資源簡介

(共76張PPT)
第三章
運動和力的關系
考
情
分
析
試
題
情
境
生活實踐類 跳水、蹦床、蹦極、火箭發(fā)射、無人機、跳傘運動、電梯內(nèi)的超重及失重
學習探究類 傳送帶模型，板塊模型，探究加速度與力、質量的關系，測量動摩擦因數(shù)
第
1
課時
牛頓第一定律　牛頓第二定律
目標
要求
1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的本質。2.掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及公式，能夠應用牛頓第二定律解決問題。3.了解單位制，并知道國際單位制中的七個基本單位，會用國際單位制檢查結果表達式是否正確。
內(nèi)
容
索
引
考點一　牛頓第一定律
考點二　牛頓第二定律
考點三　超重和失重問題
課時精練
考點四　力學單位制
>
<
考點一
牛頓第一定律
一、牛頓第一定律
1.內(nèi)容：一切物體總保持 或 ，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
2.理想實驗：它是在經(jīng)驗事實基礎上采用科學的抽象思維來展開的實驗，是人們在思想上塑造的理想過程。牛頓第一定律是通過理想斜面實驗得出的，它 (填“不能”或“可以”)由實際的實驗來驗證。
勻速直線運動狀態(tài)
靜止狀態(tài)
不能
3.物理意義
(1)揭示了物體在不受外力或所受合外力為零時的運動規(guī)律。
(2)提出了一切物體都具有 ，即物體維持其原有運動狀態(tài)的特性。
(3)揭示了力與運動的關系，說明力不是 的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。
注意：運動狀態(tài)的改變指速度的改變，速度改變則必有加速度，故力是物體產(chǎn)生 的原因。
慣性
維持物體運動狀態(tài)
加速度
二、慣性
1.定義：物體保持原來 或 的性質叫作慣性。
2.慣性大小的量度
是物體慣性大小的唯一量度。物體的質量越大，慣性 ；物體的質量越小，慣性 。
勻速直線運動狀態(tài)
靜止狀態(tài)
質量
越大
越小
3.對慣性的理解
(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。
(2)物體慣性的大小只取決于物體的 ，與物體的受力情況、速度大小及所處位置 。
質量
無關
(3)物體慣性表現(xiàn)形式：
①形式一：“保持原狀”。物體不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。
②形式二：“反抗改變”。物體受到外力且合外力不為零時，慣性表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變。
1.牛頓第一定律是實驗定律。(　　)
2.物體不受力時，將處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。(　　)
3.運動的物體慣性大，靜止的物體慣性小。(　　)
4.超載時遇到緊急情況剎車不容易停下來，說明質量越大，慣性越大。(　　)
×
√
×
√
例1　(2023·北京市朝陽區(qū)六校聯(lián)考)如圖所示，滑冰運動員用力將冰刀后蹬，可以向前滑行；停止用力，會逐漸停下，且滑行的速度越大，停下所需時間越長，滑得越遠。有四位同學對此過程發(fā)表了自己的看法，你認為正確的是
A.運動員的運動需要力來維持
B.停止用力，運動員停下來是具有慣性的表現(xiàn)
C.停止用力，運動員停下來是由于摩擦力的作用
D.速度越大，停下所需時間越長，說明慣性的大小和速度有關
√
力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不是維持物體運
動的原因，故A錯誤；
停止用力，運動員停下來是由于摩擦力的作用，
而繼續(xù)運動是因為慣性，故B錯誤，C正確；
摩擦力一定時，根據(jù)運動學公式可知，速度越大，停下所需時間越長，但慣性與自身的質量有關，與速度無關，故D錯誤。
例2　(2023·江蘇省蘇州中學期末)大型油罐車內(nèi)部設置了一些固定擋板，如圖所示，油罐車在水平路面上行駛，下列說法正確的是
A.油罐車勻速前進時，油沒有慣性
B.油罐車加速前進時，油的液面仍然保持水平
C.油罐車減速前進時，兩擋板間油的液面前低后高
D.擋板間油的質量相對小，可以有效減弱變速時油的涌動
√
慣性的大小只取決于物體的質量，和物體的運
動狀態(tài)無關，故A錯誤；
當油罐車加速前進時，由于慣性油向后涌動，所以油的液面應前低后高，故B錯誤；
當油罐車減速前進時，油向前涌動，油的液面前高后低，故C錯誤；
當擋板間油的質量相對小時，油的慣性小，可以有效減弱變速時油的涌動，故D正確。
返回
牛頓第二定律
>
<
考點二
1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成 ，跟它的質量成
，加速度的方向跟作用力的方向 。
2.表達式： 。
正比
反比
相同
F＝ma
3.對牛頓第二定律
的理解
4.加速度兩個表達式的對比理解
1.由m＝ 可知，物體的質量與其所受合外力成正比，與其運動的加速度成反比。(　　)
2.可以利用牛頓第二定律確定高速(接近光速)電子的加速度。(　　)
3.F＝ma是矢量式，a的方向與F的方向相同，與速度方向無關。
(　　)
4.物體所受合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小。
(　　)
×
×
√
√
思考　某同學為研究雨滴下落的規(guī)律查閱資料，了解到：較大的雨滴，其運動模型可看成是1 000 m高空的物體在有空氣阻力的空間中由靜止開始下落的運動，落地速度4 m/s。請分析雨滴下落的運動過程，描述雨滴下落過程中速度和加速度的變化，并定性作出雨滴下落的v－t圖像。(設空氣阻力與速度大小成正比)
答案　雨滴先加速下落，速度變大，所受空氣阻力變大，
由牛頓第二定律mg－kv＝ma知，雨滴的加速度減小，當
雨滴所受的空氣阻力與重力大小相等時，加速度為零，雨滴勻速下落。其下落的v－t圖像如圖所示。
例3　(2022·全國乙卷·15)如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質量為m的小球，初始時整個系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L。一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點，方向與兩球連線垂直。當兩球運動至二者相距 時，它們加速度的大小均為
√
設繩子拉力為FT，對結點O，
由平衡條件：水平方向有2FTcos θ＝F，
對任意小球由牛頓第二定律有FT＝ma
例4　在空間站中，如需測量一個物體的質量，需要運用一些特殊方法。如圖所示，先對質量為m1＝1.0 kg的標準物體P施加一水平恒力F，測得其在1 s內(nèi)的速度變化量大小是10 m/s，然后將標準物體P與待測物體Q緊靠在一起，施加同一水平恒力F，測得它們1 s內(nèi)速度變化量大小是2 m/s。則待測物體Q的質量m2為
A.3.0 kg B.4.0 kg
C.5.0 kg D.6.0 kg
√
例5　(多選)如圖所示，水平輕彈簧兩端拴接兩個質量均為m的小球a和b，拴接小球的細線P、Q固定在天花板上，兩球靜止，兩細線與水平方向的夾角均為37°?，F(xiàn)剪斷細線P，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度大小為g，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列說法正確的是
√
C.剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，細線P的拉力變小
D.剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，小球a的加速度大小為0.8g
√
√
剪斷細線P前，對小球a進行受力分析，小球a
受豎直向下的重力、水平向右的彈簧彈力以及
沿細線P斜向上的拉力。根據(jù)共點力平衡有FTsin 37°＝mg，
FTcos 37°＝kx，聯(lián)立解得x＝ ，故A正確；
