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新高考物理一轮复习教案第3章第1讲牛顿运动定律的理解（含解析）
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这是一份新高考物理一轮复习教案第3章第1讲牛顿运动定律的理解（含解析），共25页。教案主要包含了堵点疏通，对点激活等内容，欢迎下载使用。
知识点 牛顿第一定律 Ⅱ
1．牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持eq \x(\s\up1(01))匀速直线运动状态或eq \x(\s\up1(02))静止状态，除非作用在它上面的力迫使它eq \x(\s\up1(03))改变这种状态。
(2)意义
①揭示了物体的固有属性：一切物体都有eq \x(\s\up1(04))惯性，因此牛顿第一定律也被叫作eq \x(\s\up1(05))惯性定律。
②揭示了力与运动的关系：力不是eq \x(\s\up1(06))维持物体运动的原因，而是eq \x(\s\up1(07))改变物体运动状态的原因，即力是产生eq \x(\s\up1(08))加速度的原因。
(3)适用范围：惯性参考系。如果在一个参考系中，一个不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态，这样的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系。
2．惯性
(1)定义：物体具有保持原来eq \x(\s\up1(09))匀速直线运动状态或eq \x(\s\up1(10))静止状态的性质。
(2)惯性的两种表现
①物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或eq \x(\s\up1(11))匀速直线运动状态。
②物体受外力作用时，其惯性表现在反抗运动状态的eq \x(\s\up1(12))改变。
(3)量度：eq \x(\s\up1(13))质量是惯性大小的唯一量度，eq \x(\s\up1(14))质量大的物体惯性大，eq \x(\s\up1(15))质量小的物体惯性小。
(4)普遍性：惯性是物体的eq \x(\s\up1(16))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eq \x(\s\up1(17))无关(选填“有关”或“无关”)。
知识点 牛顿第二定律 Ⅱ
单位制 Ⅰ1.牛顿第二定律
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的eq \x(\s\up1(01))作用力成正比，跟它的eq \x(\s\up1(02))质量成反比，加速度的方向跟eq \x(\s\up1(03))作用力的方向相同。
(2)表达式：F＝kma，当F、m、a单位采用国际单位制时k＝eq \x(\s\up1(04))1，F＝eq \x(\s\up1(05))ma。
(3)适用范围
①牛顿第二定律只适用于eq \x(\s\up1(06))惯性参考系。
②牛顿第二定律只适用于eq \x(\s\up1(07))宏观物体(相对于分子、原子)、eq \x(\s\up1(08))低速运动(远小于光速)的情况。
2．单位制、基本单位、导出单位
(1)单位制：eq \x(\s\up1(09))基本单位和eq \x(\s\up1(10))导出单位一起组成了一个单位制。
①基本量：在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫作基本量。
②基本单位：基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们是eq \x(\s\up1(11))质量、eq \x(\s\up1(12))时间、eq \x(\s\up1(13))长度，它们的单位千克、秒、米就是基本单位。
③导出量和导出单位：由eq \x(\s\up1(14))基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。
(2)国际单位制的基本单位
知识点 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eq \x(\s\up1(01))相互的。当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。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。
2．内容
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小eq \x(\s\up1(02))相等，方向eq \x(\s\up1(03))相反，作用在eq \x(\s\up1(04))同一条直线上。
3．表达式：F＝－F′。
4．意义：建立了相互作用的物体之间的联系，体现了作用力与反作用力的相互依赖关系。
一 堵点疏通
1．牛顿第一定律是根据实验得到的定律，可以通过实验验证。( )
2．环绕地球运动的宇宙飞船处于完全失重状态，没有惯性。( )
3．汽车速度越大，刹车时越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大。( )
4．牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例。( )
5．先有作用力，然后才有反作用力。( )
6．人走在松软土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力。( )
7．大小相等，方向相反，作用在同一直线上，而且作用在两个物体上的两个力一定是作用力与反作用力。( )
8．力的单位是牛顿，简称牛，也属于基本单位。( )
9．物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系。( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7.×
8．× 9.√
二 对点激活
1．(人教版必修第一册·P82·T1改编)(多选)下列对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是( )
A．飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，则能击中目标
B．地球自西向东自转，人向上跳起来后，还会落到原地
C．安全带的作用是防止汽车刹车时人由于具有惯性仍向前运动而发生危险
D．向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力
答案 BC
解析 飞机投下的炸弹由于惯性做平抛运动，所以目标在正下方时投弹不能击中，A错误；地球自西向东转，人向上跳起后，由于惯性人也跟地球一起从西向东运动，故人仍落到原地，B正确；紧急刹车时，汽车停止运动，人由于惯性仍向前运动，容易撞伤，所以系上安全带对人起到保护作用，C正确；向上抛出的物体，由于惯性，在空中继续向上运动，而不是受到向上的作用力，D错误。
2．(多选)关于力学单位制，以下说法中正确的是( )
A．kg、m/s、N等单位为导出单位
B．kg、m、s都是基本单位
C．牛顿第二定律的表达式F＝kma，式中各物理量取国际单位时k＝1
D．在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是g
答案 BC
解析 kg为基本单位，故A错误；kg、m、s是国际单位制中的基本单位，故B正确；F＝kma中质量m取“kg”、a取“m/s2”、F取“N”时k＝1，C正确；国际单位制中质量的单位是kg，而不是g，故D错误。
3. (人教版必修第一册·P65·拓展学习改编)(多选)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果(如图所示)，分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论正确的是( )
A．作用力与反作用力同时产生
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相等
D．作用力与反作用力的合力为零
答案 AC
解析 作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，同时产生、同时消失，故A、C正确，B错误；作用力与反作用力作用在两个物体上，不能求合力，故D错误。
考点1 牛顿第一定律的理解
对牛顿第一定律的四点说明
(1)明确惯性的概念：牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性。
(2)揭示力的本质：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
(3)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受力时的状态，而物体不受力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合力等于零，与物体不受力时的表现是相同的。
(4)与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。力是如何改变物体运动状态的问题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。
