高届高级高三物理一轮复习第三章第1讲.docx
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高届高级高三物理一轮复习第三章第1讲
五年高考(全国卷)命题分析
五年常考热点
五年未考重点
牛顿第二定律的理解和应用
2018
2016
1卷15题
1卷18题
1.牛顿第一定律和牛顿第三定律
2.超重和失重问题
3.瞬时问题
4.动力学中的连接体问题
5.动力学中的临界与极值问题
6.传送带模型问题
7.动力学两类基本问题
v-t图象与牛顿第二定律的结合
2019
2015
3卷20题
1卷20题
动力学方法处理滑块—木板模型问题
2017
2015
3卷25题
1卷25题、2卷25题
实验:
探究加速度与力、质量的关系
2016
3卷23题
拓展实验:
测定物块与木板间的动摩擦因数
2019
2018
2015
2卷22题
2卷23题
2卷22题
1.考查方式:
牛顿运动定律的理解和应用是高中物理教学中最重要的问题,并且从近几年高考看,考查的频率很高,不只在选择题中考查牛顿运动定律的应用,在实验题和计算题中仍然是考查的重点.
2.命题趋势:
本部分内容高考命题存在以下特点和趋势:
一是高考考查的重点,命题次数较多;二是题型全面,从选择题到实验题、再到计算题;三是命题趋势大体呈现以下特点:
从以匀变速直线运动规律的应用为重点转向以动力学方法的应用为重点.
第1讲 牛顿三定律的理解
一、牛顿第一定律 惯性
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揭示了物体的固有属性:
一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律;
②揭示了力与运动的关系:
力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因.
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)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.
(3)普遍性:
惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关.
判断正误
(1)物体只有在不受外力作用时,才会有保持原有运动状态不变的性质,这个性质叫惯性,故牛顿第一定律又叫惯性定律.( × )
(2)牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a=0条件下的特例.( × )
(3)伽利略根据理想实验推出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去.( √ )
二、牛顿第二定律 力学单位制
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=ma.
(3)适用范围
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于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、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况.
2.力学单位制
(1)单位制:
基本单位和导出单位一起组成了单位制.
(2)基本单位:
基本物理量的单位.国际单位制中基本物理量共七个,其中力学有三个,是长度、质量、时间,单位分别是米、千克、秒.
(3)导出单位:
由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.
自测1 (多选)关于运动状态与所受外力的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体受到恒定的力作用时,它的运动状态不发生改变
B.物体受到不为零的合力作用时,它的运动状态要发生改变
C.物体受到的合力为零时,它一定处于静止状态
D.物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同
[参考答案]BD
三、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相互的,一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体同时对前一个物体也施加力.
2.内容:
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.表达式:
F=-F′.
自测2 某物体静止在水平桌面上,下列对它的描述正确的是( )
A.桌面对物体支持力的大小等于物体重力的大小,这两个力是一对平衡力
B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力
C.物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同一种性质的力
D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力
[参考答案]A
[试题解析]桌面对物体支持力的大小等于物体重力的大小,作用在同一物体上,这两个力是一对平衡力,故A正确,B错误;物体对桌面的压力不是重力,它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同,它们也不是同种性质的力,故C错误;物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力,故D错误.
1.理想化状态
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.如果物体所受的合外力等于零,其运动效果跟不受外力作用时相同,物体保持静止状态或匀速直线运动状态.
2.明确了惯性的概念
牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性,即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质.
3.揭示了力与物体运动状态的关系
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.
4.与牛顿第二定律的关系
牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的.力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答.牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的,而牛顿第二定律是一条实验定律.
例1 如图1所示,滑板运动员沿水平地面向前滑行,在横杆前相对于滑板竖直向上起跳,人与滑板分离,分别从横杆的上、下通过,忽略人和滑板在运动中受到的阻力,则运动员( )
图1
A.起跳时脚对滑板的作用力斜向后
B.在空中水平方向先加速后减速
C.越过杆后落在滑板的后方
D.越过杆后仍落在滑板上起跳的位置
[参考答案]D
[试题解析]由于运动员相对于滑板竖直向上起跳,与滑板在水平方向无力的作用,故二者水平方向速度始终相同.
变式1 伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法.图2(a)、(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法正确的是( )
图2
A.图(a)通过对自由落体运动的研究,合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B.图(a)中先在倾角较小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,使时间测量更容易
C.图(b)中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的,实验可实际完成
D.图(b)的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
[参考答案]B
[试题解析]伽利略设想物体下落的速度与时间成正比,因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过数学推导证明,如果速度与时间成正比,那么位移与时间的二次方就成正比.由于当时用滴水法计时,无法记录自由落体的较短时间,伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,来“冲淡”重力的作用效果,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,运动相同位移所用时间长得多,所以容易测量.伽利略做了上百次实验,并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推,得出了正确结论,故A错误,B正确;完全没有摩擦阻力的斜面是不存在的,故C错误;伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持的结论,故D错误.
