2026高考物理一轮复习（基础版）第三章 第1讲　牛顿第一定律　牛顿第二定律

【课标要求】1.通过实验,探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。通过实验,认识超重和失重现象。2.知道国际单位制中的力学单位。了解单位制在物理学中的重要意义。【考情分析】对牛顿运动定律的理解2024·全国甲卷·T15、2023·浙江6月选考卷·T2、2023·全国乙卷·T14牛顿第二定律的应用2024·广东卷·T7、2024·湖南卷·T3、2024·贵州卷·T1、2024·安徽卷·T6、2024·北京卷·T4、2024·黑吉辽卷·T10、2023·全国甲卷·T19板—块、传送带模型2024·湖北卷·T14、2024·贵州卷·T15、2024·安徽卷·T4、2024·新课标卷·T25、2024·浙江6月选考卷·T18、2024·海南卷·T17实验:探究加速度与物体受力、物体质量的关系2024·广东卷·T11、2024·江西卷·T11、2024·甘肃卷·T11第1讲牛顿第一定律牛顿第二定律情境导思如图所示,图1、图2分别为伽利略的斜面实验图和理想实验设计图。(1)伽利略利用哪一个图通过实验证明了力不是维持物体运动状态的原因?(2)伽利略利用哪一个图证明了自由落体是匀加速直线运动?(3)牛顿第一定律是否是伽利略用图2理想实验设计证明的?(4)牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体所受合力为零时的特例吗?1.(2024·山西太原阶段练习)(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础,下列有关惯性说法正确的是()[A]物体抵抗运动状态变化的性质是惯性[B]没有力的作用,物体只能处于静止状态[C]汽车超速会增大汽车的惯性[D]运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动【答案】AD2.列车沿平直的道路做匀变速直线运动,在车厢顶部用细线悬挂一个小球,小球相对车厢静止时,细线与竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是()[A]列车加速度的大小为gtanθ[B]列车加速度的大小为gsinθ[C]细线拉力的大小为mgsinθ[D]细线拉力的大小为mgcosθ【答案】A3.在航空航天、汽车工程、能源动力等诸多领域中,流体动力学模型扮演着至关重要的角色。研究表明,球形物体在液体中运动时除了受到浮力,还会受到阻力,其关系式为F阻=kηrvx,式中η称为黏性系数,其单位为kg/(m·s),r和v分别是球的半径和速度,k是一个无单位的常数。根据国际单位制推断指数x的数值是()[A]1 [B]1[C]2 [D]3【答案】A【答案】匀速直线运动迫使维持匀速直线运动静止质量惯性正比反比相同ma静止匀速直线运动宏观基本导出长度质量时间米千克秒物理关系考点一对牛顿第一定律和惯性的理解1.惯性的两种表现形式(1)物体在不受外力或所受的合力为零时,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)。(2)物体受到外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态较易改变。2.对牛顿第一定律的几点说明(1)明确惯性的概念:牛顿第一定律揭示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状态的原因。(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。在实际情况中,如果物体所受的合力等于零,与物体不受外力时的表现是相同的。[例1]【对惯性的理解】对一些实际生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以解释,其中正确的是()[A]采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车(质量不变)的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度,这表明可以通过科学手段使小质量的物体获得大惯性[B]射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯性小了[C]货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加挂一些车厢,这会改变它的惯性[D]摩托车转