1、牛顿运动定律考点考纲要求 专家解读牛顿运动定律及其应用超重与失重 单位制 1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理。2高考命题中有关本章内容的题型有选择题、计算题。高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系。3本章是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高。纵观近几年高考试题
2、，预测 2019 年物理高考试题还会考：1、牛顿运动定律是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，题型主要有选择题，高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与动量、能量、电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系2、本专题是高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算题。考向 01 牛顿运动定律1.讲高考（1）考纲要求主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题（2
3、）命题规律牛顿运动定律是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，题型主要有选择题，高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系案例 1如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块 P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力 F 作用在 P 上，使其向上做匀加速直线运动，以 x 表示 P 离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示 F 和 x 之间关系的图像可能正确的是（ ）A. B. C. D. 【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标 I 卷）【答案】 A【点睛
4、】牛顿运动定律是高中物理主干知识，匀变速直线运动规律贯穿高中物理。案例 2【2017新课标卷】（12 分）为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线距离 s0和 s1（ s1 t2D无法定 t1, t2哪个较大【答案】 B【正解】【错因】本题容易出错的地方在于阻力的方向容易弄错，注意阻力方向与相对运动方向相反，上升和下降过程阻力方向不同 考向 02 动力学的两类基本问题1.讲高考（1）考纲要求熟练应用牛顿运动定律和运动学公式解决两类动力学问题（2）命题规律是高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算
5、题。案例 1（多选）地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小 v 随时间 t 的变化关系如图所示，其中图线分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程，A. 矿车上升所用的时间之比为 4:5 B. 电机的最大牵引力之比为 2:1C. 电机输出的最大功率之比为 2:1 D. 电机所做的功之比为 4:5【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国 III 卷）【答案】 AC【解析】试题分析 本题考查速度图像，牛顿运 动定律、功和功率及其相关的知识
6、点。为 21，选项 C 正确；加速上升过程的加速度 a1= ，加速上升过程的牵引力 F1=ma1+mg=m( +g)，减速上升过程的加速度 a2=- ，减速上升过程的牵引力 F2=ma2+mg=m(g - )，匀速运动过程的牵引力 F3=mg。第次提升过程做功 W1=F1 t0v0+ F2 t0v0=mg v0t0；第 次提升过程做功 W2=F1 t0 v0+ F3 v03t0/2+ F2 t0 v0 =mg v0t0；两次做功相同，选项 D 错误。点睛 此题以速度图像给出解题信息。解答此题常见错误主要有四方面：一是对速度图像面积表示位移掌握不到位；二是运用牛顿运动定律求解牵引力错误；三是不能
