力学

有三个，是长度、质量、时间，单位分别是米、千克、秒.

(3)导出单位：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.

三、牛顿第三定律的理解

L作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物

体施加了力，后一个物体同时对前一个物体也施加力.

2.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在

同一条直线上.

3.表达式：F=­F'.

1.惯性的两种表现形式

⑴物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动

状态不变（静止或匀速直线运动）.

⑵物体受到外力时，惯性表现为抗拒运动状态的改变，惯性大，物体的运动状

态较难改变；惯性小，物体的运动状态较易改变.

2.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系

牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的.

⑴牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力，力是如何改变物体运动状态的

问题则由牛顿第二定律来回答.

⑵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.

例题1.下列说法符合史实的是（）

A.伽利略提出力是维持物体运动的原因

B.亚里士多德猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验

进行了验证

C.笛卡儿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持

D.牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动

【答案】D

【解析】亚里士多德提出力是维持物体运动的原因，故A错误；伽利略用数学

和逻辑推理得出了自由落体的速度与下落时间成正比，而不是直接用实验验证这

个结论，故B错误；伽利略利用“理想斜面实验”发现了物体的运动不需要力

来维持，推翻了“力是维持物体运动的原因”的观点，故C错误；牛顿认为力

的真正效应是改变物体的速度，产生加速度，而不仅仅是使之运动，故D正确。

如图所示，底部均有4个轮子的行李箱。竖立、5平卧放置在公交

车上，箱子四周有一定空间。当公交车（）

A.缓慢启动时，两只行李箱一定相对车子向后运动

B.急刹车时，行李箱。一定相对车子向前运动

C.缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动

D.急转弯时，行李箱6一定相对车子向内侧运动

【答案】B

【解析】

缓慢启动的公交车具有向前的加速度，但加速度较小，若箱子所受的静摩

擦力足以提供该加速度，则箱子可以相对公交车静止，A错误；急刹车时，公交

车的加速度较大，箱子轮子受到公交车的摩擦力较小，行李箱。一定相对车子向

前运动，B正确；缓慢转弯时，车子具有指向轨迹内侧的较小的加速度，当行李

箱所受的静摩擦力足以提供其加速度时，行李箱相对车子静止，C错误；急转弯

时，汽车的加速度较大，若行李箱。所受的静摩擦力不足以提供所需的向心力，

则其做离心运动，即相对车子向外侧运动，若行李箱。所受的静摩擦力足以提供

所需的向心力，则其相对车子静止，D错误。

（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.下列说法中符合历史事实的是（）

A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变

B.伽利略通过“理想实验”得出结论：如果物体不受力，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，物体都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，必须有力作用在物体上，物体才能运动，故A错误；伽利

略通过“理想实验”得出结论：力不是维持运动的原因，如果物体不受力，它将

以这一速度永远运动下去，故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，故C正确；牛顿认为物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的

性质，故D正确.

1.对牛顿第二定律的理解

矢量性--a与尸方向相同

瞬时性a与尸对应同一•时刻

因果性一►产是产生a的原因

广|a、F、m对应同一物体|

-―同一性-_________________________________

六-------L*尸、一统一使用国际单位制单位

口性--独--立--性--一--每---一--个--力--都--可---以--产--生--各--自---的--加--速--度--

只适用于宏观、低速运动的物体,

不适用于微观、高速运动的粒子

L局限性-

物体的加速度必须是相对惯性系

而言的

2.解题的思路和关键

（1）选取研究对象进行受力分析；

（2）应用平行四边形定则或正交分解法求合力；

（3）根据F^=ma求物体的加速度a.

例题2.（多选）下列说法正确的是（）

A.对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即

获得加速度

B.物体由于做加速运动，所以才受合外力作用

C.尸=机。是矢量式，。的方向与R的方向相同，与速度方向无关

D.物体所受合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小

【答案】ACD

【解析】

由于物体的加速度和合外力是瞬时对应关系，由此可知当力作用瞬间，物体会

立即产生加速度，选项A正确；根据因果关系，合外力是产生加速度的原因,

即物体由于受合外力作用，才会产生加速度，选项B错误；牛顿第二定律R=

加a是矢量式，a的方向与尸的方向相同，与速度方向无关，选项C正确；由牛

顿第二定律可知物体所受合外力减小，加速度一定减小，如果物体做加速运动,

其速度会增大，如果物体做减速运动，速度会减小，选项D正确.

