2024高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第1讲牛顿运动定律学案+作业含解析新人教版必修1

PAGE15-第1讲牛顿运动定律[高考导航]考点内容要求高考(全国卷)三年命题状况比照分析202420242024命题分析牛顿运动定律及其应用Ⅱ卷Ⅰ·T18：牛顿其次定律的理解和应用卷Ⅲ·T22：验证牛顿其次定律拓展试验卷Ⅲ·T25：滑块—木板模型(两个滑块)卷Ⅰ·T15：F－x图象、牛顿其次定律的应用高考命题既有选择题，又有计算题，命题热点是牛顿其次定律及应用，选择题多与图象结合，计算题多与运动学规律结合，试题难度中等。超重和失重Ⅰ单位制Ⅰ试验四：验证牛顿运动定律第1讲牛顿运动定律学问排查牛顿第肯定律惯性1.牛顿第肯定律(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变更这种状态。(2)意义：①揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第肯定律又叫惯性定律；②揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动的缘由，而是变更物体运动状态的缘由，即力是产生加速度的缘由。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，与物体的运动状况和受力状况无关。牛顿其次定律力学单位制1.牛顿其次定律(1)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。(3)适用范围①牛顿其次定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。②牛顿其次定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的状况。2.力学单位制(1)单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。(2)基本单位：基本物理量的单位。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：由基本物理量依据物理关系推导出来的其他物理量的单位。牛顿第三定律1.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′。小题速练1．思索推断(1)牛顿第肯定律指出，当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态。()(2)飞跑的运动员，由于遇到障碍物而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他变更原来的运动状态。()(3)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。()(4)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何状况下牛顿第三定律都是成立的。()答案(1)×(2)√(3)×(4)√2．(多选)[人教版必修1·P70·科学闲逛]小华坐在一列正在行驶的火车车厢里，突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动，假设桌面是光滑的，则下列说法正确的是()图1A．小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动B．小球所受的合力为零，以地面为参考系，小球的运动状态并没有变更C．火车肯定是在向前加速D．以火车为参考系，此时牛顿第肯定律已经不能适用答案BCD3．(多选)在探讨匀变速直线运动的试验中，取计数时间间隔为0.1s，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx＝1.2cm，若还测出小车的质量为500g，则关于加速度、合外力的大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是()A．a＝eq\f(1.2,0.12)m/s2＝120m/s2B．a＝eq\f(1.2×10－2,0.12)m/s2＝1.2m/s2C．F＝500×1.2N＝600ND．F＝0.5×1.2N＝0.60N答案BD4．(多选)[人教版必修1·P82·做一做]用计算机协助试验系统做验证牛顿第三定律的试验，点击试验菜单中“力的相互作用”。如图2甲所示，把两个力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，视察显示器屏幕上出现的结果(图乙)。分析两个力传感器的相互作用力随时间变更的曲线，以下结论正确的是()图2A．作用力与反作用力大小时刻相等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同时变更D．作用力与反作用力方向相反答案ACD牛顿第肯定律的理解和应用1．与牛顿其次定律的关系牛顿第肯定律和牛顿其次定律是相互独立的。力是如何变更物体运动状态的问题由牛顿其次定律来回答。