弯时,车手一方面要控制适当的速度,另一方面要将身体稍微向里倾斜,通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的【答案】C【解析】惯性是物体的固有属性,只由物体的质量决定,与其他因素无关,质量越大惯性越大,采用了大功率的发动机的一级方程式赛车质量不变,即惯性不变,与功率增大无关,故A错误;子弹的质量未变,惯性不变,与产生效果无关,故B错误;货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加挂一些车厢,质量改变了,它的惯性也改变了,故C正确;摩托车转弯时,车手采取的一些措施,防止侧滑,但人和车的质量没有发生变化,所以人和车的惯性并没有改变,故D错误。[例2]【牛顿第一定律的应用】如图所示,小滑块静止放在小车的光滑底板上(设小车底板足够长),当小车受到水平向右的力F作用时,小车从静止开始在水平面上做加速直线运动,则小滑块相对地面的运动情况是()[A]做匀速直线运动[B]处于静止状态[C]做与小车同方向速度越来越大的直线运动[D]做与小车反方向速度越来越大的直线运动【答案】B【解析】分析小滑块受力可知,小滑块所受竖直方向的重力和支持力是一对平衡力,沿水平方向不受力,小滑块所受合力为零,即小滑块运动状态不发生变化而相对于地面保持静止,故B正确。[变式]在[例2]中,如果小车以某一速度在光滑水平面上做匀速直线运动,某时刻将速度为0的小滑块放入车内。(1)若小车底板光滑,小车和小滑块如何运动?(2)若小滑块与小车底板间有摩擦力,它们的运动情况又怎样?【答案】见解析【解析】(1)由于水平方向上小车和小滑块均不受外力作用,它们的运动状态都不变化,即小车仍以原来速度做匀速直线运动,小滑块对地保持静止。(2)由于惯性,小滑块放在小车上后相对地面要保持静止,小车要保持原来的运动状态,可知,滑块相对小车一定向后运动,即小滑块、小车在水平方向均受摩擦力作用而运动状态都发生变化,即小车受到向后的力而做减速运动,小滑块受到向前的力而做加速运动,直至二者速度相等后整体做匀速直线运动。牛顿第一定律的应用技巧(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时,要准确理解理论的实质,注意分析实际生活中的各种影响因素,搞清实际感受与理论不一致的原因,从而正确理解力不是维持物体运动状态的原因,克服生活中一些错误的直观印象,建立正确的思维习惯。(2)如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到力或合力不为0。因此,判断物体的运动状态是否改变,以及如何改变,应分析物体的受力情况。[例3]【惯性的“相对性”】如图所示,一只盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别用弹性细绳悬挂和拴住一个铁球和一个乒乓球,容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态,当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)()[A]铁球向左,乒乓球向右[B]铁球向右,乒乓球向左[C]铁球和乒乓球都向左[D]铁球和乒乓球都向右【答案】A【解析】当容器突然向右运动时,铁球和其左侧的与铁球同等体积的水相比较,铁球的质量大,铁球保持原来运动状态的能力更大一些,相对于水向左偏移,则相对于小车向左运动,同理,乒乓球右侧的与乒乓球同等体积的水的质量大,水相对于乒乓球保持原来运动状态的能力大一些,即水向左偏移,因此乒乓球相对于水向右偏移,则相对于小车向右运动,故A正确。[变式]若[例3]情境中使容器做某种运动,某时刻发现悬挂铁球的竖直弹性细绳变长,则容器在怎样运动?拴着乒乓球的弹性细绳长度是否变化?【答案】容器可能向上加速,也可能向下减速;拴着乒乓球的细绳变长【解析】由于原先铁球处于静止,某时刻发现悬挂铁球的细绳变长,对比于同体积的“水球”,铁球的状态更不易改变,则弹性细绳的伸长说明加速度向上,即容器可能向上加速,也可能向下减速;因为乒乓球密度小于水的密度,同理可知,容器加速度向上时,相同“水球”相对容器向下运动,则拴着乒乓球的细绳也变长。考点二牛顿第二定律及初步应用和力学单位制1.对牛顿第二定律的理解2.力和加速度之间的关系(1)不管速度是大是小,或是零,只要力(或合力)不为零,物体一定有加速度。(2)a=ΔvΔt是加速度的定义式,a与Δv、Δt无必然联系;a=Fm是加速度的决定式,a∝F,(3)加速度a的方向一定与合力F的方向、速度变化量的方向相同,与速度方向无关。