第1节牛顿运动定律

第三章牛顿运动定律第1节牛顿运动定律目录CONTENT立足“四层”·夯基础着眼“四翼”·探考点聚焦“素养”·提能力020301Part01立足“四层”·夯基础⁠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）指出力不是维持物体运动状态的原因，而是

改变

⁠物体运动状态的原因，即产生加速度的原因。匀速直线运动

静止

惯性

改变

3.惯性（1）定义：物体

保持

⁠原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。（2）性质：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无关。（3）量度：

质量

⁠是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。保持

质量

二、牛顿第二定律

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：F＝ma。正比

反比

作用力

2.单位制（1）单位制由

基本单位

⁠和

导出单位

⁠一起组成了单位制。（2）基本单位在力学范围内，国际单位制规定

质量

⁠、

长度

⁠和

时间

⁠为三个基本量，它们的单位

千克

⁠、

米

⁠和

秒

⁠为基本单位。（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。基本单位

导出单位

质量

长度

时间

千克

米

秒

基本量

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，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力。2.牛顿第三定律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。相互

相等

相反

⁠

一辆货车在公路上行驶时，司机发现前面有异常情况，紧急刹车。货车在公路上又运行了较长一段距离才停下来。试判断下列说法的正误。（1）由于惯性，货车有保持匀速直线运动状态的趋势，所以刹车后，货车没有立即停下来，而是又向前运行了一段距离。

（

√

）（2）货车承载的货物越重，惯性越大。

（

√

）（3）刹车时，货车做减速运动是因为地面对货车的摩擦力大于货车对地面的摩擦力。

（

×

）（4）地面对货车的支持力与货车对地面的压力是一对平衡力。

（

×

）（5）车头拉货箱的力一定大于货箱拉车头的力。

（

×

）√√×××Part02着眼“四翼”·探考点⁠考点一

牛顿第一定律的理解

[素养自修类]1.[对惯性的理解]（2023·江苏扬州中学高三月考）飞机在迫降前应该把机载的燃油放空；消防车在跑道上喷出了一条泡沫带，下列说法中正确的是（

）A.放空燃油除了防止起火爆炸，同时也增加了飞机的惯性B.放空燃油除了防止起火爆炸，同时也减小了飞机的惯性C.喷出了一条泡沫带是为了减小飞机所受的合力D.喷出了一条泡沫带是为了减小飞机所受的阻力解析：B

惯性的大小只跟质量有关，质量越小，惯性越小，放空燃油除了防止起火爆炸，同时也减小了飞机的惯性，选项A错误，B正确；喷出泡沫带是为了给飞机降温，不是为了减小飞机所受的合力或阻力，选项C、D错误。2.[牛顿第一运动定律的应用]如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球（m1＞m2），原来随小车一起做匀速直线运动，当小车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球（

）A.一定相碰B.一定不相碰C.不一定相碰D.无法确定，因为不知小车的运动方向解析：B

小车停止前，两个小球和小车一起做匀速直线运动，并且两个小球和小车具有共同的速度，当小车突然停止时，由于小球在小车光滑表面上，因此两个小球由于惯性，还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动，又两球的速度相同，相同时间内通过的位移相同，因此两个小球间的距离不变，一定不会相碰，故B正确，A、C、D错误。⁠1.对牛顿第一定律的理解（1）揭示了物体的惯性：不受力的作用时，一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。（2）揭示了力的作用对运动的影响：力是改变物体运动状态的原因。2.惯性的两种表现形式（1）保持“原状”：物体在不受力或所受合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态（静止或匀速直线运动）。（2）反抗改变：物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性越大，物体的运动状态越难以被改变。考点二

牛顿第二定律的理解与简单应用

[素养自修类]1.[对牛顿第二定律的理解]下列对牛顿第二定律的理解，不正确的是（

）A.如果一个物体同时受到两个力的作用，则这两个力各自产生的加速度互不影响B.如果一个物体同时受到几个力的作用，则这个物体的加速度等于所受各力单独作用在物体上时产生的加速度的矢量和C.平抛运动中竖直方向的重力不影响水平方向的匀速运动D.物体的质量与物体所受的合力成正比，与物体的加速度成反比解析：D

