2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運動定律第1講牛頓運動定律學(xué)案+作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGE15-第1講牛頓運動定律[高考導(dǎo)航]考點內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題狀況比照分析202420242024命題分析牛頓運動定律及其應(yīng)用Ⅱ卷Ⅰ·T18：牛頓其次定律的理解和應(yīng)用卷Ⅲ·T22：驗證牛頓其次定律拓展試驗卷Ⅲ·T25：滑塊—木板模型(兩個滑塊)卷Ⅰ·T15：F－x圖象、牛頓其次定律的應(yīng)用高考命題既有選擇題，又有計算題，命題熱點是牛頓其次定律及應(yīng)用，選擇題多與圖象結(jié)合，計算題多與運動學(xué)規(guī)律結(jié)合，試題難度中等。超重和失重Ⅰ單位制Ⅰ試驗四：驗證牛頓運動定律第1講牛頓運動定律學(xué)問排查牛頓第肯定律慣性1.牛頓第肯定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它變更這種狀態(tài)。(2)意義：①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有慣性，因此牛頓第肯定律又叫慣性定律；②揭示了力與運動的關(guān)系：力不是維持物體運動的緣由，而是變更物體運動狀態(tài)的緣由，即力是產(chǎn)生加速度的緣由。2．慣性(1)定義：物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。(2)量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小。(3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運動狀況和受力狀況無關(guān)。牛頓其次定律力學(xué)單位制1.牛頓其次定律(1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。(2)表達(dá)式：F＝ma。(3)適用范圍①牛頓其次定律只適用于慣性參考系，即相對于地面靜止或勻速直線運動的參考系。②牛頓其次定律只適用于宏觀物體(相對于分子、原子等)、低速運動(遠(yuǎn)小于光速)的狀況。2.力學(xué)單位制(1)單位制：由基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制。(2)基本單位：基本物理量的單位。基本物理量共七個，其中力學(xué)有三個，是長度、質(zhì)量、時間，單位分別是米、千克、秒。(3)導(dǎo)出單位：由基本物理量依據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。牛頓第三定律1.作用力和反作用力：兩個物體之間的作用總是相互的，一個物體對另一個物體施加了力，后一個物體同時對前一個物體也施加力。2．內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。3．表達(dá)式：F＝－F′。小題速練1．思索推斷(1)牛頓第肯定律指出，當(dāng)物體受到的合外力為零時，物體將處于靜止?fàn)顟B(tài)。()(2)飛跑的運動員，由于遇到障礙物而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他變更原來的運動狀態(tài)。()(3)作用力與反作用力可以作用在同一物體上。()(4)定律中的“總是”說明對于任何物體，在任何狀況下牛頓第三定律都是成立的。()答案(1)×(2)√(3)×(4)√2．(多選)[人教版必修1·P70·科學(xué)閑逛]小華坐在一列正在行駛的火車車廂里，突然看到原來靜止在水平桌面上的小球向后滾動，假設(shè)桌面是光滑的，則下列說法正確的是()圖1A．小球在水平方向受到了向后的力使它向后運動B．小球所受的合力為零，以地面為參考系，小球的運動狀態(tài)并沒有變更C．火車肯定是在向前加速D．以火車為參考系，此時牛頓第肯定律已經(jīng)不能適用答案BCD3．(多選)在探討勻變速直線運動的試驗中，取計數(shù)時間間隔為0.1s，測得相鄰相等時間間隔的位移差的平均值Δx＝1.2cm，若還測出小車的質(zhì)量為500g，則關(guān)于加速度、合外力的大小及單位，既正確又符合一般運算要求的是()A．