高考物理总复习第3章牛顿运动定律教案.docx
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高考物理总复习第3章牛顿运动定律教案
第3章牛顿运动定律
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2019
2020
牛顿运动定律及其应用(Ⅱ)
T9、T32
(1)
T13、T51
T14
T15
T33、T35、T36
T31
对于牛顿运动定律的考查每年必考,而且每年的题量均不少于2道,牛顿第一定律和牛顿第三定律着重考查对概念的理解和辨析,牛顿第二定律则考查理解和计算能力.
超重和失重(Ⅰ)
T37
(1)、T40
T38
T15
T13、T20
T13
T7
牛顿运动定律及其应用
[基础知识填充]
1.牛顿第一定律
(1)牛顿第一定律:
一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.
(2)牛顿第一定律的理解
①牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律,它是牛顿以伽利略的理想实验为基础,在总结前人的研究成果、加之丰富的想象而推理得出的一条理想条件下的规律.
②牛顿第一定律成立的条件是物体不受力,是理想条件下物体所遵从的规律,在实际情况中,物体所受合外力为零与物体不受任何外力作用是等效的.
2.惯性:
物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.
3.牛顿第三定律
(1)定义:
两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上.
(2)理解
①物体各种形式的作用都是相互的,作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失、无先后之分.
②作用力与反作用力是同一性质的力.
③作用力与反作用力是分别作用在两个物体上的,既不能合成,也不能抵消,分别作用在各自的物体上,产生各自的作用效果.
4.牛顿第二定律
(1)牛顿第二定律的内容,物体的加速度跟合外力成正比,跟质量成反比,加速度的方向跟合外力方向相同.
(2)公式:
F=ma.
(3)理解要点:
F=ma这种形式只是在国际单位制中才适用,一般地说F=kma,k是比例常数,它的数值与F、m、a各量的单位有关.在国际单位制中,即F、m、a分别以N、kg、m/s2为单位,k=1,才能写为F=ma.
(4)牛顿第二定律的适用范围
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系.(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)
②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况.
[学考真题对练]
1.(2019·广东学业水平考试)一列火车减速进站,最后停在站台上.火车在减速过程中,下列说法正确的是( )
A.火车的惯性越来越小B.火车的惯性一直不变
C.火车停止时惯性为零D.火车的惯性不断增大
[答案] B
2.(2019·广东学业水平考试)如图所示,一节车厢沿水平地面向右做匀加速直线运动,车厢内悬挂小球的细绳向左偏离竖直方向,且小球相对车厢静止.下列说法正确的是( )
A.小球所受的拉力大于小球的重力
B.小球所受的拉力等于小球的重力
C.小球所受的拉力小于小球的重力
D.小球所受的合力为零
[答案] A
3.(2019·广东学业水平考试)如图所示,质量为1kg的物体在大小为3N的水平向右拉力F的作用下,沿水平面向右做直线运动,物体与桌面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g取10m/s2,则该物体的加速度大小为( )
A.1m/s2B.2m/s2C.3m/s2 D.4m/s2
[答案] A
4.(2018·广东学业水平考试)关于物体的惯性,下列说法正确的是( )
A.同一物体在地球上比在月球上惯性大
B.物体只有在静止或做匀速直线运动时才有惯性
C.乒乓球的速度可以被快速改变,是因为乒乓球的惯性小
D.汽车速度越大,刹车所用时间越长,说明物体速度越大,惯性越大
C [惯性大小与物体的质量有关,与运动状态无关,同一物体在月球上的惯性和在地球上的惯性大小相等.质量越大,惯性越大,运动状态越难改变;质量越小,惯性越小,运动状态越容易改变.]
5.(2017·广东学业水平考试)国际单位制中的单位m/s、N、A对应的物理量分别是( )
A.速度、力、电流强度 B.加速度、功、电量
C.速度、质量、电量D.角速度、力、电场强度
A [国际单位制中的单位m/s、N、A对应的物理量分别是速度、力、电流强度,A正确.]
6.(2016·广东学业水平考试)发现“力不是维持物体运动的原因”的科学家是( )
A.伽利略B.开普勒
C.爱因斯坦D.牛顿
[答案] A
7.(2016·广东学业水平考试)关于两物体间的作用力和反作用力,下列说法正确的是( )
A.它们是一对平衡力
B.它们的产生有先后之分
C.它们只能存在于静止的物体之间
D.它们总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上
D [一对平衡力是作用在同一物体上,作用力与反作用力是作用在两个不同的物体上,A错误.作用力与反作用力同时产生、同时消失、同时变化,大小相等、方向相反,B错误、D正确.作用力与反作用力是两个物体间的相互作用,其中任何一个物体可以运动、也可静止,C错误.]
