2024年高考一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)及考綱解讀(三)牛頓定律

2024年高考一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)及考綱解讀(三)

三、牛頓定律

內(nèi)容要求說(shuō)明

16.牛頓第肯定律。慣性II

17.牛頓其次定律。質(zhì)量。圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力II

18.牛頓第三定律II

19.牛頓力學(xué)的適用范圍I

20.牛頓定律的應(yīng)用II

21.萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)(限于圓軌道)II

22.宇宙速度I

23.超重和失重I

24.共點(diǎn)力作用下的物體的平衡II

名師解讀

牛頓定律是歷年高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一。對(duì)這部分內(nèi)容的考查特別敏捷，選擇、試

驗(yàn)、計(jì)算等題型均可以考查。其中用整體法和隔離法處理問(wèn)題，牛頓其次定律與靜力學(xué)、

運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合問(wèn)題，物體的平衡條件等都是高考熱點(diǎn)；對(duì)牛頓第一、第三定律的考查常常

以選擇題或融合到計(jì)算題中的形式呈現(xiàn)。另外，牛頓運(yùn)動(dòng)定律在實(shí)際中的應(yīng)用許多，如彈

簧問(wèn)題、傳送帶問(wèn)題、傳感器問(wèn)題、超重失重問(wèn)題、同步衛(wèi)星問(wèn)題等等，應(yīng)用特別廣泛，

尤其要留意以天體問(wèn)題為背景的信息賜予題，這類試題不僅能考查考生對(duì)學(xué)問(wèn)的駕馭程度,

而且還能考查考生從材料、信息中獲得要用信息的實(shí)力，因此備受命題專家的青睞。

樣題解讀

【樣題1】(江蘇省鹽城市2024屆三星級(jí)中學(xué)三校聯(lián)考物理)

如圖3—1所示，AB和CD為兩條光滑斜槽，它們各自的兩個(gè)端點(diǎn)

均分別位于半徑為R和r的兩個(gè)相切的圓上，且斜槽都通過(guò)切點(diǎn)Po

設(shè)有一重物先后沿兩個(gè)斜槽，從靜止動(dòng)身，由A滑到B和由C滑

到D,所用的時(shí)間分別為4和5則4與4之比為

A.2：1B.1：1

C.V3：1D.1：V3

［分析］設(shè)光滑斜槽軌道的傾角為仇則物體下滑時(shí)的加速度為

a=gsin。，由幾何關(guān)系，斜槽軌道的長(zhǎng)度s=2(R+r)sin。，由圖3—1

一“工、》]22(27(2x2(7?+r)sin02,三士二，即所用的時(shí)間t與傾

運(yùn)動(dòng)學(xué)公式§=一。廣，得/二、一=」——------------

2\aygsin。

角0無(wú)關(guān)，所以a=叁，B項(xiàng)正確.

［答案］B

［解讀］本題涉及到受力分析、牛頓其次定律、加速度、勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等學(xué)問(wèn)點(diǎn)，考

查推理實(shí)力、分析綜合實(shí)力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的實(shí)力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對(duì)“能

夠把一個(gè)困難問(wèn)題分解為若干較簡(jiǎn)潔的問(wèn)題，找出它們之間的聯(lián)系”和“必要時(shí)能運(yùn)用幾

何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析”的實(shí)力要求。本題是“等時(shí)圓”問(wèn)題的拓展延長(zhǎng)，須

要考生從光滑弦過(guò)渡到斜面，還須要處理好角度問(wèn)題，聯(lián)系上兩個(gè)圓的直徑，只要有一處

想不到，便不能得出正確答案。

【樣題2】（山東省淄博市2024屆高三摸底考試）為了探討超重與失重現(xiàn)象。某同學(xué)把

一體重計(jì)放在電梯的地板上，他站在體重計(jì)上隨電梯運(yùn)動(dòng)并視察體重計(jì)示數(shù)的改變狀況。

下表記錄了幾個(gè)特定時(shí)刻體重計(jì)的示數(shù)（表內(nèi)各時(shí)刻不表示先后依次），若己知to時(shí)刻電梯

靜止，則

時(shí)間totit2卜

體重計(jì)示數(shù)（kg）45.050.040.045.0

A.t3時(shí)刻電梯可能向上運(yùn)動(dòng)

