（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第三章 牛頓運動定律 第1講 牛頓運動定律講義（含解析）.docx

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牛頓運動定律 考試內容范圍及要求 高考統(tǒng)計 高考命題解讀 內容 要求 說明 2015 2016 2017 2018 1.考查方式 牛頓運動定律的理解和應用是高中物理教學中最重要的內容，從近幾年高考看，考查的頻率很高．不只在選擇題中考查牛頓運動定律的應用，在實驗題和計算題中仍然是考查的重點． 2．命題趨勢 本部分內容高考命題存在以下特點和趨勢．一是高考考查的重點，命題次數(shù)較多；二是題型全面，從選擇題到實驗題、再到計算題；三是命題趨勢大體呈現(xiàn)以下特點：從以勻變速直線運動規(guī)律的應用為重點轉向以動力學方法的應用為重點，趨向動力學方法和功能關系的綜合應用. 8.牛頓運動定律及其應用 Ⅱ 加速度大小不同的連接體問題的計算僅限于兩個物體的情況 T6 T14 T9 T13 T7 T9 T13 T14 實驗三：加速度與物體質量、物體受力的關系 第1講　牛頓第一定律　牛頓第三定律 一、牛頓第一定律　慣性 1．牛頓第一定律 (1)內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)． (2)意義：①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律； ②揭示了力與運動的關系：力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因． 2．慣性 (1)定義：物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質． (2)量度：質量是慣性大小的唯一量度，質量大的物體慣性大，質量小的物體慣性?。? (3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運動情況和受力情況無關． 自測1　(多選)下面對牛頓第一定律和慣性的分析正確的是(　　) A．飛機投彈時，如果當目標在飛機的正下方時投下炸彈，能擊中目標 B．地球自西向東自轉，你向上跳起來后，還會落到原地 C．安全帶的作用是防止汽車剎車時人由于慣性發(fā)生危險 D．有的同學說，向上拋出的物體，在空中向上運動時，肯定受到了向上的作用力 答案　BC 二、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．表達式：F＝－F′. 自測2　(多選)用計算機輔助實驗系統(tǒng)(DIS)做驗證牛頓第三定律的實驗，把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結果(如圖1所示)，分析兩個力傳感器的相互作用隨著時間變化的曲線，以下結論正確的是(　　) 圖1 A．作用力與反作用力同時產(chǎn)生 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相等 D．作用力與反作用力的合力為零 答案　AC 自測3　(2018紅橋中學一調)馬拉車由靜止開始做直線運動，先加速運動，中間勻速運動一段時間，然后減速至停止．下列說法正確的是(　　) A．加速運動時，馬向前拉車的力等于車向后拉馬的力 B．加速運動時，馬向前拉車的力小于車向后拉馬的力 C．只有勻速運動時，馬向前拉車與車向后拉馬的力才會大小相等 D．在整個運動過程中，馬向前拉車的力始終大于車向后拉馬的力 答案　A 解析　馬向前拉車的力和車向后拉馬的力是一對作用力與反作用力，它們總是大小相等、方向相反，所以不管是否是勻速運動，馬向前拉車的力總等于車向后拉馬的力，故A正確，B、C錯誤；在整個運動過程中，馬向前拉車與車向后拉馬的力大小始終相等，故D錯誤． 命題點一　對牛頓第一定律和慣性的理解 1．明確了慣性的概念 牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性，即物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質． 2．揭示了力的本質 力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因． 3．理想化狀態(tài) 牛頓第一定律描述的是物體不受外力時的狀態(tài)，而在實際情況中不受外力作用的物體是不存在的，如果物體所受的合外力等于零，其運動效果跟不受外力作用時相同，物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)． 4．與牛頓第二定律的關系 牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨立的．力是如何改變物體運動狀態(tài)的問題由牛頓第二定律來回答．牛頓第一定律是經(jīng)過科學抽象、歸納推理總結出來的，而牛頓第二定律是一條實驗定律． 例1　(2018南通市等七市三模)春秋末年齊國人的著作《考工記》中有“馬力既竭，辀猶能一取焉”，意思是馬對車不施加拉力了，車還能繼續(xù)向前運動．這是關于慣性的最早記述．下列關于慣性的說法中正確的是(　　) A．車只在運動時才具有慣性 B．撤去拉力后車的慣性大小不變 C．拉力可以改變車的慣性 D．車運動越快慣性越大 答案　B 變式1　一天下著傾盆大雨，某人乘坐列車時發(fā)現(xiàn)，車廂的雙層玻璃窗內積水了，列車進站過程中(箭頭表示列車進站的方向)，他發(fā)現(xiàn)水面的形狀如下面四個圖中的(　　) 答案　C 解析　列車進站時剎車，速度減小，而水由于慣性仍要保持原來較大的速度，所以水向前涌，液面形狀和C中一致． 命題點二　對伽利略理想實驗的理解 例2　(2018興化市第一中學期初)伽利略在研究力和運動的關系的時候，用兩個對接的斜面，一個斜面固定，讓小球從斜面上滾下，又滾上另一個傾角可以改變的斜面，斜面傾角逐漸改變至零，如圖2所示．