剪斷細線P的瞬間，彈簧的彈力不變，小球b所受合力為零，所以小球b處于靜止狀態(tài)，加速度為0，故B錯誤；
剪斷細線P前，細線P的拉力大小為FT＝ ，剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，小球a所受彈簧的彈力為零，小球a即將擺動，此時擺動的速度為零，則徑向合力為零，切向合力提供切向加速度，有FT′－mgsin 37°＝man＝0，mgcos 37°＝mat，解得FT′＝ 細線P的拉力變小，小球a的加速度大小為
0.8g，故C、D正確。
求解瞬時加速度問題的一般思路
返回
超重和失重問題
>
<
考點三
名稱 超重 失重 完全失重
產(chǎn)生條件 物體的加速度_____ 物體的加速度_____ 物體豎直向下的加速度等于g
對應運動情境 上升或______ 下降 下降或_____ 上升 自由落體運動、豎直上拋運動等
超重、失重和完全失重的對比
向上
向下
加速
減速
加速
減速
名稱 超重 失重 完全失重
原理 F－mg＝ma F＝________ mg－F＝ma F＝________ mg－F＝mg
F＝___
說明 (1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力(或拉力)變大或變小了。 (2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等。
mg＋ma
mg－ma
0
1.減速上升的升降機內(nèi)的物體對地板的壓力大于物體的重力。(　　)
2.加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài)。(　　)
3.物體處于超重或失重狀態(tài)時其重力并沒有發(fā)生變化。(　　)
4.根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運動的速度方向。
(　　)
×
×
√
×
思考
1.蹦極運動員從高處跳下，先做自由落體運動，隨后彈性繩被拉直，直至最低點速度減為零。則在下降過程中，運動員在什么階段分別處于超重、失重狀態(tài)？
答案　運動員下降過程中，在彈性繩被拉直前處于完全失重狀態(tài)；從彈性繩剛拉直到彈性繩的拉力等于重力過程中，運動員處于失重狀態(tài)；從彈性繩的拉力等于重力到最后運動員減速為0，運動員處于超重狀態(tài)。
2.當在盛水的靜止塑料瓶壁上扎一個小孔時，水會從小孔噴出，但釋放水瓶，讓水瓶自由下落時，水卻不會從小孔流出。這是為什么？
答案　塑料瓶靜止時，小孔有水噴出，是因為上部的水對下部的水產(chǎn)生壓力；當讓水瓶自由下落時，由于a＝g，水和瓶均處于完全失重狀態(tài)，上部的水不會對下部的水產(chǎn)生壓力，故水不再從小孔流出。
例6　(2023·四川省射洪中學模擬)人站在力傳感器上完成下蹲和站起動作，傳感器記錄的力隨時間變化圖像(F－t圖像)如圖所示，重力加速度g＝10 m/s2，則
A.下蹲過程中最大加速度為6 m/s2
B.人在下蹲過程中，力的示數(shù)先變大后變小
C.人在站起過程中，先失重后超重
D.人在8 s內(nèi)完成了兩次下蹲和兩次站起動作
√
人在下蹲過程中，先加速下降再減速下降，所以力傳感器的示數(shù)先變小后變大，故B錯誤；
人在站起過程中，先加速起立再減
速起立，所以先超重后失重，故C
錯誤；
人在下蹲過程中，力傳感器的示數(shù)
先變小后變大，人在站起過程中，
力傳感器的示數(shù)先變大后變小，所以人在8 s內(nèi)完成了一次下蹲和一次站起動作，故D錯誤。
返回
力學單位制
>
<
考點四
1.單位制： 單位和 單位一起組成了單位制。
2.基本單位：基本量的單位。國際單位制中基本量共七個，其中力學有三個，是 、 、 ，基本單位分別是 、 、 。
3.導出單位：由基本量根據(jù) 推導出來的其他物理量的單位。
基本
導出
長度
質量
時間
米
千克
秒
物理關系
4.國際單位制的基本單位
物理量名稱 物理量符號 單位名稱 單位符號
長度 l 米 m
質量 m 千克(公斤) kg
時間 t 秒 s
電流 I 安[培] A
熱力學溫度 T 開[爾文] K
物質的量 n，(ν) 摩[爾] mol
發(fā)光強度 I，(Iv) 坎[德拉] cd
√
返回
課時精練
1.關于牛頓運動定律，下列說法正確的是
A.牛頓通過理想斜面實驗得出力是維持物體運動狀態(tài)的原因
B.牛頓第一定律又被稱為慣性定律，物體的速度越大，慣性越大
C.伽利略和笛卡兒的思想觀點對牛頓第一定律的建立做出了基礎性的
貢獻
D.牛頓第三定律指出先有作用力，后有反作用力
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
伽利略通過理想斜面實驗得出力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，A錯誤；
牛頓第一定律又被稱為慣性定律，物體的質量越大，慣性越大，質量是物體慣性大小的唯一量度，慣性與速度無關，B錯誤；
牛頓在伽利略和笛卡兒等人的研究基礎上，總結出了牛頓第一定律，伽利略和笛卡兒的思想觀點對牛頓第一定律的建立做出了基礎性的貢獻，C正確；
作用力與反作用力具有同時性，即同時產(chǎn)生，同時消失，沒有先后之分，D錯誤。
2.(2024·廣東省四校聯(lián)考)滑翔傘是一批熱愛跳傘、滑翔翼的人發(fā)明的一種飛行器?，F(xiàn)有一滑翔傘沿直線朝斜向右下方向做勻加速直線運動。若空氣對滑翔傘和飛行人員的作用力為F，則此過程中F的方向可能是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
滑翔傘沿直線朝斜向右下方向做勻加速直線運動，則F與G的合力方向與v同向，故A符合題意，B、C、D不符合題意。
3.(2022·江蘇卷·1)高鐵車廂里的水平桌面上放置一本書，書與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.4，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2。若書不滑動，則高鐵的最大加速度不超過
A.2.0 m/s2 B.4.0 m/s2
C.6.0 m/s2 D.8.0 m/s2
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
書放在水平桌面上，若書相對于桌面不滑動，最大靜摩擦力提供加速度時，有最大加速度，即有Ffm＝μmg＝mam，解得am＝μg＝4.0 m/s2，書相對高鐵靜止，故若書不滑動，高鐵的最大加速度為4.0 m/s2，B正確，A、C、D錯誤。
4.(2020·山東卷·1)一質量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關系圖像如圖所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小為g。以下判斷正確的是
A.0～t1時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N>mg
B.t1～t2時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)NC.t2～t3時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)ND.t2～t3時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N>mg
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
根據(jù)s－t圖像的斜率表示速度可知，0～t1時間內(nèi)
v增大，t2～t3時間內(nèi)v減小，t1～t2時間內(nèi)v不變，
故B、C錯誤；
0～t1時間內(nèi)速度越來越大，加速度向下，處于失
重狀態(tài)，則FNt2～t3時間內(nèi)，速度逐漸減小，加速度向上，處于超重狀態(tài)，則FN>mg，故D正確。
5.(2023·遼寧卷·2)安培通過實驗研究，發(fā)現(xiàn)了電流之間相互作用力的規(guī)律。若兩段長度分別為Δl1和Δl2、電流大小分別為I1和I2的平行直導線間距為r時，相互作用力的大小可以表示為ΔF＝ 。比例系數(shù)k的單位是
A.kg·m/(s2·A) B.kg·m/(s2·A2)
