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专题三牛顿运动定律真题多维细目表真题涉分考点对牛顿运动定律的理解牛顿运动定律的综合应用题型难度设题情境思想方法试题结构素养要素２０１９课标Ⅲ，２０６牛顿运动定律的综合应用多选难连接体与图像图像法选项并列科学推理２０１８课标Ⅰ，１５６牛顿第二定律单选中弹簧与物块解析法选项冲突科学推理２０１７课标Ⅲ，２５２０牛顿第二定律计算难两滑块一木板运动建模２问递进模型建构科学推理２０１６课标Ⅰ，１８６力与运动关系多选中恒力作用运动建模选项并列模型建构运动观念２０１５课标Ⅱ，２０６牛顿第二定律多选中列车挂钩整体法选项并列科学推理２０１５课标Ⅰ，２０６牛顿第二定律多选中物块在斜面运动图像法选项并列科学推理２０１５课标Ⅱ，２５２０牛顿第二定律计算难山体滑坡运动建模２问递进模型建构科学推理２０１３山东理综，１４５力与运动多选易规律发现物理学史选项并列运动观念相互作用观念２０１３山东理综，２２１５牛顿第二定律计算难物块在斜面运动解析法２问递进科学推理科学论证总计卷均分１２．８６２题／７卷７题／７卷选择／计算中／难占比１１．６９％考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容１．两类运动与图像问题。２．单一物体多运动过程与斜面问题。３．超重、失重与运动极值问题。４．滑块、传送带与连接体问题。０２命题趋势１．牛顿定律作为动力学规律可单独命题，更多地是与其他部分知识相结合考查。２．注重理论联系实际，关注生产、生活、实验中牛顿运动定律的应用。０３备考建议１．坚持前几年命题规律、命题方法的稳定性，同时关注具体细节、具体考向，具体环境的细小变化。２．牢记基础知识，熟练基本方法，积累消化基础模型，努力拓展新情境下的应用。０４解题方法本专题的常用方法有：数图转换、函数论证、估算法、临界极值法、整体法、隔离法、运动独立性原理的应用等。０５核心素养本专题主要考查的核心素养有：运动与相互作用观念、能量观念、模型建构、科学推理与科学态度等。专题三 牛顿运动定律２１ 对应学生用书起始页码Ｐ３０考点一对牛顿运动定律的理解 １．对牛顿第一定律和惯性的理解（１）惯性的表现形式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（静止或匀速直线运动）不变。②物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体运动状态难以改变；惯性小，物体运动状态容易改变。（２）惯性定律（牛顿第一定律）与惯性的实质是不同的①惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关。②惯性定律（牛顿第一定律）则反映物体在一定条件下的运动规律。２．对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律的特性六性矢量性→ａ与Ｆ方向相同瞬时性→ａ与Ｆ对应同一时刻因果性→Ｆ是产生ａ的原因同一性→ａ、Ｆ、ｍ对应同一个物体ａ、Ｆ、ｍ统一使用国际单位制单位{独立性→每一个力都可以产生各自的加速度局限性→只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子物体的加速度必须是相对惯性系（相对于地面静止或匀速直线运动的参考系）而言的ìîíïïïïïìîíïïïïïïïïïïïïïïïï３．牛顿第三定律（１）作用力与反作用力的关系作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”。①三同同大小同时产生、变化、消失同性质{②三异反向异体不同效果{③三无关与物体的种类无关与相互作用的两物体的运动状态无关与是否与另外物体相互作用无关{（２）一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别一对作用力和反作用力一对平衡力相同点等大、反向，作用在同一条直线上续表一对作用力和反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个不同的物体上作用在同一个物体上依赖关系相互依存，不可单独存在无依赖关系，解除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡力的效果两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零力的性质一定相同不一定相同 如图所示，质量为Ｍ＝６０ｋｇ的人站在水平地面上，用定滑轮装置将质量为ｍ＝４０ｋｇ的重物送入井中。