伽利略設計這個實驗的目的是為了說明(　　) 圖2 A．如果沒有摩擦，小球將運動到與釋放時相同的高度 B．如果沒有摩擦，物體運動過程中機械能守恒 C．維持物體做勻速直線運動并不需要力 D．如果物體不受到力，就不會運動 答案　C 解析　伽利略的理想斜面實驗證明了：運動不需力來維持，故C正確． 變式2　伽利略設想了一個理想實驗，如圖3： 圖3 ①減小第二個斜面的傾角，小球在這斜面上仍然要達到原來的高度． ②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球將滾上另一個斜面． ③如果沒有摩擦，小球將上升到原來釋放時的高度． ④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持續(xù)的勻速運動． 在上述的設想步驟中，有的屬于可靠的事實，有的則是理想化的推論．下列對理想實驗各步驟順序的排列、關于事實和推論的分類以及實驗的目的的說法中，正確的是(　　) A．順序②①③④，①是事實，說明物體的運動離不開力的作用 B．順序②③①④，②是事實，說明物體的運動不需要力來維持 C．順序③②①④，③是事實，說明在不考慮摩擦力時小球機械能守恒 D．順序③①②④，④是事實，說明小球將運動到與釋放時相同的高度 答案　B 命題點三　對牛頓第三定律的理解 1．相互作用力的特點 (1)三同 (2)三異 (3)二無關 2．一對平衡力與作用力、反作用力的比較 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 不一定同時產(chǎn)生、同時消失 一定同時產(chǎn)生、同時消失 力的性質 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 例3　(2018蘇州市期初調研)人站在地面上，先將兩腿彎曲，再用力蹬地，就能跳離地面．人能跳起離開地面的原因是(　　) A．人除了受到地面的彈力外，還受到一個向上的力 B．地面對人的支持力大于人受到的重力 C．地面對人的支持力大于人對地面的壓力 D．人對地面的壓力大于地面對人的支持力 答案　B 解析　人站在地面上，先將兩腿彎屈，再用力蹬地，就能跳離地面，在這段時間內人從靜止到運動，分析人的受力情況，人受重力和地面對人的支持力，人有向上的加速度，合力方向向上，地面對人的支持力大于人的重力，故A錯誤，B正確；地面對人的作用力與人對地面的作用力是一對作用力和反作用力，大小相等，故C、D錯誤． 變式3　(2018射陽二中模擬)某學校教室里的磁性黑板上通常粘掛一些小磁鐵，小磁鐵被吸在黑板上可以用于“貼”掛圖或試題答案．關于如圖4所示的小磁鐵，下列說法中正確的是(　　) 圖4 A．小磁鐵受到的黑板吸引力大于受到的彈力才能被吸在黑板上 B．小磁鐵與黑板間在水平方向上存在兩對作用力與反作用力 C．小磁鐵受到五個力的作用 D．小磁鐵受到的支持力與黑板受到的壓力是一對平衡力 答案　B 拓展點　牛頓第三定律在受力分析中的應用 由于作用力與反作用力的關系，當待求的某個力不容易求時，可先求它的反作用力，再反過來求待求力．如求壓力時，可先求支持力． 例4　(2018鹽城中學模擬)一個箱子放在水平地面上，箱內有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，箱與桿的質量為M，環(huán)的質量為m，如圖5所示．已知環(huán)沿桿勻加速下滑時，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，則此時箱對地面的壓力大小為(　　) 圖5 A．Mg＋Ff B．Mg－Ff C．Mg＋mg D．Mg－mg 答案　A 解析　環(huán)在豎直方向上受重力及箱子的桿給它的豎直向上的摩擦力Ff，受力情況如圖甲所示， 根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應給桿一個豎直向下的摩擦力Ff′，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力FN及環(huán)給它的摩擦力Ff′，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得FN＝Ff′＋Mg＝Ff ＋Mg，根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力，即FN′＝Mg＋Ff，故選項A正確． 變式4　建筑工人用如圖6所示的定滑輪裝置運送建筑材料．質量為70.0kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質量及繩子與定滑輪間的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10 m/s2)(　　) 圖6 A．510NB．490NC．890ND．910N 答案　B 1．下列關于牛頓第一定律以及慣性概念的說法中，正確的是(　　) A．牛頓第一定律說明，只有不受外力的物體才保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài) B．物體運動狀態(tài)發(fā)生變化則物體一定受到力的作用 C．慣性定律與慣性的實質是相同的 D．物體的運動不需要力來維持，但物體的運動速度越大時其慣性也越大 答案　B 解析　當物體所受的合力為零時，物體也可以處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，故A錯誤；由牛頓第一定律可知，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故B正確；慣性是物體保持原有運動狀態(tài)不變的一種性質，慣性定律(即牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運動規(guī)律，故C錯誤；物體的慣性與運動速度大小無關，故D錯誤． 2．