当力(或合力)与速度同向(或夹角为锐角)时,物体做加速直线(或曲线)运动,反之物体做减速直线(或曲线)运动。(4)当物体受几个力作用而做变速运动时,其实际加速度与力的关系为F合=ma,而a是各个力分别产生的加速度的矢量和。[例4]【对牛顿第二定律的理解】(2024·河南郑州阶段练习)(多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是()[A]牛顿第二定律的表达式F=ma是矢量式,a与F方向始终相同[B]某一瞬间的加速度,只能由这一瞬间的外力决定,而与这一瞬间之前或之后的外力无关[C]在公式F=ma中若F为合力,则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和[D]物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同【答案】ABC【解析】牛顿第二定律的表达式F=ma是矢量式,a与F方向始终相同,故A正确;根据加速度决定式a=Fm知,合力变化时,加速度随之变化,某一瞬间的加速度,只能由这一瞬间的外力决定,而与这一瞬间之前或之后的外力无关,故B正确;在公式F=ma中,若F为合力,a等于作用在物体上的合力与质量的比值,且a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和,故C正确;根据F=ma知加速度的方向与合力的方向相同,但运动的方向不一定与加速度方向相同,所以物体的运动方向与物体所受合力的方向不一定一致,故D[变式]在牛顿第二定律公式F=kma中,比例系数k的数值在什么情况下等于1?能否根据m=Fa说物体的质量与所受的合力成正比,与物体运动的加速度成反比【答案】见解析【解析】在牛顿第二定律公式F=kma中,比例系数k的数值只有在国际单位制中等于1;物体的质量由自身的性质决定,与物体所受的合力、运动的加速度无关。[例5]【力与运动的关系】(2024·贵州卷,1)某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中,在下落的某段时间内,小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力Ff。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置,相邻位置的时间间隔相等,如图所示,则该段时间内下列说法可能正确的是()[A]Ff一直大于G[B]Ff一直小于G[C]Ff先小于G,后大于G[D]Ff先大于G,后小于G【答案】C【解析】题图中相邻两个小圆盘对应时间间隔相等,故由题图可知小圆盘先加速下落再减速下落,小圆盘的加速度先向下后向上,因此小圆盘先失重、后超重,即Ff先小于G,后大于G,C正确,A、B、D错误。[例6]【力与运动图像】(2024·贵州毕节一模)雨滴从高空静止下落过程中,受到的空气阻力满足F阻=kv2,k为定值,取竖直向下为正,下列表示雨滴速度v和加速度a的图像可能正确的是() [A][B] [C][D]【答案】B【解析】雨滴从高空静止下落过程中,设雨滴的质量为m,根据牛顿第二定律可得a=mg-F阻m=g-kv2m,可知随着雨滴速度的增大,加速度逐渐减小,所以雨滴做加速度逐渐减小的加速运动,则v-t图像的切线斜率逐渐减小;当空气阻力等于雨滴重力时,雨滴的加速度减为0,即加速度a利用牛顿第二定律求加速度的思路(1)选取研究对象(可以是一个物体,也可以是加速度相同的相联系的几个物体)进行受力分析。(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力。(3)根据F合=ma求物体的加速度a。[例7]【牛顿第二定律的简单应用】(2024·云南曲靖阶段检测)轻弹簧竖直放置,将一物块压在弹簧上端,物块静止时弹簧的压缩量为x0,这时给物块施加一个竖直向上的力F,使物块向上做匀加速运动,F与物块运动的距离x(x≤x0)的图像如图所示,已知纵轴截距为b,弹簧劲度系数为k,重力加速度为g,则物块加速度a大小为()[A]bkx0g [B][C]kx0bg [D]【答案】A【解析】由题意可知,当x=0时,F=b,根据牛顿第二定律有F+kx0-mg=ma,而F=0时有mg=kx0,解得a=bkx0g,[变式]在[例7]情境中,若物块质量为0.5kg,拉力F随位移x变化的规律如图所示,重力加速度g取10m/s2。(1)物块位移为0时弹簧的压缩量为多少?(2)物块位移为8cm时,力的大小是多少?【答案】(1)5cm(2)9N【解析】(1)由题图可知,当x=0时,F0=1N,根据牛顿第二定律有F0=ma,可得a=2m/s2,当弹簧恢复原长时,由牛顿第二定律有F1-mg=ma,解得F1=6N。