2025新高考方案一輪物理第三章 牛頓運動定律第1講　牛頓運動定律的理解

2025新高考方案一輪物理第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律大單元分層教學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)落實課第1講牛頓運動定律的理解第2講牛頓第二定律的基本應(yīng)用綜合融通課第3講牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(一)第4講牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(二)實驗探究課第5講實驗：探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系第1講牛頓運動定律的理解(基礎(chǔ)落實課)一、慣性1．定義：物體保持原來狀態(tài)或狀態(tài)的性質(zhì)。2．普遍性：慣性是一切物體都具有的性質(zhì)，是物體的，與物體的運動情況和受力情況。3．量度：是慣性大小的唯一量度，的物體慣性大，的物體慣性小。二、牛頓運動定律對比定律牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律內(nèi)容一切物體總保持狀態(tài)或狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)物體加速度的大小跟它受到的作用力成，跟它的質(zhì)量成，加速度的方向跟作用力的方向物體之間的作用力和反作用力總是大小，方向，作用在上公式—F＝maF＝－F′聯(lián)系牛頓的三個運動定律是一個整體，是動力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓第二定律是以牛頓第一定律為基礎(chǔ)，由實驗總結(jié)得出的三、單位制1．單位制：由和一起組成了單位制。2．基本單位：基本物理量的單位。力學(xué)中的基本量有三個，它們分別是、和，它們的國際單位分別是、和。3．導(dǎo)出單位：由根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。情境創(chuàng)設(shè)一輛貨車在公路上行駛時，司機發(fā)現(xiàn)前面有異常情況，緊急剎車。貨車在公路上又運行了較長一段距離才停下來。理解判斷(1)由于慣性，貨車有保持勻速直線運動狀態(tài)的趨勢，所以剎車后，貨車沒有立即停下來，而是又向前運行了一段距離。()(2)貨車承載的貨物越重，慣性越大。()(3)剎車時，貨車做減速運動是因為地面對貨車的摩擦力大于貨車對地面的摩擦力。()(4)貨車剎車過程中，加速度的方向與速度方向相反。()(5)貨車剎車過程中，加速度的方向與合外力方向相反。()(6)地面對貨車的支持力與貨車對地面的壓力是一對平衡力。()(7)車頭拉貨箱的力一定大于貨箱拉車頭的力。()逐點清(一)牛頓第一定律|題|點|全|練|1．[力與運動的關(guān)系]關(guān)于力與運動的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．必須有力的作用物體才能運動B．牛頓第一定律可以用實驗直接驗證C．理想斜面實驗否定了“力是維持物體運動的原因”D．牛頓第二定律表明物體所受外力越大物體的慣性越大2．[牛頓第一定律](多選)下列對牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規(guī)律B．不受外力作用時，物體的運動狀態(tài)保持不變C．在水平地面上滑動的木塊最終停下來，是由于沒有外力維持木塊運動的結(jié)果D．奔跑的運動員，由于遇到障礙而被絆倒，這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)3．[對慣性的理解]下列有關(guān)力和運動，說法正確的是()A．把手中的鉛球靜止釋放，鉛球豎直下落是因為慣性B．汽車的速度越大，剎車時越難停下來，說明速度越大慣性越大C．牛頓第一定律也被叫作慣性定律D．汽車緊急剎車時乘客向前傾，是因為乘客受到向前的慣性力|精|要|點|撥|1．對牛頓第一定律的理解(1)揭示了物體的慣性：不受力的作用時，一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。(2)揭示了力的作用對運動的影響：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。2．對慣性的認識慣性是物體保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)，與物體是否受力、是否運動及所處的位置無關(guān)，物體的慣性只與其質(zhì)量有關(guān)，物體的質(zhì)量越大其慣性越大。3．