B.力和t2時(shí)刻電梯運(yùn)動(dòng)的加速度方向相反,但運(yùn)動(dòng)方向不肯定相反

C.力和t2時(shí)刻該同學(xué)的質(zhì)量相同，但所受重力不同

D.力和t2時(shí)刻該同學(xué)的質(zhì)量和重力均不相同

［分析］已知to時(shí)刻電梯將止，所以該同學(xué)的質(zhì)量為45kg,七時(shí)刻電梯處于超重狀態(tài)，

加速度向上，tz時(shí)刻電梯處于失重狀態(tài)，加速度向下，但運(yùn)動(dòng)方向不肯定相反，B項(xiàng)正確；

t3時(shí)刻電梯可能般止，也可能勻速向上運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確；匕和七時(shí)刻該同學(xué)分別處于超重和

失重狀態(tài)，表示電梯對(duì)該同學(xué)的支持力大于和小于其重力，但該同學(xué)的質(zhì)量和重力均不變，

C項(xiàng)、D項(xiàng)都不正確。

［答案］AB

I解讀］本題涉及到受力分析、牛頓其次定律、超重、失重等學(xué)問(wèn)點(diǎn)，考查理解實(shí)力、

推理實(shí)力和分析綜合實(shí)力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對(duì)“理解物理概念、物理規(guī)律的準(zhǔn)確含

義，理解相關(guān)學(xué)問(wèn)的區(qū)分和聯(lián)系”和“能夠依據(jù)已知的學(xué)問(wèn)和物理事實(shí)、條件，對(duì)物理問(wèn)

題進(jìn)行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的推斷”的實(shí)力要求。分析本題時(shí)要

留意，超重和失重是指體重計(jì)的示數(shù)比重力大還是比重力小，本質(zhì)是物體的加速度方向是

向上還是向下（加速度向上為超重，加速度向下為失重），而與物體的運(yùn)動(dòng)方向（即速度方

向）無(wú)關(guān)，并且物體的重力和質(zhì)量是不變的，即只是視重變大或變小。

【樣題3】（山東省淄博市2024屆高三摸底考試）用一根細(xì)線一端系一小球（可視為質(zhì)

點(diǎn)），另一端固定在一光滑錐頂上，如圖3-2（a）所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)

動(dòng)的角速度為3,線的張力為T,則T隨32改變的圖像是圖3—2（b）中的

圖3—2

［分析］設(shè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng),維而與豎立方向夾角為仇當(dāng)3=0時(shí)，小球捋止，受重力mg、支

持力N和繩的拉力T而平衡，T=mgcos6學(xué)0,A項(xiàng)、B項(xiàng)都不正確；3增大時(shí)，T增大，N

減小，當(dāng)N=0時(shí)，角速度為當(dāng)3V3。時(shí)，由牛頓其次定律得,TsinG-NcosBumuAsin。，

Tcos0+Nsin0=mg,解得TumslsiYe+mgcos。；當(dāng)3>3o時(shí)，繩與豎直方向夾角變大，

設(shè)為a,由牛頓其次定律得Tsina=m3lsina,T=mw2L,可知T—3?圖線的斜率變大，C

項(xiàng)正確。

［答案］C

I解讀］本題涉及到圓周云動(dòng)的受力分析、力的合成與分解、牛頓其次定律、向心力、

臨界問(wèn)題等學(xué)問(wèn)點(diǎn)，重點(diǎn)考查分析綜合實(shí)力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的實(shí)力，體現(xiàn)了《考

試大綱》中對(duì)“能夠把一個(gè)困難問(wèn)題分解為若干較簡(jiǎn)潔的問(wèn)題，找出它們之間的聯(lián)系”和

“能夠依據(jù)詳細(xì)問(wèn)題列出物理量之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并依據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)

論，必要時(shí)能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析”的實(shí)力要求。本題的圖像中提示

出有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從這一點(diǎn)入手，可知當(dāng)角速度過(guò)大時(shí)，小球會(huì)飄起離開(kāi)斜面，因此要分兩種