C.kg·m2/(s3·A) D.kg·m2/(s3·A3)
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
6.(2023·全國乙卷·14)一同學將排球自O點墊起，排球豎直向上運動，隨后下落回到O點。設排球在運動過程中所受空氣阻力大小和速度大小成正比。則該排球
A.上升時間等于下落時間 B.被墊起后瞬間的速度最大
C.達到最高點時加速度為零 D.下落過程中做勻加速運動
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
上升過程和下降過程的位移大小相同，上升過程的末狀態(tài)和下降過程的初狀態(tài)速度均為零。對排球受力分析，上升過程中重力和阻力方向相同，下降過程中重力和阻力方向相反，根據(jù)牛頓第二定律可知，上升過程中任意位置的加速度大小比下降過程中對應位置的加速度大，則上升過程的平均加速度較大，由位移與時間關系可知，上升時間比下落時間短，A錯誤；
排球在上升過程做減速運動，排球在下降過程做加速運動，在整個過程中空氣阻力一直做負功，小球機械能一直在減小，下降過程中的最低點的速度大小小于上升過程的最低點的速度大小，故排球被墊起時的速度最大，B正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
達到最高點時速度為零，空氣阻力為零，此刻排球受重力作用，加速度不為零，C錯誤；
下落過程中，排球速度在變，所受空氣阻力也在變，故排球所受的合外力在變化，排球在下落過程中做變加速運動，D錯誤。
7.(2024·江西省第一次聯(lián)考)智能手機有許多的傳感器，如加速度傳感器。小明用手平托著手機，迅速向下運動，然后停止。以豎直向上為正方向，手機記錄了手機豎直方向的加速度a隨時間t變化的圖像，如圖所示。則下列判斷正確的是
A.t1時刻手機速度最大
B.手機t2時刻比t1時刻速度更小
C.t3時刻手受到的壓力比手機重力小
D.t4時刻手受到的壓力最大
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
根據(jù)題意由題圖可知，t1時刻手機加速度為負向最大，但速度不是最大，故A錯誤；
手機一直向下運動，t2時刻手機加速度仍向下，所以手機還在向下加速，速度比t1時刻更大，故B錯誤；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
根據(jù)題意，設手給手機的支持力為F，向下為正方
向，由牛頓第二定律有mg－F＝ma，可得F＝mg－
ma，可知當手機具有向上的最大加速度時，手給
手機的作用力最大，即手受到的壓力最大，由題
圖可知，t4時刻手機具有向上的最大加速度，即t4
時刻手受到的壓力最大；t3時刻，手機具有向上的加速度，手機處于超重狀態(tài)，所以手受到的壓力比手機重力大，故C錯誤，D正確。
8.(多選)某人在地面上用體重計稱得其體重為490 N，
他將體重計移至電梯內(nèi)稱量，t0至t3時間段內(nèi)，體重
計的示數(shù)如圖所示。若取豎直向上為正方向，則電
梯運行的v－t和a－t圖像可能正確的是(g取9.8 m/s2)
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
√
√
m＝ ＝50 kg，在t0～t1時間內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律可知F1－mg＝ma1，解得a1＝－1 m/s2，可知在t0～t1時間內(nèi)，此人向下做勻加速運動或向上做勻減速運動，t1～t2根據(jù)牛頓第二定律可知F2－mg＝ma2，解得a2＝0，可知在t1～t2時間內(nèi)，此人做勻速直線運動或靜止，t2～t3時間內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律可知F3－mg＝ma3，解得a3＝1 m/s2，可知在t2～t3時間內(nèi)，此人向下做勻減速運動或向上做勻加速運動，綜上所述，圖A、B、C符合要求。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A.圖乙中，人一定勻加速下滑
B.圖乙中，鋼索對輕環(huán)的作用力大小為
C.圖丙中，人一定勻速下滑
D.圖丙中，鋼索對輕環(huán)無摩擦力
9.如圖甲所示，高空滑索是一項勇敢者的運動項目。如果某人用輕繩通過輕質滑環(huán)懸吊在足夠長的傾斜鋼索上運動，鋼索與水平地面的夾角為30°，在下滑過程中可能會出現(xiàn)如圖乙(輕繩與鋼索垂直)和如圖丙(輕繩沿豎直方向)所示的兩種情形，已知此人的質量為m，
重力加速度為g，不計空氣阻力，則
下列說法中錯誤的是
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
題圖乙中，人受到重力和輕繩的拉力，由于兩個力不共線，且合力方向斜向下，故人只能勻加速下滑，故A正確，不符合題意；
題圖丙中，人受到重力和輕繩的拉力，兩力均沿豎直方向，若合力不為零，則合力必沿豎直方向，與速度不共線，人不可能做直線運動，因此合力一定為零，人一定勻速下滑，故C正確，不符合題意；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
題圖丙中，輕環(huán)也做勻速直線運動，所受合力為零，輕繩對輕環(huán)的拉力與鋼索對輕環(huán)的支持力不在一條直線上，合力不可能為零，因此輕環(huán)一定受到鋼索的摩擦力，三力平衡，故D錯誤，符合題意。
10.(2023·海南省模擬)如圖所示，在質量為M的箱式電梯的地板上固定一輕質彈簧，彈簧的上端拴接一質量為mA的物體A，質量為mB的物體B放置在物體A上，整個裝置隨電梯一起勻速下降，彈簧保持豎直，重力加速度為g。某時刻懸掛電梯的鋼索突然斷裂，在鋼索斷
裂的瞬間，下列說法正確的是
A.物體A的加速度大小為0
B.物體B的加速度大小為g
C.箱式電梯的加速度大小為g
D.物體B對物體A的壓力為0
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
鋼索斷裂的瞬間，彈簧的彈力不變，所以A、B的受力情況不變，加速度均為0，物體B對物體A的壓力等于自身重力，對箱式電梯受力分析可知(mB＋mA＋M)g＝Ma，解得a＝ ，故選A。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
11.(2024·湖北襄陽市第四中學月考)如圖，一輛公共汽車在水平公路上做直線運動，小球A用細線懸掛在車頂上，車廂底板上放一箱蘋果，蘋果箱和蘋果的總質量為M，蘋果箱和箱內(nèi)的蘋果始終相對于車廂底板靜止，蘋果箱與公共汽車車廂底板間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，若觀察到細線偏離豎直方向夾角大小為θ并保持不變，則下列說法中正確的是
A.汽車一定向右做勻減速直線運動
B.車廂底板對蘋果箱的摩擦力水平向右
C.蘋果箱中間一個質量為m的蘋果受到的合力大小為
D.蘋果箱中間一個質量為m的蘋果受到周圍其他蘋果對它的作用力大小
為
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
對小球受力分析，可知合力與加速度方向水平向左，
所以汽車運動的加速度方向水平向左，如果向右運
動，則做勻減速直線運動，如果向左運動，則做勻
加速直線運動，A錯誤；
設小球的加速度為a，受力分析如圖所示，對小球由牛頓第二定律得m1gtan θ＝m1a，解得a＝gtan θ，則汽車的加速度和蘋果箱的加速度都為a＝gtan θ，蘋果箱和箱內(nèi)的蘋果始終相對于車箱底板靜止，則車廂底板對蘋果箱的摩擦力為靜摩擦力，以這箱蘋果為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有Ff＝Ma＝Mgtan θ，方向水平向左，B錯誤；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
12.如圖所示，一個箱子中放有一物體，已知靜止時物體對下底面的壓力等于物體的重力， 且物體與箱子上表面剛好接觸?，F(xiàn)將箱子以初速度v0豎直向上拋出，已知箱子所受空氣阻力與箱子運動的速率成正比，且箱子運動過程中始終保持圖示方式，則下列說法正確的是
