牛顿第一定律、牛顿第二定律（解析版）-2025年高考物理一轮复习

运动和力的关系

本章高考考情速递

跳水、蹦床、蹦极、火箭发射、无人机、跳伞运动、电梯内的

生活实践类

试题超重及失重

情境传送带模型，板块模型，探究加速度与力、质量的关系，测量

学习探究类

动摩擦因数

运动和力的关系

厂辽宁卷T7

浙江6月选考T2——[2023UH2022H

「----『一浙江6月选考T19

惯性

浙江A日冼是T2——-—牛顿第二定律

与直线运动「全国甲卷T14

全国甲卷T19U2021)—全国乙卷T21

1辽宁卷T13

全国乙卷T14f

考点浙江1月选考T5—42023U实验：探究加

(----\(—北足卷T15

北京卷一—速度与力、质T2021H

T6湖南卷

量的关系--------1T11

湖南卷T1()一

全国乙卷T15->山东卷

牛顿第二定牛顿第二定律U2022]——T13

江苏卷T1--[2022)-相关拓展创新

律的应用1_____.厂全国甲卷T22

河北卷T9一实验

福建卷112

北京卷T13—[2021H

牛顿第一定律牛顿第二定律

素养目标：

1.理解牛顿第一定律的内容和惯性的本质。

2.掌握牛顿第二定律的内容及公式，能够应用牛顿第二定律解决问题。

3.了解单位制，并知道国际单位制中的七个基本单位，会用国际单位制检查结果表达式是否

正确。

L(2024,安徽•高考真题)如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分

别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为加的小球上。开始时，在竖直向

上的拉力作用下，小球静止于连线的中点。弹簧处于原长。后将小球竖直向上。缓慢

拉至P点，并保持静止，此时拉力尸大小为2加g。已知重力加速度大小为g,弹簧始终处

于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从尸点运动到。点的过程中()

△F.

A.速度一直增大B.速度先增大后减小

C.加速度的最大值为3gD.加速度先增大后减小

【答案】A

【解析】AB.缓慢拉至尸点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力厂与重力和两弹簧的拉

力合力为零。此时两弹簧的合力为大小为mg。当撤去拉力，则小球从尸点运动到O点的过

程中两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，故A正确，B错误；

CD.小球从P点运动到O点的过程中，形变量变小弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小

球受的合外力一直变小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度，由牛顿第二定律可知

2mg=ma

加速度的最大值为2g,CD错误。

故选A。

考点一牛顿第一定律

.......

干知银储备4

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非

牛H内容卜

顿作用在它上面的力迫使_它改变这种状态

第

揭示了物体的一切物体都具有惯性,因此牛

定、固有属性顿第一定律又被叫作慢!生定律

律T意义卜

力不是钮物体运动的原因，而

_揭示了运动和

是改变物体运动状态的原因，即

力的关系

力是产生加速度的原因

物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态

的性质

祠［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

L善漏性「惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与

二在厂物体的运动情况和受力情况隹

例题1.闽江河口龙舟竞渡历史可追溯到秦汉，那时河口居有一支闽越王无诸氏族，他们擅长

划舟，喜赛龙舟，留下了龙舟竞渡传统。《福州地方志》记载："福州龙舟竞渡，台江、西湖

皆有之。”图为龙舟比赛的照片，下列说法正确的是（）

A.龙舟的速度越大，惯性也越大

B.获得冠军的龙舟，其平均速度一定最大

C.龙舟齐头并进时，相对于河岸是静止的

D.龙舟能前进是因为水对船桨的作用力大于船桨对水的作用力

【答案】B

【解析】A.物体的惯性只与质量有关，故龙舟的速度越大，惯性不变，故A错误；

B.龙舟比赛位移相同，获得冠军的龙舟，所用时间最短，故获得冠军的龙舟，其平均速度

一定最大，故B正确；

C.龙舟齐头并进时，相对于河岸是运动的，故C错误;

D.根据牛顿第三定律，水对船桨的作用力等于船桨对水的作用力，故D错误。

故选Bo

【易错分析】

1.惯性大小的只有质量大小决定，与速度大小无关。

2.作用力与反作用力大小始终相等，方向相反。

考点二牛顿第二定律

>1............

