第三章運動和力的關系

第1講牛頓運動定律

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9考情分析?探規(guī)律：掌握考試內容的變化趨勢，建立考情框架

核心知識庫：重難考點總結，梳理必背知識、歸納重點

考點1牛頓第一定律★★★★☆

考點2牛頓第二定律★★★★☆

考點3牛頓第三定律★★★☆☆

（星級越高，重要程度越高）

用真題挑戰(zhàn)場：感知真題，檢驗成果，考點追溯

【考情分析?探規(guī)律】

知識點年份涉及試卷及題號

2021浙江6月選考T2

2023浙江6月選考T2

牛頓運動定律

2022浙江6月選考T19

2024貴州卷T1、重慶卷T2、遼寧卷T7、2024?安徽、2024?廣東

20252025?河南、2025?廣西、2025?廣西、2025?山東、2025?北京、

2025?甘肅、2025?湖南、2025?江蘇

【知識梳理】

考點一牛頓第一定律

1.牛頓第一定律

(1)內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.

(2)意義：指出了力不是維持物體運動狀態(tài)的原因,而是產(chǎn)生加速度的原因;指出了一切物體都具有慣性.

(3)伽利略理想實驗是牛頓第一定律的基礎.

2.慣性：物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質.

(1)慣性是物體的固有屬性,與物體是否受力及運動狀態(tài)無關.

⑵質量是慣性大小的量度，質量大的物體慣性大，質量小的物體慣性小.

(3)當物體不受力或所受合外力為零時，慣性表現(xiàn)為保持原來的運動狀態(tài)；當物體所受合外力不為零時，慣

性表現(xiàn)為改變物體運動狀態(tài)的難易程度.

考點二牛頓第二定律

1.牛頓第二定律

(1)內容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質量成反比,加速度的方向跟作用力的方向

相同.

(2)表達式：F=ma.

⑶適用范圍

①牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對于地面靜止或勻速直線運動的參考系.

②牛頓第二定律只適用于宏觀物體(相對于分子、原子等)、低速運動(遠小于光速)的情況.

2.牛頓第二定律的性質

(1)矢量性：a與P方向相同

(2)瞬時性：a與F對應同一時刻

(3)因果性：尸是產(chǎn)生。的原因

(4)同一性：

a、F、機對應同一個物體

a、F、機統(tǒng)一使用SI制

(5)獨立性：每一個力都可以產(chǎn)生各自的加速度，物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生加速度的矢量和

3.對加速度兩個表達式的理解

\7)

(1)〃=江是加速度的定義式，。與A。、加無必然聯(lián)系.

F1

(2)〃=而是加速度的決定式，a的大小由合外力產(chǎn)和質量m決定,且。8尸，。0c后

考點三牛頓第三定律

1.牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反,作用在同一條直線上.

2.表達式：F=~F'

3.作用力和反作用力的關系

⑴三同：同大小，同性質，同時產(chǎn)生、變化、消失

(2)三異：方向、受力物體、作用效果均不同

(3)三無關：與物體存在相互作用無關，是否和其他物體的種類、運動狀態(tài)無關

4.一對平衡力與作用力和反作用力的比較

名稱

一對平衡力作用力和反作用力

項目

作用對象同一個物體兩個相互作用的不同物體

作用時間不一定同時產(chǎn)生、同時消失一定同時產(chǎn)生、同時消失

力的性質不一定相同一定相同

作用效果可相互抵消不可抵消

【真題挑戰(zhàn)】

一、單選題

1.(2025?河南?高考真題)野外高空作業(yè)時，使用無人機給工人運送零件。如圖，某次運送過程中的一段

時間內，無人機向左水平飛行，零件用輕繩懸掛于無人機下方，并相對于無人機靜止，輕繩與豎直方向成

一定角度。忽略零件所受空氣阻力，則在該段時間內()