(2018如東縣質量檢測)“嚴禁超載，嚴禁超速，嚴禁疲勞駕駛”是預防車禍的有效辦法．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．疲勞駕駛會縮短司機的反應時間 D．汽車超載會增大汽車的慣性 答案　D 3．(多選)(2018徐州三中月考)2007年10月24日18時05分，搭載著我國首顆探月衛(wèi)星“嫦娥”一號的長征三號甲運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心三號塔架點火發(fā)射，下面關于衛(wèi)星與火箭上天的情形敘述正確的是(　　) A．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，但也無法獲得前進的動力 D．衛(wèi)星進入運行軌道之后，與地球之間仍然存在一對作用力與反作用力 答案　AD 解析　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，與有無空氣無關，故A正確，B、C錯誤；衛(wèi)星進入運行軌道之后，與地球之間仍然存在一對作用力與反作用力，即地球對衛(wèi)星的引力和衛(wèi)星對地球的引力，故D正確． 4．(多選)(2018興化市第一中學期初)汽車拉著拖車在平直的公路上加速運動，下面的說法正確的是(　　) A．雖然汽車拉著拖車加速前進，但此時汽車對拖車的拉力大小等于拖車對汽車的拉力大小 B．汽車先對拖車施加拉力，然后才產(chǎn)生拖車對汽車的拉力 C．拖車受到汽車的拉力是由于拖車彈性形變產(chǎn)生 D．拖車加速前進是因為汽車對拖車的拉力大于拖車受到的阻力 答案　AD 解析　汽車對拖車的拉力與拖車對汽車的拉力是作用力與反作用力，總是等大反向，故A正確；作用力和反作用力具有同時性，故B錯誤；拖車受到汽車的拉力是由于汽車彈性形變產(chǎn)生，故C錯誤；拖車加速前進是因為汽車對拖車的拉力大于拖車受到的阻力，拖車受到的合力大于零，故D正確． 5．如圖7所示，甲、乙兩人在冰面上“拔河”．兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線者贏．若繩子始終水平，質量不計，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是(　　) 圖7 A．甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力 B．甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力 C．若甲的質量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利 D．若乙收繩的速度比甲快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利 答案　C 解析　甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是作用力和反作用力，選項A錯誤；繩靜止時，甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是一對平衡力，選項B錯誤；若甲的質量比乙的質量大，則甲的加速度比乙的小，可知乙先到分界線，故甲能贏得“拔河”比賽的勝利，選項C正確；收繩速度的快慢并不能決定“拔河”比賽的輸贏，選項D錯誤． 1.伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設和邏輯推理相結合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發(fā)展．利用如圖1所示的裝置做如下實驗：小球從左側斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側斜面上升．斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球沿右側斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.根據(jù)三次實驗結果的對比，可以得到的最直接的結論是(　　) 圖1 A．如果斜面光滑，小球將上升到與O點等高的位置 B．如果小球不受力，它將一直保持勻速運動或靜止狀態(tài) C．如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變 D．小球受到的力一定時，質量越大，它的加速度越小 答案　A 解析　根據(jù)題意，鋪墊材料的粗糙程度降低時，小球上升的最高位置升高，當斜面光滑時，小球在斜面上沒有能量損失，因此可以上升到與O點等高的位置，而B、C、D三個選項，從實驗中不能直接得出，所以選項A正確． 2．(2019清江中學期初)伽利略的理想斜面實驗證明了(　　) A．物體不受外力作用時總是保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài) B．物體不受力作用時，一定處于靜止狀態(tài) C．要使物體運動就必須有力的作用，沒有力的作用物體就會停止運動 D．要使物體保持靜止就必須有力的作用，沒有力的作用物體就會運動 答案　A 3．(2017南通市第三次調研)東漢王充在《論衡狀留篇》中記述了球的運動：“圓物投之于地，東西南北，無之不可；策杖叩動，才微輒?！保P于運動和力的關系，下列說法中正確的是(　　) A．力是維持物體運動的原因 B．力是改變物體慣性大小的原因 C．力是改變物體位置的原因 D．力是改變物體運動狀態(tài)的原因 答案　D 解析　物體的運動不需要力的維持，故A錯誤；慣性是物體的固有屬性，僅與物體的質量有關，與是否受力無關，故B錯誤；運動是改變物體位置的原因，與力無關，故C錯誤；由題意，“策杖叩動，才微輒?！?，即力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故D正確． 4.