2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）第3章第1节牛顿运动三定律

1、 高考备考指南命题分析核心素养1高考命题题型较全，命题热点涉及牛顿第二定律的瞬时性、超重与失重问题、动力学两类基本问题等，动力学与图像结合，动力学中的多过程问题。2题目综合性强，注重与电场、磁场的渗透，注重生产、生活，当今热点、现代科技的联系。题型涉及的解题方法有整体隔离法、数图转换法、函数论证法、临界极限法、控制变量法等。3实验题的考查注重控制变量法、图像法的应用及以拓展创新形式考查实验能力的迁移应用。物理观念：惯性、作用力与反作用力、超重与失重、单位制。科学思维：牛顿运动定律、整体法与隔离法、图像法、控制变量法、临界法。科学探究：探究加速度与力、质量的关系。科学态度与责任：追及相遇、交通与

2、安全。牛顿运动三定律一、牛顿第一定律1内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。2意义(1)指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。(2)揭示了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。3惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。(2)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。与物体的运动情况和受力情况无关。二、牛顿第二定律力学单位制1牛顿第二定律(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力

3、成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。(2)表达式：Fma。(3)适用范围牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。2力学单位制(1)单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。(2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本物理量共七个，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：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。三、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相互的。一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体

4、一定同时对这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牛顿第三定律(1)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。(2)表达式：FF。一、易错易误辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)牛顿第一定律不能用实验验证。()(2)在水平面上滑动的木块最终停下来，是因为没有外力维持木块运动。()(3)物体运动时受到惯性力的作用。()(4)两物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力。()(5)人走在松软的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力。()(6)作用力与反作用力等大、反向，其合力为零。()二、教材习题衍生1(粤教版必

5、修第一册P127T1改编)第26届国际计量大会(CGPM)表决通过了关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议，摩尔等4个SI基本单位的定义将改由常数定义。下列各组单位中，属于国际单位制基本单位的是()AkgmA BkgsNCmsN DsATAkg、m、A是国际单位制中的基本单位，故A正确；N是导出单位，kg、s是国际单位制中的基本单位，故B错误；N是导出单位，m、s是国际单位制中的基本单位，故C错误；T是导出单位，s、A是国际单位制中的基本单位，故D错误。2(人教版必修第一册P82T1改编)(多选)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是()A飞机投弹时，当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目

6、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，人由于惯性发生危险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BC飞机在目标正上方投弹时，由于惯性，炸弹会落在目标的前方，A错误；地球自西向东自转，人向上跳起后，由于惯性，还会落在原地，B正确；汽车刹车时，由于惯性，人会向前冲，安全带可以防止人的前冲带来的危险，C正确；物体被向上抛出后，在空中向上运动是由于惯性，D错误。3(粤教版必修第一册P116T2改编)2020年6月23日，中国第55颗北斗导航卫星成功发射，北斗三号终于组网成功。关于“北斗导航卫星”与火箭上天的情形叙述正确的是()A火箭尾部向外

7、喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力B火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D“北斗导航卫星”进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用A火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，故选项B、C错误，A正确；卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，即卫星吸引地球

8、，地球吸引卫星，这是一对作用力与反作用力，故选项D错误。4(粤教版必修第一册P111T3改编)如图所示，质量为10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时，物体还受到一个水平向右的推力F20 N，则物体的加速度是(g取10 m/s2)()A0 B4 m/s2，水平向右C2 m/s2，水平向左D2 m/s2，水平向右B物体受到与运动方向相反的摩擦力，即与F方向相同。取运动方向为正方向，由牛顿第二定律得Fmgma，则aeq f(Fmg,m)4 m/s2，方向水平向右，选项B正确。 牛顿第一定律的理解惯性1牛顿第一定律的意义(1)明确了惯性的概念：牛顿第一定律揭示

9、了一切物体所具有的一种固有属性惯性。(2)揭示了力的本质：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。(3)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。如果物体所受的合外力等于零，其效果跟不受外力作用时相同。2惯性的两种表现形式(1)物体的惯性总是以保持“原状态”或反抗“改变”两种形式表现出来。(2)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)。题组突破1下列关于惯性的说法中，正确的是 ()A汽车刹车时，乘客的身子会向前倾斜，是因为汽车有惯性B做匀速直线运动的物体和静止的物体没有惯性C物体的

