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第三章 运动和力的关系
2025年高考物理一轮基础知识复习
牛顿运动定律的基本应用
目录
力学单位制
动力学两类基本问题
超重和失重
壹
贰
叁
力学单位制
壹
基本单位和导出单位一起组成了单位制,国际单位制的基本单位如下表:
基本物理量 符号 单位名称 单位符号
质量 m 千克(公斤) 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,(ν) 摩[尔] mol
发光强度 I,(IV) 坎[德拉] cd
1.[人教版必修一P103第5题情境变式，2023辽宁卷]安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两
段长度分别为和、电流大小分别为和的平行直导线间距为 时，相互作用力的大小可以表示为
。比例系数 的单位是( )
B
A./ B. C. D.
【解析】由得，又，则比例系数的单位为 ，B正确。
2.［粤教版必修一P126资料活页情境变式］大连中远海运重工为中远海运发展建造的62 000吨多
用途纸浆船顺利完成试航任务返回码头。 总长201.8米、两柱间长198.3米、型宽
32.26米、型深19.3米，航速13.5节，续航力22 000海里。下列说法正确的是( )
D
A.“米”是国际单位制中力学三个基本物理量之一
B.“节”是速度单位，物理学中所有的物理量都有单位
C.“吨”是国际单位制中的导出单位
D.“海里”不是力的单位，力的单位“牛顿”是国际单位制中的导出单位
【解析】国际单位制中力学的三个基本物理量是：长度、质量、时间，而“米”只是长度的单位，A错误；单位是物
理量的组成部分，有单位的物理量要注明单位，但并不是所有物理量都有单位，如动摩擦因数 就没有单位，B错
误；“吨”是质量的一个单位，但不是国际单位制中的单位，C错误；“海里”是长度单位，不是力的单位，力的单位
“牛顿”是由 推导出来的，是国际单位制中的导出单位，D正确。
动力学两类基本问题
贰
动力学两类基本问题
1.两类基本的动力学问题
（1）已知物体受力情况，判断其运动情况；
（2）已知物体运动情况，判断其受力情况.
应用 ______________解决动力学问题，受力分析和运动分析是关键， _______
是解决此类问题的纽带.
牛顿第二定律
加速度
2.力和运动问题求解步骤
变式1 已知受力求运动情况
1.［人教版必修一P115第6题条件变式］如图所示，质量分别为和的、 两个物体放在光滑水平面上，外
力、分别同时作用在两个物体上，其中 （表达式中各个物理量的单位均为国际单位），
。已知 ,下列说法正确的是( )
D
A.时，物体的加速度大小为
B.时物体 的加速度最小
C. 后两个物体运动方向相反
D.若仅将、位置互换，时物体的加速度大小为
【解析】在水平方向上的分力为，假设、间无弹力，则， 时，
有，则，因此、之间有弹力，会共同运动，有 ，解
得，选项A错误；物体的加速度最小时两物体间恰好无弹力，有，解得 ，选项B
错误；之前，两物体均沿方向做加速运动，后方向反向， 先做加速度增大的减速运动，该过
程中两个物体运动方向仍然相同，选项C错误；若仅将、位置互换，假设时、 间无弹力，则
，，假设成立，则时物体的加速度大小为 ，选项D正确。
2.［多选］［人教版必修一P114第2题模型变式］如图所示，倾角 的光滑斜面固
定在水平地面上，与斜面垂直的挡板 固定在斜面底端，轻弹簧一端固定在挡板上，另一
端与物块连接，质量为的物块和质量为的物块 并排静止在斜面上。现用一沿斜
面向上的外力拉物块，已知重力加速度大小为，，弹簧的劲度系数为 ，
不计空气阻力。下列说法正确的是( )
BD
A.当弹簧恢复原长时，物块、 分离
B.物块、分离瞬间，的加速度大小为
C.物块、分离瞬间，弹簧的形变量为
D.从外力作用在物块上到物块、分离的过程中，的位移大小为
【解析】当物块、分离时、间的弹力为零且加速度相同，对进行受力分析可知， ,
解得,方向沿斜面向上，对物块受力分析可知弹簧对 的弹力沿斜面向上，弹簧处于压缩状态，故A错误，B
正确；两物块分离瞬间，对物块进行受力分析，根据牛顿第二定律可得 ，可得弹簧的压缩
量，故C错误；当没有作用在上时、处于静止状态，根据共点力平衡得 ，可得
，则运动的位移为 ，故D正确。
变式2 等时圆模型
3.［多选］如图所示，1、2、3、4四小球均由静止开始沿着光滑的斜
面从顶端运动到底端，其运动时间分别为、、、 。已知竖直
固定的圆环的半径为，圆心为 ，固定在水平面上的斜面水平底端的
长度为，重力加速度为 。下列说法正确的是( )