如图所示，轻质弹簧上端固定，不挂重物时下端位置位于C点;

在下端挂一个质量为根的物体（可视为质点）后再次保持静止,此时物体位于A点;

将物体向下拉至3点后释放。关于物体的运动情况，下面说法不正确的是（）

.血

A

w

v-c

4

w-

3

n-

A.物体由3到A的运动过程中，物体的加速度一直在减小

B.物体由B到A的运动过程中，物体的速度一直在增大

C.物体由3到C的运动过程中，物体的加速度一直在增大

D.物体由3到C的运动过程中，物体的速度先增大后减小

【答案】C

【解析】

物体在A点处于平衡状态，从3到&过程中，弹簧弹力大于重力，根据牛

顿第二定律可知，物体将向A加速运动，随着弹簧形变量的减小，物体加速度

将逐渐减小，当到达A时弹力等于重力，物体速度达到最大，然后物体将向C

做减速运动，从A到C过程中，弹簧上的拉力逐渐减小，因此物体做加速度逐

渐增大的减速运动，故从8到C整个过程中，物体加速度先减小后增大，速度

先增大后减小，故A、B、D正确，C错误。

6包G软2021年10月16日0时23分,“神舟十三号”成功发射，顺利将

三名航天员送入太空并进驻空间站.在空间站中，如需测量一个物体的质量，需

要运用一些特殊方法：如图所示，先对质量为加i=1.0kg的标准物体P施加一

水平恒力F,测得其在1s内的速度变化量大小是10m/s,然后将标准物体与待

测物体Q紧靠在一起，施加同一水平恒力R测得它们1s内速度变化量大小是

2m/s.则待测物体Q的质量m2为（）

F

A.3.0kgB.4.0kg

C.5.0kgD.6.0kg

【答案】B

F八

【解析】对P施加R时，根据牛顿第二定律有。1=记=后=10m/s2,对P和。

整体施加尸时，根据牛顿第二定律有〃2=~T—=_TT=2m/s2,联立解得侬=

mx+miAr

4.0kg,故选B.

一对平衡力与作用力和反作用力的比较

X.名称

一对平衡力作用力和反作用力

项

两个相互作用的不同物

作用对象同一个物体

体

不一定同时产生、同时消一定同时产生、同时消

作用时间

失失

力的性质不一定相同一定相同

作用效果可相互抵消不可抵消

例题3.（多选）如图所示，用水平力R把一个物体紧压在竖直墙壁上，物体保持静

止，下列说法中正确的是（）

A.水平力R与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力

B.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力

C.水平力R与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力

D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力

【答案】BD

【解析】水平力厂与墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相

反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，选项A错误；物体在竖直方向上

受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止

状态，这两个力是一对平衡力，选项B正确；水平力歹作用在物体上，而物体

对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，选项C

错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一

对作用力与反作用力，选项D正确.

“电动平衡车”是时下热门的一种代步工具.如图，人笔直站在“电动平衡车”

上，在某水平地面上沿直线匀速前进，下列说法正确的是（）

A.“电动平衡车”对人的作用力大于人对“电动平衡车”的作用力

B.人的重力与车对人的支持力是一对相互作用力

C.地面对车的摩擦力与人（含车）所受空气阻力平衡

D.在行驶过程中突然向右转弯时，人会因为惯性向右倾斜

【答案】C

【解析】

根据牛顿第三定律，“电动平衡车”对人的作用力等于人对“电动平衡车”的

作用力，故A错误；人的重力与车对人的支持力的受力物体都是人，不可能是

相互作用力，故B错误；地面对车的摩擦力与人（含车）所受空气阻力平衡，所以

人与车能够匀速运动，故C正确；在行驶过程中突然向右转弯时，人会因为惯

性向左倾斜，故D错误.

