高三物理牛頓定律專題試卷匯編一、引言牛頓運動定律是經(jīng)典力學(xué)的基石，也是高中物理的核心內(nèi)容。其涵蓋牛頓第一定律（慣性定律）、牛頓第二定律（動力學(xué)核心）、牛頓第三定律（相互作用力）三大定律，是解決力學(xué)問題的“鑰匙”。在高考中，牛頓定律的考查貫穿力學(xué)、電磁學(xué)、天體物理等模塊，題型包括選擇題、實驗題、計算題，分值占比約15%-20%。本匯編圍繞牛頓定律的核心考點，分專題整理典型例題、真題演練、解題策略，旨在幫助考生系統(tǒng)復(fù)習(xí)、突破難點，提升解題能力。二、專題一：牛頓第一定律與慣性（一）考點分析牛頓第一定律的核心是慣性（物體保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)）和力的本質(zhì)（力是改變運動狀態(tài)的原因，而非維持運動的原因）。高考?？迹?.慣性的理解（僅與質(zhì)量有關(guān)，與速度、受力無關(guān)）；2.伽利略理想實驗的邏輯（實驗+推理）；3.牛頓第一定律的應(yīng)用（判斷運動狀態(tài)變化）。（二）典型例題例1（慣性的判斷）：下列關(guān)于慣性的說法正確的是（）A.速度越大，慣性越大B.受力越大，慣性越大C.質(zhì)量越大，慣性越大D.加速度越大，慣性越大解析：慣性是物體的固有屬性，唯一量度是質(zhì)量。質(zhì)量越大，物體保持原有運動狀態(tài)的能力越強。答案：C。例2（伽利略理想實驗）：伽利略通過理想實驗得出“力不是維持物體運動的原因”，其核心邏輯是（）A.直接驗證牛頓第一定律B.忽略摩擦力的影響C.實驗+邏輯推理D.說明物體不受力時一定靜止解析：伽利略理想實驗（如斜面實驗）是在真實實驗基礎(chǔ)上，通過推理得出無摩擦?xí)r物體將永遠運動的結(jié)論，并非直接驗證牛頓第一定律（理想情況無法直接驗證）。答案：C。（三）解題策略1.慣性：與質(zhì)量成正比，與速度、受力、加速度無關(guān)；2.伽利略理想實驗：實驗+推理，體現(xiàn)理想化研究思想；3.力的本質(zhì)：改變物體運動狀態(tài)（速度），而非維持運動。（四）真題演練真題1（2021·全國甲卷）：關(guān)于慣性，正確的是（）A.物體只有靜止時才有慣性B.物體只有受力時才有慣性C.速度越大，慣性越大D.質(zhì)量越大，慣性越大答案：D。真題2（2020·山東卷）：伽利略理想實驗的方法與下列哪項研究一致（）A.探究滑動摩擦力的影響因素B.用打點計時器測瞬時速度C.研究真空中不能傳聲D.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系解析：伽利略理想實驗用“實驗+推理”，研究真空中不能傳聲時，因無法完全抽成真空，需推理得出結(jié)論，邏輯一致。答案：C。二、專題二：牛頓第二定律的瞬時性與動力學(xué)方程（一）考點分析牛頓第二定律（\(F=ma\)）是動力學(xué)的核心公式，考查重點：1.瞬時性：力的變化立即引起加速度變化（與速度無關(guān)）；2.矢量性：合外力與加速度方向一致（需坐標系分解）；3.因果性：合外力是因，加速度是果。高考常考瞬時加速度計算（如繩斷、撤力瞬間）、動力學(xué)方程建立（結(jié)合受力分析）。（二）典型例題例1（瞬時加速度）：A、B用輕彈簧連接，靜止在光滑水平面上（\(m_A=m\)，\(m_B=2m\)）?，F(xiàn)用水平力F拉A，求拉A瞬間B的加速度。解析：關(guān)鍵：瞬時問題中，彈簧彈力不能突變（形變需時間），繩彈力可突變。拉A瞬間，彈簧未形變，對B的彈力為0。對B受力分析：重力（2mg）、支持力（2mg），合力為0，故\(a_B=0\)。例2（動力學(xué)方程）：質(zhì)量為m的物體在粗糙水平面受拉力F，加速度為a。若拉力增大到2F，加速度變?yōu)閈(a'\)，求動摩擦因數(shù)μ。