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2020年高二物理必修学测专题复习讲座
05.牛顿定律及其应用
直击考点
序号
测试内容
测试要求
1
牛顿第一定律
A
2
牛顿第三定律
A
力学单位制
A
牛顿定律及其应用
B
内容概要
1.牛顿第一定律：一切物体总保持　静止　状态或 　匀速直线运动　　　状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．21教育网
2. 牛顿第一定律的物理意义
(1) 揭示了一切物体都具有保持　保持原有运动状态　的性质，这种性质叫做惯性．质量　是物体惯性大小的唯一量度．21·cn·jy·com
(2) 物体在不受外力时总保持它原来的运动状态，运动状态不变是指　速度　　不变．
(3) 　　力　　是改变物体运动状态的原因．
3. 牛顿第三定律：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　　　　，　　　　　　　
　作用在同一条直线上　．
4. 力学的三个基本物理量是　质量m　　　　、　　长度l　　、　　时间　t　；所对应的国际单位制的基本单位分别是(符号)　　kg　　、　　m　　、　　s　　．而m/s、m/s2、N都属于导出　　　　　　单位．21cnjy.com
5.牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的合外力成　正比　　　，跟物体的质量成　反比　　　，加速度的方向跟合外力的方向　相同　　．数学表达式为a＝或F合＝ma.
6. 牛顿第二定律的应用有两类问题：第一类是已知物体受力情况求运动情况，第二类是已知物体运动情况求受力情况．无论是哪一种情况都要求出一个作为“桥梁”的物理量是　加速度a　　　．
7. 超重与失重
(1) 物体对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力　大于　　重力叫做超重；物体对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力　小于　重力叫做失重．物体超重时或失重时，所受的重力　不变　　　．
(2) 物体超重的条件是加速度的方向 向上　　，物体失重的条件是加速度的方向 　向下　　．
重点分析
1. 牛顿第一定律也叫惯性定律，惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关．
2. 静止状态和匀速直线运动状态实质就是加速度等于零的状态，所以牛顿第一定律实质就是指出了物体不受外力时加速度为零．【来源：21·世纪·教育·网】
3. 作用力与反作用力和平衡力的比较
项目
作用力与反作用力
平衡力
特点
一个力和其反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上
一个力和其平衡力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上
有无
一个力一定有反作用力(同时存在)
一个力不一定有平衡力
数目
只有唯一的一个
一个或多个
性质
力的性质一定相同
可能相同，可能不同
对象
分别作用在不同的两个物体上
一定作用在同一个物体上
4. 对牛顿第二定律的理解
(1) 矢量性：力和加速度都是矢量，加速度方向跟合外力方向一致．
(2) 瞬时性：加速度跟合外力的关系是瞬时对应关系．一定的合外力，使物体获得一定的加速度，合外力改变时，加速度也跟着改变；合外力一旦消失，加速度也立即消失；要想保持物体的加速度不变，作用在物体上的合外力必须是一个恒力．21·世纪*教育网
(3) 力是产生加速度的原因而不是维持运动的原因.
5. 应用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1) 确定研究对象；
(2) 分析研究对象的受力情况，画出受力示意图；
(3) 选定正方向或建立直角坐标系；
(4) 求合力(可用作图法、计算法、正交分解法)；
(5) 根据牛顿第二定律列方程求解．
【例1】 　(2018届无锡学业水平模拟)下列力学单位中，属于基本单位的是(　　)
牛 B. 瓦特 C. 千克 D. 焦耳
【解析】基本单位为千克
【答案】C
【例2】 (2018届连云港学业水平模拟)伽利略的理想斜面实验证明了(　　)
A. 只有匀速运动的物体有惯性
B. 物体不受外力作用时，一定处于静止状态
C. 力不是维持物体运动的原因，没有力作用的物体也可以运动
D. 要使物体运动必须有力作用，没有力作用的物体就一直处于静止
【解析】由牛顿第一定律知，力是改变物体运动状态的原因，故选C
【答案】C
【例3】 　(2017届扬州学业水平模拟)在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在水平长木板上，如图甲所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大. 分别用力传感器采集拉力和木块受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力f随拉力F的变化图象，如图乙所示．已知木块质量为0.78kg，取g＝10m/s2.www.21-cn-jy.com
(1) 求木块与长木板间最大静摩擦力大小；
(2) 求木块与长木板间的动摩擦因数；
(3) 若在平行于木板的恒定拉力F作用下，木块以a＝2.0m/s2的加速度从静止开始做匀变速直线运动，求拉力F应为多大？21*cnjy*com
解析：(1) 由图象知fm＝4N.
(2) 由图象知f动＝3.12N，又f动＝μN＝μmg，得μ＝0.4.
(3) 由牛顿第二定律F－f＝ma得
F＝f＋ma＝(3.12＋0.78×2)N＝4.68N.
