高考物理【一轮复习】讲义练习第1讲　牛顿运动定律

这是一份高考物理【一轮复习】讲义练习第1讲　牛顿运动定律，共17页。试卷主要包含了牛顿第二定律　力学单位制，牛顿第三定律，3 m/s2，7×104 kg，如图所示，质量为0，高山滑雪是冬奥会的项目之一等内容，欢迎下载使用。
学习目标 1.理解惯性的本质及牛顿第一定律的内容。 2.理解牛顿第二定律的内容并会简单应用。 3.理解牛顿第三定律的内容，会区别作用力和反作用力与平衡力。 4.知道力学单位制。
1.牛顿第一定律 惯性
2.牛顿第二定律 力学单位制
3.牛顿第三定律
1.思考判断
(1)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。(×)
(2)物体不受力时，将处于静止状态或匀速直线运动状态。(√)
(3)物体加速度的方向一定与合外力方向相同。(√)
(4)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。(×)
(5)可以利用牛顿第二定律确定高速电子的运动情况。(×)
(6)作用力和反作用力的效果可以相互抵消。(×)
(7)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。(×)
2.(人教版必修第一册P70“拓展学习”改编)如图甲所示，用传感器研究两钩子间的作用力与反作用力(其中左侧传感器固定于木块上)，两个钩子拉力的情况由计算机屏幕显示，如图乙所示。若用数学形式表示作用力与反作用力关系，下面表达式最为恰当的是( )
A.F1＝F2 B.F1＝－F2
C.F1－F2＝0D.F1＋F2＝0
答案 B
考点一 牛顿第一定律
对牛顿第一定律的两点说明
(1)理想化状态:牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。
(2)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。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。
跟踪训练
1.(2025·甘肃兰州一模)在东汉王充所著的《论衡·状留篇》中提到“是故湍濑之流，沙石转而大石不移。何者?大石重而沙石轻也。”从物理学的角度对文中所描述现象的解释，下列说法正确的是( )
A.水冲沙石，沙石才能运动，因为力是产生运动的原因
B.“沙石转而大石不移”是因为物体运动状态改变的难易程度与质量有关
C.只有在水的持续冲力作用下沙石才能一直运动，是因为运动需要力来维持
D.“大石不移”是因为大石受到的阻力大于水的冲力
答案 B
解析 水冲沙石，沙石才能运动，因为水的冲击力克服了阻力，故力是改变运动状态的原因，故A错误;物体总有保持原有运动状态的性质即为惯性，其大小只与质量有关，质量越大惯性越大，重的大石由于质量太大，惯性太大，所以运动状态不容易被水流改变，故B正确;物体的运动不需要力来维持，如沙石不受力的作用时，可以做匀速直线运动，故C错误;“大石不移”是因为水的冲力等于大石受到的阻力，大石所受的合外力为零，故D错误。
2.如图所示的情景中，下列说法正确的是( )
A.雨雪天汽车装防滑铁链是为了帮助汽车克服惯性
B.喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时惯性不变
C.滑雪运动员下滑的快慢不会改变运动员的惯性大小
D.磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力，所以它的惯性比较小
答案 C
解析 雨雪天汽车装防滑铁链不是为了帮助汽车克服惯性，而是为了增大摩擦力，防止车辆打滑，故A错误;喷洒农药无人机(包括携带的药液)在进行喷洒工作时，随着质量的减小，惯性减小，故B错误;惯性只由质量决定，与运动状态无关，所以滑雪运动员下滑的快慢不会改变运动员的惯性大小，故C正确;磁悬浮列车的车头设计可以减小阻力，但它的惯性由质量决定，不一定惯性小，故D错误。
惯性的两种表现形式的理解
(1)保持原状: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)。
(2)反抗改变:物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体的运动状态较难改变;惯性小，物体的运动状态容易改变。
考点二 牛顿第二定律 单位制
角度 对牛顿第二定律的理解
例1 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.物体加速度的大小与所受作用力中任一个的大小成正比
D.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其质量成反比
答案 D
解析 根据牛顿第二定律a＝Fm可知，物体的加速度与速度无关，选项A错误;即使合力很小，也能使物体产生加速度，选项B错误;物体加速度的大小与物体所受的合力成正比，选项C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，物体的水平加速度大小与其质量成反比，选项D正确。
