牛顿运动定律的理解及基本应用 （讲义）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习（新教材新高考）

第09讲牛顿运动定律的理解及基本应用

目录

01、考情透视，目标导航

02、知识导图，思维引航..............................................3

考点一牛顿第一定律...........................................................3

知识点一牛顿第一定律..........................................................3

知识点二惯性..................................................................4

知识点三单位制................................................................4

考向1牛顿第一定律的理解.......................................................4

考向2关于惯性的认识...........................................................5

考点二牛顿第二定律............................................................5

考向1对牛顿第二定律的理解.....................................................6

考向2.合力、加速度、速度之间的决定关系........................................6

考向3.牛顿第二定律的简单应用..................................................7

考点三动力学的两类基本问题....................................................7

知识点一动力学的两类基本问题..................................................7

知识点二动力学问题的解题思路..................................................8

考向1已知受力求运动...........................................................8

考向2已知运动求受力...........................................................9

考点四动力学图像问题.........................................................10

考向1由运动图像分析物体的受力情况...........................................11

考向2由力的图像分析物体的运动情况...........................................11

考向3由已知条件确定某物理量的图像...........................................12

考点五超失重问题.............................................................12

知识点1超重、失重和完全失重的对比............................................12

知识点2.判断超重和失重现象的三个角度.........................................13

知识点3.对超重和失重问题的三点提醒...........................................13

考向L根据运动情况判断超重、失重.............................................13

考向2.根据超重、失重判断运动情况.............................................14

考向4.超重、失重现象的图像问题...............................................14

04、真题练习，命题洞见.............................................15

差情快汨•日标旦祐

2024•安徽.高考物理试题

2024.全国•高考物理试题

考情2024•湖北.高考物理试题

分析2024•河北.高考物理试题

2024•浙江•高考物理试题

2023•河北•高考物理试题

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

目标L理解牛顿第一定律的内容和惯性的本质。

目标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。

复习目标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

目标查结果表达式是否正确。

目标4.掌握动力学两类基本问题的求解方法。

目标5.理解各种动力学图像，并能分析图像特殊点、斜率、截距、面积的物理

意义。

内容

牛顿第一定律

—►I褐示了力与运动的关系

/

牛顿运动定律的理解及应用

㈤3

考点突破•考法探究

考点一牛顿第一定律

知识固本

知识点一牛顿第一定律

i.内容：一切物体总保持或，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

2.理想实验：它是在经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验，是人们在思想上塑造的理想过程。

牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的，它(填“不能”或“可以”)由实际的实验来验证。

3.物理意义

(1)揭示了物体在不受外力或所受合外力为零时的运动规律。

(2)提出了一切物体都具有,即物体维持其原有运动状态的特性。

(3)揭示了力与运动的关系，说明力不是的原因，而是改变物体运动状态的原因。

注意：运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是物体产生______的原因。

知识点二惯性

1.定义：物体保持原来或的性质叫作惯性。

2.惯性大小的量度

质量是物体惯性大小的唯一量度。物体的质量越大，惯性；物体的质量越小，惯性o

3.对惯性的理解

(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。

(2)物体惯性的大小只取决于物体的,与物体的受力情况、速度大小及所处位置______。

(3)物体惯性表现形式：

①形式一：“保持原状”。物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静

止状态。

②形式二：“反抗改变”。物体受到外力且合外力不为零时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。惯性

越大，物体的运动状态越难改变。

知识点三单位制

1.单位制：由和一起组成了单位制。

2.基本单位：基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是、和,

它们的国际单位分别是、和。

3.导出单位：由_______根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。

--------------CHHHJ-u.

