专题03 运动和力的关系（讲义）（原卷版）

专题03运动和力的关系明目录目录学考要求速览必备知识梳理高频考点精讲考点一、牛顿第一定律考点二、牛顿第二定律考点三、力学单位制考点四、牛顿运动定律的应用考点五、超重和失重实战能力训练牛顿第一定律：了解历史上对于运动和力关系的不同认识，理解牛顿第一定律的内容、物理意义及应用，知道惯性及惯性与质量的关系。牛顿第二定律：掌握牛顿第二定律的内容、表达式及物理意义，能应用其解决问题。力学单位制：知道基本单位和导出单位，了解国际单位制中力学的基本单位。牛顿第三定律：理解力作用的相互性，掌握牛顿第三定律的内容，能应用其解决问题。用牛顿运动定律解决问题：能进行受力分析和运动状态分析，求解物体运动的动力学问题，掌握共点力平衡条件及应用，了解超重与失重。知识点1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：指出了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；指出了一切物体都具有惯性。3.伽利略理想实验是牛顿第一定律的基础。4.惯性（1）定义：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。（2）三大特征①惯性是物体的固有属性，与物体是否受力及运动状态无关。②质量是惯性大小的量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。③当物体不受力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态；当物体所受合外力不为零时，惯性表现为改变物体运动状态的难易程度。知识点2对牛顿第一定律的理解1.牛顿第一定律的意义（1）提出惯性的概念：牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性，惯性是物体的一种固有属性。（2）揭示力与运动的关系：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。2.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。（1）牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力，力是如何改变物体运动状态的问题则由牛顿第二定律来回答。（2）牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。知识点3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。3.适用范围（1）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。（2）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。4.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：基本物理量的单位。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：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。知识点4牛顿第二定律的理解与应用知识点5动力学的两类基本问题1.由物体的受力情况求解运动情况的基本思路：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律（F合＝ma）求出加速度，再由运动学的有关公式求出速度或位移。2.由物体的运动情况求解受力情况的基本思路：先根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力。3.应用牛顿第二定律解决动力学问题，受力分析和运动分析是关键，加速度是解决此类问题的纽带，分析流程如下：知识点6超重和失重1.超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象；物体具有向上的加速度。2.失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象；物体具有向下的加速度。3.完全失重：物体对支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）等于0的现象称为完全失重现象；物体的加速度a＝g，方向竖直向下。4.实重和视重（1）实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。（2）视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。