解析：步驟：1.受力分析：重力（mg）、支持力（N=mg）、拉力（F）、摩擦力（\(f=μN=μmg\)）；2.列方程：原狀態(tài)：\(F-μmg=ma\)（1）；拉力增大后：\(2F-μmg=ma'\)（2）；3.聯(lián)立（1）（2），消去F得：\(μ=\frac{2a-a'}{g}\)。（三）解題策略1.瞬時加速度：彈簧：彈力不能突變（原狀態(tài)彈力不變）；繩：彈力可以突變（撤力后彈力消失）；分析變化后受力，列\(zhòng)(F=ma\)求加速度。2.動力學(xué)方程：受力分析（全面：重力、彈力、摩擦力等）；坐標系：沿加速度方向為x軸，垂直方向為y軸（簡化計算）；列方程：x方向\(F_{合}=ma\)，y方向\(F_{合}=0\)（無加速度時）。（四）真題演練真題1（2022·全國乙卷）：物塊靜止在水平面上，用輕繩連接到天花板（繩與豎直方向夾角θ），用水平力F保持靜止。突然撤去F，求撤去瞬間物塊的加速度。解析：撤去F瞬間，繩彈力突變（剛性繩），但物塊速度為0（靜止），故加速度方向垂直于繩（繩不可伸長，物塊沿垂直繩方向運動）。原狀態(tài)平衡：\(T\cosθ=mg\)（1），\(T\sinθ=F\)（2）；撤去F后，對物塊列方程（垂直繩方向）：\(mg\sinθ=ma\)→\(a=g\sinθ\)。答案：\(a=g\sinθ\)，方向垂直于繩向下。三、專題三：牛頓第三定律與相互作用力（一）考點分析牛頓第三定律（作用力與反作用力）的核心是相互性，考查重點：1.相互作用力的特點（等大、反向、共線、異體）；2.與平衡力的區(qū)別（平衡力作用在同一物體，相互作用力作用在兩個物體）；3.應(yīng)用場景（如拔河、火箭推進）。（二）典型例題例1（相互作用力與平衡力）：下列說法正確的是（）A.人對地面的壓力與地面對人的支持力是平衡力B.物體對桌面的壓力與桌面對物體的支持力是相互作用力C.拔河勝方對繩的拉力大于敗方D.馬拉車的力大于車對馬的力解析：A：作用在不同物體，不是平衡力；B：符合相互作用力的“等大、反向、共線、異體”，正確；C：拔河雙方對繩的拉力是相互作用力，等大；D：馬拉車的力與車對馬的力是相互作用力，等大。答案：B。例2（火箭推進）：火箭向后噴氣體，氣體對火箭的推力使火箭加速。下列說法正確的是（）A.火箭對氣體的力大于氣體對火箭的力B.等于C.小于D.無法確定解析：火箭對氣體的力與氣體對火箭的力是相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，等大反向。答案：B。（三）解題策略1.相互作用力與平衡力的區(qū)別：相互作用力：兩個物體，性質(zhì)相同（如壓力與支持力都是彈力）；平衡力：同一物體，性質(zhì)可能不同（如重力與支持力）。2.牛頓第三定律：無論物體靜止或運動，相互作用力等大反向；分析受力時，可通過反作用力判斷施力物體（如人推墻，墻對人的力是反作用力）。（四）真題演練真題1（2021·河北卷）：用水平力F推靜止箱子，箱子未動。下列說法正確的是（）A.箱子對地面的壓力與地面對箱子的支持力是相互作用力B.箱子對地面的壓力與箱子的重力是平衡力C.水平力F與地面對箱子的摩擦力是相互作用力D.水平力F與箱子對地面的摩擦力是平衡力解析：A：作用在不同物體，是相互作用力，正確；B：作用在不同物體，不是平衡力；C：作用在同一物體，是平衡力；D：作用在不同物體，不是平衡力。答案：A。四、專題四：牛頓定律的綜合應(yīng)用（連接體與運動學(xué)結(jié)合）（一）考點分析連接體問題（物體通過繩、彈簧、接觸面連接）是牛頓定律的綜合應(yīng)用，考查重點：1.整體法與隔離法（整體法求共同加速度，隔離法求內(nèi)力）；2.加速度關(guān)聯(lián)（如繩不可伸長，兩物體加速度大小相等）；3.運動學(xué)公式結(jié)合（\(v=v_0+at\)、\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\)）。