a(chǎn)＝eq\f(1.2,0.12)m/s2＝120m/s2B．a(chǎn)＝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．(多選)[人教版必修1·P82·做一做]用計算機(jī)協(xié)助試驗系統(tǒng)做驗證牛頓第三定律的試驗，點擊試驗菜單中“力的相互作用”。如圖2甲所示，把兩個力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，視察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果(圖乙)。分析兩個力傳感器的相互作用力隨時間變更的曲線，以下結(jié)論正確的是()圖2A．作用力與反作用力大小時刻相等B．作用力與反作用力作用在同一物體上C．作用力與反作用力大小同時變更D．作用力與反作用力方向相反答案ACD牛頓第肯定律的理解和應(yīng)用1．與牛頓其次定律的關(guān)系牛頓第肯定律和牛頓其次定律是相互獨立的。力是如何變更物體運動狀態(tài)的問題由牛頓其次定律來回答。牛頓第肯定律是經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓其次定律是一條試驗定律。2．慣性的兩種表現(xiàn)形式(1)物體的慣性總是以保持“原狀”或抗拒“變更”兩種形式表現(xiàn)出來。(2)物體在不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運動)。1．(2024·浙江舟山模擬)關(guān)于牛頓第肯定律，下列說法中正確的是()A．它表明白力是維持物體運動狀態(tài)的緣由B．它表明白物體具有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)C．它表明白變更物體的運動狀態(tài)并不須要力D．由于現(xiàn)實世界不存在牛頓第肯定律所描述的物理過程，所以牛頓第肯定律沒有用處解析牛頓第肯定律揭示運動和力的關(guān)系，力是變更物體運動狀態(tài)的緣由，而不是維持物體運動狀態(tài)的緣由，故B正確。答案B2．如圖3所示，木塊放在表面光滑的小車上并隨小車一起沿桌面對左做勻速直線運動。當(dāng)小車遇到障礙物而突然停止運動時，車上的木塊將()圖3A．馬上停下來B．馬上向前倒下C．馬上向后倒下D．仍接著向左做勻速直線運動解析車停止前，木塊和小車一起做勻速直線運動，并且木塊和小車具有共同的速度，當(dāng)小車突然停止時，由于木塊在光滑的接觸面上，因此木塊由于慣性，還要保持原來的速度向左做勻速直線運動，故D正確。答案D3．牛頓第肯定律是建立在志向斜面試驗基礎(chǔ)上，經(jīng)抽象分析推理得出的結(jié)論，它不是試驗定律。利用如圖4所示的裝置做如下試驗：小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面對下運動，并沿水平面滑動。水平面上先后鋪墊三種粗糙程度漸漸減小的材料時，小球沿水平面滑動到的最遠(yuǎn)位置依次為1、2、3，依據(jù)三次試驗結(jié)果的對比，可以得到的最干脆的結(jié)論是()圖4A．假如小球不受力，它將始終保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)B．假如小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生變更C．假如水平面光滑，小球?qū)⒀刂矫媸冀K運動下去D．小球受到的力肯定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小解析由題意，水平面上先后鋪墊三種粗糙程度漸漸減小的材料時，小球沿水平面滑動到的最遠(yuǎn)位置依次為1、2、3?？芍Σ亮υ叫。瑒t小球滾得越遠(yuǎn)，由此得出的結(jié)論是假如水平面光滑，小球受到的合外力為0，則小球?qū)⒀刂矫媸冀K運動下去，故選項C符合題意。其他結(jié)論不是本試驗干脆得出的。答案C牛頓其次定律的理解1．牛頓其次定律的性質(zhì)2．合力、加速度、速度的關(guān)系(1)物體的加速度由所受合力確定，與速度無必定聯(lián)系。(2)合力與速度夾角為銳角，物體加速；合力與速度夾角為鈍角，物體減速。(3)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a與v、Δv無干脆關(guān)系；a＝eq\f(F,m)是加速度的確定式?！