一轮011 牛顿三定律.docx
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一轮011牛顿三定律
课题:
牛顿三定律
一、知识梳理
1.动力学的奠基人是,动力学研究的内容是。
2.牛顿第一定律:
。
慣性。
慣性也可以看成是物体的难易程度。
所以是物体慣性大小的量度。
力不是原因,力是原因,力和速度有没有直接的联系?
。
3.牛顿第二定律。
公式F=Kma,在国际单位制中,K=,1牛顿=。
注意:
(1)公式中的F是,a是合力作用于物体产生的效果,ma不是力。
(2)牛顿第二定律接示了力的作用与运动状态改变的瞬时因果关系,加速度是力的瞬时效果(速度的改变量和动量增量是力作用的累计效果)
(3)牛顿定律只适用于慣性系,适用于解决宏观物体的低速运动问题。
4.牛顿第三定律。
(1)作用力和反作用力没有之分,它们是同时,同时。
在任意瞬间都大小,方向,作用在同一直线上,且必属同一种性质的力。
(2)作用力和反作用力分别作用于,各自产生的效果,二者不能。
5.请同学们自己总结一下看牛顿三定律分别解决了什么问题。
二、例题精讲
例1.一向右运动的车厢顶上,悬挂两单摆M、N,它们只能在图示平面内摆动,某一瞬时出现图示情景,由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是:
A.车厢做匀速直线运动,M在摆动,N静止()
B.车厢做匀速直线运动,M在摆动,N也在摆动
C.车厢做匀速直线运动,M静止,N在摆动
D.车厢做匀加速直线运动,M静止,N也在静止
例2.一倾角为30°的斜面上放一木块,木块上固定一支架末端用丝线悬挂一小球,木块在斜面上下滑时,小球与滑块相对静止共同运动。
当细线
(1)沿竖直方向;
(2)与斜面方向垂直;(3)沿水平方向;求上述三种情况下滑块下滑的加速度。
例3.一质量为m的小球由静止开始自由落下,当小球下落了h高度时落在一个竖直放置的弹簧一端。
弹簧的另一端固定在地面上,劲度系数为k,空气阻力及弹簧质量均不计,试问:
小球在什么位置时速度最大?
在什么位置时加速度最大?
三、随堂练习
1.下列说法中正确的是()
A.物体只有静止或作匀速直线运动才有惯性
B.物体只有受外力作用时才有惯性
C.物体速度大时惯性大
D.力是改变物体运动状态的原因
2.物体静止于一斜面上如图所示,则下述正确的是()
A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力
B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力与反作用力
C.物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力
D.物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
3.一个原来静止的物体,质量为7kg,受到14N的水平力的作用,求物体经过10S所通过的路程(不考虑摩擦)。
四、巩固提高
1.关于物体的慣性,下述说法中正确的是()
A.运动速度大的物体不能很快停下来,是因为物体运动速度越大,惯性也越大
B.静止的火车启动时速度变化缓慢,是因为物体静止时惯性大
C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的质量小,其惯性也小的缘故
D.宇宙飞船内的物体处于完全失重状态,因此飞船内的物体不存在惯性
E.惯性的大小与物体的速度大小和加速度大小都没有关系
F.跳高运动员在月球上比在地球上跳得高,所以他在地球上的惯性比在月球上的大
2.关于作用力和反作用力的说法正确的是()
A.用手提重物,感觉到重物对手有拉力作用,所以一定是先有作用力,而后才有反作用力
B.放在斜面上静止不动的物体因为受弹力作用才会受到摩擦力作用,所以作用力和反作用力可以是不同性质的力
C.人用力拉绳子可以把绳子拉断,所以人拉绳子的力一定大于绳子拉人的力
D.一对作用力和反作用力不可能使物体平衡
3.手提一根不计质量下端挂有物体的弹簧竖直向上作加速运动,当手突然停止运动的瞬时,物体将()
A.立即处于静止状态B.向上作加速运动
C.向上作匀速运动D.向上作减速运动
4.A、B两物体均作加速度恒定的匀变速运动,且aA>aB,若在相同的时间内,其动量变化量相同,则它们所受的合外力FA和FB的大小关系为()