A.無人機做勻速運動B.零件所受合外力為零

C.零件的慣性逐漸變大D.零件的重力勢能保持不變

【答案】D

【詳解】D.無人機沿水平方向飛行，零件相對于無人機靜止，也沿水平方向飛行做直線運動，故零件的

高度不變，可知零件的重力勢能保持不變，D正確；

AB.對零件受力分析，受重力和繩子的拉力，由于零件沿水平方向做直線運動，可知合外力沿水平方向,

提供水平方向的加速度。零件水平向左做勻加速直線運動，AB錯誤；

C.慣性的大小只與質量有關，零件的質量不變，故零件的慣性不變，C錯誤。

故選D。

2.（2025?山東?高考真題）工人在河堤的硬質坡面上固定一垂直坡面的擋板，向坡底運送長方體建筑材料。

如圖所示，坡面與水平面夾角為。，交線為PN,坡面內QN與尸N垂直，擋板平面與坡面的交線為

NMNQ=e。若建筑材料與坡面、擋板間的動摩擦因數(shù)均為〃，重力加速度大小為g,則建筑材料沿MN

向下勻加速滑行的加速度大小為（）

A.gsin。6-〃gcos0-〃gsindcos。B.gsmdcosO-/j.gcossin20

C.gsindcos。一〃geos。一〃gsindcos。D.gcos29-/jgcos9-pgsin20

【答案】B

【詳解】根據(jù)牛頓第二定律mgsin0cos0-jumgcos0-"mgsin6sin6=ma

可得。=gsin0cos0-pigcos0-]ugsin20

故選B。

3.（2025?湖南?高考真題）如圖，兩帶電小球的質量均為根，小球A用一端固定在墻上的絕緣輕繩連接,

小球B用固定的絕緣輕桿連接。A球靜止時，輕繩與豎直方向的夾角為60。，兩球連線與輕繩的夾角為30。,

整個系統(tǒng)在同一豎直平面內，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）

A.A球靜止時，輕繩上拉力為2"7g

B.A球靜止時，A球與B球間的庫侖力為2,咫

C.若將輕繩剪斷，則剪斷瞬間A球加速度大小為g

D.若將輕繩剪斷，則剪斷瞬間輕桿對B球的作用力變小

【答案】C

【詳解】AB.根據(jù)題意A球靜止時，對A球受力分析，如圖所示

由平行四邊形定則及幾何關系，輕繩上拉力為T=性

A球與B球間的庫侖力F=2mgcos30°=\[3mg

故AB錯誤；

C.若將輕繩剪斷，則剪斷瞬間A球受到輕繩的拉力消失，其它兩力保持不變，根據(jù)三力平衡知識，此時

A球的合外力大小為〃若，則加速度大小為g,故C正確；

D.若將輕繩剪斷，則剪斷瞬間B球受到的庫侖力、重力不變，小球仍然處在靜止狀態(tài)，則輕桿對B球的

作用力不變，故D錯誤。

故選C。

4.（2024?安徽?高考真題）如圖所示，豎直平面內有兩完全相同的輕質彈簧，它們的一端分別固定于水平

線上的M、N兩點，另一端均連接在質量為小的小球上。開始時，在豎直向上的拉力作用下，小球靜止于

連線的中點O,彈簧處于原長。后將小球豎直向上。緩慢拉至尸點，并保持靜止，此時拉力/大小為2mg。

已知重力加速度大小為g,彈簧始終處于彈性限度內，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（）

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

【詳解】AB.緩慢拉至尸點，保持靜止，由平衡條件可知此時拉力歹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，咫。當撤去拉力，則小球從P點運動到0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.小球從尸點運動到。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Ao

5.（2024?廣東?高考真題）如圖所示，輕質彈簧豎直放置，下端固定。木塊從彈簧正上方H高度處由靜止

釋放。以木塊釋放點為原點，取豎直向下為正方向。木塊的位移為人所受合外力為凡運動時間為%忽

略空氣阻力，彈簧在彈性限度內。關于木塊從釋放到第一次回到原點的過程中。其尸-＞圖像或yt圖像

可能正確的是（）

【答案】B

【詳解】AB.在木塊下落H高度之前，木塊所受合外力為木塊的重力保持不變，即

F=mg

當木塊接觸彈簧后，彈簧彈力向上，則木塊的合力

F=mg-k^y-H^

到合力為零前，隨著y增大廠減??；當彈簧彈力大于木塊的重力后到最低點,之后，木塊開始反彈，過程中

木塊所受合外力向上，隨著y減小尸增大，反彈過程，隨著y減小，圖像向x軸負方向原路返回，故A錯

誤、B正確；

CD.在木塊下落H高度之前，木塊做自由落體運動，根據(jù)

12

y=2gt~

速度逐漸增大，y-r圖像斜率逐漸增大，當木塊接觸彈簧后到合力為零前，根據(jù)牛頓第二定律

mg-k^y-H^=F-ma

木塊的速度繼續(xù)增大，做加速度減小的加速運動，所以y-f圖像斜率繼續(xù)增大，當彈簧彈力大于木塊的重

力后到最低點過程中

F-k^y-H^-mg

木塊所受合外力向上，木塊做加速度增大的減速運動，所以yt圖斜率減小，到達最低點后，木塊向上運

動，經(jīng)以上分析可知，木塊先做加速度減小的加速運動，再做加速度增大的減速運動，再做勻減速直線運

動到最高點，而c圖中H點過后速度就開始逐漸減小，實際速度還應該增大，直到平衡位置速度到達最大,

然后速度逐漸減為零；D圖前半段速度不變，不符合題意，正確y-r示意圖如下

平衡位置卜一1十一

0

故CD錯誤。

故選B。

6.（2024?湖南?高考真題）如圖，質量分別為4加、3m、2〃/、加的四個小球A、B、C、D,通過細線或

輕彈簧互相連接，懸掛于。點，處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g。若將8、C間的細線剪斷，則剪斷瞬間

