2026届高考物理一轮复习讲义：牛顿运动定律

第一讲 牛顿运动定律
[人教版必修第一册]
1．第四章第1节P79页，关于力和运动的关系的认知历史上经历了哪几个阶段，对应人物是谁？
提示：经历了①亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方；②伽利略的观点：力不是维持物体运动的原因；③笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向；④牛顿的观点：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。
2．第三章第3节P64页，一对相互平衡的力与一对作用力和反作用力的主要区别是什么？
提示：一对相互平衡的力是作用在同一个物体上，力的种类不一定相同，作用效果相互抵消；一对作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体上，且力的种类一定相同，作用效果不能抵消。
3．第四章第1节P80页伽利略用了什么方法揭示了力和运动的关系？
提示：理想实验的方法，逻辑推理与事实经验相结合。
4．第四章复习与提高A组P105页的第1题，正确理解惯性的意义。
提示：汽车的惯性只与质量有关，与速度无关。
设汽车的运动方向为正方向。汽车在紧急刹车制动的过程中，可以认为汽车所受阻力的大小F1不变，根据牛顿第二定律有a＝，汽车制动的加速度不变；已知末速度为0，根据匀变速直线运动规律有 t＝，若初速度v0越大，则制动时间 t越大。
在作答此题时可能会遇到两个思维障碍：第一，不能将汽车紧急刹车制动过程抽象为末速度为0的匀减速直线运动，无法正确选择公式 t＝进行分析。第二，认为两种情况下汽车受到的阻力不同。实际上，汽车在紧急刹车制动的过程中，空气阻力与制动相比可以忽略不计，汽车受到的阻力可以认为相同。
1．牛顿第一定律
（1）内容：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。
（2）意义：
①指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
②指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因。
③牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的，因此该定律不是实验定律，而是基于事实实验基础上的科学推理与归纳。
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：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。
（3）量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
题型一 牛顿第一定律的理解与应用
（2024·北京·联考题）2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在神舟十六号开讲。其中的 一次实验，航天员在背景板前先将一个质量较小的钢球甲悬停在空中，然后将另一个质量较大的钢球乙向右扔出，乙球被扔出后沿直线匀速运动直到和甲球发生正碰，如图所示。碰撞后，乙球的速度有所减小，但仍继续向右匀速直线运动，而甲球被碰后则以较大的速度向右飞出。相对于背景板，下列说法正确的是（　　）
A．乙球被扔出的过程中，其运动状态始终保持不变
B．乙球被扔出后靠近甲的过程中，其运动状态会发生改变
C．两球碰撞过程中，甲球的运动状态发生改变，乙球的运动状态保持不变
D．两球碰撞过程中，甲、乙两球的运动状态均发生改变
答案 D
解析 A．乙球被扔出的过程中，航天员对乙球有力的作用，其运动状态发生改变，故A错误；
B．乙球被扔出后靠近甲的过程中，沿直线匀速运动，受力平衡，其运动状态不发生改变，故B错误；
CD．两球碰撞过程中，均受到对方力的作用，甲、乙两球的速度均发生变化，甲、乙两球的运动状态均发生改变，故C错误，D正确。
故选D。
题型二 惯性的理解与应用
（2023·福州·模拟题）大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动（如图甲所示），为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板（如图乙所示）。下列说法错误的是（　　）
A．油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧
B．油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动
C．油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动
D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板油也几乎不会涌动
答案 B
解析 由于惯性油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，故A正确；惯性取决于物体的质量，油的惯性大小不变，故B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，由于惯性油向前涌动，设置挡板能减弱油向前剧烈涌动，故C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡板油也几乎不会涌动，故D正确。故B选项符合题意。
惯性的两种表现形式：