狀況列方程。因小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力不為零，所以適合用正交分解法處理。

【樣題4］2024年我國(guó)和歐盟合作的建國(guó)以來(lái)最大的國(guó)際科技合作安排“伽利略安排”

將進(jìn)入全面實(shí)施階段，這標(biāo)記著歐洲和我國(guó)都將擁有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并將結(jié)束

美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)在世界獨(dú)占鰲頭的局面。據(jù)悉“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)將由30顆軌

道衛(wèi)星組成，衛(wèi)星的軌道高度為2.4xl(r,傾角為56°,分布在3個(gè)軌道上，每個(gè)軌道面部

署9顆工作衛(wèi)星和1顆在軌備份衛(wèi)星。當(dāng)某顆衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)可剛好頂替工作。若某顆替

補(bǔ)衛(wèi)星處在略低于工作衛(wèi)星的軌道上，則這顆衛(wèi)星的周期和速度與工作衛(wèi)星相比較，以下

說(shuō)法中正確的是

A.替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期”速度大于工作衛(wèi)星的速度

B.替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期”速度大于工作衛(wèi)星的速度

C.替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期“速度小于工作衛(wèi)星的速度

D.替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期”速度小于工作衛(wèi)星的速度

［分析］由于衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則

G=Mm=〃7」_=〃!(寵+/7)絲1故衛(wèi)星的運(yùn)行周期r=但四還I,衛(wèi)星運(yùn)

(R+/i)2R+hT2VGM

I.yjf

行速度v=」一^。因此，衛(wèi)星高度h越小，運(yùn)行周期T越小，速度v越大，B項(xiàng)正確。

V/?+/?

［答案］B

I解讀］本題涉及到萬(wàn)有引力定律在天體上應(yīng)用的學(xué)問(wèn)，考查理解實(shí)力和推理實(shí)力，體

現(xiàn)了《考試大綱》中對(duì)“理解物理概念、物理規(guī)律的準(zhǔn)確含義，理解物理規(guī)律的適用條件,

以及它們?cè)诤?jiǎn)潔狀況下的應(yīng)用”和“能夠依據(jù)已知的學(xué)問(wèn)和物理事實(shí)、條件，對(duì)物理問(wèn)題

進(jìn)行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的推斷”的實(shí)力要求。本題中雖然給了

一堆數(shù)據(jù)，但所推斷的問(wèn)題與這些數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)，須要考生利用萬(wàn)有引力定律和牛頓其次定律

列方程處理，而且只是定性分析。這是信息賜予題的共性，即要求考生具有提煉有用信息

的實(shí)力。

【樣題5】(四川省成都七中2024屆零診模擬試題)雜技、

演員在進(jìn)行“頂桿”表演時(shí),用的是一根質(zhì)量可忽視不計(jì)的長(zhǎng)竹

竿，質(zhì)量為30kg的演員自桿頂由靜止起先下滑，滑到桿底時(shí)36。：二量_______二_

速度正好為零，已知竹竿底部與下面頂桿人肩部間有一感應(yīng)器一

器，如圖3—3所示為傳感器顯示的頂桿人肩部的受力狀況，

取g=10m/s2,求：0123

(1)桿上的人下滑中的最大速度；_

(2)竹竿的長(zhǎng)度。圖3一3

［分析］(1)由尸一七圖可知，0-1s人加速下滑，1-3s人減速下滑，3s時(shí)刻人下滑

到桿底靜止，在0—1s中對(duì)人有mg—J\=1

對(duì)桿有N|-￡=0

人下滑的加速度

A$1八180一、

q=g--=g-----L=10--------=4m/s~

inni30

人下滑的最大速度=4x1=4nYs。圖3—4

（2）人下滑過(guò)程中的l亡圖如圖3—4所示，則竹竿的長(zhǎng)度

,111,▲

L=—vt=—x4x3=6m?

