专题04 牛顿运动定律
考点01 牛顿第一定律
一、力与运动关系的认识
1.历史上的观点：亚里士多德、伽利略、笛卡尔及牛顿对力与运动关系的认识。
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．
二、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为止.
2.对牛顿第一定律的理解
①牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。
②运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是改变物体运动状态的原因，或称力是产生加速度的原因.
②保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性称为惯性，因此牛顿第一定律也叫作惯性定律.
③牛顿第一定律不能用实验直接验证.牛顿第一定律是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论.
三、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.
2.决定因素：质量是物体惯性大小的唯一量度,与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关.
考点02 牛顿第二定律
一、牛顿第二定律
1.定义：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:
3. 牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中。
二、两类基本动力学问题的求解步骤
1.确定研究对象：根据问题需要和解题方便，选择某个物体或某几个物体组成的系统整体为研究对象.
2.分析受力情况和运动情况：画好示意图、情景示意图，明确物体的运动性质和运动过程；
3.选取正方向或建立坐标系：通常以初速度方向为正方向，若无初速度则以加速度的方向为某一坐标轴的正方向.
4.确定题目类型：
①已知运动求力类问题→确定加速度：寻找题目中3个运动量（），根据运动学公式（）求解
②已知力求运动类问题→确定合力：若以物体只受到两个力作用，通常用合成法；若受到3个及3个以上的力，一般用正交分解法.求解
5.列方程求解剩下物理量：根据牛顿第二定律或者列方程求解，必要时对结果进行讨论
(
【
点拨】
解题关键
①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析；
②两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁．
)
三、超重和失重
1.实重和视重
①实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关．
②视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重．
2.超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即.可能情况：①加速上升;②减速下降。
3.失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力.即.可能情况：①加速下降;②减速上升。
4.完全失重:当时，物体处于完全失重.可能情况：①自由落体和所有的抛体运动;②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等。
(
【
点拨】
①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力.
②超重或失重现象与物体的速度、速度变化和运动方向均无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重. ③在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.
)
考点03 牛顿第三定律
一、作用力和反作用力
1.定义：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，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力．
二、牛顿第三定律
三、作用力与反作用力和一对平衡的辨析
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 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上
同时产生、同时消失 不一定同时产生、不一定同时消失
两力作用效果不可抵消, 不可叠加,不可求合力 两力作用效果可相互抵消, 可叠加,可求合力,合力为零