例1 (2020·内蒙古呼和浩特市高三质量普查调研)伽利略理想斜面实验是16世纪力学发展的重要起点，如图，小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升，斜面上先后铺垫三种粗糙程度不同的材料时，小球沿右侧斜面上升的最高位置依次为图中1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到最直接的结论是( )
A．斜面的粗糙程度越低，小球上升的位置越高，如果斜面光滑，则小球能够到达与O点等高处
B．如果小球受力平衡，它将一直保持匀速直线运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．如果小球受力一定，质量越大时，它的加速度越小
(1)小球受到的阻力越小，小球上升的位置越高还是越低？
提示：越高。
(2)直接结论包括推理过程后的结论吗？
提示：不包括。
尝试解答 选A。
由实验结果可知，斜面的粗糙程度越低，小球上升的位置越高，如果斜面光滑，小球不会有能量损失，将上升到与O点等高的位置，故A正确；根据题中三次实验结果的对比，不能直接得到B、C项结论，D项结论与本实验无关，故B、C、D错误。
牛顿第一定律的应用技巧
(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。
(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应先分析物体所受的合力情况。
[变式1－1] (2020·安徽省濉溪县高三第一次教学质量检测)(多选)以下短文摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章：阿波罗登月火箭在离开地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有发动机，正向月球飞去。”汤姆：“你们关闭了所有发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动飞向月球？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知，下列说法中正确的是( )
A．汤姆的问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
B．宇航员的回答所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
C．宇航员的回答所体现的物理思想是“物体的运动不需要力来维持”
D．宇航员的回答的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行
答案 ACD
解析 汤姆认为火箭运动一定需要力来推动，所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”，故A正确；宇航员认为物体的运动不需要力来维持，火箭靠惯性飞行，体现了伽利略的研究思想，故B错误，C、D正确。
[变式1－2] 某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则( )
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．该同学是在利用羽毛球的惯性
答案 D
解析 羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球具有惯性要保持原来的静止状态，所以会从筒的上端出来，羽毛球筒受到羽毛球对它向上的摩擦力，而羽毛球受到筒对它向下的摩擦力，故D正确，A、B、C错误。
考点2 牛顿第二定律的理解
牛顿第二定律的性质
例2 (多选)下列说法正确的是( )
A．对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，在力刚作用瞬间，物体立即获得加速度
B．物体由于做加速运动，所以才受合力作用
C．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关
D．物体所受合力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小
(1)a由什么决定？
提示：由a＝eq \f(F,m)知a由合力F和质量m共同决定。
(2)a变小v一定变小吗？
提示：不一定，当a与v同向时v变大；当a与v反向时v变小。
尝试解答 选ACD。
由于物体的加速度与合力是瞬时对应关系，因此在力刚作用瞬间，物体会立即获得加速度，A正确；根据因果关系，合力是产生加速度的原因，即物体由于受合力作用，才会产生加速度，B错误；牛顿第二定律F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关，C正确；由牛顿第二定律知物体所受合力减小，加速度一定会减小，而速度的变化由加速度和初速度共同决定，不一定会减小，D正确。
合力、速度、加速度间的关系
(1)在质量一定时，物体的加速度由合力决定。合力大小决定加速度大小，合力方向决定加速度方向。合力恒定，加速度恒定；合力变化，加速度变化。
(2)做直线运动的物体，只要速度和加速度方向相同，速度就增大；只要速度和加速度方向相反，速度就减小。
[变式2] 如图所示，一木块在光滑水平面上受一个恒力F作用而运动，前方固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是( )
A．木块将立即做匀减速直线运动
B．木块将立即做变减速直线运动
C．在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大
D．在弹簧压缩量最大时，木块的加速度为零
答案 C
解析 木块刚接触弹簧时弹簧的形变量较小，弹力小于F，木块依旧做加速运动，只有弹力大于F之后，木块才减速，故A、B错误，C正确；当弹簧压缩量最大时，弹力大于F，弹力与恒力F的合力不为零，因此木块的加速度不为零，故D错误。
考点3 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”：①大小相同；②性质相同；③同一直线；④同时产生；⑤同时变化；⑥同时消失。
(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同。
(3)“二无关”：①与物体的运动状态无关；②与是否和另外物体相互作用无关。
2．一对平衡力和一对作用力与反作用力的比较
例3 引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。如图所示，这样上拉下放，重复动作，达到健身的目的。关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是( )
A．在加速上拉过程中，单杠对人的作用力大于人对单杠的作用力
B．在加速下放过程中，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力大小相等
C．悬垂静止时，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力
D．在加速下放过程中，某瞬间人可能不受力的作用
(1)一对作用力与反作用力的特点是什么？
提示：分别作用在两个物体上，并且总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
(2)一对平衡力的特点是什么？
提示：作用在同一物体上，并且总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
尝试解答 选B。
无论是上拉过程、下放过程，还是悬垂静止时，单杠对人的作用力总与人对单杠的作用力大小相等，是一对相互作用力，与人的运动状态无关，A、C错误，B正确；在加速下放过程中，人始终受重力的作用，故D错误。
应用牛顿第三定律应注意的问题
(1)对于任何物体，在任何条件下，牛顿第三定律都是成立的。不能错误地认为只有物体受力平衡时，牛顿第三定律才成立。
(2)作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果往往不同。
(3)作用力与反作用力是两个物体间的相互作用力，不牵扯第三个物体。
[变式3－1] (多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是( )
A．水平力F跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
答案 BD
解析 水平力F跟墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是一对平衡力，也不是一对相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的一对相互作用力，是一对作用力与反作用力，D正确。
[变式3－2] 下列说法正确的是( )
A．起重机用钢索加速吊起货物时，钢索对货物的力大于货物对钢索的力
B．子弹能射入木块是因为子弹对木块的力大于木块对子弹的阻力
C．大人与小孩相撞时，大人对小孩的撞击力大于小孩对大人的撞击力
D．将图钉按入木板，图钉对木板的力和木板对图钉的力大小是相等的
答案 D
解析 钢索对货物的力与货物对钢索的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，A错误；子弹对木块的力与木块对子弹的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，B错误；大人对小孩的撞击力与小孩对大人的撞击力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，C错误；图钉对木板的力和木板对图钉的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，D正确。
思想方法3 牛顿第三定律在受力分析中的妙用
