高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律考点通关-人教版高三物理试题

第三章牛顿运动定律

［学习目标定位］

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本章内容是高考的重点，单独考查的题目多

高考

为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学

1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用（H）地位

等知识结合的题目多为计算题

2.超重和失重（I）

1.对基本概念的理解，如惯性、相互作用力、

实验四：验证牛顿运动定律考点

超重、失重等

布设

2.对牛顿运动定律的理解和应用

第［单元牛顿第一定律牛顿第三定律

濯秋施圜喝甥可验J

扫1回猥密»»

FFFB牛顿第一定律

［想一想］

我们经常见到快速行驶的汽车急刹车时，在路面上留卜.长长的黑色痕迹，因此得出汽车

运动速度越大，惯性越大，停止的时间越长，上述结论是否正确？物体的惯性大小与什么有

关？

提示：在路况相同的情况下，汽车的速度越大，刹车时间越长，但不能得出汽车的惯性

越大的结论，物体的惯性大小与物体质量大小有关，与物体的速度大小无关。

［记一记］

1.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,直到有外力迫使它改变这种

状态为止。

⑵成立条件：物体不受外力作用。

(3)意义：

①指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

②指出力不是维拉物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度

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)性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性,与物体的运动情况和受

力情况无关。

(3)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。

［试一试］

1.以下说法正确的是()

A.物体不受外力作用时，一定处于静止状态

B.要物体运动必须有力作用，没有力的作用，物体将静止

C.要物体静止必须有力作用，没有力的作用，物体将运动

D.物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态

解析：选D力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，B、C错误。

物体不受外力作用时，将处于匀速直线运动状态或静止状态，A错误，D正确。

trra牛顿第三定律

［想一想］

如图3—1—1所示，物体力静止于光滑斜面上的挡板处，试分析物体力的受力情况，找

出各个力的反作用力及平衡力。

图3-1-1

提示：物体力共受重力、斜面的支持力、挡板的弹力三个力作用。重力的反作用力为物

体对地球的引力，其平衡力为斜面支持力与挡板弹力的合力；斜面的支持力的反作用力为物

体对斜面的压力，其平衡力为重力垂直于斜面向下的分力；挡板的弹力的反作用力为物体对

挡板的压力，其平衡力为重力沿斜面向下的分力。

［记一记］

1.作用力和反作用力

两个物体之间的作用总是宏旦的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体•定同

时对前一物体也施加了力,力是物体与物体间的相互作月，物体间相互作用的这一对力通常

叫做作用力和反作川力。

2.内容

两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相笠，方向相反,作用在同一条宜线上。

3.意义

建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。

［试一试］

2.用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的相互作

用”。把两个力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果如图

3—1—2所示。观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，则以下实验结论不

正确的是（）

A.作用力与反作用力同时存在

B.作用力与反作用力作用在同一物体上

C.作用力与反作用力大小相等

【）.作用力与反作用力方向相反

解析：选B由题图可知：两个力传感器的相互作用力属于作用力和反作用力，它们同

时存在、大小相等、力.向相反、作用在两个物体上，故选

若窟鸟瓯K硼需意取鼠鹿追塞翻源薇心阍题真奥破

EQS对牛顿第一定律的理解

1.惯性和惯性定律的区别

（1）惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关。

⑵惯性定律（牛顿第一定律）则反映物体在一定条件卜•的运动规律。

2.而牛顿第一定律的几点说明

（1）明确惯性的概念：

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。

(2)揭示力的本质：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。

(3)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，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，与物体不受外力时的表现是

相同的。

(4)与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛顿笫二定律是相互独立的。力是如何改

变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答。牛顿第一定律是不受外力的理想情况下经过

科学抽象、归纳推理而总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。

［例1］(2015•茂名调研)关于惯性的下列说法中正确的是()