由牛顿第二定律可知，A、B、C正确；物体的质量是物体的固有属性，不会受到外界条件的影响（如受力、运动状态、在火星上还是地球上等），D错误。2.[力与运动的关系]如图所示，一轻弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点。今用一物体把弹簧压缩到A点，然后释放，物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的动摩擦因数恒定，下列说法正确的是（

）A.物体从A到B速度越来越大，从B到C速度越来越小B.物体从A到B速度越来越小，从B到C加速度不变C.物体从A到B先加速后减速，从B到C一直减速运动D.物体在B点受力为零解析：C

物体在A点时水平方向受两个力作用，向右的弹力kx和向左的摩擦力Ff，合力F合＝kx－Ff，物体从A→B的过程，弹力由大于Ff减至为零，所以开始一段合力向右，中间有一点合力为零，然后合力向左，而v一直向右，故物体先做加速度越来越小的加速运动，在A到B间有一点加速度为零，速度达到最大，接着做加速度越来越大的减速运动；物体从B→C过程，F合＝Ff为恒力，方向向左，所以物体做匀减速运动，故C正确。3.[牛顿第二定律的简单应用]

A.3000NB.4000NC.5000ND.7000N

⁠1.牛顿第二定律的五个性质

考点三

瞬时加速度问题

[互动共研类]1.两类模型2.在求解瞬时加速度时应注意的问题（1）物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析。（2）加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变。【典例】

如图所示，光滑斜面的倾角为θ，A球质量为2m、B球质量为m，图甲中A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，挡板C与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，在系统静止时，突然撤去挡板的瞬间有（

）A.图甲中A球的加速度为gsinθB.图甲中B球的加速度为0C.图乙中A、B两球的加速度均为0D.图乙中A、B两球的加速度均为gsinθ解析题图甲中撤去挡板瞬间，由于弹簧弹力不能突变，则A球所受合力为0，加速度为0，选项A错误；题图甲中撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为3mgsin

θ，撤去挡板瞬间，B球与挡板之间弹力消失，B球所受合力为3mgsin

θ，加速度为3gsin

θ，选项B错误；题图乙中撤去挡板前，轻杆上有弹力为2mgsin

θ，但是撤去挡板瞬间，杆的弹力突变为0，A、B两球作为整体以共同加速度运动，所受合力为3mgsin

θ，加速度均为gsin

θ，选项C错误，D正确。答案

D｜规律方法｜求解瞬时加速度的步骤⁠1.[轻弹簧模型]两个质量均为m的小球，用轻质弹簧连接，放置在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，如图所示，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，则下列说法正确的是（

）B.aA＝g；aB＝0C.aA＝g；aB＝gD.aA＝0；aB＝g解析：B

细线被烧断的瞬间，小球B的受力情况不变，加速度为零。烧断前，分析整体受力可知细线的拉力为FT＝2mgsin

θ，烧断瞬间，A受的合力沿斜面向下，大小为2mgsin

θ，所以A球的瞬时加速度为aA＝2gsin

30°＝g，A、C、D错误，B正确。2.[轻绳模型]两轻绳拴接一定质量的小球，两轻绳与竖直方向的夹角如图所示，若只剪断a绳，剪断瞬间小球的加速度大小为a1，若只剪断b绳，剪断瞬间小球的加速度大小为a2，则a1∶a2为

（

）A.1∶1B.2∶1

考点四

牛顿第三定律的理解

[素养自修类]1.[作用力与反作用力的关系]如图甲所示，将一个力传感器固定在滑块上，另一个力传感器钩住它向右拉滑块，观察到这对拉力随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是（

）A.作用力大时，反作用力小B.作用力和反作用力的大小总是相等C.反作用力总是在作用力出现后才产生的D.图乙所示的曲线，只有在滑块静止或做匀速运动时才能得到解析：B