BC
A. B. C. D.
【解析】解法一：利用牛顿第二定律推导。1号小球的加速度大小 ，位移大小
，运动时间，同理可知，2号小球的运动时间 ；3号小球的运动时间；4号
小球的运动时间，则，故选 。
解法二：等时圆模型法。
第一步，设置顶点。将2号小球斜面起点平移至1号小球斜面起点处,如图1所示；将4号小球斜面起点平移至3号小球斜面起点处，如图2所示。
图1
图2
第二步，作等时圆。由几何关系可知2号小球斜面端点恰好交于图1圆周上；以3号小球斜面起点为顶点作竖直线，
以3号小球斜面为弦作圆，根据几何关系可知 。
第三步，比较时间。根据等时圆模型特点可知，，由于 ，3、4号小球的运动时间更长，有
，故选 。
模型透析
等时圆模型
变式3 已知运动情况求受力
4.［人教版必修一P96例题1条件变式］如图所示，水平桌面由粗糙程度不同的、两部分组成，且 ，
物块（可视为质点）以某一初速度从点滑上桌面，最后恰好停在点。已知物块经过与 两部分的时间之比
为，若物块在、上所做的运动均可看作匀变速直线运动，则物块与桌面的、 部分之间的动摩擦
因数、 之比为( )
B
A. B. C. D.
【解析】设、两部分长度为，物块在点的速度为，在、部分的加速度、 ，由题
意知时间，将物块在间的运动逆向看成初速度为零的匀加速运动，则有，将物块 在
间的运动逆向看成初速度为的匀加速运动，则有，解得 ，故选B。
5.［多选］［鲁科版必修一P148第6题图像变式］如图（a）所示，小木块在外力 的作用下由静止开始沿粗糙水平
面运动，运动过程中木块的速度随位移变化的图像如图（b）所示，下列速度随时间、外力随速度 变化的图
像可能正确的是( )
BC
图（a）
图（b）
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
【解析】由题图（b）可得，则，整理可得，可得 ，可知加速度随速度的增大而增
大，A错误，B正确；根据牛顿第二定律有，可得，当时， ，C、D错误。
6.［鲁科版必修一P135例题设问变式］如图的羽毛球筒中有一羽毛球，球托底部离球筒口 ，球与
球筒内壁紧密接触。现小明同学将球筒竖直静置，球筒下端距地面 ，然后将球筒由静止释放，若
球筒与地面相碰后速度瞬间减为0，且不会倾倒，之后羽毛球球托刚好滑行到球筒口。已知羽毛球轴向
高，质量为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，取 。求：
（1）球筒竖直静置释放前羽毛球受到的摩擦力大小和球筒下落过程中羽毛球受到的摩擦力大小；
【答案】 0
【解析】 释放前羽毛球静止，设受到的摩擦力大小为
对羽毛球，由平衡条件得
羽毛球下落过程做自由落体运动，加速度为，设所受摩擦力大小为 ，对羽毛球，由牛顿第二定律得
解得
（2）羽毛球沿球筒下滑的过程中受到的滑动摩擦力大小和重力大小的比值。
【答案】3.5
【解析】 不计空气阻力，由静止释放球筒后，球筒做自由落体运动，则
解得球筒落地时羽毛球的速度大小
球筒落地后羽毛球球托刚好到达球筒口，羽毛球的位移
设羽毛球在球筒内滑动过程中的加速度大小为,则
解得
设羽毛球受到的摩擦力大小为，对羽毛球，由牛顿第二定律得
解得
故羽毛球沿球筒下滑的过程中受到的滑动摩擦力大小与重力大小的比值为3.5。
超重和失重
叁
1.超重
（1）定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） ______物体所受重力的
现象．
（2）产生条件：物体具有 ______的加速度．
大于
向上
2.失重
（1）定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） ______物体所受重力的
现象．
（2）产生条件：物体具有 ______的加速度．
3.完全失重
（1）定义：物体对支持物（或悬挂物） ________________的现象称为完全失
重．
（2）产生条件：物体的加速度 ，方向竖直向下．
小于
向下
完全没有作用力
超重 失重 完全失重
现象 视重大于实重 视重小于实重 视重等于0
产生条件 有竖直向上的加速度或分加速度 有竖直向下的加速度或分 加速度，且 加速度 ,方向
竖直向下
运动状态 加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 以加速度 加速下降
或减速上升
原理方程 <

4.实重和视重
（1）实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态 ______．
（2）视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重．
