高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題3.1　牛頓運(yùn)動(dòng)定律及應(yīng)用（原卷版）

專題3.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律及應(yīng)用【講】【講核心素養(yǎng)】1.物理觀念：慣性、作用力與反作用力、超重與失重、單位制。（1）知道慣性是物質(zhì)的基本性質(zhì)其大小只由物體的質(zhì)量來度量。（2）通過實(shí)驗(yàn)，了解力的相互性即作用力與反作用力的特點(diǎn)，提升相互作用觀。（3）.通過實(shí)例的分析與推理，理解超時(shí)重的定義、條件進(jìn)而理解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系建立運(yùn)動(dòng)及相互作用的觀念。（4）了解常用的國(guó)際單位、導(dǎo)出單位并會(huì)利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)單位之間的關(guān)系體會(huì)量綱思想的應(yīng)用。2.科學(xué)思維：牛頓運(yùn)動(dòng)定律、整體法與隔離法、圖象法、控制變量法、臨界法。（1）.能應(yīng)用受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律，分析物體的運(yùn)動(dòng)過程體會(huì)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。（2）會(huì)應(yīng)用整體法與隔離法的科學(xué)思維分析連接體的受力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題（3）體會(huì)應(yīng)用控制變量法探究、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系（4）能在具體情景中識(shí)別諸如“最大、最小、剛好離開（分離）”等臨界問題的標(biāo)志詞并能將其轉(zhuǎn)化為物理學(xué)語言，應(yīng)用臨界法結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律來解決臨界問題。3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題。能將具體問題情景通過構(gòu)建物理模型轉(zhuǎn)化為物理問題進(jìn)而應(yīng)用物理規(guī)律來解決，以此提升分析推理能力和模型構(gòu)建能力并體會(huì)物理學(xué)的應(yīng)用價(jià)值激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望?！局v考點(diǎn)題型】【知識(shí)點(diǎn)一】牛頓第一定律和慣性1.理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體不受外力時(shí)的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的。如果物體所受的合力等于零，其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.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，即物體具有保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。3.揭示了力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。4.與牛頓第二定律的關(guān)系牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨(dú)立的。力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)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(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律。【方法總結(jié)】1.慣性的兩種表現(xiàn)形式（1）物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變（靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)）.（2）物體受到外力時(shí)，慣性表現(xiàn)為抗拒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，慣性大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較難改變；慣性小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易改變.2.牛頓第一定律與牛頓第二定律的關(guān)系牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨(dú)立的.（1）牛頓第一定律告訴我們改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要力，力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問題則由牛頓第二定律來回答.（2）牛頓第一定律是經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律.【例1】（2022·陜西西安·高三期末）如圖所示，對(duì)下列圖片描述正確的是（）A．圖甲右上方的路牌所標(biāo)的“50”為車輛通行的平均速度B．由圖乙可推出，所有形狀規(guī)則的物體的重心均在其幾何中心處C．伽利略利用圖丙實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)D．圖丁中小孩推箱而不動(dòng)，說明小孩的推力小于地面對(duì)箱子的靜摩擦力【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任及科學(xué)思維。