当重物以２ｍ／ｓ２的加速度加速下落时，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则人对地面的压力大小为（ｇ取１０ｍ／ｓ２）（ ）Ａ．２００ＮＢ．２８０ＮＣ．３２０ＮＤ．９２０Ｎ解题思路 （１）利用牛顿第二定律求绳的拉力。（２）利用牛顿第三定律求绳对人的拉力及人对地面的压力。解析 设人对绳的拉力为Ｆ，对重物应用牛顿第二定律得ｍｇ－Ｆ＝ｍａ；由牛顿第三定律可知，绳对人向上的拉力Ｆ′与人对绳的拉力Ｆ等大反向，设地面对人的支持力为ＦＮ，对人应用平衡条件可得Ｆ′＋ＦＮ＝Ｍｇ，解得ＦＮ＝Ｍｇ－ｍｇ＋ｍａ＝２８０Ｎ，由牛顿第三定律可知，人对地面的压力与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为２８０Ｎ，Ｂ正确。答案 Ｂ知识拓展 “转移对象法”在受力分析中的应用对于不宜直接分析的物体，如地面，可转而分析与之接触的物体，解出作用力后，再利用牛顿第三定律说明反作用的大小和方向。１．如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ ）Ａ．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力Ｂ．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力Ｃ．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利Ｄ．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利１．答案 Ｃ Ａ项中两力是一对作用力与反作用力，Ａ错；Ｂ项２２ ５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）中两力是一对平衡力，Ｂ错；因ｍ甲＞ｍ乙，由ａ＝Ｆｍ知ａ甲＜ａ乙，由ｘ＝１２ａｔ２得ｘ乙＞ｘ甲，Ｃ项正确；由ｘ＝１２ａｔ２知ｘ与收绳的速度无关，Ｄ项错。２．动物园的水平地面上放着一个质量为Ｍ的笼子，笼内有一只质量为ｍ的猴子。当猴以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时，笼子对地面的压力为Ｆ１；当猴以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时，笼子对地面的压力为Ｆ２（如图所示），关于Ｆ１和Ｆ２的大小，下列判断正确的是（ ）Ａ．Ｆ１＝Ｆ２＞（Ｍ＋ｍ）ｇＢ．Ｆ１＞Ｆ２＞（Ｍ＋ｍ）ｇＣ．Ｆ１＜Ｆ２＜（Ｍ＋ｍ）ｇＤ．Ｆ１＞（Ｍ＋ｍ）ｇ＞Ｆ２２．答案 Ｄ 猴子加速向上爬时，对猴子和笼子组成的系统Ｆ１′－（Ｍ＋ｍ）ｇ＝ｍａ＋Ｍ×０，加速下滑时，对猴子和笼子组成的系统：（Ｍ＋ｍ）ｇ－Ｆ２′＝ｍａ＋Ｍ×０。由牛顿第三定律知Ｆ１＝Ｆ１′，Ｆ２＝Ｆ２′可知Ｆ１＞（Ｍ＋ｍ）ｇ＞Ｆ２考点二牛顿运动定律的综合应用 １．超重和失重（１）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。（２）超重、失重和完全失重的比较比较超重失重完全失重产生条件加速度方向向上加速度方向向下加速度方向向下，且大小ａ＝ｇ动力学原理Ｆ－ｍｇ＝ｍａＦ＝ｍ（ｇ＋ａ）ｍｇ－Ｆ＝ｍａＦ＝ｍ（ｇ－ａ）ｍｇ－Ｆ＝ｍｇＦ＝０可能状态①加速上升；②减速下降①加速下降；②减速上升①自由落体运动和所有的抛体运动；②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等 某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为２００Ｎ，在杆的顶部装有一传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小。