牛顿第肯定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿其次定律是一条试验定律。2．惯性的两种表现形式(1)物体的惯性总是以保持“原状”或抗拒“变更”两种形式表现出来。(2)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)。1．(2024·浙江舟山模拟)关于牛顿第肯定律，下列说法中正确的是()A．它表明白力是维持物体运动状态的缘由B．它表明白物体具有保持原有运动状态的性质C．它表明白变更物体的运动状态并不须要力D．由于现实世界不存在牛顿第肯定律所描述的物理过程，所以牛顿第肯定律没有用处解析牛顿第肯定律揭示运动和力的关系，力是变更物体运动状态的缘由，而不是维持物体运动状态的缘由，故B正确。答案B2．如图3所示，木块放在表面光滑的小车上并随小车一起沿桌面对左做匀速直线运动。当小车遇到障碍物而突然停止运动时，车上的木块将()图3A．马上停下来B．马上向前倒下C．马上向后倒下D．仍接着向左做匀速直线运动解析车停止前，木块和小车一起做匀速直线运动，并且木块和小车具有共同的速度，当小车突然停止时，由于木块在光滑的接触面上，因此木块由于惯性，还要保持原来的速度向左做匀速直线运动，故D正确。答案D3．牛顿第肯定律是建立在志向斜面试验基础上，经抽象分析推理得出的结论，它不是试验定律。利用如图4所示的装置做如下试验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面对下运动，并沿水平面滑动。水平面上先后铺垫三种粗糙程度渐渐减小的材料时，小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3，依据三次试验结果的对比，可以得到的最干脆的结论是()图4A．假如小球不受力，它将始终保持匀速直线运动或静止状态B．假如小球受到力的作用，它的运动状态将发生变更C．假如水平面光滑，小球将沿着水平面始终运动下去D．小球受到的力肯定时，质量越大，它的加速度越小解析由题意，水平面上先后铺垫三种粗糙程度渐渐减小的材料时，小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3。可知摩擦力越小，则小球滚得越远，由此得出的结论是假如水平面光滑，小球受到的合外力为0，则小球将沿着水平面始终运动下去，故选项C符合题意。其他结论不是本试验干脆得出的。答案C牛顿其次定律的理解1．牛顿其次定律的性质2．合力、加速度、速度的关系(1)物体的加速度由所受合力确定，与速度无必定联系。(2)合力与速度夹角为锐角，物体加速；合力与速度夹角为钝角，物体减速。(3)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定义式，a与v、Δv无干脆关系；a＝eq\f(F,m)是加速度的确定式。【例1】据国外媒体报道，欧洲最大的直升机公司安排研制一款X3型高速直升机。该公司已完成X3型直升机原型机的首次试飞。设X3型直升机原型机的质量为m，某次试飞时，主旋翼供应大小为2mg向上的升力，每个向前螺旋推动器供应大小为mg、方向向前的推力。不考虑空气的阻力影响，下列说法正确的是()图5A．该直升机原型机可能处于平衡状态B．该直升机原型机以加速度g做匀加速直线运动C．空气对直升机原型机的作用力为2eq\r(2)mgD．空气对直升机原型机的作用力为4mg解析直升机原型机的受力如图所示，所受合外力大小为eq\r(5)mg，方向斜向右上方，加速度大小为eq\r(5)g，故选项A、B均错误；空气对直升机原型机的作用力为eq\r(（2mg）2＋（2mg）2)＝2eq\r(2)mg，故选项C正确，D错误。本题也可以由水平方向的加速度ax＝2g和竖直方向的加速度ay＝g合成得到原型机的加速度a＝eq\r(aeq\o\al(2,x)＋aeq\o\al(2,y))＝eq\r(5)g。答案C1．关于速度、加速度和合外力之间的关系，下述说法正确的是()A．做匀变速直线运动的物体，它所受合外力是恒定不变的B．做匀变速直线运动的物体，它的速度、加速度、合外力三者总是在同一方向上C．物体受到的合外力增大时，物体的运动速度肯定加快D．物体所受合外力为零时，肯定处于静止状态解析做匀变速直线运动的物体，加速度恒定不变，由牛顿其次定律知：它所受合外力是恒定不变的，故A正确；由牛顿其次定律可知加速度与合外力方向相同，与速度不肯定在同一方向上，故B错误；物体受到的合外力增大时，加速度肯定增大，物体的运动速度变更肯定加快，而速度不肯定加快，故C错误；物体所受合外力为零时，物体的加速度肯定等于零，速度不肯定为零，故D错误。答案A2．如图6，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向右做匀加速运动时，球所受合外力的方向沿图中的()图6A．OA方向 B．OB方向C．OC方向 D．OD方向解析据题意可知，小车向右做匀加速直线运动，由于球固定在杆上，而杆固定在小车上，则三者属于同一整体，依据整体法和隔离法的关系分析可知，球和小车的加速度相同，所以球的加速度也应当向右，故选项D正确。答案D3．(多选)某物体在光滑的水平面上受到两个恒定的水平共点力的作用，以10m/s2的加速度做匀加速直线运动，其中F1与加速度的方向的夹角为37°，某时刻撤去F1，此后该物体()A．