考向洞察J

考向1牛顿第一定律的理解

1.关于力与运动的关系，下列说法中正确的是()

A.必须有力的作用物体才能运动

B.牛顿第一定律可以用实验直接验证

C.理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”

D.牛顿第二定律表明物体所受外力越大物体的惯性越大

2.（多选）下列对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，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

考向2关于惯性的认识

1.如图所示，滑冰运动员用力将冰刀后蹬，可以向前滑行；停止用力，会逐渐停下，且滑行的速度越大，停

下所需时间越长，滑得越远。有四位同学对此过程发表了自己的看法，你认为正确的是（）

A.运动员的运动需要力来维持

B.停止用力，运动员停下来是具有惯性的表现

C.停止用力，运动员停下来是由于摩擦力的作用

D.速度越大，停下所需时间越长，说明惯性的大小和速度有关

2.大型油罐车内部设置了一些固定挡板，如图所示，油罐车在水平路面上行驶，下列说法正确的是（）

A.油罐车匀速前进时，油没有惯性

B.油罐车加速前进时，油的液面仍然保持水平

C.油罐车减速前进时，两挡板间油的液面前低后高

D.挡板间油的质量相对小，可以有效减弱变速时油的涌动

考点二牛顿第二定律

知识固本

1.内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成，跟它的质量成,加速度的方向跟作用

力的方向相同。

2.表达式：o

3.对牛顿第二定律的理解

1■｛矢量性「一［。与尸方向相同）

〔瞬时性｝—一［a与尸对应同一时刻）

■］因果性一一忻是产生a的原因）

■*］a、F、加对应同一物体）

■（同一性）

■*｛a、F、帆统一使用国际单位制单位

■（独立性）一T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

k局限性卜

.物体的加速度必须是相对惯性系

而言的

4.加速度两个表达式的对比理解

（1）。=誉是加速度的定义式，。与Av、无必然联系;

F1

（2）°=而是加速度的决定式，。的大小由合外力尸和质量”决定，且a8Hfloc-o

考向洞察」

考向1对牛顿第二定律的理解

1.关于物体的运动状态和所受合力的关系，以下说法正确的是（）

A.物体所受合力为零，物体一定处于静止状态

B.只有合力发生变化时，物体的运动状态才会发生变化

C.物体所受合力不为零时，物体的速度一定不为零

D.物体所受的合力不变且不为零，物体的运动状态一定变化

考向2.合力、加速度、速度之间的决定关系

1.在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动。经过一段时间后，水平推力逐

渐减小到0（物体仍在运动）。在水平推力逐渐减小到0的过程中（）

A.物体加速度逐渐减小，速度逐渐减小

B.物体加速度逐渐减小，速度逐渐增大

C.物体加速度先增大后减小，速度先增大后减小

D.物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小

2.将一个皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。下列描绘皮球在上升过

程中加速度的大小。与时间f关系的图像，可能正确的是（）

考向3.牛顿第二定律的简单应用

4.2023年10月26日，“神舟十七号”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：如图乙所示，先对质量为如=1.0kg的标准物体P施加

一水平恒力R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。紧靠在一起，施

加同一水平恒力F,测得它们1s内速度变化量大小是2m/s»则待测物体Q的质量如为（）

A.3.0kgB.4.0kg

C.5.0kgD.6.0kg

考点三动力学的两类基本问题

知识固本

知识点一动力学的两类基本问题

1.第一类问题：由因推果——已知受力情况求物体的。

2.第二类问题：由果溯因——已知求物体的。

3.解决两类基本问题的方法

以为“桥梁”，由运动学公式和列方程求解，具体逻辑关系如下图所示:

由力求运动

由运动求力

知识点二动力学问题的解题思路

根据问题需要和解题方便，选择某个物体或几个物体构成的系统为

明确研究对象

研究对象

受力分析和运

画好受力示意图、情境示意图，明确物体的运动性质和运动过程

动过程分析

选取正方向或

通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标的正方向

建立坐标系

若物体只受两个力作用，通常用合成法；若物体受三个或三个以上

确定合力尸合

的力，一般用正交分解法

Ftnci

根据牛顿第二定律可得产合=7W或',列方程求解，必要时

列方程求解[Fy=may

对结果进行讨论

(考向洞察JJ

考向1已知受力求运动

1.2024年4月3日，小米集团完成了小米SU7汽车的首批交付仪式。之后陆续有用户对小米SU7进行了

性能测试。为提升了驾驶体验，为驾乘者提供更加安全和舒适的驾驶环境小米SU7具有AEB自动紧急制动

性能并加入了AEBPro功能。某车主对此性能进行了测试。小米SU7在平直的封闭公路上以％=108km/h的

速度水平向右匀速行驶，检测到障碍物后在AEB和AEBPro功能作用下开始减速，车所受阻力,与车重力

机g的比值随时间变化的情况可简化为如下图所示的图像，最终停在据障碍物1m的位置。取重力加速度

g=10m/s2o求：

(1)小米SU7开始减速瞬间的加速度；

(2)小米SU7在1s末的速度匕大小；

(3)小米SU7从开始减速位置到障碍物间的距离。

2.人类从事滑雪活动已有数千年历史，滑雪爱好者可在雪场上轻松、愉快地滑行，饱享滑雪运动的乐趣。

一名滑雪爱好者以lm/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡的倾角为30。。若人与滑板的总质量为60kg,

受到的总阻力为60N,重力加速度g取10m/s2,求：

（1）滑雪者加速度的大小；

（2）3s内滑雪者下滑位移的大小；

（3）3s末人与滑板总重力的瞬时功率。

£

考向2已知运动求受力

3.冰壶是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目。某次训练中，冰壶（可视为质点）被运动员掷出后，在水平

冰面上沿直线依次经过A、B、C三点后停在。点。已知A、8间的距离x=26m,B、C间的距离X2=5.5m,

冰壶通过A8段的时间勿=10s,通过段的时间R=5S,假设冰壶和冰面间的动摩擦因数处处相等，重力加

速度大小g=10m/s2o求：

（1）C、。两点之间的距离无3；

（2）冰壶和冰面间的动摩擦因数〃。

4.2022年北京举办了第24届冬奥会，图甲是钢架雪车比赛项目的一段赛道，长12m水平直道AB与长20m

的倾斜直道在2点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15。。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速

到B点时速度大小为8m/s,紧接着快速俯卧到车上沿匀加速下滑（如图乙所示），运动员经过B点时速

率未发生改变，到C点共计用时5.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量

为100kg,sinl50=0.26,g取lOm/s。求雪车（包括运动员）：

（1）在直道48上的加速度大小；

(2)过C点的速度大小；

(3)在斜道8c上运动时受到的阻力大小。

乙

【题后反思】

分析动力学两类基本问题的关键

(1)做好两类分析：物体的受力分析和物体的运动过程分析；

(2)搭建两个桥梁：加速度是联系运动和力的桥梁；连接点的速度是联系各物理过程的桥梁。

考点四动力学图像问题

知识

图像v-t图像、a-t图像、Rf图像、Ra图像等

(1)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像，求解物体的受力情况。

三种

(2)已知物体受到的力随时间变化的图像，求解物体的运动情况。

类型

(3)由已知条件确定某物理量的变化图像。

(1)问题实质是力与运动的关系，要注意区分是哪一种动力学图像。

解题

(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与

策略

物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。

(1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌

握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点。

(2)注意图像中的一些特殊点所表示的物理意义：图像与横、纵坐标的交点，图

破题

像的转折点，两图像的交点等。

关键

(3)明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，再结

合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图像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。