1．方法概述
在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某些力，则可以通过分析其反作用力来解决问题，牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，使得我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔。
2．常见类型
物体与地面(或其他受力未知的物体)相互作用，求物体对地面(或其他物体)的作用力。
3．解题思路
(1)根据所求问题应用整体法或隔离法选择研究对象。
(2)根据牛顿第三定律转换研究对象，进行受力分析。
【典题例证】
一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的总质量为M，环的质量为m，如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱对地面的压力大小为( )
A．Mg＋f B.Mg－f
C．Mg＋mg D.Mg－mg
[解析] 环在竖直方向上受重力及杆给它的竖直向上的摩擦力f，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力f′，故箱子与杆整体竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg。根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即N′＝Mg＋f，故A正确。
[答案] A
名师点睛 题中箱对地面的压力作用在地面上，因不能以地面为研究对象，这时必须转换研究对象，先以箱为研究对象，求地面对箱的支持力，再通过牛顿第三定律求箱对地面的压力。而求地面对箱的支持力时，要先分析箱的受力；求环对杆的摩擦力时，也要转换研究对象，先以环为研究对象，求杆对环的摩擦力，再通过牛顿第三定律求环对杆的摩擦力。
【针对训练】
(多选)如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则( )
A．箱子对木板的摩擦力方向向右
B．木板对地面的摩擦力方向向左
C．木板对地面的压力大小为3mg
D．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg
答案 AC
解析 以箱子为研究对象，水平方向上，木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡，所以，木板对箱子的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律，箱子对木板的摩擦力方向向右，A正确；以木板、人、箱子整体为研究对象，地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡，所以地面对木板的支持力大小为3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg，C正确，D错误；以木板、人、箱子整体为研究对象，地面对木板的摩擦力为0，所以木板对地面的摩擦力为0，B错误。
1．(2016·全国卷Ⅰ)(多选)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则( )
A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D．质点单位时间内速率的变化量总是不变
答案 BC
解析 由题意知此恒力即为质点所受合外力，若原速度与该恒力在一条直线上，则质点做匀变速直线运动，质点单位时间内速率的变化量总是不变的；若原速度与该恒力不在一条直线上，则质点做匀变速曲线运动，速度与恒力间夹角逐渐减小，质点单位时间内速度的变化量是不变的，但速率的变化量是变化的，A、D两项错误，B项正确；由牛顿第二定律知，质点加速度的方向总与该恒力方向相同，C项正确。
2. (2017·上海高考)如图，在匀强电场中，悬线一端固定于地面，另一端拉住一个带电小球，使之处于静止状态。忽略空气阻力，当悬线断裂后，小球将做( )
A．曲线运动 B.匀速直线运动
C．匀加速直线运动 D.变加速直线运动
答案 C
解析 在悬线断裂前，小球受重力、电场力和悬线拉力作用而处于平衡状态，故重力与电场力的合力与拉力等大反向。悬线断裂后，小球所受重力与电场力的合力大小、方向均不变，故小球将沿原来悬线拉力的反方向做匀加速直线运动，C正确。
3．(2017·上海高考)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，水面形状接近于图( )
答案 A
解析 (方法一)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A正确。
(方法二)“微元体”的选取
由于液体内任一部分所受合力水平向左，故可在液体内部任意位置取一个立方体，则右侧面处的压强必大于左侧面处的压强，由液体的压强公式p＝ρgh可知，液体内同一水平线上各点从左到右距液面高度依次增大，故A正确。
4. (2016·上海高考)如图，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( )
A．OA方向 B.OB方向
C．OC方向 D.OD方向
答案 D
解析 当小车向右做匀加速运动时，其加速度的方向水平向右，由牛顿第二定律可知，小球所受合外力的方向水平向右，即沿图中OD方向，D正确，A、B、C错误。
5．(2020·福建省福清市高三线上教学质量检测)新型冠状病毒在显微镜下的形状如图所示，它的大小在纳米的数量级下。根据我们高中所学内容，下列选项中属于国际单位制基本单位的是( )
A．长度 B.m
C.nm D.m/s
答案 B
解析 国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度(m)、质量(kg)、时间(s)、热力学温度(K)、电流(A)、发光强度(cd)、物质的量(ml)，它们的国际单位是基本单位，而由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫作导出单位。A项的长度是基本物理量，B项的m是国际单位制基本单位，C项的nm是非国际单位制单位，D项的m/s是导出单位，故B正确，A、C、D错误。
时间：40分钟 满分：100分
一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中1～7题为单选，8～10题为多选)
1．(2020·安徽省庐巢七校联盟第三次联考)下列说法正确的是( )
A．牛顿认为力是维持物体运动的原因
B．牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实验来验证
C．国际单位制中，kg、m、N是三个基本单位
D．根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt→0时，eq \f(Δx,Δt)就可以表示物体在该时刻的瞬时速度
答案 D
解析 牛顿认为力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，A错误；牛顿第二定律可以通过实验来验证，牛顿第一定律不可以通过实验来验证，B错误；国际单位制中，kg、m是基本单位，N是导出单位，C错误；根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt→0时，eq \f(Δx,Δt)就可以表示物体在该时刻的瞬时速度，D正确。
2．(2020·四川省成都市一诊)图示情景中，小球相对于水平桌面向后运动的原因是( )
A．小球突然失去惯性
B．动车突然向前加速
C．动车突然向前减速
D．动车做匀速直线运动的速度很大
答案 B
解析 小球突然相对水平桌面向后运动，是因为动车突然向前加速，因为惯性，小球会保持原来的运动状态，所以会相对于水平桌面向后运动，故B正确。
3．(2020·福建省三明市高三(下)5月质量检查)爱因斯坦曾经设计了一个真空中的理想实验，在这个实验中，当电梯(内部为真空)相对于地球静止时，封闭在电梯里的观察者发现，从手中释放的苹果和羽毛落到电梯底板上；当电梯做自由落体运动时，观察者发现，从手中释放的苹果和羽毛会停在空中而不下落。下列关于这一实验的说法正确的是( )
A．电梯相对地球静止时，释放后的苹果比羽毛先落到电梯底板
B．电梯做自由落体运动时，释放后的苹果和羽毛受到的合力为零
C．以自由下落的电梯为参考系，牛顿第二定律是成立的
D．在自由下落的电梯里，观察者不能仅从苹果和羽毛的运动现象判断引力是否存在
答案 D
解析 电梯相对地球静止时，由于不受空气阻力，释放后的苹果和羽毛均做自由落体运动，故二者同时落到电梯底板上，A错误；电梯做自由落体运动时，释放后的苹果和羽毛同样只受重力作用，B错误；牛顿第二定律成立的条件是必须在惯性参考系中，即选择静止或做匀速直线运动的物体为参考系，而自由下落的电梯不是惯性参考系，因此以自由下落的电梯为参考系，牛顿第二定律是不成立的，C错误；由于自由下落的电梯不是惯性参考系，牛顿第二定律不成立，则观察者不能仅凭此时苹果和羽毛的运动现象判断两个物体的受力情况，D正确。
4. (2020·福建省莆田市第一联盟体高三(上)期末)一皮带传送装置如图所示，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦。现将滑块轻放在皮带上，弹簧恰好处于自然长度且轴线水平。若在弹簧从自然长度到第一次达到最长的过程中，滑块始终未与皮带达到共速，则在此过程中滑块的速度和加速度变化情况是( )
A．速度增大，加速度增大
B．速度增大，加速度减小
C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小