（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不变（静止或匀速直线运动）。
（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，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态较易改变。
1．（多选）下列对牛顿第一定律的理解正确的是（　　）
A．牛顿第一定律反映了物体在不受外力作用时的运动规律
B．在不受外力作用时，物体的运动状态保持不变
C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动
D．奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
答案 ABD
解析 牛顿第一定律描述的是物体在不受外力作用时的运动规律，在不受外力作用时总保持匀速直线运动状态或静止状态不变，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用而改变了运动状态，奔跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，C错误，D正确。
2．某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力F击打羽毛球筒的上端，则（　　）
A．该同学是在利用羽毛球的惯性
B．该同学无法取出羽毛球
C．羽毛球会从筒的下端出来
D．羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来
答案 A
解析 用力F击打羽毛球筒的上端时，球筒会在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，故A正确，B、C错误；球筒向下运动，羽毛球相对于球筒向上运动，所以羽毛球受到向下的摩擦力，故D错误。
1．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。
（2）表达式： F＝kma，其中k是比例系数。在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/s2），力的单位取牛顿（N）时，F＝ma。
（3）牛顿第二定律的理解
因果性 F是产生a的原因
同一性 a、F、m对应同一物体
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
矢量性 a与F方向相同
瞬时性 a与F对应同一时刻
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
只适用于惯性参考系
2．合力、速度、运动情况的关系
（1）合力与速度方向相同时，物体做加速直线运动。
（2）合力与速度方向相反时，物体做减速直线运动。
（3）合力与速度不在同一直线上时，物体做曲线运动。
3．单位制
（1）单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。
（2）基本单位：在力学范围内，规定质量、长度和时间为三个基本量，它们的单位为基本单位。单位分别是米、千克、秒。
（3）导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
（4）国际单位制的基本单位（共7个）
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
长度 l 米 m
质量 m 千克（公斤） kg
时间 t 秒 s
电流 I 安[培] A
热力学温度 T 开[尔文] K
物质的量 n，（ν） 摩[尔] mol
发光强度 I，（Iv） 坎[德拉] cd
题型一 单位制
（2023·辽宁·历年真题）安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为 l1和 l2、电流大小分别为I1和I 的平行直导线间距为r时，相互作用力的大小可以表示为。比例系数k的单位是（　　）
A．kg·m/(s2·A) B．kg·m/(s2·A2) C．kg·m2/(s3·A) D．kg·m2/(s3·A3)
答案 B
解析 根据公式得，得k的单位为kg·m/(s2·A2)。
题型二 牛顿第二定律的理解
（多选）（2024·江西·联考题）下列说法正确的是（　　）
A．对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即获得加速度
B．物体由于做加速运动，所以才受合外力作用
C．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关
D．物体所受合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小
答案 ACD
解析　由牛顿第二定律的瞬时性可知，A正确；由牛顿第二定律的矢量性可知，C正确；力是产生加速度的原因，而不是先有加速度，才受合外力，B错误；由a＝可知，合外力减小，加速度一定减小，当加速度方向与速度方向一致时，速度增大，D正确。本题正确答案为ACD。
题型三 合力、速度、加速度间的关系
（多选）（2024·河北·联考题）如图甲所示， 一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体，一半径为r、质量为m的金属小球，从t＝0时刻起，由液面静止释放，小球在液体中下落，其加速度a随速度v的变化规律如图乙所示。已知小球在液体中受到的阻力f＝6πηvr，式中r是小球的半径，v是小球的速度，η是常数。忽略小球在液体中受到的浮力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．小球的最大加速度为g
