1、专题三牛顿运动定律考纲展示命题探究基础点知识点1牛顿第一定律1牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。(2)意义揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。2惯性(1)定义：物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质。(2)特点：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关(选填“有关”或“无关”)。(3)表现物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或匀速直线运动状态。物
2、体受外力作用时其惯性表现在反抗运动状态的改变。(4)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。知识点2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：a。3物理意义反映物体运动的加速度的大小、方向与其所受作用力的关系，且这种关系是瞬时的。4力的单位：当质量单位为千克(kg)，加速度单位为米每二次方秒(m/s2)时，力的单位为N，即1 N1 kgm/s2。5牛顿第二定律的适用范围(1)牛顿第二定律只适用于相对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、低速运动的物体。知识点3
3、牛顿第三定律1作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体同时对这个物体也施加了力。2牛顿第三定律(1)内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上的不同物体上。(2)表达式：FF。(3)物理意义：体现力的作用的相互性。建立了作用力与反作用力的相互依存关系。知识点4单位制、基本单位、导出单位1单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制。(1)基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用这几个单位推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量叫做基本量。(2)基本单位：基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们是质量、长度、时
4、间；它们的单位都是基本单位，国际单位制中分别是千克(kg)、米(m)、秒(s)。(3)导出单位：由基本单位根据物理公式推导出来的其他物理量的单位。2国际单位制中的基本物理量及其单位基本物理量物理量符号单位名称单位符号质量m千克kg时间t秒s长度l米m电流I安培A热力学温度T开尔文K物质的量n摩尔mol发光强度I坎德拉cd重难点一、对牛顿第一定律的理解1对牛顿第一定律的理解 (1)牛顿第一定律是在伽利略斜面实验的基础上，经过科学抽象、归纳整理而总结出来的，通过这一定律，构建了力与运动之间正确的辩证关系，它不是牛顿第二定律的特例，而是牛顿第二定律产生的基石。 (2)“力不是产生并维持运动的原因，而
5、是使物体产生加速度，从而改变运动状态的原因”，这是牛顿第一定律要表达的核心思想。这一思想使人们摆脱了“力与运动到底是什么关系”的困扰，揭示了力的本质。 (3)在牛顿第一定律的基石之上，通过实验探究，牛顿第二定律定量指出了力、质量和加速度的关系，所以牛顿第二定律是对“力与运动关系”的拓展。2对惯性的理解(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力，是否运动等无关。只与物体的质量有关。(2)惯性的表现形式：总是以“保持原态”或“反抗改变”两种形式表现出来。 物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变。 物体受到外力时，惯性表现
6、为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体运动状态难以改变；惯性小，物体运动状态容易改变。特别提醒(1)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，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。 (2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因。(3)“惯性力”不存在，惯性是物体固有的一种性质，不是力。二、对牛顿第二定律的理解1牛顿第二定律是三大定律的核心，它揭示了力和运动的关系，描述了力的瞬时作用效果使物体产生加速度，其表达式a反映了物体的加速度和它所受的合外力的大小和方向的关系，它体现了以下几种性质瞬时性a与F对应同一时刻
7、，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受合力因果性F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性(1)加速度a相对于同一惯性系(一般指地面)(2)a中，F、m、a对应同一物体或同一系统(3)a中，各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律，即ax，ay局限性(1)只适用于宏观、低速运动情况，不适用于微观、高速运动情况(2)只适用于惯性参考系2.力、加速度、速度三者间的关系(1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向，只要合力不为零，