考点一、牛顿第一定律例1、如图所示，在北京冬奥会冰壶比赛中，运动员用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，目的是（）A．减小冰壶对冰面的压力 B．减小冰壶与冰面的摩擦力C．减小冰壶的惯性 D．减小冰壶的重力例2、2023年10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十六号载人飞行任务取得圆满成功。下列说法正确的是（）A．返回舱加速下落时宇航员的惯性增大B．返回舱加速下落时宇航员的惯性减小C．返回舱减速下落时宇航员的惯性减小D．返回舱减速下落时宇航员的惯性不变练习1、在今年的巴黎奥运会上，中国运动员郑钦文获得女单网球奥运冠军，创造了新的历史。如图所示，郑钦文把飞来的网球击打回去，落到了对方场内，下列说法正确的是（）A．飞来的网球需要动力维持B．球被击打回，是因为有力改变了物体的运动状态C．若球拍没击中球，球的运动状态不变D．球的惯性随着球速的变化而变化练习2、如图所示，用同一根匀质细绳把一本厚重的书扎一圈，然后把细绳的上端悬挂起来，下端用手牵住。当迅速将细绳下端猛力往下一拉时，发现书上面绳子未断而下面绳子断了。这一现象的合理解释是（）A．上面绳子更牢固B．书的质量大惯性也大C．上面绳子的弹力小于书重力D．下面绳子的弹力等于书重力和手拉力之和考点二、牛顿第二定律例3、如图所示，质量为m的物体在力F的作用下恰好能沿倾角为θ的光滑斜面匀速向上运动，重力加速度为g，则（）A．物体受到2个力B．重力的方向是垂直斜面向下C．F=mgD．物体的加速度为0例4、一辆装满西瓜的货车在平直道路上向右减速过程中，加速度大小为a，车箱中有一个质量为m的西瓜S，如图所示。重力加速度为g，与S接触的物体对S作用力的合力（）A．大小为ma2+C．方向指向左上方 D．方向水平向左练习3、一架飞机正在空中沿水平方向加速飞行，则除飞机重力外，其他外力的合力F的方向最可能是（）A． B．C． D．练习4、我国自主设计制造的“山东号”航母，其舰载机依靠自身发动机动力加速至滑跃起飞。如图所示是供训练使用的跑道，若飞机从静止起飞时需通过长度为x1=162m的水平跑道和长度为x2=32m的倾斜跑道。两跑道平滑连接，倾斜跑道末端离水平跑道高为h=6.4m。质量(1)在水平跑道运动的时间t1；(2)在倾斜跑道的加速度大小a2；(3)飞离倾斜跑道的速度大小v2。考点三、力学单位制例5、下列单位属于国际单位制中基本单位的是（）A．N B．kg C．m/s D．km/h例6、下列国际单位中，属于导出单位的是（）A．kg B．m C．N练习5、压强是用来描述压力作用效果的物理量，压强越大，压力的作用效果越明显。若用国际单位制中的基本单位来表示压强的单位，下列正确的是（）A．Nm2 B．Pa C．kgs练习6、下列各组单位中，都是基本单位的是（

）A．秒、米 B．焦耳、米每二次方秒C．牛顿、米每秒 D．欧姆、千克每立方米考点四、牛顿运动定律的应用例7、智能机器人已经广泛应用于宾馆、医院等服务行业，用于给客人送餐、导引等服务，深受广大消费者喜爱。如图所示的医用智能机器人关闭动力系统后沿医院走廊以1m/s的初速度做匀减速直线运动，5s末停下来，假设智能机器人所受阻力大小恒定为10N，求：(1)智能机器人加速度a的大小；(2)智能机器人运动位移x的大小；(3)智能机器人的质量m。例8、为了安全，中国航母舰载机歼-15通过滑跃式起飞方式起飞．其示意图如图所示，飞机由静止开始先在一段水平距离L1=160m的水平跑道上运动，然后在长度为L2=20.5m的倾斜跑道上滑跑，直到起飞。已知飞机的质量m=2.0×104kg,其喷气发动机的推力大小恒为F=1.4×105N，方向与速度方向相同，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h＝2.05m，飞机在水平跑道上和倾斜跑道上运动的过程中受到的平均阻力大小都为飞机重力的0.2倍，假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，倾斜跑道看作斜面，不计水平跑道和倾斜跑道连接处的影响，且飞机起飞的过程中没有出现任何故障，取g＝10m/s2.求：(1)飞机在水平跑道上运动的末速度大小；(2)飞机从开始运动到起飞经历的时间t.练习7、某人驾驶一辆汽车以v0=10m/s的速度在平直道路上行驶，发现前方有减速带，立刻刹车做匀减速运动，t=1s时到达减速带，此时汽车的速度v=5m/s。已知汽车和人的总质m=1.0×103(1)汽车做匀减速运动的加速度a的大小；(2)汽车通过的位移x的大小；(3)地面对汽车的作用力大小F。