A.FA>FBB.FA=FBC.FA 5.某力作用于物体A时,物体A获得的加速度为a1,而作用于物体B时,物体B获得的加速度为a2,当该力作用于A、B连接体时,加速度为多少? 6.如图所示,2Kg的物体放在水平地面上,物体离墙20cm,现用3.0N的水平力作用于此物体,经过2s到达墙边,若仍用3.0N的力作用于此物体,求使物体到达墙边的最短时间? 课题: 牛顿定律的应用 一、知识梳理 1.运用牛顿运动定律解题的主要问题可分为两类 其一是已知受力情况求 其二是已知物体运动情况求 无论哪一种情况,关键问题是求 2.应用牛顿定律解题的一般步骤 (1)分析题意,明确已知条件及所求问题 (2)选取研究对象,作隔离体 (3)分析研究对象的受力情况及运动情况 (4)选取正方向,建立动力学方程和运动学方程 (5)求解方程检验结果,必要时对结果进行讨论 二、例题精讲 例1.物体的质量为2kg,置于倾角为37°的斜面上。 如图所示,物体与斜面间的滑动摩擦因数为0.2,试求物体沿斜面 上滑 下滑的加速度 例2.如图所示: 空中索车内悬挂一物体已知G和θ,试通过计算填入下表 状态 张力 支持力 静止 向右匀加速(a) 向上匀加速(a) 向左匀加速(a) 例3.如图所示: mA=m、mB=2m分别用细线和弹簧悬挂求当剪断细线的瞬间,A、B的加速度各为多大? 若将图中细线与弹簧互换呢? 三、随堂练习 1.一物块从倾角为θ,长为S的斜面顶端由静止开始下滑,物块与斜面间的滑动摩擦因数为μ,求物块滑到斜面底端所需的时间。 2.如图所示,水平轻线NP与斜拉轻线OP把质量为m的小球维持在位置P,OP与竖直方向的夹角为θ,这时斜拉轻线中的张力为TP,作用于小球的合力为FP,若轻轻剪断NP,当小球摆到位置Q时,OQ与竖直方向的夹角也为θ,线中张力为TQ,作用于小球的合力为FQ,则() A.TP=TQ,FP=FQB.TP=TQ,FP≠FQ C.TP≠TQ,FP=FQD.TP≠TQ,FP≠FQ 四、巩固提高 1.如图所示物体以初速沿斜面上滑时加速度大小为6m/s2,沿斜面自由下滑时加速度大小为4m/s2,试求物体与斜面间的动摩擦因数以及斜面的倾角。 2.假设汽车紧急刹车后所受到的阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多,当汽车以20m/s的速度行驶时,突然制动,它还能继续滑行的距离约为() A.40mB.20mC.10mD.5m 3.如图所示,电梯与地面的夹角为30°质量为m的人站在电梯上,当电梯斜向上作匀加速运动时,人对电梯的压力是他体重的1.2倍,那么,电梯加速度a的大小和人与电梯表面的静摩擦力f大小分别是 A.a=g/2B.a=2g/5C.f=2mgD.f= mg()4.质量为m的匣子C,顶部悬挂质量也为m的球B,小球B的下方通过 一轻弹簧与质量仍为m的小球A相连,匣子用轻绳OO/悬于空中而处于静止状态,如图所示,现用剪刀剪断OO/的瞬间,小球A的加速度aA=,小球B的加速度aB=,系B球的绳子的张力突然从变为。 5.如果气球所载物体的总质量为M,以加速度a(a 6.如图所示,传送带的AB段是水平的,长20m传送带上各点对地的速度大小为2m/s已知物体与传送带间的动摩擦因数为0.1,求将物体轻轻放到传送带的A端后,经多长时间,该物体可以到B端? (g取10m/s2) 课题: 连接体超失重及临界问题 一、知识梳理 1.连接体问题 (1)系统、内力与外力 系统: 内力外力 当对系统进行受力分析时,应注意分析,不分析。 (2)连接体问题的处理方法,一般分为整体法和隔离法,通常是两种方法交叉使用,如: 先整体求_________再________求内力;或先隔离求加速度,再整体求外力。 2.超重和失重 (1)超重: 当物体时,此时物体所受向上的力大于物体所受的重力,这就叫超重现象。 (2)失重: 当物体时,此时物体所受向上的力小于物体的重力,这种现象叫失重。 完全失重 在完全失重状态下,平常一切与重力有关的现象都完全消失,如单摆停摆,天平失衡,液体不再产生向下的压强向上的浮力等。 (3)注意: 无论是超重,还是失重,物体所受的重力是(填“变化”、“不变”) 二、例题精讲 例1.如图,三块质量相同的木块并列放在光滑水平面上,用一水平恒力F推物块1,三木块一起在水平面上做直线运动,求: 1木块对2木块的作用力 2木块对3木块的作用力 若水平面是粗糙的且与三木块的动摩擦因数相同,再求 两问题。 例2.一运动员在地面上最多能举起80kg的物体,求 此人在向上以a=2.5m/s2的升降机中最多能举起多少的物体? 