10、惯性只有在物体速度改变时才表现出来D物体都具有惯性，与物体是否运动无关，与物体速度是否变化也无关D汽车刹车时，乘客的身子会向前倾斜，是因为人有惯性，A错；一切物体都具有惯性，与物体是否运动无关，与物体速度是否变化也无关，B、C错，D对。2(2021上海黄浦区高三模拟)从牛顿第一定律可直接演绎得出()A质量是物体惯性大小的量度B质量一定的物体加速度与合外力成正比C物体的运动需要力来维持D物体有保持原有运动状态不变的特性D一切物体在不受外力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。保持静止状态或匀速直线运动状态是指原来静止的将保持静止状态，原来运动的将保持匀速直线运动状态。故牛顿第一定律说明了一切物体

11、均有惯性，会保持原来的运动状态，同时说明了力是改变物体运动状态的原因，故只有D正确。3(2021江苏徐州市高三一模)我国高铁列车在运行过程中十分平稳。某高铁列车沿直线匀加速启动时，车厢内水平桌面上水杯内的水面形状可能是()ABCDB当高铁列车沿直线向右匀加速启动时，由于惯性，水保持原来的运动状态，水相对于水杯会向左偏移，故水面形状接近B图。 牛顿第二定律的理解1牛顿第二定律的六大特性(1)同体性：式中合力F、质量m、加速度a对应同一物体。(2)独立性：作用在物体上的每一个力都可以产生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的加速度的矢量和。(3)瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系，同时产生，同时

12、变化，同时消失。(4)矢量性：加速度方向与合力的方向相同，表达式是矢量式。(5)因果性：合力F是产生加速度a的原因。(6)局限性：只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子。物体的加速度必须是相对惯性系而言的。2合力、加速度、速度间的决定关系(1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向。只要合力不为零，不管速度大小如何，物体都有加速度。(2)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；合力与速度不共线时，物体做曲线运动，但合力与速度无必然联系。(3)aeq f(v,t)是加速度的定义式，a与v、t无直接关系。(4)aeq f(F,m)是加速度的决定式，a

13、F，aeq f(1,m)。3瞬时加速度的两类模型牛顿第二定律的理解典例1(多选)(2021河南省重点中学4月联考)如图所示，轻质弹簧上端固定，不挂重物时下端位置在C点；在下端挂一个质量为m的物体(可视为质点)后再次保持静止，此时物体位于A点；将物体向下拉至B点后释放。关于物体的运动情况，下面说法中正确的是()A物体由B到A的运动过程中，物体的加速度一直在减小B物体由B到A的运动过程中，物体的速度一直在增大C物体由B到C的运动过程中，物体的加速度一直在增大D物体由B到C的运动过程中，物体的速度先增大后减小ABD物体在A点处于平衡状态，从B到A过程中，弹簧弹力大于重力，根据牛顿第二定律可知，物体将

14、向A加速运动，随着弹簧形变量的减小，物体加速度将逐渐减小，当到达A时弹力等于重力，物体速度达到最大，然后物体将向C做减速运动，从A到C过程中，弹簧弹力逐渐减小，因此物体做减速运动的加速度逐渐增大，故从B到C整个过程中，物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小，故A、B、D正确，C错误。瞬时性问题典例2如图所示，两个完全相同的小球a、b，用轻弹簧N连接，轻弹簧M和轻绳一端均与a相连，另一端分别固定在竖直墙和天花板上，弹簧M水平，当轻绳与竖直方向的夹角为60时，M、N伸长量刚好相同。若M、N的劲度系数分别为k1、k2，a、b两球的质量均为m，重力加速度大小为g，则以下判断正确的是()Aeq f(k

15、1,k2)2eq r(3)Beq f(k1,k2)eq r(3)C若剪断轻绳，则在剪断的瞬间，a球的加速度为零D若剪断弹簧M，则在剪断的瞬间，b球处于失重状态思路点拨：(1)剪断轻绳的瞬间，两弹簧弹力均不会突变，各自与剪断前的弹力相同。(2)无论在轻弹簧M的何处将M剪断，弹簧M的弹力均立即突变为零。A设M、N的伸长量均为x，在题图中状态下，a球、弹簧N和b球整体受到重力2mg、轻绳的拉力FT、弹簧M的拉力FM的作用处于平衡状态，根据力的平衡条件有FMk1x2mgtan 602eq r(3)mg，b球受重力mg和弹簧N的拉力FN的作用处于平衡状态，则FNk2xmg，解得eq f(k1,k2)2e