A.上升過程中，物體對箱子的下底面有壓力，且壓力越
來越小
B.上升過程中，物體對箱子的上底面有壓力，且壓力越
來越大
C.下降過程中，物體對箱子的下底面有壓力，且壓力可能越來越大
D.下降過程中，物體對箱子的上底面有壓力，且壓力可能越來越小
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
在上升過程中，對箱子和物體整體受力分析，如圖甲所示
又整體向上做減速運動，v減小，所以a減??；
再對物體單獨受力分析如圖乙所示
因a>g，所以物體受到箱子上底面向下的彈力FN，由牛頓第二定律可知mg＋FN＝ma，則FN＝ma－mg，而a減小，則FN減小，所以上升過程中物體對箱子上底面有壓力且壓力越來越小；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
同理當箱子和物體下降時，物體對箱子下底面有壓力且壓力越來越大，當kv＝Mg時，做勻速運動，此后物體對箱子的壓力不變。故選C。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
13.如圖為用索道運輸貨物的情景，已知傾斜的索道與水平方向的夾角為37°，質量為m的貨物與車廂地板之間的動摩擦因數(shù)為0.3。當載重車廂沿索道向上加速運動時，貨物與車廂仍然保持相對靜止狀態(tài)，貨物對車廂水平地板的正壓力為其重力的1.15倍，連接索道與車廂的桿始終沿豎直方向，重力加速度為g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，那么這時貨物對車廂地板的摩擦力大小為
A.0.35mg B.0.3mg
C.0.23mg D.0.2mg
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
將a沿水平和豎直兩個方向分解，對貨物受力分析如圖所示，
水平方向：Ff＝max，
豎直方向：FN－mg＝may，F(xiàn)N＝1.15mg，
返回考情分析
試題情境 生活實踐類 跳水、蹦床、蹦極、火箭發(fā)射、無人機、跳傘運動、電梯內(nèi)的超重及失重
學習探究類 傳送帶模型，板塊模型，探究加速度與力、質量的關系，測量動摩擦因數(shù)
第1課時　牛頓第一定律　牛頓第二定律
目標要求　1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的本質。2.掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及公式，能夠應用牛頓第二定律解決問題。3.了解單位制，并知道國際單位制中的七個基本單位，會用國際單位制檢查結果表達式是否正確。
考點一　牛頓第一定律
一、牛頓第一定律
1．內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
2．理想實驗：它是在經(jīng)驗事實基礎上采用科學的抽象思維來展開的實驗，是人們在思想上塑造的理想過程。牛頓第一定律是通過理想斜面實驗得出的，它不能(填“不能”或“可以”)由實際的實驗來驗證。
3．物理意義
(1)揭示了物體在不受外力或所受合外力為零時的運動規(guī)律。
(2)提出了一切物體都具有慣性，即物體維持其原有運動狀態(tài)的特性。
(3)揭示了力與運動的關系，說明力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。
注意：運動狀態(tài)的改變指速度的改變，速度改變則必有加速度，故力是物體產(chǎn)生加速度的原因。
二、慣性
1．定義：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質叫作慣性。
2．慣性大小的量度
質量是物體慣性大小的唯一量度。物體的質量越大，慣性越大；物體的質量越小，慣性越小。
3．對慣性的理解
(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。
(2)物體慣性的大小只取決于物體的質量，與物體的受力情況、速度大小及所處位置無關。
(3)物體慣性表現(xiàn)形式：
①形式一：“保持原狀”。物體不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。
②形式二：“反抗改變”。物體受到外力且合外力不為零時，慣性表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變。
1．牛頓第一定律是實驗定律。(　×　)
2．物體不受力時，將處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。(　√　)
3．運動的物體慣性大，靜止的物體慣性小。(　×　)
4．超載時遇到緊急情況剎車不容易停下來，說明質量越大，慣性越大。(　√　)
例1　(2023·北京市朝陽區(qū)六校聯(lián)考)如圖所示，滑冰運動員用力將冰刀后蹬，可以向前滑行；停止用力，會逐漸停下，且滑行的速度越大，停下所需時間越長，滑得越遠。有四位同學對此過程發(fā)表了自己的看法，你認為正確的是(　　)
A．運動員的運動需要力來維持
B．停止用力，運動員停下來是具有慣性的表現(xiàn)
C．停止用力，運動員停下來是由于摩擦力的作用
D．速度越大，停下所需時間越長，說明慣性的大小和速度有關
答案　C
解析　力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不是維持物體運動的原因，故A錯誤；停止用力，運動員停下來是由于摩擦力的作用，而繼續(xù)運動是因為慣性，故B錯誤，C正確；摩擦力一定時，根據(jù)運動學公式可知，速度越大，停下所需時間越長，但慣性與自身的質量有關，與速度無關，故D錯誤。
例2　(2023·江蘇省蘇州中學期末)大型油罐車內(nèi)部設置了一些固定擋板，如圖所示，油罐車在水平路面上行駛，下列說法正確的是(　　)
A．油罐車勻速前進時，油沒有慣性
B．油罐車加速前進時，油的液面仍然保持水平
C．油罐車減速前進時，兩擋板間油的液面前低后高
D．擋板間油的質量相對小，可以有效減弱變速時油的涌動
答案　D
解析　慣性的大小只取決于物體的質量，和物體的運動狀態(tài)無關，故A錯誤；當油罐車加速前進時，由于慣性油向后涌動，所以油的液面應前低后高，故B錯誤；當油罐車減速前進時，油向前涌動，油的液面前高后低，故C錯誤；當擋板間油的質量相對小時，油的慣性小，可以有效減弱變速時油的涌動，故D正確。
考點二　牛頓第二定律
1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
2．表達式：F＝ma。
3．對牛頓第二定律的理解
4．加速度兩個表達式的對比理解
(1)a＝是加速度的定義式，a與Δv、Δt無必然聯(lián)系；
(2)a＝是加速度的決定式，a的大小由合外力F和質量m決定，且a∝F，a∝。
1．由m＝可知，物體的質量與其所受合外力成正比，與其運動的加速度成反比。(　×　)
2．可以利用牛頓第二定律確定高速(接近光速)電子的加速度。(　×　)
3．F＝ma是矢量式，a的方向與F的方向相同，與速度方向無關。(　√　)
4．物體所受合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小。(　√　)
思考　某同學為研究雨滴下落的規(guī)律查閱資料，了解到：較大的雨滴，其運動模型可看成是1 000 m高空的物體在有空氣阻力的空間中由靜止開始下落的運動，落地速度4 m/s。請分析雨滴下落的運動過程，描述雨滴下落過程中速度和加速度的變化，并定性作出雨滴下落的v－t圖像。(設空氣阻力與速度大小成正比)
答案　雨滴先加速下落，速度變大，所受空氣阻力變大，由牛頓第二定律mg－kv＝ma知，雨滴的加速度減小，當雨滴所受的空氣阻力與重力大小相等時，加速度為零，雨滴勻速下落。其下落的v－t圖像如圖所示。
例3　(2022·全國乙卷·15)如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質量為m的小球，初始時整個系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L。一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點，方向與兩球連線垂直。當兩球運動至二者相距L時，它們加速度的大小均為(　　)