若此人在某一升降机中最多能举起100kg的物体,则该升降机的加速度为多少? 是向上运动还是向下运动? 三、随堂练习 1.人们乘电梯从1楼到10楼,从10楼到1楼,则: () A.上楼过程中只有超重现象B.下楼过程中只有失重现象 C.上楼、下楼过程中都有失重现象D.上楼、下楼过程中都有超重现象 2.如图所示,质量为m的木块,放在质量为M的木板上,木板放在光滑的水平面上,如果木块与木板之间的动摩擦因数为μ,那么要使木板从木块下抽出,所加水平力F的大小至少为。 3.如图所示,质量为M的框架放在水平地面上一轻质弹簧上端固定在框架上,下端拴一个质量为m的小球,当小球上下振动时,框架始终没有跳起,框架对地面的压力为零的瞬间,小球的加速度的大小为() A.gB.(M-m)G/mC.0D.(M+m)g/m 四、巩固提高 1.如图,用F拉着三个物体在光滑水平面上一起运动,现在中间物体上加一个小物体,仍让它们一起运动,且原拉力不变,那么中间物体两端绳上的拉力Ta和Tb的变化情况是: () A.Ta增大B.Ta不变 C.Tb增大D.Tb不变 2.质量为2kg的物体通过弹簧秤挂在升降机的顶板上,升降机在竖直向上运动时,弹簧秤示数为16N从升降机的速度为3m/s开始计时,经过1s,升降机的位移可能为 A.8mB.4mC.3mD.2m() 3.质量为2kg的物体沿倾角为37°的斜面下滑时,加速度为a=2m/s2,斜面体静止,则斜面体受水平面的摩擦力大小为N若物体以v0=10m/s初速度滑上斜面时,水平面对斜面体的摩擦力大小为N(设斜面体仍静止) 4.一只小猫跳起来抓住悬在天花板上的竖直杆,如图所示,在这一瞬间,悬绳断了,设直杆足够长,由于小猫不断向上爬,所以小猫离地面的高度不变,则木杆下降的加速度多大? (设猫的质量为m杆的质量为M) 5.如图所示的升降机中,用OA、OB两根绳子吊起一质量为20kg的重物,若OA与竖直方向夹角为37°,OB垂直于OA,且两绳能承受的最大拉力均为200N,则为了使绳不断,升降机竖直向上的加速度最大为多少? 6.质量为2kg的物体原来静止在粗糙水平地面上,现在第1、3、5…奇数秒内给物体施加方向向北的、大小为6N的水平推力,在第2、4、6…偶数秒内给物体施加方向仍然向北,但大小为2N的水平推力,已知物体与地面间的动摩擦因数为0.1,g取10m/s2,问经过多长时间物体的位移为100m? 课题: 运动的合成和分解 一、知识梳理 1.曲线运动 (1)物体做曲线运动的条件: 。 (2)特点: 。 (3)速率的变化与力的方向间的关系: 。 2.运动的合成与分解 (1)合运动和分运动的关系 等时性: 各分运动经历的时间和合运动经历的时间______________ 独立性: 一个物体同时参与几个分运动,各分运动独立进行,不受其它分运动的影响 等效性: 各分运动的规律叠加起来与合运动规律有完全相同的___________ (2)运动的合成与分解的运算法则: 如果分运动都在同一直线上,。 如果分运动互为夹角,则。 两分运动垂直时或正交分解后合成。 (3)运动的分解: 运动合成的逆运算 3.平抛运动 (1)平抛运动就是: 。 平抛运动是的曲线运动。 平抛运动是恒定的曲线运动,轨迹是抛物线。 平抛运动的速率随时间变化不均匀,但各个相等时间内的相等。 (2)平抛运动的处理方法: 从运动学的角度分析: 。 从动力学的角度分析: 。 二、例题精讲 例1.如图所示,河宽d=20m,水流速度v水=1m/s,船在静水中的划速为v划=2m/s求, (1)要使船能垂直地渡过河去,划船速度的方向。 (2)要使船能在最短的时间过河,划船速度的方向,最短时间是多少? 例2.一个做平抛运动的物体,在落地前的最后1s内,其速度方向由跟竖直方向成60°变为跟竖直方向成45°,求物体抛出时的速度和下落的高度。 三、随堂练习 1.如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B。 这时突然使它所受的力反向而大小不变(即由F变为-F),在此力作用下,物体以后的运动,下列说法正确的是() A.物体可能沿曲线B a运动 B.物体可能沿直线Bb运动 C.物体可能沿曲线BC运动 D.物体可能沿原曲线由B返回A 2.如图,以9.8m/s的水平初速度v0抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为30°的斜面上,可知物体完成这段飞行的时间是() A. sB.2 sC. sD.2s 3.