慣性的兩種表現(xiàn)形式保持“原狀”物體在不受力或所受合外力為零時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)反抗改變物體受到外力時，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難以被改變逐點清(二)牛頓第二定律|題|點|全|練|1．[對牛頓第二定律的理解]關(guān)于物體的運動狀態(tài)和所受合力的關(guān)系，以下說法正確的是()A．物體所受合力為零，物體一定處于靜止狀態(tài)B．只有合力發(fā)生變化時，物體的運動狀態(tài)才會發(fā)生變化C．物體所受合力不為零時，物體的速度一定不為零D．物體所受的合力不變且不為零，物體的運動狀態(tài)一定變化2．[合力、加速度、速度之間的決定關(guān)系](1)(魯科版教材必修1，P134練習(xí)T3)在粗糙的水平面上，物體在水平推力作用下由靜止開始做勻加速直線運動。經(jīng)過一段時間后，水平推力逐漸減小到0(物體仍在運動)。在水平推力逐漸減小到0的過程中()A．物體加速度逐漸減小，速度逐漸減小B．物體加速度逐漸減小，速度逐漸增大C．物體加速度先增大后減小，速度先增大后減小D．物體加速度先減小后增大，速度先增大后減小(2)(粵教版教材必修1，P130練習(xí)T4)將一個皮球豎直向上拋出，皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比。下列描繪皮球在上升過程中加速度的大小a與時間t關(guān)系的圖像，可能正確的是()(3)(2023·全國乙卷)一同學(xué)將排球自O(shè)點墊起，排球豎直向上運動，隨后下落回到O點。設(shè)排球在運動過程中所受空氣阻力大小和速度大小成正比，則該排球()A．上升時間等于下落時間B．被墊起后瞬間的速度最大C．達到最高點時加速度為零D．下落過程中做勻加速運動|考|教|銜|接|魯科版、粵教版教材中的練習(xí)題與高考題均考查了合力、加速度、速度之間的關(guān)系，且粵教版教材練習(xí)題與高考題命題情境相同，均為球(皮球、排球)豎直上拋，在上拋過程中受到與速度大小成正比的空氣阻力作用。高考題相比教材題，考查的知識面更廣。由教材到高考，學(xué)習(xí)梯度進階。3．[牛頓第二定律的簡單應(yīng)用](2024·濟南高三調(diào)研)2023年10月26日，“神舟十七號”成功發(fā)射，順利將三名航天員送入太空并進駐空間站。在空間站中，如需測量一個物體的質(zhì)量，需要運用一些特殊方法：如圖乙所示，先對質(zhì)量為m1＝1.0kg的標準物體P施加一水平恒力F，測得其在1s內(nèi)的速度變化量大小是10m/s，然后將標準物體與待測物體Q緊靠在一起，施加同一水平恒力F，測得它們1s內(nèi)速度變化量大小是2m/s。則待測物體Q的質(zhì)量m2為()A．3.0kg B．4.0kgC．5.0kg D．6.0kg|精|要|點|撥|1．牛頓第二定律的五個特性2．合力、加速度、速度之間的決定關(guān)系(1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不為零，物體都有加速度。(2)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a與Δv、Δt無必然聯(lián)系；a＝eq\f(F,m)是加速度的決定式，a∝F，a∝eq\f(1,m)。(3)合力與速度同向時，物體做加速運動；合力與速度反向時，物體做減速運動。3．分析物體運動性質(zhì)時的三點提醒(1)分析物體的運動性質(zhì)，要從受力分析入手，先求合力，然后根據(jù)牛頓第二定律分析加速度的變化。(2)速度增大或減小取決于加速度和速度方向間的關(guān)系，和加速度的大小沒有關(guān)系。(3)加速度如何變化取決于物體的質(zhì)量和合外力，與物體的速度沒有關(guān)系。逐點清(三)牛頓第三定律細作1作用力和反作用力的關(guān)系1．如圖甲所示，將一個力傳感器固定在滑塊上，用另一個力傳感器鉤住固定在滑塊上的傳感器的掛鉤向右拉滑塊，觀察到這對拉力隨時間變化的曲線如圖乙所示，下列說法正確的是()A．作用力大時，反作用力小B．作用力和反作用力的大小總是相等C．反作用力總是在作用力出現(xiàn)后才產(chǎn)生的D．圖乙所示的曲線，只有在滑塊靜止或做勻速運動時才能得到eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一點一過)作用力和反作用力的關(guān)系細作2作用力和反作用力與一對平衡力的區(qū)別2．(2023·海南高考)如圖所示，工人利用滑輪組將重物緩慢提起，下列說法正確的是()A．工人受到的重力和支持力是一對平衡力B．工人對繩的拉力和繩對工人的拉力是一對作用力與反作用力C．重物緩慢拉起過程，繩子拉力變小D．