考向洞察

考向1由运动图像分析物体的受力情况

1.一个质量为6kg的物体在水平面上运动，图中的两条直线的其中一条为物体受水平拉力作用而另一

条为不受拉力作用时的速度一时间图像，则物体所受摩擦力的大小的可能值为（）

A.INB.2NC.2.5ND.3N

2.如图甲所示，质量为2kg的物块在水平恒力厂的作用下由静止开始在粗糙地面上做直线运动，经0.6s撤

去R物块运动的速度一时间（v-Q图像如图乙所示，则下列说法正确的是（）

F

甲

A.恒力下的大小为24N

B.物块与地面间的动摩擦因数为0.8

C.物块在0.7s时的加速度大小为3向―

D.1.0s时物块的速度大小为0.8m/s

考向2由力的图像分析物体的运动情况

3.如图甲所示，质量为机的物块在水平力产的作用下可沿竖直墙面滑动，水平力尸随时间f变化的关系图

像如图乙所示，物块与竖直墙面间的动摩擦因数为〃，物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，竖直墙面

足够高，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）

A.物块一直做匀加速直线运动

B.物块先做加速度减小的加速运动，后做匀速直线运动

C.物块的最大速度为嬴）

D./=而时，物块停止下滑

考向3由已知条件确定某物理量的图像

4.以不同初速度将I、II两个小球同时竖直向上抛出并开始计时，I球所受空气阻力可忽略，II球所受空

【题后反思】分析动力学图像问题的方法技巧

1.分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理

过程。

2.建立图像与物体运动间的关系：把图像与具体的题意、情景结合起来，明确图像反映的是怎样的物理

过程。

3.建立图像与公式间的关系：对于a—尸图像、尸一x图像、o—f图像、"一尤图像等，都应先建立函数

关系，然后根据函数关系读取信息或描点作图，特别要明确图像斜率、“面积”、截距等对应的物理意

义。

4.读图时要注意一些特殊点：比如起点、截距、转折点、两图线的交点，特别注意临界点（在临界点物体

运动状态往往发生变化）。

考点五超失重问题

知识

知识点1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_____物体的加速度_______

等于g

对应运动上升或下自由落体运动、竖直上抛

_____下降或_____上升

情境降运动等

F—mg=mamg—F—mamg—F—mg

原理

F=F=F=

(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。

知识点2.判断超重和失重现象的三个角度

从受力的角当物体受到的向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状

度判断态；小于重力时处于失重状态；等于零时处于完全失重状态

当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速

从加速度的

度时，处于失重状态；向下的加速度恰好等于重力加速度时，处于

角度判断

完全失重状态

从速度变化物体向上加速或向下减速时，物体处于超重状态；物体向下加速或

角度判断向上减速时，物体处于失重状态

知识点3.对超重和失重问题的三点提醒

(1)发生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。

(2)并非物体在竖直方向上运动时，才会出现超重或失重现象。只要加速度具有竖直向上的分量，物体

就处于超重状态；同理，只要加速度具有竖直向下的分量，物体就处于失重状态。

(3)发生超重或者失重时，物体的实际重力并没有发生变化，变化的只是物体的视重。

,----------------DTI-Cra-k,

考向洞察J]

考向1.根据运动情况判断超重、失重

1.自由式滑雪大跳台比赛中比赛场地可简化为如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆区、减速区等组成。若

将运动员看作质点，且忽略空气阻力，下列说法正确的是()