D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大
答案 D
解析 滑块始终未与皮带达到共速，则滑块始终受到皮带对它向左的滑动摩擦力μmg。开始时，弹簧弹力小于摩擦力，滑块向左做加速运动，对滑块，由牛顿第二定律有：μmg－kx＝ma，在滑块运动过程中摩擦力不变，弹力增大，所以滑块的加速度减小，滑块先做加速度减小的加速运动；当弹力增大到大于摩擦力时，有：kx－μmg＝ma，随弹力的增大，滑块的加速度增大，滑块做加速度增大的减速运动，直到速度减小为零，弹簧最长，故A、B、C错误，D正确。
5．如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上以加速度a水平向右加速滑行，长木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与长木板间的动摩擦因数为μ2，若长木板仍处于静止状态，则长木板对地面的摩擦力大小和方向一定为( )
A．μ1(m＋M)g，向左 B.μ2mg，向右
C．μ2mg＋ma，向右 D.μ1mg＋μ2Mg，向左
答案 B
解析 长木板处于静止状态，水平方向受两个力：木块对长木板向右的滑动摩擦力，大小为f1＝μ2mg，地面对长木板向左的静摩擦力f2，据平衡条件得f2＝f1＝μ2mg，根据牛顿第三定律，长木板对地面的摩擦力大小为μ2mg，方向向右，故B正确。
6. (2020·福建省师范大学附属中学高三上学期期中)如图所示，一辆有驱动力的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一质量为1 kg的物块相连。物块和小车一起向右匀速运动时，弹簧处于压缩状态，弹簧弹力大小为2 N。若小车开始向右加速运动，加速度大小为4 m/s2，则物块受到的摩擦力的大小与匀速时比较( )
A．不变 B.变大
C．变小 D.以上三种情况均有可能
答案 A
解析 物块与小车一起向右匀速运动时，物块受力平衡，水平方向物块受向右的弹力和向左的摩擦力，大小相等，为：f1＝2 N，所以物块与小车间的最大静摩擦力至少为：fm＝2 N，当小车开始向右加速运动时，假设物块相对小车静止，则物块所受合力为：F合＝f2＋F弹＝ma＝4 N，弹簧弹力不突变，F弹＝2 N，解得此时摩擦力大小为：f2＝2 N≤fm，方向向右，所以假设成立，即物块与小车相对静止；由f1＝f2可知，A正确。
7．一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如图所示，下列说法正确的是( )
A．F1的施力物体是弹簧 B.F2的反作用力是F3
C．F3的施力物体是地球 D.F4的反作用力是F1
答案 B
解析 由题图可知，F1是小球的重力，其施力物体是地球，A错误；F2是弹簧对小球的拉力，F3是小球对弹簧的拉力，两力是一对作用力与反作用力，B正确；F3是小球对弹簧的拉力，其施力物体是小球，C错误；F4与F1没有直接关系，不是一对作用力与反作用力，D错误。
8．(2020·江苏省淮安市六校联盟高三下学期第三次学情调查)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有( )
A．物体之间普遍存在相互吸引力
B．力不是维持物体运动的原因
C．物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反
D．忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快
答案 BD
解析 伽利略没有发现物体之间普遍存在相互吸引力的规律，故A错误；伽利略根据理想斜面实验，发现了力不是维持物体运动的原因，故B正确；物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反是牛顿第三定律的内容，不是伽利略发现的，故C错误；伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合的方法，得出了自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，并且发现忽略空气阻力，重物和轻物下落得同样快，故D正确。
9. 木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图所示，则有( )
A．人对木箱底的压力大小为G2＋F
B．人对木箱底的压力大小为G2
C．木箱对地面的压力大小为G2＋G1－F
D．木箱对地面的压力大小为G1＋G2
答案 AD
解析 对人隔离受力分析，人受竖直向下的重力G2、向下的作用力F′、向上的支持力FN，由牛顿第三定律与平衡条件可得FN＝G2＋F′＝G2＋F，根据牛顿第三定律，人对木箱底的压力大小为G2＋F，A正确，B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错误，D正确。
10. 如图所示，当车向右加速行驶时，一质量为m的物块紧贴在车厢壁上，且相对于车厢壁静止。下列说法正确的是( )
A．在竖直方向上，车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡
B．在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力
C．若车的加速度变小，则车厢壁对物块的弹力减小
D．若车的加速度变大，则车厢壁对物块的摩擦力也变大
答案 AC
解析 物块受三个力，水平方向受弹力FN，且FN＝ma，故a减小，FN减小，C正确；竖直方向受重力和车厢壁对物块的静摩擦力f，且f＝mg，a增大，f不变，故A正确，D错误；在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对作用力与反作用力，故B错误。
二、非选择题(本题共2小题，共30分)
11. (14分)如图所示，两块小磁体质量均为0.5 kg，A磁体用轻质弹簧吊在天花板上，B磁体在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m。当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm。不计地磁场对磁体的作用和磁体与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小。(g取10 m/s2)
答案 9 N
解析 对A受力分析如图甲所示，设B对A作用力的方向竖直向下，由平衡条件得k(L－L0)－mg－F＝0，解得：F＝－4 N，故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上；由牛顿第三定律得A对B的作用力F′＝－F＝4 N，方向竖直向下，对B受力分析如图乙所示，由平衡条件得FN－mg－F′＝0，解得：FN＝9 N，由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N。
12. (16分)如图所示，底座A上装有一根直立杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的圆环B，它与杆有摩擦。当圆环从底端以某一速度v向上飞起时，圆环的加速度大小为a，底座A不动，求圆环在升起和下落过程中，水平面对底座的支持力分别是多大？(圆环在升起和下落过程中，所受摩擦力大小不变)
答案 (M＋m)g－ma (M－m)g＋ma
解析 如图甲所示，圆环上升时，设杆给环的摩擦力大小为Ff1，环给杆的摩擦力大小为Ff2，水平面对底座的支持力大小为FN1，则
对圆环：mg＋Ff1＝ma，
对底座：FN1＋Ff2－Mg＝0，
由牛顿第三定律得：Ff1＝Ff2，
联立解得：FN1＝(M＋m)g－ma；
如图乙所示，圆环下降时，设杆给环的摩擦力大小为Ff1′，环给杆的摩擦力大小为Ff2′，水平面对底座的支持力大小为FN2，则
对底座：Mg＋Ff2′－FN2＝0，
由牛顿第三定律得：Ff1′＝Ff2′，
又由题意有：Ff1′＝Ff1
联立解得：FN2＝(M－m)g＋ma。
考情分析
本章内容是高考的重点，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算题。
重要考点
1.牛顿运动定律及其应用(Ⅱ)
2．超重和失重(Ⅰ)
实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系
考点解读
1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题，以及对超重和失重现象的理解，对牛顿第二定律的验证方法和验证原理的掌握。
2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、实验题、计算题。高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系。
3．本章内容含有中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，且为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往较高。
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克(公斤)
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
物质的量
n，(ν)
摩[尔]
ml
发光强度
I，(IV)
坎[德拉]
cd
一对平衡力
作用力与反作用力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同点
作用对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用时间
