专题04 牛顿运动定律-【口袋书】2024年高考物理一轮复习知识清单（全国通用）.docx

1、专题04 牛顿运动定律考点内容要求考情力与运动关系的认识a2023浙江1月选考5、2023全国乙卷12022全国乙卷15、2022浙江6月选考192022浙江1月选考19、2021浙江6月选考192020浙江7月选考19、2020山东卷12019浙江4月选考12、2023北京卷62020江苏卷5、2022江苏卷12021辽宁卷13、2023全国甲卷62021全国乙卷21、2023海南卷32022浙江1月选考7、2021浙江1月选考4牛顿第一定律c牛顿第二定律c牛顿第三定律c牛顿运动定律应用d超重与失重b学习目标1.理解牛顿第一定律的内容和惯性的本质，能用牛顿第一定律和惯性的知识解释生产生活中的

2、有关现象，解决有关问题.2.掌握牛顿第二定律的内容及公式，掌握动力学两类基本问题的求解方法.3.认识超重和失重现象，会利用牛顿第二定律对超重、失重问题进行分析计算4.理解牛顿运动三定律的内容，会区分作用力和反作用力与一对平衡力.知识点01 牛顿第一定律2一、力与运动关系的认识2二、牛顿第一定律3三、惯性3知识点02 牛顿第二定律3一、牛顿第二定律3二、两类基本动力学问题的求解步骤6三、超重和失重10四、瞬时类问题12五、连接体问题13六、等时圆模型15七、临界值问题15八、板块问题16九、传动带问题17十、图像问题19知识点03 牛顿第三定律20一、作用力和反作用力20二、牛顿第三定律20三、

3、作用力与反作用力和一对平衡的辨析23知识点01 牛顿第一定律一、力与运动关系的认识1.历史上的观点：亚里士多德、伽利略、笛卡尔及牛顿对力与运动关系的认识。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二、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为止. 2.对牛顿第一定律的理解牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是改变物体运动状态的原因，或称力是产生加速度的原因. 保持静止或匀速直线运动状

4、态是物体的固有属性，这一属性称为惯性，因此牛顿第一定律也叫作惯性定律. 牛顿第一定律不能用实验直接验证.不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律. 牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力，力是如何改变物体运动状态及他们的定量关系则由牛顿第二定律来回答。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。三、惯性1

5、.定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质. 2.决定因素：质量是物体惯性大小的唯一量度, 与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关.3.对惯性的理解：惯性是物体的固有属性，是物体固有的，即一切物体都有惯性，与物体的受力情况及运动状态无关.物体的惯性总是以“保持原状”“反抗改变”两种形式表现出来，人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性. 4.惯性的表现形式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02 牛顿第二定律一、牛顿第二定律1.定义：物体加

6、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: 3.对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律，分析出物体的运动规律;反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况。牛顿第二定律为设计运动，控制运动提供了理论基础. 因果性:对牛顿第二定律的数学表达式， 是力，力是产生加速度的原因，加速度是作用的结果，是力的作用效果，加速度的方向由物体所受合外力的方向决定,二者总是相同.即任一瞬间,a的方向均与合外力方向相同.【实战演练】(2023浙江1月选考5)如图所示，在考虑空气阻力的情况下，一小石子从O点

7、抛出沿轨迹OPQ运动，其中P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()A. O点最大B. P点最大C. Q点最大D. 整个运动过程保持不变【答案】A【解析】小石子从O点到P点，竖直方向受到向下的重力和向下的阻力，重力和竖直方向阻力之和产生竖直方向的分加速度，小石子速度减小，空气阻力减小，加速度减小，到P点时，竖直方向加速度最小； 小石子从P点到Q点，竖直方向受到向下的重力和向上的阻力，重力和竖直方向阻力之差产生竖直方向的分加速度，小石子速度增大，空气阻力增大，加速度减小，到Q点时，竖直方向加速度最小； 即整段过程中，O点竖直方向的加速度最大，故A正确，

8、BCD错误；瞬时性:牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果，对运动过程的每一瞬间成立,且瞬时力决定瞬时加速度.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，物体在某一时刻加速度的大小和方向是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向决定的，力变加速度就变，力撤除加速度就为零.注意力的瞬间效果是加速度而不是速度，加速度可以突变，速度不能突变. 矢量性：牛顿第二定律，是矢量，也是矢量，且与 的方向总是一致的. 独立性：可以进行合成与分解，也可以进行合成与分解. 作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足;力和加速度在各个方向上的分量也满足,即,；物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和;同一性：