总结提升 对牛顿第二定律的理解
角度 力与运动的关系
例2 (2024·安徽卷，6)如图所示，竖直平面内有两个完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中( )
A.速度一直增大B.速度先增大后减小
C.加速度的最大值为3gD.加速度先增大后减小
答案 A
解析 缓慢拉至P点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力F与小球的重力和两弹簧的拉力合力为零，此时两弹簧的合力大小为mg。当撤去拉力，小球从P点运动到O点的过程中两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，故A正确，B错误;小球从P点运动到O点的过程中，弹簧形变量变小，弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小球受到的合外力一直变小，加速度一直减小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度，由牛顿第二定律可知2mg＝ma，加速度的最大值为2g，故C、D错误。
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，物体就有加速度。
(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，a∝1m。
(3)合力与速度同向时，物体做加速运动;合力与速度反向时，物体做减速运动。
角度 牛顿第二定律的应用
例3 (2025·浙江县域教研联盟高三月考)如图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。若已知飞船质量为3.0×103 kg，在飞船与空间站对接后，其推进器的平均推力F为900 N，推进器工作5 s内，测出飞船和空间站的速度变化是0.05 m/s，则( )
A.飞船对空间站的推力为900 N
B.飞船的加速度为0.3 m/s2
C.空间站的质量为8.7×104 kg
D.在5 s内，飞船和空间站前进的距离是0.125 m
答案 C
解析 已知飞船质量为m＝3.0×103 kg，在其推进器的平均推力F作用下，整体获得加速度为a1＝ΔvΔt＝0.01 m/s2，根据牛顿第二定律可得F＝(M＋m)a1，代入数据解得M＝8.7×104 kg，飞船对空间站的推力为F1＝Ma1＝870 N，故A、B错误，C正确;因为初状态不清楚，所以无法计算在5 s内，飞船和空间站前进的距离，故D错误。
跟踪训练
3.(2024·山东淄博模拟)某同学为测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑上一支圆珠笔，细绳的上端固定在地铁的竖直扶手上。在地铁某段稳定加速过程中，细绳偏离了竖直方向如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。为进一步探究，若把圆珠笔更换成两个质量不同的小球并用轻绳连接起来，不计空气阻力，则它们的位置关系可能正确的是( )
答案 B
解析 以两个小球整体为研究对象，受到重力和拉力，如图甲所示，根据牛顿第二定律有(m＋M)gtan α＝(m＋M)a，得a＝gtan α;以下面小球为研究对象，受到重力和拉力，如图乙所示，根据牛顿第二定律有Mgtan θ＝Ma，得a＝gtan θ，因为两球的加速度相同，则可知两段细线与竖直方向的夹角相同。故B正确。
考点三 牛顿第三定律
1.作用力和反作用力的三个关系
2.作用力和反作用力与一对平衡力的比较
角度 牛顿第三定律的理解
例4 (2024·浙江金华模拟)阻力伞是一种短跑运动训练工具。如图所示，某段训练过程中，连接阻力伞的轻绳始终处于水平状态，已知阻力伞重力为G，轻绳对阻力伞的拉力为FT，空气对阻力伞的作用力为F，则( )
A.FT＝F
B.地面对人的摩擦力大小等于F
C.人对轻绳的拉力与阻力伞对轻绳的拉力大小相等
D.人对轻绳的拉力与轻绳对人的拉力是一对平衡力
答案 C
解析 阻力伞受重力G、轻绳对阻力伞的拉力FT，空气对阻力伞的作用力F，三力平衡，如图所示，则有FT＝F2-G2，故A错误;人的运动状态未知，则地面对人的摩擦力大小不一定等于F，故B错误;轻绳上的拉力相等，即人对轻绳的拉力与阻力伞对轻绳的拉力大小相等，故C正确;人对轻绳的拉力与轻绳对人的拉力是一对相互作用力，作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故D错误。
角度 转换研究对象法的应用
例5 建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。一质量为70.0 kg的工人站地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，g取10 m/s2，则工人对地面的压力大小为( )
A.510 NB.490 N
C.890 ND.910 N
答案 B