纠?】據(jù)國外媒體報道，歐洲最大的直升機(jī)公司安排研制一款X3型高速直升機(jī)。該公司已完成X3型直升機(jī)原型機(jī)的首次試飛。設(shè)X3型直升機(jī)原型機(jī)的質(zhì)量為m，某次試飛時，主旋翼供應(yīng)大小為2mg向上的升力，每個向前螺旋推動器供應(yīng)大小為mg、方向向前的推力。不考慮空氣的阻力影響，下列說法正確的是()圖5A．該直升機(jī)原型機(jī)可能處于平衡狀態(tài)B．該直升機(jī)原型機(jī)以加速度g做勻加速直線運動C．空氣對直升機(jī)原型機(jī)的作用力為2eq\r(2)mgD．空氣對直升機(jī)原型機(jī)的作用力為4mg解析直升機(jī)原型機(jī)的受力如圖所示，所受合外力大小為eq\r(5)mg，方向斜向右上方，加速度大小為eq\r(5)g，故選項A、B均錯誤；空氣對直升機(jī)原型機(jī)的作用力為eq\r(（2mg）2＋（2mg）2)＝2eq\r(2)mg，故選項C正確，D錯誤。本題也可以由水平方向的加速度ax＝2g和豎直方向的加速度ay＝g合成得到原型機(jī)的加速度a＝eq\r(aeq\o\al(2,x)＋aeq\o\al(2,y))＝eq\r(5)g。答案C1．關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說法正確的是()A．做勻變速直線運動的物體，它所受合外力是恒定不變的B．做勻變速直線運動的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上C．物體受到的合外力增大時，物體的運動速度肯定加快D．物體所受合外力為零時，肯定處于靜止?fàn)顟B(tài)解析做勻變速直線運動的物體，加速度恒定不變，由牛頓其次定律知：它所受合外力是恒定不變的，故A正確；由牛頓其次定律可知加速度與合外力方向相同，與速度不肯定在同一方向上，故B錯誤；物體受到的合外力增大時，加速度肯定增大，物體的運動速度變更肯定加快，而速度不肯定加快，故C錯誤；物體所受合外力為零時，物體的加速度肯定等于零，速度不肯定為零，故D錯誤。答案A2．如圖6，頂端固定著小球的直桿固定在小車上，當(dāng)小車向右做勻加速運動時，球所受合外力的方向沿圖中的()圖6A．OA方向 B．OB方向C．OC方向 D．OD方向解析據(jù)題意可知，小車向右做勻加速直線運動，由于球固定在桿上，而桿固定在小車上，則三者屬于同一整體，依據(jù)整體法和隔離法的關(guān)系分析可知，球和小車的加速度相同，所以球的加速度也應(yīng)當(dāng)向右，故選項D正確。答案D3．(多選)某物體在光滑的水平面上受到兩個恒定的水平共點力的作用，以10m/s2的加速度做勻加速直線運動，其中F1與加速度的方向的夾角為37°，某時刻撤去F1，此后該物體()A．加速度可能為5m/s2B．速度的變更率可能為6m/s2C．1s內(nèi)速度變更大小可能為20m/sD．加速度大小肯定不為10m/s2解析設(shè)物體的質(zhì)量為m，依據(jù)牛頓其次定律F合＝ma＝10m，F(xiàn)1與加速度方向的夾角為37°，依據(jù)幾何學(xué)問可知，F(xiàn)2有最小值，最小值為F2m＝F合sin37°＝6m。所以當(dāng)F1撤消后，合力的最小值為Fmin＝6m，此時合力的取值范圍為6m≤F合，所以最小的加速度為amin＝eq\f(Fmin,m)＝6m/s2，故A、D錯誤；速度變更率eq\f(Δv,Δt)＝a，可能為6m/s2，故B正確；由Δv＝at知，1s內(nèi)速度變更大小可能為20m/s，故C正確。答案BC牛頓第三定律的理解與應(yīng)用1．作用力與反作用力的“六同、三異、二無關(guān)”(1)六同：大小相同、性質(zhì)相同、同始終線、同時產(chǎn)生、同時變更、同時消逝。(2)三異：方向相反、不同物體、不同效果。(3)二無關(guān)：與物體的運動狀態(tài)無關(guān)、與物體是否受其他力無關(guān)。2．一對平衡力與作用力、反作用力的不同點名稱項目一對平衡力作用力與反作用力作用對象同一個物體兩個相互作用的不同物體作用時間不肯定同時產(chǎn)生、同時消逝肯定同時產(chǎn)生、同時消逝力的性質(zhì)不肯定相同肯定相同作用效果可相互抵消不行抵消【例2】(多選)(2024·陜西咸陽模擬)消防員用繩子將一不慎落入井中的兒童從井內(nèi)加速向上提的過程中，不計繩子的重力，以下說法正確的是()圖7A．繩子對兒童的拉力大于兒童對繩子的拉力B．繩子對兒童的拉力大于兒童的重力C．