2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第1讲　牛顿运动定律

课标要求备考策略1.理解牛顿运动定律。2.能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象，会解决有关问题。3.通过实验，认识超重和失重现象。4.知道国际单位制中的力学单位。了解单位制在物理学中的重要意义。实验四：探究加速度与力、质量的关系培养用力和运动的观点分析、解决问题的能力，特别是牛顿运动定律与运动学规律综合、与电磁学规律综合等；注重牛顿第二定律在生产生活和科技中的应用，将实际问题理想化和模型化第1讲牛顿运动定律考点一牛顿第一定律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，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。1.【斜面实验】（多选）如图所示，关于两个斜面实验，下列分析正确的是（）A.伽利略利用图甲中斜面进行实验，球从左边斜面滚上右侧斜面等高处也是理想的，现实不存在的B.伽利略利用图乙中的斜面进行实验，得出小球下落的位移与时间成正比C.伽利略利用图甲中的斜面进行实验，得出物体的运动不需要力来维持；利用图乙中的斜面进行实验，最后推导得出自由落体运动的规律D.伽利略利用图甲中的斜面进行实验，得出物体的运动需要力来维持；利用图乙中的斜面进行实验，直接得出自由落体运动的规律解析：AC斜面不可能没有摩擦，故伽利略利用图甲的斜面进行实验，球从左边斜面滚上右侧斜面等高处也是理想的，现实不存在的，A正确；伽利略利用图乙中的斜面进行实验，得出小球下落的位移与时间的平方成正比，B错误；伽利略利用图甲中的斜面进行实验，得出物体的运动不需要力来维持；利用图乙中的斜面进行实验，最后推导得出自由落体运动的规律，C正确，D错误。2.【牛顿第一定律】早在2300年前，墨子在《墨经》中就对力的概念提出了初步的论述：“力，刑之所以奋也。”这句话的意思是说，力是使物体开始运动或加快运动的原因。则下列关于力的说法正确的是（）A.墨子的观点与亚里士多德关于力和运动的观点基本相同B.物体受到变力作用，速度大小一定会改变C.力不是维持物体运动的原因D.当物体不受力时，物体将停止运动解析：C墨子的观点与伽利略关于力和运动的观点基本相同，与亚里士多德的观点不同，故A错误；物体受到变力作用，物体的运动状态一定发生改变，即物体的速度一定发生变化，但是速度的大小不一定会改变，例如物体做匀速圆周运动，故B错误；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，故C正确；当物体不受力时，物体的运动状态不发生变化，即物体保持静止或匀速直线运动状态不变，运动的物体不会停止运动，故D错误。3.【惯性】（多选）如图所示，一个盛满水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴着一个铁球和一个乒乓球，容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是（以小车为参考系）（）A.铁球向左运动 B.铁球向右运动C.乒乓球向左运动 D.乒乓球向右运动解析：AD当容器随小车突然向右运动时，由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难以改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，故铁球相对于小车向左运动，A正确，B错误；当容器随小车突然向右运动时，由于与同体积的“水球”相比，乒乓球质量小、惯性小，运动状态容易改变，故乒乓球相对于小车向右运动，C错误，D正确。考点二牛顿第二定律的理解及简单应用1.牛顿第二定律（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＝kma，其中k是比例系数。在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/s2），力的单位取牛顿（N）时，F＝ma。2.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：基本物理量的单位叫基本单位。在力学范围内，国际单位制规定质量、长度和时间为三个基本量，它们的单位千克、米和秒为力学中的基本单位。（3）导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。▢判断小题1.由m＝Fa可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比。（×2.物体所受的合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小。（√）3.千克、秒、米/秒均为国际单位制的基本单位。（×）1.牛顿第二定律的五个特性2.合力、加速度、速度之间的决定关系（1）不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度。（2）a＝ΔvΔt是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；a＝Fm是加速度的决定式，a∝F，（3）合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。