高考物理一轮复习（人教版）牛顿第一定律牛顿第二定律

牛顿第二定律的应用

考牛顿第二定律与直线2022•辽宁卷了72022•浙江6月选考T•全国甲

情运动卷•「全国乙卷T辽宁卷T13

分实验：探究加速度与

2021•北京卷T湖南卷T浙江7月选考.T17（1）

析力、质量的关系

2021•全国甲卷・T22（测量动摩擦因数）2021•福建

牛顿第二定律用关拓

卷・T12（阻力与速度的关系）2020•山东卷3（测重

展创新实验

力加速度）2019•全国卷H丁22（测量动摩擦因数）

跳水、蹦床、蹦极、火箭发射、无人机、跳伞运动、

生活实践类

试题电梯内的超重及失重

情境传送带模型，板块模型，探究加速度与力、质量的关

学习探究类

系，测量动摩擦因数

第1讲牛顿第一定律牛顿第二定律

【目标要求】1.理解惯性的本质和牛顿第一定律的内容2掌握牛顿第二定律的内容及公式3

了解单位制，并知道七个基本单位.会用国际单位制检查结果表达式是否正确.

考点一牛顿第一定律

一、牛顿第一定律

I.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.理想实验：它是在经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验，是人们在思想上塑

造的理想过程.牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的，它不能由实际的实验来验记.

3.物理意义

⑴揭示了物体在不受外力或所受合外力为零时的运动规律.

（2）提出了一切物体都具有惯性,即物体维持其原有运动状态的特性.

（3）揭示了力与运动的关系，说明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.

强调：运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是物体产生加速度的原

因.

二、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叫作惯性.

2.惯性大小的量度

质量是物体惯性大小的唯一量度.物体的质量越大，惯性越大;物体的质量越小，惯性越小.

1.牛顿第一定律是实脸定律.（X）

2.运动的物体惯性大，静止的物体惯性小.（X）

3.物体不受力时，将处于薛止状态或匀速直线运动状态.（V）

1.对惯性的理解

（I）惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.

⑵物体的惯性总是以“保持原状”“反抗改变”两种形式表现出来.

（3）物体惯性的大小取决于质量，质量越大，惯性越大.

（4）惯性与物体的受力情况、运动状态及所处的位置无关.

2.惯性的表现形式

⑴物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状

态.

⑵物体受到外力且合外力不为零时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度.惯性越大，

物体的运动状态越难改变.

【例11（多选）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.下列说法中符

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：如果物体不受力，它将以这一速度永远运动下去

c.笛k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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向

D.牛顿认为，物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

答案BCD

解析亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，故A错误；伽利略通过“理

想实脸”得出结论：力不是维持运动的原因，如果物体不受力，它将以这一速度永远运动下

去，故B正确；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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向，故C正确；牛顿认为物体都具有保

持原来勺速直线运动状态或殍止状态的性质，故D正确.

m21如图所示，一只盛水的容器固定在--个小车上，在容器中分别用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，同等体积的铁球和水比较，铁球的质量大，铁球保持原来的

运动状态，相对于水向左偏移，相对于小车向左运动，同等体积的乒乓球和水比较，水的质

量大，水相对于身乓球向左偏移，因此身乓球相对于水向右偏移，相对于小车向右运动，故

选A.

考点二牛顿第二定律

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

作用力的方向相回.

2.表达式：F=〃ia.

1.物体加速度的方向一定与合外力方向相同.（J）

2.由加=£可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比.（X）

3.可以利用牛顿第二定律确定高速电子的运动情况.（X）

1.对牛顿第二定律的理解

2.力和运动之间的关系

（1）不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体就有加速度.

⑵4=辞是加速度的定义式，4与A。、△/无必然联系；4=（是加速度的决定式，〃8尸，

（3）合力与速度同向时，物体做加速直线运动；合力与速度反向时，物体做减速直线运动.

m31（多选）下列说法正确的是（）

A.对静止在光滑水平面I：的物体施加•个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即获得加速度

B.物体由于做加速运动，所以才受合外力作用

C.尸是矢量式，〃的方向与尸的方向相同，与速度方向无关

D.物体所受合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小

答案ACD

解析由于物体的加速度茄合外力是瞬时对应关系，由此可知当力作用瞬间，物体会立即产

生加速度，选项A正确；根据因果关系，合外力是产生加速度的原因，即物体由于慢合外力

作用，才会产生加速度，选项B错误；尸=〃也是矢量式，a的方向与广的方向相同，与速度

方向无关，选项C正确；由牛顿第二定律可知物体所受合外力减小，加速度一定减小，如果

物体做加速运动，其速度会增大，如果物体做减速运动，速度会减小，选项D正确.