（二）典型例題例1（水平連接體）：\(m_1=2kg\)的A與\(m_2=3kg\)的B疊放在光滑水平面，A、B間μ=0.2。用F拉A，使A、B一起運動，求最大F（\(g=10m/s2\)）。解析：關(guān)鍵：A對B的摩擦力不超過最大靜摩擦（\(f_{max}=μm_1g=4N\)）。1.整體法：\(a=\frac{F}{m_1+m_2}\)；2.隔離B：\(f=m_2a=\frac{3F}{5}\)；3.臨界條件：\(\frac{3F}{5}≤4\)→\(F≤\frac{20}{3}≈6.67N\)。例2（斜面連接體）：\(m\)的A放在光滑斜面（傾角θ），通過繩與\(M\)的B連接（繩跨過滑輪）。求A、B的加速度及繩張力T。解析：受力分析：A（沿斜面向下）：重力分力（\(mg\sinθ\)）、繩張力（T）；B（豎直向下）：重力（\(Mg\)）、繩張力（T）；列方程：A：\(mg\sinθ-T=ma\)（1）；B：\(Mg-T=Ma\)（2）；聯(lián)立：\(a=\frac{mg\sinθ-Mg}{m+M}\)（若\(mg\sinθ>Mg\)，A沿斜面向下，B向上）；\(T=Mg+Ma=\frac{Mm(g\sinθ+g)}{m+M}\)（化簡后）。（三）解題策略1.整體法：加速度相同時使用，簡化受力（無需考慮內(nèi)力）；2.隔離法：求內(nèi)力（如繩張力、摩擦力）時使用，分析單個物體受力；3.加速度關(guān)聯(lián)：繩不可伸長時，兩物體加速度大小相等（方向可能不同）；4.運動學(xué)結(jié)合：用牛頓定律求加速度后，用運動學(xué)公式求速度、位移。（四）真題演練真題1（2022·全國甲卷）：\(m_1\)的A與\(m_2\)的B用繩連接，放在光滑斜面（傾角θ），\(m_1>m_2\sinθ\)。求A、B的加速度及繩張力T。解析：列方程：A（沿斜面向下）：\(m_1g\sinθ-T=m_1a\)（1）；B（沿斜面向上）：\(T-m_2g\sinθ=m_2a\)（2）；聯(lián)立：\(a=\frac{(m_1-m_2)\sinθ\cdotg}{m_1+m_2}\)；\(T=\frac{2m_1m_2g\sinθ}{m_1+m_2}\)。答案：\(a=\frac{(m_1-m_2)g\sinθ}{m_1+m_2}\)，\(T=\frac{2m_1m_2g\sinθ}{m_1+m_2}\)。五、專題五：超重與失重現(xiàn)象（一）考點分析超重與失重是牛頓定律的具體應(yīng)用，考查重點：1.超重：加速度方向向上（如電梯加速上升、減速下降），視重\(N=mg+ma\)；2.失重：加速度方向向下（如電梯加速下降、減速上升），視重\(N=mg-ma\)；3.完全失重：加速度\(a=g\)（方向向下），視重\(N=0\)（如自由下落、衛(wèi)星繞地球運動）。（二）典型例題例1（電梯超重）：\(m=50kg\)的人在電梯中，電梯加速上升（\(a=2m/s2\)）。求人體重計的示數(shù)（視重）。解析：受力分析：重力（\(mg=500N\)）、體重計支持力（N）；牛頓第二定律：\(N-500=50×2\)→\(N=600N\)；視重=支持力=600N（超重）。例2（完全失重）：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，里面的物體處于完全失重狀態(tài)，原因是（）A.不受重力B.重力提供向心力C.速度很大D.加速度為0解析：衛(wèi)星向心力由重力提供，\(mg=m\frac{v2}{r}\)→\(a=g\)（向心加速度，方向向下），故視重=0。答案：B。（三）解題策略1.超重/失重判斷：加速度方向（向上→超重，向下→失重）；2.視重計算：\(N=m(g±a)\)（“+”對應(yīng)超重，“-”對應(yīng)失重）；3.完全失重：\(a=g\)，視重=0（重力全部用于提供向心力）。