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單元三 牛頓運動定律
——2025屆高考物理一輪復習一站式復習之講義
【高考考情分析】
命題特點：
近幾年高考對牛頓運動定律的考查，以選擇題為主，主要考查對牛頓第二定律瞬時性、矢量性、獨立性的理解，有的通過運動圖像提供信息，要求分析物體的實際運動問題；當然也有計算題，這類考題主要綜合牛頓運動定律和運動學規律，注重與生產、生活、當今熱點、現代科技的聯系。許多試題在考查知識的同時，還滲透對思維方式的考查，如用整體法與隔離法、極限法、假設法、數學方法解決臨界極值問題等。
備考建議：
復習這一內容應抓住三個方面：一是理解并能靈活運用牛頓運動定律，注重與生產、生活聯系的問題的分析與求解；二是弄清連接體的類型以及運動特點，會用整體法、隔離法解決連接體問題；三是理解幾種常見的臨界極值條件，會用極限法、假設法、數學方法解決臨界極值問題。
【基礎知識復習】
一、對牛頓第一定律的理解
1.內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。
2.意義
（1）揭示了物體的一種理想狀態；物體不受力（實際上不存在），與所受合外力為零的運動狀態表現是相同的。
（2）揭示了力的本質；力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因。
（3）揭示了物體的一種固有屬性——慣性，即保持原有運動狀態的特性。
3.慣性
（1）慣性不是一種力。對物體受力分析時，不能把“慣性力”作為物體實際受到的力。
（2）慣性是物體保持原有運動狀態不變的一種性質，其大小只取決于物體的質量，質量越大，慣性越大。
二、對牛頓第三定律的理解
1.內容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。
2.一對相互作用力和一對平衡力的區別
一對相互作用 一對平衡力
相同點 等大、反向，作用在同一條直線上
不同點 受力物體 作用在兩個不同的物體上 作用在同一個物體上
依賴關系 相互依存，不可單獨存在 無依賴關系，解除一個，另一個可依然存在，只是不再平衡
力的效果 兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力 兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零
力的性質 一定相同 不一定相同
三、對牛頓第二定律的理解
1.表達式：。
公式中三個物理量單位采用國際單位制單位時才有。
2.牛頓第二定律的適用范圍
（1）牛頓第二定律只適用于相對地面靜止或勻速直線運動的參考系。
（2）牛頓第二定律只適用于宏觀、低速運動的物體。
3.單位制、基本單位、導出單位
1）單位制：基本單位和導出單位一起組成了單位制。
①基本單位：只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用這幾個單位推導出其他物理量的單位。這些被選定的物理量叫作基本量，基本物理量的單位叫基本單位。
②導出單位：由基本單位根據物理公式推導出來的其他物理量的單位。
2）國際單位制中的基本物理量和基本單位：質量/(kg)，時間/(s)，長度/(m)，電流/(A)，熱力學溫度/(K)，物質的量/(mol)，發光強度/(cd)。
四、牛頓第一定律的應用
物體的速度(大小或方向)改變了，我們就說物體的運動狀態改變了。運動狀態改變的物體(處于非平衡態)一定受力且合力不為零。
五、牛頓第二定律的應用超重和失重
1.超重、失重問題中物體受到的彈力大于重力(超重)或小于重力(失重)，重力不變仍為mg。
2.超重、失重與物體的速度無關，與物體的加速度方向有關。加速度向上為超重，加速度向下為失重。
3.對系統超重、失重的判定不能只看某一物體，要綜合分析某一物體的加速運動會不會引起系統內其他物體運動狀態的變化。
4.在完全失重的狀態下，由重力產生的一切物理現象都會消失。如單擺停擺、天平失效、浸沒于液體中的物體不再受浮力、水銀計氣壓計失效等，但測力的儀器，如彈簧測力計是可以使用的。
六、牛頓第三定律的應用
1.內外力
對于相互作用的物體，如果在分析單一物體時其與另一物體間作用力和反作用力均不是內力；如果將相互作用的物體視為整體，則其相互作用力為內力。
2.在對物體進行受力分析時，如果不便于分析物體受到的某個力時，則可以通過分析其反作用力來解決問題。
3.一對作用力和反作用力，分別作用于兩個相互作用的物體上，不能抵消各自產生的效果，不存在相互平衡的說法。
【重點難點復習】
探究一、兩類運動學問題及等時圓
一、已知物體的受力情況，求解物體的運動情況