由题图可知,此时,物块的位移为5cm,即当物块位移为0时,弹簧的压缩量为5cm。(2)在物块位移x=0时,对物块未施加力F时有kx0=mg,其中x0=5cm,则k=mgx0=0.5×10当x=8cm时,根据牛顿第二定律有F2-mg-k(x-x0)=ma,代入数值得F2=9N。[例8]【对单位制的理解】(2024·湖南模拟)放射性剂量的标准单位叫作西弗(符号为Sv),定义是每千克人体组织吸收1焦耳能量为1西弗。则“Sv”用国际单位制基本单位表示应为()[A]m2/s2 [B]s2/m2[C]J·kg [D]kg/J【答案】A【解析】根据物理单位的定义和物理单位与物理关系式的对应关系,可得1J/kg=1Jkg1N·mkg=1(kg·m/s2)·mkg(满分:70分)对点1.对牛顿第一定律和惯性的理解1.(4分)(2024·广西南宁一模)物理学发展史上,亚里士多德、牛顿、伽利略、笛卡儿等许许多多的科学家为物体运动的研究作出了巨大贡献。以下选项符合历史事实的是()[A]亚里士多德认为,力不是维持物体运动的原因[B]伽利略“理想实验”内容中“如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度”是可靠的事实[C]笛卡儿认为,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]一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来,这说明静止状态才是物体不受力时的“自然状态”【答案】C【解析】伽利略通过“理想实验”说明力不是维持运动的原因,即运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,而亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,故A错误;两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到释放时的高度,这是一个推论,但摩擦力不可避免,实验中小球不会上升到原来高度,故B错误;笛卡儿认为,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,故C正确;一个运动的物体,它总会逐渐停下来,是因为物体受到了摩擦力,如果不受力,运动的物体会永远运动下去,故D错误。2.(6分)(2024·云南昭通期末)(多选)生活中看似平常的现象中,其实隐藏了很多物理知识,物理就在我们身边。下列对于物理现象的理解,正确的是()[A]汽车超载会增大汽车的惯性[B]跳远时我们要助跑,助跑速度越大,惯性越大[C]马能将车拉动是因为马拉车的力大于车拉马的力[D]足球在地面上运动时会慢慢停下来,说明力可以改变物体的运动状态【答案】AD【解析】质量是物体惯性大小的唯一量度,物体的质量越大,惯性就越大,物体的惯性大小与物体的速度大小无关,故A正确,B错误;马能将车拉动是因为马拉车的力大于车受到的阻力,马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力,大小相等,故C错误;足球在地面上运动时会慢慢停下来,说明足球所受阻力改变了它的运动状态,即力是改变物体运动状态的原因,故D正确。3.(4分)物理老师上课时演示了一个实验,如图,将一细棒从苹果中间穿过,初始时细棒竖直、苹果静止,然后用铁锤猛地敲击棒的上端,对敲击过程中现象的描述,下列说法正确的是()[A]苹果受到向下的摩擦力,沿棒向上移动[B]苹果受到向下的摩擦力,沿棒向下移动[C]苹果受到向上的摩擦力,沿棒向上移动[D]苹果受到向上的摩擦力,沿棒向下移动【答案】A【解析】由于在铁锤猛击棒的上端时,棒急速下降,而苹果由于惯性相对棒向上移动,则受到的摩擦力方向向下。故A正确。4.(4分)如图,圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上,容器中有a、b、c三个不同材质的物块,物块a、c均对容器壁有压力,物块b悬浮于容器内的液体中,忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力,使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是()[A]三个物块由于惯性,将一起保持静止不动[B]物块a将相对于容器向左运动,直至与容器左侧壁触碰[C]物块c将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压[D]物块b将保持静止,相对容器向左做匀加速直线运动【答案】B【解析】由物块对容器的作用力情况可知,物块c排开水的质量大于本身的质量,a排开水的质量小于本身的质量,而物块b排开水的质量等于本身的质量。