【例】（2024·湖北襄阳模拟）如图，一辆公共汽车在水平公路上做直线运动，小球A用细线悬挂在车顶上，车厢底板上放一箱苹果，苹果箱和苹果的总质量为M，苹果箱和箱内的苹果始终相对于车箱底板静止，苹果箱与公共汽车车厢底板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，若观察到细线偏离竖直方向夹角大小为θ并保持不变，则下列说法中正确的是（）A.汽车一定向右做匀减速直线运动B.车厢底板对苹果箱的摩擦力水平向右C.苹果箱中间一个质量为m的苹果受到合力为mgD.苹果箱中间一个质量为m的苹果受到周围其他苹果对它的作用力大小为mg答案：D解析：对小球受力分析如图所示，可知合力与加速度方向水平向左，所以汽车运动的加速度方向水平向左，如果向右运动，则做匀减速直线运动，如果向左运动，则做匀加速直线运动，A错误；设小球的加速度为a，对小球由牛顿第二定律得m1gtanθ＝m1a，解得a＝gtanθ，则汽车的加速度和苹果箱的加速度都为a＝gtanθ，水平向左。以苹果箱中间一个质量为m的苹果为研究对象，合力为F合＝ma＝mgtanθ。设周围其他苹果对它的作用力大小为F，方向与竖直方向的夹角为α，在水平方向根据牛顿第二定律有Fsinα＝ma，在竖直方向上Fcosα＝mg，联立解得F＝（mgtanθ）2＋（mg）2＝mg1+ta1.【牛顿第二定律的理解】根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是（）A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B.物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与质量成反比D.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比解析：C根据牛顿第二定律得知物体加速度的大小跟其质量成反比，与速度无关，故A错误；力是产生加速度的原因，只要有力，就能产生加速度，力与加速度是瞬时对应的关系，故B错误；当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，根据牛顿第二定律F＝ma可知，物体水平方向的加速度大小与其质量成反比，故C正确；物体加速度的大小跟物体所受的合力成正比，而不是跟任一个力的大小成正比，故D错误。2.【牛顿第二定律的应用】2023年5月6日，哈三中举行春季趣味运动会。趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时，也考验班级的团队协作能力。某班级在比赛中六位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间加速度达到10m/s2。已知“毛毛虫”道具质量为10kg，重力加速度g的大小取10m/s2。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为（）A.17N B.20NC.24N D.33N解析：C对“毛毛虫”道具受力分析，受到向下的重力，左斜上的拉力，两个力的合力为水平向左，所以根据力的矢量叠加可得F＝（mg）2＋（ma）2＝1002N，所以平均每位同学对道具的作用力约为F考点三牛顿第三定律的理解与应用1.牛顿第三定律的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。2.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”（1）“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同。（2）“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生的效果不同。（3）“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关。作用力和反作用力与一对平衡力的区别名称项目作用力与反作用力一对平衡力作用对象两个相互作用的不同物体同一个物体作用时间一定同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失力的性质一定相同不一定相同作用效果不可抵消可相互抵消1.【作用力与反作用力的关系】电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。它是现代人用来作为代步工具，休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。如图所示，一个人站在“电动平衡车”上在水平地面上沿直线前进，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.“电动平衡车”匀速行驶时，车对人的摩擦力是人前进的动力B.“电动平衡车”加速行驶时，车对人的作用力大于人对车的作用力C.“电动平衡车“减速行驶时，人对车的摩擦力与车的运动方向相同D.人从“电动平衡车”跳起后，上升过程处于超重状态，下降过程处于失重状态解析：C“电动平衡车”匀速行驶时，人的合力为零，竖直方向重力等于支持力，水平方向无摩擦力，故A错误；车对人的作用力与人对车的作用力是一对相互作用力，不管运动状态如何，二者大小相等，故B错误；“电动平衡车”减速行驶时，车对人的摩擦力与车的运动方向相反，根据相互作用力方向相反，知人对车的摩擦力与车的运动方向相同，故C正确；人从“电动平衡车”跳起后，只受重力，加速度一直向下，处于失重状态，故D错误。2.【作用力和反作用力与一对平衡力】当今社会节能环保理念深入人心，每个公民都应尽量避免使用一次性塑料袋，减少白色污染。图甲为一款环保袋，既可反复使用，又美观大方。手提环保袋静止时，简化示意图如图乙所示，设环保袋的重力大小为G，不考虑绳带的质量，下列说法正确的是（）A.