A.物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性

B.物体不受外力作用时才有惯性

C.物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性

D.物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性

［解析］物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性，惯性是物体特有的性质，跟物体的

运动状态无关，所以A正确，B、C、D错误。

［答案］A

—规律总结1””阳滋滋法律人铠”冏露Q滋露露

惯性的两种表现形式

物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。

(1)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)，

(2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体的运动状态

较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。

对牛顿第三定律的理解及应用

1.作用力与反作用力为“四同、三异、三无关”

同大小

同时产生、变化、消失

(1)四同＜

同性质

I同一直线

‘反向

(2)三异＜异体

.不同效果

与物体形态无关

(3)三无关＜与相互作用的两物体的运动状态无关

,与是否有另外的物体相互作用无关

2.相互作用力与平衡力的比较

对应名称

作用力和反作用力一对平衡力

比较内容

作用在两个相互作用的物

受力物体作用在同一物体上

体上

同时产生，同时消失，相互无依赖关系，撤除一个，另一个

依赖关系

依存，不可单独存在可依然存在，只是不再平衡

不同点

两力作用效果不可抵消，不两力作用效果可相互抵消，可叠

叠加性

可叠加，不可求合力力口，可求合力，合力为零

可以是同性质的力，也可以不是

力的性质一定是同性质的力

同性质的力

相同点大小方向大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

［例2］如图3—1—3所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界

线，约定先使对方过分界线者为赢者。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确

的是()

A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力

B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力

C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利

D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利

［审题指导］

第一步：抓关键点

关键点获取信息

两人中间位置处有一分界线两人到分界处的距离相等

冰面可看成光滑两人水平方向上均只受水平绳的拉力

第二步：找突破口

已知两人水平拉力大小相等，根据牛顿第二定律和质量大小可得出两人运动的加速度大

小关系，进而应用/比较两人运动的位移关系。

［解析］根据牛顿第三定律可知甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是•对作用力与反作用

力，选项A错；因为甲和乙的力作用在同一个物体上，枚选项B错。设绳的张力为凡根据

P1C

牛顿第二定律a=一知，若勿甲》/〃乙，则4甲心乙，由/推知，甲的位移较小，乙先过界，

mz

C正确。“拔河”比赛的输赢只与甲、乙的质量有关，与收绳速度无关，选项D错误。

［答案］C

”刈规律总结卜阳阳逐”於逐二避阳”逐阳露阳露”

应用牛顿第三定律应注意的问题

（1）定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何情况下牛顿第三定律都是成立的。

（2）作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果（运动效果

或形变效果）往往不同。

（3）作用与反作用力只能是一对物体间的相互作用力，不能牵扯有第三个物体。

।遒理弧微熊易软葡纷雌要破解,

一”抽象问题简单化”系列之（二）

牛顿第三定律在受力分析中的妙用（转换研究对象）

在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的其岫力，则可以通过分析其反作用力

来解决问题，牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，使得我们对问题的分析

思路更灵活、更宽阔。

［典例］（2014•厦门模拟）如图3-1-4所本为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩

上扛一质量为V的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”

的压力大小为()

图3—1—4

A.(J/+勿)gB.>n)g—ma

C.(.1/+ni)g~\~maD.

转换对象“底人”受力一"竿受力

通过转换研究对象将研究对象由受力复杂的“底人”转换为受力较“少”的

思路立现

杆，便于分析和计算

［解析］对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力£有磔一/=加。得力。竿对

人有摩擦力，人对竿也有反作用力一一摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿分析：受重

力幅、竿上的人对竿向下的摩擦力/、顶竿的人对竿的支持力凡有.%+F=R,又因

为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定

律，得到K'=，磨+/=(.V+w)g—maoB项正确。

［答案］B

［题后悟道］由于题中没有给出地面对“底人”的支持力情况，所以不能以“底人”为

研究对象，这时必须转换研究对象，先以竿上的人为研究对象，再以杆为研究对象，通过牛

顿第三定律建立竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力等大的关系进行求解。

〃〃/就对例隹'〃〃/

如图3-1-5所示，质量为』/=60kg的人站在水平地面上，用定滑轮装置将质量为m

=40kg的重物送入井中。当重物为2m/s2的加速度加速下落时，忽略绳子和定滑轮的质量

及定滑轮的摩擦，则人对地面的压力大小为(g取10m/s2)()

