2023年高考物理（热点+题型全突破）专题3.1牛顿运动定律（含解析）

专题3.1牛顿运动定律“牛顿运动定律“是高中物理的核心内容之一，是动力学的基石，也是整个经典力学的理论根底，是历年高考的必考内容。?考试说明?中对本章的知识能力要求几乎到达了最高地步，因此在历年的高考中，每年都要考查到本章知识，有时还会多题考查。出题的形式多样，有选择题、填空题和计算题。一、本章内容、考试范围及要求考点内容要求题型牛顿运动定律牛顿运动定律Ⅱ选择、计算牛顿运动定律的应用Ⅱ选择、计算超重和失重Ⅰ选择、计算实验四验证牛顿运动定律填空二、常见题型展示1.牛顿第一、第二与第三定律的理解与应用2.超重与失重的理解与应用3.牛顿第二定律的瞬时、临界与极值问题4.动力学中的两大类根本问题5.动力学中的图像问题6.动力学中的三类模型：连接体模型—叠加体模型—传送带模型7.整体法与隔离法在连接体与叠加体模型中的应用8.实验：探究加速度与力、质量之间的关系本章考试题型归纳与分析：考试核心考点与题型：〔1〕选择题：连接体或者叠加体组系统的受力分析、动力学中的图像问题〔2〕解答题：单独考察多物体系统的运动或者动力学中的三类模型〔3〕实验题：考察匀变速直线运动与牛顿定律的综合题三、近几年高考在本章中的考查特点1.轻弹簧模型与瞬时性问题(2023·海南单科，8，5分)(多项选择)如图，物块a、b和c的质量相同，a和b，b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O，整个系统处于静止状态．现将细线剪断．将物块a的加速度的大小记为a1，S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2，重力加速度大小为g.在剪断的瞬间()A．a1＝3g B．a1C．Δl1＝2Δl2 D．Δl1＝Δl2【答案】AC2.超重、失重与加速度方向判断〔1〕〔2023全国新课标Ⅰ卷〕一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，那么A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D．质点单位时间内速率的变化量总是不变【答案】BC【解析】因为原来质点做匀速直线运动，合外力为0，现在施加一恒力，质点所受的合力就是这个恒力，所以质点可能做匀变速直线运动，也有可能做匀变速曲线运动，这个过程中加速度不变，速度的变化率不变。但假设做匀变速曲线运动，单位时间内速率的变化量是变化的。故C正确，D错误。假设做匀变速曲线运动，那么质点速度的方向不会总是与该恒力的方向相同，故A错误；不管做匀变速直线运动，还是做匀变速曲线运动，质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直，故B正确。〔2〕(2023·北京理综，18，6分)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的选项是()A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度【答案】D3.与速度图象结合的牛顿运动定律问题〔2023海南卷〕沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度–时间图线如下图。物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0~5s、5~10s、10~15s内F的大小分别为F1、F2和F3，那么A．F1<F2 B．F2>F3 C．F1>F3 D．F1=F3【答案】A【解析】由v–t图象可知，0~5s内加速度a1=0.2m/s2，沿斜面向下，根据牛顿第二定律有mgsinθ–f–F1=ma1，F1=mgsinθ–f–0.2m；5~10s内加速度a2=0，根据牛顿第二定律有mgsinθ–f–F2=ma2，F2=mgsinθ–f；10~15s内加速度a3=–0.2m/s2，沿斜面向上，根据牛顿第二定律有mgsinθ–f–F3=ma3，F3=mgsinθ–f+0.2m。故可得：F3>F2>F1(2023新课标全国Ⅰ，20)(多项选择)如图(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图线如图(b)所示．假设重力加速度及图中的v0、v1、t1均为量，那么可求出()A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度【答案】ACD4.滑板、滑块与牛顿运动定律的综合运用(2023·新课标全国Ⅰ，25)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5cm，如图(a)所示．T＝0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t＝1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．碰撞后1s时间内小物块的v-t图线如图(b)所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2.求：(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离．【答案】(1)0.10.4(2)6m(3)6.5m其逆运动那么为匀加速直线运动可得x＝v-t＋eq\f(1,2)a1t2，解得a1＝1m/s2。