本章复习与测试优质课教案

[一轮复习]专题（三）

牛顿运动定律

高考大纲

内

容

1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用

2.超重和失重

实验四、验证牛顿运动定律

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要

求

Ⅱ

Ⅰ

【知识点一】牛顿第一定律

1.内容：一切物体总保持________状态或________状态，除非作用在它上面的

力迫使它改变这种状态。

2.成立条件：物体不受外力作用。

3.意义：

⑴指出了一切物体都有____________，因此牛顿第一定律又叫_____________。

⑵指出力不是___________物体运动状态的原因，而是___________物体运动状

态的原因，即产生__________________的原因。

4.惯性：

⑴定义：物体具有保持原来________状态或________状态的性质。

⑵性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的________，与物体的运动情

况和受力情况_____________。

⑶量度：___________________是惯性大小的唯一量度，___________的物体惯

性大，________________的物体惯性小。

[解读]

A.牛顿第一定律的理解：

⑴指出了物体的一种固有属性。牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要

属性---惯性，即物体总保持原有运动状态不变的一种性质。

⑵揭示了力的本质。牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而

不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。

⑶揭示了不受力作用时物体的运动状态。牛顿第一定律描述的只是一种理想

状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力作用但所受

合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速

直线运动状态。

B.惯性的理解：

⑴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

动状态不变(静止或匀速直线运动)。

1

⑵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，物体的

运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。

【知识点二】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________的，一个物体对另一

个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一物体________。力是物体与物

体间的相互作用，物体间相互作用的这一对力叫做作用力和反作用力。

2.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小_______，方向________，

作用在__________________。

3.意义：建立了相互作用物体之间的联系及作用力与_______的相互依赖关系。

[解读]

A.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”

B.作用力与反作用力及平衡力的比较

比较

一对作用力

与反作用力

相等

相反

共线

一定相同

同时产生、同时变化、同时消失

异体

一对

平衡力

相等

相反

共线

不一定相同

不一定同时产生、

同时消失

同体

相同点大小

方向

共线

性质

不同效果

效果相同，可以抵消

不能抵消

C.应用牛顿第三定律应注意的问题

⑴定律中“总是”说明对任何物体，在任何情况下牛顿第三定律都是成立的。 ⑵作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果

(运动效果或形变效果)往往不同。

⑶作用与反作用力只能是一对物体间的相互作用力，不能牵扯第三个物体。

【知识点三】牛顿第二定律

1.内容：物体加速度的大小跟作用力成________，跟物体的质量成________。

加速度的方向与_______________________相同。

2.表达式：_______________________________________。

效果

2

不相同点时间

对象

3.适用范围：

⑴只适用于_______参考系(相对地面静止或_______运动的参考系)。

⑵只适用于_______物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。

4.牛顿第二定律的“五”性：

5.力、加速度、速度间的关系：

⑴加速度与合外力有瞬时对应关系，加速度随合外力的变化而变化。

⑵加速度是描述物体速度变化的快慢，加速度变大，速度变化快。

⑶速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的，二者同向速度增加，

反向则速度减小。

6.两类动力学问题：

⑴已知受力情况求物体的____________________________。

⑵已知运动情况求物体的____________________________。

⑶解决两类基本问题的方法：以_______为“桥梁”，由_______和______列方

程求解，具体逻辑关系如图。

[解读]