答案：(1) 4N　(2) 0.4　(3) 4.68N
甲　　　　　　　　　　乙
【例4】 　质量为m的物体放在水平地面上，受水平恒力F作用，由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t后，撤去水平拉力F，物体又经过时间t停下，求物体受到的滑动摩擦力f.
解析：分析物体在有水平力F作用和撤去力F以后的受力情况，根据牛顿第二定律F合＝ma
则加速阶段的加速度a1＝
经过时间t后，物体的速度为v＝a1t
撤去力F后，物体受阻力做减速运动，其加速度大小
a2＝
因为经时间t后，物体速度由v减为零，即0＝v－a2t
可得a1＝a2，＝
可求得滑动摩擦力f＝F.
答案：F
真题再现
1. (2014年江苏省普通高中学业水平测试)一辆汽车在崎岖的山路上行驶，关于该汽车的惯性，下列说法正确的是(　　)2·1·c·n·j·y
A. 汽车打滑时惯性变小 B. 汽车下坡时惯性变大
C. 汽车加速时惯性变大 D. 汽车刹车时惯性不变
【解析】质量是惯性大小的唯一标准，故选D
【答案】D
2. (2015年江苏省普通高中学业水平测试)按照“江苏省校园足球振兴行动计划”要求，我省将建立1 000所足球特色学校，如图所示，某校一学生踢球时(　　)【出处：21教育名师】
A. 脚对球的作用力大于球对脚的作用力
B. 脚对球的作用力与球对脚的作用力大小相等
C. 脚对球的作用力与球的重力是一对平衡力
D. 脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对平衡力
【解析】脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对作用力和反作用力，故大小相等选B
【答案】B
3 (2017年江苏省普通高中学业水平测试)辽宁舰航行遇到海浪上下颠簸过程中，停放在甲板上的歼－15对甲板的压力大小为F1，甲板对歼－15的支持力大小为F2，F1和F2的关系是(　　)
A. 向上时F1＞F2；向下时F1＜F2
B. 向上时F1＜F2；向下时F1＞F2
C. 向上和向下时，都满足F1＞F2
D. 向上和向下时，都满足F1＝F2
【解析】F1和F2是作用力和反作用力，故选D
【答案】D
4. (2015年江苏省普通高中学业水平测试)飞机从南京禄口机场起飞后，飞机攀升过程中，假设竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，该过程飞行员(　　)【版权所有：21教育】
A. 一直处于失重状态
B. 一直处于超重状态
C. 先处于失重状态，后处于超重状态
D. 先处于超重状态，后处于失重状态
【解析】由运动状态判断出加速度方向先向上后向下，所以先超重后失重
【答案】D
5. (2013年江苏省普通高中学业水平测试)2012年11月，我国歼－15舰载战斗机首次在“辽宁舰”上成功降落，有关资料表明，该战斗机的质量m＝2.0×104kg，降落时在水平甲板上受阻拦索的拦阻，速度从v0＝80m/s减小到零所用时间t＝2.5s.若将上述运动视为匀减速直线运动，求该战斗机在此过程中：
(1) 加速度的大小a；
(2) 滑行的距离x；
(3) 所受合力的大小F.
【解析】 (1) a＝＝m/s2＝－32m/s2
加速度的大小为32m/s2.
(2) x＝v·t＝·t＝×2.5m＝100m.
(3) F＝ma＝2.0×104×32N＝6.4×105N.