图3—1—5

A.200NB.280NC.320ND.920N

解析：选B设人对绳的拉力大小为区对重物/〃应用牛顿第二定律得/给一六=侬。由

牛顿第三定律可知，绳对人向上的拉力广与人对绳的拉力厂等大反向，设地面对人的支持

力为R,对人应用平衡条件可得：F+氏=g，可解得氏=,我一侬+ma=280N。由牛顿第

三定律可知，人对地面的压力大小与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为

280N,B正确。

解幽幅甥

［随堂巩固落实］

i.关于惯性，下列说法中正确的是（）

A.磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了

B.卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了

C.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大惯性，£得更远

D.月球上物体的重力只有在地面上的1/6,但是惯性没有变化

解析：选D惯性只与质量有关，与速度无关，A、C不正确；失重或重力加速度发生变

化时，物体质量不变，惯性不变，所以B错D对。

2.［多选］关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是（）

A.物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变

B.物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变

C.物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态

D.物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同

解析：选BD力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力（合力不为零），它的运动

状态就一定会改变，A错误，B正确；物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于

静止或匀速直线运动状态，C错误；物休的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相

反，还可能不在一条直线上，D正确。

3.在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛。一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上

静止不动时，它受到的磁力（）

A.小于受到的弹力

B.大于受到的弹力

C.和受到的弹力是一对作用力与反作用力

D.和受到的弹力是一对平衡力

解析：选D因磁性冰箱贴静止不动，在水平方向上受到两个力：磁力与弹力，应为平

衡力，所以D正确，A、B、C错误。

4.（2014-内江模拟）沼泽地的下面缢藏着丰富的泥炭，泥炭是沼泽地积累的植物残体,

它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其上面行走时弃易下陷（设在下陷过程中，泥炭对

人的阻力不计）。如果整个下陷的过程是先加速再减速最后匀速运动，那么，下列说法中正

确的是（）

A.在加速向下运动时，人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力

B.在减速向下运动时，人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力

C.在整个运动过程中，人对沼泽地的压力是先大于后等于沼泽地对人的支持力

I）.在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力

解析：选D人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力是一对作用力与反作用力，由牛

顿第三定律可知，无论人加速下陷还是减速下陷，人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力

大小总是相等的，故D正确。

［课时跟踪检测］

高考常考题型：选择题

一、单项选择题

1.（2014•重庆质检）下列说法正确的是（）

A.运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大

B.同一物体在地球上不同的位置受到的重力是不同的，所以它的惯性也随位置的变化

而变化

C.一个小球竖直上抛，抛出后能继续上升，是因为小球运动过程中受到了向上的推力

D.物体的惯性大小只与本身的质量有关，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小

解析：选D惯性是物体本身的固有属性，其大小只与物体的质量大小有关，与物体的

受力及运动情况无美，故B错，D正确；速度大的汽车要停下来时，速度变化大，由△/=

右可知需要的时间长，惯性未变，故A错；小球上抛时是由于惯性向上运动，并未受到向

上的推力，故C错。

2.（2014・中山模拟》如图1所示，放在水平面上的物体受到一个水平向右的拉力尸作

用处于静止状态，下列说法中正确的是（）

图1

A.物体对水平面的压力就是物体的重力

B.拉力尸和水平面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力