A.解决两类动力学基本问题应把握的关键

①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析；

②一个桥梁——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁。

B.解答动力学两类问题的基本程序

①明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，

应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系

点，再分别研究每一个物理过程。

②根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画出示意图，

图中应注明力、速度、加速度的符号和方向，对每一个力都明确施力物体

和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有。

③应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，

解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运

算求结果。

3

7.应用牛顿运动定律解题的一般步骤：

⑴选对象----选取研究对象。作隔离体，所选取的研究对象可以是一个物体，

也可以是多个物体组成的系统。

⑵画力图----对研究对象进行受力分析和运动状态分析。

⑶定方向----选取正方向，建立坐标系。（通常以运动方向为正方向）

⑷列方程----根据牛顿运动定律列运动方程；根据运动学公式列方程。

⑸解方程----统一单位，求解方程，并对计算结果进行分析检验或讨论。

8.牛顿运动定律常见题型：

题型一、

超重和失重

㈠

、超重：

⑴定义：物体有向上的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视

重---测力计的示数）__________物体所受重力的现象。

⑵条件：具有竖直向上的加速度，（向上_______运动或向下________运动）。

⑶规律：视重FN（或FT）= mg+ma >mg

⑷实质：重力没有变化，而对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）变大。

㈡、失重：

⑴定义：物体有向下的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视

重---测力计的示数）__________物体所受重力的现象。

⑵条件：具有竖直向下的加速度，（向下_______运动或向上________运动）。

⑶规律：视重FN（或FT）= mg-ma< mg

⑷实质：重力没用变化，而对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）变小。

㈢、完全失重：

⑴条件：竖直向下的加速度a=g。

⑵规律：视重FN（或FT）=0

⑶常见的运动：自由落体、抛体运动、人造航天器绕地球做匀速圆周运动。

⑷特点：在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失。

（单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产

生向下的压强。）

㈣、超重和失重区别：

①超重和失重是物理现象。只取决于加速度的方向，与物体的运动状态无关。

②视重是指物体对支持物的压力（或物体对悬挂物的拉力），是可以改变的。

案例1.一质量为m=40kg的小孩站在电梯内的体重计上，电梯从t=0时刻由静止开始上升。0到6s时间内体重计的示数F随t如图所示，g=10m/s2，则这段时间内电梯上升的高度为多少？

F/N 500 440

400 320

300

t/s

100 0 2 4 6 题型二、连接体

⑴定义：两个或多个物体通过一定方式相连接并“一起运动”，具有相同的加

速度大小和速度大小，这样的物体组叫连接体。

⑵解题方法：整体法和隔离法。

①同方向一起运动(即相对静止）的相互作用的物体组：

4

F个m个a先整体法：F 整体(m1+m2)a；后隔离法：

②不同方向运动但加速度大小相等的相互作用的物体组：只能用隔离法。

⑶解题步骤：

①选取整体为研究对象，受力分析，受力图； ②正交分解法求Fx和Fy

； ③根据牛顿第二定律F整体m1m2a，求加速度a；

④以个体为研究对象，由牛顿第二定律F个m个a建立方程，求相应物理量。

案例2.跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉

着，如图所示。人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳与定滑

轮的质量及绳与滑轮的摩擦不计，g=10m/s2。当人以440N的力拉

绳时：⑴人与吊板的加速度多大？⑵人对吊板的压力多大？

案例3.一条轻细绳跨过定滑轮在绳子两端各有物体A和

B如图所示，它们质量分别mA=0.50kg，mB=0.10kg。开

始运动时，A距地面高度XA=0.75m。求B上升的最大高

A 度。g=10m/s2

B 题型三、瞬间状态处理（牛顿第二定律的瞬时性）

⑴瞬时性：F合与a是一一对应的瞬时关系（即F合与a同变大或同变小）。

⑵瞬间状态（即突变状态）：突变前后F合不同，则对应的a也不同。

⑶特征：

①绳、线、链形变恢复时间极短，可视为迅速突变（即弹力大小迅速变化)。

②橡皮条、弹簧的形变恢复时间较长，可视为不突变（即弹力大小不变）。

⑷解题方法：

F合（前）ma前①突变前：

②突变后：

F合（后）ma后★突变前后均采用隔离法。

案例4.如图所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并

用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状

态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小

为多少？

案例5.如图所示，一质量为m的小球系于长度分别为l1和l2的细线上，l1的一端悬挂于天花板上，与竖直方向夹角为，

l2水平拉直，小球处于平衡状态。现将l2线剪断，则：⑴剪断瞬间小球的加速度为多少？

⑵若将l1改为弹簧，且在弹性限度内，将l2线剪断瞬

l1l2间小球的加速度为多少？

m

5

题型四、F-t图和v-t图比较

⑴通过F-t图，依据牛顿第二定律求加速度；分析运动过程，确定v-t图像。

⑵通过v-t图，求加速度；分析运动过程，依据牛顿第二定律，确定某个力的

大小和方向。

⑶解题方法：按时间分段，一定注重“+、-”号。

案例6.放在水平地面上的物块，受到方向不变的水平推力F的作用，推力F与时间t的图像及速度v与时间t的图像如图所示。g取10m/s2，则：⑴物块的质量为___________kg；⑵物块与地面的动摩擦因数为____________。

F/N v/(m/s)

3 4 2

2 1

t/s 0 t/s 0

6 8 2 4 2 4 6 8

案例7.图中一空间探测器从某星球表面竖直上升，

v(m/s) 探测器质量m=720kg，发动机的推力不变，在升

64 空的过程中突然关闭发动机，探测器从升空到回

t/s 到星球表面的v-t图像。则⑴该星球表面的重力

0 9 45 25 加速度为多大？⑵发动机工作时的推力多大？

-80

题型五、传输带

⑴物块与传输带接触，因两者的快慢不同而产生摩擦力；当两者速度相同时，

摩擦力突变。

⑵物块的x、v、a均以地面为参考系的物理量，与传输带无关。应用运动的独

立性和等时性。

案例8.如图所示，传送带与水平面夹角为370，以v=10m/s运行，在传送带的A端轻轻放一个小物体，物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，AB长16m，求：两种情况下物体从A到B所经历的时间。⑴传送带顺时针