绳带中的张力大于GB.若缩短绳带长度，则绳带中的张力将减小C.绳带对环保袋的拉力与环保袋的重力是一对相互作用力D.绳带对环保袋的拉力与环保袋对绳带的拉力是一对平衡力解析：A对环保袋的受力分析如图所示，可知绳带中的张力T＝G2cosα＞G2，故A正确；绳带长度缩短时，α增大，cosα减小，绳带中的张力增大，故B错误；绳带对环保袋的拉力与环保袋的重力是一对平衡力，故C错误；绳带对环保袋的拉力与环保袋对绳带的拉力是一对相互作用力跟踪训练·巩固提升1.《考工记》是春秋战国时期齐国人的一部科技著作，是古代手工技术规范的汇集。其中的《辀人篇》中记载：“劝登马力，马力既竭，辀尤能一取焉。”意思是：马拉车的时候，马停止用力了，车还能前进一段距离，这是世界上对惯性现象的最早论述。下列说法正确的是（）A.马停止用力，车在短时间内还受到向前拉力，所以还能继续前进一段距离B.马停止用力，由于车具有惯性，所以车仍能继续前进一段距离才停下来C.车停下来的过程中，随着速度逐渐减小，车的惯性也逐渐减小D.车完全停下来后，处于平衡状态，根据牛顿第一定律，车不受任何外力的作用解析：B马停止用力，车就不再受到向前拉力作用，由于车具有惯性，所以车还能继续前进一段距离，A错误，B正确；质量是惯性大小的唯一量度，因此车停下来的过程中，车的质量不变，所以车的惯性大小不变，C错误；车完全停下来后，处于平衡状态，车只是在运动的方向上不受力作用，可在竖直方向上，车仍受到重力与地面的支持力的作用，这两个力大小相等方向相反，合力为零，D错误。2.（2024·浙江杭州模拟）某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，则下列判断正确的是（）A.此同学无法取出羽毛球B.羽毛球会从筒的下端出来C.羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来D.该同学是在利用惯性取羽毛球解析：D该同学一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球由于惯性要保持原来的静止状态，所以羽毛球会从筒的上端出来，A、B、C错误，D正确。3.如图所示是我国一种传统的民族体育项目“押加”，如果绳质量不计，且保持水平，甲、乙两人在“押加”比赛中甲获胜，则下列说法中正确的是（）A.甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力是一对平衡力B.甲把乙加速拉过去时，甲对绳子的拉力大于乙对绳子的拉力C.只有当甲把乙匀速拉过去时，甲对绳子的拉力大小才等于乙对绳子的拉力大小D.甲对绳子的拉力大小始终等于乙对绳子的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力解析：D甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力大小相等，方向相反，作用在两个物体上是一对相互作用力，故A错误；不管哪个获胜，甲对绳子的拉力大小始终等于乙对绳子的拉力大小，与运动状态无关，只是当地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力时，甲才能获胜，故B、C错误，D正确。4.物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识。推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步。关于物理学中运动与力的发展过程和研究方法的认识，下列说法中正确的是（）A.伽利略首先提出了惯性的概念，并指出质量是惯性大小的唯一量度B.伽利略对自由落体运动研究方法的核心是：把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐地结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法C.牛顿运动定律是研究动力学问题的基石，牛顿运动定律都能通过现代的实验手段直接验证D.力的单位“N”是国际单位制的基本单位，加速度的单位“m/s2”是导出单位解析：B牛顿首先提出了惯性的概念，A错误；伽利略对自由落体运动研究方法的核心是：把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法，B正确；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证，C错误；力的单位“N”是导出单位，D错误。5.（2024·浙江联考）航母在海面上航行时，不考虑其质量的变化，下列说法正确的是（）A.航母加速航行时，其惯性变大B.航母由于体型巨大，一定不能看做质点C.航母所受重力和浮力是一对相互作用力D.航母上停放的舰载机相对于海面是运动的解析：D航母的惯性大小与其质量有关，与其运动状态无关，由于航母的质量不变，则其惯性不变，故A错误；航母能不能看作质点，主要由所研究的问题而定，若航母的尺寸相对所研究的问题可忽略，则可看作质点，故B错误；航母所受重力和浮力都作用在航母上，不是相互作用力，故C错误；航母航行时，航母上停放的舰载机相对于海面的位置有变化，故相对于海面是运动的，故D正确。6.（2024·宁夏银川模拟）牛顿运动定律与日常生活息息相关，下列有关牛顿运动定律的说法正确的是（）A.牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零情况下的特例B.向尾部喷气使火箭加速的过程，可用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释C.