9、加速度a是相对同一个惯性参考系(一般指地面)的;中、对应同一个物体或同一个系统，且各量统一使用国际单位。4. 牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中。【实战演练】(2023全国乙卷1)一同学将排球自O点垫起，排球竖直向上运动，随后下落回到O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【答案】B【解析】A、排球上升过程，对排球受力分析，排球受到重力和向下的阻力，设阻力大小为F阻，则F阻=kv 由牛顿第二定律得：mg+F阻=ma1 解得：a1=g+kvm

10、 排球下落过程，对排球受力分析，排球受到重力和向上的阻力，由牛顿第二定律得：mgF阻=ma2 解得：a1=gkvm 则上升过程的加速度大于下落过程的加速度，上升时间小于下落时间，故A错误；B、排球运动过程中，阻力一直与运动方向相反，一直做负功，排球的机械能一直减小，则排球回到出发点时，速度小于被垫起后瞬间的速度。排球上升过程做减速运动，下落过程做加速运动，则被垫起后瞬间的速度最大，故B正确；C、达到最高点时，排球所受阻力为零，排球只受重力，加速度为重力加速度g，故C错误；D、由A得，下落过程的加速度为a1=gkvm 下落过程，v增大，加速度减小，排球做加速度减小的加速运动，故D错误。【实战演练

11、】(2022全国乙卷15)如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L.一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直当两球运动至二者相距L时，它们加速度的大小均为()A. B. C. D.【答案】A【解析】当两球运动至二者相距L时，如图所示，由几何关系可知sin ，设绳子拉力为FT，水平方向有2FTcos F，解得FTF，对任意小球由牛顿第二定律有FTma，解得a，故A正确，B、C、D错误二、两类基本动力学问题的求解步骤1.确定研究对象：根据问题需要和解题方便，选择某个物体或某几个物体组成的系统整体为研究对象.2.分析受

12、力情况和运动情况：画好示意图、情景示意图，明确物体的运动性质和运动过程；3.选取正方向或建立坐标系：通常以初速度方向为正方向，若无初速度则以加速度的方向为某一坐标轴的正方向.4.确定题目类型：已知运动求力类问题确定加速度：寻找题目中3个运动量（），根据运动学公式（）求解已知力求运动类问题确定合力：若以物体只受到两个力作用，通常用合成法；若受到3个及3个以上的力，一般用正交分解法.求解5.列方程求解剩下物理量：根据牛顿第二定律或者列方程求解，必要时对结果进行讨论【技巧点拨】解题关键两类分析物体的受力分析和物体的运动过程分析；两个桥梁加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁【实

13、战演练】(2022浙江6月选考19)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24角，长度l14 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点(取cos 240.9，sin 240.4，重力加速度g10 m/s2)(1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；(2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2.【答案】(1)2 m/s2(2)4 m/s(3)2.7 m【解析】(1)根据牛顿第二定律可得mgsin 24mgcos

14、 24ma1代入数据解得a12 m/s2(2)根据运动学公式有v22a1l1解得v4 m/s(3)根据牛顿第二定律有mgma2根据运动学公式有vmax2v22a2l2代入数据联立解得l22.7 m.【实战演练】(2022浙江1月选考19)第24届冬奥会将在我国举办钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B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8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图乙所示)，到C点共用时5.0 s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110 kg

15、，重力加速度g取10 m/s2，sin 150.26，求雪车(包括运动员)(1)在直道AB上的加速度大小；(2)过C点的速度大小；(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小【答案】(1) m/s2(2)12 m/s(3)66 N【解析】(1)运动员在直道AB上做匀加速运动，则有v122a1x1解得a1 m/s2(2)由v1a1t1解得t13 s运动员在斜道BC上匀加速下滑，则有x2v1t2a2t22t2tt12 s解得a22 m/s2过C点的速度大小vv1a2t212 m/s(3)在斜道BC上由牛顿第二定律，有mgsin Ffma2解得Ff66 N.【实战演练】(2021浙江6月选考19)机动车礼