一定是相同性质的力 性质不一定相同
4(共18张PPT)
专题04 牛顿运动定律
考试范围及要求——《浙江省普通高中学业水平考试说明》
牛顿第一定律：简单应用（c）
牛顿第二定律：简单应用（c）
力学单位制：理解（b）
牛顿第三定律：简单应用（c）
牛顿运动定律应用：综合应用（d）
共点力平衡条件及应用：简单应用（c）
超重与失重：理解（b）
牛顿第一定律
亚里士多德观点：力是维持物体运动的原因
伽利略的观点：力不是维持物体运动的原因
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止
惯性：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。质量是物体惯性大小的唯一量度
《考工记》是春秋战国时期齐国人的一部科技著作， 是古代手工技术规范的汇集。其中的《辀人篇》中记载： “劝登马力， 马力既竭， 辀尤能一取焉。”意思是： 马拉车的时候，马停止用力了， 车还能前进一段距离， 这是世界上对惯性现象的最早论述。下列说法正确的是( )
A. 马停止用力，车在短时间内还受到向前拉力，所以还能继续前进一段距离
B. 马停止用力，由于车的惯性，所以车仍能继续前进一段距离才停下来
C. 车停下来的过程中，随着速度逐渐减小，车的惯性也逐渐减小
D. 车完全停下来后，处于平衡状态，根据牛顿第一定律，车不受任何外力的作用
课堂练习
B
如图， 一只盛水的容器固定在小车上， 在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球， 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. 铁球向右，乒乓球向左
B. 铁球向左，乒乓球向右
C. 铁球和乒乓球都向左
D. 铁球和乒乓球都向右
课堂练习
B
牛顿第二定律
内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合外力方向相同
公式：
应用公式计算时F、m、a的单位必须统一为国际单位
静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在力刚开始作用的瞬间，下列说法中正确的是 ( )
A. 物体立即获得加速度和速度
B. 物体立即获得加速度，但速度仍为零
C. 物体立即获得速度，但加速度仍为零
D. 物体的速度和加速度均为零
课堂练习
B
如图所示，质量为10kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，与此同时，物体还受到一个水平向右的推力F=20N，则物体产生的加速度是(g取10m/s2)( )
A. 0
B. 4m/s2，水平向右
C. 2m/s2，水平向左
D. 2m/s2，水平向右
课堂练习
B
牛顿第三定律
内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上
公式：
作用力与反作用力：同时性、同性质、不同物体
作用力与反作用力、平衡力的区别和联系
物体静止在水平桌面上，下列说法中正确的是( )．
A. 物体所受重力与桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
B. 物体所受重力与物体对桌面的压力是一对平衡力
C. 物体所受重力的反作用力作用在地球上
D. 物体所受重力的反作用力作用在桌面上
课堂练习
C
沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭，泥炭是沼泽地积累的植物残体，它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷。若人下陷的过程是先加速后匀速运动，下列判断正确的是( )
A. 加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力
B. 加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力
C. 人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对人的支持力
D. 人对沼泽地的压力大小总等于沼泽地对人的支持力
课堂练习
D
动力学的两类基本问题：加速度a是联系力和运动的桥梁
从受力确定运动情况
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
从运动情况确定受力
滑草是最近几年在国内兴起的一种休闲
健身运动，有一种滑法是人坐在滑草车
上从草坡上滑下，既刺激又省劲。如图
所示，现有一滑草场近似处理为斜坡段
和水平段连接，其斜坡段长度为L1=72m，
倾角为18°，水平段长度为L2=30m，斜
坡段和水平段的动摩擦因数都为μ=0.3，