A.运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态

B.运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前的过程中处于完全失重状态

C.运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态

D.运动员在减速区减速过程中处于失重状态

考向2.根据超重、失重判断运动情况

3.在竖直方向运动的电梯地板上放置一台秤，将物体放在台秤上。电梯静止时台秤示数为FN,在电梯运动

的某段过程中，台秤示数大于匹。在此过程中（）

A.物体受到的重力增大

B.物体处于失重状态

C.电梯可能正在加速下降

D.电梯可能正在加速上升

考向3.超重、失重现象的应用

3.如图所示，台秤上放一个木箱，木箱内有质量分别为如和他的两物体尸、Q,用细绳通过光滑定滑轮相

连，如〉加2。现剪断。下端的细绳，在P下落但还没有到达箱底的过程中，台秤的示数与未剪断Q下端的

细绳前的示数相比将（）

A.变大B.变小

C.不变D.先变小后变大

考向4.超重、失重现象的图像问题

4.小明站在装有力传感器的台秤上，完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况如

图所示。下列判断正确的是（）

O

A.。点对应时刻，小明向下的速度最大

B.。点对应时刻，小明向下的加速度最大

C.b点对应时刻，小明处于超重状态

D.图示时间内，小明完成了两次下蹲和两次起立

3

1.（2024•广东•高考真题）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方以高度处由静止释

放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为力所受合外力为F,运动时间为人忽略

空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其尸-＞图像或yT图像可能

2.（2024•安徽•高考真题）倾角为。的传送带以恒定速率%顺时针转动。。=0时在传送带底端无初速轻放一

小物块，如图所示。务时刻物块运动到传送带中间某位置，速度达到%。不计空气阻力，则物块从传送带底

端运动到顶端的过程中，加速度。、速度I，随时间/变化的关系图线可能正确的是（）

3.（2024•全国•高考真题）学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一

物体。已知当地重力加速度大小为9.8m/s2。

（1）电梯静止时测力计示数如图所示，读数为N（结果保留1位小数）；

⑵电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N,则此段时间内物体处于（填“超重”或“失重”）状态,

电梯加速度大小为m/s2（结果保留1位小数）。

4.（2023•全国•高考真题）一同学将排球自。点垫起，排球竖直向上运动，随后下落回到。点。设排球在

运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比。则该排球（）

A.上升时间等于下落时间B.被垫起后瞬间的速度最大

C.达到最高点时加速度为零D.下落过程中做匀加速运动

5.（2023•浙江•高考真题）如图所示，在考虑空气阻力的情况下，一小石子从。点抛出沿轨迹。PQ运动，

其中尸是最高点。若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比，则小石子竖直方向分运动的加速度大小（）

C.。点最大D.整个运动过程保持不变

6.（2023•浙江•高考真题）一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台

下落直到最低点过程中（）

A.弹性势能减小B,重力势能减小

C.机械能保持不变D.绳一绷紧动能就开始减小

7.（多选）（2023•全国•高考真题）使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对

着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相

互接近过程中的任一时刻（）

甲乙

A.甲的速度大小比乙的大B.甲的动量大小比乙的小

C.甲的动量大小与乙的相等D.甲和乙的动量之和不为零

8.（2023•辽宁•高考真题）某大型水陆两栖飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中，该飞机

在水面上由静止开始匀加速直线滑行并汲水，速度达到匕=80m/s时离开水面，该过程滑行距离L=1600m、

汲水质量根=1.0x104kg。离开水面后，飞机攀升高度，7=100m时速度达到丫2=100m/s,之后保持水平匀速

飞行，待接近目标时开始空中投水。取重力加速度g=10m/s2。求：

（1）飞机在水面滑行阶段的加速度。的大小及滑行时间t-,

（2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量/瓦

9.（2022•天津•高考真题）冰壶是冬季奥运会上非常受欢迎的体育项目。如图所示，运动员在水平冰面上将

冰壶A推到/点放手，此时A的速度%=2m/s,匀减速滑行玉=16.8m到达N点时，队友用毛刷开始擦A

运动前方的冰面，使A与NP间冰面的动摩擦因数减小，A继续匀减速滑行％=3.5m,与静止在尸点的冰

壶B发生正碰，碰后瞬间A、B的速度分别为丫4=0O5m/s和%=0$5m/s。己知A、B质量相同，A与

间冰面的动摩擦因数4=0.01,重力加速度g取10m/S?,运动过程中两冰壶均视为质点，A、B碰撞时间极

短。求冰壶A

（1）在N点的速度匕的大小；

（2）与NP间冰面的动摩擦因数〃一

10.（2022•广东•高考真题）图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的加点由静止自由滑下,

经过水平NP段后飞入空中，在。点落地。不计运动员经过N