牛頓第一定律、牛頓第二定律（解析版）-2025年高考物理一輪復習

運動和力的關系

本章高考考情速遞

跳水、蹦床、蹦極、火箭發(fā)射、無人機、跳傘運動、電梯內(nèi)的

生活實踐類

試題超重及失重

情境傳送帶模型，板塊模型，探究加速度與力、質(zhì)量的關系，測量

學習探究類

動摩擦因數(shù)

運動和力的關系

廠遼寧卷T7

浙江6月選考T2——[2023UH2022H

「----『一浙江6月選考T19

慣性

浙江A日冼是T2——-—牛頓第二定律

與直線運動「全國甲卷T14

全國甲卷T19U2021)—全國乙卷T21

1遼寧卷T13

全國乙卷T14f

考點浙江1月選考T5—42023U實驗：探究加

(----\(—北足卷T15

北京卷一—速度與力、質(zhì)T2021H

T6湖南卷

量的關系--------1T11

湖南卷T1()一

全國乙卷T15->山東卷

牛頓第二定牛頓第二定律U2022]——T13

江蘇卷T1--[2022)-相關拓展創(chuàng)新

律的應用1_____.廠全國甲卷T22

河北卷T9一實驗

福建卷112

北京卷T13—[2021H

牛頓第一定律牛頓第二定律

素養(yǎng)目標：

1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的本質(zhì)。

2.掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及公式，能夠應用牛頓第二定律解決問題。

3.了解單位制，并知道國際單位制中的七個基本單位，會用國際單位制檢查結果表達式是否

正確。

L(2024,安徽?高考真題)如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩完全相同的輕質(zhì)彈簧，它們的一端分

別固定于水平線上的M、N兩點，另一端均連接在質(zhì)量為加的小球上。開始時，在豎直向

上的拉力作用下，小球靜止于連線的中點。彈簧處于原長。后將小球豎直向上。緩慢

拉至P點，并保持靜止，此時拉力尸大小為2加g。已知重力加速度大小為g,彈簧始終處

于彈性限度內(nèi)，不計空氣阻力。若撤去拉力，則小球從尸點運動到。點的過程中()

△F.

A.速度一直增大B.速度先增大后減小

C.加速度的最大值為3gD.加速度先增大后減小

【答案】A

【解析】AB.緩慢拉至尸點，保持靜止，由平衡條件可知此時拉力廠與重力和兩彈簧的拉

力合力為零。此時兩彈簧的合力為大小為mg。當撤去拉力，則小球從尸點運動到O點的過

程中兩彈簧的拉力與重力的合力始終向下，小球一直做加速運動，故A正確，B錯誤；

CD.小球從P點運動到O點的過程中，形變量變小彈簧在豎直方向的合力不斷變小，故小

球受的合外力一直變小，加速度的最大值為撤去拉力時的加速度，由牛頓第二定律可知

2mg=ma

加速度的最大值為2g,CD錯誤。

故選A。

考點一牛頓第一定律

.......

干知銀儲備4

一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非

牛H內(nèi)容卜

頓作用在它上面的力迫使_它改變這種狀態(tài)

第

揭示了物體的一切物體都具有慣性,因此牛

定、固有屬性頓第一定律又被叫作慢!生定律

律T意義卜

力不是鈕物體運動的原因，而

_揭示了運動和

是改變物體運動狀態(tài)的原因，即

力的關系

力是產(chǎn)生加速度的原因

物體具有的保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)

的性質(zhì)

祠［質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，

質(zhì)量小的物體慣性小

L善漏性「慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與

二在廠物體的運動情況和受力情況隹

例題1.閩江河口龍舟競渡歷史可追溯到秦漢，那時河口居有一支閩越王無諸氏族，他們擅長

劃舟，喜賽龍舟，留下了龍舟競渡傳統(tǒng)。《福州地方志》記載："福州龍舟競渡，臺江、西湖

皆有之?！眻D為龍舟比賽的照片，下列說法正確的是（）

A.龍舟的速度越大，慣性也越大

B.獲得冠軍的龍舟，其平均速度一定最大

C.龍舟齊頭并進時，相對于河岸是靜止的

D.龍舟能前進是因為水對船槳的作用力大于船槳對水的作用力

【答案】B

【解析】A.物體的慣性只與質(zhì)量有關，故龍舟的速度越大，慣性不變，故A錯誤；

B.龍舟比賽位移相同，獲得冠軍的龍舟，所用時間最短，故獲得冠軍的龍舟，其平均速度

一定最大，故B正確；

C.龍舟齊頭并進時，相對于河岸是運動的，故C錯誤;

D.根據(jù)牛頓第三定律，水對船槳的作用力等于船槳對水的作用力，故D錯誤。

故選Bo

【易錯分析】

1.慣性大小的只有質(zhì)量大小決定，與速度大小無關。

2.作用力與反作用力大小始終相等，方向相反。

考點二牛頓第二定律

>1............