22

［答案］（1）4m/s（2）6m

［解讀］本題涉及到受力分析、牛頓其次定律、F-t圖像、v-t圖像、勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)

律等學(xué)問(wèn)點(diǎn)，考查推理實(shí)力、分析綜合實(shí)力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的實(shí)力，體現(xiàn)了《考

試大綱》中對(duì)“能夠把一個(gè)困難問(wèn)題分解為若干較簡(jiǎn)潔的問(wèn)題，找出它們之間的聯(lián)系”和

“必要時(shí)能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析”的實(shí)力要求。本題是電梯下降問(wèn)題

的變形題，即先加速下降（失重），再減速下降（超重），最終靜止。應(yīng)用牛頓其次定律列

方程時(shí)留意不要遺漏物體的重力。其次問(wèn)求竹竿的K度時(shí)也可用公式法分段求解。

【樣題6】（江蘇省2024屆四星級(jí)中學(xué)濱中、阜中高三聯(lián)考物理試題）你是否留意到，

“神舟”六號(hào)宇宙飛船限制中心的大屏幕上出現(xiàn)的一幅衛(wèi)星運(yùn)行軌跡圖，如圖3—5所示，

它記錄了“神舟”六號(hào)飛船在地球表面垂直投影的位置改變；圖中表示在一段時(shí)間內(nèi)飛船繞

地球圓周飛行四圈，依次飛經(jīng)中國(guó)和太平洋地區(qū)的四次軌跡①、②、③、④，圖中分別標(biāo)

出了各地點(diǎn)的經(jīng)緯度（如：在軌跡①通過(guò)赤道時(shí)的經(jīng)度為西經(jīng)157.5。，繞行一圈后軌跡②再

次經(jīng)過(guò)赤道時(shí)經(jīng)度為180?！?若地球質(zhì)量為M,地球半徑為R,萬(wàn)有引力恒量為G,從

圖中你能知道“神舟”六號(hào)宇宙飛船的那些軌道參數(shù)？（需推導(dǎo)出的參數(shù)，只需寫出字母推

導(dǎo)過(guò)程）

圖3—5

［分析］①神舟飛船運(yùn)行在軌道傾角42.4度，（衛(wèi)星軌道平面與赤道平面的夾角為

42.4°）

②飛船每運(yùn)行一周，地球自轉(zhuǎn)角度為180°-157.5°=22.5°,則神舟飛船運(yùn)行的周

期

225

T=—x24x36005=5400.V=90min

360

③由萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，即G^-=m(—)2r

r2T

JGMT2

可求得飛船的軌道半徑

V4rt2

或軌道高度”?g嗎:一R。

V4兀2

I答案］①神舟飛船運(yùn)行在軌道傾角42.4度②神舟飛船運(yùn)行的周期T=90min③飛

一或軌道高度”==U整;—R

船的軌道半徑r=

［解讀］本題涉及到萬(wàn)有引力定律在天體上應(yīng)用的學(xué)問(wèn)，考查分析綜合實(shí)力和應(yīng)用數(shù)學(xué)

處理物理問(wèn)題的實(shí)力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對(duì)“能夠把一個(gè)困難問(wèn)題分解為若干較簡(jiǎn)潔

的問(wèn)題，找出它們之間的聯(lián)系，能夠理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用物理學(xué)問(wèn)綜合解決所遇到的問(wèn)題”

和“能夠依據(jù)詳細(xì)問(wèn)題列出物理量之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并依據(jù)結(jié)果得出物理

結(jié)論”的實(shí)力要求。本題對(duì)獲得圖像信息的要求較高，尤其是圖中的飛船運(yùn)動(dòng)軌跡不是平

常見(jiàn)到的物理圖形，須要考生結(jié)合地球自轉(zhuǎn)的學(xué)問(wèn)入手求解。

權(quán)威預(yù)料

1.（簡(jiǎn)潔題）在圓軌道上運(yùn)行的國(guó)際空間站里，一宇航

員A靜止（相對(duì)空間艙）“站”于艙內(nèi)朝向地球一側(cè)的“地面”B

上，如圖3—6所示，下列說(shuō)法正確的是

A.宇航員A不受地球引力作用

B.宇航員A所受地球引力與他在地面上所受重力相等

C.宇航員A與“地面”B之間無(wú)彈力作用

I）.若宇航員A將手中一小球無(wú)初速時(shí)（相對(duì)于空間艙）

釋放，該小球?qū)⒙涞健暗孛妗盉上

2.（廣東省2024年高考模擬試卷，簡(jiǎn)潔題）美國(guó)“新

地平線”號(hào)探測(cè)器，已于美國(guó)東部時(shí)間2006年1月17日13時(shí)（北京時(shí)間18日1時(shí)）借

助“宇宙神一5”火箭，從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心放射升空，起先長(zhǎng)達(dá)9

