2023届高考物理一轮复习 第10讲 牛顿三大运动定律 讲义（考点+经典例题）

这是一份2023届高考物理一轮复习 第10讲 牛顿三大运动定律 讲义（考点+经典例题），共6页。试卷主要包含了牛顿第一定律　惯性，牛顿第二定律　力学单位制，牛顿第三定律等内容，欢迎下载使用。

一、牛顿第一定律 惯性
1.牛顿第一定律
(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揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律；
②揭示了运动与力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。
牛顿第一定律并不是牛顿第二定律在加速度等于零时的特例。
2.惯性
(1)定义：物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
当物体不受力或所受合力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变；当物体受到合力不为零时，惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。
(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关。
3.伽利略的理想实验
(1)特点：实践操作(实验)＋逻辑推理(数学演算)。
(2)作用：提出力不是维持物体运动的原因。
伽利略是物理理想实验的开拓者。理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验，可以完美地解释物理学规律或理论。
二、牛顿第二定律 力学单位制
1.牛顿第二定律
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
加速度的大小是由力和物体的质量共同决定的。
(2)表达式：F＝ma。
(3)适用范围
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于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物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。
2.力学单位制
(1)单位制：基本单位和导出单位一起就组成了单位制。
(2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，单位分别是米、千克、秒。
(3)导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
三、牛顿第三定律
1．作用力和反作用力
两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力。
2．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。
3.表达式：F＝－F′。
牛顿第三定律指出了作用力与反作用力间的关系，可简记为：异体、等大、反向、共线，这种关系适用宏观、低速运动的情况。
考点一 牛顿第一定律的理解
1.理想化状态
牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。如果物体所受的合力等于零，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体保持静止状态或匀速直线运动状态。
2.惯性的两种表现形式
(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)．
(2)物体受到外力时，惯性表现为抗拒运动状态的改变，惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态较易改变．
3．牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系
牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的．
(1)牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力，力是如何改变物体运动状态的问题则由牛顿第二定律来回答．
(2)牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律．
【典例1】(多选)(2021·广东惠州一中模拟)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用．下列说法中符合历史事实的是( )
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
C．笛卡儿指出，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向
D．牛顿认为，物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
答案 BCD
解析 亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，故A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论：力不是维持运动的原因，即运动必具有一定的速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，故B正确；笛卡儿指出如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，故C正确；牛顿认为物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，故D正确．
【典例2】如图所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力，则运动员( )
A.起跳时脚对滑板的作用力斜向后
B.在空中水平方向先加速后减速
C.越过杆后落在滑板的后方
D.越过杆后仍落在滑板上起跳的位置
答案 D
解析 由于运动员相对于滑板竖直向上起跳，与滑板在水平方向无力的作用，故二者水平方向速度始终相同，越过杆后仍落在滑板上起跳的位置，选项D正确。
考点二 牛顿第二定律的理解和应用
1.牛顿第二定律的理解
2．合力、加速度、速度间的决定关系
(1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向。只要合力不为零，不管速度大小，物体都有加速度。
(2)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动；合力与速度不共线时，物体做曲线运动，但合力与速度无必然联系。
(3)a＝ eq \f(Δv,Δt) 是加速度的定义式，a与Δv、Δt无直接关系。
(4)a＝ eq \f(F,m) 是加速度的决定式，a∝F，a∝ eq \f(1,m) 。
3.解题思路和关键
(1)取研究对象进行受力分析。
(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力。
(3)根据F合＝ma求物体的加速度a。
【典例3】下列关于速度、加速度、合外力之间的关系的说法正确的是( )
A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大
B．物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0
C．物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大
D．物体的速度很大，但加速度可能为0并且所受的合外力很大
答案 C
解析 物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，故选项C正确．
【典例4】如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体，现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体可以一直运动到B点．如果物体受到的阻力恒定，那么( )
A．物体从A到O先加速后减速
B．物体从A到O做加速运动，从O到B做减速运动
C．物体运动到O点时，所受合力为零
D．物体从A到O的过程中，加速度逐渐减小
答案 A
解析 物体从A到O，初始阶段受到的向右的弹力大于阻力，合力向右．随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向，物体的速度逐渐增大．当物体向右运动至AO间某点(设为点O′)时，弹力减小到与阻力相等，物体所受合力为零，加速度为零，速度达到最大．此后，随着物体继续向右运动，弹力继续减小，阻力大于弹力，合力方向变为向左，至O点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大．所以物体通过O′点后，合力(加速度)方向向左且逐渐增大，由于加速度与速度反向，故物体做加速度逐渐增大的减速运动．故A正确．
考点三 牛顿第三定律的理解与应用
1.相互作用力的特点
(1)三同eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(同大小,同时产生、变化、消失,同性质))
(2)三异eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(反向,异体，即作用力、反作用力作用在不同物体上,不同效果))
(3)二无关eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(与相互作用的两物体的运动状态无关,与是否和其他物体相互作用无关))
2.一对平衡力与作用力、反作用力的比较
【典例5】(多选)如图所示，体育项目“押加”实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( )
A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力
C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜
答案 BD
解析 甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力，大小相等，与二者的运动状态无关，即不管哪个获胜，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是当地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，甲才能获胜，故A、C错误，B、D正确．
【典例6】如图所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体使其沿斜面向下匀速运动，斜面体始终静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.斜面体对地面的摩擦力大小为Fcs θ
B.斜面体对地面的压力为(M＋m)g
C.物体对斜面体的摩擦力的大小为F
D.斜面体对物体的作用力竖直向上
答案 A
解析 由于斜面体和物体都处于平衡状态，将斜面体和物体看成一个整体，由受力情况结合共点力的平衡条件可得，地面对斜面体的摩擦力大小为Fcs θ，地面对斜面体的支持力大小为(M＋m)g＋Fsin θ，由牛顿第三定律可知，A正确，B错误；隔离物体进行受力分析，由共点力平衡条件得斜面体对物体的摩擦力大小为F＋mgsin θ，由牛顿第三定律可知，C错误；斜面体对物体的作用力即为物体受到的支持力与摩擦力的合力，由共点力的平衡条件可知斜面体对物体的作用力与物体的重力和F的合力大小相等、方向相反，故斜面体对物体的作用力不在竖直方向上，D错误。名称
项目
一对平衡力
作用力与反作用力
作用对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用时间
不一定同时产生、同时消失
一定同时产生、同时消失
力的性质
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消