A. B. C. D.
答案　A
解析　當兩球運動至二者相距L時，如圖所示，
由幾何關系可知sin θ＝＝
由數(shù)學知識可知cos θ＝，
設繩子拉力為FT，對結點O，
由平衡條件：水平方向有2FTcos θ＝F，
解得FT＝F
對任意小球由牛頓第二定律有FT＝ma
解得a＝，故A正確，B、C、D錯誤。
例4　在空間站中，如需測量一個物體的質量，需要運用一些特殊方法。如圖所示，先對質量為m1＝1.0 kg的標準物體P施加一水平恒力F，測得其在1 s內(nèi)的速度變化量大小是10 m/s，然后將標準物體P與待測物體Q緊靠在一起，施加同一水平恒力F，測得它們1 s內(nèi)速度變化量大小是2 m/s。則待測物體Q的質量m2為(　　)
A．3.0 kg B．4.0 kg C．5.0 kg D．6.0 kg
答案　B
解析　對P施加F時，根據(jù)牛頓第二定律有a1＝＝＝10 m/s2，對P和Q整體施加F時，根據(jù)牛頓第二定律有a2＝＝＝2 m/s2，聯(lián)立解得m2＝4.0 kg，故選B。
例5　(多選)如圖所示，水平輕彈簧兩端拴接兩個質量均為m的小球a和b，拴接小球的細線P、Q固定在天花板上，兩球靜止，兩細線與水平方向的夾角均為37°。現(xiàn)剪斷細線P，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度大小為g，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列說法正確的是(　　)
A．剪斷細線P前，彈簧形變量為
B．剪斷細線P的瞬間，小球b的加速度大小為
C．剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，細線P的拉力變小
D．剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，小球a的加速度大小為0.8g
答案　ACD
解析　剪斷細線P前，對小球a進行受力分析，小球a受豎直向下的重力、水平向右的彈簧彈力以及沿細線P斜向上的拉力。根據(jù)共點力平衡有FTsin 37°＝mg，F(xiàn)Tcos 37°＝kx，聯(lián)立解得x＝，故A正確；剪斷細線P的瞬間，彈簧的彈力不變，小球b所受合力為零，所以小球b處于靜止狀態(tài)，加速度為0，故B錯誤；剪斷細線P前，細線P的拉力大小為FT＝mg，剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，小球a所受彈簧的彈力為零，小球a即將擺動，此時擺動的速度為零，則徑向合力為零，切向合力提供切向加速度，有FT′－mgsin 37°＝man＝0，mgcos 37°＝mat，解得FT′＝mg求解瞬時加速度問題的一般思路
→→→
考點三　超重和失重問題
超重、失重和完全失重的對比
名稱 超重 失重 完全失重
產(chǎn)生條件 物體的加速度向上 物體的加速度向下 物體豎直向下的加速度等于g
對應運動情境 加速上升或減速下降 加速下降或減速上升 自由落體運動、豎直上拋運動等
原理 F－mg＝ma F＝mg＋ma mg－F＝ma F＝mg－ma mg－F＝mg F＝0
說明 (1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力(或拉力)變大或變小了。 (2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等。
1．減速上升的升降機內(nèi)的物體對地板的壓力大于物體的重力。(　×　)
2．加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài)。(　×　)
3．物體處于超重或失重狀態(tài)時其重力并沒有發(fā)生變化。(　√　)
4．根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運動的速度方向。(　×　)
思考
1．蹦極運動員從高處跳下，先做自由落體運動，隨后彈性繩被拉直，直至最低點速度減為零。則在下降過程中，運動員在什么階段分別處于超重、失重狀態(tài)？
答案　運動員下降過程中，在彈性繩被拉直前處于完全失重狀態(tài)；從彈性繩剛拉直到彈性繩的拉力等于重力過程中，運動員處于失重狀態(tài)；從彈性繩的拉力等于重力到最后運動員減速為0，運動員處于超重狀態(tài)。
2．當在盛水的靜止塑料瓶壁上扎一個小孔時，水會從小孔噴出，但釋放水瓶，讓水瓶自由下落時，水卻不會從小孔流出。這是為什么？
答案　塑料瓶靜止時，小孔有水噴出，是因為上部的水對下部的水產(chǎn)生壓力；當讓水瓶自由下落時，由于a＝g，水和瓶均處于完全失重狀態(tài)，上部的水不會對下部的水產(chǎn)生壓力，故水不再從小孔流出。
例6　(2023·四川省射洪中學模擬)人站在力傳感器上完成下蹲和站起動作，傳感器記錄的力隨時間變化圖像(F－t圖像)如圖所示，重力加速度g＝10 m/s2，則(　　)
A．下蹲過程中最大加速度為6 m/s2
B．人在下蹲過程中，力的示數(shù)先變大后變小
C．人在站起過程中，先失重后超重
D．人在8 s內(nèi)完成了兩次下蹲和兩次站起動作
答案　A
解析　由題圖可知，傳感器的最小壓力約為200 N，且人的質量為m＝＝50 kg，則根據(jù)牛頓第二定律得下蹲過程中最大加速度為a＝＝ m/s2＝6 m/s2，故A正確；人在下蹲過程中，先加速下降再減速下降，所以力傳感器的示數(shù)先變小后變大，故B錯誤；人在站起過程中，先加速起立再減速起立，所以先超重后失重，故C錯誤；人在下蹲過程中，力傳感器的示數(shù)先變小后變大，人在站起過程中，力傳感器的示數(shù)先變大后變小，所以人在8 s內(nèi)完成了一次下蹲和一次站起動作，故D錯誤。
考點四　力學單位制
1．單位制：基本單位和導出單位一起組成了單位制。
2．基本單位：基本量的單位。國際單位制中基本量共七個，其中力學有三個，是長度、質量、時間，基本單位分別是米、千克、秒。
3．導出單位：由基本量根據(jù)物理關系推導出來的其他物理量的單位。
4．國際單位制的基本單位
物理量名稱 物理量符號 單位名稱 單位符號
長度 l 米 m
質量 m 千克(公斤) kg
時間 t 秒 s
電流 I 安[培] A
熱力學溫度 T 開[爾文] K
物質的量 n，(ν) 摩[爾] mol
發(fā)光強度 I，(Iv) 坎[德拉] cd
例7　汽車在高速行駛時會受到空氣阻力的影響，已知空氣阻力f＝cρSv2，其中c為空氣阻力系數(shù)，ρ為空氣密度，S為物體迎風面積，v為物體與空氣的相對運動速度。則空氣阻力系數(shù)c的國際單位是(　　)
A．常數(shù)，沒有單位 B.