7、找出最大功率；四是不能得出两次提升电机做功。实际上，可以根据两次提升的高度相同，提升的质量相同，利用功能关系得出两次做功相同。案例 2（多选）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一 小物块， O 点为弹簧在原长时物块的位置物块由 A 点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达 B 点在从 A 到 B 的过程中，物块（ ）A. 加速度先减小后增大 B. 经过 O 点时的速度最大C. 所受弹簧弹力始终做正功 D. 所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 AD点睛：本题以弹簧弹开物体的运动为背景考查力与运动的关系和功能
8、关系，解题的关键是要分阶段将物体的受力情况和运动情况综合分析，另外还要弄清整个运动过程中的功能关系。案例 3【2015全国新课标20】（多选）在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一大小为 a 的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩 P 和 Q 间的拉力大小为 F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为 a 的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P 和 Q 间的拉力大小仍为 F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为： （ ）A8 B10 C15 D18【答案】BC【考点定位】牛顿第二定律【名师点睛】本题主要是整体法和隔离
9、法，以及牛顿第二定律的应用。2讲基础（1）解两类问题的思路可用下面的框图来表示：分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度。（2）解答动力学两类问题的基本程序利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关键，是解决这类问题的思考方向（3）动力学图象问题（4）连接体问题（5）多过程问题3讲典例案例 1如图所示，一个竖直固定在地面上的透气圆筒，筒中有一劲度系数为 k 的轻弹簧，其下端固定，上 端连接一质量为 m 的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料ER 流体，它对滑块的阻力可调滑块静止时，ER
10、流体对其阻力为零，此时弹簧的长度为 L.现有一质量也为 m(可视为质点)的物体在圆筒正上方距地面 2L 处自由下落，与滑块碰撞(碰撞时间极短)后黏在一起，并以物体碰前瞬间速度的一半向下运动ER 流体对滑块的阻力随滑块下移而变化，使滑块做匀减速运动，当下移距离为 d 时，速度减小为物体与滑块碰撞前瞬间速度的四分之一取重力加速度为 g，忽略空气阻力，试求：(1)物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小；(2)滑块向下运动过程中的加速度大小；(3)当下移距离为 d 时，ER 流体对滑块的阻力大小.【答案】 （1） （2） （3）【解析】【分析】（1）由速度位移公式求的速度（2）由物体的运动过程可以求得物体的加
11、速度的大小；（3）对物体受力分析，由牛顿第二定律可以求得滑块受到的阻力的大小。【详解】(3)设下移距离 d 时弹簧弹力为 F，ER 流体对滑块的阻力为 ，对物体与滑块组成的整体，受力分析如图所示由牛顿第二定律得：又 ，联立解得：【点睛】本题考查了求速度、加速度、阻力大小，分析清楚物体运动过程，应用自由落体运动规律、运动学公式、牛顿第二定律即可正确解题，题目的综合性较强，能够很好考查学生的分析问题的能力【趁热打铁】如图为某一个质点所受的合力 F 与时间 t 的关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，设质点从静止开始运动，由此可判断（ ）A质点始终向前运动B质点向前运动一段时间后停止C质点向前运动
12、，再返回不会停止D质点向前运动，再返回停止【答案】 A【解析】【详解】【点睛】本题物体在周期性外力作用运动，往往分析一个周期内物体的运动情况，再周期性重复。案例 2如图所示，有一水平传送带以 6 m/s 的速度按顺时针方向匀速转动，传送带右端连着一段光滑水平面 BC，紧挨着 BC 的水平地面 DE 上放置一个质量 M= 1kg 的木板，木板上表面刚好与 BC 面等高.现将质量 m=1 kg 的滑块轻轻放到传送带的左端 A 处，当滑块滑到传送带右端 B 时刚好与传送带的速度相同，之后滑块又通过光滑水平面 BC 滑上木板。滑块与传送带间的动摩擦因数 ,滑块与木板间的动摩擦因数 ,木板与地面间的动摩
13、擦因数 ,取 g= 10m/s2。求：(1)滑块从传送带 A 端滑到 B 端，相对传送带滑动的路程；(2)滑块从传送带 A 端滑到 B 端，传送带因传送该滑块多消耗的电能；(3)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等，则木板至少多长 才倉旨使滑块不从木板上掉下来。【答案】 (1)4m (2)36J (3)L=6m【解析】【分析】(1)滑块在传送带上运动，摩擦力提供加速度，由牛顿第二定律即可求出加速度，然后由运动学的公式即可求出；(2)传送带因传送滑块多消耗的电能转化为滑块的动能和内能；(3)滑块滑上木板，对滑块和木板受力分析，求出加速度，结合速度相等是恰好不滑下的临界条件，由运动学的公式即可