练习8、一架喷气式飞机的质量为m=5×103kg，起飞过程中，飞机沿水平直跑道从静止开始滑跑，当位移达到x=9×102m时，速度达到起飞速度v=60m/s(1)加速度a的大小；(2)飞机受到的牵引力F的大小；(3)飞机在跑道上滑跑的时间t。考点五、超重和失重例9、小明乘电梯从一楼直升到十楼，经历了加速、匀速和减速三个阶段，下列说法正确的是（）A．电梯加速阶段，小明处于失重状态 B．电梯减速阶段，小明处于失重状态C．电梯上行过程中，小明一直处于超重状态 D．电梯上行过程中，小明一直处于失重状态例10、某同学家住20层，他乘坐电梯从20层直达1层。假设电梯刚启动时做加速直线运动，中间一段做匀速直线运动，最后一段时间做减速直线运动。在电梯从20层直达1层的过程中（）A．电梯下降的过程中，该同学一直处于失重状态B．电梯刚启动时，该同学处于失重状态C．电梯刚启动时，该同学处于超重状态D．电梯下降的过程中，该同学受到的重力为0练习9、如图所示，小明洗完菜后上下振动洗菜篮以沥干水分。在加速上升时洗菜篮中的菜处于（）A．超重状态 B．失重状态 C．平衡状态练习10、某同学在实验楼电梯地板上放一与计算机连接的压力传感器，将重为G的物块放在传感器上，在电梯运行的某段时间内，计算机采集的压力随时间变化的图线如图所示。根据图像可知（）A．t1~tB．t1~tC．t3~tD．t3~t某航天员的质量为60kg，若他乘坐的飞船某时刻以20m/s2的加速度运动，此时他所受合力的大小为（）A．120N B．600N C．1200N用一水平恒力作用于光滑水平地面上质量为2kg的A物体上，产生的加速度大小为2m/s2A．1m/s2 B．2m/s2 C．下面描述正确的是（）A．研究滑雪运动员在空中的转体动作时，运动员可视为质点B．自由式滑雪大跳台项目中，运动员在空中上升到最高点时，速度和加速度都为0C．500米短道速滑比赛中，某运动员成绩为40.3s，则他的平均速率约为D．双人花样滑冰项目中，男女运动员最初静立于赛场中央，互推后各自沿直线后退，然后进行各种表演，女运动员以自己为参考系认为男运动员是静止的质量为m的篮球被竖直向上抛出后，受到的阻力大小为F。已知重力加速度大小为g，则在上升过程中，篮球的加速度大小为（）A．g B．g+Fm C．g−F光滑平面上质量为1kg的物体（可看作质点），同时受到两个同方向的水平力的作用从静止开始运动，这两个力大小分别为2N和3N，根据牛顿第二定律F=ma，可知物体的加速度大小是（）A．0 B．5m/s2 C．8m/s城市公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”，如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时（）A．汽车所需的向心力由汽车受到的支持力和重力的合力提供B．车内乘员对座位向下的压力小于自身的重力C．桥对汽车的支持力小于汽车的重力D．为了防止爆胎，汽车应高速驶过在光滑水平面内，一个质量为2kg的物体受到水平面内大小分别为2N和6N的两个力，则物体的加速度大小可能的是（）A．1m/s2 B．4m/s2 C．7m/s2在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数如图。在这段时间内下列说法正确的是（）A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力等于体重计对晓敏的支持力C．电梯一定在竖直向上运动 D．电梯的加速度大小为g52023年10月26日，载有汤洪波、唐胜杰、江新林三位航天员的神舟十七号飞船成功发射，如图甲，火箭发射过程中某段的速度-时间关系可简化为图乙的v−t图像，取竖直向上为正方向，由图像可知（）A．t2时刻，火箭速度达到最大 B．tC．0∼t1时间内，航天员处于失重状态 D．一乘客站立在放置于电梯底部的体重计上。现发现体重计的示数突然变大，则此时（

）A．电梯向上减速，乘客处于失重状态 B．电梯向上加速，乘客处于超重状态C．电梯向下减速，乘客处于失重状态 D．电梯向下加速，乘客处于超重状态2024年11月8日，我国自主研制的“机器狼”首次在现场进行动态展示。操作员在某次演示中，操作该“机器狼”从静止开始做匀加速直线运动，4秒末“机器狼”达到6mA．“机器狼”在整个阶段的平均速度为3B．“机器狼”在匀加速阶段的位移大小为12C．“机器狼”在匀加速阶段的惯性大于匀减速阶段的惯性D．减速后第1s内的位移是最后1如图所示，质量为m的人站在商场的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯一起斜向上运动。人的鞋底与踏板之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。则下列说法正确的是（）A．若人与扶梯一起斜向上匀速运动，则人受到的支持力大小为mgB．若人与扶梯一起斜向上匀速运动，则人受