重物緩慢拉起過程，繩子拉力不變eq\a\vs4\al(一點一過)作用力和反作用力與一對平衡力的區(qū)別名稱項目作用力和反作用力一對平衡力作用對象兩個相互作用的不同物體同一個物體作用時間一定同時產(chǎn)生、同時消失不一定同時產(chǎn)生、同時消失力的性質(zhì)一定相同不一定相同作用效果不可抵消可相互抵消細作3牛頓第三定律的應(yīng)用3．如圖所示，大圓環(huán)質(zhì)量為m0，經(jīng)過環(huán)心的豎直鋼絲(質(zhì)量不計)上套有一質(zhì)量為m的橡皮球，現(xiàn)讓橡皮球沿鋼絲以一定的初速度v0豎直向上運動，大圓環(huán)對地面無壓力，則橡皮球上升過程中()A．鋼絲對橡皮球的摩擦力為m0g，方向豎直向上B．鋼絲對橡皮球的摩擦力為0C．橡皮球的加速度大小為eq\f(m0－m,m)gD．橡皮球的加速度大小為eq\f(m0＋m,m)geq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一點一過)利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對象如果不能直接求解物體受到的某個力時，可先求它的反作用力，如求壓力時可先求支持力，然后根據(jù)牛頓第三定律得到壓力的大小和方向。求摩擦力時也可以用此種方法轉(zhuǎn)換研究對象。作業(yè)評價：請完成配套卷P347課時跟蹤檢測(十四)第2講牛頓第二定律的基本應(yīng)用(基礎(chǔ)落實課)一、動力學(xué)的兩類基本問題1．第一類問題：由因推果——已知受力情況求物體的。2．第二類問題：由果溯因——已知求物體的。3．解決兩類基本問題的方法以為“橋梁”，由運動學(xué)公式和列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下圖所示：二、超重和失重1．超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有的加速度。2．失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有的加速度。3．完全失重狀態(tài)(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?的狀態(tài)。(2)產(chǎn)生條件：a＝g，方向。情境創(chuàng)設(shè)如圖甲所示，2023年10月26日“神舟十七號”的三名航天員成功進入中國空間站的天和核心艙，正式開啟為期約為6個月的太空生活；圖乙為張家界的旅游觀光電梯。理解判斷結(jié)合上述情境判斷下列說法的正誤：(1)當觀光電梯啟動上升瞬間，乘客立即獲得加速度并且處于超重狀態(tài)。()(2)乘客的加速度的大小與其受到的合外力成正比，與其質(zhì)量成反比。()(3)航天員在天和核心艙中處于完全失重狀態(tài)。()(4)超重就是物體的重力變大的現(xiàn)象。()(5)加速度大小等于g的物體一定處于完全失重狀態(tài)。()逐點清(一)牛頓第二定律的瞬時性問題細作1彈力能瞬間改變的情形1．[輕繩連接]如圖所示，兩輕繩拴接一定質(zhì)量的小球，兩輕繩與豎直方向的夾角分別為30°和60°。若在剪斷a繩的瞬間，小球的加速度大小為a1；在剪斷b繩的瞬間，小球的加速度大小為a2，則a1∶a2為()A．1∶1 B．2∶1C.eq\r(3)∶1 D．2eq\r(3)∶12.[輕桿連接]兩個質(zhì)量均為m的小球，用輕桿連接后通過細繩懸掛在天花板上，如圖所示?，F(xiàn)突然迅速剪斷細繩OA，讓小球下落，在剪斷細繩的瞬間，設(shè)小球A、B的加速度分別用a1和a2表示，重力加速度為g，則()A．a(chǎn)1＝g，a2＝g B．a(chǎn)1＝0，a2＝2gC．a(chǎn)1＝g，a2＝0 D．a(chǎn)1＝2g，a2＝0eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一點一過)輕繩、輕桿、硬接觸面模型的特點對于輕繩、輕桿和硬接觸面這類物體認為是一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時間。(1)在瞬時問題中，其彈力可以看成是瞬間改變的。(2)一般題目中所給細繩、輕桿和接觸面等在不加特殊說明時，均可按此模型處理。細作2彈力不能瞬間改變的情形3．[橡皮繩連接]如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的金屬小球拴在輕質(zhì)橡皮繩的兩端，橡皮繩的中點固定在紙盒底部的正中間，小球放在紙盒口邊上。現(xiàn)讓紙盒從一定高度自由下落，小球被橡皮繩拉回盒中并能發(fā)生碰撞。不計空氣阻力，則釋放的瞬間()A．橡皮繩的彈力為0B．小球加速度大小等于重力加速度gC．紙盒加速度大小小于重力加速度gD．橡皮繩對紙盒作用力大小等于2mg4．[彈簧連接]如圖所示，兩個完全相同的小球a、b，用輕彈簧N連接，輕彈簧M和輕繩一端均與a相連，另一端分別固定在豎直墻和天花板上，彈簧M水平，當輕繩與豎直方向的夾角為60°時，M、N伸長量剛好相同。