B．小球的速度从0增加到v0的过程中，做匀变速运动
C．小球先做加速度减小的变加速运动，后做匀速运动
D．小球的最大速度为
答案　ACD
解析　当t＝0时，小球所受的阻力f＝0，此时加速度为g，A正确；由题图乙知，小球的速度从0增加到v0的过程中，加速度减小，B错误；根据牛顿第二定律有mg－f＝ma，解得a＝g－，当a＝0时，速度最大，此后小球做匀速运动，最大速度vm＝，C、D正确。故选ACD。
题型四 力的合成与分解与牛顿第二定律的综合应用
（2024·浙江·联考题）照片甲是临平一酒店自助餐厅的保温储盘装置，顾客拿走一个盘子后下面的 盘子就上升到原来的位置，小明仔细观察其结构，发现原理的示意图如图乙所示，有三根完全相同的轻质弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接质量为m的托盘，托盘上放着n个质量均为m的盘子并处于静止状态。已知重力加速度大小为g，则某顾客快速取走1号盘子的瞬间，托盘对第n号盘子作用力的大小为（　　）
A． B． C． D．
答案 B
解析 某顾客快速取走1号盘子的瞬间，托盘和剩余盘子所受合力为mg，则有mg＝nma，设托盘对第n号盘子作用力的大小为F，对剩余盘子有F－(n－1)mg＝(n－1)ma，解得F＝，故选B。
（2025·安徽·联考题）舰载机沿着航母跑道直线加速过程中，由于气流对机翼的作用会产生升力，将发动机提供的推力和气流对机翼的升力的合力称为总动力F。设航母跑道可以看作是一个与水平面夹角为α的理想斜面，舰载机在起飞前以大小为a＝g的加速度沿着跑道加速，总动力F与飞机速度v的方向的夹角也等于α，设飞机的质量为m，前进过程中受到的阻力（包括跑道摩擦阻力，空气的阻力等）方向与速度方向相反，大小与飞机对跑道的正压力成正比，比例系数为k＝，重力加速度为g，则总动力F的大小为（　　）
A． B． C． D．
答案 A
解析　飞机所受支持力为FN，所受阻力为Ff，受力分析如图所示。
沿着速度方向，由牛顿第二定律得Fcos α－mgsin α－Ff＝ma，垂直速度方向Fsin α＋FN－mgcos α＝0，由已知条件Ff＝kFN，k＝，联立解得F＝，故选A。
1．对质量一定的物体，它的加速度由合力决定。合力大小决定加速度大小，合力方向决定加速度方向。
2．做直线运动的物体，只要加速度和速度方向相同，物体速度就增大；只要加速度和速度方向相反，物体速度就减小。
3．应用牛顿第二定律解题思路和关键：
（1）选取研究对象进行受力分析。
（2）应用平行四边形定则求合力或运用正交分解法按相互垂直的两个方向上分别求合力。
（3）根据F合＝ma求物体的加速度a；或求某一方向上的加速度。
1．（2024·江西·模拟题）2022年8月9日，世界首条永磁磁浮空轨试验线在江西赣州投入使用。如图所示，该列车和轨道应用新型稀土材料，仅凭磁力就可使列车自然悬浮和驱动。已知列车质量为m，空气阻力不可忽略。当列车水平直线行驶时，则列车（　　）
A．匀速行驶时，轨道对列车的作用力大小为mg
B．加速行驶时，轨道对列车的作用力沿水平方向
C．以加速度a加速行驶时，列车受到的合外力大小为ma
D．减速行驶时，轨道对列车的作用力小于mg
答案 C
解析 A．由于空气阻力不可忽略，则列车匀速行驶时，轨道对列车的作用力大小大于mg，故A错误；
B．加速行驶时，列车所受的合力沿水平方向，但由于空气阻力和重力不可忽略，则轨道对列车的作用力不沿水平方向，故B错误；
C．以加速度a加速行驶时，列车受到的合外力大小为ma，故C正确；
D．减速行驶时，轨道对列车的作用力在竖直方向的分量等于重力，则轨道对列车的作用力不可能小于mg，故D错误。
故选C。
2．（2024·安徽·历年真题）如图所示，竖直平面内有两根完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中（　　）
A．速度一直增大 B．速度先增大后减小
C．加速度的最大值为3g D．加速度先增大后减小
答案 A
解析　小球从P点运动到O点的过程中，所受合力方向始终向下，故小球一直做加速运动，A正确，B错误；设OM＝d，弹簧与竖直方向间的夹角为θ，由牛顿第二定律得＋mg＝ma，解得a＝＋g，小球从P点运动到O点的过程中，θ（θ≤90°）增大，故加速度一直减小，撤去F瞬间小球的加速度最大，此时小球所受合力为2mg，由牛顿第二定律得小球的最大加速度am＝2g，C、D错误。
3．如图所示，质量为m的物体静止在水平桌面上，物体和桌面之间的动摩擦因数为μ。重力加速度为g，当用方向与水平桌面夹角始终为θ＝30°，但大小不同的拉力F斜向上作用在物体上时，下列关于物体的加速度a的说法正确的是（　　）
A．大小不可能等于0 B．大小可能等于μg
C．方向一定沿水平方向 D．方向与水平桌面的夹角可能大于30°
答案 B
解析　若物体静止，则有Fcos 30°≤fmax＝μ(mg－Fsin 30°)，解得F≤，则物体处于静止状态，物体加速度大小为0，A错误；根据牛顿第二定律得Fcos 30°－μ(mg－Fsin 30°)＝ma，当a＝μg时，解得F＝，B正确；当Fsin 30°＞mg时物体离开桌面，此时竖直方向的加速度不为零，则此时物体的加速度方向不沿水平方向，C错误；当物体离开水平桌面时，则物体的水平方向的加速度ax＝，竖直方向的加速度ay＝，则加速度方向与水平方向的夹角满足tan α＝＝＝tan 30°－＜tan 30°，即α＜30°，D错误。
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，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。