C.物体受到的合外力为零

0.物体受到四对平衡力的作用

解析：选C物体对水平面的压力是弹力，施力物体是物体，而重力的施力物体是地球,

压力和重力是两种不同性质的力，A错误；物体处于静止状态，受拉力立水平面的摩擦力、

重力、地面的支持力两对平衡力的作用，处于平衡状态，所受合外力为零，故B、I）错误，C

正确。

3.（2014•广州市三校联考）汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下列说法中正确的是

（）

A.汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力

B.汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力

C.匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车对拖

车的拉力大于拖车向后拉汽车的力

D.拖车加速前进，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力，汽车加速前

进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力

解析：选D汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用力与反作用力，故A、B、

C错；拖车加速削进，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力，汽车加速前进

是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力，I）正确。

4.如图2所示，一个楔形物体〃放在固定的粗糙斜面上，M上表面水平且光滑，下表

面粗糙，在其上表面上放一光滑小球加，楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的运动

轨迹是（）

A.沿斜面方向的直线B.竖直向下的直线

C.无规则的曲线D.抛物线

解析：选B对小球进行受力分析可知：小球所受的重力和支持力均沿竖直方向，小球

在水平方向上不受力。根据牛顿第一定律可知，小球在水平方向上的运动状态不变，又因楔

形物体由静止释放，故小球在水平方向上无运动，只沿竖直方向向下做直线运动。选项B

正确。

5.下列说法正确的是（）

A.若物体运动速率始终不变，则物体所受合力一定为零

B.若物体的加速度均匀增加，则物体做匀加速直线运动

C.若物体所受合力与其速度方向相反，则物体做匀减速直线运动

D.若物体在任意的相等时间间隔内位移相等，则物体做匀速直线运动

解析•：选D物体的速率不变，不一定是速度不变，如匀速圆周运动，合外力总是指向

圆心，而速率不变，所以选项A错误；匀加速直线运动的加速度是恒定的，加速度均匀增加

的运动就是变加速运动，政选项B也不对；物体所受合外力的方向与速度方向相反，物体将

做减速运动，但如果合外力大小是变化的，则做的就是变减速运动，故选项C不对；在任意

相等的时间间隔内物体的位移相等，因为位移是矢量，包含了方向，故是匀速直线运动，所

以选项D正确。

6.（2014•广州检测）物体静止在一固定在水平地面上的斜面上，下列说法正确的是

（）

A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力

B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力

C.物体所受重力和斜面对物体的支持力是一对作用力和反作用力

D.物体所受重力可以分解为沿斜面的力和对斜面的压力

解析•：选B物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对作用力和反作用力，故A

错。物体和斜面间的摩擦力是一对作用力和反作用力，E正确。物体所受重力与物体受的支

持力，受力物体均为物体本身，故C错。重力可以分解为沿斜面的力和垂直斜面向下的力，

故D错。

7.（2014•茂港区模拟）伽利略用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从固定斜面

上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图3所示。伽利略

设计这个实验的目的是为了说明（）

A.如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度

R.如果没有摩擦.物体运动时机械能守恒

C.维持物体做匀速直线运动并不需要力

0.如果物体不受到力，就不会运动

解析•：选C在伽利略理想斜面实验中，“小球从两个对接的斜面中的固定斜面滚下后

将滚上另一个斜面”是经脸事实：“如果没有摩擦小球将运动到与释放时相同的高度”是推

论；“减小第二个斜面的倾角小球在斜面上滑行的距离更长”也是推论；“当第二个斜面的

倾角为零时，小球将沿水平面做匀速直线运动而不需要力来维持”是外推的结果。本实验是

为了否定亚里士多德的观点，揭示物体的运动不需要力来维持，所以C正确，A、B、D均错

误。

8.如图4所示，物体在水平力一'作用下压在竖直墙上静止不动，则（）

图4

A.物体所受摩擦力的反作用力是重力

B.力尸就是物体对墙的压力

C.力尸的反作用力是墙壁对•物体的支持力

D.墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力

解析：选D作用力与反作用力的性质相同，故A错；力尸与物体对墙的压力是两个不