观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，可以看出作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、同时变化，选项A、C错误，B正确；作用力与反作用力总是等大、反向、共线的关系，与物体的运动状态无关，选项D错误。2.[相互作用力与平衡力的比较]如图所示是一种有趣好玩的感应飞行器的示意图，主要是通过手控感应飞行，它的底部设置了感应器装置。只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬浮在空中，操作十分方便。下列说法正确的是（

）A.空气对飞行器的作用力方向竖直向上B.手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力C.空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力D.因为空气会流动，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等解析：A

飞行器静止悬浮在空中，由平衡条件可知，空气对飞行器的作用力方向竖直向上，选项A正确；手与飞行器没有接触，手对飞行器没有作用力，空气对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力，选项B错误；空气对飞行器的作用力和飞行器对空气的作用力是一对作用力和反作用力，选项C错误；由牛顿第三定律可知，螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小相等，选项D错误。3.[作用力与反作用力的应用]建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。一质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.5m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为（g取10m/s2）（

）A.510NB.490NC.890ND.910N解析：B

设绳子对建筑材料的拉力为F1，由牛顿第二定律有F1－mg＝ma，解得F1＝210

N，由牛顿第三定律可知，绳子对人的拉力F1'＝F1＝210

N，人处于静止状态，则地面对人的支持力，FN＝Mg－F1'＝490

N，由牛顿第三定律可知，人对地面的压力FN'＝FN＝490

N，故B正确。⁠1.一对平衡力与一对作用力、反作用力的比较

名称项目

一对平衡力作用力与反作用力作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时产生、同时消失一定同时产生、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消2.应用牛顿第三定律转换研究对象如果不能直接求解物体受到的某个力时，可先求它的反作用力，如求压力时可先求支持力。在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此。利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们分析问题的思路更灵活、更开阔。Part03聚焦“素养”·提能力⁠1.科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法不符合历史事实的是（

）A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变B.伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向D.牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质解析：A

亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，选项A错误；牛顿根据选项B中伽利略的正确观点和选项C中笛卡儿的正确观点，得出了选项D的正确观点，选项B、C、D正确。2.（2023·江苏省南京市、盐城市一模）质量相等的甲、乙、丙、丁四个物体，均只受到两个力的作用，大小为F1和F2，方向如图所示，产生加速度的大小分别为a甲、a乙、a丙、a丁，下列排序正确的是（

）A.a甲＞a丙＞a乙＞a丁B.a丁＞a丙＞a乙＞a甲C.a乙＞a丙＞a丁＞a甲D.a丙＞a乙＞a丁＞a甲

3.我国首台新型墙壁清洁机器人“蜘蛛侠”是由青岛大学学生自主研制开发的，“蜘蛛侠”利用8只“爪子”上的吸盘吸附在接触面上，通过“爪子”交替伸缩，就能在墙壁或玻璃上自由移动。如图所示，假设“蜘蛛侠”在竖直玻璃墙面上由A点沿直线匀加速“爬行”到右上方B点，在这一过程中，关于“蜘蛛侠”在竖直面内的受力分析正确的是（

）解析：C

根据牛顿第二定律可知，在竖直平面内“蜘蛛侠”所受合力方向应该是从A点指向B点，故C正确，A、B、D错误。4.高铁是中国“新四大发明”之一，具有极好的稳定性。如图，列车沿水平直线方向高速运行时，硬币可直立在水平窗台上，列车转弯时，硬币倾倒。在列车行驶过程中，该硬币（

）A.直立阶段一定处于受力平衡状态B.直立阶段可能受到窗台的摩擦力作用C.转弯时，硬币一定会向弯道内侧倾倒D.列车沿直线方向加速和减速行驶时，硬币都受到与列车运动方向相反的摩擦力作用解析：B

当列车在加速或减速过程中，如果加速度较小，硬币会受到沿着行进方向的静摩擦力或行进方向反向的静摩擦力作用，故A、D不符合题意，B符合题意；转弯时，硬币由于惯性，要保持向前的速度，会向弯道外侧倾倒，故C不符合题意。5.（2022·江苏高考）高铁车厢里的水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2。若书不滑动，则高铁的最大加速度不超过（