2．牛顿第三定律：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。
3．作用力与反作用力的“六同、三异、二无关”
“六同” 作用力与反作用力的大小相同、性质相同、同一直线、同时产生、同时变化、同时消失
“三异” 作用力与反作用力的方向不同、受力物体不同、产生效果不同
“二无关” 作用力与反作用力与物体的运动状态无关、与是否和另外物体相互作用无关
4．一对平衡力和一对作用力与反作用力的比较：
一对平衡力 一对作用力与反作用力
相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同点 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、同时变化、同时消失 一定同时产生、同时变化、同时消失
力的性质 不一定相同 一定相同
作用效果 可相互抵消 不可抵消
题型一 对牛顿第三定律的理解、相互作用力与平衡力的比较
（2024·云南·联考题）如图所示是一种有趣好玩的感应飞行器的示意图，主要是通过手控感应飞行，它的底部设置了感应器装置。只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬浮在空中，操作十分方便。下列说法正确的是（　　）
A．手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力
B．空气对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力
C．空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力
D．因为空气会流动，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等
答案 B
解析　手与飞行器没有接触，手对飞行器没有作用力，空气对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力，选项A错误，B正确；空气对飞行器的作用力和飞行器对空气的作用力是一对作用力和反作用力，选项C错误；由牛顿第三定律可知，螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小相等，选项D错误。
题型二 转换研究对象法的应用
（2023·陕西·模拟题）如图所示，质量为M的大圆环，用轻绳悬挂于天花板上，两个质量均为m的小圆环同时从等高处由静止滑下，当两小圆环滑至与大圆环圆心等高时所受到的摩擦力均为Ff，重力加速度为g，则此时大圆环对绳的拉力大小是（　　）
A．Mg B．(M＋2m)g
C．Mg＋2Ff D．(M＋2m)g＋2Ff
答案 C
解析 小圆环受到大圆环的摩擦力大小为Ff，方向竖直向上，根据力的作用是相互的，则大圆环受到两个小圆环的摩擦力大小各为Ff，方向竖直向下，以大圆环为研究对象，大圆环处于静止状态，受力平衡，向上的力是绳子对它的拉力F，向下的力有大圆环所受重力G、两个小圆环对它的摩擦力2Ff；根据平衡关系，有F＝G＋2Ff＝Mg＋2Ff，由牛顿第三定律可知大圆环对绳的拉力大小为Mg＋2Ff，故C正确。
1．对于任何物体，在任何条件下，牛顿第三定律都是成立的。不能错误地认为只有物体受力平衡时，牛顿第三定律才成立。
2．牛顿第三定律在受力分析中的应用
在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某些力，则可以尝试先分析其反作用力，再根据牛顿第三定律转换研究对象进行受力分析。比如求物体对地面的作用时，先求地面对物体的作用力。
1．（2024·贵州·模拟题）如图，人站在电动平衡车上沿水平地面直线前进，不计空气阻力，则电动 平衡车（　　）
A．加速行驶时，车对人的作用力方向竖直向上
B．减速行驶时，车对人的作用力小于人对车的作用力
C．加速行驶时，车对人的作用力大小等于人对车的作用力大小
D．匀速行驶时，人受到的重力和车对人的支持力是一对相互作用力
答案 C
解析 本题分析受力情况时，要根据人的运动状态，结合牛顿第二定律和牛顿第三定律分析。
A．加速行驶时，车对人的作用力是支持力和摩擦力的合力，其方向指向斜上方，A错误；
B．减速行驶时，根据牛顿第三定律，车对人的作用力等于人对车的作用力，B错误；
C．加速行驶时，根据牛顿第三定律，车对人的作用力大小等于人对车的作用力大小，C正确；
D．匀速行驶时，人受到的重力和车对人的支持力是一对平衡力，D错误。
2．一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知重力加速度为g，环沿杆以加速度a匀加速下滑，则此时箱子对地面的压力大小为（　　）
A．Mg＋mg－ma B．Mg－mg＋ma
C．Mg＋mg D．Mg－mg
答案 A
解析　环在竖直方向上受重力及箱子内的杆对它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律可知，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff′，受力情况如图乙所示，以环为研究对象，有mg－Ff＝ma，以箱子为研究对象，有FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg＝Mg＋mg－ma。根据牛顿第三定律可知，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即FN′＝Mg＋mg－ma，故A项正确。