飞机以一定水平速度v0飞行,某时刻让A球落下相隔1s又让B球落下,在以后的运动中(落地前),关于的相对位置关系,正确的是(g=10m/s2)() A.A球在B球的前下方,二者在同一条抛物线上 B.A球在B球的后下方,二者在同一条抛物线上 C.A球在B球的正下方,二者在同一竖直线上 D.以上说法都不正确 四、巩固提高 1.关于曲线运动,下列说法正确的() A.物体在恒力作用下,不可能做曲线运动B.加速度方向和速度方向始终一致 C.加速度方向与所受合外力方向始终一致D.加速度与位移方向不同 2.做平抛运动的物体() A.每秒内速率变化相等B.每秒内速度变化相等 C.水平飞行的距离只与初速度大小有关D.水平飞行的时间只与抛出点的高度有关 3.以初速度v0水平抛出一物体,经过时间t,速度的大小为v1,则经过时间2t,速度的大小是() A.v0+2gtB. v1+gtC. D. 4.小球位于竖直墙壁OA和水平地面OB等距离处P点,且到OA和OB的垂直距离均为L,紧靠小球(小球视为质点)左侧有一固定点光源S,如图所示,当小球以某一初速度水平抛出,恰好落在墙角O处,则小球在空中运动的过程中其影子沿墙面移动时任意点的瞬时速度为。 5.从高为H的地方A平抛一物体,其水平射程为2S在A的正上方高为2H的地方B点,以同方向平抛另一物体,其水平射程为S,二物体在空中运动的轨道在同一竖直平面内,且都从同一个屏的上端擦过。 求屏的高度。 6.如图人用绳子通过定滑轮拉物体A,当人以速度v0匀速前进时,求物体A的速度。 课题: 圆周运动 一、知识梳理 1.物体做圆周运动的条件: (1) (2) 2.描述圆周运动的物理量: (1)线速度,它的定义是表达式: _________ 它的方向是方向。 (2)角速度,它的定义式是表达式: _________ 它的意义是。 (3)叫周期,_________________________叫频率。 (4)向心加速度是描述的物理量,它与周期、线速度、半径等的关系为。 3叫匀速圆周运动,它是运动。 4.向心力: _______________________________________________________________- 二、例题精讲 例1.如图所示,半径为R的圆盘N与半径为2R的圆盘M同轴,圆盘N与半径为2R的圆盘P用皮带传动,圆盘P上的D点距中心O/距离为R,A、B、C分别为盘M、N、P上的边缘上一点,则A、B、C、D四点线速度大小关系? 角速度大小关系? 加速度大小关系? 例2.长度为L=0.50m的轻质细杆OA,A端有一质量为m=3.0kg的小球,如图所示,小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动。 通过最高点时小球的速率是2.0m/s,g取10m/s2,则此时细杆OA受到() A.6.0N的拉力 B.6.0N的压力 C.24N的拉力 D.24的压力 3.如图所示,水平转台以角速度ω=4rad/s匀速转动。 M与m用细线相连,M=0.5kg,改变M到轴心的距离r,测得在25~50cm之间,M与转台均能保持相对静止,一起转动。 求: (1)M与转台之间的最大静摩擦力 (2)m的大小 (3)M若放在距转轴大于50cm或小于25cm处时,会发生什么现象? (4)若要使M与平台间静摩擦力为零,则M应放在何处? 三、随堂练习 1.匀速圆周运动属于() A.匀速运动B.匀加速运动C.加速度不变的曲线运动D.变加速的曲线运动 2.若时钟的时针、分针、秒针的长度之比为1: 1.5: 2则时针、分针、秒针末端的角速度、线速度、向心加速度之比分别为多少? 3.甲、乙两辆完全相同的汽车以相同的速率v匀速行驶在凸形桥和凹形桥上,两桥半径都是r,它们分别处于凸形桥最高点和凹形桥最低点时,桥面对它们的支持力的比N甲: N乙=。 四、巩固提高 1.如图所示,一个球以中心线OO/以角速度转动,则() A.A、B两点的角速度相等B.A、B两点的线速度相等 C.若θ=30°则vA: vB= : 2D.以上答案都不对 2.甲、乙两个质点,分别作不同的圆周运动,下面的说法中正确的是() A.线速度较大的质点,速度方向变化较快B.角速度较大的质点,速度方向变化较快 C.向心加速度较大的质点,速度方向变化较快D.以上说法都不对 3.汽车在水平路面上转弯,地面的摩擦力已达到最大,若汽车速率增大为原来的2倍时,汽车的转弯半径() A.至少增大到原来的4倍B.至少增大到原来的2倍 C.减小到原来的 倍D.减小到原来的1/2 4.质量为m的小球在竖直面内的圆形轨道内侧运动,经过最高点而刚好不脱离轨道时速度为V,则当小球以2V的速度经过最高点时,对轨道内侧压力的大小为() A.0 B.mg C.3mg D.5mg 5.