C. D.
答案　A
解析　由f＝cρSv2，可得c＝，右邊式子的單位為＝1，即c為常數(shù)，沒有單位，B、C、D錯誤，A正確。
課時精練
1．關于牛頓運動定律，下列說法正確的是(　　)
A．牛頓通過理想斜面實驗得出力是維持物體運動狀態(tài)的原因
B．牛頓第一定律又被稱為慣性定律，物體的速度越大，慣性越大
C．伽利略和笛卡兒的思想觀點對牛頓第一定律的建立做出了基礎性的貢獻
D．牛頓第三定律指出先有作用力，后有反作用力
答案　C
解析　伽利略通過理想斜面實驗得出力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，A錯誤；牛頓第一定律又被稱為慣性定律，物體的質量越大，慣性越大，質量是物體慣性大小的唯一量度，慣性與速度無關，B錯誤；牛頓在伽利略和笛卡兒等人的研究基礎上，總結出了牛頓第一定律，伽利略和笛卡兒的思想觀點對牛頓第一定律的建立做出了基礎性的貢獻，C正確；作用力與反作用力具有同時性，即同時產(chǎn)生，同時消失，沒有先后之分，D錯誤。
2．(2024·廣東省四校聯(lián)考)滑翔傘是一批熱愛跳傘、滑翔翼的人發(fā)明的一種飛行器?，F(xiàn)有一滑翔傘沿直線朝斜向右下方向做勻加速直線運動。若空氣對滑翔傘和飛行人員的作用力為F，則此過程中F的方向可能是(　　)
答案　A
解析　滑翔傘沿直線朝斜向右下方向做勻加速直線運動，則F與G的合力方向與v同向，故A符合題意，B、C、D不符合題意。
3．(2022·江蘇卷·1)高鐵車廂里的水平桌面上放置一本書，書與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.4，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2。若書不滑動，則高鐵的最大加速度不超過(　　)
A．2.0 m/s2 B．4.0 m/s2
C．6.0 m/s2 D．8.0 m/s2
答案　B
解析　書放在水平桌面上，若書相對于桌面不滑動，最大靜摩擦力提供加速度時，有最大加速度，即有Ffm＝μmg＝mam，解得am＝μg＝4.0 m/s2，書相對高鐵靜止，故若書不滑動，高鐵的最大加速度為4.0 m/s2，B正確，A、C、D錯誤。
4.(2020·山東卷·1)一質量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關系圖像如圖所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小為g。以下判斷正確的是(　　)
A．0～t1時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N>mg
B．t1～t2時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)NC．t2～t3時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)ND．t2～t3時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N>mg
答案　D
解析　根據(jù)s－t圖像的斜率表示速度可知，0～t1時間內(nèi)v增大，t2～t3時間內(nèi)v減小，t1～t2時間內(nèi)v不變，故B、C錯誤；0～t1時間內(nèi)速度越來越大，加速度向下，處于失重狀態(tài)，則FNmg，故D正確。
5．(2023·遼寧卷·2)安培通過實驗研究，發(fā)現(xiàn)了電流之間相互作用力的規(guī)律。若兩段長度分別為Δl1和Δl2、電流大小分別為I1和I2的平行直導線間距為r時，相互作用力的大小可以表示為ΔF＝k。比例系數(shù)k的單位是(　　)
A．kg·m/(s2·A) B．kg·m/(s2·A2)
C．kg·m2/(s3·A) D．kg·m2/(s3·A3)
答案　B
解析　根據(jù)題干公式ΔF＝k整理可得k＝，代入相應物理量單位可得比例系數(shù)k的單位為＝＝kg·m/(s2·A2)，故選B。
6．(2023·全國乙卷·14)一同學將排球自O點墊起，排球豎直向上運動，隨后下落回到O點。設排球在運動過程中所受空氣阻力大小和速度大小成正比。則該排球(　　)
A．上升時間等于下落時間
B．被墊起后瞬間的速度最大
C．達到最高點時加速度為零
D．下落過程中做勻加速運動
答案　B
解析　上升過程和下降過程的位移大小相同，上升過程的末狀態(tài)和下降過程的初狀態(tài)速度均為零。對排球受力分析，上升過程中重力和阻力方向相同，下降過程中重力和阻力方向相反，根據(jù)牛頓第二定律可知，上升過程中任意位置的加速度大小比下降過程中對應位置的加速度大，則上升過程的平均加速度較大，由位移與時間關系可知，上升時間比下落時間短，A錯誤；排球在上升過程做減速運動，排球在下降過程做加速運動，在整個過程中空氣阻力一直做負功，小球機械能一直在減小，下降過程中的最低點的速度大小小于上升過程的最低點的速度大小，故排球被墊起時的速度最大，B正確；達到最高點時速度為零，空氣阻力為零，此刻排球受重力作用，加速度不為零，C錯誤；下落過程中，排球速度在變，所受空氣阻力也在變，故排球所受的合外力在變化，排球在下落過程中做變加速運動，D錯誤。
7.(2024·江西省第一次聯(lián)考)智能手機有許多的傳感器，如加速度傳感器。小明用手平托著手機，迅速向下運動，然后停止。以豎直向上為正方向，手機記錄了手機豎直方向的加速度a隨時間t變化的圖像，如圖所示。則下列判斷正確的是(　　)
A．t1時刻手機速度最大
B．手機t2時刻比t1時刻速度更小
C．t3時刻手受到的壓力比手機重力小
D．t4時刻手受到的壓力最大
答案　D
解析　根據(jù)題意由題圖可知，t1時刻手機加速度為負向最大，但速度不是最大，故A錯誤；手機一直向下運動，t2時刻手機加速度仍向下，所以手機還在向下加速，速度比t1時刻更大，故B錯誤；根據(jù)題意，設手給手機的支持力為F，向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－F＝ma，可得F＝mg－ma，可知當手機具有向上的最大加速度時，手給手機的作用力最大，即手受到的壓力最大，由題圖可知，t4時刻手機具有向上的最大加速度，即t4時刻手受到的壓力最大；t3時刻，手機具有向上的加速度，手機處于超重狀態(tài)，所以手受到的壓力比手機重力大，故C錯誤，D正確。
8.(多選)某人在地面上用體重計稱得其體重為490 N，他將體重計移至電梯內(nèi)稱量，t0至t3時間段內(nèi)，體重計的示數(shù)如圖所示。若取豎直向上為正方向，則電梯運行的v－t和a－t圖像可能正確的是(g取9.8 m/s2)(　　)
答案　ABC
解析　m＝＝50 kg，在t0～t1時間內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律可知F1－mg＝ma1，解得a1＝－1 m/s2，可知在t0～t1時間內(nèi)，此人向下做勻加速運動或向上做勻減速運動，t1～t2根據(jù)牛頓第二定律可知F2－mg＝ma2，解得a2＝0，可知在t1～t2時間內(nèi)，此人做勻速直線運動或靜止，t2～t3時間內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律可知F3－mg＝ma3，解得a3＝1 m/s2，可知在t2～t3時間內(nèi)，此人向下做勻減速運動或向上做勻加速運動，綜上所述，圖A、B、C符合要求。
9．如圖甲所示，高空滑索是一項勇敢者的運動項目。如果某人用輕繩通過輕質滑環(huán)懸吊在足夠長的傾斜鋼索上運動，鋼索與水平地面的夾角為30°，在下滑過程中可能會出現(xiàn)如圖乙(輕繩與鋼索垂直)和如圖丙(輕繩沿豎直方向)所示的兩種情形，已知此人的質量為m，重力加速度為g，不計空氣阻力，則下列說法中錯誤的是(　　)
A．圖乙中，人一定勻加速下滑
B．圖乙中，鋼索對輕環(huán)的作用力大小為mg
