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单元三 牛顿运动定律（精讲课件）
——2024届高考物理解锁大单元一轮复习
大单元 串思路
明概念 夯基础
一、对牛顿第一定律的理解
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。
2.意义
（1）揭示了物体的一种理想状态；物体不受力（实际上不存在），与所受合外力为零的运动状态表现是相同的。
（2）揭示了力的本质；力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
（3）揭示了物体的一种固有属性——惯性，即保持原有运动状态的特性。
3.惯性
（1）惯性不是一种力。对物体受力分析时，不能把“惯性力”作为物体实际受到的力。
（2）惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，其大小只取决于物体的质量，质量越大，惯性越大。
二、对牛顿第三定律的理解
1.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，作用在一条直线上。
2.一对相互作用力和一对平衡力的区别
三、对牛顿第二定律的理解
1.表达式：。
公式中三个物理量单位采用国际单位制单位时才有。
2.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。
3.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基本单位：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作基本量，基本物理量的单位叫基本单位。
②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和基本单位：质量/(kg)，时间/(s)，长度/(m)，电流/(A)，热力学温度/(K)，物质的量/(mol)，发光强度/(cd)。
四、牛顿第一定律的应用
物体的速度(大小或方向)改变了，我们就说物体的运动状态改变了。运动状态改变的物体(处于非平衡态)一定受力且合力不为零。
五、牛顿第二定律的应用超重和失重
1.超重、失重问题中物体受到的弹力大于重力(超重)或小于重力(失重)，重力不变仍为mg。
2.超重、失重与物体的速度无关，与物体的加速度方向有关。加速度向上为超重，加速度向下为失重。
3.对系统超重、失重的判定不能只看某一物体，要综合分析某一物体的加速运动会不会引起系统内其他物体运动状态的变化。
4.在完全失重的状态下，由重力产生的一切物理现象都会消失。如单摆停摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力、水银计气压计失效等，但测力的仪器，如弹簧测力计是可以使用的。
六、牛顿第三定律的应用
1.内外力
对于相互作用的物体，如果在分析单一物体时其与另一物体间作用力和反作用力均不是内力；如果将相互作用的物体视为整体，则其相互作用力为内力。
2.在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某个力时，则可以通过分析其反作用力来解决问题。
3.一对作用力和反作用力，分别作用于两个相互作用的物体上，不能抵消各自产生的效果，不存在相互平衡的说法。
细探究 提能力
一、两类运动学问题及等时圆
一、已知物体的受力情况，求解物体的运动情况
解这类题，一般是受力分析求出合力，应用牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据物体的初始运动情况，应用运动学公式，求出物体的运动规律。
1.等时圆问题
如图甲，质点从半径为R的竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止滑到圆环的最低点所用时间t相等。证明：跟你局匀变速直线运动规律可得
所以 ， 可见t与θ无关。
由此可知：如图乙，质点沿不同的光滑弦上端由静止滑到下端所用时间相等；如图丙，质点沿两个相切竖直圆环且两环的竖直直径均过切点的光滑弦的上端由静止滑到下端所用时间相等。
2.以“等时圆”模型为例，分析要点如图所示。
二、已知物体的运动情况，求解物体的受力情况
解这类题目，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而对物体受力分析，由已知力、合力求出未知力。
二、动力学中的连接体问题及瞬时加速度问题
1.常见连接体的类型
（1）弹簧连接体
（2）物物叠放连接体
（3）轻绳连接体
（4）轻杆连接体
2.连接体的运动特点
轻绳：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度一般是相等。
轻绳簧：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。
3.处理连接体的方法
4.轻绳、轻杆上的弹力以及叠放物体间的弹力都可以从某一值突然变为零;而弹簧上弹力 当形变量x不能发生突变时，（若剪断弹簧，x突变为0)弹簧弹力不能突变为零。
5.突变问题中求瞬时加速度的解题步骤
第一步：分析原来物体的受力情况
第二步：分析物体在突变时的受力
第三步：由牛顿第二定律列方程
第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性
三、临界极值问题
1.基本思路
（1）认真审题，详尽分析问题中变化的过程（包括分析整体过程中有几个阶段）；
（2）寻找过程中变化的物理量；
（3）探索物理量的变化规律
（4）确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。
2.思维方法
剖情景 创素养
情景一：水平传送带
情景二：倾斜传送带
1.抓好一个力的分析——摩擦力
解题秘籍
2.注意三个状态的分析——初态、共速、末态
情景三：物块与木板
情景三：小车与人
解题秘籍
1.分析时要抓住一个转折和两个关联
2.分析板块模型的“四点”注意
1)用隔离法分析物块和木板的受力，分别求出物块和木板的加速度。
2)建立物块位移、木板位移、物块相对木板位移之间的关系式。
3)不要忽略物块和木板的运动存在等时关系。
4)在运动学公式中，位移、速度和加速度的参考系是相同的(一般为地面) 。单元三 牛顿运动定律（训练）
1.一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上A处有一相对桌面静止的小球，由于列车运动状态的改变，车厢中的旅客发现小球沿如图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点，则说明列车是加速且在向北拐弯的图是( )