8和C的加速度大小分別為（）

T

A.g,L5gB.2g,L5gC.2g,0.5gD.g,0.5g

【答案】A

【詳解】剪斷前，對BCD分析

%=（3m+2m+tn）g

對D

FCD=mg

剪斷后，對B

FAB-3mg=3maB

解得

aB=g

方向豎直向上；對C

FDC+2mg=2mac

解得

ac=1.5g

方向豎直向下。

故選Ao

二、多選題

7.（2025?廣西?高考真題）獨竹漂是我國一項民間技藝。如圖，在平靜的湖面上，獨竹漂選手手持劃桿踩

著楠竹，沿直線減速滑行，選手和楠竹相對靜止，則（）

A.選手所受合力為零

B.楠竹受到選手作用力的方向一定豎直向下

C.手持劃桿可使選手（含劃桿）的重心下移，更易保持平衡

D.選手受到楠竹作用力的方向與選手（含劃桿）的重心在同一豎直平面

【答案】CD

【詳解】A.選手和楠竹在水里減速滑行，速度在變化，根據(jù)牛頓第二定律可知合力不為零，故A錯誤；

B.楠竹在水平方向有加速度，選手對楠竹的力在豎直方向有重力，水平方向有摩擦力，所以選手對楠竹

的力方向不是豎直向下，故B錯誤；

C.選手和楠竹相對靜止，且減速滑行，選手和楠竹的重心要在同一豎直面上才能保持相對穩(wěn)定，故C正

確；

D.選手和楠竹構成的整體在減速滑行，受到的合力不為零，根據(jù)力的作用線和重心的關系可知整體的重

心與楠竹受到合力作用線應該在同一豎直面上，故D正確。

故選CD。

8.（2024?全國甲卷.高考真題）蹦床運動中，體重為60kg的運動員在f=0時剛好落到蹦床上，對蹦床作

用力大小廠與時間/的關系如圖所示。假設運動過程中運動員身體始終保持豎直，在其不與蹦床接觸時蹦

床水平。忽略空氣阻力，重力加速度大小取lOm/s?。下列說法正確的是（）

A.r=0.15s時，運動員的重力勢能最大

B.r=0.30s時，運動員的速度大小為10m/s

C.f=L00s時，運動員恰好運動到最大高度處

D.運動員每次與蹦床接觸到離開過程中對蹦床的平均作用力大小為4600N

【答案】BD

【詳解】A.根據(jù)牛頓第三定律結合題圖可知t=0.15s時，蹦床對運動員的彈力最大，蹦床的形變量最大,

此時運動員處于最低點，運動員的重力勢能最小，故A錯誤；

BC.根據(jù)題圖可知運動員從f=0.30s離開蹦床到r=2.3s再次落到蹦床上經(jīng)歷的時間為2s,根據(jù)豎直上拋

運動的對稱性可知，運動員上升時間為1s,則在f=1.3s時，運動員恰好運動到最大高度處，f=0.30s時運

動員的速度大小

v=10xlm/s=10m/s

故B正確，C錯誤；

D.同理可知運動員落到蹦床時的速度大小為10m/s,以豎直向上為正方向，根據(jù)動量定理

FAt—mg-\t=mv—(—mv)

其中

Az=0.3s

代入數(shù)據(jù)可得

F=4600N

根據(jù)牛頓第三定律可知運動員每次與蹦床接觸到離開過程中對蹦床的平均作用力大小為4600N,故D正

確。

故選BD。

三、實驗題

9.(2024?全國甲卷.高考真題)學生小組為了探究超重和失重現(xiàn)象，將彈簧測力計掛在電梯內，測力計下

端掛一物體。已知當?shù)刂亓铀俣却笮?.8m/s2。

（1）電梯靜止時測力計示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為—N（結果保留1位小數(shù)）；

（2）電梯上行時，一段時間內測力計的示數(shù)為4.5N,則此段時間內物體處于—（填“超重”或“失重”）狀態(tài),

電梯加速度大小為—m/s2（結果保留1位小數(shù)）。

【答案】（1）5.0

⑵失重1。

【詳解】（1）由圖可知彈簧測力計的分度值為0.5N,則讀數(shù)為5.0N。

（2）[1]電梯上行時，一段時間內測力計的示數(shù)為4.5N,小于物體的重力可知此段時間內物體處于失重狀

態(tài)；

⑵根據(jù)

G=mg=5.0N

根據(jù)牛頓第二定律

mg-T=ma

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得電梯加速度大小

6/?1.Om/s2

四、解答題

10.（2024.廣東.高考真題）汽車的安全帶和安全氣囊是有效保護乘客的裝置。

（1）安全帶能通過感應車的加速度自動鎖定，其原理的簡化模型如圖甲所示。在水平路面上剎車的過程

中，敏感球由于慣性沿底座斜面上滑直到與車達到共同的加速度d同時頂起敏感臂，使之處于水平狀態(tài),

并卡住卷軸外齒輪，鎖定安全帶。此時敏感臂對敏感球的壓力大小為外，敏感球的質量為，"，重力加速度

為g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面傾角的正切值tan，。

（2）如圖乙所示，在安全氣囊的性能測試中，可視為質點的頭錘從離氣囊表面高度為“處做自由落體運

動。與正下方的氣囊發(fā)生碰撞。以頭錘到氣囊表面為計時起點，氣囊對頭錘豎直方向作用力/隨時間/的

變化規(guī)律，可近似用圖丙所示的圖像描述。已知頭錘質量”