【例4】某型号战斗机在某次起飞中，由静止开始加速，当加速度。不断减小至零时，飞机刚

好起飞.关于起飞过程，下列说法正确的是（）

A.飞机所受合力不变，速度增加得越来越慢

B.飞机所受合力减小，速度增加得越来越快

C.速度方向与加速度方向相同，速度增加得越来越快

D.速度方向与加速度方向相同，速度增加得越来越慢

答案D

解析根据牛顿第二定律可知，当合力逐渐减小至零时加速度。不断减小到零；飞机做加速

运动，加速度方向与速度方向相同，加速度减小，即速度增加得越来越慢，故A、B、C项

错误，D项正确.

【例512021年10月16日0时23分，“神舟十三号”成功发射，顺利将三名航天员送入太

空并进驻空间站.在空间站中，如需测量一个物体的质量，需要运用一些特殊方法：如图所

示，先对质最为孙=1.（）kg的标准物体。施加一水平恒力F,测得其在1s内的速度变化量

大小是然后将标注物体与待测物体Q紧靠在一起，施加同一水平恒力F,测得它们

1s内速度变化量大小是2m/s.则待测物体Q的质量mi为（）

PQ

A.3.0kgB.4.0kg

C.5.0kgD.6.0kg

答案B

解析对P施加尸时，根据牛顿第二定律有0=《=等=1。m/s2,对。和Q整体施加F时，

根据牛顿第二定律有42h——^^7=2m/s2,联立解得〃?2=4.0kg,故选B.

"力十机2

m61（2022・全国乙卷・15）如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为〃？的小球，初始时整

个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长心一大小为F的水平恒力作用在轻绳

的中点，方向与两球连线垂直.当两球运动至二者相距?时，它们加速度的大小均为（）

mQ

m

A.eqB.eqC.eqD.eq

答案A

3

解析当两球运动至二者羽距,时，如图所示,

3L

由几何关系可知sin。=芋=看设绳子拉力为FT,水平方向有2/・'TCOS〃=£解得尸产》，

LJo

2

对任意小球由牛顿第二定律有臼=〃出，解得a=差,故A正确，B、C、D错误.

0/7/

(1)选取研究对象进行受力分析；

(2)应用平行四边形定则或正交分解法求.合力：

⑶根据产合=〃以求物体的加速度4.

m7](多选)如图甲所示，一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体，一半径为八

质量为〃？的金属小球，从t=0时刻起，由液面静止释放，小球在液体中下落，其加速度«

随速度。的变化规律如图乙所示.已知小球在液体中受到的阻力式中「是小球的

半径，。是小球的速度，”是常数.忽略小球在液体中受到的浮力，重力加速度为g，下列说

法正确的是()

A.小球的最大加速度为g

B.小球的速度从0增加到加的过程中，做匀变速运动

C.小球先做加速度减小的变加速运动，后做匀速运动

D.小球的最大速度为揣

答案ACD

解析当，=0时，小球所受的阻力R=0.此时加速度为g,A正确：随着小球速度的增加.

加速度减小，小球的速度从。增加到如的过程中，加速度减小，做变加速运动，B错误；根

据牛顿第二定律有"取一月=〃?〃，解得a=g_6：:r,当4=0时，速度最大，为加，此后小

球做匀速运动，最大速度出=篇:，C、D正确.

考点三单位制

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.国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、

时间,单位分别是先、壬克、挖.

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.