8、不管速度是大是小或是零，物体都有加速度，只有合力为零时，加速度才为零。一般情况下，合力与速度无必然的联系。(2)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。(3)加速度的定义式a是一个量度式，a与v、t无直接关系；a是加速度的决定式，aF，a。特别提醒(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析。(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变。三、对牛顿第三定律的理解1作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：大小相同；性质相同；变化情况相同。(2)“三异”：方向不同；受力物
9、体不同；产生效果不同。(3)“三无关”：与物体的种类无关；与物体的运动状态无关；与是否和另外物体相互作用无关。2一对相互作用力与一对平衡力的对比作用力与反作用力一对平衡力相同点大小相等，方向相反，作用在同一条直线上不同点涉及物体只涉及两个物体要涉及三个物体(两个施力物体、一个受力物体)受力物体分别作用在两个物体上共同作用在一个物体上合力问题不能合成合力为零力的性质性质一定相同性质不一定相同依赖关系相互依存，同时产生，同时变化，同时消失无依赖关系，不一定同时产生、同时变化、同时消失作用效果使各自的受力者产生一个分加速度，彼此间不平衡使同一受力物体平衡概念作用力与反作用力是指相互作用的两个物体间的
10、一对相互作用力二力平衡是指作用在同一物体上的两个力，若大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡公式FABFBAF1F20或F1F23.牛顿第三定律是转移研究对象的桥梁牛顿第三定律在受力分析、处理连接体问题中都有广泛的应用。当作用力不便直接分析或求解时，可利用牛顿第三定律转化为对反作用力的分析或求解，从而实现研究对象的转移。特别提醒(1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。(2)牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立，因为大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力，不一定是作用力和反作用力。(3)牛顿第三定律说明了作用力
11、和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相等关系”。四、对单位制的认识1单位制、基本单位、导出单位、国际单位、常用单位的关系单位制2国际单位制(1)国际单位制是在1960年第11届国际计量大会上制订的一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制。它选择物理学中七个物理量的单位作为基本单位，导出了其他的所有的物理单位。(2)力学单位制选质量、长度、时间的单位作为力学中的基本单位，选定的原则是：这些物理量在力学中有最基本的地位。用这些物理量做基本单位后，可使基本单位的数目最少。(3)国际单位制的优点国际单位制体现单位的一贯性，即在国际单位制中，对于所有的导出单位，当按
12、一定的定义方程式从基本单位或辅助单位导出时，它们的系数都是1，而且所有的国际单位在运算过程中的系数也都是1，从而使运算简化。特别提醒(1)物理量是为了描述物理现象或规律而引入的，为了比较物理量的大小，或对“量”进行测量而建立了单位。如为了描述运动的快慢而引入了速度这个物理量，规定其单位为m/s后就可以比较速度的大小了。(2)基本单位是基本物理量的单位，不一定是国际单位，如km是基本单位而非国际单位，而国际单位也可以是导出单位而非基本单位，如“N”是国际单位但不是基本单位。(3)一个物理量的单位如果用两个或两个以上的基本单位的符号表示，这个物理量的单位一定是导出单位。如：速度m/s。但是用一个符
13、号表示的单位不一定是基本单位，如牛顿(N)却是导出单位。(4)用物理规律解决问题，要将所有物理量的单位统一到国际单位制中，这样就可以省去计算过程中单位的代入，从而使计算简便，并且这样求得的物理量的单位也是国际单位。1思维辨析(1)牛顿第一定律是实验定律。()(2)在水平面上运动的物体最终停下来，是因为水平方向没有外力维持其运动的结果。()(3)物体的惯性越大，状态越难改变。()(4)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。()(5)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。()(6)物体的质量与加速度成反比。()(7)物体受到外力作用，立即产生加速度。()(8)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情
14、况。()(9)千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。()(10)力的单位牛顿，简称牛，属于导出单位。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)2在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是()A亚里士多德、伽利略 B伽利略、牛顿C伽利略、爱因斯坦 D亚里士多德、牛顿答案B解析伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系，从而推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点；牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论基础上得出了经典的牛顿第一定律，即惯性定律，故选项B正确。3(多选)