節(jié)/銀儲備:

物體加速度的大小跟它受到的作用力成西匕，跟它的

牛內(nèi)容卜

H質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向也回

頓

第

----1表達式卜F==a

定①牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對于地面

律而L靜止或勻速直線運動的參考系

范圍「②牛頓第二定律只適用于型物體（相對于分子、原

子等）、低速運動（遠小于光速）的，情況

例題2.質(zhì)量為加的物塊放置在水平地面上，其與地面間的動摩擦因數(shù)為e，重力加速度

3

大小為g。現(xiàn)對其施加一大小為機g的外力，則物塊運動的加速度最大為（)

【答案】B

【解析】對物塊受力分析，設外力與水平方向成。，如圖

mg

由牛頓第二定律

Fcos0-jLi(mg-Fsin0)=ma

化簡可得

J/+].sin((9+(p)-pimg=ma

其中

F=mg,?=—,tan^9=—

3〃

當sin(6+0)=1時，物塊運動的加速度最大為

故選Bo

【易錯分析】

1.正壓力大小不是始終等于重力大小，要根據(jù)題目情境求出。

2.注意三角函數(shù)知識的靈活應用。

考點三超重和失重問題

知銀儲備

超重、失重和完全失重的對比

名稱超重失重完全失重

物體豎直向下的加速度

產(chǎn)生條件物體的加速度向上物體的加速度向下

等于g

對應運動自由落體運動、豎直上拋

加速上升或減速下降加速下降或減速上升

情境運動等

F—mg=mamg—F=mamg—F=mg

原理

F=mg-\-maF=mg—maF=0

(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力(或拉力)變

大或變小了。

說明

(2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天

平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等。

例題3.智能手機里一般都裝有加速度傳感器。打開手機加速度傳感器軟件，手托著手機在

豎直方向上運動，通過軟件得到加速度隨時間變化的圖像如圖所示，以豎直向上為正方向,

重力加速度為g。下列說法正確的是(

A.力時刻手機處于完全失重狀態(tài)B.打時刻手機開始向上運動

C.臺時刻手機達到最大速度D.手機始終沒有脫離手掌

【答案】A

【解析】A.力時刻手機加速度為方向豎直向下，手機處于完全失重狀態(tài)故A正確；

BC.由題可知整個過程為先托著手機向下做加速運動，t2~t3向下做減速運動，a-t

圖像與坐標軸圍成的面積為速度，f3時刻手機達加速度為正方向的最大值，故G速度小于

速度不是最大，故BC錯誤；

D.手機加速度向上時受到手向上的支持力不會脫離手掌，手機加速度為-g的過程中處于完

全失重狀態(tài)，可以說此過程手機和手脫離也可以說恰好沒有脫離手掌，故D錯誤。

故選A。

【易錯分析】

1.超重和失重要看加速度的方向豎直向上還是豎直向上，不看速度方向。

2.加速度-時間圖像與坐標軸圍成的面積表示速度變化量。

考點四力學單位制

q的銳儲備'

力蓬其卜基本單位和導出單位一起組成了單位制

學

單基本基本量的單位。國際單位制中基本量共七個，其中力學

位單位有三個，是長度、質(zhì)量個寸間，單位分別是米、千克、&

制

導出

—由基本量根據(jù)物理”推導出來的其他物理量的單位

單位

例題4.量綱分析是我們分析、估算物理問題的有力工具和重要思路。1950年，英國力學家

泰勒通過原子彈爆炸后火球隨時間擴散的照片，并結合量綱分析，估算出了美國第一顆原子

彈爆炸釋放的能量。假設原子彈爆炸時形成的沖擊波是球面波，爆炸中心是該球面波的球心,

爆炸火球半徑R僅僅依賴于爆炸后的時間右爆炸瞬間釋放的能量及空氣密度以及無

量綱常數(shù)C,因此可以寫成及=?！ㄊ榱斯浪懔考?，C可以近似等于1,空氣密度

3

/7=1.2kg/mo圖中是原子彈爆炸25毫秒時刻的沖擊波，橫縱軸都是長度。請你利用所學

知識，估算該次原子彈爆炸釋放的能量量級最接近以下哪個選項()