不一定同时产生、同时变化、同时消失
一定同时产生、同时变化、同时消失
力的性质
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消
知识点 牛顿第一定律 Ⅱ
1．牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持eq \x(\s\up1(01))匀速直线运动状态或eq \x(\s\up1(02))静止状态，除非作用在它上面的力迫使它eq \x(\s\up1(03))改变这种状态。
(2)意义
①揭示了物体的固有属性：一切物体都有eq \x(\s\up1(04))惯性，因此牛顿第一定律也被叫作eq \x(\s\up1(05))惯性定律。
②揭示了力与运动的关系：力不是eq \x(\s\up1(06))维持物体运动的原因，而是eq \x(\s\up1(07))改变物体运动状态的原因，即力是产生eq \x(\s\up1(08))加速度的原因。
(3)适用范围：惯性参考系。如果在一个参考系中，一个不受力的物体会保持匀速直线运动状态或静止状态，这样的参考系叫作惯性参考系，简称惯性系。
2．惯性
(1)定义：物体具有保持原来eq \x(\s\up1(09))匀速直线运动状态或eq \x(\s\up1(10))静止状态的性质。
(2)惯性的两种表现
①物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或eq \x(\s\up1(11))匀速直线运动状态。
②物体受外力作用时，其惯性表现在反抗运动状态的eq \x(\s\up1(12))改变。
(3)量度：eq \x(\s\up1(13))质量是惯性大小的唯一量度，eq \x(\s\up1(14))质量大的物体惯性大，eq \x(\s\up1(15))质量小的物体惯性小。
(4)普遍性：惯性是物体的eq \x(\s\up1(16))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eq \x(\s\up1(17))无关(选填“有关”或“无关”)。
知识点 牛顿第二定律 Ⅱ
单位制 Ⅰ1.牛顿第二定律
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的eq \x(\s\up1(01))作用力成正比，跟它的eq \x(\s\up1(02))质量成反比，加速度的方向跟eq \x(\s\up1(03))作用力的方向相同。
(2)表达式：F＝kma，当F、m、a单位采用国际单位制时k＝eq \x(\s\up1(04))1，F＝eq \x(\s\up1(05))ma。
(3)适用范围
①牛顿第二定律只适用于eq \x(\s\up1(06))惯性参考系。
②牛顿第二定律只适用于eq \x(\s\up1(07))宏观物体(相对于分子、原子)、eq \x(\s\up1(08))低速运动(远小于光速)的情况。
2．单位制、基本单位、导出单位
(1)单位制：eq \x(\s\up1(09))基本单位和eq \x(\s\up1(10))导出单位一起组成了一个单位制。
①基本量：在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫作基本量。
②基本单位：基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们是eq \x(\s\up1(11))质量、eq \x(\s\up1(12))时间、eq \x(\s\up1(13))长度，它们的单位千克、秒、米就是基本单位。
③导出量和导出单位：由eq \x(\s\up1(14))基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。
(2)国际单位制的基本单位
知识点 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eq \x(\s\up1(01))相互的。当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。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。
2．内容
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小eq \x(\s\up1(02))相等，方向eq \x(\s\up1(03))相反，作用在eq \x(\s\up1(04))同一条直线上。
3．表达式：F＝－F′。
4．意义：建立了相互作用的物体之间的联系，体现了作用力与反作用力的相互依赖关系。
一 堵点疏通
1．牛顿第一定律是根据实验得到的定律，可以通过实验验证。( )
2．环绕地球运动的宇宙飞船处于完全失重状态，没有惯性。( )
3．汽车速度越大，刹车时越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大。( )
4．牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例。( )
5．先有作用力，然后才有反作用力。( )
6．人走在松软土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力。( )
7．大小相等，方向相反，作用在同一直线上，而且作用在两个物体上的两个力一定是作用力与反作用力。( )
8．力的单位是牛顿，简称牛，也属于基本单位。( )
9．物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系。( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7.×
8．× 9.√
二 对点激活
1．(人教版必修第一册·P82·T1改编)(多选)下列对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是( )
A．飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，则能击中目标
B．地球自西向东自转，人向上跳起来后，还会落到原地
C．安全带的作用是防止汽车刹车时人由于具有惯性仍向前运动而发生危险
D．向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力
答案 BC
解析 飞机投下的炸弹由于惯性做平抛运动，所以目标在正下方时投弹不能击中，A错误；地球自西向东转，人向上跳起后，由于惯性人也跟地球一起从西向东运动，故人仍落到原地，B正确；紧急刹车时，汽车停止运动，人由于惯性仍向前运动，容易撞伤，所以系上安全带对人起到保护作用，C正确；向上抛出的物体，由于惯性，在空中继续向上运动，而不是受到向上的作用力，D错误。
2．(多选)关于力学单位制，以下说法中正确的是( )
A．kg、m/s、N等单位为导出单位
B．kg、m、s都是基本单位
C．牛顿第二定律的表达式F＝kma，式中各物理量取国际单位时k＝1
D．在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是g
答案 BC
解析 kg为基本单位，故A错误；kg、m、s是国际单位制中的基本单位，故B正确；F＝kma中质量m取“kg”、a取“m/s2”、F取“N”时k＝1，C正确；国际单位制中质量的单位是kg，而不是g，故D错误。
3. (人教版必修第一册·P65·拓展学习改编)(多选)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果(如图所示)，分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论正确的是( )
A．作用力与反作用力同时产生
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相等
D．作用力与反作用力的合力为零
答案 AC
解析 作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，同时产生、同时消失，故A、C正确，B错误；作用力与反作用力作用在两个物体上，不能求合力，故D错误。
考点1 牛顿第一定律的理解
对牛顿第一定律的四点说明
(1)明确惯性的概念：牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性。
(2)揭示力的本质：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
(3)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受力时的状态，而物体不受力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合力等于零，与物体不受力时的表现是相同的。
(4)与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。力是如何改变物体运动状态的问题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。
例1 (2020·内蒙古呼和浩特市高三质量普查调研)伽利略理想斜面实验是16世纪力学发展的重要起点，如图，小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升，斜面上先后铺垫三种粗糙程度不同的材料时，小球沿右侧斜面上升的最高位置依次为图中1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到最直接的结论是( )
A．斜面的粗糙程度越低，小球上升的位置越高，如果斜面光滑，则小球能够到达与O点等高处