14、求出.【详解】(2)传送带因传送滑块多消耗的电能(3)滑块以 6m/s 的速度滑上木板，对滑块和木板受力分析,滑块受到木板对其向 左的 摩擦力，设滑块减速晕的加速度为 a 滑.则 a 滑 =g 2=2m/s2木板受到滑块对其向右的摩擦力和地面对其向左的摩擦力，由牛顿第二定律得： Ma 木 =mg 2-(M+m)g 3解得： a 木 =1m/s2假设滑块在木板上经过时间 t，木板和滑块达到共同速度 v 共对滑块： ,v 共 =v-a 滑 t对木板： , v 共 = a 木 t则木板长度 L=x 滑 -x 木代入数据得： L=6m【点睛】该题考查传送带模型与滑块-木板模型，解决本题的关键理清物块在
15、传送带上和木板上的运动规律，结合运动学公式和牛顿第二定律进行求解.滑块-木板也可以使用动量守恒定律来解答. 【趁热打铁】一个小球从水面上方某一高度处由静止落下，进入水中后受到的浮力大小恒定，受到水的黏滞阻力的大小与速度成正比，浮力大于重力，水足够深，关于小球在水中运动的加速度，下列说法正确的是A小球向下运动时，加速度方向一直向下B小球向下运动时，加速度一直减小C小球向上运动时，加速度方向一直向下D小球向上运动时，加速度一直增大【答案】 B【解析】【分析】根据牛顿第二定律进行分析，注意对小球进行受力分析，受到重力、浮力和黏滞阻力；【详解】【点睛】本题考查牛顿第二定律的应用问题，注意题中浮力不变，
16、但是黏滞阻力会随着速度的变化而变化。4讲方法(1) 解决两类动力学的基本问题时在解决两类动力学的基本问题时，不论哪一类问题，都要进行受力分析和运动情况分析，如果物体的运动加速度或受力情况发生变化，则要分段处理，此时加速度或受力改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量。（2）利用整体法与隔离法求解动力学中的连接体问题解决这类问题的关键：正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解，一般是“先整体求加速度，后隔离求内力”。（3）动力学图象问题牛顿第二定律与 v t 图象相结合的问题，一般先由 v t 图
17、象分析物体的加速度及其变化规律，再由牛顿第二定律列方程求解问题，或者先由牛顿第二定律分析加速度及其变化规律，再作出 v t 图象。（4）多过程运动问题分析要点:题目中有多少个物理过程？每个过程物体做什么运动？每种运动满足什么物理规律？运动过程中的一些关键位置(时刻)是哪些?5讲易错【题目】如图所示，一固定粗糙斜面与水平面夹角 .一个质量 的小物体（可视为质点） ，在F10N 的沿斜面向上的拉力作用下，由静止开始沿斜面向上运动.已知斜面与物体间的动摩擦因数 ，取 .试求：（1）物体在拉力 F 作用下运动的加速度 ；（2）若力 F 作用 1.2s 后撤去，物体在上滑过程中距出发点的最大距离 s；（
18、3）物体从 静止出发，到再次回到出发点的过程中，物体克服摩擦所做的功 .【答案】 （1） （2） （3）【正解】(1)对物体受力分析，依据牛顿第二定律：物体受到斜面对它的支持力物体受到斜面对它的摩擦力物体的加速度 .（3）整个运动过程所通过的路程为克服摩擦所做的功 .【错因】（1）对物体受力分析，求出摩擦力大小，再根据牛顿第二定律即可求得加速度大小；（2）根据速度公式和位移公式分别求出速度和位移，再对撤去拉力后过程分析，根据牛顿第二定律可求得加速度，再根据速度和位移关系即可求得上滑的位移，从而求出总位移；（3）整个过程中摩擦力不变，且一直做负功，故根据摩擦力与路程的乘积即可求得克服摩擦力所做的
19、功考向 03 超重和失重1.讲高考（1）考纲要求掌握超重、失重的概念，会分析有关超重、失重的问题。（2）命题规律考查的题目多为选择题；注意与力的平衡、运动学公式相结合；注意图象问题。案例 1如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作，下列 F-t 图像能反应体重计 示数随时间变化的是A. B. C. D. 【来源】浙江新高考 2018 年 4 月选考科目物理试题【答案】 C【点睛】人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态。案例 2【2015江苏6】（多选）一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图所示，以竖直向上