软如图所示，大人跟小孩掰手腕，很容易把小孩的手压到桌面上。若

大人对小孩的力记为R1,小孩对大人的力记为R2,则（）

A.F]>FiB.B和尸2大小相等

C.人先于凡产生D.八后于凡产生

【答案】B

【解析】大人对小孩的作用力与小孩对大人的作用力是作用力与反作用力，大小

相等、方向相反，A错误，B正确；因作用力与反作用力是同在同失关系，则

B和歹2同时产生，C、D错误。

Q0&④

应用牛顿第三定律转换研究对象

1.方法概述

转换研究对象法是当将A物体作为研究对象无法求解结果时，可以选与A

相互作用的物体B为研究对象进行求解的方法,该方法往往用到牛顿第三定律.

2.一般解题思路

(1)选择合适的研究对象，分析受力情况，判断物体的受力是否可以直接求

出；

(2)转换研究对象，分析待求力的反作用力；

(3)由牛顿第三定律求出待求力.

例题4.如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上以加速度a水平向右

加速滑行，长木板与地面间的动摩擦因数为〃1，木块与长木板间的动摩擦因数为

偿，重力加速度为g,若长木板仍处于静止状态，则长木板对地面摩擦力的大小

和方向为()

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

A.向左B.〃2机g,向右

C.p21ng+ma,向右D.juimg-\-]U2Mg,向左

【答案】B

【解析】

对木块分析可知，长木板对它水平向左的摩擦力大小为Rl=〃2Mg,由牛顿第

三定律可知，木块对长木板的摩擦力向右，大小也为Bi;由于长木板仍处于静

止状态，对长木板受力分析可知，地面对它的静摩擦力方向向左，大小为Fn=

Ffi=jU2mg,由牛顿第三定律可知，长木板对地面的摩擦力大小为〃2/ng,方向向

右，故B正确.

⑥/

I建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。一质量为70.0

kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度

拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g

取10m/s2)()

A.510NB.490N

C.890ND.910N

【答案】B

【解析】设绳子对建筑材料的拉力为A,对建筑材料应用牛顿第二定律得B

—mg=ma,B=m(g+a)=210N,绳子对人的拉力=B=210N。人处于静止

状态，则地面对人的支持力RN=mog-R2=49ON,由牛顿第三定律知人对地面

的压力FN'=FN=490N,B正确。

如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G=10N的金属块，使金属

块一部分浸在台秤上的水杯中（水不会溢出）。若弹簧测力计的示数变为Fr=6N,

则台秤的示数与金属块没有浸入水前相比会（）

A.保持不变B.增加10N

C.土曾力口6ND.土曾力口4N

【答案】D

【解析】对金属块受力分析，由平衡条件可知，水对金属块的浮力为R=G—Fr

=4N,方向竖直向上，则由牛顿第三定律可得，金属块对水的作用力大小为9

=F=4N,方向竖直向下，所以台秤的示数比金属块没有浸入水前增加了4N,

D正确。

薪嘴境缭合摆开练

1.对一些生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以分析.其中正确的是（）

A.太空中处于失重状态的物体没有惯性

B.“安全带，生命带，前排后排都要系”.系好安全带可以防止因人的惯性而

造成的伤害

C.“强弩之末，势不能穿鲁缩”，是因为强弩的惯性减小了

D.战斗机作战前抛掉副油箱，是为了增大战斗机的惯性

【答案】B

【解析】

惯性只与质量有关，所以处于失重状态的物体还是具有惯性，A错误；系好安全

带可以防止因人的惯性而造成的伤害，B正确；“强弩之末，势不能穿鲁缰”，

是因为强弩的速度减小了，惯性不变，C错误；战斗机作战前抛掉副油箱，是为

了减小战斗机的惯性，增加灵活性，D错误.

2.（多选）下列关于牛顿第一定律的理解正确的是（）

A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律

B.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C.在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的

结果

D.奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变

原来的运动状态

【答案】ABD

【解析】牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运

动状态或静止状态不变，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，

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，在水平地面上

滑动的木块最终停下来，是由于摩擦阻力的作用而改变了木块的运动状态；奔跑

的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，C错

误，D正确。

3.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若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点；②当减小斜面

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

擦时减小斜面的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的。点；

④若没有摩擦且当另一斜面放置水平时，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③一推论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当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C