A. B.
C. D.
2.伽利略用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从固定斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示.伽利略设计这个实验的目的是为了说明( )
A.如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度
B.如果没有摩擦，物体运动不会停止
C.维持物体做匀速直线运动并不需要力
D.如果物体不受到力，就不会运动
3.如图所示，固定的木板与竖直墙面的夹角为θ，重为G的物块静止在木板与墙面之间，不计一切摩擦，则( )
A.物块对木板的压力大小为 B.物块对木板的压力大小为
C.物块对墙面的压力大小为 D.物块对墙面的压力大小为
4.一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定。上一层只有一只桶C，自由地摆放在之间，和汽车一起保持静止，如图所示，当C与车共同向左加速时( )
A.A对C的支持力变大
B.B对C的支持力不变
C.当向左的加速度达到时，C将脱离A
D.当向左的加速度达到时，C将脱离A
5.如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，在a中的沙子缓慢流出的过程中，都处于静止状态，则下列说法不正确的是( )
A.b对c的摩擦力可能始终增加 B.c对地面的摩擦力方向始终向左
C.地面对c的支持力始终变大 D.滑轮对绳的作用力方向始终不变
6.如图所示，质量为3kg的长木板B静置于光滑水平面上，其上表面右端放置一个质量为2kg的物块A，物块A与长木板B之间的动摩擦因数为0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。现用水平向右、大小为20N的拉力F拉长木板B，则( )
A.物块A受到摩擦力的大小为8N B.物块A受到摩擦力的大小为10N
C.物块A受到摩擦力的大小为15N D.物块A受到摩擦力的大小为20N
7.倾角为30°的斜面上的物体受到平行于斜面向下的力F作用，力F随时间t变化的图像及物体运动的图像如图所示，由图像中的信息可知（取）( )
A.物体的质量 B.物体的质量
C.物体与斜面间的动摩擦因数 D.物体与斜面间的动摩擦因数
8.如图甲所示，倾角为θ的足够长的传送带以恒定的速率沿逆时针方向运动。时将质量的物体（可视为质点）轻放在传送带上，物体相对地面的图像如图乙所示。设沿传送带向下为正方向，取重力加速度，，，则( )
A.传送带的速率
B.传送带的倾角
C.物体与传送带之间的动摩擦因数
D.0~1.0 s内物体所受摩擦力沿传送带向上
9.浏阳烟花世界驰名，橘子洲观看烟花燃放则成为网红打卡地，若在某次燃放活动中，一枚礼花弹由地面竖直向上发射，它的速度和时间的关系图像如图所示，下列说法中正确的是( )
A.时刻，礼花弹距地面最远 B.时间内，礼花弹在向下降落
C.时间内，礼花弹处于超重状态 D.时间内，礼花弹处于超重状态
10.如图所示，木块a、b和沙桶c通过不可伸长的轻质细绳和轻质光滑滑轮连接，斜面未固定，且地面粗糙，系统处于静止状态。其中AB细绳的B端与滑轮的转轴连接，A端固定于天花板上。现向沙桶c内加入少量沙子后，系统再次处于平衡状态。下列关于各物理量的变化说法正确的是( )
A.斜面对木块a的摩擦力一定减小
B.绳AB的张力增大且其与竖直方向的夹角也增大
C.地面对斜面体的摩擦力增大
D.地面对斜面体的支持力减小
答案以及解析
1.答案：C
解析：由于列车原来做匀速运动，小球和列车保持相对静止，现在列车要加速，由于惯性小球相对于桌面向后运动；列车要向北拐弯，则列车和桌面都向北运动，由于惯性的作用小球相对桌面向南运动，故C正确，ABD错误。故选：C。
2.答案：C
解析：伽利略的理想斜面实验证明了：运动不需力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，故ABD错误C正确.
故选C.