消防員對繩子的拉力與繩子對消防員的拉力是一對作用力與反作用力D．消防員對繩子的拉力與繩子對兒童的拉力是一對平衡力解析繩子對兒童的拉力和兒童對繩子的拉力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A錯誤；兒童從井內(nèi)加速向上運動的過程中，加速度方向向上，依據(jù)牛頓其次定律知繩子對兒童的拉力大于兒童的重力，故B正確；消防員對繩子的拉力與繩子對消防員的拉力是一對作用力與反作用力，故C正確；消防員對繩子的拉力與繩子對兒童的拉力作用在不同物體上，不是一對平衡力，故D錯誤。答案BC推斷作用力和反作用力的方法一看受力物體。作用力和反作用力應(yīng)作用在兩個相互作用的物體上。二看產(chǎn)生的緣由。作用力和反作用力是由于相互作用而產(chǎn)生的，肯定是同種性質(zhì)的力。1．(多選)搭載著“嫦娥三號”的“長征三號乙”運載火箭在西昌衛(wèi)星放射中心放射升空，下面關(guān)于衛(wèi)星與火箭升空的情形敘述正確的是()圖8A．火箭尾部向下噴氣，噴出的氣體反過來對火箭產(chǎn)生一個反作用力，從而讓火箭獲得了向上的推力B．火箭尾部噴出的氣體對空氣產(chǎn)生一個作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力C．火箭飛出大氣層后，由于沒有了空氣，火箭雖然向后噴氣，但也無法獲得前進(jìn)的動力D．衛(wèi)星進(jìn)入運行軌道之后，與地球之間仍舊存在一對作用力與反作用力解析火箭升空時，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對相互作用的物體?；鸺蛳聡姎鈺r，噴出的氣體對火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推動力。此動力并不是由四周的空氣對火箭的反作用力供應(yīng)的，因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無關(guān)，選項B、C錯誤，A正確；火箭運載衛(wèi)星進(jìn)入軌道之后，衛(wèi)星與地球之間依舊存在相互吸引力，即地球吸引衛(wèi)星，衛(wèi)星吸引地球，這就是一對作用力與反作用力，故選項D正確。答案AD2．如圖9所示，物體A和B的重力分別為11N和7N，不計彈簧秤、細(xì)線的重力和一切摩擦，則下列說法正確的是()圖9A．彈簧秤的讀數(shù)為14N，A對地面的壓力為11NB．彈簧秤的讀數(shù)為18N，A對地面的壓力為0C．彈簧秤的讀數(shù)為7N，A對地面的壓力為4ND．彈簧秤的讀數(shù)為0，A對地面的壓力為11N解析物體B保持靜止，說明B物體受到的合外力為零，即繩上拉力為7N，此刻彈簧秤靜止，因此彈簧秤的讀數(shù)為7N，說明彈簧秤對A拉力為7N，地面對A物體應(yīng)有4N的支持力，依據(jù)牛頓第三定律可知A對地面的壓力為4N，所以C正確。答案C課時作業(yè)(時間：30分鐘)基礎(chǔ)鞏固練1．(多選)下列哪些物理量的單位是導(dǎo)出單位()A．力的單位N B．壓強(qiáng)的單位PaC．長度的單位m D．加速度的單位m/s2答案ABD2．“嚴(yán)禁超載，嚴(yán)禁超速，嚴(yán)禁疲憊駕駛”是預(yù)防車禍的有效方法。下列說法正確的是()A．汽車超速會增大汽車的慣性B．汽車超載會減小汽車的剎車距離C．疲憊駕駛會縮短司機(jī)的反應(yīng)時間D．汽車超載會增大汽車的慣性答案D3．冰壺在冰面上運動時受到的阻力很小，可以在較長時間內(nèi)保持運動速度的大小和方向不變，我們可以說冰壺有較強(qiáng)的反抗運動狀態(tài)變更的“本事”。這里所指的“本事”是冰壺的慣性，慣性的大小取決于()圖1A．冰壺的速度 B．冰壺的質(zhì)量C．冰壺受到的推力 D．冰壺受到的阻力答案B4．(2024·福建三明清流一中質(zhì)檢)如圖2所示，人沿水平方向拉牛，但沒有拉動。下列說法中正確的是()圖2A．繩拉牛的力小于牛拉繩的力B．繩拉牛的力與牛拉繩的力是一對平衡力C．繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力D．繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是相互作用力解析繩拉牛的力和牛拉繩的力是作用力與反作用力，大小相等、方向相反，故A、B錯誤；由于沒有拉動牛，可知繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力，故C正確，D錯誤。