2027年高考物理一轮复习学案练习含答案03-第三章 运动和力的关系01-第一讲 牛顿运动定律（教用）

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课标要求
理解牛顿运动定律；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。
考点一 牛顿第一定律的理解及应用
回归教材 强基础
1．内容：一切物体总保持_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 状态或_ _ _ _ 状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
【答案】匀速直线运动； 静止
2．意义
（1）指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
（2）指出力不是_ _ _ _ 物体运动状态的原因，而是_ _ _ _ 物体运动状态的原因，即产生_ _ _ _ _ _ 的原因。
【答案】维持； 改变； 加速度
3．惯性
（1） 定义：物体保持原来_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 状态或静止状态的性质。
（2） 普遍性：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况_ _ _ _ （选填“有关”或“无关”）。
（3） 量度：_ _ _ _ 是惯性大小的唯一量度，_ _ _ _ 大的物体惯性大，_ _ _ _ 小的物体惯性小。
【答案】（1） 匀速直线运动
（2） 无关
（3） 质量；质量；质量
易错辨析
1．牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态。它是利用逻辑思维进行分析的产物，不可能用实验直接验证。（ ）
【答案】√
2．汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大。（ ）
【答案】×
3．汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变。（ ）
【答案】×
4．被斜抛出去的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但惯性不变。（ ）
【答案】√
思考交流．在公路上，一辆汽车以较大的速度行驶，紧急刹车制动时间大于以较小速度行驶时紧急刹车的制动时间。这是因为速度越大，汽车的惯性越大吗？如果不是，上述现象该如何解释？
提示：汽车的惯性只与质量有关，与速度无关。规避两个思维障碍：（1）不能将汽车紧急刹车制动过程抽象为末速度为0的匀减速直线运动，无法正确选择公式Δt=0−v0−a=mv0Ff进行分析；（2）误认为两种情况下汽车受到的阻力不同，实际上，汽车在紧急刹车制动的过程中，空气阻力与刹车制动相比可以忽略不计，汽车受到的阻力可以认为相同。
突破核心 提能力
例1 （2025·辽宁鞍山三模）伽利略在研究力和运动的关系时，为了阐明自己的观点，设计了如图所示的实验：让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦，小球将到达原来的高度。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。由此可以推断，当斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运动下去。下列说法中正确的是（ ）
A. 该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点
B. 伽利略设计的无摩擦的斜面可以通过改进实验装置制作工艺实现
C. “小球沿右侧斜面向上运动时，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度”，这是实际实验现象
D. 这种理想实验是依据逻辑推理把实际实验理想化，从而揭示现象本质的研究方法
【答案】D
【解析】当右侧斜面倾角变为0∘ 时，忽略摩擦力的影响，小球将一直运动下去，伽利略的结论是“力不是维持物体运动的原因”，故A错误；没有摩擦，绝对光滑的轨道，无论通过什么工艺都不能实现，故B错误；没有绝对光滑的轨道，故“小球沿右侧斜面向上运动时，如果没有摩擦，小球将到达原来的高度”，这是实际实验观察不到的现象，故C错误；伽利略理想实验的本质是想象着把实际存在且影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质，这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想，也是揭示现象本质的重要研究方法之一，故D正确。
例2 《考工记》中有“马力既竭，辀犹能一取焉”的记载，描述了马对车施力停止后车继续前行的现象。以下关于此现象的分析正确的是（ ）
A. 车前行是因为受到马的惯性作用
B. 马对车停止施力后车继续前行是因为车具有惯性
C. 车的惯性随速度增大而减小
D. 此现象说明力是维持物体运动状态的原因
【答案】B
【解析】题中描述的是惯性现象（牛顿第一定律），车在马停止后继续前行，是因为其具有保持原有运动状态的特性，即惯性，故A错误，B正确；惯性只与质量有关，与速度无关，故C错误；力是改变物体运动状态的原因，故D错误。
总结归纳
惯性的两种表现形式
（1）物体在不受外力或所受的合外力为0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）物体受到的合外力不为0时，惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。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 牛顿第二定律的理解及应用
回归教材 强基础
1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成_ _ _ _ ，跟它的质量成_ _ _ _ ，加速度的方向跟作用力的方向_ _ _ _ 。
【答案】正比； 反比； 相同
2.表达式：F=ma。
3．力学单位制
（1）单位制：基本单位和导出单位一起就组成了单位制。
