高考物理一轮复习第三单元牛顿运动定律第1讲牛顿运动定律及其应用练习(含详解)

牛顿运动定律及其应用 　　牛顿运动定律是高考重点考查的内容之一,每年必考,且分值较高。题型既有选择题,又有计算题;既有单独考查,又有与其他章节知识的综合考查。能力的考查侧重推理能力。本模块涉及超重和失重、单位制两个Ⅰ级考点,牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用两个Ⅱ级考点。具体特点有:(1)对惯性、超重与失重、牛顿运动定律的理解;(2)应用牛顿运动定律分析物体的运动过程;(3)将牛顿运动定律与运动学(特别是与图象相联系)等知识相结合进行综合考查;(4)灵活运用整体法和隔离法处理连接体问题,并能选取适当的坐标系列方程求解;(5)与实际生活应用相结合,将实际问题理想化、模型化。试题可能以选择题或实验题单独考查,还可能以计算题与其他知识综合考查。 　　预计2020年高考对本章内容的考查仍将以概念和规律的应用为主,单独考查的题目多为选择题,与曲线运动、万有引力及电磁学等相结合以计算题的形式出现的可能性较大。命题存在以下特点和趋势:一是它是高考考查的重点,命题次数较多;二是题型全面,从选择到实验,再到计算都有可能涉及;三是命题趋势大体呈现以下特点,(1)匀变速直线运动规律的应用,(2)动力学方法的应用,(3)动力学方法和功能关系的综合应用。试题以实际生活、生产和科技实验等有关问题为背景考查物理知识。其中整体法和隔离法、瞬时关系、连接体问题、力和运动关系、超重和失重问题、弹簧问题、传送带问题、板块模型等应特别关注。 第1讲　牛顿运动定律及其应用 1 牛顿第一定律 　　(1)伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验,但这个实验反映了一种物理思想——在可靠的事实基础之上,以事实为依据,以抽象为指导,抓住主要因素,忽略次要因素,科学地揭示自然规律。 (2)牛顿第一定律: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。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揭示了力与运动的关系,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。 (3)牛顿第一定律的应用技巧:①应用牛顿第一定律分析实际问题时,要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系,正确理解力不是维持物体运动状态的原因,纠正生活中一些错误的直观印象,建立正确的思维习惯。②如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用。因此,判断物体的运动状态是否改变,以及如何改变,应分析物体的受力情况。 1.1(2019天津市和平区高三第一次模拟)(多选)关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是(　　)。 A.只要接触面的摩擦力相当小,物体在水平面上就能匀速运动下去 B.这个实验实际上是永远无法做到的 C.利用气垫导轨,就能使实验成功 D.虽然是想象中的实验,但它是建立在可靠的实验基础上的 【答案】BD 1.2(2018济南市平阳县高三质量检测)根据牛顿运动定律可知,下列说法正确的是(　　)。 A.力是维持物体运动的原因 B.力是改变物体运动状态的原因 C.外力停止作用后,物体由于惯性会停止 D.物体做匀速直线运动时,所受合力可以不为零 【答案】B 2 惯性 　　(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 (2)普遍性:一切物体都具有惯性,惯性是物体的固有属性。 (3)相关性:惯性的大小只与物体的质量有关,与其他因素(如受力情况、运动情况)无关。 (4)唯一性:质量是惯性大小的唯一量度。 【易错警示】　误区一,认为运动的物体有惯性,静止的物体没有惯性。误区二,认为运动速度大的物体惯性大。误区三,认为重力越小,惯性越小。误区四,认为惯性是一种特殊的力。 2.1(2018长春市农安县高三模拟)有一热气球以一定的速度匀速竖直上升到某一高度时,从热气球里掉出一个物体,这个物体离开热气球后将(　　)。 A.继续上升一段距离,然后下落 B.立即下落 C.以原来的速度永远上升 D.以上说法都不对 【答案】A 2.2(2019安徽皖南八校监测)物体A的质量为1kg,物体B的质量为2kg,A、B分别以2m/s和1m/s的速度运动,则下列说法中正确的是(　　)。 A.A的惯性比B的大 B.B的惯性比A的大 C.A和B的惯性一样大 D.不能确定A、B的惯性大小关系 【答案】B 3 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。表达式为F=ma。 (2)牛顿第二定律的基本特性 【温馨提示】　力是产生加速度的原因,若不存在力,则没有加速度。力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合力的方向决定。 3.1(2018安徽四校高三联考)物体以一定的初速度竖直向上抛出,已知空气对物体的阻力大小与速度大小成正比,则下列关于此物体加速度大小的说法正确的是(　　)。 A.上升过程加速度增大,下降过程加速度减小 B.上升过程加速度增大,下降过程加速度也增大 C.上升过程加速度减小,下降过程加速度也减小 D.上升过程加速度减小,下降过程加速度增大 【答案】C 3.2(2018长沙大学附属中学月考)如图所示,一木块在光滑水平面上受一个恒力F作用而运动,前方固定有一个轻质弹簧,当木块接触弹簧后,下列判断正确的是(　　)。 A.木块将立即做匀减速直线运动 B.木块将立即做变减速直线运动 C.在弹簧弹力大小等于恒力F时,木块的速度最大 D.在弹簧压缩量最大时,木块的加速度为零 【答案】C 4 力学单位制 　　(1)单位制:由基本单位和导出单位共同组成。 (2)基本单位:基本物理量的单位。力学中的基本物理量有三个,分别是质量、时间和长度,它们的国际单位分别是千克(kg)、秒(s)和米(m)。 (3)导出单位:由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 4.1(2019南京十二中高三第一次模拟)在国际单位制(简称SI)中,力学和电学的基本单位有:m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)。