A 方向转动；⑵传送带逆时针方向转动。g=10m/s2

B 370

案例9.如图所示，一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水桌面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，已知盘与桌布间的动摩擦因数为u1，盘与桌面间的动摩擦因数为u2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加

A a 速度a满足的条件是什么？（g表示重力加速度）

B

6

题型六、动力学临界与极值

⑴临界状态：某种物理现象变化为另一种物理现象的转折状态。

⑵极值：某些物理量发生变化时达到最大值或最小值。

⑶临界或极值条件的标志：

①题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存

在着临界点。

②若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题

述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就是临界状态。

③若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述

的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点。

④若题目要求“最终加速度”、“稳定加速度”等，即是要求收尾加速度或

收尾速度。

★临界点的两侧，物体的受力情况、变化规律、运动状态一般要发生改变。

[解读] ①接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力FN=0。

②相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦

力，则相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值。

③绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，绳子断与

不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界

条件是FT=0。

④加速度变化时，速度达到最大的临界条件：加速度a=0。

⑷解决临界问题的基本思路：

①利用分段法，分析物理过程；

②找出变化的物理量（自变量和因变量）；

③探索因变量随自变量变化规律（注重相关量）；

④确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。

案例10.A、B两物块的质量分别为mA=2kg、mB=3kg，它们间的最大静摩擦力和滑动摩擦力都为fm=12N，将它们叠放在光滑水平面上，如图所示。在物体A上施加一水平拉力F=15N，则A、B的加速度各为多大？

A F

B

案例11.如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个轻质弹簧相连接的物块A、B，质量分别为mA、mB，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板。系统处一静止状态，现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求：⑴物块B刚要离开C时物块A的加速度a。⑵从开始到此时物块A的位移d。（重力加速度为g）

A

C

B 

7

9.牛顿运动定律解题技巧：

题型七、物块与斜面体叠放

基本方法：①水平方向分解力；②水平方向分解加速度。

案例12.如图所示，质量M=10kg木楔ABC静止于粗糙的水平地面上，木楔斜面倾角为300。一质量m=1kg的物块由静止沿斜面下滑，当滑行位移x=2m时，其速度v=2m/s，此过程木楔始终没动，则地面对木楔的摩擦力多大？方向如何？

A

m

M 

C B

案例13.如图所示，在光滑水平面上，一个斜面体被固定于地面上的小桩a和b挡住，然后斜面体上放一物块，下列说法正确的是（ ）

m

A.若物块加速下滑，则b受挤压

B.若物块减速下滑，则b受挤压

M C.若物块匀速下滑，则a受挤压

a b D.若物块减速上滑，则a受挤压

题型八、单体多过程和多体多过程

⑴很多动力学问题中涉及物体两个或多个连续的运动过程，在不同运动阶段，

物体的运动情况和受力情况都发生了变化。

⑵既要将每个过程独立分析清楚，又要关注它们之间的联系。

[解读]

①任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成，上一过程的结

果是下一过程的已知。

②仔细审题，找出各过程的关联，按顺序逐个分析；对于每一个过程，选择

什么规律，应用哪一个运动学公式要明确。

③注意两个过程的连接处，加速度可能突变，但速度一般不会突变，速度是

联系前、后两个阶段的桥梁。

案例14.如图甲所示，物块m=1kg，v0=10m/s，在水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动。某时刻恒力F突然反向，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化关系如图乙所示，g=10m/s2。求：⑴物块与水平面间动摩擦因数μ。⑵恒力F经多长时间开始反向？

案例15.水上滑梯可简化成如图所示的模型：倾角θ=37º的斜滑道AB和水平滑道BC平滑连接，起点A的竖直高度H=11.0m，BC长d=6.0m，BC面与水面的

8

高度h=5.0m。人与滑梯间的滑动摩擦力与速度有关，当速度超过4m/s时，人与滑梯间的动摩擦因数就会由μ1=0.25变为μ2=0.125。某人从滑道顶端A点无初速地自由滑下，重力加速度g=10m/s2，sin 37º=0.6，cos 37º=0.8。求：⑴人从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间。⑵人滑到C点时的速度大小。⑶人落水点到C点的水平距离。

题型九、滑板与滑块

⑴属于牛顿运动定律与运动学等知识的综合问题，着重考查学生分析问题、运

用知识的能力。

⑵仔细审题，清楚题目的含义、分析每一个物体的受力情况、运动情况，准确

求出各物体在各运动过程的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，

找出物体之间的位移关系或速度关系。

⑶注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。

[解读]

案例16.倾角为θ=37°的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为3/8，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l=27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：⑴在0至2s时间内A和B加速度的大小。⑵A在B上总的运动时间。sin37°=3/5

9

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