同的力，故B错；力尸与墙壁对物体的支持力是一对平衡力，故C错；只有D对。

9.下列说法正确的是（）

A.凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力，必定是一对作用力和

反作用力

B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一个物体上的两个力，必定是一对作用力和反

作用力

C.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力，

才是一对作用力和反作用力

D.相互作用的一对力中，究竟哪一个力是作用力、哪一个力是反作用力是任意的

解析：选D作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的相互作用力，即两个物体互

为施力物体和受力物体。其中的任一个力叫作用力时，另一个力叫反作用力，故只有D选项

正确。

二、多项选择题

10.（2015♦徐闻月考）如图5所示,用质量不计的轻细绳N和,将MA「两重物悬挂起

来，则下列说法正确的是（）

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

M

N

图5

A.%对必的拉力和人对"的拉力是一对平衡力

B.4对汹的拉力和4对N的拉力是一对作用力与反作用力

C./」对M的拉力和总对心的拉力是一对作用力和反作用力

D.乙对N的拉力和『V对心的拉力是一对作用力和反作用力

解析：选CD对J/进行受力分析，它受到重力、〃的拉力、/々的拉力三个力的作用，因

此，/」对M的拉力和乙对"的拉力并不是一对平衡力，A错误；作用力和反作用力作用在相

互作用的两个物体之间，而B项中有三个物体：J/、M%,显然B错误；乙对J/的拉力和必

对的拉力以及心对N的拉力和N对£?的拉力是作用力和反作用力的关系，C、D正确。

11.（2015•高州中学月考）我国《道路交通安全法》中规定：各种小型车辆前排乘坐的

人（包括司机）必须系好安全带，这是因为（）

A.系好安全带可以减小惯性

B.是否系好安全带对人和车的惯性没有影响

C.系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害

I）.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害

解析：选BI）根据惯性的定义知：安全带与人和车的惯性无关，A错、B对；系好安全

带主要是防止因刹车时人具有向前的惯性而造成伤害事故，C错，I）对。

12.（2013•华师附中模拟）下列说法中正确的是（）

A.牛顿第一定律不是实验定律，因此是不可以通过实验来验证的

B.物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态

C.物体受到的合力不为零时，它的运动速度大小和方向一定都发生改变

D.蹦床运动员在空中的上升和下落过程中都处于失重状态

解析：选AD牛顿第一定律是通过伽利略的理想斜面实验在思想上验证的，故A正确。

只要加速度向下，就是失重状态，故D正确。

13.如图6所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球

相对桌面静止。关于小球与列车的运动，下列说法正确的是（）

图6

A.若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进

B.若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进

C.磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动

D.磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动

解析，选BC列车加（减）速时，小球由于惯性保持原来的运动状态不变，相对于车向

后（前）滚动，选项B、C正确。

14.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是：两手正握单杠，

由悬垂开始，上拉时，下颗须超过单杠面。下放时，两臂放直，不能曲臂（如图7所示），这

样上拉下放，重兔动作，达到锻炼臂力和腹肌的目的。关于做引体向上动作时人的受力，以

下判断正确的是（）

A.上拉过程中，人受到两个力的作用

B.上拉过程中，单杠对人的作用力大于人对单杠的作用力

C.下放过程中，单杠对人的作用力小于人对单杠的作用力

D.下放过程中，在某瞬间人可能只受到一个力的作用

解析：选AD上拉过程中，人受到两个力的作用，一个是重力，一个是单杠给人的作

用力，A对。不论是上拉过程还是下放过程，单杠对人的作用力总等于人对单杠的作用力，

与人的运动状态无关，B、C均错。在下放过程中，若在某瞬间人向下的加速度为重力加速

度g,则人只受到一个重力的作用，D对。

第2单元/牛顿第二定律两类动力学问题

扫口瞅如PT碍画翘窈囱强图微悠简知锻禀河窣

EEE=牛顿第二定律

［想一想］

如图3-2-1所示为一张在真空中拍摄的羽毛与苹果自由下落的频闪照片。请思考苹果

与羽毛重力相差很大，为什么它们总在同一相同的高度0呢？

0

0

©

图3-2-1

提示：物体的加速度与力成正比，与物体的质量成反比，物体在真空中仅受重力作用,

故4='=丝=/可知羽毛和苹果在真空中下落的加速度相同。故它们的运动状态时刻相同,

mm

它们能时刻处在同一高度,

［记一记］

1.内容