要求考生知曉理想斜面實(shí)驗(yàn)在歷史中重要意義及主要操作思路和設(shè)計(jì)思想。讓學(xué)生在感受物理學(xué)史的同時(shí)學(xué)會(huì)理想化實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思維方式。【變式訓(xùn)練1】（多選）（2022·上海市南洋模范中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）伽利略通過斜面實(shí)驗(yàn)探究物體運(yùn)動(dòng)與力之間關(guān)系，符合實(shí)際情況可能的是（）A． B．C． D．【必備知識(shí)】伽利略的理想實(shí)驗(yàn)（1）特點(diǎn)：實(shí)踐操作（實(shí)驗(yàn)）＋邏輯推理（數(shù)學(xué)演算）。（2）作用：提出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。伽利略是物理理想實(shí)驗(yàn)的開拓者。理想實(shí)驗(yàn)是人們?cè)诔橄笏季S中設(shè)想出來而實(shí)際上無法做到的實(shí)驗(yàn)，可以完美地解釋物理學(xué)規(guī)律或理論?！纠?】（2022·浙江·高考真題）下列說法正確的是（

）A．鏈球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中加速度不變B．足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大C．乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變D．籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關(guān)【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生深刻理解慣性的概念（內(nèi)涵外延等）。并能應(yīng)用慣性解釋日常生活中的一些問題建立相互作用觀和運(yùn)動(dòng)觀?！咀兪接?xùn)練2】（2022·福建南平·三模）短道速滑場(chǎng)地是由直跑道和兩端圓弧形彎道組成的環(huán)形跑道在2022年北京冬奧會(huì)短道速滑男子1000米決賽中，任子威在直線起跑階段，左右腳向后交替蹬冰，滑行一段時(shí)間后進(jìn)入彎道時(shí)身體向內(nèi)側(cè)傾斜，通過圓弧形彎道，如圖所示，最終奪得該項(xiàng)目冠軍，則任子威（）A．在直線起跑加速過程中，隨著速度增大，慣性也增大B．在直線起跑蹬冰過程中，冰面對(duì)他的作用力大于他對(duì)冰面的作用力C．通過圓弧形彎道時(shí)，冰面對(duì)他的作用力與他所受的重力是一對(duì)平衡力D．若沿半徑不變的圓弧勻速通過彎道時(shí)，速度越大身體與冰面的夾角SKIPIF1<0越小【必備知識(shí)】慣性的兩種表現(xiàn)形式（1）物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”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(shí)，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變（靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)）。.【知識(shí)點(diǎn)二】牛頓第二定律的理解和應(yīng)用1．牛頓第二定律的性質(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決定，與速度無必然聯(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無直接關(guān)系；a＝eq\f(F,m)是加速度的決定式．【例3】（2021·廣東·高考真題）唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對(duì)直轅犁的優(yōu)勢(shì)之一是起土省力，設(shè)牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，如圖所示，忽略耕索質(zhì)量，耕地過程中，下列說法正確的是（

）A．耕索對(duì)曲轅犁拉力的水平分力比對(duì)直轅犁的大B．耕索對(duì)曲轅犁拉力的豎直分力比對(duì)直轅犁的大C．曲轅犁勻速前進(jìn)時(shí)，耕索對(duì)犁的拉力小于犁對(duì)耕索的拉力D．直轅犁加速前進(jìn)時(shí)，耕索對(duì)犁的拉力大于犁對(duì)耕索的拉力【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維。要求考生對(duì)本題有清晰的受力分析并能應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)一步理解相互作用觀及運(yùn)動(dòng)觀?！咀兪接?xùn)練3】（2022·重慶·二模）一個(gè)熱氣球與沙包的總質(zhì)量為SKIPIF1<0，在空氣中以加速度SKIPIF1<0下降。為了使它以同樣大小的加速度上升，需拋掉沙包中的沙子，若熱氣球所受浮力不變，應(yīng)該拋掉的沙的質(zhì)量為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【必備知識(shí)】理解牛頓第二定律的三點(diǎn)注意（1）分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，要從受力分析入手，先求合力，然后根據(jù)牛頓第二定律分析加速度的變化．（2）速度的大小如何變化取決于加速度和速度方向間的關(guān)系，和加速度的大小沒有關(guān)系．（3）加速度如何變化取決于物體的質(zhì)量和合外力，與物體的速度沒有關(guān)系．【知識(shí)點(diǎn)三】牛頓第三定律的理解與應(yīng)用1.相互作用力的特點(diǎn)（1）三同eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(同大小,同時(shí)產(chǎn)生、變化、消失,同性質(zhì)))（2）三異eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(反向,異體，即作用力、反作用力作用在不同物體上,不同效果))（3）二無關(guān)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(與相互作用的兩物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),與是否和其他物體相互作用無關(guān)))2.