2020高考物理大一轮复习 第6讲 牛顿运动定律的理解课件 新人教版.ppt

教材知识梳理 考点互动探究 教师备用习题 一 牛顿第一定律1 内容 一切物体总保持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 惯性 1 定义 一切物体都有保持原来运动状态或静止状态的性质 2 量度 是物体惯性大小的唯一量度 大的物体惯性大 小的物体惯性小 匀速直线 匀速直线 质量 质量 质量 二 牛顿第二定律1 内容 物体的加速度的大小跟它受到的成正比 跟它的质量成反比 加速度的方向跟作用力的方向 2 公式 3 适用范围 1 只适用于参考系 相对地面静止或匀速直线运动的参考系 2 只适用于物体 相对于分子 原子 低速运动 远小于光速 的情况 作用力 或合力 相同 F ma 惯性 宏观 三 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 方向 作用在同一条直线上 2 表达式 F甲对乙 F乙对甲 负号表示 四 国际单位制力学中的基本量是质量 长度 对应的基本单位分别是 相等 相反 方向相反 时间 千克 秒 米 辨别明理 1 牛顿第一定律是实验定律 2 牛顿第一定律指出 当物体受到的合外力为零时 物体将处于静止状态 3 物体运动必须有力的作用 没有力的作用 物体将静止 4 力的单位是牛顿 1N 1kg m s2 5 外力 不为零 作用于静止物体的瞬间 物体立刻获得加速度 6 物体的加速度方向一定与合外力方向相同 7 惯性是物体抵抗运动状态变化的性质 8 作用力与反作用力的效果相互抵消 9 根据牛顿第二定律 当合外力为零时物体的加速度为零 物体保持原来运动状态不变 那么牛顿第一定律是第二定律的特殊情况吗 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析 牛顿第一定律是建立力的科学概念所必不可少的 取消了它 就不可能正确地建立力的概念 当然 更谈不上力的度量了 同样 离开了牛顿第一定律 也不会有惯性和惯性质量的概念 可见 取消了牛顿第一定律 牛顿第二定律中两个主要的物理量 力 和物体的 惯性质量 将无法建立 那么牛顿第二定律将无从谈起 所以 尽管我们确实可在牛顿第二定律成立的前提下推出牛顿第一定律的结果 但仍不能取消牛顿第一定律 否则的话 这个前提就不存在了 考点一牛顿第一定律 1 牛顿第一定律是在可靠的实验事实 如伽利略斜面实验 基础上采用科学的逻辑推理得出的结论 物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件 所以 牛顿第一定律不是实验定律 2 惯性是物体保持原来运动状态的性质 与物体是否受力 是否运动及所处的位置无关 物体的惯性只与其质量有关 物体的质量越大则其惯性越大 牛顿第一定律揭示了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 例1伽利略创造的把实验 假设和逻辑推理相结合的科学方法 有力地促进了人类科学认识的发展 利用如图6 1所示的装置做如下实验 小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动 并沿右侧斜面上升 斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时 小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1 2 3 根据三次实验结果的对比 可以得到的最直接的结论是 A 如果斜面光滑 小球将上升到与O点等高的位置B 如果小球不受力 它将一直保持匀速运动或静止状态C 如果小球受到力的作用 它的运动状态将发生改变D 小球受到的力一定时 质量越大 它的加速度越小 图6 1 答案 A 变式题1东汉王充在 论衡 状留篇 中记述了球的运动 圆物投之于地 东西南北 无之不可 策杖叩动 才微辄停 关于运动和力的关系 下列说法中正确的是 A 力是维持物体运动的原因B 力是改变物体惯性大小的原因C 力是改变物体位置的原因D 力是改变物体运动状态的原因 答案 D 解析 这句话的意思是圆物投在地上 它的运动方向不确定 向东 向西 向南 向北都可能 用棒拨动 才能使它停下来 说明力是改变物体运动状态的原因 选项D正确 图6 2 答案 BD 考点二牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律F ma是矢量式 加速度的方向由物体所受合外力的方向决定 二者总是相同 即任一瞬间 a的方向均与合外力方向相同 考向一矢量性 例2如图6 3所示 一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧 其左端固定在小车上 右端与一小球相连 设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于拉伸状态 若忽略小球与小车间的摩擦力 则在此段时间内小车可能是 A 向右做加速运动B 向右做减速运动C 向左做匀速运动D 向左做减速运动 图6 3 答案 B 图6 4 答案 C 在动力学问题中 物体受力发生突变时 物体的加速度也会发生突变 突变时刻物体的状态称为瞬时状态 要对瞬时状态的加速度进行分析求解 考向二瞬时性 例3 多选 如图6 5所示 轻弹簧下端固定在水平面上 一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落 接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落 在小球下落的全过程中 下列说法中正确的是 A 小球刚接触弹簧瞬间速度最大B 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C 从小球接触弹簧至到达最低点 小球的速度先增大后减小D 从小球接触弹簧至到达最低点 小球的加速度先减小后增大 图6 5 答案 CD 解析 根据牛顿第二定律 小球的加速度大小和方向取决于小球受到的合外力 从接触弹簧至到达最低点 弹簧弹力从零开始逐渐增大 而小球的重力不变 所以开始时小球受到的合力方向向下 