物体的加速度跟所受佥处力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟佥处力的方

向相同。

2.表达式

F=maQ

3.“五个”性质

同向性公式尸合=侬是矢量式，任-时刻，F台与a同向

a与尸含对应同一时刻，即&为某时刻的加速度时，/含为该时刻物体所受合外

瞬时性

力

因果性尸令是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力

同一性/合=〃汨中，"介，勿，a对应同一物体或同一系统，各最统一使用国际单位

①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律

独立性

②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和

4.适用范围

(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。

(2)牛顿第二定律只适用于宏理物便(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情

况。

［试一试］

1.［多选］关于牛顿第二定律的下列说法中，正确的是()

A.物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力的大小决定，与物体的速度无关

B.物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定，与速度方向无关

C.物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的

D.一旦物体所受合外力为零，则物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了

解析：选AB对于某个物体，合外力的大小决定了加速度的大小，合外力的方向决定

了加速度的方向，而速度的方向与加速度方向无关。根据牛顿第二定律的瞬时性特征，合外

力一旦为零，加速度立即为零，则速度不再发生变化，以后以此时的速度做匀速直线运动。

E两类动力学问题

［记一记］

1.两类动力学问题

(1)已知受力情况求物体的运动情况。

(2)已知运动情况求物体的受力情况。

2.解决两类基本问题的方法

以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿运动定律列方程求解,具体逻辑关系如图:

由力求运动

由运动求力

［试一试］

2.用40N的水平力拉一个静止在光滑水平面上、质量为20kg的物体，力尸作用3

s后撤去，则第5s末物体的速度和加速度的大小分别是（）

A.v=6m/s»a=0B.r=10m/s,a=2m/s2

C.v=6m/s,a=2m/s2D.r=10m/s,a=Q

解析：选A由牛顿第二定律得：F=ma,a=2m/s\3s末物体速度为【，=aE=6【n/s,

此后7•,撤去，a=0,物体做匀速运动，故A正确。

EE力学单位制

［想一想］

如图3—2—2为甲、乙、丙三人百米比赛冲刺时的速度大小。试比较三人冲刺速度的大

小；由此看出应怎样比较物理量的大小？

终点线

11m/s

乙女

7200(im/min

内36km/h

图3—2—2

=

提示：rq>=11m/s,rc7200dm/min=12m/s,r丙=36km/h=10m/s,故"乙卬

由此可以看出，要比较同一物理量的大小，必须统一单位。

［记一记］

1.单位制

由基本单位和导出单位组成。

2.基本单位

基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、时间、长度,它们的国际单

位分别是千克、狡、米。

3.导出单位

由基本量根据物理关系推导出的其他物理量的单位。

4.国际单位制中的七个基本物理量和基本单位

物理量名称物理量符号单位名称单位符号

长度1米m

质量m千克kg

时间t秒s

电流I安［培］A

热力学温度T开［尔文］K

物质的量n摩［尔］mol

发光强度A坎［德拉］cd

［试一试］

3.［多选］关于单位制，下列说法中正确的是（）

A.kg、m/sxN是导出单位

B.kg、m、C是基本单位

C.在国际单位制中，时间的基本单位是s

D.在国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的

解析：选CD在力学中选定m（长度单位）、kg（质量单位）、s（时间单位）作为基本单位,

可以导出其他物理量的单位，力的单位（N）是根据牛顿第二定律Q始导出的，故C、D正确。

国蜀窗函造点黑金工Ln卷频策星血祠题禀奥破

g瞬时加速度问题

1.一般思路

2.两种模型

（1）刚性绳（或接触面）：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断（或脱离）后，

弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加

特殊说明时，均可按此模型处理。

（2）弹簧（或橡皮绳）：当弹簧的两端与物体相连（即两端为固定端）时，由于物体有惯性,

弹簧的长度不会发生突变，所以在瞬时问题中，其弹力的大小认为是不变的，即此时弹簧的

弹力不突变。

［例1］(2015•吉林模拟)在动摩擦因数〃=0.2的水平面上有一个质量为加=2kg的

小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成〃=45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图3