8.(2016·广东学业水平考试)下列单位能表示力的单位的是( )
A.kg·m/sB.kg·m/s2C.m/s D.m/s2
B [根据F=ma可知B正确.]
1.对牛顿第一定律的理解
(1)牛顿第一定律所描述的是一种理想化的运动状态,不能用实验进行验证.
(2)牛顿第一定律指出了一切物体在任何状态下都具有惯性.因此,牛顿第一定律又叫惯性定律.
(3)牛顿第一定律反映了物体不受外力的运动状态:
匀速直线运动或静止.
(4)牛顿第一定律对力的定义,即力是改变物体运动状态的原因,并不是维持物体运动的原因.
2.对惯性的理解
(1)惯性是物体本身的固有属性,任何物体都具有惯性.
(2)惯性与物体运动状态及受力情况无关,只与物体的质量有关.
(3)惯性不是力
(4)在不受力的条件下,惯性表现出“保持原来的运动状态”.在受力的条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度,质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变.
3.相互作用力与平衡力的比较
项目
作用力与反作用力
平衡力
受力物体
作用在两个相互作用的物体上
作用在同一物体上
依赖关系
相互依存,不可单独存在,同时产生,同时变化,同时消失
无依赖关系,撤除一个,另一个依然存在,只是物体受力不再平衡
叠加性
两力的作用效果不可叠加,不可求合力
两个力的作用效果可以相互抵消,可叠加,可求合力且合力为零
力的性质
一定是同性质的力
可以是同性质的力,也可以是不同性质的力
大小、方向
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
4.运用牛顿第二定律时需注意的特性
(1)瞬时性:
加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系,这种对应关系表现为:
合外力恒定不变时,加速度也保持不变,合外力变化时加速度也随之变化,合外力为零时,加速度也为零.
(2)矢量性:
牛顿第二定律公式是矢量式.公式a=
只表示加速度与合外力的大小关系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.
(3)同一性:
加速度与合外力及质量的关系,是对同一个物体(或物体系)而言,即F与a均是对同一个研究对象而言.
(4)独立性:
是指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度,物体的加速度,即是这些加速度的矢量和.
5.两类动力学基本问题的解题思路图解如下:
可见,不论求解哪一类问题,求解加速度是解题的桥梁和纽带,是顺利求解的关键.
[最新模拟快练]
1.(2020·惠州学测模拟)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的
B.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义
C.牛顿第一定律表明,物体只有在不受外力作用时才具有惯性
D.牛顿第一定律表明,物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
[答案] A
2.(2018·雷州学考模拟)某同学在探究实验室做“用传感器探究作用力与反作用力的关系”的实验,得到两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线如图所示.图中两条图线具有对称性,通过图象不能得到的实验结论是( )
A.两个相互作用力大小始终相等
B.两个相互作用力方向始终相反
C.两个相互作用力同时变化
D.两个相互作用力作用在同一个物体上
[答案] D
3.(2020·阳江学测模拟)足球比赛中,运动员用力将足球踢出,在此过程中( )
A.运动员先给足球作用力,足球随后给运动员反作用力
B.运动员给足球的作用力大于足球给运动员的反作用力
C.运动员给足球的作用力与足球给运动员的反作用力方向相反
D.运动员给足球的作用力与足球给运动员的反作用力是一对平衡力
[答案] C
4.(2018·珠海学考模拟)牛顿第二定律的表达式可以写成m=
对某个物体来说,它的质量m( )
A.跟合外力F成正比
B.跟合外力F与加速度a都无关
C.跟它的加速度a成反比
D.跟合外力F成反比,跟它的加速度a成正比
[答案] B
5.(2018·开平学考模拟)一个物体受到4N的力作用时,产生的加速度是2m/s2,那么这个物体在6N的力作用下,产生的加速度大小是( )
A.1m/s2B.3m/s2
C.5m/s2D.6m/s2
[答案] B
6.如图所示,航天员王亚平利用“天宫一号”中的“质量测量仪”测量航天员聂海胜的质量为74kg.测量时,聂海胜与轻质支架被王亚平水平拉离初始位置,且处于静止状态,当王亚平松手后,聂海胜与轻质支架受到一个大小为100N的水平恒力作用而复位,用光栅测得复位时瞬间速度为1m/s,则复位的时间为( )
A.0.74sB.0.37s
C.0.26sD.1.35s
A [根据牛顿第二定律,加速度a=
=
m/s2,则复位的时间t=
=
s=0.74s,故选A.]