C．圖丙中，人一定勻速下滑
D．圖丙中，鋼索對輕環(huán)無摩擦力
答案　D
解析　題圖乙中，人受到重力和輕繩的拉力，由于兩個力不共線，且合力方向斜向下，故人只能勻加速下滑，故A正確，不符合題意；題圖乙中，鋼索對人的作用力大小FT＝mgcos 30°＝mg，故B正確，不符合題意；題圖丙中，人受到重力和輕繩的拉力，兩力均沿豎直方向，若合力不為零，則合力必沿豎直方向，與速度不共線，人不可能做直線運動，因此合力一定為零，人一定勻速下滑，故C正確，不符合題意；題圖丙中，輕環(huán)也做勻速直線運動，所受合力為零，輕繩對輕環(huán)的拉力與鋼索對輕環(huán)的支持力不在一條直線上，合力不可能為零，因此輕環(huán)一定受到鋼索的摩擦力，三力平衡，故D錯誤，符合題意。
10.(2023·海南省模擬)如圖所示，在質量為M的箱式電梯的地板上固定一輕質彈簧，彈簧的上端拴接一質量為mA的物體A，質量為mB的物體B放置在物體A上，整個裝置隨電梯一起勻速下降，彈簧保持豎直，重力加速度為g。某時刻懸掛電梯的鋼索突然斷裂，在鋼索斷裂的瞬間，下列說法正確的是(　　)
A．物體A的加速度大小為0
B．物體B的加速度大小為g
C．箱式電梯的加速度大小為g
D．物體B對物體A的壓力為0
答案　A
解析　鋼索斷裂的瞬間，彈簧的彈力不變，所以A、B的受力情況不變，加速度均為0，物體B對物體A的壓力等于自身重力，對箱式電梯受力分析可知(mB＋mA＋M)g＝Ma，解得a＝，故選A。
11.(2024·湖北襄陽市第四中學月考)如圖，一輛公共汽車在水平公路上做直線運動，小球A用細線懸掛在車頂上，車廂底板上放一箱蘋果，蘋果箱和蘋果的總質量為M，蘋果箱和箱內(nèi)的蘋果始終相對于車廂底板靜止，蘋果箱與公共汽車車廂底板間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，若觀察到細線偏離豎直方向夾角大小為θ并保持不變，則下列說法中正確的是(　　)
A．汽車一定向右做勻減速直線運動
B．車廂底板對蘋果箱的摩擦力水平向右
C．蘋果箱中間一個質量為m的蘋果受到的合力大小為
D．蘋果箱中間一個質量為m的蘋果受到周圍其他蘋果對它的作用力大小為
答案　D
解析　對小球受力分析，可知合力與加速度方向水平向左，所以汽車運動的加速度方向水平向左，如果向右運動，則做勻減速直線運動，如果向左運動，則做勻加速直線運動，A錯誤；設小球的加速度為a，受力分析如圖所示，對小球由牛頓第二定律得m1gtan θ＝m1a，解得a＝gtan θ，則汽車的加速度和蘋果箱的加速度都為a＝gtan θ，蘋果箱和箱內(nèi)的蘋果始終相對于車箱底板靜止，則車廂底板對蘋果箱的摩擦力為靜摩擦力，以這箱蘋果為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有Ff＝Ma＝Mgtan θ，方向水平向左，B錯誤；以蘋果箱中間一個質量為m的蘋果為研究對象，所受合外力為F合＝ma＝mgtan θ，設周圍其他蘋果對它的作用力大小為F，方向與豎直方向的夾角為α，在水平方向根據(jù)牛頓第二定律有Fsin α＝ma，在豎直方向上Fcos α＝mg，加速度a＝gtan θ，可知F＝，tan α＝tan θ，則α＝θ，即F＝，C錯誤，D正確。
12.如圖所示，一個箱子中放有一物體，已知靜止時物體對下底面的壓力等于物體的重力， 且物體與箱子上表面剛好接觸。現(xiàn)將箱子以初速度v0豎直向上拋出，已知箱子所受空氣阻力與箱子運動的速率成正比，且箱子運動過程中始終保持圖示方式，則下列說法正確的是(　　)
A．上升過程中，物體對箱子的下底面有壓力，且壓力越來越小
B．上升過程中，物體對箱子的上底面有壓力，且壓力越來越大
C．下降過程中，物體對箱子的下底面有壓力，且壓力可能越來越大
D．下降過程中，物體對箱子的上底面有壓力，且壓力可能越來越小
答案　C
解析　在上升過程中，對箱子和物體整體受力分析，如圖甲所示
由牛頓第二定律可知Mg＋kv＝Ma，則a＝g＋
又整體向上做減速運動，v減小，所以a減??；再對物體單獨受力分析如圖乙所示
因a>g，所以物體受到箱子上底面向下的彈力FN，由牛頓第二定律可知mg＋FN＝ma，則FN＝ma－mg，而a減小，則FN減小，所以上升過程中物體對箱子上底面有壓力且壓力越來越??；同理當箱子和物體下降時，物體對箱子下底面有壓力且壓力越來越大，當kv＝Mg時，做勻速運動，此后物體對箱子的壓力不變。故選C。
13.如圖為用索道運輸貨物的情景，已知傾斜的索道與水平方向的夾角為37°，質量為m的貨物與車廂地板之間的動摩擦因數(shù)為0.3。當載重車廂沿索道向上加速運動時，貨物與車廂仍然保持相對靜止狀態(tài)，貨物對車廂水平地板的正壓力為其重力的1.15倍，連接索道與車廂的桿始終沿豎直方向，重力加速度為g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，那么這時貨物對車廂地板的摩擦力大小為(　　)
A．0.35mg B．0.3mg
C．0.23mg D．0.2mg
答案　D
解析　將a沿水平和豎直兩個方向分解，對貨物受力分析如圖所示，
水平方向：Ff＝max，
豎直方向：FN－mg＝may，F(xiàn)N＝1.15mg，
又＝，聯(lián)立解得Ff＝0.2mg，故D正確?？记榉治?br/>試題情境 生活實踐類 跳水、蹦床、蹦極、火箭發(fā)射、無人機、跳傘運動、電梯內(nèi)的超重及失重
學習探究類 傳送帶模型，板塊模型，探究加速度與力、質量的關系，測量動摩擦因數(shù)
第1課時　牛頓第一定律　牛頓第二定律
目標要求　1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的本質。2.掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及公式，能夠應用牛頓第二定律解決問題。3.了解單位制，并知道國際單位制中的七個基本單位，會用國際單位制檢查結果表達式是否正確。
考點一　牛頓第一定律
一、牛頓第一定律
1．內(nèi)容：一切物體總保持____________________或____________，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
2．理想實驗：它是在經(jīng)驗事實基礎上采用科學的抽象思維來展開的實驗，是人們在思想上塑造的理想過程。牛頓第一定律是通過理想斜面實驗得出的，它________(填“不能”或“可以”)由實際的實驗來驗證。
3．物理意義
(1)揭示了物體在不受外力或所受合外力為零時的運動規(guī)律。
(2)提出了一切物體都具有________，即物體維持其原有運動狀態(tài)的特性。
(3)揭示了力與運動的關系，說明力不是________________________的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。
注意：運動狀態(tài)的改變指速度的改變，速度改變則必有加速度，故力是物體產(chǎn)生__________的原因。
二、慣性
1．定義：物體保持原來______________________或____________的性質叫作慣性。
2．慣性大小的量度
________是物體慣性大小的唯一量度。物體的質量越大，慣性________；物體的質量越小，慣性________。
3．對慣性的理解
(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。
(2)物體慣性的大小只取決于物體的________，與物體的受力情況、速度大小及所處位置________。
(3)物體慣性表現(xiàn)形式：
①形式一：“保持原狀”。物體不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。
②形式二：“反抗改變”。物體受到外力且合外力不為零時，慣性表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變。