B．如果小球受力平衡，它将一直保持匀速直线运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．如果小球受力一定，质量越大时，它的加速度越小
(1)小球受到的阻力越小，小球上升的位置越高还是越低？
提示：越高。
(2)直接结论包括推理过程后的结论吗？
提示：不包括。
尝试解答 选A。
由实验结果可知，斜面的粗糙程度越低，小球上升的位置越高，如果斜面光滑，小球不会有能量损失，将上升到与O点等高的位置，故A正确；根据题中三次实验结果的对比，不能直接得到B、C项结论，D项结论与本实验无关，故B、C、D错误。
牛顿第一定律的应用技巧
(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。
(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应先分析物体所受的合力情况。
[变式1－1] (2020·安徽省濉溪县高三第一次教学质量检测)(多选)以下短文摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章：阿波罗登月火箭在离开地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有发动机，正向月球飞去。”汤姆：“你们关闭了所有发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动飞向月球？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知，下列说法中正确的是( )
A．汤姆的问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
B．宇航员的回答所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
C．宇航员的回答所体现的物理思想是“物体的运动不需要力来维持”
D．宇航员的回答的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行
答案 ACD
解析 汤姆认为火箭运动一定需要力来推动，所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”，故A正确；宇航员认为物体的运动不需要力来维持，火箭靠惯性飞行，体现了伽利略的研究思想，故B错误，C、D正确。
[变式1－2] 某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则( )
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．该同学是在利用羽毛球的惯性
答案 D
解析 羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球具有惯性要保持原来的静止状态，所以会从筒的上端出来，羽毛球筒受到羽毛球对它向上的摩擦力，而羽毛球受到筒对它向下的摩擦力，故D正确，A、B、C错误。
考点2 牛顿第二定律的理解
牛顿第二定律的性质
例2 (多选)下列说法正确的是( )
A．对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，在力刚作用瞬间，物体立即获得加速度
B．物体由于做加速运动，所以才受合力作用
C．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关
D．物体所受合力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小
(1)a由什么决定？
提示：由a＝eq \f(F,m)知a由合力F和质量m共同决定。
(2)a变小v一定变小吗？
提示：不一定，当a与v同向时v变大；当a与v反向时v变小。
尝试解答 选ACD。
由于物体的加速度与合力是瞬时对应关系，因此在力刚作用瞬间，物体会立即获得加速度，A正确；根据因果关系，合力是产生加速度的原因，即物体由于受合力作用，才会产生加速度，B错误；牛顿第二定律F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关，C正确；由牛顿第二定律知物体所受合力减小，加速度一定会减小，而速度的变化由加速度和初速度共同决定，不一定会减小，D正确。
合力、速度、加速度间的关系
(1)在质量一定时，物体的加速度由合力决定。合力大小决定加速度大小，合力方向决定加速度方向。合力恒定，加速度恒定；合力变化，加速度变化。
(2)做直线运动的物体，只要速度和加速度方向相同，速度就增大；只要速度和加速度方向相反，速度就减小。
[变式2] 如图所示，一木块在光滑水平面上受一个恒力F作用而运动，前方固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是( )
A．木块将立即做匀减速直线运动
B．木块将立即做变减速直线运动
C．在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大
D．在弹簧压缩量最大时，木块的加速度为零
答案 C
解析 木块刚接触弹簧时弹簧的形变量较小，弹力小于F，木块依旧做加速运动，只有弹力大于F之后，木块才减速，故A、B错误，C正确；当弹簧压缩量最大时，弹力大于F，弹力与恒力F的合力不为零，因此木块的加速度不为零，故D错误。
考点3 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”：①大小相同；②性质相同；③同一直线；④同时产生；⑤同时变化；⑥同时消失。
(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同。
(3)“二无关”：①与物体的运动状态无关；②与是否和另外物体相互作用无关。
2．一对平衡力和一对作用力与反作用力的比较
例3 引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。如图所示，这样上拉下放，重复动作，达到健身的目的。关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是( )
A．在加速上拉过程中，单杠对人的作用力大于人对单杠的作用力
B．在加速下放过程中，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力大小相等
C．悬垂静止时，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力
D．在加速下放过程中，某瞬间人可能不受力的作用
(1)一对作用力与反作用力的特点是什么？
提示：分别作用在两个物体上，并且总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
(2)一对平衡力的特点是什么？
提示：作用在同一物体上，并且总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
尝试解答 选B。
无论是上拉过程、下放过程，还是悬垂静止时，单杠对人的作用力总与人对单杠的作用力大小相等，是一对相互作用力，与人的运动状态无关，A、C错误，B正确；在加速下放过程中，人始终受重力的作用，故D错误。
应用牛顿第三定律应注意的问题
(1)对于任何物体，在任何条件下，牛顿第三定律都是成立的。不能错误地认为只有物体受力平衡时，牛顿第三定律才成立。
(2)作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果往往不同。
(3)作用力与反作用力是两个物体间的相互作用力，不牵扯第三个物体。
[变式3－1] (多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是( )
A．水平力F跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
答案 BD
解析 水平力F跟墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是一对平衡力，也不是一对相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的一对相互作用力，是一对作用力与反作用力，D正确。
[变式3－2] 下列说法正确的是( )
A．起重机用钢索加速吊起货物时，钢索对货物的力大于货物对钢索的力
B．子弹能射入木块是因为子弹对木块的力大于木块对子弹的阻力
C．大人与小孩相撞时，大人对小孩的撞击力大于小孩对大人的撞击力
D．将图钉按入木板，图钉对木板的力和木板对图钉的力大小是相等的
答案 D
解析 钢索对货物的力与货物对钢索的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，A错误；子弹对木块的力与木块对子弹的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，B错误；大人对小孩的撞击力与小孩对大人的撞击力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，C错误；图钉对木板的力和木板对图钉的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，D正确。
思想方法3 牛顿第三定律在受力分析中的妙用
1．方法概述
在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某些力，则可以通过分析其反作用力来解决问题，牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，使得我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔。