7.(2020·中山学测模拟)竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10m/s2的加速度,若推力增大到2F,则火箭的加速度将达到(g取10m/s2)( )
A.20m/s2 B.25m/s2C.30m/s2 D.40m/s2
C [推力为F时,F-mg=ma1,当推力为2F时,2F-mg=ma2.以上两式联立可得:
a2=30m/s2.故C正确.]
8.(2018·揭阳学考模拟)(多选)关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( )
A.质量一定,物体受到的合外力越大,加速度越大
B.物体受到的合外力越大,速度越大
C.物体从静止开始在外力作用下做直线运动,当合外力逐渐减小时,速度还逐渐增大
D.物体原来做匀变速直线运动,当合外力逐渐增大时,速度也一定逐渐增大
[答案] AC
超重和失重
[基础知识填充]
超重、失重和完全失重的对比
项目
超重
失重
完全失重
定义
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态
产生条件
物体有向上的加速度
物体有向下的加速度
a=g,且方向向下
[学考真题对练]
1.(2020·广东学业水平考试)为探究超重、失重现象,小明同学将一台电子秤搬到一楼的电梯间,他平稳站在电子秤上.在电梯启动前、启动时和刚到二楼停止前,他观察到电子秤中自身体重的示数分别为G0、G1和G2,下列说法正确的是( )
A.G1>G0 B.G1 C.G1 [答案] A 2.(2019·广东学业水平考试)如图所示,升降机里的一轻质弹簧悬挂着小球,初始时升降机停在某一中间楼层,小球相对升降机静止.当升降机启动时发现弹簧的长度变长,则该时刻升降机( ) A.匀速上升B.匀速下降 C.加速下降D.加速上升 [答案] D 3.(2018·广东学业水平考试)某同学乘坐电梯从一楼到九楼,在电梯将要停下来时,该同学( ) A.处于失重状态B.处于超重状态 C.所受的重力变大D.所受的重力变小 A [在电梯将要停下来时,电梯做减速上升,加速度方向向下,该同学处于失重状态,所受的重力不变.] 4.(2017·广东学业水平考试)小明站在电梯里的体重计上,当电梯以1m/s2的加速度加速上升时,体重计的示数( ) A.大于小明受到的重力 B.等于小明受到的重力 C.小于小明受到的重力 D.等于零 A [小明站在电梯里的体重计上,当电梯加速上升时,处于超重状态,体重计的示数大于小明受到的重力,A正确.] 5.(2016·广东学业水平考试)城市部分过街天桥装有智能化电动扶梯,如图所示,当乘客站上扶梯时,它先缓慢加速,然后再匀速上升.则( ) A.乘客始终处于超重状态 B.乘客始终处于失重状态 C.电梯对乘客的作用力始终竖直向上 D.电梯匀速上升时,电梯对乘客的作用力竖直向上 D [扶梯加速时,对人有一个水平向右的静摩擦力,C错误.加速阶段,加速度斜向上,乘客处于超重状态;匀速阶段,扶梯对人的作用力竖直向上,且与重力是一对平衡力,A、B错误,D正确.] 6.(2015·广东学业水平考试)如图所示,光滑水平桌面上的木块,通过轻绳跨过轻质定滑轮与沙桶相连.木块在拉力的作用下滑动,不计滑轮摩擦.滑动的木块( ) A.速度不变 B.加速度不变 C.受到的合外力为零 D.受到的拉力大于沙桶的重力 B [木块和沙桶做匀加速运动.沙桶处于失重状态.] 7.(2015·广东学业水平考试1月)某空间站绕地球做匀速圆周运动,在空间站中不能正常使用的仪器是( ) A.电子表B.天平 C.电子温度计D.电压表 B [空间站处于完全失重状态,所有与重力有关的仪器均不能正常使用.] 对超重、失重的理解 (1)只要物体有竖直向上(或向下)的加速度,就会出现超重(或失重)现象,与物体的运动方向无关. (2)发生超重(或失重)现象时,只是物体的“视重”增加(或减小)了,物体的重力并没有变化. [最新模拟快练] 1.(2020·信宜学考模拟)如图所示,金属小桶侧面有一小孔A,当桶内盛水时,水会从小孔A中流出.如果让装满水的小桶自由下落,不计空气阻力,则在小桶自由下落过程中( ) A.水继续以相同的速度从小孔中喷出 B.水不再从小孔喷出 C.水将以更大的速度喷出 D.水将以较小的速度喷出 [答案] B 2.(2018·镇江学测模拟)风洞实验如图所示,风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”.则实验者在此过程中( ) A.处于失重状态 B.运动状态保持不变 C.