导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为(　　)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.m2·kg·s-4·A-1 B.m2·kg·s-3·A-1 C.m2·kg·s-2·A-1 D.m2·kg·s-1·A-1 【答案】B 5 超重和失重 　　(1)超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。产生条件:物体具有向上的加速度。 (2)失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。产生条件:物体具有向下的加速度。 (3)完全失重:物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于零的现象。产生条件:物体的加速度a=g,方向竖直向下。 (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无关。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。 5.1(2018贵州遵义航天中学四模)蹦极是一种极限体育项目,可以锻炼人的胆量和意志。运动员从高处跳下,在弹性绳被拉伸前做自由落体运动,在弹性绳被拉伸后运动员在弹性绳的缓冲作用下,下落一定高度后速度减为零。关于下降的全过程,下列说法中正确的是(　　)。 A.弹性绳拉伸前运动员处于失重状态,弹性绳拉伸后运动员处于超重状态 B.弹性绳拉伸后运动员先处于失重状态,后处于超重状态 C.弹性绳拉伸后运动员先处于超重状态,后处于失重状态 D.运动员一直处于失重状态 【答案】B 5.2(2018盐城市伍佑中学调研)在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中,克罗地亚选手弗拉西奇以2.04m的成绩获得冠军,如图所示。弗拉西奇的身高约为1.93m,忽略空气阻力,g取10m/s2,则下列说法正确的是(　　)。 A.弗拉西奇在下降过程中处于完全失重状态 B.弗拉西奇起跳以后在上升过程中处于超重状态 C.弗拉西奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力 D.弗拉西奇起跳时的初速度大约为3m/s 【答案】A 6 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,后一个物体同时对前一个物体也施加了力。牛顿第三定律内容: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,作用在同一条直线上。 (2)作用力与反作用力的关系:①六同,即大小相同、性质相同、同一直线、同时产生、同时变化、同时消失。②三异,即方向相反、不同物体、不同效果。③二无关,即与物体的运动状态无关、与物体是否受其他力无关。 (3)一对平衡力与一对相互作用力的比较 　　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 合力 零 不存在合力 　　(4)牛顿第三定律在受力分析、处理连接体问题中都有广泛的应用。当某个力不方便直接分析或求解时,可利用牛顿第三定律转换研究对象,通过分析或求解反作用力,从而快捷地解决问题。 6.1(2019浙江省金华五校模拟)牛顿在总结了雷恩、沃利斯和惠更斯等人的研究结果后,提出了著名的牛顿第三定律,阐述了作用力和反作用力的关系,从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成了完整的牛顿力学体系。下列关于作用力和反作用力的说法正确的是(　　)。 A.物体先对地面产生压力,然后地面才对物体产生支持力 B.物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡 C.人推车前进,人对车的作用力大于车对人的作用力 D.物体在地面上滑行,不论物体的速度多大,物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等 【答案】D 6.2(2019长春九台区一中考试)当人站在体重计上称重时,下列说法正确的是(　　)。 A.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力 B.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力 C.人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力 D.人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力 　　【答案】B 题型一 牛顿第二定律的应用 　　1.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,不管速度是大是小,或是零,物体都有加速度,只有合力为零时,加速度才为零。一般情况下,合力与速度无必然的联系。 (2)合力与速度同向时,物体做加速运动;合力与速度反向时,物体做减速运动。 (3)a=是加速度的定义式,a与Δv、Δt无直接关系;a=是加速度的决定式,a∝F,a∝。 2.牛顿第二定律的矢量性 由于加速度的方向与合力的方向总相同,若已知合力的方向,即可确定加速度的方向;反之,若已知加速度的方向,即可确定合力的方向。 3.牛顿第二定律的瞬时性 (1)瞬时问题的三种模型 内容 轻绳(细线) 轻杆 轻弹簧 模型的 建立　 不计质量,只能产生拉力,劲度系数很大,可看成不可伸长 不计质量,可提供拉力、压力或不沿杆的力,劲度系数很大,可看成不可伸长或压缩 可以被拉伸或压缩,弹力大小与弹簧的形变量有关(弹性限度内) 模型的 特点　 各处张力大小相等,方向沿绳收缩的方向,瞬时问题中其弹力发生突变 各处弹力大小相等,但方向不一定沿杆方向,瞬时问题中其弹力发生突变 各处弹力大小相等,方向与形变方向相反,瞬时问题中其弹力大小不变 　　(2)求解瞬时加速度的一般思路 分析物体的受力情况→列牛顿第二定律方程→求瞬时加速