节/银储备:

物体加速度的大小跟它受到的作用力成西匕，跟它的

牛内容卜

H质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向也回

顿

第

----1表达式卜F==a

定①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面

律而L静止或匀速直线运动的参考系

范围「②牛顿第二定律只适用于型物体（相对于分子、原

子等）、低速运动（远小于光速）的，情况

例题2.质量为加的物块放置在水平地面上，其与地面间的动摩擦因数为e，重力加速度

3

大小为g。现对其施加一大小为机g的外力，则物块运动的加速度最大为（)

【答案】B

【解析】对物块受力分析，设外力与水平方向成。，如图

mg

由牛顿第二定律

Fcos0-jLi(mg-Fsin0)=ma

化简可得

J/+].sin((9+(p)-pimg=ma

其中

F=mg,»=—,tan^9=—

3〃

当sin(6+0)=1时，物块运动的加速度最大为

故选Bo

【易错分析】

1.正压力大小不是始终等于重力大小，要根据题目情境求出。

2.注意三角函数知识的灵活应用。

考点三超重和失重问题

知银储备

超重、失重和完全失重的对比

名称超重失重完全失重

物体竖直向下的加速度

产生条件物体的加速度向上物体的加速度向下

等于g

对应运动自由落体运动、竖直上抛

加速上升或减速下降加速下降或减速上升

情境运动等

F—mg=mamg—F=mamg—F=mg

原理

F=mg-\-maF=mg—maF=0

(1)发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变

大或变小了。

说明

(2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天

平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。

例题3.智能手机里一般都装有加速度传感器。打开手机加速度传感器软件，手托着手机在

竖直方向上运动，通过软件得到加速度随时间变化的图像如图所示，以竖直向上为正方向,

重力加速度为g。下列说法正确的是(

A.力时刻手机处于完全失重状态B.打时刻手机开始向上运动

C.台时刻手机达到最大速度D.手机始终没有脱离手掌

【答案】A

【解析】A.力时刻手机加速度为方向竖直向下，手机处于完全失重状态故A正确；

BC.由题可知整个过程为先托着手机向下做加速运动，t2~t3向下做减速运动，a-t

图像与坐标轴围成的面积为速度，f3时刻手机达加速度为正方向的最大值，故G速度小于

速度不是最大，故BC错误；

D.手机加速度向上时受到手向上的支持力不会脱离手掌，手机加速度为-g的过程中处于完

全失重状态，可以说此过程手机和手脱离也可以说恰好没有脱离手掌，故D错误。

故选A。

【易错分析】

1.超重和失重要看加速度的方向竖直向上还是竖直向上，不看速度方向。

2.加速度-时间图像与坐标轴围成的面积表示速度变化量。

考点四力学单位制

q的锐储备'

力蓬其卜基本单位和导出单位一起组成了单位制

学

单基本基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学

位单位有三个，是长度、质量个寸间，单位分别是米、千克、&

制

导出

—由基本量根据物理”推导出来的其他物理量的单位

单位

例题4.量纲分析是我们分析、估算物理问题的有力工具和重要思路。1950年，英国力学家

泰勒通过原子弹爆炸后火球随时间扩散的照片，并结合量纲分析，估算出了美国第一颗原子

弹爆炸释放的能量。假设原子弹爆炸时形成的冲击波是球面波，爆炸中心是该球面波的球心,

爆炸火球半径R仅仅依赖于爆炸后的时间右爆炸瞬间释放的能量及空气密度以及无

量纲常数C,因此可以写成及=。〃尸尸。为了估算量级，C可以近似等于1,空气密度

3

/7=1.2kg/mo图中是原子弹爆炸25毫秒时刻的冲击波，横纵轴都是长度。请你利用所学

知识，估算该次原子弹爆炸释放的能量量级最接近以下哪个选项()