3.答案：A
解析：以物块为研究对象，分析受力情况：重力G、墙面的支持力和木板的支持力，如图所示：
根据平衡条件得：，，根据牛顿第三定律可得物块对木板的压力大小为，物块对墙面的压力大小为，故A正确，BCD错误；
故选：A。
4.答案：D
解析：解：对C进行受力分析，如图所示，设B对C的支持力与竖直方向的夹角为θ，根据几何关系可得：，所以；
同理可得，A对C的支持力与竖直方向的夹角也为；
AB、原来C处于静止状态，根据平衡条件可得：；
令C的加速度为a，根据正交分解以及牛顿第二定律有：
可见，A对C的支持力减小、B对C的支持力增大，故AB错误。
CD、当A对C的支持力为零时，根据牛顿第二定律可得：
解得：，故D正确、C错误。
5.答案：B
解析：A.设的重力分别为，若，b受到c的摩擦力为零；若，b受到c的摩擦力不为零；若，b受到c的摩擦力沿斜面向上，减小，f增大，故A正确；B.以整体为研究对象，分析受力如图
根据平衡条件得知水平面对c的摩擦力，方向水平向左，根据牛顿第三定律可知c对地面的摩擦力方向始终向右，故B错误；C.地面对c的支持力，减小，增大，故C正确；D.绳子对滑轮的作用力为两个相等的力T方向不变，所以绳子对滑轮的作用力方向不变，则滑轮对绳的作用力方向始终不变，故D正确。故选B。
6.答案：A
解析：A、物体的加速度由B对A的摩擦力提供，当摩擦力达到最大静摩擦的时候，A、B发生相对滑动，A物体的最大静摩擦力为，则发生相对滑动时，A的加速度为，将A、B看成一个整体，由牛顿第二定律得，代入数据解得，现用水平向右、大小为20N的拉力F拉长木板B，则两者保持相对静止，，A受到的摩擦力：，代入数据解得：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
7.答案：AD
解析：设斜面的倾角为θ，物体在0~2 s内做匀加速直线运动，由图像的斜率得出加速度
，
由图像知在0~2 s内，
由牛顿第二运动定律得
2~6 s向下做匀减速直线运动
由牛顿第二运动定律得
解得，故选项A正确，B错误；
根据滑动摩擦力公式，
，故选项C错误，D正确。
8.答案：ABC
解析：由图像可知，在时，物体的加速度发生突变，说明该时刻物体受到的摩擦力发生突变，0~1.0 s内物体的速度小于传送带速度，传送带对物体的摩擦力沿传送带向下，1.0 s后物体的速度大于传送带速度，传送带对物体的摩擦力沿传送带向上，可知在时，物体的速度等于传送带速度，即传送带的速率为10 m/s，A正确，D错误；0~1.0 s内，根据牛顿第二定律可得，，1.0 s后，根据牛顿第二定律可得，，联立解得，B、C正确。
9.答案：AC
解析：A.图像与坐标轴所围面积表示位移，所以时刻，礼花弹位移最大，距地面最远，故A正确；
B.时间内，礼花弹速度方向沿正方向，处于上升阶段，故B错误；
CD.图像斜率的正负表示加速度的方向，时间内，礼花弹加速度竖直向上，处于超重状态；时间内，礼花弹加速度方向竖直向下，处于失重状态，故C正确，D错误。
故选AC。
10.答案：BC
解析：A.开始a受重力、斜面支持力、细绳拉力T摩擦力可能有也可能没有，有的情况下大小方向也不确定，所以c内加入沙子，细绳拉力T变大，摩擦力变化情况不确定，故A错误；
B.由于绳子的拉力增大，连接b的细绳间的夹角增大，则通过滑轮的细线的夹角也增大，根据AB绳拉力方向总是在通过滑轮的细线的夹角的平分线上，所以AB绳与竖直方向的夹角增大；B处定滑轮受力如下图所示
增大，而的竖直分力始终等于物体b的重力的一半保持不变，则的竖直分力与和的竖直分力之和相等，故的竖直分力变大，而AB绳与竖直方向的夹角β右增大，显然增大，故B正确；
CD.对a与斜面体组成的整体分析，竖直方向由平衡条件可得，对b木块受力分析有，联立解得，所以地面对斜面体的支持力不变；对a与斜面体组成的整体分析，受到绳子拉力在水平方向的分力增大，根据平衡条件，地面对斜面体的摩擦力增大，故C正确，D错误。
故选：BC。单元三 牛顿运动定律（学案）
一、对牛顿第一定律的理解
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。
2.意义
（1）揭示了物体的一种理想状态；物体不受力（实际上不存在），与所受合外力为零的运动状态表现是相同的。
（2）揭示了力的本质；力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
（3）揭示了物体的一种固有属性——惯性，即保持原有运动状态的特性。
3.惯性
（1）惯性不是一种力。对物体受力分析时，不能把“惯性力”作为物体实际受到的力。
（2）惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，其大小只取决于物体的质量，质量越大，惯性越大。
二、对牛顿第三定律的理解
1.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，作用在一条直线上。
2.一对相互作用力和一对平衡力的区别
一对相互作用 一对平衡力
相同点 等大、反向，作用在同一条直线上
不同点 受力物体 作用在两个不同的物体上 作用在同一个物体上
依赖关系 相互依存，不可单独存在 无依赖关系，解除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡
力的效果 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
力的性质 一定相同 不一定相同
三、对牛顿第二定律的理解
1.表达式：。
公式中三个物理量单位采用国际单位制单位时才有。