解析 设绳子对建材的拉力为F1，由牛顿第二定律得F1－mg＝ma，解得F1＝210 N，绳子对人的拉力F2＝F1＝210 N，由于人处于静止状态，则地面对人的支持力FN＝Mg－F2＝490 N，由牛顿第三定律知，人对地面的压力FN'＝FN＝490 N，故B正确。
跟踪训练
4.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，则圆环在升起和下落过程中，底座对水平面的压力分别为( )
A.Mg MgB.(M＋m)g (M＋m)g
C.Mg－ma Mg＋maD.(M＋m)g－ma (M－m)g＋ma
答案 D
解析 当圆环上升时，杆给环的摩擦力方向向下，大小设为Ff，则环给杆的摩擦力方向向上，大小为Ff，设水平面对底座的支持力大小为FN1，则对圆环由牛顿第二定律可得mg＋Ff＝ma，对底座，由平衡条件可得FN1＋Ff－Mg＝0，联立解得FN1＝(M＋m)g－ma;当圆环下落时，杆给环的摩擦力方向向上，大小设为Ff'，则环给杆的摩擦力方向向下，大小为Ff'，设水平面对底座的支持力大小为FN2，则对底座，由平衡条件可得Mg＋Ff'－FN2＝0，由题意可知Ff'＝Ff，联立解得FN2＝(M－m)g＋ma，根据牛顿第三定律可知，圆环在升起和下落过程中，底座对水平面的压力大小分别为(M＋m)g－ma，(M－m)g＋ma，故D正确。
A级 基础对点练
对点练1 牛顿第一定律
1.(多选)伽利略理想斜面实验创造性的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。关于伽利略的斜面实验，下列说法正确的是( )
A.该实验虽然是理想实验，是在思维中进行的，但仍以真实的实验为基础
B.如果斜面粗糙，不论右侧斜面倾角如何，小球也将上升到与释放点等高的位置
C.该实验说明了物体的运动不需要力来维持
D.该实验证明了力是维持物体运动的原因
答案 AC
解析 该实验完全是理想实验，是在思维中进行的，同时是以斜面真实的实验为基础，故A正确;如果斜面粗糙，小球会有能量损失，将不能上升到与释放点等高的位置，故B错误;该实验说明了物体的运动不需要力来维持，故C正确，D错误。
2.大型油罐车内部设置了一些固定挡板，如图所示，油罐车在水平路面上行驶，下列说法正确的是( )
A.油罐车匀速前进时，油没有惯性
B.油罐车加速前进时，油的液面仍然保持水平
C.油罐车减速前进时，两挡板间油的液面前低后高
D.挡板间油的质量相对小，可以有效减弱变速时油的涌动
答案 D
解析 惯性的大小只取决于物体的质量，和物体的运动状态无关，故A错误;当油罐车加速前进时，由于惯性油向后涌动，所以油的液面应前低后高，故B错误;当油罐车减速前进时，油向前涌动，油的液面前高后低，故C错误;当挡板间油的质量相对小时，油的惯性小，可以有效减弱变速时油的涌动，故D正确。
对点练2 牛顿第二定律 单位制
3.(2023·辽宁卷，2)安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律，若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时，相互作用力的大小可以表示为ΔF＝kI1I2Δl1Δl2r2。比例系数k的单位是( )
A.kg·m/(s2·A)B.kg·m/(s2·A2)
C.kg·m2/(s3·A)D.kg·m2/(s3·A3)
答案 B
解析 由ΔF＝kI1I2·Δl1·Δl2r2得k＝ΔF·r2I1I2·Δl1·Δl2，又F＝ma，则比例系数k的单位为kg·m·m2s2·A2·m2＝kg·m/(s2·A2)，B正确。
4.如图所示，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35L时，它们加速度的大小均为( )
A.5F8mB.2F5m
C.3F8mD.3F10m
答案 A
解析 当两球运动至二者相距35L时，如图所示。
由几何关系可知sin θ＝3L10L2＝35
设绳子拉力为FT，对轻绳的中点，水平方向有2FTcs θ＝F，解得FT＝58F
对任一小球，由牛顿第二定律有FT＝ma
解得a＝5F8m，故A正确，B、C、D错误。
5.(多选)(2025·吉林长春模拟)如图所示，质量为0.5 kg的物块A放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.2。A的左边被一根轻弹簧用0.5 N的水平拉力向左拉着而保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，可使弹簧能拉动物块A相对木箱底面向左移动，则木箱从静止开始的运动情况是( )
A.以6 m/s2的加速度竖直向上加速
B.以6 m/s2的加速度竖直向下加速
C.以2 m/s2的加速度水平向右加速
D.以2 m/s2的加速度水平向左加速
答案 BC
解析 当木箱以a1＝6 m/s2竖直向上匀加速运动时，对物块A，根据牛顿第二定律FN1－mg＝ma1，此时最大静摩擦力Ffm1＝μFN1＝1.6 N>0.5 N，此时物块不可能相对木箱底面水平移动，故A错误;当木箱以a2＝6 m/s2竖直向下匀加速运动时，对物块A，根据牛顿第二定律有mg－FN2＝ma2，此时最大静摩擦力Ffm2＝μFN2＝0.4 N