15、用手托着一块砖，开始静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力()A一定小于手对砖的支持力B一定等于手对砖的支持力C一定大于手对砖的支持力D一定大于砖的重力答案BD解析砖对手的压力与手对砖的支持力是作用力与反作用力的关系，大小一定相等，故A、C错B对；砖向上加速，由牛顿第二定律知，手对砖的支持力大于重力，因而砖对手的压力大于重力，故D对。考法综述本考点知识在高考中要求较高，为级要求，单一命题考查物理学史和物理思想的试题经常出现，试题难度较低只要熟读课本即可。交汇命题以牛顿第二定律、受力分析、圆周运动、功能关系等知识为载体，考查牛顿第三定律的试题，有一定的难度，因此复习本考点时应掌握：1个概
16、念惯性3个定律牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律4位物理学家亚里士多德、伽利略、笛卡儿、牛顿对力和运动之间关系的观点1个区别平衡力与作用力、反作用力的区别1种思想方法转换对象法1套制度单位制命题法1对牛顿第一定律的理解典例1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
17、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解析采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，原因是功率变大了，但惯性不变，惯性只与物体的质量有关，选项A错误；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，原因是子弹具有的动能过小，但惯性不变，选项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，列车的质量改变了，其惯性也改变了，选项C正确；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，调控人和车的重心位置，但整体的惯性不变，选项D错误。【解
18、题法】牛顿第一定律应用技巧(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来，深刻认识力和运动的关系，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，则物体必然受到不为零的合外力作用。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。命题法2对牛顿第二定律的认识典例2(多选)如图甲、乙所示，图中细线均不可伸长，两小球质量相同且均处于平衡状态，细线和弹簧与竖直方向的夹角均为。如果突然把两水平细线剪断，则剪断瞬间 ()A图甲中小球的加速度大小为gsin，方向水平向右B图乙中小球的加速度大
19、小为gtan，方向水平向右C图甲中倾斜细线与图乙中弹簧的拉力之比为1cos2D图甲中倾斜细线与图乙中弹簧的拉力之比为cos21答案BD解析设两球质量均为m，对小球A进行受力分析，剪断水平细线后，如图(a)所示，小球A将沿圆弧摆下，故剪断水平细线瞬间，小球A的加速度a1的方向沿圆周的切线方向向下，即垂直倾斜细线向下，则FT1mgcos，F1mgsinma1，所以a1gsin，方向垂直倾斜细线向下，选项A错误。对小球B进行受力分析，水平细线剪断瞬间，小球B所受重力mg和弹簧弹力FT2不变，小球B的加速度a2的方向水平向右，如图(b)所示，则FT2，F2mgtanma2，所以a2gtan，方向水平向
20、右，选项B正确。图甲中倾斜细线与图乙中弹簧的拉力之比为FT1FT2cos21，选项C错误，D正确。【解题法】用牛顿第二定律求瞬时加速度的两种思路(1)轻质弹簧(或橡皮绳)模型：因为形变需要时间，所以产生的弹力瞬间不会突变，可直接从受力分析入手确定合力，然后用牛顿第二定律确定加速度。(2)轻质刚性绳或线(或接解面)模型：因为形变很小，可以认为形变不需时间，所以产生的弹力可瞬间发生突变，应从即将要发生的实际运动入手，分析相应的受力，然后利用牛顿第二定律确定瞬时加速度。命题法3牛顿第三定律的应用典例3如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质
21、量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是()A甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利答案C解析根据牛顿第三定律，甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，A错误。因为甲对绳的力和乙对绳的力作用在同一个物体上，故二者不是作用力与反作用力，因绳子质量不计，所以两者可认为是一对平衡力，B错误。冰面比较光滑，摩擦力可忽略不计，设绳的张力为F，根据牛顿第二定律a知，若m甲m乙，则a甲a乙，由xat2进一步推知，甲的位移较小，乙先过界，C正确。冰面上“
22、拔河”比赛的输赢只与甲、乙的质量有关，与收绳速度无关，D错误。【解题法】判断相互作用力与平衡力的方法(1)看作用点：作用力与反作用力的作用点在两个不同的物体上，平衡力两个力的作用点在同一物体上。(2)看产生力的原因：作用力与反作用力是由于相互作用产生的，一定是同一性质的力，平衡力中两力的性质可同可不同。典例4置于水平面上的小车上有一弯折角度为的细杆，如图所示，细杆一端固定了一个质量为m的小球。当小车以加速度a向左加速前进时，小球对细杆的作用力多大？方向如何？答案大小：Fm方向：与竖直方向成arctan角斜向右下方解析以小球为研究对象，小球受重力mg和细杆对它的作用力F，将F沿水平方向和竖直方向
23、分解，水平分力为Fx，竖直分力为Fy，如图所示。由牛顿第二定律可知Fymg0，Fxma故细杆对小球的作用力F m又arctanarctanarctan由牛顿第三定律可得，小球对细杆的作用力的大小为FFm方向与竖直方向成arctan角斜向右下方。【解题法】转移对象法“转移对象法”是物体的受力分析中常用的一种方法，其本质是牛顿第三定律的应用。由于作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力。如求压力时，可先求支持力。在求解摩擦力的问题中也经常用到此法。命题法4单位制典例5声音在空气中传播的速度v与空气的密度及压强p有关，下列速