答案C5．某人用繩子將一桶水從井內(nèi)向上提的過程中，不計繩子的重力，以下說法正確的是()圖3A．只有在桶勻速上升過程中，繩子對桶的拉力才等于桶對繩子的拉力B．桶加速上升的過程中，繩子對桶的拉力大于桶對繩子的拉力C．桶加速上升的過程中，繩子對桶的拉力等于桶對繩子的拉力D．桶減速向上運動的過程中，繩子對桶的拉力小于桶對繩子的拉力答案C6．(2024·上海單科)一碗水置于火車車廂內(nèi)的水平桌面上。當(dāng)火車向右做勻減速運動時，水面形態(tài)接近于圖()解析當(dāng)火車向右做勻減速運動時，碗內(nèi)的水由于慣性，保持原來較大的速度向右運動，則只有圖A所示的情形符合要求，故選項A正確。答案A7．沼澤地的下面隱藏著豐富的泥炭，泥炭是沼澤地積累的植物殘體，它的纖維狀和海綿狀的物理結(jié)構(gòu)導(dǎo)致人在其上面行走時簡單下陷(設(shè)在下陷過程中，泥炭對人的阻力不計)。假如整個下陷的過程是先加速再減速最終勻速運動，那么，下列說法中正確的是()A．在加速向下運動時，人對沼澤地的壓力大于人的重力B．在減速向下運動時，人對沼澤地的壓力小于人的重力C．在整個運動過程中，人對沼澤地的壓力是先大于后等于沼澤地對人的支持力D．在整個運動過程中，人對沼澤地的壓力大小總是等于沼澤地對人的支持力大小答案D8．(多選)如圖4所示，獵人非法獵猴，用兩根輕繩將猴子懸于空中，猴子處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下相關(guān)說法正確的是()圖4A．猴子受到三個力的作用B．繩拉猴子的力和猴子拉繩的力相互平衡C．地球?qū)镒拥囊εc猴子對地球的引力是一對作用力和反作用力D．人將繩子拉得越緊，猴子受到的合力越大解析猴子受重力和兩個拉力的作用，所以選項A正確；繩子拉猴子的力與猴子拉繩的力是一對作用力與反作用用，選項B錯誤，地球?qū)镒拥囊εc猴子對地球的引力是一對作用力和反作用力，選項C正確，猴子處于平衡狀態(tài)，合力總為零，選項D錯誤。答案AC9．不同類型的汽車在同一條水平馬路上直線行駛，則下列說法正確的是()A．車速越大的汽車，它的慣性越大B．質(zhì)量越大的汽車，它的慣性越大C．車速越大的汽車，緊急剎車后滑行的路程越短D．質(zhì)量越大的汽車，緊急剎車后滑行的路程越長解析質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大，選項B正確，A錯誤；緊急剎車后，汽車做勻減速直線運動，此時v2＝2μgs，由此可知速度越大的汽車，滑行的路程越長，與汽車的質(zhì)量無關(guān)，選項C、D錯誤。答案B10．(多選)木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如圖5所示，則有()圖5A．人對木箱底的壓力大小為G2＋FB．人對木箱底的壓力大小為G2C．木箱對地面的壓力大小為G2＋G1－FD．木箱對地面的壓力大小為G1＋G2解析對人隔離受力分析有：豎直向下的重力G2、向下的作用力F、向上的支持力FN，可得FN＝G2＋F，依據(jù)牛頓第三定律，人對木箱底的壓力大小為G2＋F，A項正確，B項錯誤；將人與木箱看成一個整體，可得木箱對地面的壓力大小為G1＋G2，C項錯誤，D項正確。答案AD11．如圖6所示，物體A、B疊放在水平粗糙桌面上，用水平力F拉物體B，使A隨B一起向右做勻加速直線運動，則與物體B發(fā)生作用與反作用的力有()圖6A．三對 B．四對 C．五對 D．六對答案D綜合提能練12．如圖7所示，水平地面上質(zhì)量為m的物體，與地面的動摩擦因數(shù)為μ，在勁度系數(shù)為k的輕彈簧作用下沿地面做勻速直線運動。彈簧沒有超出彈性限度，重力加速度為g，則()圖7A．彈簧的伸長量為eq\f(mg,k)B．彈簧的伸長量為eq\f(μmg,k)C．物體受到的支持力與對地面的壓力是一對平衡力D．彈簧的彈力與物體所受摩擦力是一對作用力與反作用力解析物體在水平方向上受彈簧彈力和摩擦力處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得μmg＝kx，則彈簧的伸長量x＝eq\f(μmg,k)，故選項A錯誤，B正確；物體受到的支持力和對地面的壓力是一對作用力和反作用力，故選項C錯誤；彈簧的彈力與物體所受的摩擦力是一對平衡力，故選項D錯誤。答案B13．為了節(jié)約能量，某商場安裝了如圖8所示的智能化電動扶梯，扶梯與水平面的夾角為θ。無人乘行時，