一對(duì)平衡力與作用力、反作用力的比較名稱項(xiàng)目一對(duì)平衡力作用力與反作用力作用對(duì)象同一個(gè)物體兩個(gè)相互作用的不同物體作用時(shí)間不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失力的性質(zhì)不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消【方法總結(jié)】應(yīng)用牛頓第三定律需注意的三個(gè)問題1．定律中的“總是”說明對(duì)于任何物體，在任何情況下牛頓第三定律都是成立的。2．作用力與反作用力雖然等大反向，但因所作用的物體不同，所產(chǎn)生的效果（運(yùn)動(dòng)效果或形變效果）往往不同。3．作用力與反作用力只能是一對(duì)物體間的相互作用力，不能涉及第三個(gè)物體?！纠?】（2020·浙江·高考真題）如圖是“中國(guó)天眼”SKIPIF1<0口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡維護(hù)時(shí)的照片。為不損傷望遠(yuǎn)鏡球面，質(zhì)量為m的工作人員被懸在空中的氦氣球拉著，當(dāng)他在離底部有一定高度的望遠(yuǎn)鏡球面上緩慢移動(dòng)時(shí)，氦氣球?qū)ζ溆写笮镾KIPIF1<0、方向豎直向上的拉力作用，使其有“人類在月球上行走”的感覺，若將人視為質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)工作人員（）A．受到的重力大小為SKIPIF1<0 B．受到的合力大小為SKIPIF1<0C．對(duì)球面的壓力大小為SKIPIF1<0 D．對(duì)球面的作用力大小為SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念中相互作用觀?！咀兪接?xùn)練4】（2022·上海黃浦·二模）百米飛人蘇炳添因?yàn)橛畜@人的彈跳力而被戲稱他有彈簧腿。彈跳過程中屈膝是其中一個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作。如圖所示，人下蹲，膝蓋關(guān)節(jié)彎曲角度為θ，設(shè)此時(shí)大小腿肌群對(duì)膝關(guān)節(jié)的作用力F的方向水平向后，且大腿、小腿骨對(duì)膝關(guān)節(jié)的作用力大致相等，那么腳掌所受地面向上的彈力約為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【必備知識(shí)】“兩看”巧判作用力和反作用力一看受力物體．作用力和反作用力應(yīng)作用在兩個(gè)相互作用的物體上．二看產(chǎn)生的原因．作用力和反作用力是由于相互作用而產(chǎn)生的，一定是同種性質(zhì)的力．【知識(shí)點(diǎn)四】動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題1.基本思路2.基本步驟3.解題關(guān)鍵（1）兩類分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過程分析。（2）兩個(gè)橋梁——加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁。4.常用方法（1）合成法在物體受力個(gè)數(shù)較少（2個(gè)或3個(gè)）時(shí)一般采用合成法。（2）正交分解法若物體的受力個(gè)數(shù)較多（3個(gè)或3個(gè)以上）時(shí)，則采用正交分解法。類型1已知物體受力情況，分析物體運(yùn)動(dòng)情況【例5】（2022·江西省高安市第二中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示，一質(zhì)量為SKIPIF1<0的物體在水平拉力SKIPIF1<0的作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻開始，拉力SKIPIF1<0隨時(shí)間均勻減小，物體所受摩擦力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法中正確的是（）A．SKIPIF1<0時(shí)物體開始做勻減速運(yùn)動(dòng)B．物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為SKIPIF1<0C．物體與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0時(shí)物體的加速度大小為SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維及物理觀念中的相互作用觀?！咀兪接?xùn)練5】（2021·湖南·高考真題）“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組用多節(jié)車廂提供動(dòng)力，從而達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為SKIPIF1<0的動(dòng)車組在平直的軌道上行駛。該動(dòng)車組有四節(jié)動(dòng)力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率均為SKIPIF1<0，若動(dòng)車組所受的阻力與其速率成正比（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0為常量），動(dòng)車組能達(dá)到的最大速度為SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．動(dòng)車組在勻加速啟動(dòng)過程中，牽引力恒定不變B．若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值，則動(dòng)車組從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)C．