变式2 某同学为了取出如图3所示羽毛球筒中的羽毛球,一只手拿着球筒的中部,另一只手用力击打羽毛球筒的上端,则( )
图3
A.此同学无法取出羽毛球
B.羽毛球会从筒的下端出来
C.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
D.该同学是在利用羽毛球的惯性
[参考答案]D
[试题解析]羽毛球筒被手击打后迅速向下运动,而羽毛球具有惯性要保持原来的静止状态,所以会从筒的上端出来,D正确.
1.对牛顿第二定律的理解
2.解题的思路和关键
(1)取研究对象进行受力分析;
(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力;
(3)根据F合=ma求物体的加速度a.
例2 (多选)(2016·全国卷Ⅰ·18)一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则( )
A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D.质点单位时间内速率的变化量总是不变
[参考答案]BC
[试题解析]质点一开始做匀速直线运动,处于平衡状态,施加恒力后,则该质点所受的合外力为该恒力.若该恒力方向与质点原运动方向不共线,则质点做曲线运动,质点速度方向与恒力方向不同,故A错误;若恒力的方向某一时刻与质点运动方向垂直,之后质点做曲线运动,力与速度方向不再垂直,例如平抛运动,故B正确;由牛顿第二定律可知,质点加速度方向总是与其所受合外力方向相同,C正确;根据加速度的定义知,单位时间内速度变化量相同,而速率变化量不一定相同,故D错误.
变式3 关于速度、加速度和合外力之间的关系,下述说法正确的是( )
A.做匀变速直线运动的物体,它所受合外力是恒定不变的
B.做匀变速直线运动的物体,它的速度、加速度、合外力三者总是在同一方向上
C.物体受到的合外力增大时,物体的运动速度一定加快
D.物体所受合外力为零时,一定处于静止状态
[参考答案]A
[试题解析]做匀变速直线运动的物体,加速度恒定不变,由牛顿第二定律知,它所受合外力是恒定不变的,且加速度与合外力方向相同,与速度方向在同一直线上,不一定在同一方向上,故A正确,B错误;物体受到的合外力增大时,加速度一定增大,物体的运动速度变化一定加快,而速度不一定加快,故C错误;物体所受合外力为零时,物体的加速度一定等于零,速度不一定为零,故D错误.
例3 (2019·湖北十堰市上学期期末)如图4所示,处于自然状态下的轻弹簧一端固定在水平地面上,质量为m的小球从弹簧的另一端所在位置由静止释放,设小球和弹簧一直处于竖直方向,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g.在小球将弹簧压缩到最短的过程中,下列叙述中不正确的是( )
图4
A.小球的速度先增大后减小
B.小球的加速度先减小后增大
C.小球速度最大时弹簧的形变量为
D.弹簧的最大形变量为
[参考答案]D
[试题解析]开始时,小球的重力大于弹力,加速度方向向下,小球向下加速运动,随着弹簧的压缩,弹力逐渐变大,则加速度逐渐减小,当弹力等于重力时,加速度为零,即mg=kx,即x=,此时小球的速度最大,然后小球继续向下运动压缩弹簧,弹力大于重力,加速度变为向上,速度逐渐减小,直到速度减小到零,到达最低点,由对称性可知,此时弹簧的压缩量为2x=,故选项A、B、C正确,D错误.
变式4 (2019·宁夏银川市上学期期末)一个质量为2kg的物体,放在光滑水平面上,在水平面内3个共点力作用下处于平衡状态.现同时撤去大小分别为8N和12N的两个力,其余的力保持不变,关于此后该物体运动的说法正确的是( )
A.一定做匀变速直线运动,加速度大小可能是5m/s2
B.一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度的大小
C.可能做匀减速直线运动,加速度大小是1.5m/s2
D.可能做匀速圆周运动,向心加速度大小是6m/s2
[参考答案]B
[试题解析]由平衡条件得知,余下力的合力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反,则撤去大小分别为8N和12N的两个力后,物体的合力大小范围为4N≤F合≤20N,物体的加速度大小范围为:
2m/s2≤a≤10m/s2;若物体原来做匀速直线运动,撤去的两个力的合力方向与速度方向不在同一直线上时,物体做匀变速曲线运动,加速度大小可能是5m/s2,故A错误;若物体原来做匀速直线运动,撤去的两个力的合力方向与速度方向相同时,物体做匀减速直线运动,加
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- 高级 物理 一轮 复习 第三
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