点，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①，进一步

假设没有摩擦时减小角度即斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A

点等高的。点即③，最后使斜面成水平面，小球将沿水平面一直匀速运动下去，

即④，故A正确，B、C、D错误。

4.某型号战斗机在某次起飞中，由静止开始加速，当加速度。不断减小至零时，

飞机刚好起飞.关于起飞过程，下列说法正确的是（）

A.飞机所受合力不变，速度增加越来越慢

B.飞机所受合力减小，速度增加越来越快

C.速度方向与加速度方向相同，速度增加越来越快

D.速度方向与加速度方向相同，速度增加越来越慢

【答案】D

【解析】

根据牛顿第二定律可知，当加速度a不断减小至零时合力逐渐减小到零，速

度增加得越来越慢，故A、B项错误；飞机做加速运动，加速度方向与速度方向

相同，加速度减小，即速度增加得越来越慢，故C项错误，D项正确.

5.（多选）如图甲所示，一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体，一半

径为人质量为m的金属小球，从t=0时刻起，由液面静止释放，小球在液体

中下落，其加速度。随速度。的变化规律如图乙所示.已知小球在液体中受到的

阻力6=6兀竹厂，式中厂是小球的半径，0是小球的速度，〃是常数.忽略小球在

液体中受到的浮力，重力加速度为g,下列说法正确的是（）

甲乙

A.小球的最大加速度为g

B.小球的速度从0增加到00的过程中，做匀变速运动

C.小球先做加速度减小的变加速运动，后做匀速运动

D.小球的最大速度为赢

【答案】ACD

【解析】

当r=o时，小球所受的阻力a=o,此时加速度为g,A正确；随着小球速度

的增加，加速度减小，小球的速度从0增加到00的过程中，加速度减小，B错

误；根据牛顿第二定律有mg—西=侬7,解得a=g-6：丁,当。=0时，速度最

大，此后小球做匀速运动，最大速度加=篇:，C、D正确.

6.（多选）一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力

不发生改变，贝11（）

A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直

C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D.质点单位时间内速率的变化量总是不变

【答案】BC

【解析】质点原来做匀速直线运动，说明所受合外力为0,当对其施加一，恒力

后，恒力的方向与原来运动的速度方向关系不确定，则质点可能做直线运动，也

可能做曲线运动，但加速度的方向一定与该恒力的方向相同，B、C正确。

7.如图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到。点并系住质量为m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3点。如果物体受到的

阻力恒定，则（）

2-vWVWI/XAfv-:•

勿〃〃〃/〃〃〃力〃〃/〃/）〃〃»〃〃%

AOR

A.物体从A到。先加速后减速

B.物体从A到。做加速运动，从。到3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。的过程中，加速度逐渐减小

【答案】A

【解析】

物体从A到。，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

间某点（设为点O）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。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，A正确。

8.如图所示，用轻质弹簧将篮球拴在升降机底板上，此时弹簧竖直，篮球恰好

与光滑的侧壁和光滑的倾斜天花板接触，在篮球与侧壁之间装有压力传感器，当

升降机沿竖直方向运动时，压力传感器的示数逐渐增大，某同学对此现象给出了

下列分析与判断，其中可能正确的是（）

A.升降机正在匀加速上升

B.升降机正在匀减速上升

C.升降机正在加速下降，且加速度越来越大

D.升降机正在减速下降，且加速度越来越大

【答案】C

【解析】

对篮球受力分析如图，T>mg

若升降机正在匀加速上升或匀减速上升，篮球加速度不变，受力不变，压力

传感器的示数不变，故A、B不可能；若升降机正在加速下降，对篮球受力分析，

由牛顿第二定律可得

FNCOS0+mg—T=ma

FNsind=F

解得F=（ma+T-mg）tan6

加速度越来越大，则R越来越大，压力传感器的示数逐渐增大，故C可能；

若升降机正在减速下降，对篮球受力分析，由牛顿第二定律可得T—FNCOSQ-

mg=ma

FNsin9=F

解得尸=（T-mg—ma）tan9

加速度越来越大，则尸越来越小，压力传感器的示数逐渐减小，故D不可

自匕

月匕O

9.一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，

相互紧贴并被牢牢固定。上一层只有一只桶C,自由地摆放在A、3之间，和汽

车一起保持静止，如图所示，当C与车共同向左加速时（