A.108JB.1014JC.1020JD.1025J

【答案】B

【解析】由题意

R=。*歹//我的国际单位为m,f的国际单位为s,E的国际单位为kg・m2/s2,。的国际单

位为kg/m3

令各个量的数值均为L可得：

lm=(ls)xx(lkg*m2/s2)yex(kg/m3)z

整理得

m=kgW+z）m（2y-3z）s（x-2y）

由单位的关系可得:

y+z=O

2y-3z=l

x-2y=0

解得

2

x=—

5

1

z=——

5

由上述结论可得

2l_1_

R=3E中

将C=l,2=1.2kg/n?,"25毫秒，由图可知尺=132m,带入可解得

八哈=崎差。7^四

故该次原子弹爆炸释放的能量量级最接近以10叼。

故选B„

国际单位制的基本单位

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（公斤）kg

时间t秒s

电流I安［培］A

热力学温度T开［尔文］K

物质的量力，（v）摩［尔］mol

发光强度I，(A)坎［德拉］cd

专限忖检测'

（建议用时：30分钟）

一、单选题

1.2023年10月30日，中国队在男子短道速滑5000米接力赛中，以7分04秒412的成

绩夺冠。下列说法正确的是（）

A.题中"7分04秒412”表示时刻

B.题中“5000米”表示位移大小

C.运动员在接力过程中，惯性不变

D.研究队员冲线细节时，可以将其看成质点

【答案】C

【解析】A.题中"7分04秒412〃表示时间，选项A错误；

B.题中“5000米”表示路程，选项B错误；

C.运动员在接力过程中，质量不变，则惯性不变，选项C正确；

D.研究队员冲线细节时，队员大小形状不可忽略，不可以将其看成质点，选项D错误。

故选C。

2."天宫课堂”第四课于2023年9月21日15时45分开课，神舟十六号航天员景海鹏、朱

杨柱、桂海潮在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。在奇妙"乒乓球"

实验中，航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用白毛巾包好的球拍击球，水球被弹开。

对于该实验下列说法正确的是（）

A.梦天实验舱内，水球体积越小其惯性越大

B.击球过程中，水球对"球拍”的作用力与"球拍”对水球的作用力是一对相互作用力

C.击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的

D.梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证

【答案】B

【解析】A.梦天实验舱内，水球体积越小，水球质量越小，其惯性越小，故A项错误;