16、让行人是一种文明行为如图所示，质量m1.0103 kg的汽车以v136 km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s20 m处，驾驶员发现小朋友排着长l6 m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间(1)求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小；(2)若路面宽L6 m，小朋友行走的速度v00.5 m/s，求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间；(3)假设驾驶员以v254 km/h超速行驶，在距离斑马线s20 m处立即刹车，求汽车到斑马线时的速度大小【答案】(1)4 s2.5103 N(2)20 s(3)5

17、 m/s【解析】(1)刹车过程为匀减速直线运动，平均速度5 m/s，刹车时间t14 s刹车加速度大小a2.5 m/s2根据牛顿第二定律Ffma，解得Ff2.5103 N(2)小朋友通过所需时间t2等待时间tt2t120 s(3)根据v22v22as，解得v5 m/s.【实战演练】(2020浙江7月选考19)如图甲所示，有一质量m200 kg的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的Ft图线如图乙所示，t34 s末速度减为0时恰好到达指定位置若不计绳索的质量和空气阻力，求物件：(g取10 m/s2)(1)做匀减速运

18、动的加速度大小和方向；(2)匀速运动的速度大小；(3)总位移的大小【答案】(1)0.125 m/s2竖直向下(2)1 m/s (3)40 m【解析】(1)由题及题图乙可知，在026 s时间内，物件匀速运动，2634 s时间内，物件匀减速运动，在匀减速运动过程中，由牛顿第二定律有mgFma可得ag0.125 m/s2，方向竖直向下(2)设匀减速时间为t2，t2(3426) s8 s，由运动学公式有vat21 m/s(3)由题图乙可知，匀速上升的位移h1vt126 m匀减速上升的位移h2t24 m由题意可知h1h2h，所以物件的总位移大小h40 m.三、超重和失重 1.实重和视重实重：物体实际所受

19、的重力，与物体的运动状态无关视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重2.超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即.可能情况：加速上升;减速下降。3.失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力.即.可能情况：加速下降;减速上升。4.完全失重:当时，物体处于完全失重.可能情况：自由落体和所有的抛体运动;绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等。5.判断超重和失重的方法从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状

20、态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态从加速度的角度判断：当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态【技巧点拨】 不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力.超重或失重现象与物体的速度、速度变化和运动方向均无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重. 在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、

21、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等. 【实战演练】(2020山东卷1)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示重力加速度大小为g.以下判断正确的是()A0t1时间内，v增大，FNmgBt1t2 时间内，v减小，FNmgCt2t3 时间内，v增大，FNmg【答案】D【解析】根据st图像的斜率表示速度可知，0t1时间内v增大，t2t3时间内v减小，t1t2时间内v不变，故B、C错误；0t1时间内速度越来越大，加速度向下，处于失重状态，则FNmg，故D正确四、瞬时类问题1.解题依据：当物体所受合外力发生变化时，加

22、速度也随着发生变化，而物体运动的速度不能发生突变2.两种基本模型的特点刚性绳(或接触面)模型：这种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，形变恢复几乎不需要时间，故认为弹力可以立即改变或消失.弹簧(或橡皮绳)模型：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，在弹簧(或橡皮绳)的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，往往可以看成是瞬间不变的.3.基本方法分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，明确各力大小.分析当状态变化时(烧断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等)，哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力、发生在被撤去物体接触面上的弹力都立

23、即消失).求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度.【实战演练】(2019浙江4月选考12)如图所示，A、B、C为三个实心小球，A为铁球，B、C为木球A、B两球分别连接在两根弹簧上，C球连接在细线一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内若将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力，木水v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速v0v时，一直匀速v0mgsin ，所以小包裹与传送带共速后做匀速直线运动至传送带底端，根据牛顿第二定律可知mgcos mgsin ma，解得a0.4 m/s2(2)根据(1)可知小包裹开始阶段在传送带

24、上做匀减速直线运动，用时t1 s2.5 s在传送带上滑动的距离为x1t12.5 m2.75 m共速后，匀速运动的时间为t2 s2 s，所以小包裹通过传送带所需的时间为tt1t24.5 s.十、图像问题1.常见图像vt图像：根据图像的斜率判断加速度的大小和方向，再根据牛顿第二定律求解at图像：注意加速度的正负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体的受力情况应用牛顿第二定律列方程求解Ft图像：结合物体受到的力，由牛顿第二定律求出加速度，分析每一段的运动情况Fa图像：首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图像，明确图像的斜率