）A.2.0m/s2B.4.0m/s2C.6.0m/s2D.8.0m/s2解析：B

书放在水平桌面上，若书相对于桌面不滑动，则书与桌面间的摩擦力最大时，加速度最大，由牛顿第二定律得Ffm＝μmg＝mam，解得am＝μg＝4

m/s2，B正确，A、C、D错误。6.如图所示，手推车的篮子里装有一篮球，女孩把手推车沿斜面向上匀速推动，篮子的底面平行于斜面，靠近女孩的一侧面垂直于底面，下列说法正确的有（

）A.篮子底面受到的压力大于篮球的重力B.篮子对篮球的作用力小于篮球的重力C.人对篮球的作用力等于篮球的重力D.篮子右侧面受到的压力小于篮球的重力解析：D

对篮球进行受力分析，并运用合成法，如图所示。设斜面倾角为θ，根据几何知识可知，篮子底部对篮球的支持力FN1＝mgcos

θ，根据牛顿第三定律，则篮子底面受到的压力为mgcos

θ＜mg，A错误；篮子右侧面对篮球的支持力FN2＝mgsin

θ，根据牛顿第三定律，则篮子右侧面受到的压力为mgsin

θ＜mg，篮子对篮球的作用力为FN1、FN2的合力，大小等于篮球的重力，B错误，D正确；人对篮球没有作用力，C错误。7.很多智能手机都有加速度传感器，用手托着手机，迅速向下运动，然后停止，手机记录的加速度a随时间t变化的图像如图所示，则（

）A.t1时刻手机速度最大B.t2时刻手机在最低点C.t3时刻手受到的压力最大D.t4时刻手受到的压力最小解析：C

a－t图像的面积表示速度变化，所以t2时刻手机速度最大，A错误；手机停止时，位置最低，所以t4时刻手机在最低点，B错误；根据牛顿第二定律，手机加速度向上并且加速度最大时，手给手机的作用力最大，即手受到的压力最大，由题图可知，t3时刻手受到的压力最大，C正确；根据牛顿第二定律，手机加速度向下并且加速度最大时，手给手机的作用力最小，即手受到的压力最小，由题图可知，t1时刻手受到的压力最小，D错误。⁠8.如图所示，餐厅服务员托举菜盘给顾客上菜。若菜盘沿水平向左加速运动，则（

）A.手对菜盘的摩擦力方向向右B.手对菜盘的作用力等于菜盘的重力C.菜盘对手的作用力方向斜向右下D.菜盘对手的作用力方向斜向左下解析：C

对菜盘受力分析，有竖直向下的自身重力、竖直向上的支持力和水平向左的静摩擦力。其中手对菜盘的作用力为支持力与静摩擦力的合力，方向为斜向左上，不等于菜盘的重力。根据牛顿第三定律可知菜盘对手的作用力方向斜向右下。故A、B、D错误，C正确。9.（2023·江苏南通模拟）如图所示，相同细线1、2与钢球连接，细线1的上端固定，用力向下拉细线2，则（

）A.缓慢增加拉力时，细线2会被拉断B.缓慢增加拉力时，细线1中张力的增量比细线2的大C.猛拉时细线2断，线断前瞬间球的加速度大于重力加速度D.猛拉时细线2断，线断前瞬间球的加速度小于重力加速度解析：C

缓慢增加拉力，小球受力平衡，则T1＝T2＋mg，所以细线1先被拉断，故A错误；要使等式成立，细线1和2的拉力变化量是相同的，故B错误；猛拉时，细线2上拉力突然变大，作用时间极短，由于惯性，小球位置几乎不变，细线1的拉力增加几乎为零，故细线2断裂，因此断裂前细线2的拉力大于细线1，因此合力F合＝T2'＋mg－T1'＞mg，所以加速度大于重力加速度，故C正确，D错误。10.如图所示，在水平面上有一小物体P，P与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.8，P用一水平轻质弹簧与左侧墙壁连在一起，P在一斜向上的拉力F作用下静止，F与水平方向间的夹角θ＝53°，并且P对水平面无压力。已知重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力。则撤去F瞬间P的加速度大小为（

）A.0B.2.5m/s2C.12.5m/s2D.无法确定解析：A

撤去F之前，