A.108JB.1014JC.1020JD.1025J

【答案】B

【解析】由題意

R=。*歹//我的國際單位為m,f的國際單位為s,E的國際單位為kg?m2/s2,。的國際單

位為kg/m3

令各個量的數(shù)值均為L可得：

lm=(ls)xx(lkg*m2/s2)yex(kg/m3)z

整理得

m=kgW+z）m（2y-3z）s（x-2y）

由單位的關系可得:

y+z=O

2y-3z=l

x-2y=0

解得

2

x=—

5

1

z=——

5

由上述結論可得

2l_1_

R=3E中

將C=l,2=1.2kg/n?,"25毫秒，由圖可知尺=132m,帶入可解得

八哈=崎差。7^四

故該次原子彈爆炸釋放的能量量級最接近以10叼。

故選B?

國際單位制的基本單位

物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號

長度1米m

質(zhì)量m千克（公斤）kg

時間t秒s

電流I安［培］A

熱力學溫度T開［爾文］K

物質(zhì)的量力，（v）摩［爾］mol

發(fā)光強度I，(A)坎［德拉］cd

專限忖檢測'

（建議用時：30分鐘）

一、單選題

1.2023年10月30日，中國隊在男子短道速滑5000米接力賽中，以7分04秒412的成

績奪冠。下列說法正確的是（）

A.題中"7分04秒412”表示時刻

B.題中“5000米”表示位移大小

C.運動員在接力過程中，慣性不變

D.研究隊員沖線細節(jié)時，可以將其看成質(zhì)點

【答案】C

【解析】A.題中"7分04秒412〃表示時間，選項A錯誤；

B.題中“5000米”表示路程，選項B錯誤；

C.運動員在接力過程中，質(zhì)量不變，則慣性不變，選項C正確；

D.研究隊員沖線細節(jié)時，隊員大小形狀不可忽略，不可以將其看成質(zhì)點，選項D錯誤。

故選C。

2."天宮課堂”第四課于2023年9月21日15時45分開課，神舟十六號航天員景海鵬、朱

楊柱、桂海潮在中國空間站夢天實驗艙面向全國青少年進行太空科普授課。在奇妙"乒乓球"

實驗中，航天員朱楊柱用水袋做了一顆水球，桂海潮用白毛巾包好的球拍擊球，水球被彈開。

對于該實驗下列說法正確的是（）

A.夢天實驗艙內(nèi)，水球體積越小其慣性越大

B.擊球過程中，水球?qū)?球拍”的作用力與"球拍”對水球的作用力是一對相互作用力

C.擊球過程中，水球所受彈力是由于水球發(fā)生形變產(chǎn)生的

D.夢天實驗艙內(nèi)可進行牛頓第一定律的實驗驗證

【答案】B

【解析】A.夢天實驗艙內(nèi)，水球體積越小，水球質(zhì)量越小，其慣性越小，故A項錯誤;