合力逐渐减小 因此小球的加速度逐渐减小 当小球所受的弹簧弹力和重力大小相等时 小球受到的合力为零 加速度减小为零 此时小球速度最大 此后小球继续下落 弹簧弹力继续增大 小球受到的合力方向向上 合力逐渐增大 因此小球的加速度方向向上 加速度逐渐增大 速度减小 当速度减小为零时 小球停止下落 变式题 多选 某研究性学习小组用加速度传感器探究物体从静止开始做直线运动的规律 得到了质量为1 0kg的物体运动的加速度随时间变化的关系图线 如图6 6所示 由图可以得出 A 从t 4 0s到t 6 0s的时间内 物体做匀减速直线运动B 物体在t 10 0s时的速度大小约为6 8m sC 从t 10 0s到t 12 0s的时间内 物体所受的合外力大小约为0 5ND 从t 2 0s到t 6 0s的时间内 物体所受的合外力先增大后减小 图6 6 答案 BCD 解析 由加速度随时间变化的图像可知 物体先做加速度增大的加速运动 再做加速度减小的加速运动 最后做匀加速运动 选项A错误 在加速度随时间变化的图像中 图线与时间轴包围的面积表示速度的变化量 t 10 0s时的速度v 68 1 0 1m s 6 8m s 选项B正确 从t 10 0s到t 12 0s的时间内 由牛顿第二定律得 合外力F ma 0 5N 选项C正确 由图像知 从t 2 0s到t 6 0s的时间内 物体的加速度先增大后减小 根据牛顿第二定律知 物体所受的合外力先增大后减小 选项D正确 当物体受到几个力的作用时 各力将独立地产生与其对应的加速度 而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度的矢量和 考向三独立性 例4为了节省能量 某商场安装了如图6 7所示智能化的电动扶梯 扶梯与水平面的夹角为 无人乘行时 扶梯运行得很慢 当有人站上扶梯时 扶梯先以加速度a匀加速运动 再以速度v匀速运动 一质量为m的顾客乘扶梯上楼 恰好经历了这两个过程 重力加速度为g 下列说法中正确的是 A 顾客始终受到三个力的作用B 扶梯对顾客的支持力始终等于mgC 加速阶段扶梯对顾客的摩擦力大小为macos 方向水平向右D 顾客对扶梯作用力的方向先沿扶梯向上 再竖直向下 图6 7 答案 C 变式题 多选 如图6 8所示 水平地面上有一楔形物体b b的斜面上有一小物体a a与b之间 b与地面之间均存在摩擦 已知楔形物体b静止时 a静止在b的斜面上 现给a和b一个共同的向左的初速度 与a和b都静止时相比 此时可能 A a与b之间的压力减小 且a相对b向下滑动B a与b之间的压力增大 且a相对b向上滑动C a与b之间的压力增大 且a相对b静止D b与地面之间的压力不变 且a相对b向上滑动 图6 8 答案 BC 解析 若两物体依然相对静止 则a的加速度一定水平向右 将加速度沿垂直于斜面与平行于斜面两个方向进行分解 则垂直于斜面方向 有FN mgcos ma y 即支持力FN大于mgcos 与都静止时比较 a与b之间的压力增大 若加速度a过大 则摩擦力可能沿着斜面向下 即a物体可能有相对b向上滑动的趋势 甚至相对b向上滑动 故A错误 B C正确 对系统 在竖直方向上 若a相对b向上滑动 则a还具有向上的分加速度 对整体 由牛顿第二定律可知 系统处于超重状态 b与地面之间的压力将大于两物体重力之和 D错误 考点三牛顿第三定律 1 对相互作用力的理解 与平衡力对比 例5如图6 9所示 质量为M 60kg的人站在水平地面上 用定滑轮装置将质量为m 40kg的重物送入井中 当重物以2m s2的加速度加速下落时 忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦 g取10m s2 则人对地面的压力大小为 A 200NB 280NC 320ND 920N 图6 9 答案 B 图6 10 答案 C 1 一物体放在水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 6 在拉力F 10N作用下 物体由静止开始运动 其速度与位移在国际单位制下满足等式v2 8x g取10m s2 则物体的质量为 A 0 5kgB 0 4kgC 0 8kgD 1kg 答案 D 2 多选 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 答案 BC 解析 质点原来做匀速直线运动 说明所受合外力为0 当对其施加一恒力后 恒力的方向与原来运动的速度方向关系不确定 则质点可能做直线运动 也可能做曲线运动 但加速度的方向一定与该恒力的方向相同 选项B C正确 答案 C 4 用一水平力F拉静止在水平面上的物体 在F从零开始逐渐增大的过程中 加速度a随外力F变化的图像如图所示 g取10m s2 水平面各处粗糙程度相同 且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 则由此不能计算出 A 物体与水平面间的滑动摩擦力B 物体与水平面间的动摩擦因数C 外力F为12N时物体的速度D 物体的质量 答案 C 5 多选 如图所示 小车向右做匀加速直线运动 物块M贴在小车左壁上 且相对于左壁静止 当小车的加速度增大时 下列说法正确的是 A 物块受到的摩擦力不变B 物块受到的弹力不变C 物块受到的摩擦力增大D 物块受到的合外力增大 答案 AD 6 一人在井下站在吊台上 用如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来 图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦 吊台的质量m 15kg 人的质量为M 55kg 起动时吊台向上的加速度是a 0 2m s2 求这时人对吊台的压力 g取9 8m s2 答案 200N 方向竖直向下 7 某次对新能源汽车性能进行的测试中 汽车在水平测试平台上由静止开始沿直线运动 汽车所受动力随时间变化关系如图甲所示 而速度传感器只传回10s以后的数据 如图乙所示 已知汽车质量为1000kg 汽车所受阻力恒定 求 1 汽车所受的阻力大小 2 10s末汽车的速度大小 3 前20s内汽车的位移大小 答案 1 1 0 103N 2 20m s 3 300m