若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出的總功率為SKIPIF1<0，則動(dòng)車組勻速行駛的速度為SKIPIF1<0D．若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值，動(dòng)車組從靜止啟動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間SKIPIF1<0達(dá)到最大速度SKIPIF1<0，則這一過程中該動(dòng)車組克服阻力做的功為SKIPIF1<0類型2已知物體運(yùn)動(dòng)情況，分析物體受力情況【例6】（2022·四川·遂寧模擬預(yù)測(cè)）在冰壺比賽過程中，運(yùn)動(dòng)員可以用冰壺刷在冰壺前進(jìn)路徑上刷冰面，使冰壺與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)減小。如圖所示，在某場(chǎng)冰壺比賽中，一冰壺（可看做質(zhì)點(diǎn)）以速度v從A點(diǎn)垂直進(jìn)入三個(gè)矩形區(qū)域沿虛線做減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B處的速率為SKIPIF1<0，用冰壺刷以不同的力度刷SKIPIF1<0間的冰面，冰壺運(yùn)動(dòng)到C處的速率為SKIPIF1<0，且剛要離開第三個(gè)矩形區(qū)域邊緣的D點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，已知SKIPIF1<0，設(shè)冰壺在SKIPIF1<0間冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為SKIPIF1<0，冰壺在SKIPIF1<0間冰面的運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為SKIPIF1<0，則（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維與物理觀念中的運(yùn)動(dòng)觀。【變式訓(xùn)練6】（2022·安徽宣城·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，質(zhì)量SKIPIF1<0的物體靜止放在足夠長(zhǎng)的水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，有一大小為SKIPIF1<0的水平恒力作用于物體上，使之加速前進(jìn)，重力加速度大小為SKIPIF1<0，5s末撤去力SKIPIF1<0，則物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為（）A．15s B．13s C．11s D．9s【知識(shí)點(diǎn)五】動(dòng)力學(xué)圖像問題1.常見圖像v－t圖像、a－t圖像、F－t圖像、F－a圖像等。2.題型分類（1）已知物體受到的力隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。（2）已知物體的速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的受力情況。（3）由已知條件確定某物理量的變化圖像。3.解題策略（1）分清圖像的類別：即分清橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖像所反映的物理過程，會(huì)分析臨界點(diǎn)。（2）注意圖線中的一些特殊點(diǎn)所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標(biāo)的交點(diǎn)，圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩圖線的交點(diǎn)等。（3）明確能從圖像中獲得哪些信息：把圖像與具體的題意、情景結(jié)合起來，應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系，以便對(duì)有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷。【例7】（2022·河北邯鄲·二模）如圖1所示，在粗糙的水平面上靜止放置一滑塊，SKIPIF1<0時(shí)刻在滑塊上施加一水平向右的外力F，外力大小隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖2所示，滑塊的加速度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖3所示，已知滑塊與地面間的滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，重力加速度g取10SKIPIF1<0。則下列說法正確的是（）A．滑塊的質(zhì)量為SKIPIF1<0kg B．4s末滑塊速度的大小為12m/sC．在0~1s的時(shí)間內(nèi)，摩擦力的沖量大小為0 D．在0~4s的時(shí)間內(nèi)，摩擦力的沖量大小為22N·s【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維及物理觀念中的相互作用觀。本題要求考生能準(zhǔn)確的受力分析并能借助牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)并能根據(jù)科學(xué)的推理建立物理函數(shù)表達(dá)式然后進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換?！咀兪接?xùn)練7】（多選）（2022·廣西·南寧二中模擬預(yù)測(cè)）“水火箭”是一項(xiàng)深受學(xué)生喜歡的科技活動(dòng)，某學(xué)習(xí)小組利用飲料瓶制作的水火箭如圖甲所示，其發(fā)射原理是通過打氣使瓶?jī)?nèi)空氣壓力增大，當(dāng)瓶口與橡皮塞脫離時(shí)，瓶?jī)?nèi)水向后噴出，水火箭獲得推力向上射出。圖乙是某次豎直發(fā)射時(shí)測(cè)繪的水火箭速度v與時(shí)間t的圖像，其中SK