4.国际单位制的基木单位

物理量名称物理量符号单位名称单位符号

长度/米m

质量m千克（公斤）kg

时间t秒s

电流I安［培］A

热力学温爱T开你文］K

物质的量小(v)摩你］mol

发光强度I，(/v)坎［德拉］cd

m8】汽车在高速行驶时会受到空气阻力的影响，已知空气阻力f=^cpSv\其中c•为空气阻

力系数，〃为空气密度，S为物体迎风面积，。为物体与空气的相对运动速度.则空气阻力系

数c的国际单位是（）

A.常数，没有单位B.eq

C.eqD.eq

答案A

解析由可得c=寻，右边式子代入单位可得W嚅行=2,即。为常数，

没有单位，B、C、D错误，A正确.

m91航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课.授课中的

一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应.在视频中可观察到漂浮的液滴处r-

相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中.假设液滴处于完全失重状态，液滴

的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化（振动），如图所示.已知液滴振动的频率

表达式为片叱7A7?,其中&为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，〃为液体密度，。为液

体表面张力系数（其单位为N/m）,a、*y是相应的待定常数.对于这几个待定常数的大小，

下列表达式中可能正确的是（）

A.G—2，p—2，y—2

n3cl।

B.a=2»^=­2»y=2

C.a=~3,P=—\,y=l

答案D

课时精练

用基础落实练

1.伽利略曾用如图所示的“理想实验”来研究力与运动的关系，则下列选项符合实验事实的

是()

A.小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面

B.没有摩擦，小球上升到原来释放时的高度

C.减小斜面的倾角以小球仍然到达原来的高度

D.继续减小斜面的倾角以最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去

答案A

解析小球由静止开始释放，“冲”上对接的斜面，这是事实，故A正确；因为生活中没有

无摩擦的轨道，所以小球上升到原来释放时的高度为推理，故B错误；减小斜面的倾角仇

小球仍然到达原来的高度是在B项的基础上进一步推理，故C错误；继续减小斜面的倾角0,

最后使它成水平面，小球沿水平面永远运动下去，这是在C项的基础上继续推理得出的结论，

故D错误.

2.(2023•上海市奉贤区模&)下列每组三个单位均属于国际单位制中基本单位的是()

A.g、s、NB.kg、A、N

C.W、J、kgD.K、mol、s

答案D

解析国际单位制中基本单位有七个，分别为米(m)、秒⑹、千克(kg)、开尔文(K)、安培(A)、

坎德拉(cd)、摩尔(mol),故A、B、C错误，D正确.

3.对一些生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以分析.其中正确的是()

A.太空中处于失重状态的物体没有惯性

B.“安全带，生命带，前排后排都要系”.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害

C.“强弩之末，势不能穿鲁编”，是因为“强弩”的惯性减小了

D.战斗机作战前抛掉副油箱，是为了增大战斗机的惯性

答案B

解析惯性只与质量有关，所以太空中处于失重状态的物体还是具有惯性，A错误；系好安

全带可以防止因人的惯性石造成的伤害，B正确；“强弩之末，势不能穿鲁绪”，是因为“强

弩”的速度减小了，惯性不变，C错误；战斗机作战前抛掉副油箱，是为了减小战斗机的惯

性，增加灵活性，D错误.

4.（2022・江苏卷J）高铁车相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/s?.若书不滑动，则高铁的最大加速度

不超过（）

A.2.0m/s2B.4.0m/s2

C.6.0m/s2D.8.0m/s2

答案B

解析书放在水平桌面上，若书相对于桌面不滑动，则景大静摩擦力提供加速度，即有Ffm

=/tmg=mam,解得4m=〃g=4m/s?,书相对高铁静止，故若书不滑动，高铁的最大加速度为

4m/s2,B正确，A、C、D错误.

5.如图，某飞行器在月球表面起飞后，一段时间内沿与月面夹角为0的直线做加速运均.此

段时间飞行器发动机的喷气方向可能沿（）

A.方向①B.方向②

C.方向③D.方向④

答案C

解析飞行器在起飞后的某段时间内的飞行方向与水平而成夕角，且速度在不断增大，说明

飞船所受合外力的方向与速度同向，飞行器受重力和喷气推力的作用，即重力与推力的合力

与速度方向相同，飞行器所受喷气的反冲力与喷气方向相反，由题图可知，只有推力在③的

反方向时，合力才可能与速度同向，故C正确，A、B、D错误.