1．牛頓第一定律是實驗定律。(　　)
2．物體不受力時，將處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。(　　)
3．運動的物體慣性大，靜止的物體慣性小。(　　)
4．超載時遇到緊急情況剎車不容易停下來，說明質量越大，慣性越大。(　　)
例1　(2023·北京市朝陽區(qū)六校聯(lián)考)如圖所示，滑冰運動員用力將冰刀后蹬，可以向前滑行；停止用力，會逐漸停下，且滑行的速度越大，停下所需時間越長，滑得越遠。有四位同學對此過程發(fā)表了自己的看法，你認為正確的是(　　)
A．運動員的運動需要力來維持
B．停止用力，運動員停下來是具有慣性的表現(xiàn)
C．停止用力，運動員停下來是由于摩擦力的作用
D．速度越大，停下所需時間越長，說明慣性的大小和速度有關
例2　(2023·江蘇省蘇州中學期末)大型油罐車內(nèi)部設置了一些固定擋板，如圖所示，油罐車在水平路面上行駛，下列說法正確的是(　　)
A．油罐車勻速前進時，油沒有慣性
B．油罐車加速前進時，油的液面仍然保持水平
C．油罐車減速前進時，兩擋板間油的液面前低后高
D．擋板間油的質量相對小，可以有效減弱變速時油的涌動
考點二　牛頓第二定律
1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成________，跟它的質量成________，加速度的方向跟作用力的方向________。
2．表達式：________。
3．對牛頓第二定律的理解
4．加速度兩個表達式的對比理解
(1)a＝是加速度的定義式，a與Δv、Δt無必然聯(lián)系；
(2)a＝是加速度的決定式，a的大小由合外力F和質量m決定，且a∝F，a∝。
1．由m＝可知，物體的質量與其所受合外力成正比，與其運動的加速度成反比。(　　)
2．可以利用牛頓第二定律確定高速(接近光速)電子的加速度。(　　)
3．F＝ma是矢量式，a的方向與F的方向相同，與速度方向無關。(　　)
4．物體所受合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小。(　　)
思考　某同學為研究雨滴下落的規(guī)律查閱資料，了解到：較大的雨滴，其運動模型可看成是1 000 m高空的物體在有空氣阻力的空間中由靜止開始下落的運動，落地速度4 m/s。請分析雨滴下落的運動過程，描述雨滴下落過程中速度和加速度的變化，并定性作出雨滴下落的
v－t圖像。(設空氣阻力與速度大小成正比)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
例3　(2022·全國乙卷·15)如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質量為m的小球，初始時整個系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L。一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點，方向與兩球連線垂直。當兩球運動至二者相距L時，它們加速度的大小均為(　　)
A. B. C. D.
例4　在空間站中，如需測量一個物體的質量，需要運用一些特殊方法。如圖所示，先對質量為m1＝1.0 kg的標準物體P施加一水平恒力F，測得其在1 s內(nèi)的速度變化量大小是10 m/s，然后將標準物體P與待測物體Q緊靠在一起，施加同一水平恒力F，測得它們1 s內(nèi)速度變化量大小是2 m/s。則待測物體Q的質量m2為(　　)
A．3.0 kg B．4.0 kg
C．5.0 kg D．6.0 kg
例5　(多選)如圖所示，水平輕彈簧兩端拴接兩個質量均為m的小球a和b，拴接小球的細線P、Q固定在天花板上，兩球靜止，兩細線與水平方向的夾角均為37°。現(xiàn)剪斷細線P，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度大小為g，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列說法正確的是(　　)
A．剪斷細線P前，彈簧形變量為
B．剪斷細線P的瞬間，小球b的加速度大小為
C．剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，細線P的拉力變小
D．剪斷與a球連接處的彈簧的瞬間，小球a的加速度大小為0.8g
求解瞬時加速度問題的一般思路
→→
→
考點三　超重和失重問題
超重、失重和完全失重的對比
名稱 超重 失重 完全失重
產(chǎn)生條件 物體的加速度________ 物體的加速度________ 物體豎直向下的加速度等于________
對應運動情境 ________上升或__________下降 ________下降或__________上升 自由落體運動、豎直上拋運動等
原理 F－mg＝ma F＝________ mg－F＝ma F＝________ mg－F＝mg F＝________
說明 (1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力(或拉力)變大或變小了。 (2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等。
1．減速上升的升降機內(nèi)的物體對地板的壓力大于物體的重力。(　　)
2．加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài)。(　　)
3．物體處于超重或失重狀態(tài)時其重力并沒有發(fā)生變化。(　　)
4．根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運動的速度方向。(　　)
思考
1．蹦極運動員從高處跳下，先做自由落體運動，隨后彈性繩被拉直，直至最低點速度減為零。則在下降過程中，運動員在什么階段分別處于超重、失重狀態(tài)？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．當在盛水的靜止塑料瓶壁上扎一個小孔時，水會從小孔噴出，但釋放水瓶，讓水瓶自由下落時，水卻不會從小孔流出。這是為什么？
________________________________________________________________________
例6　(2023·四川省射洪中學模擬)人站在力傳感器上完成下蹲和站起動作，傳感器記錄的力隨時間變化圖像(F－t圖像)如圖所示，重力加速度g＝10 m/s2，則(　　)
A．下蹲過程中最大加速度為6 m/s2
B．人在下蹲過程中，力的示數(shù)先變大后變小
C．人在站起過程中，先失重后超重
D．人在8 s內(nèi)完成了兩次下蹲和兩次站起動作
考點四　力學單位制
1．單位制：________單位和________單位一起組成了單位制。
2．基本單位：基本量的單位。國際單位制中基本量共七個，其中力學有三個，是____________、________、______，基本單位分別是________、________、________。
3．導出單位：由基本量根據(jù)____________推導出來的其他物理量的單位。
4．國際單位制的基本單位
物理量名稱 物理量符號 單位名稱 單位符號
長度 l 米 m
質量 m 千克(公斤) kg
時間 t 秒 s
電流 I 安[培] A
熱力學溫度 T 開[爾文] K
物質的量 n，(ν) 摩[爾] mol
發(fā)光強度 I，(Iv) 坎[德拉] cd
例7　汽車在高速行駛時會受到空氣阻力的影響，已知空氣阻力f＝cρSv2，其中c為空氣阻力系數(shù)，ρ為空氣密度，S為物體迎風面積，v為物體與空氣的相對運動速度。則空氣阻力系數(shù)c的國際單位是(　　)
A．常數(shù)，沒有單位 B.
C. D.

展開更多......

收起↑