所受重力小于气流对人的“托力” D.所受重力的反作用力是气流对人的“托力” [答案] C 3.(2018·信宜学考模拟)用一根细绳将一重物吊在电梯的天花板上,在下列四种情况中,绳的拉力最大的是( ) A.电梯匀速上升B.电梯匀速下降 C.电梯加速上升D.电梯加速下降 [答案] C 4.如图所示,小文同学在电梯中体验加速上升和加速下降的过程,这两个过程( ) A.都是超重过程 B.都是失重过程 C.加速上升是失重过程,加速下降是超重过程 D.加速上升是超重过程,加速下降是失重过程 D [加速上升时加速度方向向上,故支持力大于重力,为超重;加速下降时加速度方向向下,支持力小于重力,为失重,故D正确.] 5.某中学举行了秋季运动会,如图所示是小明同学参加跳高决赛的现场,他以背越式跳过1.65m的高度拿到了本届校运会的亚军,为班级争了光.若忽略空气阻力,则下列说法正确的是( ) A.小明在下降过程中处于失重状态 B.小明脚离地起跳以后在上升过程中处于超重状态 C.小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力 D.小明越过横杆以后在下降过程中重力消失了 [答案] A 6.(2020·镇江学测模拟)如图所示,升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体,升降机静止时弹簧伸长10cm,运动时弹簧伸长9cm,则升降机的运动状态可能是(g取10m/s2)( ) A.以a=1m/s2的加速度加速下降 B.以a=1m/s2的加速度加速上升 C.以a=9m/s2的加速度减速上升 D.以a=9m/s2的加速度减速下降 [答案] A 7.(2019·广州学测模拟)如图所示,小芳在体重计上完成下蹲动作.下列Ft图象能反映体重计示数随时间变化的是( ) A B C D [答案] C 8.(2020·汕尾学考模拟)某消防队员从一平台上跳下,下落2m后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5m,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( ) A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的5倍 C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍 [答案] B 一、选择题 1.(2020·清远学考模拟)如图所示,将吹足气的气球由静止释放,气球内气体向后喷出,气球会向前运动,这是因为气球受到( ) A.重力 B.手的推力 C.空气的浮力 D.喷出气体对气球的作用力 D [气球内气体向后喷出时,气球对气体有向后的作用力,气体对气球有向前的反作用力使气球向前运动,D项正确.] 2.(2019·珠海学测模拟)首先采用“理想实验”研究运动与力关系的科学家是( ) A.伽利略 B.牛顿 C.开普勒D.亚里士多德 [答案] A 3.(2020·汕头学考模拟)在光滑的水平桌面上,有一个静止的物体,给物体施以水平作用力,在力作用到物体上的瞬间,则( ) A.物体同时具有加速度和速度 B.物体立即获得加速度,速度仍为零 C.物体立即获得速度,加速度仍为零 D.物体的速度和加速度均为零 B [合外力与加速度是瞬时对应关系,所以在力作用到物体上的瞬间,物体立即获得加速度,但物体的速度还得从零开始增大,不可能立即具有速度,故B正确.] 4.(2019·东莞学测模拟)下列关于惯性的说法正确的是( ) A.战斗机战斗前抛弃副油箱,是为了增大战斗机的惯性 B.物体的质量越大,其惯性就越大 C.汽车刹车时才有惯性 D.做自由落体运动的物体没有惯性 B [惯性与物体的运动状态无关,只与物体的质量有关.] 5.下列说法中正确的是( ) A.静止或做匀速直线运动的物体,一定不受外力的作用 B.当物体的运动状态发生改变时,物体必定受外力的作用 C.当某时刻物体速度等于零时,物体一定处于平衡状态 D.物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向 B [静止或做匀速直线运动的物体所受合外力也可能为零,故A错;力是物体运动状态改变的原因,故B正确;平衡状态的条件是所受合外力为零(加速度为零)而非速度为零,故C错;物体的运动方向也可以和合外力方向不同,故D错.] 6.(2019·河源学测模拟)如图所示,某校一学生踢球时( ) A.脚对球的作用力大于球对脚的作用力 B.脚对球的作用力与球对脚的作用力大小相等 C.