2．常见类型
物体与地面(或其他受力未知的物体)相互作用，求物体对地面(或其他物体)的作用力。
3．解题思路
(1)根据所求问题应用整体法或隔离法选择研究对象。
(2)根据牛顿第三定律转换研究对象，进行受力分析。
【典题例证】
一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的总质量为M，环的质量为m，如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱对地面的压力大小为( )
A．Mg＋f B.Mg－f
C．Mg＋mg D.Mg－mg
[解析] 环在竖直方向上受重力及杆给它的竖直向上的摩擦力f，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力f′，故箱子与杆整体竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg。根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即N′＝Mg＋f，故A正确。
[答案] A
名师点睛 题中箱对地面的压力作用在地面上，因不能以地面为研究对象，这时必须转换研究对象，先以箱为研究对象，求地面对箱的支持力，再通过牛顿第三定律求箱对地面的压力。而求地面对箱的支持力时，要先分析箱的受力；求环对杆的摩擦力时，也要转换研究对象，先以环为研究对象，求杆对环的摩擦力，再通过牛顿第三定律求环对杆的摩擦力。
【针对训练】
(多选)如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则( )
A．箱子对木板的摩擦力方向向右
B．木板对地面的摩擦力方向向左
C．木板对地面的压力大小为3mg
D．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg
答案 AC
解析 以箱子为研究对象，水平方向上，木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡，所以，木板对箱子的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律，箱子对木板的摩擦力方向向右，A正确；以木板、人、箱子整体为研究对象，地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡，所以地面对木板的支持力大小为3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg，C正确，D错误；以木板、人、箱子整体为研究对象，地面对木板的摩擦力为0，所以木板对地面的摩擦力为0，B错误。
1．(2016·全国卷Ⅰ)(多选)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则( )
A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D．质点单位时间内速率的变化量总是不变
答案 BC
解析 由题意知此恒力即为质点所受合外力，若原速度与该恒力在一条直线上，则质点做匀变速直线运动，质点单位时间内速率的变化量总是不变的；若原速度与该恒力不在一条直线上，则质点做匀变速曲线运动，速度与恒力间夹角逐渐减小，质点单位时间内速度的变化量是不变的，但速率的变化量是变化的，A、D两项错误，B项正确；由牛顿第二定律知，质点加速度的方向总与该恒力方向相同，C项正确。
2. (2017·上海高考)如图，在匀强电场中，悬线一端固定于地面，另一端拉住一个带电小球，使之处于静止状态。忽略空气阻力，当悬线断裂后，小球将做( )
A．曲线运动 B.匀速直线运动
C．匀加速直线运动 D.变加速直线运动
答案 C
解析 在悬线断裂前，小球受重力、电场力和悬线拉力作用而处于平衡状态，故重力与电场力的合力与拉力等大反向。悬线断裂后，小球所受重力与电场力的合力大小、方向均不变，故小球将沿原来悬线拉力的反方向做匀加速直线运动，C正确。
3．(2017·上海高考)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，水面形状接近于图( )
答案 A
解析 (方法一)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A正确。
(方法二)“微元体”的选取
由于液体内任一部分所受合力水平向左，故可在液体内部任意位置取一个立方体，则右侧面处的压强必大于左侧面处的压强，由液体的压强公式p＝ρgh可知，液体内同一水平线上各点从左到右距液面高度依次增大，故A正确。
4. (2016·上海高考)如图，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( )
A．OA方向 B.OB方向
C．OC方向 D.OD方向
答案 D
解析 当小车向右做匀加速运动时，其加速度的方向水平向右，由牛顿第二定律可知，小球所受合外力的方向水平向右，即沿图中OD方向，D正确，A、B、C错误。
5．(2020·福建省福清市高三线上教学质量检测)新型冠状病毒在显微镜下的形状如图所示，它的大小在纳米的数量级下。根据我们高中所学内容，下列选项中属于国际单位制基本单位的是( )
A．长度 B.m
C.nm D.m/s
答案 B
解析 国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度(m)、质量(kg)、时间(s)、热力学温度(K)、电流(A)、发光强度(cd)、物质的量(ml)，它们的国际单位是基本单位，而由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫作导出单位。A项的长度是基本物理量，B项的m是国际单位制基本单位，C项的nm是非国际单位制单位，D项的m/s是导出单位，故B正确，A、C、D错误。
时间：40分钟 满分：100分
一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中1～7题为单选，8～10题为多选)
1．(2020·安徽省庐巢七校联盟第三次联考)下列说法正确的是( )
A．牛顿认为力是维持物体运动的原因
B．牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实验来验证
C．国际单位制中，kg、m、N是三个基本单位
D．根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt→0时，eq \f(Δx,Δt)就可以表示物体在该时刻的瞬时速度
答案 D
解析 牛顿认为力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，A错误；牛顿第二定律可以通过实验来验证，牛顿第一定律不可以通过实验来验证，B错误；国际单位制中，kg、m是基本单位，N是导出单位，C错误；根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt→0时，eq \f(Δx,Δt)就可以表示物体在该时刻的瞬时速度，D正确。
2．(2020·四川省成都市一诊)图示情景中，小球相对于水平桌面向后运动的原因是( )
A．小球突然失去惯性
B．动车突然向前加速
C．动车突然向前减速
D．动车做匀速直线运动的速度很大
答案 B
解析 小球突然相对水平桌面向后运动，是因为动车突然向前加速，因为惯性，小球会保持原来的运动状态，所以会相对于水平桌面向后运动，故B正确。
3．(2020·福建省三明市高三(下)5月质量检查)爱因斯坦曾经设计了一个真空中的理想实验，在这个实验中，当电梯(内部为真空)相对于地球静止时，封闭在电梯里的观察者发现，从手中释放的苹果和羽毛落到电梯底板上；当电梯做自由落体运动时，观察者发现，从手中释放的苹果和羽毛会停在空中而不下落。下列关于这一实验的说法正确的是( )
A．电梯相对地球静止时，释放后的苹果比羽毛先落到电梯底板
B．电梯做自由落体运动时，释放后的苹果和羽毛受到的合力为零
C．以自由下落的电梯为参考系，牛顿第二定律是成立的
D．在自由下落的电梯里，观察者不能仅从苹果和羽毛的运动现象判断引力是否存在
答案 D
解析 电梯相对地球静止时，由于不受空气阻力，释放后的苹果和羽毛均做自由落体运动，故二者同时落到电梯底板上，A错误；电梯做自由落体运动时，释放后的苹果和羽毛同样只受重力作用，B错误；牛顿第二定律成立的条件是必须在惯性参考系中，即选择静止或做匀速直线运动的物体为参考系，而自由下落的电梯不是惯性参考系，因此以自由下落的电梯为参考系，牛顿第二定律是不成立的，C错误；由于自由下落的电梯不是惯性参考系，牛顿第二定律不成立，则观察者不能仅凭此时苹果和羽毛的运动现象判断两个物体的受力情况，D正确。
4. (2020·福建省莆田市第一联盟体高三(上)期末)一皮带传送装置如图所示，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦。现将滑块轻放在皮带上，弹簧恰好处于自然长度且轴线水平。若在弹簧从自然长度到第一次达到最长的过程中，滑块始终未与皮带达到共速，则在此过程中滑块的速度和加速度变化情况是( )
A．速度增大，加速度增大
B．速度增大，加速度减小
C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小
D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大
答案 D