B.击球过程中、水球对"球拍”的作用力与"球拍”对水球的作用力是作用力与反作用力，故B

项正确；

C.击球过程中，水球所受弹力是由于球拍发生形变产生的，故C项错误；

D.牛顿第一定律是理想情况，不可用实验直接验证，故D项错误。

故选Bo

3.如图所示，一辆具有长方形车厢的小车内有两根长为工的绳子，绳子一端系着一个质量

为别的小球，另一端系在车顶前后相距为/的a、6两点上，小车先在水平的路面上行驶,

后在上坡路段行驶，则下列说法正确的是（）

A.在水平路面匀速行驶时，绳对。点的拉力为叵坦

2

B.在上坡路段匀速行驶时，绳对a点的拉力小于对6点的拉力

C.在水平路面上加速行驶时，加速度越大，绳对。点的拉力就越大

D.在上坡路段匀速行驶时，坡度越大两绳对小球的拉力的合力就越大

【答案】B

【解析】A.在水平路面匀速行驶时，两绳拉力相等，合力等于重力，由平衡可得

2Tcos30°=mg

可得一根绳上拉力的大小为

7=如

3

选项A错误；

BD.在上坡路段匀速行驶时，小球受力平衡，两绳对小球的拉力的合力等于重力，若坡面

的倾角为。可知

Tbcos60°-Tacos60°=mgsin0

可知

Tb>Ta

即绳。的拉力小于绳b的拉力，所以B正确，D错误；

C.在水平路面上加速行驶时

Tbcos60°-Tacos60°=ma

加速度越大，绳6的拉力就越大，绳6的拉力的竖直分力也增大，则绳”的拉力竖直分力减

小，即绳。的拉力减小，故C错误。

故选Bo

4.2024年4月25日晚，神舟18号载人飞船成功发射，在飞船竖直升空过程中，整流罩按

原计划顺利脱落。整流罩脱落后受空气阻力与速度大小成正比，它的V—图像正确的是（）

【解析】空气阻力与速度大小成正比，设空气阻力为

f=kv

上升阶段由牛顿第二定律

mg+kv=ma

随着速度的减小，加速度逐渐减小，上升阶段做加速度逐渐减小的减速运动。在最高点加速

度为

a=g

下降阶段由牛顿第二定律

mg-kv=ma

随着速度的增大，加速度继续减小，下降阶段做加速度逐渐减小的加速运动。

故选A。

5.如图所示，一轻弹簧的一端固定在倾角为。=30。的光滑斜面底端，另一端连接一质量为

3加的物块A,系统处于静止状态。若将质量为m的物块B通过跨过光滑轻质定滑轮的细绳

与A相连，开始时用手托住物体B,使细绳刚好保持伸直（绳、弹簧与斜面平行），松手后

A、B一起运动，A运动到最高点P（未画出）后再反向向下运动到最低点。已知重力加速

度为g,对于上述整个运动过程，下列说法正确的是（）

A.释放B后的瞬间，绳子张力大小为:唯B.释放B后的瞬间，绳子张力大小为

3

4mg

4

C.在最高点P,绳子张力大小为D.在最高点P,弹簧对A的弹力大小为

1

-mg

【答案】B

【解析】AB.释放瞬间对整体由牛顿第二定律有

mg-3mgsin30°+与=4ma1

F弹=3mgsin30°

对物体B,有

mg—T=max

联立解得

3

T=~mg

故A错误，B正确；

CD.在最高点尸，由对称性可知，加速度大小为

1

a2=%

对整体，有

3mgsin30°-mg+与=4ma2

对物体B,有

T'—mg=ma2

解得

L1E5

辱=2加g，T=~mg

故CD错误。

故选Bo

6.6G是一个概念性无线网络移动通信技术,也被称为第六代移动通信技术。6G的频率是

太拉赫兹频段，太拉赫兹又称太赫兹（THz）,已知1THZ=1（）6MHZ,THz用国际单位制表示

为（）

C.2sD.1O12S-1

【答案】D

【解析】频率是周期的倒数，根据题意可知

ITHz=106MHz=1012HZ=1012S-1

故选Do

二、多选题

7.如图所示，可视为质点的小球用轻质细绳04和悬挂静止在。点，绳。4与竖直方向

的夹角为夕，绳水平。重力加速度为g,下列说法正确的是（）

A.剪断绳03瞬间,小球的加速度大小为gtan。

B.剪断绳03瞬间,小球的力口速度大/J、为gsin（9

C.剪断绳。/瞬间,小球的加速度为零

D.剪断绳CM瞬间,小球的加速度为g

【答案】BD

【解析】AB.剪断绳。瞬间，小球即将开始绕/点做圆周运动，沿切线方向可得

mgsind=ma

解得

a=gsin。

故A错误，B正确；

CD.剪断CM瞬间，小球将绕3点开始做圆周运动，此时切线方向的加速度大小为g,故C

错误，D正确。

故选BD»

8.如图所示，质量为0.5kg的物块A放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，A和木箱水平

底面之间的动摩擦因数为0.2。A的左边被一根轻弹簧用0.5N的水平拉力向左拉着而保持静

止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取lOm/s?,则让木箱从静止开始做下列

哪种运动时，可使弹簧能拉动物块A相对木箱底面向左移动（）

JWWWWLA

A.以6m/s2的加速度竖直向上加速

B.以6m/s2的加速度竖直向下加速

C.以2m/s2的加速度水平向右加速

D.以2m/s2的加速度水平向左加速

【答案】BC

【解析】A.当物块竖直向上匀加速运动时，根据牛顿第二定律

然］-mg=?叫

此时最大静摩擦

7mi=〃G=1.3N>0.5N

故此时物块不可能相对木箱底面水平移动，故A错误；

B.当物块竖直向下匀加速运动时，根据牛顿第二定律

mg-Fm=ma2

此时最大静摩擦

^=^=0.4^0^

弹簧能拉动物块A相对木箱底面向左移动，故B正确；

C.当物块竖直向右匀加速运动时，根据牛顿第二定律

-尸弹

〃机gi=ma3

解得

F弹1=。

所以弹簧为原长，则弹簧能拉动物块A相对木箱底面向左移动了，故C正确;