脚对球的作用力与球的重力是一对平衡力 D.脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对平衡力 [答案] B 7.关于惯性,下列说法正确的是( ) A.汽车行驶越快,惯性越大 B.汽车匀速运动时没有惯性 C.人向前奔跑时被绊倒,与惯性无关 D.汽车突然启动时,车上的乘客由于惯性向后倾斜 D [根据牛顿第一定律可知,任何物体都有惯性,而质量是惯性大小的唯一量度,惯性与物体所处的状态无关,故A、B错.结合日常经验及分析可知C错,D正确.] 8.伽利略的理想实验说明( ) A.可以不必具体做实验,只抽象分析就能得出结论 B.亚里士多德关于力和运动的观点是错误的 C.力是维持物体运动的原因 D.力是改变物体运动状态的原因 B [理想实验是在实验的基础上进行逻辑推理的一种思维活动,仍由实验做基础,故A错误.实验证明了物体的运动不需要力来维持,同时证明了亚里士多德关于运动和力的观点是错误的,B正确,C错误.实验没有说明“力是改变物体运动状态的原因”,D错误.] 9.(2019·江门学测模拟)辽宁舰航行遇到海浪上下颠簸过程中,停放在甲板上的歼15对甲板的压力大小为F1,甲板对歼15的支持力大小为F2,在辽宁舰颠簸过程中,F1和F2的关系是( ) A.向上时F1>F2;向下时F1<F2 B.向上时F1<F2;向下时F1>F2 C.向上和向下时,都满足F1>F2 D.向上和向下时,都满足F1=F2 [答案] D 10.(2019·茂名学测模拟)某人用力推静止在水平面的小车,小车开始运动,停止用力后,小车逐渐停下来,这个现象说明( ) A.力是维持物体运动的原因 B.力是改变物体惯性的原因 C.力是改变物体运动状态的原因 D.力是使物体产生速度的原因 C [小车逐渐停下来是因为有摩擦力的作用,力是改变物体运动状态的原因,力是产生加速度的原因.] 11.(2020·广州学考模拟)随着居民生活水平的提高,家庭轿车越来越多,行车安全就越发显得重要.在行车过程中规定必须要使用安全带.假设某次急刹车时,由于安全带的作用,使质量为70kg的乘员具有的加速度大小约为6m/s2,此时安全带对乘员的作用力最接近( ) A.100N B.400N C.800ND.1000N [答案] B 12.如图所示,用弹簧秤水平拉水平桌面上的物块,下列说法正确的是( ) A.物块一定受到2个力的作用 B.弹簧秤对手和对物块的力是一对作用力和反作用力 C.若物块静止,是因为弹簧秤的拉力小于桌面对物块的摩擦力 D.若物块静止,是因为弹簧秤的拉力等于桌面对物块的摩擦力 [答案] D 13.水平路面上加速行驶的货车,突然从车上掉下一包货物,而司机没有发现,则汽车的加速度如何变化( ) A.不变B.变大 C.变小D.不确定 B [货车的牵引力不变,阻力变小,所以合外力变大,而质量变小,这两个因素都使加速度变大,故加速度变大,选B.] 14.甲、乙两个实验小车,在同样的合外力作用下,甲车产生的加速度是1.5m/s2,乙车产生的加速度是4.5m/s2,甲车的质量m甲和乙车的质量m乙之比为( ) A.1∶3B.3∶1 C.1∶1D.无法确定 B [在同样的合外力作用下物体的加速度与它的质量成反比. = = =3,故B正确.] 15.(2019·韶关学测模拟)如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动.下列各种情况中,体重计的示数最大的是(g取10m/s2)( ) A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0m/s2 B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0m/s2 C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5m/s2 D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5m/s2 [答案] B 16.(2020·梅州学考模拟)静止在光滑水平面上的物体在水平推力F作用下开始运动,推力随时间的变化如图所示,关于物体在0~t1时间内的运动情况,正确的描述是( ) A.物体先做匀加速运动,后做匀减速运动 B.物体的加速度一直增大 C.物体的速度先增大后减小 D.物体的速度一直增大 [答案] D 17.如图所示,将底部装有弹簧的木箱在
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