某同學為了取出如圖2所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿著球筒的中部，另一只手用力擊打羽毛球筒的上端，則(　　) 圖2 A．此同學無法取出羽毛球 B．羽毛球會從筒的下端出來 C．羽毛球筒向下運動過程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會從上端出來 D．該同學是在利用羽毛球的慣性 答案　D 解析　羽毛球筒被手擊打后迅速向下運動，而羽毛球具有慣性要保持原來的靜止狀態(tài)，所以會從筒的上端出來，D正確． 5．(多選)我國《道路交通安全法》中規(guī)定：各種小型車輛前排乘坐的人(包括司機)必須系好安全帶，下列說法正確的是(　　) A．系好安全帶可以減小慣性 B．是否系好安全帶對人和車的慣性沒有影響 C．系好安全帶可以減少因車的慣性而造成的傷害 D．系好安全帶可以減少因人的慣性而造成的傷害 答案　BD 6．(2018如皋市開學考試)在某次交通事故中一輛載有30噸“工”字形鋼材的載重汽車由于避讓橫穿馬路的電動車而緊急制動，結果車廂上的鋼材向前沖出，壓扁駕駛室．關于這起事故原因的物理分析正確的是(　　) A．由于車廂上的鋼材有慣性，在汽車制動時，繼續(xù)向前運動，壓扁駕駛室 B．由于汽車緊急制動，使其慣性減小，而鋼材慣性較大，所以繼續(xù)向前運動 C．由于車廂上的鋼材所受阻力太小，不足以克服其慣性，所以繼續(xù)向前運動 D．由于汽車制動前的速度太大，汽車的慣性比鋼材的慣性大，在汽車制動后，鋼材繼續(xù)向前運動 答案　A 7.(多選)有人做過這樣一個實驗：如圖3所示，把雞蛋A快速向另一個完全一樣的靜止的雞蛋B撞去(用同一部分撞擊)，結果每次都是被撞擊的雞蛋B被撞破．則下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．A對B的作用力的大小等于B對A的作用力的大小 B．A對B的作用力的大小大于B對A的作用力的大小 C．A蛋碰撞瞬間，其內蛋黃和蛋白由于慣性會對A蛋殼產(chǎn)生向前的作用力 D．A蛋碰撞部位除受到B對它的作用力外，還受到A蛋中蛋黃和蛋白對它的作用力，所以所受合力較小 答案　ACD 解析　A對B的作用力和B對A的作用力為作用力與反作用力，大小相等，A正確，B錯誤；在撞擊瞬間，A蛋內蛋黃和蛋白由于慣性，會產(chǎn)生對A蛋殼向前的作用力，使A蛋殼接觸處所受的合力比B蛋殼的小，因此B蛋殼易被撞破，故C、D正確． 8.(多選)如圖4所示，用水平力F把一個物體緊壓在豎直墻壁上靜止，下列說法中正確的是(　　) 圖4 A．水平力F跟墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力 B．物體的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力 C．水平力F與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力 D．物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力 答案　BD 解析　水平力F跟墻壁對物體的彈力作用在同一物體上，大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上，是一對平衡力，選項A錯誤；物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻壁對物體豎直向上的靜摩擦力的作用，因物體處于靜止狀態(tài)，故這兩個力是一對平衡力，選項B正確；水平力F作用在物體上，而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力不是平衡力，也不是相互作用力，選項C錯誤；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是兩個物體間的相互作用力，是一對作用力與反作用力，選項D正確． 9．如圖5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5 A．三對B．四對C．五對D．六對 答案　D 10．(2017金陵中學質檢)牛頓在總結C雷恩、J沃利斯和C惠更斯等人的研究結果后，提出了著名的牛頓第三定律，闡述了作用力和反作用力的關系，從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學體系．下列關于作用力和反作用力的說法中正確的是(　　) A．物體先對地面產(chǎn)生壓力，然后地面才對物體產(chǎn)生支持力 B．物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡 C．人推車前進，人對車的作用力大于車對人的作用力 D．物體在地面上滑行，不論物體的速度多大，物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力始終大小相等 答案　D 11．(2018泰興中學模擬)如圖6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6 A．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 答案　C 12．(多選)(2017鹽城市質檢)木箱所受重力為G1，人所受重力為G2，人站在木箱里用力F向上推木箱．如圖7所示，則有(　　) 圖7 A．人對木箱底的壓力大小為G2＋F B．人對木箱底的壓力大小為G2 C．木箱對地面的壓力大小為G2＋G1－F D．木箱對地面的壓力大小為G1＋G2 答案　AD 解析　人的受力情況：豎直向下的重力G2、木箱對人向下的大小為F的作用力、向上的支持力FN，可得FN＝G2＋F，根據(jù)牛頓第三定律，人對木箱底的壓力大小為G2＋F，選項A正確，B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，選項C錯誤，D正確．