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第6讲牛顿运动定律的理解一、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.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.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、.【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=1kgm/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?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.图6-1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图6-2变式题2(多选)如图6-2所示,高为h的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶,加速度大小为a,车厢顶部A点有油滴滴落在车厢地板上(车未停止),车厢地板O点位于A点的正下方,重力加速度为g,则油滴()A.落在O点的左侧B.落在O点的右侧C.落点与O点距离为aD.落点与O点距离为ahg考点二牛顿第二定律的理解矢量性公式F=ma是矢量式,任一时刻,F与a总同向瞬时性a与F对应同一时刻,即a为某时刻的加速度时,F为该时刻物体所受的合外力因果性F是产生加速度a的原因,加速度a是F作用的结果同一性(1)加速度a是相对同一个惯性参考系(一般指地面)的;(2)F=ma中,F、m、a对应同一个物体或同一个系统;(3)F=ma中,各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足F=ma;(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)力和加速度在各个方向上的分量也满足F=ma,即Fx=max,Fy=may考向一矢量性牛顿第二定律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.图6-3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6-4变式题如图6-4所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进,突然发现意外情况,紧急刹车做匀减速运动,加速度大小为a,重力加速度为g,则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是()A.mg2-a2B.maC.mg2+a2D.m(g+a)考向二瞬时性在动力学问题中,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.图6-5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()图6-6A.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考向三独立性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.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()图6-7A.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()图6-8A.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)比较相互作用力平衡力方向方向相反、作用在同一条直线上方向相反、作用在同一条直线上大小大小相等大小相等受力物体两个相互作用的物体同一物体力的性质一定是同性质的力性质不一定相同同时性一定同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失叠加性两力作用效果不可求合力两力作用效果可以求合力(2)牛顿第三定律的重要作用之一是转换研究对象,当根据已知条件无法直接求得物体受到的某作用力时,可以根据牛顿第三定律,先求得该力的反作用力.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()图6-9A.200NB.280NC.320ND.920N图6-10变式题如图6-10所示,猴子的质量为m,开始时停在用绳悬吊的质量为M的木杆下端,在绳子断开瞬时,猴子沿木杆以加速度a(相对地面)向上爬行,重力加速度为g,则此时木杆相对地面的加速度为()A.gB.MmgC.g+mM(g+a)D.g+mMa
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