年的飛向冥王星的太空之旅。擁有3級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的“宇宙神-5”重型火箭以每小時(shí)5.76萬(wàn)公

里的驚人速度把“新地平線”號(hào)送離地球，這個(gè)冥王星探測(cè)器因此將成為人類有史以來(lái)放

射的速度最高的飛行器。這一速度

A.大于第一宇宙速度B.大于其次宇宙速度

C.大于第三宇宙速度D.小于并接近第三宇宙速度

3.（原創(chuàng)題，中檔題）如圖3—7所示，有四個(gè)質(zhì)量相同的物體，在Fi作用下的物體在

光滑的水平面上做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在F2作用下的物體沿光滑斜面做勻速直

線運(yùn)動(dòng)，在F3作用下的物體豎直向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在F］作用下的物體豎直向上做加速

度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力，g為重力加速度。以下說(shuō)法正確的是

A.FI<F2B.F3VF4C.FI=F4B.F|=F3

4.（河北省雞澤一中2024屆高三物理測(cè)試，中難題）一位同學(xué)抱緊一只鋼制飯盒由下

蹲靜止?fàn)顟B(tài)起跳再落地過(guò)程中，聽(tīng)到盒內(nèi)一小物塊與盒壁先后兩次撞擊的聲音。已知盒與

人沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且盒內(nèi)只有這個(gè)小物塊。人跳起過(guò)程中盡量保持上半身豎直。關(guān)于這兩

次撞擊，正確的理解是

A.盒與人及物塊都做相同的豎直上拋運(yùn)動(dòng)，小物塊不行能撞擊盒子的上下壁，肯定是

由于盒傾斜而引起的撞擊

B.肯定是小物塊有大于盒子的初速度而引起的撞擊

C.肯定是小物塊比盒子對(duì)地的加速度大而引起的撞擊

D.是由于盒子比小物塊對(duì)地的加速度大而引起的撞擊。由于盒子內(nèi)部高度較小，應(yīng)當(dāng)

是先撞上壁后撞下壁

5.（廣東省2024年高考模擬試卷，中難題）當(dāng)物體從高空下落時(shí)，所受阻力會(huì)隨物體

的速度增大而增大，因此經(jīng)過(guò)下落一段距離后將勻速下落，這個(gè)速度稱為此物體下落的收

尾速度。探討發(fā)覺(jué)，在相同環(huán)境條件下，球形物體的收尾速度僅與球的半徑和質(zhì)量有關(guān)。

下表是某次探討的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

小球編號(hào)ABCDE

小球的半徑（xl0-3in）().50.51.522.5

小球的質(zhì)量（xl0-6kg）10

254540

0

小球的收尾速度（m/s）1640402032

（1）依據(jù)表中的數(shù)據(jù)，求出B球與C球在達(dá)到終極速度時(shí)所受阻力之比。

（2）依據(jù)表中的數(shù)據(jù)，歸納出球型物體所受阻力/與球的速度大小及球的半徑的關(guān)系

（寫出有關(guān)表達(dá)式、并求出比例系數(shù)）。

（3）現(xiàn)將C號(hào)和D號(hào)小球用輕質(zhì)細(xì)線連接，若它們?cè)谙侣鋾r(shí)所受阻力與單獨(dú)下落時(shí)

的規(guī)律相同。讓它們同時(shí)從足夠高的同一高度下落，試求出它們的收尾速度；并推斷它們

落地的依次（不須要寫出推斷理由）。

［參考答案］

1.C解析：宇航員在國(guó)際空間站里處于完全失重狀態(tài)，與“地面”B之間無(wú)彈力作用，

但仍受地球引力作用，只是引力大小比他在地面時(shí)受到的重力要小，所以A項(xiàng)、B項(xiàng)都不

正確，C項(xiàng)正確：宇航員手中無(wú)初速釋放的小球也處于完全失重狀態(tài)，因此不會(huì)落到“地

面”B上，D項(xiàng)不正確。

2.ABD解析：第一宇宙速度匕=7.9km/s,