D.当物块竖直向左匀加速运动时，根据牛顿第二定律

Fm-]umg=mai

解得

%=2N

所以弹簧伸长量增加，物块A相对木箱底面向右移动了，故D错误。

故选BCo

9.如图所示，一固定光滑直杆与水平方向夹角为a,一质量为"的物块A套在杆上，通过

轻绳连接一个质量为加的小球B。现让A、B以某一相同速度沿杆方向开始上滑，此时轻绳

绷紧且与竖直方向夹角为A、B一道沿杆上滑过程中，设A、B的加速度大小为°,轻绳

的拉力大小为巧,杆对物块A的弹力大小为尸N，已知重力加速度为g，A、B均可看成质点,

则()

A.ci-gtanaB.a=p

C.=(M+m)gcosaD.旭>mgcos0

【答案】BC

【解析】

B一道沿杆上滑过程中，将A、B看成一个整体，受力分析如图所示

将重力进行正交分解，分解为沿着杆向下(与速度方向相反)的分力，大小为

(M+m)gsin«,以及垂直于杆的向下的分力，大小为(M+/)gsina,根据平衡条件可知

然=+⑼gcosa

而在运动的方向上由牛顿第二定定律有

(M+m)gsina=(M+m)a

解得

q=gsini

故A错误，C正确；

BD.对小球分析，由于小球的加速沿着杆向下，则垂直杆的方向合力应为0,由此可知细线

一定与杆垂直，即

mgcosa=鼻

则根据几何关系可知

a=B

因此有

mgcos0=

故B正确，D错误；

故选BCo

10."血沉"是指红细胞在一定条件下沉降的速度，在医学中具有重要意义。测量"血沉”可将

经过处理后的血液放进血沉管内，由于重力作用，血液中的红细胞将会下沉。设血沉管竖直

放置且足够深，红细胞的形状为球体。已知红细胞下落受到血液的粘滞阻力表达式为

f=6兀g,其中〃为血液的粘滞系数，厂为红细胞半径，v为红细胞运动的速率。若某血样

中半径为r的红细胞，由静止下沉直到匀速运动的速度为％，红细胞密度为月，血液的密

度为勺。以下说法正确的是（）

A.该红细胞先做匀加速运动，后做匀速运动

B.该红细胞的半径可表示为厂=七黑■

C.若血样中红细胞的半径较小，则红细胞匀速运动的速度较大

D.若采用国际单位制中的基本单位来表示〃的单位，则其单位为反

m-s

【答案】BD

【解析】A.设红细胞质量为他，浮力为与，由牛顿第二定律

mg-f-Fn=ma

又因为

f=6叼rv

故红细胞随着速度的增大，粘滞阻力逐渐增大，加速度逐渐减小，红细胞做加速度减小的加

速运动，当加速度减到零时，受力平衡，此后匀速运动，A错误；

B.红细胞匀速时

mg=f+Fn

又因为红细胞的质量为

43

m=px'-7ir

浮力为

R43

Fn=Pi--^rg

联立可得

43,43

g=6砌L--^rg

解得

r=

B正确；

C.由上述分析可知若血样中红细胞的半径较小，则红细胞匀速运动的速度较小，C错误；

D.由粘滞阻力公式

f—

可知

〃=饪—

故采用国际单位制中的基本单位来表示〃的单位，应为：―,D正确；

m-s

故选BDo

三、解答题

11.森林着火后，采用直升机运水去灭火，如图所示。直升机下方用绳子吊着水桶，为了方

便问题分析，假设直升机与水桶之间用一根不可伸长的轻质绳子相连。直升机运水飞行的过

程中，水桶受到的空气阻力与水桶的速度成正比，比例系数为讥若绳子可以承受的最大拉

力为F,水桶和水的总质量为加，重力加速度为g。求：

(1)直升机竖直向上加速运动的过程中，水桶的最大加速度；

(2)水桶水平方向做匀速直线运动时，水桶的最大速度及此时绳子与竖直方向的夹角夕。

【答案】（1）4=£*；（2）JbKg?,绳子与竖直方向的夹角夕的余弦值为

mk

cos*整

F

【解析】（1）水桶受到的空气阻力与水桶的速度成正比，则