24、度表达式(k为比例系数，无单位)中可能正确的是()Av Bv Cv Dv 答案B解析物理公式在确定了物理量的数学关系的同时，也确定了物理量的单位关系。题目中虽对速度v与密度及压强p的关系未作任何提示，但可以用单位关系来检验它们的数量关系。故可以把密度及压强p的国际单位用基本单位导出，再代入上述选项进行检验其结果的单位是不是速度的国际单位“m/s”。压强p的单位用1 Pa1 N/m2，1 N1 kgm/s2，密度的单位为kg/m3，k无单位，代入B项， m/s，选项B正确。【解题法】量纲检验法采用国际单位制，为我们提供了一种比较简单的验证法量纲检验法，即当进行物理量运算时，最终的结果往往是一个表
25、达式，很难判断其正误。这时，可将各物理量的单位全部代入式中，对单位进行运算，若得到的单位不是所求物理量的国际单位，结果就一定是错误的。但值得注意的是，运用量纲检验法得到的结果不是肯定的。1由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为Fk，式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为()AkgA2m3 BkgA2m3s4Ckgm2C2 DNm2A2答案B解析国际单位制中力F、距离r、电荷q的单位分别是：N、m、C，根据库仑定律有k，代入各自的单位，注意1 N1 kgm/s2,1 C1 As，从而k的单位用国际单位制的
26、基本单位表示为kgm3A2s4。只有选项B正确。2(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()At2 s时最大 Bt2 s时最小Ct8.5 s时最大 Dt8.5 s时最小答案AD解析当电梯有向上的加速度时，对人进行受力分析，人受重力和地板的支持力，由牛顿第二定律，得FNmgma，则地板对人的支持力大于重力，向上的加速度越大，支持力则越大，由牛顿第三定律可得：人对地板的压力大于重力，向上的加速度越大，则人对地板的压力越大，因此t2 s时，压力最大，同理，当电梯有向下的加速度时，人对地板的压力小于人的重力，向下的加速度越大
27、，压力越小，因此t8.5 s时压力最小，D项正确。3伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是()A如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小答案A解析根据实验结果，得到的最直接的
28、结论是如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置，A项正确。而小球不受力时状态不变，小球受力时状态发生变化，是在假设和逻辑推理下得出的结论，不是实验直接结论，所以B和C选项错误。而D项不是本实验所说明的问题，故错误。4下列情境中，关于力的大小关系，说法正确的是()A跳高运动员起跳，地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力B火箭加速上升时，火箭发动机的推力大于火箭的重力C鸡蛋撞击石头，鸡蛋破碎，石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力D钢丝绳吊起货物加速上升时，钢丝绳对货物的拉力大于货物对钢丝绳的拉力答案B解析人对地面的压力和地面对人的支持力是作用力与反作用力，故二者大小相等，选项A错误；火箭
29、加速上升，则一定受到向上的合力，故发动机的推力大于火箭的重力，选项B正确；鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是作用力与反作用力，故二者大小相等，选项C错误；钢丝绳对货物的拉力与货物对钢丝绳的拉力为作用力与反作用力，故二者大小相等，选项D错误。5下列关于力学及其发展历史，正确的说法是()A牛顿根据伽利略等前辈的研究，用实验验证得出牛顿第一定律B牛顿通过研究发现物体受到的外力总是迫使其改变运动状态，而不是维持其运动状态C由牛顿第二定律得到m，这说明物体的质量跟所受外力成正比，跟物体的加速度成反比D牛顿等物理学家建立的经典力学体系不但适用于宏观、低速研究领域，也能充分研究微观、高速运动的物体答案B解析因
30、为不受力作用的物体是不存在的，所以牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证，所以A项错。牛顿研究发现力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，所以B项正确；因为物体的质量由其所含物质的多少决定，与其他因素无关，所以C项错；牛顿等物理学家建立的经典力学体系只适用于宏观、低速研究领域，当研究微观、高速运动的物体时用爱因斯坦相对论，所以D项错。6牛顿在总结C雷恩、J沃利斯和C惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一和第二定律形成了完整的牛顿力学体系。下列关于作用力和反作用力的说法正确的是()A物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力B物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡C人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力D物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等答案D解析作用力和反作用力是同时产生的，A错误；物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力，不是一对平衡力，B错误；人推车前进，人对车的作用力与车对人的作用力大小相等，C错误；物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力，始终大小相等，D正确。