若M、N的勁度系數(shù)分別為k1、k2，a、b兩球的質(zhì)量均為m，重力加速度大小為g，則以下判斷正確的是()A.eq\f(k1,k2)＝2eq\r(3)B.eq\f(k1,k2)＝eq\r(3)C．若剪斷輕繩，則在剪斷的瞬間，a球的加速度為零D．若剪斷彈簧M，則在剪斷的瞬間，b球處于失重狀態(tài)eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一點一過)彈簧、橡皮繩模型的特點1．當彈簧、橡皮繩的兩端與物體相連時，由于物體具有慣性，彈簧、橡皮繩的形變量不會瞬間發(fā)生突變。2．在求解瞬時加速度的問題中，彈簧、橡皮繩彈力的大小可認為是不變的，即彈簧或橡皮繩的彈力不發(fā)生突變。逐點清(二)動力學(xué)的兩類基本問題1．兩類動力學(xué)問題的解題關(guān)鍵兩個分析(1)受力情況分析；(2)運動規(guī)律分析兩個橋梁(1)加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁(2)速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁2．兩類動力學(xué)問題的解題步驟明確研究對象根據(jù)問題需要和解題方便，選擇某個物體或幾個物體構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對象受力分析和運動過程分析畫好受力示意圖、情境示意圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程選取正方向或建立坐標系通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標的正方向確定合力F合若物體只受兩個力作用，通常用合成法；若物體受三個或三個以上的力，一般用正交分解法列方程求解根據(jù)牛頓第二定律可得F合＝ma或eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx＝max,Fy＝may))，列方程求解，必要時對結(jié)果進行討論[典例](2024年1月·吉林、黑龍江高考適應(yīng)性演練)滑雪是我國東北地區(qū)冬季常見的體育運動。如圖(a)，在與水平面夾角θ＝14.5°的滑雪道上，質(zhì)量m＝60kg的滑雪者先采用兩滑雪板平行的滑雪姿勢(此時雪面對滑雪板的阻力可忽略)，由靜止開始沿直線勻加速下滑x1＝45m；之后采取兩滑雪板間呈一定角度的滑雪姿勢，通過滑雪板推雪獲得阻力，勻減速繼續(xù)下滑x2＝15m后停止。已知sin14.5°＝0.25，sin37°＝0.6，取重力加速度g＝10m/s2，不計空氣阻力。(1)求減速過程中滑雪者加速度a的大?。?2)如圖(b)，若減速過程中兩滑雪板間的夾角α＝74°，滑雪板受到沿雪面且垂直于滑雪板邊緣的阻力均為F，求F的大小。規(guī)范答題：[考法全訓(xùn)]考法1已知受力情況求運動情況1．(2022·浙江6月選考)物流公司通過滑軌把貨物直接裝運到卡車中，如圖所示，傾斜滑軌與水平面成24°角，長度l1＝4m，水平滑軌長度可調(diào)，兩滑軌間平滑連接。若貨物從傾斜滑軌頂端由靜止開始下滑，其與滑軌間的動摩擦因數(shù)均為μ＝eq\f(2,9)，貨物可視為質(zhì)點(取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，重力加速度g＝10m/s2)。(1)求貨物在傾斜滑軌上滑行時加速度a1的大小；(2)求貨物在傾斜滑軌末端時速度v的大小；(3)若貨物滑離水平滑軌末端時的速度不超過2m/s，求水平滑軌的最短長度l2。考法2已知運動情況求受力情況2．(2024·長沙高三聯(lián)考)蛙泳是一種人類模仿青蛙游泳動作的游泳姿勢，便于游泳者觀察前方，常用于漁獵、泅渡、救護等。圖甲為某運動員蛙泳時蹬腿加速及慣性前進的過程，將這兩個過程各自簡化為水平方向的勻變速直線運動，其v-t圖像如圖乙所示。已知該運動員質(zhì)量為70kg，重力加速度g取10m/s2，求：(1)0～0.7s內(nèi)運動員平均速度的大小；(2)慣性前進過程中，水對運動員作用力的大小。(結(jié)果可保留根號)逐點清(三)超重和失重|題|點|全|練|1．[根據(jù)運動情況判斷超重、失重]自由式滑雪大跳臺比賽中比賽場地可簡化為如圖所示的助滑區(qū)、弧形過渡區(qū)、著陸區(qū)、減速區(qū)等組成。若將運動員看作質(zhì)點，且忽略空氣阻力，下列說法正確的是()A．運動員在助滑區(qū)加速下滑時處于超重狀態(tài)B．運動員在跳離弧形過渡區(qū)至著陸區(qū)之前的過程中處于完全失重狀態(tài)C．運動員在弧形過渡區(qū)運動過程中處于失重狀態(tài)D．運動員在減速區(qū)減速過程中處于失重狀態(tài)2．[根據(jù)超重、失重判斷運動情況]在豎直方向運動的電梯地板上放置一臺秤，將物體放在臺秤上。電梯靜止時臺秤示數(shù)為FN，在電梯運動的某段過程中，臺秤示數(shù)