B.擊球過程中、水球?qū)?球拍”的作用力與"球拍”對水球的作用力是作用力與反作用力，故B

項正確；

C.擊球過程中，水球所受彈力是由于球拍發(fā)生形變產(chǎn)生的，故C項錯誤；

D.牛頓第一定律是理想情況，不可用實驗直接驗證，故D項錯誤。

故選Bo

3.如圖所示，一輛具有長方形車廂的小車內(nèi)有兩根長為工的繩子，繩子一端系著一個質(zhì)量

為別的小球，另一端系在車頂前后相距為/的a、6兩點上，小車先在水平的路面上行駛,

后在上坡路段行駛，則下列說法正確的是（）

A.在水平路面勻速行駛時，繩對。點的拉力為叵坦

2

B.在上坡路段勻速行駛時，繩對a點的拉力小于對6點的拉力

C.在水平路面上加速行駛時，加速度越大，繩對。點的拉力就越大

D.在上坡路段勻速行駛時，坡度越大兩繩對小球的拉力的合力就越大

【答案】B

【解析】A.在水平路面勻速行駛時，兩繩拉力相等，合力等于重力，由平衡可得

2Tcos30°=mg

可得一根繩上拉力的大小為

7=如

3

選項A錯誤；

BD.在上坡路段勻速行駛時，小球受力平衡，兩繩對小球的拉力的合力等于重力，若坡面

的傾角為?？芍?/p>

Tbcos60°-Tacos60°=mgsin0

可知

Tb>Ta

即繩。的拉力小于繩b的拉力，所以B正確，D錯誤；

C.在水平路面上加速行駛時

Tbcos60°-Tacos60°=ma

加速度越大，繩6的拉力就越大，繩6的拉力的豎直分力也增大，則繩”的拉力豎直分力減

小，即繩。的拉力減小，故C錯誤。

故選Bo

4.2024年4月25日晚，神舟18號載人飛船成功發(fā)射，在飛船豎直升空過程中，整流罩按

原計劃順利脫落。整流罩脫落后受空氣阻力與速度大小成正比，它的V—圖像正確的是（）

【解析】空氣阻力與速度大小成正比，設空氣阻力為

f=kv

上升階段由牛頓第二定律

mg+kv=ma

隨著速度的減小，加速度逐漸減小，上升階段做加速度逐漸減小的減速運動。在最高點加速

度為

a=g

下降階段由牛頓第二定律

mg-kv=ma

隨著速度的增大，加速度繼續(xù)減小，下降階段做加速度逐漸減小的加速運動。

故選A。

5.如圖所示，一輕彈簧的一端固定在傾角為。=30。的光滑斜面底端，另一端連接一質(zhì)量為

3加的物塊A,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。若將質(zhì)量為m的物塊B通過跨過光滑輕質(zhì)定滑輪的細繩

與A相連，開始時用手托住物體B,使細繩剛好保持伸直（繩、彈簧與斜面平行），松手后

A、B一起運動，A運動到最高點P（未畫出）后再反向向下運動到最低點。已知重力加速

度為g,對于上述整個運動過程，下列說法正確的是（）

A.釋放B后的瞬間，繩子張力大小為:唯B.釋放B后的瞬間，繩子張力大小為

3

4mg

4

C.在最高點P,繩子張力大小為D.在最高點P,彈簧對A的彈力大小為

1

-mg

【答案】B

【解析】AB.釋放瞬間對整體由牛頓第二定律有

mg-3mgsin30°+與=4ma1

F彈=3mgsin30°

對物體B,有

mg—T=max

聯(lián)立解得

3

T=~mg

故A錯誤，B正確；

CD.在最高點尸，由對稱性可知，加速度大小為

1

a2=%

對整體，有

3mgsin30°-mg+與=4ma2

對物體B,有

T'—mg=ma2

解得

L1E5

辱=2加g，T=~mg

故CD錯誤。

故選Bo

6.6G是一個概念性無線網(wǎng)絡移動通信技術,也被稱為第六代移動通信技術。6G的頻率是

太拉赫茲頻段，太拉赫茲又稱太赫茲（THz）,已知1THZ=1（）6MHZ,THz用國際單位制表示

為（）

C.2sD.1O12S-1

【答案】D

【解析】頻率是周期的倒數(shù)，根據(jù)題意可知

ITHz=106MHz=1012HZ=1012S-1

故選Do

二、多選題

7.如圖所示，可視為質(zhì)點的小球用輕質(zhì)細繩04和懸掛靜止在。點，繩。4與豎直方向

的夾角為夕，繩水平。重力加速度為g,下列說法正確的是（）

A.剪斷繩03瞬間,小球的加速度大小為gtan。

B.剪斷繩03瞬間,小球的力口速度大/J、為gsin（9

C.剪斷繩。/瞬間,小球的加速度為零

D.剪斷繩CM瞬間,小球的加速度為g

【答案】BD

【解析】AB.剪斷繩。瞬間，小球即將開始繞/點做圓周運動，沿切線方向可得

mgsind=ma

解得

a=gsin。

故A錯誤，B正確；

CD.剪斷CM瞬間，小球?qū)⒗@3點開始做圓周運動，此時切線方向的加速度大小為g,故C

錯誤，D正確。

故選BD?

8.如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的物塊A放在一個縱剖面為矩形的靜止木箱內(nèi)，A和木箱水平

底面之間的動摩擦因數(shù)為0.2。A的左邊被一根輕彈簧用0.5N的水平拉力向左拉著而保持靜

止。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取lOm/s?,則讓木箱從靜止開始做下列

哪種運動時，可使彈簧能拉動物塊A相對木箱底面向左移動（）

JWWWWLA

A.以6m/s2的加速度豎直向上加速

B.以6m/s2的加速度豎直向下加速

C.以2m/s2的加速度水平向右加速

D.以2m/s2的加速度水平向左加速

【答案】BC

【解析】A.當物塊豎直向上勻加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律

然］-mg=?叫

此時最大靜摩擦

7mi=〃G=1.3N>0.5N

故此時物塊不可能相對木箱底面水平移動，故A錯誤；

B.當物塊豎直向下勻加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律

mg-Fm=ma2

此時最大靜摩擦

^=^=0.4^0^

彈簧能拉動物塊A相對木箱底面向左移動，故B正確；

C.當物塊豎直向右勻加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律

-尸彈

〃機gi=ma3

解得

F彈1=。

所以彈簧為原長，則彈簧能拉動物塊A相對木箱底面向左移動了，故C正確;