（2）基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，单位分别是米、千克、秒。
（3）导出单位：由基本量根据_ _ _ _ _ _ _ _ 推导出来的其他物理量的单位。
【答案】物理关系
易错辨析
1．公式F=kma中，各物理量的单位都为国际单位时，k=1。（ ）
【答案】√
2．质量大的物体，其加速度一定小。（ ）
【答案】×
3．物体加速度的大小由物体的质量和所受合力大小决定，与物体的速度大小无关。（ ）
【答案】√
4．物体的加速度的方向不仅与它所受合力的方向有关，还与速度方向有关。（ ）
【答案】×
5．一旦物体所受合力为0，则物体的加速度和速度立即变为0。（ ）
【答案】×
思考交流．有同学说，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律矛盾，说明力必须达到一定程度，才能产生加速度。该同学的观点是否正确？
提示：不正确，牛顿第二定律F=ma中的F指合力。
突破核心 提能力
1.牛顿第二定律的六个性质
2.合力、加速度、速度间的决定关系
（1）物体的加速度由所受合力决定，与速度无必然联系。
（2）合力与速度夹角为锐角时，物体加速；合力与速度夹角为钝角时，物体减速。
（3）a=ΔvΔt是加速度的定义式，a与Δv、Δt无直接关系；a=Fm是加速度的决定式，a∝F，a∝1m。
（4）速度的改变需经历一定的时间，不能突变，但加速度可以突变；有力就一定有加速度，但有力不一定有速度。
例3 （2025·甘肃卷·3，4分）2025年4月24日，在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的1s内燃料对火箭的平均推力约为6×106N，火箭质量约为500t且认为在1s内基本不变，则火箭在初始1s内的加速度大小约为(重力加速度g取10m/s2)（ ）
A. 2m/s2B. 4m/s2C. 6m/s2D. 12m/s2
【答案】A
【解析】根据题意，由牛顿第二定律有F−mg=ma，代入数据解得a=2m/s2，故选A。
例4 （2026·四川泸州开学考）如图所示，一辆装满石块的货车在平直公路上以v=20m/s的速度向右匀速行驶。某时刻司机发现前方有险情，立即紧急制动，货车经t=2.0s停了下来，已知货车与石块的总质量M=15t，货箱中石块B的质量m=10kg，重力加速度g取10m/s2。求：
（1） 货车制动过程的加速度大小a和所受阻力的大小f；
（2） 货车制动过程石块B周围与其接触的物体对石块B的作用力的合力F的大小和方向。
【答案】（1） 10m/s2；1.5×105N
（2） 1002N；与水平方向成45∘ 角斜向左上方
【解析】
（1） 根据运动学公式可知，货车制动过程的加速度大小a=vt=10m/s2，
由牛顿第二定律可得，所受阻力的大小f=Ma=1.5×105N。
（2） 根据题意，对石块B受力分析，如图所示，
设周围与石块B接触的物体对石块B作用力的合力F与水平方向成θ 角，由牛顿第二定律有F合=ma，
由几何关系有F=(mg)2+F合2，
tanθ=mgF合，
解得F=1002N，tanθ=1，
则有θ=45∘ ，
即石块B周围与它接触的物体对石块B的作用力的合力F的大小为1002N，方向与水平方向成45∘ 角斜向左上方。
考点三 牛顿第二定律的瞬时性问题
1.两种模型
（1）轻绳、轻杆和接触面
不发生明显形变就能产生弹力，剪断或脱离后，不需要时间恢复形变，弹力立即消失或改变，一般题目中所给的轻绳、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理。
（2）弹簧、蹦床和橡皮筋
当两端与物体相连（即两端为固定端）时，由于物体有惯性，长度不会发生突变，所以在瞬时问题中，其弹力的大小认为是不变的，即此时弹力不突变。
2.解题思路
例5 （2024·湖南卷·3，4分）如图，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为（ ）
A. g，1.5gB. 2g，1.5gC. 2g，0.5gD. g，0.5g
【答案】A
【解析】剪断B、C间细线前，将B、C、D看作一个整体，有FAB=6mg，将C、D看作一个整体，有FBC=3mg，单独对D受力分析，有FCD=mg，剪断细线瞬间，弹簧弹力不能发生突变，所以aB=FAB−GB3m=6mg−3mg3m=g，aC=FCD+GC2m=mg+2mg2m=1.5g，A正确。
例6 （2025·甘肃卷·8，5分）多选 如图，轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为2m的小球A，质量为m的小球B与A用细线相连，整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k，重力加速度为g。现剪断细线，下列说法正确的是（ ）
A. 小球A运动到弹簧原长处的速度最大
B. 剪断细线的瞬间，小球A的加速度大小为g2
C. 小球A运动到最高点时，弹簧的伸长量为mgk
D. 小球A运动到最低点时，弹簧的伸长量为2mgk
【答案】BC
【解析】剪断细线前，对小球A、B受力分析可得弹簧的弹力F1=3mg；剪断细线瞬间，对小球A受力分析可得F1−2mg=2ma，解得此时小球A的加速度大小a=g2，B正确。由能量守恒可得，剪断细线瞬间小球A所处位置为其运动的最低点，可得小球A在最低点时，弹簧的伸长量Δx1=3mgk，D错误。剪断细线后，小球A先向上做加速运动，当加速度为0时，小球A的速度最大，此时弹簧的弹力F2=2mg，弹簧处于伸长状态，A错误。由简谐运动的对称性可得，小球在最高点时加速度大小等于g2、方向竖直向下，由牛顿第二定律可得2mg−F3=2m⋅g2，解得F3=mg，可得F3方向向上，弹簧处于伸长状态，由胡克定律可得弹簧的伸长量Δx3=F3k=mgk，C正确。
审题指导
1.初始状态分析（剪断细线前）：对小球A、B进行受力分析，求出弹簧弹力的大小及伸长量。
2.剪断细线瞬间：细线拉力立即消失，但弹簧的弹力不会突变（因为弹簧形变需要时间恢复），求出小球A 的合力和加速度。
3.后续运动：判断小球A 的运动性质，从而求出弹簧的伸长量。
温馨提示 请完成《分层突破训练》课时作业14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