我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有矛盾D.根据牛顿第二定律，运动物体的速度方向必定与其所受合力的方向相同解析：B牛顿第一定律又称惯性定律，是指任何物体都有保持原有运动状态的特性，是普遍规律，不是牛顿第二定律在合外力为零下的特例，A错误；火箭向后喷出气体，火箭给气体一个向下的力使气体获得速度，根据牛顿第三定律可知气体也给火箭一个反作用力，该力大于火箭重力，根据牛顿第二定律，火箭将加速，B正确；我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，是因为提箱子的力太小，此时箱子受到拉力，地面对箱子的支持力以及箱子的重力，三个力的合力为0，根据牛顿第二定律，加速度为0，物体仍保持静止状态，C错误；根据牛顿第二定律，运动物体的加速度方向必定与其所受合力的方向相同，而不是速度方向，D错误。7.（2024·内蒙古乌兰察布联考）下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是（）A.物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B.物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0C.物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D.物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力可能很大解析：C物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，当加速度为0时，合外力也一定为0。故选C。8.（2024·辽宁朝阳期末）质量为3kg的物块，重力约30N，从5m高处下落，2s后静止在海绵上，如图所示，上述涉及了质量、长度、时间的单位及其他信息，下列说法正确的是（）A.力学的三个基本单位是N、m、sB.kg、m/s、N是国际单位的导出单位C.海绵比物块形变更明显，物块对海绵的力大于海绵对物块的力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：D力学的三个基本单位是kg、m、s，A、B错误；物块对海绵的力与海绵对物块的力是作用力与反作用力，大小相等，C错误；在国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律F＝ma定义的，得出的单位为kg·m/s2，D正确。9.（2023·浙江6月选考2题）在足球运动中，足球入网如图所示，则（）A.踢香蕉球时足球可视为质点B.足球在飞行和触网时惯性不变C.足球在飞行时受到脚的作用力和重力D.触网时足球对网的力大于网对足球的力解析：B在研究如何踢出“香蕉球”时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，此时足球不可以视为质点，A错误；质量是惯性大小的唯一量度，足球在飞行和触网时质量不变，惯性不变，B正确；足球在飞行时，已经脱离脚，所以不受脚的作用力，C错误；足球对网的力与网对足球的力是一对相互作用力，大小相等，D错误。10.如图所示，餐厅服务员水平托举菜盘给顾客上菜。若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1，当服务员加速向前运动的过程中，手对菜盘的作用力大小为F2，下列说法正确的是（）A.F1＝F2 B.F1＜F2C.F1＞F2 D.F1＞2F2解析：B若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1＝mg，服务员加速向前运动的过程中，菜盘有沿速度方向的加速度，菜盘受力如图所示，则手对菜盘的作用力大小F2＞mg，即F1＜F2，故选B。11.（2024·北京房山区模拟）在地铁运行过程中，某人把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。他用手机拍摄了当时情景的照片，如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直，细绳与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g。根据以上信息，可以确定（）A.地铁运行方向B.地铁运行加速度方向C.圆珠笔的质量D.地铁运行加速度大小为gsinθ解析：B圆珠笔受绳子拉力方向沿绳子向上，受重力方向竖直向下，则圆珠笔所受的合力水平向左，由牛顿第二定律知，地铁运行加速度方向向左，但无法确定地铁的运行方向，故A错误，B正确；圆珠笔受力如图，根据牛顿第二定律得mgtanθ＝ma，所以a＝gtanθ，无法计算圆珠笔的质量，故C、D错误。12.如图所示，匀变速直线运动的车厢内，悬挂小球的细绳与竖直方向夹角不变，O点位于小球的正下方。若某时刻绳突然断了，小球将落在O点的（小球未碰到车厢壁）（）A.正上方 B.左侧或右侧C.左侧 D.右侧解析：C细绳未断前，对小球进行受力分析，小球受绳的拉力T和重力G，合力方向水平向右，受力如图所示，可知小球随车厢一起水平向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动。当细绳断了后，小球只受重力，因此在水平方向上小球以细绳刚断开时的速度做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，而车厢继续水平向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动