25、、截距或面积的意义，从而由图像给出的信息求出未知量2.解题策略分清图像的类别：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，会分析临界点注意图线中的一些特殊点：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情景结合起来，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”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断【实战演练】(2023全国甲卷6)(多选)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为甲和乙。甲、乙两物体运动

26、后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知()A. m甲m乙C. 甲乙【答案】BC【解析】对甲、乙两物体，由牛顿第二定律有Fmg=ma 则F=ma+mg 对照已知图像，根据数形结合思想，可知图像斜率k=m ，图像截距b=mg 由于k甲k乙，故m甲m乙 ，由于甲m甲g=乙m乙g，故甲1 D在0t2时间段物块与木板加速度相等【答案】BCD【解析】由题图(c)可知，t1时刻物块、木板一起刚要在水平地面滑动，物块与木板相对静止，此时以整体为研究对象有F11(m1m2)g，故A错误；由题图(c)可知，t2时刻物块与木板刚要发生相对滑动，以整体为研究对象， 根据牛顿第二定律，有F21(m1m2

27、)g(m1m2)a，以木板为研究对象，根据牛顿第二定律，有2m2g1(m1m2)gm1a0，解得F2(21)g，由F2F1知21，故B、C正确；由题图(c)可知，0t2时间段物块与木板相对静止，所以有相同的加速度，故D正确知识点03 牛顿第三定律一、作用力和反作用力1.定义：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，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力二、牛顿第三定律1.定义：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上. 2.对牛顿第三定律的理解牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的，因而力总是成对出现的，它们总是同时产生，同时消失，与

28、相互作用的两物体的运动状态无关、与是否和其他物体相互作用无关。作用力和反作用力总是同种性质的力. 作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可叠加. 牛顿第三定律在对物体进行受力分析时，起到非常重要的转换研究对象的作用，如果不便于直接分析求出物体受到的某些力时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力如求压力时，可先求支持力，摩擦力的求解有时候不好判断也可以通过转化研究对象求其反作用力【实战演练】(2023海南卷3)如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是()A. 工人受到的重力和支持力是一对平衡力B. 工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C. 重

29、物缓慢拉起过程，绳子拉力变小D. 重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变【答案】B【解析】AB、对人受力分析有 则有FN+FT=mg 根据一对平衡力和一对相互作用力的概念可知，工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，故A错误、B正确；CD、对滑轮做受力分析有 则有FT=mg2cos ，则随着重物缓慢拉起过程，逐渐增大，则FT逐渐增大，故CD错误。【实战演练】(2022浙江1月选考7)如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为GP和GQ。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处

30、于“磁悬浮”状态(即P和Q的其余部分均不接触)，P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是()A. Q对P的磁力大小等于GP B. P对Q的磁力方向竖直向下C. Q对电子秤的压力大小等于GQ+F D. 电子秤对Q的支持力大小等于GP+GQ【答案】D【解析】AB.由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于GP，故AB错误； CD.对PQ的整体受力分析，在竖直方向上，根据平衡条件可知电子秤对Q的支持力大小等于GP+GQ，

31、则可知Q对电子秤的压力大小等于GP+GQ，故C错误，D正确。故选：D。 P对手有靠向玻璃挡板的力，Q对P有水平向左的磁力，Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于GP；对PQ的整体受力分析，由平衡条件判断即可。【实战演练】(2021浙江1月选考4)如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加速运动时，长木板保持静止，此时()A小车只受重力、支持力作用B木板对小车的作用力方向水平向左C木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力D木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等【答案】D【解析】小车在木板上水平向左加速运动时，受重力、支持力、水平向左的摩擦力，而木板对小车的作用力是支持力与摩擦力的合力，方向指向左上方，并不是水平向左，故A、B错误；根据牛顿第三定律，木板对小车的作用力与小车对木板的作用力一定大小相等，方向相反，故C错误，D正确三、作用力与反作用力和一对平衡的辨析作用力与反作用力一对平衡力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上不同点作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上同时产生、同时消失不一定同时产生、不一定同时消失两力作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,合力为零一定是相同性质的力性质不一定相同