第3章 第1讲 牛顿运动定律.docx
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第3章第1讲牛顿运动定律
第1讲 牛顿运动定律
考 纲 点 击
备 考 指 南
1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用Ⅱ
1.理解牛顿第一定律、牛
顿第三定律,认识惯性和作用力、反作用力的特点.
2.熟练掌握牛顿第二定律,会用牛顿运动定律分析解决两类典型的动力学问题.
3.综合应用匀变速直线运动的规律及运动图象、运动和力的关系、牛顿运动定律进行受力分析、运动过程分析.
4.本章是中学物理的基本规律和核心知识,在整个物理学中占有非常重要的地位,仍将为高考命题的重点和热点,考查和要求的程度往往层次较高.
2.超重和失重
3.单位制Ⅰ
实验四:
验证牛顿运动定律
知识一 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.物理意义
(1)揭示了物体在不受外力或受合外力为零时的运动规律.
(2)提出了一切物体都具有惯性,即保持原来运动状态(静止或匀速直线运动)的特性.因此牛顿第一定律又称为惯性定律.
(3)揭示了力与运动的关系,说明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.
3.惯性
(1)定义:
物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性.
(2)量度
质量是物体惯性大小的唯一量度.物体的质量越大,惯性越大;物体的质量越小,惯性越小.
(3)表现形式
①物体不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态.
②物体
受到外力时,惯性表现为物体运动状态改变的难易程度.惯性越大,物体的运动状态越难改变.
(1)牛顿第一定律是由实验直接总结出来的.(×)
(2)物体在不受外力作用时一定处于静止状态.(×)
(3)运动的物体惯性大,静止的物体惯性小.(×)
知识二 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.公式:
F=ma.
3.物理意义
反映了物体运动的加速度与外力的关系,且这种关系是瞬时对应的.
4.适用范围:
宏观物体、低速运动.
5.单位制
(1)单位制由基本单位和导出单位共同组成.
(2)在力学中,选出长度、质量和时间.三个物理量的单位为基本单位,在国际单位制中分别为米、千克、秒.
(3)加速度和力的单位为导出单位,在国际单位制中的符号为m/s2和N.
(1)物体由于做加速运动,所以才受外力作用.(×)
(2)牛顿第二定律适用于一切运动物体.(×)
(3)力的单位“牛顿”是基本单位.(×)
知识三 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.另一个物体一定同时对这一个物体也施加了力.
2.牛顿第三定律
(1)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.
(2)表达式:
F=-F′.
(1)作用力与反作用力可以作用在同一物体上.(×)
(2)作用力与反作用力可以是不同性质的力.(×)
(3)人走在松软的土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力.(×)
1.(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础.早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是( )
A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B.没有力的作用,物体只能处于静止状态
C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动
【解析】 物体的惯性指物体本身要保持原来运动状态不变的性质,或者说是物体抵抗运动状态变化的性质,选项A正确;没有力的作用,物体将保持静止状态或匀速直线运动状态,选项B错误;行星在圆周轨道上做匀速圆周运动,而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态,选项C错误;运动物体如果没有受到力的作用,根据牛顿第一定律可知,物体将继续以同一速度沿同一直线一直运动下去,选项D正确.
【答案】 AD
2.在日常生活中,小巧美观的冰箱贴使用广泛.一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时,它受到的磁力( )
A.小于受到的弹力
B.大于受到的弹力
C.和受到的弹力是一对作用力与反作用力
D.和受到的弹力是一对平衡力
【解析】 因磁性冰箱贴静止不动,在水平方向上受到两个力:
磁力与弹力,应为平衡力,所以D正确,A、B、C错误.
【答案】 D
3.
图3-1-1
建筑工人用如图3-1-1所示的定滑轮装置运送建筑材料.质量为70.0kg的建筑工人站在地面上,通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.5m/s2的加速度提升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则建筑工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)( )
A.510N B.490N
C.890ND.910N
【解析】 设建筑材料的质量为m,加速度的大小为a,对建筑材料由牛顿第二定律得F-mg=ma,解得F=210N.
设地面对建筑工人的支持力为FN,建筑工人的质量为M,对建筑工人由平衡条件得FN+F=Mg,解得FN=490
N.
根据牛顿第三定律可得建筑工人对地面的压力大小为FN′=FN=490N,B正确.
【答案】 B
4.(多选)(2013·山东高考)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法,利用这种方法伽利略发现的规律有( )
A.力不是维持物体运动的原因
B.物体之间普遍存在相互吸引力
C.忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快
D.物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反
【解析】 伽利略通过实验研究和逻辑推理得到了力不是维持物体运
动的原因及在忽略空气阻力时,轻、重物体下落一样快,都做自由落体运动,而B选项考查的是万有引力定律,D选项是牛顿第三定律,因此只有选项A、C正确.
【答案】 AC
5.(2012·海南高考)根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是( )
A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度
C.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比
D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比
【解析】 根据牛顿第二定律a=
可知物体的加速度与速度无关,所以A错;即使合力很小,也能使物体产生加速度,所以B错;物体加速度的大小与物体所受的合力成正比,所以C错;力和加速度为矢量,物体的加速度与质量成反比,所以D正确.
【答案】 D
考点一[16] 对牛顿第一定律的理解
一、明确了惯性的概念
牛顿第一定
律揭示物体所具有的一个重要属性——惯性,即物体总是保持原有运动状态不变的一种性质.
二、揭示了力的本质
牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,物体的运动不需要力来维持.