16、q r(3)，选项A正确，选项B错误；剪断轻绳的瞬间，轻绳的拉力突变为零，而轻弹簧中的弹力不会突变，即剪断轻绳前弹簧弹力与剪断轻绳的瞬间弹簧弹力相同，a球受重力和两弹簧的拉力，合力不为零，则加速度不为零，选项C错误；剪断弹簧M的瞬间，弹簧M的弹力突变为零，弹簧N的弹力不变，则b球加速度仍为零，选项D错误。解决瞬时类问题的基本方法(1)选取研究对象(一个物体或几个物体组成的系统)。(2)先分析剪断绳(或弹簧)或撤去支撑面之前物体的受力情况，由平衡条件求相关力。(3)再分析剪断绳(或弹簧)或撤去支撑面瞬间物体的受力情况，由牛顿第二定律列方程求瞬时加速度。跟进训练1如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸

17、长到O点并系住质量为m的物体，现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体可以一直运动到B点。如果物体受到的阻力恒定，那么()A物体从A到O先加速后减速B物体从A到O做加速运动，从O到B做减速运动C物体运动到O点时，所受合力为零D物体从A到O的过程中，加速度逐渐减小A物体从A到O，初始阶段受到的向右的弹力大于阻力，合力向右。随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向，物体的速度逐渐增大。当物体向右运动至AO间某点(设为点O)时，弹力减小到与阻力相等，物体所受合力为零，加速度为零，速度达到最大。此后，随着物体继续向右运动，弹力继续减小，阻力

18、大于弹力，合力方向变为向左，至O点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大。所以物体通过O点后，合力(加速度)方向向左且逐渐增大，由于加速度与速度反向，故物体做加速度逐渐增大的减速运动，故A正确。2(多选)(2021福建厦门市高三检测)两小球A、B先后用弹簧和轻杆相连，放在光滑斜面上静止，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，如图甲、乙，A、B质量相等，重力加速度为g，斜面的倾角为。在突然撤去挡板的瞬间()甲乙A两图中两球加速度均为gsin B两图中A球的加速度均为零C图甲中B球的加速度为2gsin D图乙中B球的加速度为gsin CD撤去挡板前，对整体分析，挡板对B球的弹力大小为2mgsin

19、 ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，题图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mgsin ，加速度为2gsin ；题图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mgsin ，加速度均为gsin ，故C、D正确，A、B错误。3如图所示，质量为2 kg的物体B和质量为1 kg的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。将一个质量为3 kg的物体A轻放在B上的一瞬间，物体B的加速度大小为(取g10 m/s2)()A0B15 m/s2C6 m/s2D5 m/sC开始弹簧的弹力等于物体B的重力，即FmBg，放上物体A的瞬间，弹簧弹力不变，对A、B组成的系统整体分析，

20、根据牛顿第二定律得aeq f(mAmBgF,mAmB)eq f(mAg,mAmB)6 m/s2，选项C正确。 牛顿第三定律的理解1作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)三同：大小相同、性质相同、变化情况相同。(2)三异：方向相反、不同物体、不同效果。(3)三无关：与物体的种类、运动状态、是否受其他力无关。2一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较项目一对作用力和反作用力一对平衡力不同点相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上题组突破1(2020浙江衢州、湖州、丽水三地市4月教学质量监测)如图是杂技表演中女演员举起男演员的一个场景，两位杂技演员处于静止状态。下列说法正确的是()A水平地面对女演员的支持力等于两演员的重力之和B水平地面对女演员的摩擦力水平向右C女演员对男演员的作用力大于男演员对女演员的作用力D女演员对男演员的作用力小于男演员对女演员的作用力A由题可知，男、女演员处于静止状态，二者与地面之间没有相对运动的趋势，即地面对女演员没有摩擦力作用，二者整体受到重力和