解析 滑块始终未与皮带达到共速，则滑块始终受到皮带对它向左的滑动摩擦力μmg。开始时，弹簧弹力小于摩擦力，滑块向左做加速运动，对滑块，由牛顿第二定律有：μmg－kx＝ma，在滑块运动过程中摩擦力不变，弹力增大，所以滑块的加速度减小，滑块先做加速度减小的加速运动；当弹力增大到大于摩擦力时，有：kx－μmg＝ma，随弹力的增大，滑块的加速度增大，滑块做加速度增大的减速运动，直到速度减小为零，弹簧最长，故A、B、C错误，D正确。
5．如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上以加速度a水平向右加速滑行，长木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与长木板间的动摩擦因数为μ2，若长木板仍处于静止状态，则长木板对地面的摩擦力大小和方向一定为( )
A．μ1(m＋M)g，向左 B.μ2mg，向右
C．μ2mg＋ma，向右 D.μ1mg＋μ2Mg，向左
答案 B
解析 长木板处于静止状态，水平方向受两个力：木块对长木板向右的滑动摩擦力，大小为f1＝μ2mg，地面对长木板向左的静摩擦力f2，据平衡条件得f2＝f1＝μ2mg，根据牛顿第三定律，长木板对地面的摩擦力大小为μ2mg，方向向右，故B正确。
6. (2020·福建省师范大学附属中学高三上学期期中)如图所示，一辆有驱动力的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一质量为1 kg的物块相连。物块和小车一起向右匀速运动时，弹簧处于压缩状态，弹簧弹力大小为2 N。若小车开始向右加速运动，加速度大小为4 m/s2，则物块受到的摩擦力的大小与匀速时比较( )
A．不变 B.变大
C．变小 D.以上三种情况均有可能
答案 A
解析 物块与小车一起向右匀速运动时，物块受力平衡，水平方向物块受向右的弹力和向左的摩擦力，大小相等，为：f1＝2 N，所以物块与小车间的最大静摩擦力至少为：fm＝2 N，当小车开始向右加速运动时，假设物块相对小车静止，则物块所受合力为：F合＝f2＋F弹＝ma＝4 N，弹簧弹力不突变，F弹＝2 N，解得此时摩擦力大小为：f2＝2 N≤fm，方向向右，所以假设成立，即物块与小车相对静止；由f1＝f2可知，A正确。
7．一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如图所示，下列说法正确的是( )
A．F1的施力物体是弹簧 B.F2的反作用力是F3
C．F3的施力物体是地球 D.F4的反作用力是F1
答案 B
解析 由题图可知，F1是小球的重力，其施力物体是地球，A错误；F2是弹簧对小球的拉力，F3是小球对弹簧的拉力，两力是一对作用力与反作用力，B正确；F3是小球对弹簧的拉力，其施力物体是小球，C错误；F4与F1没有直接关系，不是一对作用力与反作用力，D错误。
8．(2020·江苏省淮安市六校联盟高三下学期第三次学情调查)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有( )
A．物体之间普遍存在相互吸引力
B．力不是维持物体运动的原因
C．物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反
D．忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快
答案 BD
解析 伽利略没有发现物体之间普遍存在相互吸引力的规律，故A错误；伽利略根据理想斜面实验，发现了力不是维持物体运动的原因，故B正确；物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反是牛顿第三定律的内容，不是伽利略发现的，故C错误；伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合的方法，得出了自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，并且发现忽略空气阻力，重物和轻物下落得同样快，故D正确。
9. 木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图所示，则有( )
A．人对木箱底的压力大小为G2＋F
B．人对木箱底的压力大小为G2
C．木箱对地面的压力大小为G2＋G1－F
D．木箱对地面的压力大小为G1＋G2
答案 AD
解析 对人隔离受力分析，人受竖直向下的重力G2、向下的作用力F′、向上的支持力FN，由牛顿第三定律与平衡条件可得FN＝G2＋F′＝G2＋F，根据牛顿第三定律，人对木箱底的压力大小为G2＋F，A正确，B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错误，D正确。
10. 如图所示，当车向右加速行驶时，一质量为m的物块紧贴在车厢壁上，且相对于车厢壁静止。下列说法正确的是( )
A．在竖直方向上，车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡
B．在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力
C．若车的加速度变小，则车厢壁对物块的弹力减小
D．若车的加速度变大，则车厢壁对物块的摩擦力也变大
答案 AC
解析 物块受三个力，水平方向受弹力FN，且FN＝ma，故a减小，FN减小，C正确；竖直方向受重力和车厢壁对物块的静摩擦力f，且f＝mg，a增大，f不变，故A正确，D错误；在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对作用力与反作用力，故B错误。
二、非选择题(本题共2小题，共30分)
11. (14分)如图所示，两块小磁体质量均为0.5 kg，A磁体用轻质弹簧吊在天花板上，B磁体在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m。当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm。不计地磁场对磁体的作用和磁体与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小。(g取10 m/s2)
答案 9 N
解析 对A受力分析如图甲所示，设B对A作用力的方向竖直向下，由平衡条件得k(L－L0)－mg－F＝0，解得：F＝－4 N，故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上；由牛顿第三定律得A对B的作用力F′＝－F＝4 N，方向竖直向下，对B受力分析如图乙所示，由平衡条件得FN－mg－F′＝0，解得：FN＝9 N，由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N。
12. (16分)如图所示，底座A上装有一根直立杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的圆环B，它与杆有摩擦。当圆环从底端以某一速度v向上飞起时，圆环的加速度大小为a，底座A不动，求圆环在升起和下落过程中，水平面对底座的支持力分别是多大？(圆环在升起和下落过程中，所受摩擦力大小不变)
答案 (M＋m)g－ma (M－m)g＋ma
解析 如图甲所示，圆环上升时，设杆给环的摩擦力大小为Ff1，环给杆的摩擦力大小为Ff2，水平面对底座的支持力大小为FN1，则
对圆环：mg＋Ff1＝ma，
对底座：FN1＋Ff2－Mg＝0，
由牛顿第三定律得：Ff1＝Ff2，
联立解得：FN1＝(M＋m)g－ma；
如图乙所示，圆环下降时，设杆给环的摩擦力大小为Ff1′，环给杆的摩擦力大小为Ff2′，水平面对底座的支持力大小为FN2，则
对底座：Mg＋Ff2′－FN2＝0，
由牛顿第三定律得：Ff1′＝Ff2′，
又由题意有：Ff1′＝Ff1
联立解得：FN2＝(M－m)g＋ma。
考情分析
本章内容是高考的重点，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算题。
重要考点
1.牛顿运动定律及其应用(Ⅱ)
2．超重和失重(Ⅰ)
实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系
考点解读
1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题，以及对超重和失重现象的理解，对牛顿第二定律的验证方法和验证原理的掌握。
2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、实验题、计算题。高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系。
3．本章内容含有中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，且为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往较高。
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克(公斤)
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
物质的量
n，(ν)
摩[尔]
ml
发光强度
I，(IV)
坎[德拉]
cd
一对平衡力
作用力与反作用力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同点
作用对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用时间
不一定同时产生、同时变化、同时消失
一定同时产生、同时变化、同时消失
力的性质
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消
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