6.（2023•河北衡水市冀州区第一中学高三检测）某人想测量地铁启动过程中的加速度，他把一

根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上.在地

铁启动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他月手机拍摄了当时情景的照片，拍摄

方向跟地铁前进方向垂直.细绳偏离竖直方向约为30。角，此时地铁的加速度约为（）

A.6m/s2B.7.5m/s2C.10m/s2D.5m/s2

答案A

解析对圆珠笔进行受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律有产合=〃心，由图可分析出言

=^=tan30°,解得ag6m/s2,故A正确，B、C、D错误.

A

Fat

_、j

、、

、

、

%g

盟能力综合练

7.（2023•北京市第四十三中学月考）某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速

度测量仪”.如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺.不挂钢球时,

弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处：下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处.将

直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度.取竖直

向上为正方向，重力加速度大小为g.下列说法正确的是（）

〃/〃〃〃/〃

:§

Eo

A.30cm刻度对应的加速度为-0.58

B.40cm刻度对应的加速度为g

C.50cm刻度对应的加速度为2g

D.各刻度对应加速度的值是不均匀的

答案A

解析在40cm刻度处，有mg=F异,则40cm刻度对应的加速度为0,B错误；由分析可知,

在30cm刻度处，有尸笄一〃吆=〃?〃，有a=-0.5g,A正确；由分析可知，在50cm刻度处,

有F=代入数据有i=0.5g,C错误；设某刻度对应值为x,结合分析可知

0.21科一〃名

-----------=。,AA=X—0.2m（取竖直向上为正方向），经过计算有a=5gx~2g（m/s2）（xX）.2m）

或a=-5gx（m/s2）（x<0.2m）,根据以上分析，加速度〃与刻度对应值x成线性关系，则各刻

度对应加速度的值是均匀的，D错误.

8.（2023•江苏省南师附中模拟）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F的大

小成正比，即尸=h，4的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践

都表明左=£，其中丫是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量.在国际单位制

中，杨氏模量y的单位应该是（）

A.NB.mC.N/mD.Pa

答案D

N

--m

解析根据攵=*,可得丫=(,则y的单位是震=S=Pa,故选D.

L-jOIllIII

9.（多选）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。、6、c三个不同材质

的物块，物块。、。均对容器壁有压力，物块力悬浮于容器内的液体中，忽略4、。与容器壁

间的摩擦.现给容器施加一个水平向右的恒力，使容器向右做匀加速直线运动.下列说法正

确的是（）

———M*

三三三二二：2「七二二1

A.三个物块将保持图中位置不变，与容器一起向右加速运动

B.物块〃将相对于容器向左运动，最终与容器右侧壁相互挤压

C.物块人将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速运动

D.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

答案CD

解析由题意可知，c浮在上面对上壁有压力，可知。排开水的质量大于。本身的质量，同

理人排开水的质量等于匕本身的质量，4排开水的质量小于联本身的质量；则去容器向右做

匀加速运动时，由牛顿第一定律可知，物块。将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相

互挤压；物块〃将相对于容器保持静止，与容器一起做勺加速运动；物块c因相等体积的水

将向左运动，则导致C•将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压（可将C想象为一

个小气泡），故选C、D.

10.如图甲所示，水平地面上轻弹簧左端固定，右端通过小物块压缩0.4m后锁定，/=（）时

解除锁定，释放小物块.计算机通过小物块上的速度传感器描绘出它的v-t图线如图乙所示,

其中。岫段为曲线，0c段为直线，倾斜直线04是/=0时图线的切线，已知小物块的质量为

m=2kg,重力加速度取g=10m/s2,则下列说法正确的是（）

A.小物块与地面间的动摩擦因数为0.3

B.小物块与地面间的动摩擦因数为（）.4

C.弹簧的劲度系数为175N/m

D.弹簧的劲度系数为15。N/m

答案C

解析根据。一/图线斜率的绝对值表示加速度大小，由题图乙知，物块脱离弹簧后的加速度

大小〃=寿=055.025m/s2=5m/s?,由牛顿第二定律得所以“=£=0.5,A、B

错误：刚释放时物块的加速度大小为/=：；，=,m/s2=30m/s2,由牛顿第二定律得近

—/img=ina,,代入数据解得女=175N/m,C正确，D错误.

11.（多选）如图所示，一个小球。用1、2两根细绳连接并分别系于箱子上的A点和8点，OA

与水平方向的夹角为〃，。3