滑草车的质量m=10kg，人的质量M=40kg，人坐在滑草车上从斜坡的顶端由静止滑下，滑草车在斜坡与水平段连接处的速度大小不变，问：(sin18°=0.31,cos18°=0.95)
(1)滑草车沿斜坡下滑时的加速度大小
(2)滑草车在水平段滑行的距离
(3)滑草车在水平段上滑行时人对车的作用力大小
课堂练习
答案：
(1) a1=0.25m/s2
(2) 6m
(3) 418N
如图所示为一架小型四旋翼无
人机，它是一种能够垂直起降
的小型遥控飞行器，目前正得
到越来越广泛的应用．无人机
的质量为m=2kg，假定运动过
程中所受空气阻力的大小恒为
f=4N，当无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞，经时间t=4s时，离地面的高度为h=48m，g取10m/s2．
(1)其动力系统能够提供的最大升力为多大？
(2)当无人机悬停在距离地面高度H=100m处时，由于动力设备故障，无人机突然失去升力，从静止开始坠落，则无人机坠落地面时的速度为多大？
课堂练习
答案：(1) F=36N
答案： (2) v=40m/s
超重与失重
失重
超重
a向下且a=g
加速下降
v ↓a ↓
减速上升
v ↑a ↓
a向上
加速上升
v ↑a ↑
减速下降
v ↓a ↑
完全失重
生活中的超重与失重现象
a向下
我们乘电梯下高层楼房时，从起动到停下来，我们分别所处的状态是( )
A. 先失重，正常，后超重
B. 先超重，正常，后失重
C. 先超重，失重，后正常
D. 先正常，超重，失重
课堂练习
A
电梯以大小为0.25g的加速度竖直向上做减速运动，站在电梯中质量为m的人对电梯的压力为( )
A. 0.25mg B. 0.75mg
C. mg D. 1.25mg
课堂练习
B
谢谢聆听专题04 牛顿运动定律
考点01牛顿第三定律、超重和失重
1.(2023.1·浙江学考）如图所示，车停在水平地面上，桶放在车上，则下列属于一对作用力和反作用力的是（ ）
A.车所受重力和车对地面的压力 B.桶对车的压力和车对地面的压力
C.桶所受重力和车对桶的支持力 D.桶对车的压力和车对桶的支持力
2.(2022.1·浙江学考）如图所示，运动爱好者在无风时借助绳子缓慢下降。下列说法正确的是（ ）
A.运动爱好者对绳子的力和绳子对他的力是一对平衡力
B.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力大于他的重力
C.绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力方向竖直向上
D.绳子对运动爱好者的力和岩石对他的力是一对作用力和反作用力
3.(2022.1·浙江学考）如图所示，水平桌面上有一水壶，则水壶对桌面的压力（ ）
A.大小等于水壶重力的大小 B.大于桌面对水壶的支持力
C.是由于桌面的形变产生的 D.和桌面对水壶的支持力是一对平衡力
4.(2021.7·浙江学考）如图所示,小龙同学用力推水平地面上的木箱。下列属于一对作用力和反作用力的是（ ）
A.人对木箱的力和木箱对人的力 B.人所受重力和地面对人的支持力
C.人对木箱的力和地面对木箱的摩擦力 D.人对地面的压力和地面对人的摩擦力
5.(2021.1·浙江学考）如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加速运动时，长木板保持静止，此时（ ）
A.小车只受重力、支持力作用
B.木板对小车的作用力方向水平向左
C.木板对小车的作用力大小大于小车对木板的作用力大小
D.木板对小车的作用力大小和小车对木板的作用力大小一定相等
6.(2020.1·浙江学考）如图所示，大人跟小孩掰手腕，很容易把小孩的手压到桌面上。若大人对小孩的力记为F1，小孩对大人的力记为F2，则（ ）
A. F1大小大于F2大小 B. F1和F2大小相等 C. F1先于F2产生 D. F1后于F2产生
7.(2019.6·浙江学考）如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A。则关于A对B的作用力FAB和B对A的作用力FBA的说法正确的是（ ）
A. FAB大小大于FBA大小 B. FAB大小等于FBA大小 C. FAB先于FBA产生 D. FAB后于FBA产生
8.(2022.1·浙江学考）2021年12月9日，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平和叶光富在我国空间站内为大家开设了“天宫课堂”，如图所示，在空间站内（ ）
A.航天员不受重力 B.可以用天平测物体的质量
C.放入水中的乒乓球松手后会上浮 D.从水袋中挤出的水滴会漂浮在空中
考点02牛顿运动定律的应用