从演员在滑杆上端做完动作时开始计时，演员先在杆上静止了０．５ｓ，然后沿杆下滑，３．５ｓ末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程演员的ｖ－ｔ图像和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，ｇ＝１０ｍ／ｓ２，则下列说法正确的是（ ）Ａ．演员的体重为８００ＮＢ．演员在最后２ｓ内一直处于超重状态Ｃ．传感器显示的最小拉力为６２０ＮＤ．滑杆长７．５ｍ解析 演员在滑杆上静止时传感器显示的８００Ｎ等于演员和滑杆的重力之和，所以演员体重为６００Ｎ，Ａ错误；由ｖ－ｔ图像可知，１．５～３．５ｓ内演员向下做匀减速直线运动，加速度竖直向上，演员处于超重状态，Ｂ正确；演员加速下滑时滑杆所受拉力最小，加速下滑时ａ１＝３ｍ／ｓ２，对演员由牛顿第二定律知ｍｇ－Ｆｆ１＝ｍａ１，解得Ｆｆ１＝４２０Ｎ，对滑杆由牛顿第三定律和平衡条件得传感器显示的最小拉力为Ｆ１＝４２０Ｎ＋２００Ｎ＝６２０Ｎ，Ｃ正确；由ｖ－ｔ图像中图线与横轴围成的面积可得滑杆长为４．５ｍ，Ｄ错误。答案 ＢＣ２．利用图像解答牛顿运动定律问题（１）处理图像问题的关键是搞清图像所揭示的物理规律或物理量间的函数关系，全面系统地看懂图像中的“轴”、“线”、“点”、“斜率”、“面积”、“截距”等所表示的物理意义。在运用图像求解问题时，还需要具有将物理现象转化为图像问题的能力。运用图像解题包括两个方面：①用给定的图像解答问题，②根据题意去作图，运用图像去解答问题。（２）图像语言、函数语言及文字语言构成表达物理过程与物理参数关系的三种语言。要求能够在任意两种语言间相互转换，以便用相对简单的方法解决物理问题。（３）文字语言、函数语言、图像语言与物理情景之间的相互转换，是确立解题方向、迅速明确解题方法的前提。如图甲所示，质量ｍ＝１ｋｇ的物块在平行斜面向上的拉力Ｆ作用下从静止开始沿斜面向上运动，ｔ＝０．５ｓ时撤去拉力，利用速度传感器得到其速度随时间的变化关系图像（ｖ－ｔ图像）如图乙所示，ｇ取１０ｍ／ｓ２，求：（１）２ｓ内物块的位移大小ｓ和通过的路程Ｌ；（２）沿斜面向上运动的两个阶段加速度大小ａ１、ａ２和拉力大小Ｆ。解析 （１）在２ｓ内，由图乙知：物块沿斜面向上运动的最大距离：ｓ１＝１２×２×１ｍ＝１ｍ物块下滑的距离：ｓ２＝１２×１×１ｍ＝０．５ｍ所以位移大小ｓ＝ｓ１－ｓ２＝０．５ｍ路程Ｌ＝ｓ１＋ｓ２＝１．５ｍ（２）由图乙知，所求两个阶段加速度的大小ａ１＝４ｍ／ｓ２ａ２＝４ｍ／ｓ２设斜面倾角为θ，斜面对物块的摩擦力为ｆ，根据牛顿第二定律有专题三 牛顿运动定律２３ ０～０．５ｓ内：Ｆ－ｆ－Ｇｓｉｎθ＝ｍａ１０．５～１ｓ内：ｆ＋Ｇｓｉｎθ＝ｍａ２解得Ｆ＝８Ｎ答案 （１）０．５ｍ １．５ｍ （２）４ｍ／ｓ２ ４ｍ／ｓ２ ８Ｎ３．连接体问题的处理（１）加速度相同的连接体问题①若求解整体的加速度，可用整体法。整个系统看做一个研究对象，分析整体受外力情况，再由牛顿第二定律求出加速度。②若求解系统内力，可先用整体法求出整体的加速度，再用隔离法将内力转化成外力，由牛顿第二定律求解。（２）加速度不同的连接体问题①若系统内各个物体的加速度不同，一般采用隔离法。以各个物体分别作为研究对象，对每个研究对象进行受力和运动情况分析，分别应用牛顿第二定律建立方程，并注意各个物体的相互作用关系，联立求解。②对某些加速度不同的连接体问题，也可以运用“类整体法”列方程求解设系统内有几个物体，这几个物体的质量分别为ｍ１、ｍ２、ｍ３、…，加速度分别为ａ１、ａ２、ａ３、…，这个系统所受的合外力为Ｆ合，则这个系统的牛顿第二定律的表达式为Ｆ合＝ｍ１ａ１＋ｍ２ａ２＋ｍ３ａ３＋…，其正交分解表达式为Ｆｘ合＝ｍ１ａ１ｘ＋ｍ２ａ２ｘ＋ｍ３ａ３ｘ＋…Ｆｙ合＝ｍ１ａ１ｙ＋ｍ２ａ２ｙ＋ｍ３ａ３ｙ＋…③当系统内各物体由细绳通过滑轮连接，物体加速度大小相同时，也可以将绳等效在一条直线上用整体法处理。如图所示，ｍ１＞ｍ２，可以由整体法列方程为：（ｍ１－ｍ２）ｇ＝（ｍ１＋ｍ２）ａ。如图所示，足够长的倾角θ＝３７°的斜面与水平地面在Ｐ点平滑连接，通过轻绳连接的Ａ、Ｂ两物体静置于水平地面上，质量分别为ｍ１＝２ｋｇ，ｍ２＝４ｋｇ，此时轻绳处于水平且无拉力，物体Ａ与接触面之间的动摩擦因数均为μ１＝０．５，物体Ｂ与接触面之间的动摩擦因数均为μ２＝０．７５。对物体Ｂ施加水