（四）真題演練真題1（2023·全國甲卷）：電梯減速上升（\(a=2m/s2\)），\(m=50kg\)的人對地板的壓力是多少？解析：失重狀態(tài)（加速度向下）；牛頓第二定律：\(mg-N=ma\)→\(N=50×(10-2)=400N\)；人對地板的壓力=支持力=400N（牛頓第三定律）。答案：400N。六、專題六：動力學(xué)圖像問題（一）考點分析動力學(xué)圖像（\(v-t\)、\(a-t\)、\(F-t\)）是牛頓定律與運動學(xué)的結(jié)合，考查重點：1.圖像物理意義（斜率、面積、截距）；2.圖像與受力的關(guān)系（如\(v-t\)斜率=加速度，結(jié)合\(F=ma\)求合力）；3.圖像轉(zhuǎn)換（如\(F-t\)圖像轉(zhuǎn)換為\(v-t\)圖像）。（二）典型例題例1（\(v-t\)圖像）：\(m=2kg\)的物體\(v-t\)圖像如圖（0-2s斜率=2，2-4s斜率=0，4-6s斜率=-2）。求各階段合力。解析：0-2s：\(a=2m/s2\)，\(F=ma=4N\)；2-4s：\(a=0\)，\(F=0\)；4-6s：\(a=-2m/s2\)，\(F=ma=-4N\)（負號表示方向與正方向相反）。例2（\(F-t\)圖像）：\(m=1kg\)的物體靜止在光滑水平面，\(F-t\)圖像如圖（0-2s：\(F=2N\)；2-4s：\(F=0\)；4-6s：\(F=-1N\)）。求6s末速度。解析：關(guān)鍵：\(F-t\)圖像面積=沖量（\(I=Ft\)），根據(jù)動量定理（\(I=Δp=mv\)）；面積計算：0-2s（矩形）=2×2=4；2-4s（零）=0；4-6s（矩形）=(-1)×2=-2；總沖量=4+0-2=2Ns；速度=\(v=\frac{I}{m}=2m/s\)。（三）解題策略1.常見圖像物理意義：\(v-t\)：斜率=加速度，面積=位移；\(a-t\)：斜率=加速度變化率，面積=速度變化量；\(F-t\)：面積=沖量（動量變化）；\(F-a\)：斜率=質(zhì)量（\(F=ma\)）。2.解題步驟：明確圖像橫縱坐標及物理意義；計算斜率、面積等物理量；結(jié)合牛頓定律（\(F=ma\)）和運動學(xué)公式（\(v=v_0+at\)）求解。（四）真題演練真題1（2022·山東卷）：\(m=1kg\)的物體靜止在光滑水平面，\(F-t\)圖像如圖（0-3s：\(F=3N\)；3-6s：\(F=0\)）。求6s末速度。解析：\(F-t\)面積=0-3s（矩形）=3×3=9；3-6s（零）=0；沖量=9Ns；速度=\(v=\frac{9}{1}=9m/s\)。答案：9m/s。七、總結(jié)：牛頓定律復(fù)習(xí)建議1.重視基礎(chǔ)：扎實掌握牛頓三定律的概念（如慣性、相互作用力），避免概念混淆；2.強化受力分析：學(xué)會隔離法（單個物體）和整體法（連接體），重點分析摩擦力、彈力的方向；3.多練典型題：針對瞬時性、連接體、超重失重、動力學(xué)圖像等核心考點，總結(jié)解題方法（如瞬時問題中彈簧與繩的區(qū)別）；4.結(jié)合運動學(xué)：將牛頓定律（\(F=ma\)）與運動學(xué)公式（\(v、x、t\)）結(jié)合，解決綜合問題；5.做真題：熟悉高考題型（如選擇題、計算題），掌握命題方向（近年更注重綜合應(yīng)用，但基礎(chǔ)題仍占比大）；6.注意易錯點：瞬時問題：彈簧彈力不能突變，繩彈力可以突變；連接體：整體法的條件是加速度相同；超重失重：加速度方向是關(guān)鍵（不是速度方向）；動力學(xué)圖像：斜率、面積的物理意義要明確。八、附錄：牛頓定律專題試卷（節(jié)選）一、選擇題（每題4分，共20分）1.關(guān)于慣性，正確的是（）A.速度越大，慣性越大B.質(zhì)量越大，慣性越大C.受力越大，慣性越大D.加速度越大，慣性越大2.牛頓第二定律的核心是（