半径为R的光滑半圆球固定在水平面,顶部有一小物体A。 今给它一个水平初速v0= 则物体将() A.沿球面下滑至M点 B.沿球面下滑至某一点N,便离开球面作斜下抛运动 C.按半径大于R的新圆弧轨道作圆周运动 D.立即离开半圆球作平抛运动 6.一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的半径大得多),在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点),A球的质量为m1,B球的质量为m2,它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都是v0,设A球运动到最低点时,B球恰好运动到最高点,若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1,m2,R与v0应满足的关系。 课题: 万有引力天体运动 一、知识梳理 1.万有引力定律 宇宙间的一切物体都是的,两物体间引力的大小跟它们的成正比,跟它们的成反比。 万有引力定律是国科学家提出的,万有引力常数G最早是由国科学家测定的,其值的大小为。 2.天体运动 天体间的相互作用力是万有引力,天体的运动轨迹是圆或椭圆(中学中只研究圆轨道) (1)忽视星球自转的影响,则星球表面物体的重力加速度g=。 (2)利用万有引力公式和圆周运动规律计算轨道半径为r的卫星的线速度v=,由公式可知r越大,v;卫星的周期T=,r越大,T。 对近地卫星(即r=R)而言;卫星有最速度v=,对地球卫星而言其值为km/s;卫星有最周期T=,对地球而言其值约为min(地球半径R=6400km) (3)如能测出“远地卫星”的周期T和轨道半径R,则可计算中心天体的质量,其表达式为M。 (4)如能测出“近地卫星”的周期T,则可计算中心天体的密度,其表达式为ρ=。 3.几个速度 (1)第一宇宙速度(发射卫星的最小速度或卫星的最大环绕速度)。 (2)第二宇宙速度(挣脱地球束缚的最小发射速度)。 (3)第三宇宙速度(挣脱太阳束缚的最小发射速度)。 4.同步通讯卫星 基本特点: (1)其周期T小时。 (2)其位置与地球上任何静物均保持相对静止,由此可推出如下特征: a、其轨道平面一定与平面重合。 b、其轨道半径值是唯一的,大小约为 二、例题精讲 例1.用m表示地球通讯卫星的质量,h表示它离地面的高度,R0表示地球的半径,g0表示地球表面处的重力加速度,ω0表示地球自转的角速度,则通讯卫星所受的地球对它的万有引力的大小为() A.等于零B.等于m C.等于m D.以上结论都不正确 例2.已知地球半径R=6.4×106m,地面附近重力加速度g=9.8m/s2,计算在距地面高为h=2000km的圆形轨道上的卫星做匀速圆周运动的线速度v和周期T。 例3.已知地球半径约为6.4×106m,已知月球绕地球的运动可近似看作匀速圆周运动,则可估算出月球到地心的距离为多少米? (结果只保留1位有效数字) 三、随堂练习 1.设地球表面的重力加速度为g0,物体在距离地心4R(R是地球半径)处,由于地球的作用产生的加速度为g,则g/g0为() A.1B.1/9C.1/4D.1/16 2.设人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动,卫星离地面越高,则卫星的() A.线速度越大B.角速度越大C.向心加速度越大D.周期越长 3.在人造地球卫星上,下列哪些仪器可以使用() A.体温表B.天平C.水银气压计D.弹簧秤 四、巩固提高 1.打开同步卫星上的发动机使其速度加大,待它运动到距离地面的高度比原来大的位置,再定位使它绕地球作匀速圆周运动成为另一个轨道的卫星,与原来相比() A.速率增大B.周期增大 C.机械能增大D.动能增大 2.一宇航员在一星球上以速度v0竖直上抛一物体,经t秒钟物体落回手中,已知该星球半径为R,那么该星球的第一宇宙速度是() A.v0t/RB. C. D. 3.可以发射一颗这样的人造卫星,使其圆轨道() A.与地球表面上某一纬度(非赤道)是共面同心圆 B.与地球表面上某经度线所决定的圆是共面同心圆 C.与地球表面上的赤道线共面同心圆,且卫星相对地球表面是静止的 D.与地球表面上的赤道线是共面同心圆,但卫星相对地球表面是运动的 4
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