2.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。
3.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基本单位：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作基本量，基本物理量的单位叫基本单位。
②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和基本单位：质量/(kg)，时间/(s)，长度/(m)，电流/(A)，热力学温度/(K)，物质的量/(mol)，发光强度/(cd)。
四、牛顿第一定律的应用
物体的速度(大小或方向)改变了，我们就说物体的运动状态改变了。运动状态改变的物体(处于非平衡态)一定受力且合力不为零。
五、牛顿第二定律的应用超重和失重
1.超重、失重问题中物体受到的弹力大于重力(超重)或小于重力(失重)，重力不变仍为mg。
2.超重、失重与物体的速度无关，与物体的加速度方向有关。加速度向上为超重，加速度向下为失重。
3.对系统超重、失重的判定不能只看某一物体，要综合分析某一物体的加速运动会不会引起系统内其他物体运动状态的变化。
4.在完全失重的状态下，由重力产生的一切物理现象都会消失。如单摆停摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力、水银计气压计失效等，但测力的仪器，如弹簧测力计是可以使用的。
六、牛顿第三定律的应用
1.内外力
对于相互作用的物体，如果在分析单一物体时其与另一物体间作用力和反作用力均不是内力；如果将相互作用的物体视为整体，则其相互作用力为内力。
2.在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某个力时，则可以通过分析其反作用力来解决问题。
3.一对作用力和反作用力，分别作用于两个相互作用的物体上，不能抵消各自产生的效果，不存在相互平衡的说法。
探究一、两类运动学问题及等时圆
一、已知物体的受力情况，求解物体的运动情况
解这类题，一般是受力分析求出合力，应用牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据物体的初始运动情况，应用运动学公式，求出物体的运动规律。
1.等时圆问题
如图甲，质点从半径为R的竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止滑到圆环的最低点所用时间t相等。证明：跟你局匀变速直线运动规律可得，所以可见t与θ无关。
由此可知：如图乙，质点沿不同的光滑弦上端由静止滑到下端所用时间相等；如图丙，质点沿两个相切竖直圆环且两环的竖直直径均过切点的光滑弦的上端由静止滑到下端所用时间相等。
2.以“等时圆”模型为例，分析要点如图所示。
二、已知物体的运动情况，求解物体的受力情况
解这类题目，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而对物体受力分析，由已知力、合力求出未知力。
探究二、动力学中的连接体问题及瞬时加速度问题
1.常见连接体的类型
（1）弹簧连接体
（2）物物叠放连接体
（3）轻绳连接体
（4）轻杆连接体
2.连接体的运动特点
轻绳：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度一般是相等。
轻绳簧：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。
3.处理连接体的方法
4.轻绳、轻杆上的弹力以及叠放物体间的弹力都可以从某一值突然变为零;而弹簧上弹力当形变量x不能发生突变时，（若剪断弹簧，x突变为0)弹簧弹力不能突变为零。
5.突变问题中求瞬时加速度的解题步骤
第一步：分析原来物体的受力情况
第二步：分析物体在突变时的受力
第三步：由牛顿第二定律列方程
第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性
探究三、临界极值问题
1.基本思路
（1）认真审题，详尽分析问题中变化的过程（包括分析整体过程中有几个阶段）；
（2）寻找过程中变化的物理量；
（3）探索物理量的变化规律
（4）确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。
2.思维方法
极限法 把物理问题（或过程）推向极端，从而使临界现象（或状态）暴露出来，以达到正确解决问题的目的
假设法 临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题
数学法 将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件
一、传送带模型
1.水平传送带
2.倾斜传送带
解题秘籍
1.抓好一个力的分析——摩擦力
2.注意三个状态的分析——初态、共速、末态
二、版块模型
1.物块与木板
2.小车与人
3.子弹打滑块
解题秘籍
1.分析时要抓住一个转折和两个关联
2.分析板块模型的“四点”注意
1)用隔离法分析物块和木板的受力，分别求出物块和木板的加速度。
2)建立物块位移、木板位移、物块相对木板位移之间的关系式。
3)不要忽略物块和木板的运动存在等时关系。
4)在运动学公式中，位移、速度和加速度的参考系是相同的(一般为地面) 。

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