三、揭示了物体不受力作用时的运动状态
实际中不受外力作用的物体是不存在的,当物体受外力但受
合力为零时,其运动效果跟不受外力作用时相同,物体将保持静止或匀速直线运动状态.第三章 牛顿运动定律
——————[1个示范例]——————
下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中,正确的是( )
A.牛顿第一定律说明,只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态
B.物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.物体的运动不需要力来维持,但物体的运动速度越大时其惯性也越大
【解析】 当物体所受的合力为零时,物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态,故A项错误.由牛顿第一定
律可知,力是改变物体运动状态的原因,故B项正确.惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质,惯性定律(即牛顿第一定律)则
反映物体在一定条件下的运动规律,C项错误.虽然物体的运动不需要力来维
持,但物体的惯性与运动速度大小无关,D项错误.
【答案】 B
——————[1个预测例]——————
下列关于惯性的各种说法中,你认为正确的是( )
A.抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的
B.在完全失重的情况下,物体的惯性将消失
C.把手中的球由静止释放后,球能竖直加速下落,说明力是改变物体惯性的原因
D.材料不同的两个物体放在地面上,用一个相同的水平力分别推它们,则难以推动的物体惯性大
【解析】 质量是惯性大小的量度,一切物体都具有惯性,惯性与物体的受力情况无关,与物体的运动状态无关,综上所述,只有选项A正确.
【答案】 A
考点二[17] 对牛顿第二定律的理解
一、牛顿第二定律的4个
特性
矢量性
F=ma是矢量式,a与F方向相同
瞬时性
a与F对应同一时刻,即a为某时刻的加速度时,F为该时刻物体所受合力
因果性
F是产生a的原因,物体具有加速度是因为物体受到了力
独立性
1.作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律
2.物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和
3.分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律,即:
Fx=max,Fy=may
二、瞬时加速度问题
1.一般思路
→
→
2.两种模型
(1)刚性绳(或接触面)模型:
一种不发生明显形变就能产生弹力的物体
,剪断(或脱离)后,弹力立即改变或消失,不需要形变恢复时间,一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理.
(2)弹簧(或橡皮绳)模型:
当弹簧的两端与物体相连(即两端为固定端)时,由于物体有惯性,弹簧的长度不会发生突变,所以在瞬时问题中,其弹力的大小认为是不变的,即此时弹簧的弹力不突变.
——————[1个示范例]——————
图3-1-2
(2014·保定一中质检)如图3-1-2所示,质量为m的球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ相连,Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q.球静止时,Ⅰ中拉力大小T1,Ⅱ中拉力大小T2,当仅剪断Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬间,球的加速度a应是( )
A.若剪断Ⅰ,则a=g,方向水平向右
B.若剪断Ⅱ,则a=
,方向水平向左
C.若剪断Ⅰ,则a=
,方向沿Ⅰ的延长线
D.若剪断Ⅱ,则a=g,方向竖直向上
【解析】 因为球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ相连处于平衡状态,弹簧的弹力瞬间不会发生突然变化,而绳子的弹力会发生突然变化,所以若剪断Ⅱ时弹力和重力的合力大小仍然是T2,加速度是a=
.若剪断Ⅰ时加速度是a=g,方向竖直向下.
【答案】 B
在求解瞬时性问题时应注意:
(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析.
(2)加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个过程的积累,不会发生突变.
——————[1个预测例]——————
图3-1-3
如图3-1-3所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m,2、4质量为M,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g,则有( )
A.a1=a2=a3=a4=0
B.a1=a2=a3=a4=g
C.a1=a2=g,a3=0,a4=
g
D.a1=g,a2=
g,a3=0,a4=
g
【审题指导】
(1)注意两物
块之间连接物的特点.
(2)光滑木板突然抽出,两个系统在水平方向均不受力.
【解析】 在抽出木板的瞬时,物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛顿第二定律知a1=a2=g;而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变,此时弹簧对3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg,因此物块3满足mg=F,a3=0;由牛顿第二定律得物块4满足a4=
=
g,所以C对.
【答案】 C
考点三[18] 对牛顿第三定律的理解及应用
一、作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”
1.“三同”
(1)大小相同;
(2)性质相同;(3)变化情况相同.
2.“三异”
(1)方向不同;
(2)受力物体不同;(3)产生效果不同.
3.“三无关”
(1)与物体的种类无关;
(2)与物体的运动状态无关;(3)与是否和另外物体相互作用无关.
二、相互作用力与平衡力的比较
1.受力物体不同:
作用力和反作用力作用在两个物体上,不可求合力.一对平衡力作用在同一物体上,可求合力,合力为零.
2.依赖关系不同:
作用力和反作用力同时产生、同时消失.一对平衡力不一定同时产生、同时消失.
3.力的性质不同:
作用力和反作用力一定是同性质的力,一对平衡力性质不一定相同.
——————[1个示范例]——————
(2013·武钢二中模拟)用一根轻质弹簧竖直悬挂一小球,小球和弹簧的受力如图所示,下球和弹簧的受力如图3-1-4所示,下列说法正确的是( )
图3-1-4
A.F1的施力物体是弹簧
B.F2的反作用力是F3
C.F3的施力物体是地球
D.F4的反作用力是F1
【答案】 B
——————[1个预测例]——————
图3-1-5
如图3-1-5所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”.两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢.若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )
A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C.若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D.若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
【审题指导】
(1)绳子质量不计,甲、乙两人所受绳的拉力大小相等.
(2)地面光滑,两人在水平方向只受绳的拉力.
【解析】 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力,故选项A错误.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上,不是作用力与反作用
力,故选项B错误.设绳子的张力为F,则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等,均为F,若m甲>m乙,则由a=
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- 第3章 第1讲 牛顿运动定律 牛顿 运动 定律