1.(2023.1·浙江学考）图甲是冰壶比赛现场图片，运动员以大小为v0=3 m/s的速度将冰壶沿水平冰面投出，冰壶在冰面上沿直线滑行x1=20 m后，其队友开始在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，以延长冰壶的滑行距离，冰壶运动的简化模型如图乙所示。已知运动员不摩擦冰面时，冰壶和冰面间的动摩擦因数μ=0.02，g取10 m/s2。求此冰壶：
甲 乙
（1）滑行20 m过程中的加速度a1的大小；
（2）滑至20 m处的速度v1的大小；
（3）投出后在冰面上滑行的距离x。
2.(2022.1·浙江学考）第24届冬奥会在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m的水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时的速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图乙），到C点共用时5.0 s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110 kg，sin 15°=0.26，g取10 m/s2。求雪车（包括运动员）：
甲 乙
（1）在直道AB上的加速度大小；
（2）过C点的速度大小；
（3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。
3.(2021.7·浙江学考）如图所示，某大型游乐场的海豚正在表演。小海豚从水池中冲出，以大小为10 m/s的速度滑过坡道底端的О点，经过1 s向上滑过坡道上A点时速度为3.2 m/s。该坡道为直道，足够长且倾角θ为37°。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。求此小海豚上滑过程中：
（1）滑行的加速度大小；
（2）和坡道间的动摩擦因数μ；
（3）滑过A点还能上行的距离。
4.(2021.1·浙江学考）传送带广泛应用在生产和生活中。如图所示，工作人员将质量m=1 kg的邮件无初速度轻放在速度大小v=0.4 m/s匀速运动的水平传送带上，经20 s邮件离开传送带。已知该邮件和传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，g取10 m/s2。求：
（1）邮件刚放在传送带上时加速度a的大小；
（2） 0~20 s内邮件位移x的大小；
（3） 0~20 s内滑动摩擦力对邮件所做的功W。
5.(2020.7·浙江学考）下图是一种可以体验超重和失重的巨型娱乐器械。一个可乘多人的环形座舱由高处自由下落，其运动可视为自由落体运动，经过3.2 s座舱底部距地面32 m，此时开始制动，到地面时速度恰好为零。制动过程可视为匀减速直线运动，g取10 m/s2。问：
（1）下落过程中座舱的最大速度是多少？
（2）制动过程中座舱加速度是多大？
（3）制动过程中座舱对乘客作用力是乘客重力的几倍？
6.(2020.1·浙江学考）如图所示，一辆质量为m=1.6×103 kg的智能汽车在某次测试中以大小为v0=15 m/s的速度在水平地面上匀速前进，汽车所受阻力为车重的。行驶至A处时，激光雷达和传感器检测到正前方46 m处有静止障碍物，车载的自动防撞系统立即切断动力，同时启动制动系统使汽车做匀减速直线运动，直至离障碍物1 m的B处停下。g取10 m/s2。求汽车制动过程中：
（1）加速度a的大小；
（2）所受合外力F合的大小；
（3）增加的阻力ΔF的大小。
7.(2019.6·浙江学考）2019年6月5日，我国长征运载火箭首次在海上发射，此次发射采用了先弹射后点火的方式。某校学生讨论弹射阶段时所画的示意图如图所示，图中总质量m=6×104 kg的火箭从静止开始运动，弹射阶段沿竖直方向匀加速上升了h=16 m。若火箭所受弹射推力F恒为2.52×106 N，空气阻力不计，g取10 m/s2。求：
（1）弹射过程中，火箭所受合外力F合的大小；
（2）弹射过程中，火箭加速度a的大小；
参考答案律
考点01牛顿第三定律、超重和失重
1.D 车所受重力方向竖直向下，车对地面的压力竖直向下，不是作用力和反作用力，故A项错误；桶对车的压力和车对地面的压力方向均为竖直向下，不是作用力和反作用力，故B项错误；桶所受重力和车对桶的支持力，作用在同一物体上，且等大反向，是一对平衡力，故C项错误；根据相互作用力的定义可知，桶对车的压力和车对桶的支持力是一对作用力和反作用力，故D项正确。
2.C 平衡力作用在同一物体上，运动爱好者对绳子的力和绳子对他的力作用在不同的物体上，故A项错误；对运动爱好者进行受力分析，受重力，绳子的拉力和岩石对他的支持力，运动爱好者在无风时借助绳子缓慢下降，可视为运动爱好者处于平衡状态，绳子和岩石对运动爱好者的作用力的合力与重力等大反向，故B项错误，C项正确；作用力和反作用力作用在不同的物体上，绳子对运动爱好者的力和岩石对他的力作用在同一物体上，故D项错误。
3.A 根据受力平衡，水壶的重力大小等于桌面对水壶的支持力大小，等于水壶对桌面的压力大小，故A项正确，B项错误；水壶对桌面的压力，是由于水壶形变产生的，故C项错误；平衡力是作用在同一物体上的力，水壶对桌面的压力和桌面对水壶的支持力作用在不同的物体上，故D项错误。