-2-3所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面充小球的弹力恰好为零。当剪断轻绳

的瞬间，取尸10m/s2,以下说法不正确的是()

图3-2-3

A.此时轻弹簧的弹力大小为20N

B.小球的加速度大小为8m/s2,方向向左

C.若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为10m/s2,方向向右

I).若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为0

［审题指导］

剪断轻绳时，弹簧的弹力不能瞬间发生变化。剪断弹簧时，绳上的拉力在瞬间发生变化。

［解析］因为未剪断轻绳时水平面对小球的弹力为零，小球在绳没有断时受到轻绳的拉

力片和弹簧的弹力/作用而处于平衡状态。依据平衡条件得：竖直方向有"cos〃=侬，

水平方向有Asin0=Fo解得轻弹簧的弹力为Qm屏an〃=20N,故选项A正确。剪断

轻绳后小球在竖直方向仍平衡，水平面支持力与小球所受重力平衡，即《=/〃©由牛顿第二

定律得小球的加速度为&=匕"="°：jX2小人2=8m/s2,方向向左，选项B正确。

m2。

当剪断弹簧的瞬间，小球立即受地面支持力和重力作用，且二力平衡，加速度为0,选项c

错误、D正确。

［答案］C

阳”规律总结)Q阳滋济涓於於阳道簿与斯三簿三三

在求解瞬时性问题时应注意

(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行

受力分析和运动分析。

(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突

变。

动力学的两类基本问题分析

1.物体运动性质的判断方法

(1)明确物体的初始运动状态(的)。

⑵明确物体的受力情况⑺合)。

(3)根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的运动情况、加速度变化情况及速度

变化情况。

2.两类动力学问题的解题步骤

［例2］如图3—2—4所示，质量勿=2kg的物体静止于水平地面的力处，力，9间距£

=20m,用大小为30N,沿水平方向的外力拉此物体，经友=2s拉至8处。(已知cos370

=0.8,sin370=0.6,取卡10m/s2)

图3—2—4

(1)求物体与地面间的动摩擦因数；

(2)用大小为30N,与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从力处由静止开始

运动并能到达/，处，求该力作用的最短时间L

［审题指导］

物体在拉力作用下做匀加速自线运动,撤夫栉力后做匀减速直线运动.当物体到4点速

度恰好为零，则拉力的作用时间最短。

［解析］(1)沿水平方向施加外力后，物体做匀加速直线运动。根据运动学公式有£=:

ato

代入数据解得a=1()m/s2

由牛顿第二定律知F-f=ma

f10

解得f=10N,所以〃=赢=荻石=0.5

(2)设外力尸作用的最短时间为t,物体先以大小为a的加速度匀加

速运动，所用时间为h受力分析如图所示。撤去外力后，以大小为主的

加速度匀减速运动，所用时间为，，到达力处速度恰为零。由牛顿第二

定律知Feos370_f=ma\

其中f=〃A=P(mg—En37°)