加速度可能为5m/s2B．速度的变更率可能为6m/s2C．1s内速度变更大小可能为20m/sD．加速度大小肯定不为10m/s2解析设物体的质量为m，依据牛顿其次定律F合＝ma＝10m，F1与加速度方向的夹角为37°，依据几何学问可知，F2有最小值，最小值为F2m＝F合sin37°＝6m。所以当F1撤消后，合力的最小值为Fmin＝6m，此时合力的取值范围为6m≤F合，所以最小的加速度为amin＝eq\f(Fmin,m)＝6m/s2，故A、D错误；速度变更率eq\f(Δv,Δt)＝a，可能为6m/s2，故B正确；由Δv＝at知，1s内速度变更大小可能为20m/s，故C正确。答案BC牛顿第三定律的理解与应用1．作用力与反作用力的“六同、三异、二无关”(1)六同：大小相同、性质相同、同始终线、同时产生、同时变更、同时消逝。(2)三异：方向相反、不同物体、不同效果。(3)二无关：与物体的运动状态无关、与物体是否受其他力无关。2．一对平衡力与作用力、反作用力的不同点名称项目一对平衡力作用力与反作用力作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不肯定同时产生、同时消逝肯定同时产生、同时消逝力的性质不肯定相同肯定相同作用效果可相互抵消不行抵消【例2】(多选)(2024·陕西咸阳模拟)消防员用绳子将一不慎落入井中的儿童从井内加速向上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的是()图7A．绳子对儿童的拉力大于儿童对绳子的拉力B．绳子对儿童的拉力大于儿童的重力C．消防员对绳子的拉力与绳子对消防员的拉力是一对作用力与反作用力D．消防员对绳子的拉力与绳子对儿童的拉力是一对平衡力解析绳子对儿童的拉力和儿童对绳子的拉力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A错误；儿童从井内加速向上运动的过程中，加速度方向向上，依据牛顿其次定律知绳子对儿童的拉力大于儿童的重力，故B正确；消防员对绳子的拉力与绳子对消防员的拉力是一对作用力与反作用力，故C正确；消防员对绳子的拉力与绳子对儿童的拉力作用在不同物体上，不是一对平衡力，故D错误。答案BC推断作用力和反作用力的方法一看受力物体。作用力和反作用力应作用在两个相互作用的物体上。二看产生的缘由。作用力和反作用力是由于相互作用而产生的，肯定是同种性质的力。1．(多选)搭载着“嫦娥三号”的“长征三号乙”运载火箭在西昌卫星放射中心放射升空，下面关于卫星与火箭升空的情形叙述正确的是()图8A．火箭尾部向下喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D．卫星进入运行轨道之后，与地球之间仍旧存在一对作用力与反作用力解析火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体。火箭向下喷气时，喷出的气体对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力。此动力并不是由四周的空气对火箭的反作用力供应的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，选项B、C错误，A正确；火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依旧存在相互吸引力，即地球吸引卫星，卫星吸引地球，这就是一对作用力与反作用力，故选项D正确。答案AD2．如图9所示，物体A和B的重力分别为11N和7N，不计弹簧秤、细线的重力和一切摩擦，则下列说法正确的是()图9A．弹簧秤的读数为14N，A对地面的压力为11NB．弹簧秤的读数为18N，A对地面的压力为0C．弹簧秤的读数为7N，A对地面的压力为4ND．弹簧秤的读数为0，A对地面的压力为11N解析物体B保持静止，说明B物体受到的合外力为零，即绳上拉力为7N，此刻弹簧秤静止，因此弹簧秤的读数为7N，说明弹簧秤对A拉力为7N，地面对A物体应有4N的支持力，依据牛顿第三定律可知A对地面的压力为4N，所以C正确。答案C课时作业(时间：30分钟)基础巩固练1．(多选)下列哪些物理量的单位是导出单位()A．力的单位N B．压强的单位PaC．长度的单位m D．加速度的单位m/s2答案ABD2．“严禁超载，严禁超速，严禁疲惫驾驶”是预防车祸的有效方法。下列说法正确的是()A．汽车超速会增大汽车的惯性B．汽车超载会减小汽车的刹车距离C．疲惫驾驶会缩短司机的反应时间D．汽车超载会增大汽车的惯性答案D3．冰壶在冰面上运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的反抗运动状态变更的“本事”。这里所指的“本事”是冰壶的惯性，惯性的大小取决于()图1A．冰壶的速度 B．冰壶的质量C．冰壶受到的推力 D．冰壶受到的阻力答案B4．(2024·福建三明清流一中质检)如图2所示，人沿水平方向拉牛，但没有拉动。下列说法中正确的是()图2A．绳拉牛的力小于牛拉绳的力B．绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C．绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D．绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是相互作用力解析绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故A、B错误；由于没有拉动牛，可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故C正确，D错误。答案C5．某人用绳子将一桶水从井内向上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的是()图3A．只有在桶匀速上升过程中，绳子对桶的拉力才等于桶对绳子的拉力B．桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力C．桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力等于桶对绳子的拉力D．桶减速向上运动的过程中，绳子对桶的拉力小于桶对绳子的拉力答案C6．(2024·上海单科)一碗水置于火车车厢内的水平桌面上。当火车向右做匀减速运动时，水面形态接近于图()解析当火车向右做匀减速运动时，碗内的水由于惯性，保持原来较大的速度向右运动，则只有图A所示的情形符合要求，故选项A正确。答案A7．沼泽地的下面隐藏着丰富的泥炭，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简单下陷(设在下陷过程中，泥炭对人的阻力不计)。假如整个下陷的过程是先加速再减速最终匀速运动，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人的重力B．在减速向下运动时，人对沼泽地的压力小于人的重力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D．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大小答案D8．(多选)如图4所示，猎人非法猎猴，用两根轻绳将猴子悬于空中，猴子处于静止状态。以下相关说法正确的是()图4A．猴子受到三个力的作用B．绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡C．地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力D．人将绳子拉得越紧，猴子受到的合力越大解析猴子受重力和两个拉力的作用，所以选项A正确；绳子拉猴子的力与猴子拉绳的力是一对作用力与反作用用，选项B错误，地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力，选项C正确，猴子处于平衡状态，合力总为零，选项D错误。答案AC9．不同类型的汽车在同一条水平马路上直线行驶，则下列说法正确的是()A．车速越大的汽车，它的惯性越大B．质量越大的汽车，它的惯性越大C．车速越大的汽车，紧急刹车后滑行的路程越短D．质量越大的汽车，紧急刹车后滑行的路程越长解析质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大，选项B正确，A错误；紧急刹车后，汽车做匀减速直线运动，此时v2＝2μgs，由此可知速度越大的汽车，滑行的路程越长，与汽车的质量无关，选项C、D错误。答案B10．(多选)木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图5所示，则有()图5A．人对木箱底的压力大小为G2＋FB．人对木箱底的压力大小为G2C．木箱对地面的压力大小为G2＋G1－FD．木箱对地面的压力大小为G1＋G2解析对人隔离受力分析有：竖直向下的重力G2、向下的作用力F、向上的支持力FN，可得FN＝G2＋F，依据牛顿第三定律，人对木箱底的压力大小为G2＋F，A项正确，B项错误；将人与木箱看成一个整体，可得木箱对地面的压力大小为G1＋G2，C项错误，D项正确。答案AD11．如图6所示，物体A、B叠放在水平粗糙桌面上，用水平力F拉物体B，使A随B一起向右做匀加速直线运动，则与物体B发生作用与反作用的力有()图6A．三对 B．四对 C．五对 D．六对答案D综合提能练12．如图7所示，水平地面上质量为m的物体，与地面的动摩擦因数为μ，在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动。弹簧没有超出弹性限度，重力加速度为g，则()图7A．弹簧的伸长量为eq\f(mg,k)B．弹簧的伸长量为eq\f(μmg,k)C．物体受到的支持力与对地面的压力是一对平衡力D．弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对作用力与反作用力解析物体在水平方向上受弹簧弹力和摩擦力处于平衡状态，由平衡条件得μmg＝kx，则弹簧的伸长量x＝eq\f(μmg,k)，故选项A错误，B正确；物体受到的支持力和对地面的压力是一对作用力和反作用力，故选项C错误；弹簧的弹力与物体所受的摩擦力是一对平衡力，故选项D错误。答案B13．为了节约能量，某商场安装了如图8所示的智能化电动扶梯，扶梯与水平面的夹角为θ。无人乘行时，