小物块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，由牛顿第二定律得：μ1(m＋15m)g＝(m＋15m)a1，即μ1g＝解得μ1＝0.1(2)碰撞后，木板向左做匀减速运动，依据牛顿第二定律有μ1(15m＋m)g＋μ2mg＝15ma可得a3＝eq\f(4,3)m/s2对滑块，加速度大小为a2＝4m/s2由于a2＞a3，所以滑块速度先减小到0，所用时间为t1＝1s的过程中，木板向左运动的位移为x1＝v-t1－eq\f(1,2)a3teq\o\al(2,1)＝eq\f(10,3)m,末速度v1＝eq\f(8,3)m/s滑块向右运动的位移x2＝eq\f(v＋0,2)t1＝2m此后，小物块开始向左加速，加速度大小仍为a2＝4m/s2木板继续减速，加速度大小仍为a3＝eq\f(4,3)m/s2假设又经历t2二者速度相等，那么有a2t2＝v1－a3t2解得t2＝0.5s此过程中，木板向左运动的位移x3＝v1t2－eq\f(1,2)a3teq\o\al(2,2)＝eq\f(7,6)m，末速度v3＝v1－a3t2＝2m/s滑块向左运动的位移x4＝eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)＝0.5m此后小物块和木板一起匀减速运动，二者的相对位移最大为Δx＝x1＋x2＋x3－x4＝6m小物块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为6m四、高考要点精析1.教材各节内容的重点、难点、易错点各节内容重点难点易错点牛顿第一定律惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的量度；运用惯性概念，解释有关实际问题。理想实验的推理过程；对牛顿第一定律的理解。力和运动关系实际应用。实验：探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系；体会“控制变量法〞对研究问题的意义。实验方案确实立、实验数据的分析；体验实验探究过程；会对实验误差作初步分析。实验的方法与步骤牛顿第二定律理解牛顿第二定律的内容；会用正交分解法和牛顿第二定律解决实际问题。认识加速度与物体所受的合力之间的关系〔正比性、同体性、瞬时性和矢量性〕受力分析力学单位制知道什么是根本单位、导出单位和单位制；认识单位制在物理学中的重要意义根据物理量单位之间的关系，判断运算表达式是否错误。利用物理公式得出单位之间的关系牛顿第三定律能找出某个力对应的反作用力；运用牛顿第三定律解释生活中的有关问题。会运用牛顿第三定律解决受力分析中的相互作用力问题。会区分平衡力和作用力与反作用力。用牛顿定律解决问题动力学两类根本问题求解根本思路和一般步骤。物体的受力分析与运动情况分析。超重、失重时重力是否变。2.牛顿三定律的理解要点〔1〕牛顿第一定律：深入理解定律和惯性概念，多分析常见实例，抛弃错误的感性认识，形成正确的理性认识。〔2〕牛顿第二定律：矢量性；独立性；同体性；瞬时性。合力可突变，故加速度可突变〔与之比照：速度和位移不可突变〕。〔3〕牛顿第三定律：同性质〔但不同物体〕；等时效〔同增同减〕；无条件〔与运动状态、空间选择无关〕。3.用牛顿定律解决问题的要点应用牛顿定律解决力学问题的关键是对研究对象进行受力分析。首先是选取研究对象，有时用隔离法方便，有时用整体法简单，同学们要通过自己做一定量的习题，从解题过程中去体验和总结；对研究对象进行受力分析可以根据力的概念与力的产生条件，但更重要的是注意结合物体的运动状态，这正是动力学的精髓。做匀加速直线运动的物体，不仅受的合外力一定不是零，且合外力的方向一定与物体的加速度方向相同；做曲线运动的物体所受到的合力一定不是零，且不与运动方向相同。根据运动状态去分析判断物体的受力情况是十分简捷而又重要的方法。4.实验：探究加速度与力、质量的关系这是一个重要的学生实验，同学们要注意的是书中没有给出确定的实验方案，要同学们自己设计，但是给出了实验的根本思路，另外这个实验又一次要求用图象处理数据，即用曲线拟合测量点，找出规律。五、分析总结与趋势预测1.分析总结〔1〕常考点其考查的重点有:准确理解牛顿第一定律,熟练掌握牛顿第二定律及其应用.尤其是物体的受力分析方法,理解牛顿第三定律,理解和掌握运动和力的关系,理解超重和失重．本章内容的命题形式倾向于应用型.综合型和能力型.易与生产生活.军事科技.工农业生产等紧密联系.还可以力.电综合题形式出现．从方法上.重点考查运用隔离法和整体法来求解加速度相等的连接体问题,运用正交分解法处理受力较复杂的问题.运用图象法处理力与运动的关系问题.从能力角度来看.重点考查思维能力.分析和解决问题的能力〔2〕命题分析从历年高考物理试题看出，牛顿运动定律的几种命题涉及三个考点：一是对牛顿运动定律的理解，二是牛顿第二定律的应用，三是超重和失重。三个方面考点通常又相互联系和相互渗透，既可单独命题，又可以与力学、甚至电磁学相联系，构建力电的综合考题。2.趋势预测〔1〕从高考考点透视看出，牛顿第二定律是考查的重点，每年均考；而牛顿第一定律和牛顿第三定律在牛顿第二定律的应用中得到完美表达．与斜面、轻绳、轻杆、轻弹簧、圆周运动等内容综合的题目，命题频率较高．〔2〕2023年高考对本专题的考查仍将以概念和规律的应用为主，单独考查本专题的题目多为选择题，与曲线运动、电磁学相结合的题目多为计算题．〔3〕以实际生活、生产和科学实验中有关问题为命题背景，突出表现物理知识在生活中的应用的趋势较强，2023年高考应予以高度关注。六、复习策略1．融会贯穿理解牛顿三