联立解得a=11.5m/s2,a>=—'上=Pg=5m/s2

m

由r•匀加速阶段末速度即为匀减速阶段的初速度，撤去外力时的速度v=&

又因为£=焉"：比'2

乙乙

联立解得t=^1.03So

L答案」(1)0.5(2)1.03s

【规律总结1娥於汨武娥即能阳谓M漏母商曜假

解决两类动力学问题两个关键点

(1)已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力)随时间的变化图线，要求分析物体的

运动情况。

(2)已知物体在某一过程中速度、加速度的时间的变化图线，要求分析物体的受力情况。

2.解决图象综合问题的关键

(1)分清图象的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理

图象所反映的物理过程，会分析临界点。

(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转

折点，两图线的交点等。

(3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与具体的题意、情境结合起来，再结合斜率、

特殊点、面积等的物理意义，确定从图象中反馈出来的有用信息，这些信息往往是解题的突

破口或关键点。

［例3］(2013•新课标全国卷II)一长木板在水平地面上运动，在£=0时刻将一相对

于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度一时间图象如图3—2—5所示。已知

物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦。物块与木板间的最大静摩

擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。取重力加速度的大小尸10m/s2,求：

(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；

(2)从1=0时刻到物块与木板均停止运动时;物块相对于木板的位移的大小。

［审题指导］

第一步：抓关键点

关键点获取信息

相对地面静止的物块物块的初速度为零，此后受滑动摩擦力开始启动

物块始终在木板上物块加速到与木板同速后i起减速

/一£图线的折点对应的速度v=lm/s,为物块匀加速的末速

木板速度一时间图象

度

第二步：找突破口

分析物块、木板受力.列出相对滑动过程和一起匀减速过程牛顿第二定律关系式，由r

一上图线确定，木板在前后两个减速过程中的加速度及物块的加速度，再结合运动学公式列

出位移关系式求解结果。

［解析］(1)从1=0时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过

程一直持续到物块和木板具有共同速度为止。

由图可知，在右=0.5s时，物块和木板的速度相同。设1=()到1=乙时间间隔内，物

块和木板的加速度大小分别为a和则

Vi①

句

VQ-V\

7"②

t\

式中的=5m/s、vx=\m/s分别为木板在£=0、£=右时速度的大小。

设物块和木板的质量均为创物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为小、

4,由牛顿第二定律得

li\mg=ma\③

(AiI2mg=mai④

联立①②③④式得

小=0.20⑤

以=0.30⑥

(2)在右时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方

向。设物块与木板之间的摩擦力大小为£物块和木板的加速度大小分别为a'।和a'2,则

由牛顿第二定律得

f=ma,］⑦

2Pzmg—f=ma'2⑧

假设6g，则"产a'2;由⑤⑥⑦⑧式得f=〃2侬＞〃向g,与假设矛盾。

故侬⑨

由⑦⑨式知，物块加速度的大小苏।等于包；物块的片£图像如图中点画线所示。

由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为5=2x9⑩

%+V\V\

S2=——乙十彳，⑪

物块相对于木板的位移的大小为

S=S2-$

联立①⑤⑥⑧⑨⑩颔缄得

s=l.125m

［答案］(1)0.200.30(2)1.125m

—I规律总结］—该露那露律代阳双阳”该露露

数图结合解决物理问题

物理公式与物理图象的结合是中学物理的重要题型，也是近年高考的热点，特别是

图象在考题中出现率极高，对于已知图象求解相关物理量的问题，往往是结合物理过程从分

析图象的横、纵轴所对应的物理量的函数入手，分析图线的斜率、截距所代表的物理意义得

出所求结果。解决这类问题的核心是分析图象，我们应特别关注|一£图中的斜率(加速度)

和力的图线与运动的对应关系。

S瑛如耀镰瓢导解宣翁摩戛逾超,

—>“同类问题模型化”系列之(三)

传送带模型

［模型概述］

物体在传送带上运动的情形统称为传送带模型。

因物体与传送带间的动摩擦因数、斜面倾角、传送带速度、传送方向、滑块初速度的

大小和方向的不同，传送带问题往往存在多种可能，因此对传送带问题做出准确的动力学过

程分析♦，是解决此类问题为关键。

下面介绍两种常见的传送带模型

1.水平传送带模型

项目图示滑块可能的运动情况

”0=0„(1)可能一直加速

情景1fi——t)

(2)可能先加速后匀速

%,时，可能一直减速，也可能先减速再匀速

情景2——t)

(2)的时，可能一直加速，也可能先加速再匀速

(1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端

佻(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端。

情景3Q_________3

其中匕>1/返回时速度为V,当水/返回时速度为

Vo

2.倾斜传送带模型

项目图示滑块可能的运动情况

(D可能一直加速

情景1

(2)可能先加速后匀速

(1)可能一直加速

情景2