D.當物塊豎直向左勻加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律

Fm-]umg=mai

解得

%=2N

所以彈簧伸長量增加，物塊A相對木箱底面向右移動了，故D錯誤。

故選BCo

9.如圖所示，一固定光滑直桿與水平方向夾角為a,一質(zhì)量為"的物塊A套在桿上，通過

輕繩連接一個質(zhì)量為加的小球B?，F(xiàn)讓A、B以某一相同速度沿桿方向開始上滑，此時輕繩

繃緊且與豎直方向夾角為A、B一道沿桿上滑過程中，設A、B的加速度大小為°,輕繩

的拉力大小為巧,桿對物塊A的彈力大小為尸N，已知重力加速度為g，A、B均可看成質(zhì)點,

則()

A.ci-gtanaB.a=p

C.=(M+m)gcosaD.旭>mgcos0

【答案】BC

【解析】

B一道沿桿上滑過程中，將A、B看成一個整體，受力分析如圖所示

將重力進行正交分解，分解為沿著桿向下(與速度方向相反)的分力，大小為

(M+m)gsin?,以及垂直于桿的向下的分力，大小為(M+/)gsina,根據(jù)平衡條件可知

然=+⑼gcosa

而在運動的方向上由牛頓第二定定律有

(M+m)gsina=(M+m)a

解得

q=gsini

故A錯誤，C正確；

BD.對小球分析，由于小球的加速沿著桿向下，則垂直桿的方向合力應為0,由此可知細線

一定與桿垂直，即

mgcosa=鼻

則根據(jù)幾何關系可知

a=B

因此有

mgcos0=

故B正確，D錯誤；

故選BCo

10."血沉"是指紅細胞在一定條件下沉降的速度，在醫(yī)學中具有重要意義。測量"血沉”可將

經(jīng)過處理后的血液放進血沉管內(nèi)，由于重力作用，血液中的紅細胞將會下沉。設血沉管豎直

放置且足夠深，紅細胞的形狀為球體。已知紅細胞下落受到血液的粘滯阻力表達式為

f=6兀g,其中〃為血液的粘滯系數(shù)，廠為紅細胞半徑，v為紅細胞運動的速率。若某血樣

中半徑為r的紅細胞，由靜止下沉直到勻速運動的速度為％，紅細胞密度為月，血液的密

度為勺。以下說法正確的是（）

A.該紅細胞先做勻加速運動，后做勻速運動

B.該紅細胞的半徑可表示為廠=七黑■

C.若血樣中紅細胞的半徑較小，則紅細胞勻速運動的速度較大

D.若采用國際單位制中的基本單位來表示〃的單位，則其單位為反

m-s

【答案】BD

【解析】A.設紅細胞質(zhì)量為他，浮力為與，由牛頓第二定律

mg-f-Fn=ma

又因為

f=6叼rv

故紅細胞隨著速度的增大，粘滯阻力逐漸增大，加速度逐漸減小，紅細胞做加速度減小的加

速運動，當加速度減到零時，受力平衡，此后勻速運動，A錯誤；

B.紅細胞勻速時

mg=f+Fn

又因為紅細胞的質(zhì)量為

43

m=px'-7ir

浮力為

R43

Fn=Pi--^rg

聯(lián)立可得

43,43

g=6砌L--^rg

解得

r=

B正確；

C.由上述分析可知若血樣中紅細胞的半徑較小，則紅細胞勻速運動的速度較小，C錯誤；

D.由粘滯阻力公式

f—

可知

〃=飪—

故采用國際單位制中的基本單位來表示〃的單位，應為：―,D正確；

m-s

故選BDo

三、解答題

11.森林著火后，采用直升機運水去滅火，如圖所示。直升機下方用繩子吊著水桶，為了方

便問題分析，假設直升機與水桶之間用一根不可伸長的輕質(zhì)繩子相連。直升機運水飛行的過

程中，水桶受到的空氣阻力與水桶的速度成正比，比例系數(shù)為譏若繩子可以承受的最大拉

力為F,水桶和水的總質(zhì)量為加，重力加速度為g。求：

(1)直升機豎直向上加速運動的過程中，水桶的最大加速度；

(2)水桶水平方向做勻速直線運動時，水桶的最大速度及此時繩子與豎直方向的夾角夕。

【答案】（1）4=￡*；（2）JbKg?,繩子與豎直方向的夾角夕的余弦值為

mk

cos*整

F

【解析】（1）水桶受到的空氣阻力與水桶的速度成正比，則