无关
1.［多选］［粤教版必修一P130第5题设问变式］如图所示，、 两人通过安全带连接在一起，
从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力。下列说法正确的是( )
BD
A.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力不为零
B.在降落伞未打开的下降过程中，相对 是静止的
C.在降落伞未打开的下降过程中，、 均处于超重状态
D.在降落伞打开后减速下降过程中，、 均处于超重状态
【解析】在降落伞未打开的下降过程中,由于此时不计空气阻力,则、 两人处于完全失重状态,安全带的作用力为
零,错误;在降落伞未打开的下降过程中，俩人始终连接在一起均做自由落体运动，速度始终相同，即相对 是
静止的，B正确;在降落伞打开后减速下降过程中，加速度方向向上，、 均处于超重状态，D正确。
关键点拨
在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会消失，但物体的重力始终存在，大小也没有发生变化，只是“视重”发生了变化。
2.［鲁科版必修一P148第5题情境变式］踢毽子是我国民间的一项体育运动，被誉为“生命的蝴蝶”。如图
是一个小孩正在练习踢毽子，毽子近似沿竖直方向运动。若考虑空气阻力的影响，毽子离开脚后至回到
出发点的过程中( )
C
A.上升过程一直处于超重状态 B.下降过程一直处于超重状态
C.上升的时间小于下降的时间 D.上升的时间大于下降的时间
【解析】经过分析可知，上升过程重力和空气阻力均向下，毽子的加速度向下，开始下降时，毽子的加速度方向
竖直向下，所以两个过程均存在失重状态（【点拨】判断是超重还是失重，核心是判断加速度的方向。加速度的
方向向下为失重，加速度的方向向上为超重。）， 错误；上升过程中，毽子所受的重力和空气阻力均竖直向下，
下降过程中，毽子受竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力，则毽子上升过程中所受的合外力大于下降过程中所
受的合外力，则，根据定性分析可知， （【点拨】上升过程要运用逆向思维看成初速度
为零的下降过程。），C正确，D错误。
3.［粤教版必修一P121图4-6-2模型变式］某同学抱着箱子做蹲起运动研究超重和失重现象，在箱内
的顶部和底部均安装有压力传感器，两质量均为 的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器，如图所
示。当该同学抱着箱子静止时，顶部的压力传感器显示示数。重力加速度取 。不
计空气阻力，则( )
D
A.箱子静止时，底部压力传感器显示示数
B.当 时，箱子处于失重状态，人可能抱着箱子下蹲
C.当 时，箱子处于超重状态，人可能抱着箱子向上站起
D.若箱子保持竖直从高处自由释放，运动中两个压力传感器的示数均为
【解析】当箱子静止时，对两物块和弹簧组成的系统受力分析可知 ，得底部压力传感器显示示数
，对顶部物块有，得，故A错误；当时，对顶部物块有 ，
所以加速度方向向上，箱子处于超重状态，故B错误；当时， ，加速度方向向下，箱子处
于失重状态，故C错误；箱子自由下落时处于完全失重状态，两个物块所受合力均为，则应有 ，弹
簧长度没变，则弹簧弹力大小不变，所以两个压力传感器的示数均为 ，故D正确。
4.［人教版必修一P110思考与讨论拓展变式］加速度传感器是一些智能手机上配备的
较为实用的软件，能显示物体运动过程中的加速度变化情况。现需要分析某升降机在
实际运行过程中的加速度，将手机放置于升降机上并打开加速度传感器，使升降机从
静止开始上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以
竖直向上为正方向。由此可判断出( )
B
A.手机在 时刻速度为0
B.运行过程中手机有可能与升降机分离
C.在 时间内，手机处于超重状态
D.在 时间内，升降机受到手机的压力先减小再增大
【解析】根据图像与横轴围成的面积表示速度，结合题图可知， 时刻手机向上速度达到最大，故A错误；由
题图可知，有段时间手机竖直向下的加速度等于重力加速度，所以手机有可能离开过升降机，故B正确；由题图可
知，时间内，手机的加速度向下，处于失重状态，故C错误；由题图可知， 时间内，手机加速度向上，
由牛顿第二定律有，由于减小，则减小， 时间内，手机加速度向下，由牛顿第二定律有
，由于增大，则减小，即在 时间内，升降机对手机的支持力一直减小，由牛顿第三定律可
知，手机对升降机的压力一直减小，故D错误。
谢谢

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