当容器向右做匀加速运动时,与物块同体积的水相比,由惯性大小可知物块a将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压,物块b将相对于容器保持静止,与容器一起做匀加速运动,物块c将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压。选项B正确。对点2.牛顿第二定律及初步应用和力学单位制5.(4分)(2024·安徽三模)下列工具或仪器中不能用来直接测量国际单位制中基本物理量的是() [A][B] [C][D]【答案】D【解析】打点计时器可以测量国际单位制中“时间”基本物理量,选项A不符合题意;刻度尺可以测量国际单位制中“长度”基本物理量,选项B不符合题意;电流表可以测量国际单位制中“电流”基本物理量,选项C不符合题意;弹簧测力计可以测量国际单位制中“力”导出量,选项D符合题意。6.(4分)(2024·黑龙江大庆期末)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是()[A]牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用[B]物体的质量与它所受到合力成正比,与它的加速度成反比[C]物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度[D]物体的速度为零,但加速度可能很大,所受的合力也可能很大【答案】D【解析】力是产生加速度的原因,而不是有加速度才有力,故A错误;物体的质量是物体的固有属性,与它所受到的合力和加速度无关,故B错误;根据F合=ma可知物体只要合力不为零就会有加速度,故C错误;物体的速度为0,可能该瞬时为0,但加速度可能很大,所受的合力也可能很大,故D正确。7.(6分)(2024·河南开封质量监测)(多选)如图,一蹦床运动员从蹦床正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触蹦床后把蹦床压缩到一定程度后停止下落,不计空气阻力。在运动员下落的这一过程中,下列说法正确的是()[A]运动员速度先增大后减小,接触蹦床瞬间速度最大[B]运动员接触蹦床后加速度方向变为竖直向上[C]运动员接触蹦床到到达最低点,运动员的速度先增大后减小[D]运动员接触蹦床到到达最低点,运动员的加速度先减小后增大【答案】CD【解析】在空中的时候,运动员速度一直增大,刚接触蹦床瞬间,蹦床的弹力为零,运动员只受重力,所以运动员要继续向下加速,此后弹力逐渐增大,竖直向下的合力变小,加速度变小,方向与速度方向相同,运动员做加速运动,当a=0时速度最大。当运动员所受的弹力大于重力时,加速度竖直向上,与速度方向相反,运动员开始做减速运动,所以运动员的速度先增大后减小。从运动员接触蹦床到到达最低点,加速度先减小后反向增大,故A、B错误,C、D正确。8.(4分)如图所示,滑块M上表面有一对称光滑圆弧面,圆弧面的圆心角θ=60°,小球N置于圆弧面内。若M与N能一起沿水平方向做匀加速直线运动,则加速度最大为()[A]12g [B]3[C]22g [D]【答案】B【解析】设小球的质量为m,以小球为研究对象,其受力如图,此时小球所受圆弧面对它的支持力FN与重力的合力F合沿水平方向,则F合=mgtanα,根据牛顿第二定律有mgtanα=ma,所以M与N共同的加速度a=gtanα,而小球最远处于圆弧面最高点A点,此时αm=θ2=30°,所以am=gtanαm=gtan30°=33g,选项9.(16分)(2025·安徽合肥期中)第二十五届哈尔滨冰雪大世界“人气王”超级冰滑梯,在规模、长度和占地面积上均创历届之最。该冰滑梯其中一部分可看成长L=200m、倾角为θ的斜坡。一名游客质量m=50kg,以v0=2m/s的初速度从斜坡顶端开始匀加速下滑,若游客与冰面间的动摩擦因数μ=0.02,sinθ=0.035,cosθ=1,重力加速度g取10m/s2。(1)求游客到达坡底的速度大小及运动的时间;(2)游客从斜坡滑下后在水平冰面上沿直线向前滑行,已知游客由斜坡底端滑至水平面时速度大小不变、方向变为水平,动摩擦因数不变,求游客在水平冰面上滑行多远后停下。【答案】(1)8m/s40s(2)160m【解析】(1)游客在斜面上做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma1,代入数值解