过关训练
1. (2018届徐州学业水平模拟)物理学发展历程中，利用理想实验推翻“力是维持物体运动的原因”的科学家是(　　)21教育名师原创作品
A. 阿基米德 B. 牛顿 C. 伽利略 D. 亚里士多德
【答案】B
2. (2018届盐城学业水平模拟)下列单位是国际单位制中导出单位的是(　　)
A. 千克 B. 米 C. 牛顿 D. 秒
【答案】C
3. (2018届扬州学业水平模拟)冰壶是冬奥会的正式比赛项目．运动员将冰壶推出后，冰壶在滑行途中水平方向受到的力有(　　)21*cnjy*com
A. 推力 B. 阻力
C. 向前的惯性力 D. 推力和阻力
【答案】B
4.(2018届镇江学业水平模拟)古诗词是我国五千年灿烂文化的精髓，先人在创作时巧妙地借用了许多物理知识，使其作品大放异彩．下列涉及惯性的诗句是(　　)2-1-c-n-j-y
A. 坐地日行八万里，巡天遥看一千河 B. 船到江心抛锚迟，悬崖勒马早已晚
C. 人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开 D. 飞流直下三千尺，疑是银河落九天
【解析】ABD都描述物体的运动状态，故选c
【答案】C
5. (2018届南京学业水平模拟)关于惯性，下列说法正确的是(　　)
A. 汽车行驶越快，惯性越大
B. 汽车匀速运动时没有惯性
C. 人向前奔跑时被绊，由于惯性向前绊倒
D. 汽车突然启动时，车上的乘客由于惯性向前倾斜
【答案】C
6. (2018届徐州学业水平模拟)有句俗语叫“鸡蛋碰石头——自不量力”. 在鸡蛋碰石头的过程中，以下说法正确的是(　　)21世纪教育网版权所有
A. 石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是一对平衡力
B. 鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大
C. 虽然鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力一样大
D. 虽然鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大
【答案】C
7. (2018届盐城学业水平模拟)神舟十一号沿竖直方向加速升空过程中(　　)
A. 合力为零
B. 加速度与速度方向相同
C. 合力与速度方向相反
D. 加速度与合力方向相反
【答案】B
8. (2018届徐州学业水平模拟)神舟十一号和天宫二号组合体在轨飞行期间，2名航天员在天宫二号内工作和生活，该过程中航天员(　　)www-2-1-cnjy-com
A. 一直处于失重状态 B. 一直处于超重状态
C. 不受重力作用 D. 处于超重还是失重状态由航天员工作状态决定
【答案】A
9. (2011年江苏省普通高中学业水平测试)如图所示，小车内两根不可伸长的细线AO、BO拴住一小球，其中BO水平．小车沿水平地面向右做加速运动，AO与BO的拉力分别为TA、TB，若加速度增大，则(　　)
A. TA、TB均增大 B. TA、TB均减小
C. TA不变、TB增大 D. TA减小、TB不变
【解析】TA的分力与重力等大，故TA不变，TB增大
【答案】C
10. (2017年江苏省普通高中学业水平测试)如图所示，A、B两个物块叠放在光滑水平面上，质量分别为6kg和2kg，它们之间的动摩擦因数为0.2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2.现对A施加水平拉力F，要保持A、B相对静止，F不能超过(　　)
A. 4N B. 8N
C. 12N D. 16N
【解析】最大加速度不能超过2m/s2，故F最大为16N
【答案】D
11.(2018届盐城学业水平模拟)把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手沿水平方向拉测力计A，测力计A受到B的拉力为F′，测力计B受到A的拉力为F，则(　　)
A. F与F′大小相等 B. F的方向水平向左
C. F′的方向水平向右 D. F′作用在测力计B上
【解析】测力计A受到B的拉力为F′与测力计B受到A的拉力为F是一对作用力和反作用力故选A
【答案】A
12.(2018届镇江学业水平模拟)若返回舱在降落过程中，在竖直方向上先做加速运动后做减速运动．则舱里宇航员在该过程中(　　)【来源：21cnj*y.co*m】
一直处于失重状态
B. 一直处于超重状态
C. 先处于超重状态，后处于失重状态
D. 先处于失重状态，后处于超重状态
【解析】加速度方向先向下，后向上，先失重后超重故选D
【答案】D
13. (2017届扬州学业水平模拟)为了判断列车的运动情况，将一个小球悬挂在列车的车顶上，小球相对于列车稳定时如图所示，由此可判断列车正在(　　)
A. 加速 B. 减速 C. 匀速 D. 静止
【答案】A
14. (2017届盐城学业水平模拟)如图所示，将底部装有弹簧的木箱在某一高度由静止释放，从弹簧接触地面到木箱速度为零的过程中，木箱速度的变化情况是(　　)
A. 一直增大
B. 一直减小
C. 先减小后增大
D. 先增大后减小
【答案】D
15. (2018届盐城学业水平模拟)某公路上行驶的两汽车之间的安全距离x＝120m，当前车突然停止时，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)t0＝1s.汽车以v＝20m/s的速度匀速行驶，刹车后汽车加速度大小为a＝5m/s2.取g＝10m/s2.求：
(1) 刹车后汽车减速运动时间；
(2) 轮胎与路面间的动摩擦因数；
(3) 汽车安全行驶的最大速度.
答案： (1) v＝at，t＝＝4s.
(2) 由牛顿第二定律得μmg＝ma，μ＝0.50.
(3) x＝vmaxt0＋at2，t＝
v＋10vmax－1 200＝0，vmax＝30.0m/s.
16．如图所示，质量m=2t的汽车，以v=15 m/s的速度在水平路面上匀速行驶，紧急刹车后经t =2s停止运动。假设刹车过程中轮胎与路面之间只有滑动，不计空气阻力，求：
（1）刹车过程中汽车的加速度大小；
（2）刹车过程中汽车所受滑动摩擦力的大小；
（3）汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数。
答案：（1）刹车时汽车的加速度大小：
代入得：
（2）刹车时汽车所受制动力的大小：
代入得：
（3）汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数：（或）
代入得：

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