20、为 a 的正方向，则人对地板的压力： （ ）A t=2s 时最大 B t=2s 时最小 C t=8.5s 时最大 D t=8.5s 时最小【答案】AD【解析】 由题意知 在上升过程中： ，所以向上的加速度越大，人对电梯的压力就越大，故 A 正确，B 错误；由图知，7s 以后加速度向下，由 知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，所以 C 错误，D 正确。【考点】本题考查牛顿第二定律【名师点睛】本题主要是识图能力，利用加速度与时间的关系，结合牛顿第二定律 F=ma，由运动分析物体的受力情况。案例 3【2015重庆5】若货物随升降机运动的 图像如题 5 图所示（竖直向上为正），则货物受vt到升
21、降机的支持力 与时间 关系的图像可能是： （ ）Ft【答案】B【考点定位】 图像、超重与失重、牛顿第二定律。vt【名师点睛】图象从六个方面认识：一看轴，二看线，三看斜率，四看面，五看截距，六看点。超重和失重、平衡状态是由竖直方向的加速度决定。2讲基础（1）实重和视重实重：视重：（2）超重、失重和完全失重的产生条件（3）超重、失重和完全失重的比较不论超重、失重或完全失重，物体的重力依然不变，只是“视重”改变3讲典例案例 1如下图所示，一个质量为 M 的人站在台秤上，用跨过定滑轮的绳子将质量为 m 的物体自高处放下，当物体以加速度 a 加速下降(avBB vAvBC绳的拉力等于 B 的重力D绳的拉
22、力小于 B 的重力【答案】 A【解析】【详解】小车的运动可分解为沿绳方向和垂直于绳的方向的两个运动，设斜拉绳子与水平面的夹角为 ，由几何关系可得：v B=vAcos，所以 vAv B； 【点睛】解决本题的关键将汽车的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，知道沿绳子方向的速度等于重物的速度大小案例 2一位同学的家住在一座 25 层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断的运行，最后停在最高层。在整个
23、过程中，他记录了台秤不同时间段内的示数。记录的数据如下表所示。但由于 03.0s 段的时间太短，他没来得及将台秤的示数记录下来。假设在每个时间段内台秤示数都是稳定的。重力加速度 g 取 10m/s2。时间/s 台秤示数/kg电梯启动前 5.003.03.013.0 5.013.019.0 4.619.0 以后 5.0电梯在 03.0s 时间段内台秤的示数应该是多少。根据测量的数据，计算该座楼房每一层的平均高度。【答案】 5.8 2.9m【解析】【分析】（1）由表格的数据可以知道 13s19s 内，台秤对人的支持力，由此可以求得加速度，进而由图象计算可知人的最大速度由图象得到 03s 内加速度，
24、进而应用牛顿第二定律求得此时间内的支持力，等于台秤的示数；（2）由由 v-t 图象的面积表示位移，求出 019s 内位移，除以总层数就是每层高度。【详解】（2）由 v-t 图象的面积表示位移，则 019s 内位移：则每层楼高：【点睛】解决本题的关键：一是对表格的识别，要能通过表格知道，台秤的示数就等于称对人的压力大小二是对v-t 图象的性质熟练应用，其内容包括，起点，交点，斜率，面积表示位移等 【趁热打铁】2003 年 10 月 15 日，我国成功发射了“神舟”五号载人宇宙飞船。火箭全长 ，起飞质量为 480t，刚起飞时，火箭竖直升空，航天员杨利伟有较强的超重感，仪器显示他对座舱的最大压力达到
25、他体重的 5 倍。点火发射时，火箭的最大推力 取 A B C D【答案】 B【解析】【详解】4讲方法（1）超重、失重、完全失重产生的条件超重：物体有竖直向上的 加速度或加速度有竖直向上的分量失重：物体有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量完全失重：ag，方向竖直向下（2）物体是否处于超重或失重状态不在于物体是向上运动还是向下运动，而在于物体是有向上的加速度还是有向下的加速度（3）完全失重当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有 ag 的加速度效果，不再产生其他效果平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等5讲易错
26、【题目】如图是一种升降电梯的示意图， A 为载人箱， B 为平衡重物，它们的质量均为 M，上下均有跨过滑轮的钢索系住，在电动机的牵引下使电梯上下运动如果电梯中乘客的质量为 m，匀速上升的速度为 v，电梯即将到顶层前关闭电动机依靠惯性上升 h 高度后停止，在不计空气和摩擦阻力的情况下，重力加速度为 g，下列说法正确的是( )A关闭电动机后，乘客处于超重状态B关闭电动机后，乘客处于失重状态C由于 A、 B 质量相等，故关闭电动机后，乘客的加速度大小为 gD关闭电动机后，电梯上升的高度 h 一定小于【答案】 B【正解】【错因】通过加速度的方向判断物体的超失重，对系统运用牛顿第二定律求出加速度，通过速度位移公式求出上升的高度。
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