4.A 作用力和反作用力分别作用在两个相互作用的物体上，相互依赖，同时存在，而且二者一定是同性质的力，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。人所受的重力和地面对人的支持力都作用在人身上，不是一对作用力和反作用力，故B项错误；人对木箱的力和地面对木箱的摩擦力都作用在木箱上，不是一对作用力和反作用力，故C项错误；人对地面的压力和地面对人的摩擦力，二者不是同性质的力且不是作用在同一条直线上，不是一对作用力和反作用力，故D项错误。
5.D 小车加速向左运动，受到自身的重力、驱动力、长木板对小车的支持力和摩擦力，故A项错误；木板对小车的作用力包括竖直方向上的支持力和水平方向上的摩擦力，根据平行四边形定则可知合力方向一定不在水平方向，故B项错误；木板对小车的作用力和小车对木板的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故C项错误，D项正确。
6.B 大人对小孩的作用力与小孩对大人的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A项错误，B项正确；因作用力和反作用力是同时产生、同时消失的关系，则F1和F2同时产生，故CD两项错误。
7.B A对B的作用力和B对A的作用力是一对作用力和反作用力，因此FAB大小等于FBA大小，且它们同时产生，同时变化，同时消失，故ACD三项错误，B项正确。
8. D 失重是物体对接触面的压力小于物体的真实重力，航天员仍受重力的作用，故A项错误；在太空失重环境下无法用天平测物体的质量，故B项错误；太空中浮力几乎消失，乒乓球处于完全失重状态，因此放入水中的乒乓球不会上浮，水袋中挤出的水滴会漂浮在空中，故C项错误，D项正确。
考点02牛顿运动定律的应用
1.（1）0.2 m/s2 （2）1 m/s （3）22.78 m
【解析】（1）冰壶自由滑行过程根据牛顿第二定律有F合=μmg=ma1，代入数据解得a1=0.2 m/s2。（2）自由滑行时冰壶做匀减速运动，根据位移速度关系有v02-v12=2a1x1，解得v1=1 m/s。（3）摩擦冰面后，根据牛顿第二定律有0.9μmg=ma2，解得a2=0.18 m/s2，冰壶还能滑行的距离x2=≈2.78 m，投出后在冰面上滑行的距离x=x1+x2=22.78 m。
2.（1） m/s2 （2）12 m/s （3）66 N
【解析】（1）AB段有=2a1x1，解得a1= m/s2。（2）AB段有v1=a1t1，解得t1=3 s，BC段有x2=v1t2+a2，t1+t2=5 s，解得a2=2 m/s2，v=v1+a2t2，解得v=12 m/s。（3）根据牛顿第三定律有mgsin θ-Ff=ma2，解得Ff=66 N。
3.（1）6.8 m/s2 （2）0.1 （3）0.75 m
【解析】（1）设小海豚向上滑动时加速度大小为a，则-a=，代入数据解得a=6.8 m/s2。（2）根据牛顿第二定律有mgsin θ+μmgcos θ=ma，代入数据解得μ=0.1。（3）设小海豚继续向上滑动距离为x，由=2ax得x=≈0.75 m。
4.（1）2 m/s2 （2）7.96 m （3）0.08 J
【解析】（1）邮件刚放在传送带上时受向前的滑动摩擦力，大小为F=μmg。根据牛顿第二定律可知a===μg=2 m/s2。（2）加速过程t1==0.2 s，x1=t1=0.04 m，邮件的总位移x=x1+v（t-t1）=7.96 m。（3）只有加速过程中邮件受到滑动摩擦力，滑动摩擦力对邮件所做的功W=Fx1=0.08 J。
5.（1）32 m/s （2）16 m/s2 （3）2.6
【解析】（1）设座舱下落的最大速度为v，自由下落过程中v=gt=32 m/s。（2）设座舱制动过程的加速度大小为a，根据运动公式v2=2ah可得，a==16 m/s2。（3）对质量为m的乘客，，设制动过程中乘客受到座舱的作用力是乘客重力的n倍，则nmg-mg=ma，解得n=2.6，因此制动过程中座舱对乘客作用力是乘客的重力的2.6倍。
6.（1）2.5 m/s2 （2）4.0×103 N （3）2.4×103 N
【解析】（1）汽车匀减速运动过程的位移大小x=（46-1） m=45 m，由=2ax，解得a=2.5 m/s2。（2）由牛顿第二定律得F合=ma=4.0×103 N。（3）对汽车受力分析得F合=mg+ΔF，解得ΔF=2.4×103 N。
7.（1）1.92×106 N （2）32 m/s2 （3）32 m/s
【解析】（1）由题意得，火箭所受合外力F合=F-mg=1.92×106 N。（2）根据牛顿第二定律F合=ma可得，a=32 m/s2。（3）根据公式v2=2ah可得，v==32 m/s。
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