解這類題，一般是受力分析求出合力，應用牛頓第二定律求出物體的加速度，再根據物體的初始運動情況，應用運動學公式，求出物體的運動規律。
1.等時圓問題
如圖甲，質點從半徑為R的豎直圓環上沿不同的光滑弦上端由靜止滑到圓環的最低點所用時間t相等。證明：跟你局勻變速直線運動規律可得，所以可見t與θ無關。
由此可知：如圖乙，質點沿不同的光滑弦上端由靜止滑到下端所用時間相等；如圖丙，質點沿兩個相切豎直圓環且兩環的豎直直徑均過切點的光滑弦的上端由靜止滑到下端所用時間相等。
2.以“等時圓”模型為例，分析要點如圖所示。
二、已知物體的運動情況，求解物體的受力情況
解這類題目，一般是應用運動學公式求出物體的加速度，再應用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進而對物體受力分析，由已知力、合力求出未知力。
探究二、動力學中的連接體問題及瞬時加速度問題
1.常見連接體的類型
（1）彈簧連接體
（2）物物疊放連接體
（3）輕繩連接體
（4）輕桿連接體
2.連接體的運動特點
輕繩：輕繩在伸直狀態下，兩端的連接體沿繩方向的速度一般是相等。
輕繩簧：在彈簧發生形變的過程中，兩端連接體的速度不一定相等；在彈簧形變最大時，兩端連接體的速率相等。
3.處理連接體的方法
4.輕繩、輕桿上的彈力以及疊放物體間的彈力都可以從某一值突然變為零;而彈簧上彈力當形變量x不能發生突變時，（若剪斷彈簧，x突變為0)彈簧彈力不能突變為零。
5.突變問題中求瞬時加速度的解題步驟
第一步：分析原來物體的受力情況
第二步：分析物體在突變時的受力
第三步：由牛頓第二定律列方程
第四步：求出瞬時加速度，并討論其合理性
探究三、臨界極值問題
1.基本思路
（1）認真審題，詳盡分析問題中變化的過程（包括分析整體過程中有幾個階段）；
（2）尋找過程中變化的物理量；
（3）探索物理量的變化規律
（4）確定臨界狀態，分析臨界條件，找出臨界關系。
2.思維方法
極限法 把物理問題（或過程）推向極端，從而使臨界現象（或狀態）暴露出來，以達到正確解決問題的目的
假設法 臨界問題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時，或變化過程中可能出現臨界條件，也可能不出現臨界條件時，往往用假設法解決問題
數學法 將物理過程轉化為數學表達式，根據數學表達式解出臨界條件
【基本方法與技能復習】
一、傳送帶模型
1.水平傳送帶
2.傾斜傳送帶
解題秘籍
1.抓好一個力的分析——摩擦力
2.注意三個狀態的分析——初態、共速、末態
二、版塊模型
1.物塊與木板
2.小車與人
3.子彈打滑塊
解題秘籍
1.分析時要抓住一個轉折和兩個關聯
2.分析板塊模型的“四點”注意
1)用隔離法分析物塊和木板的受力，分別求出物塊和木板的加速度。
2)建立物塊位移、木板位移、物塊相對木板位移之間的關系式。
3)不要忽略物塊和木板的運動存在等時關系。
4)在運動學公式中，位移、速度和加速度的參考系是相同的(一般為地面) 。
【典型例題復習】
1．[2023年海南高考真題]如圖所示，工人利用滑輪組將重物緩慢提起，下列說法正確的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一對平衡力
B.工人對繩的拉力和繩對工人的拉力是一對作用力與反作用力
C.重物緩慢拉起過程，繩子拉力變小
D.重物緩慢拉起過程，繩子拉力不變
2．[2023年天津高考真題]質量為m的列車勻速v行駛，突然以F大小的力制動剎車直到列車停止，過程中恒受到f的空氣阻力，下列說法正確的是( )
A.減速運動加速度大小 B.力F的沖量為
C.剎車距離為 D.勻速行駛時功率為
3．[2022年遼寧高考真題]如圖所示，一小物塊從長1 m的水平桌面一端以初速度沿中線滑向另一端，經過1 s從另一端滑落。物塊與桌面間動摩擦因數為μ，g取。下列的取值可能正確的是( )
A. B. C. D.
參考答案
1．答案：B
解析：工人受到三個力的作用，即繩的拉力、地面的支持力和重力，三力平衡，A錯；工人對繩的拉力和繩對工人的拉力是一對作用力與反作用力，B對；對動滑輪受力分析，由平衡條件有，其中T為繩子拉力的大小，θ為與動滑輪相連的兩段繩的夾角、m為重物與動滑輪的總質量，隨著重物的上升，θ增大，則繩的拉力變大，CD錯。
2．答案：C
解析：A、根據牛頓第二定律有
解得
故A錯誤；
B、規定向右為正方向，根據動量定理有
可知力F的沖量小于mv，故B錯誤；
C、根據動能定理有
解得
故C正確；
D、勻速行駛時，列車的牽引力等于阻力，則功率為，故D錯誤；
故選：C。
3．答案：B
解析：

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