高考物理大二轮总复习与增分策略 专题四 牛顿运动定律课件.ppt

专题四牛顿运动定律 考点基础自清 考点互动探究 内容索引 考点基础自清 一 牛顿第一定律1 内容一切物体总保持状态或静止状态 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2 意义 1 指出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 即力是产生的原因 2 指出了一切物体都有 因此牛顿第一定律又称为 答案 加速度 匀速直线运动 惯性 惯性定律 答案 3 牛顿第一定律描述的只是一种理想状态 而实际中不受力作用的物体是不存在的 当物体受外力但时 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 3 惯性 1 定义 物体具有保持原来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 的物体惯性大 的物体惯性小 3 普遍性 惯性是物体的固有属性 一切物体都有惯性 与物体的运动情况和受力情况 所受合力为零 匀速直线运动 质量大 质量 质量小 无关 答案 二 牛顿第二定律1 内容物体加速度的大小跟所受外力的合力成正比 跟它的质量成反比 加速度的方向跟方向相同 2 表达式 F 三 牛顿第三定律1 牛顿第三定律的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 合外力 ma 相等 相反 答案 2 作用力与反作用力的 三同 三异 三无关 1 三同 大小相同 相同 变化情况相同 2 三异 方向不同 物体不同 产生的效果不同 3 三无关 与物体的种类无关 与物体的运动状态无关 与物体是否和其他物体存在相互作用无关 性质 受力 答案 四 力学单位制1 力学中的基本物理量及单位 1 力学中的基本物理量是 质量 时间 2 力学中的基本单位 基本物理量的所有单位都是基本单位 如 毫米 mm 克 g 毫秒 ms 等等 三个基本物理量的单位在国际单位制中分别为米 m 2 单位制 1 由基本单位和导出单位组成的单位系统叫做单位制 2 国际单位制 SI 国际计量大会制定的国际通用的 包括一切计量领域的单位制 叫做国际单位制 长度 千克 kg 秒 s 答案 五 超重与失重1 超重 1 定义 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 物体所受重力的现象 2 产生条件 物体具有向的加速度 2 失重 1 定义 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 物体所受重力的现象 2 产生条件 物体具有向的加速度 大于 上 小于 下 1 冰壶在冰面上运动时受到的阻力很小 可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变 我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的 本领 这里所指的 本领 是冰壶的惯性 则惯性的大小取决于 A 冰壶的速度B 冰壶的质量C 冰壶受到的推力D 冰壶受到的阻力 解析 1 2 3 4 5 学考通关练 解析质量是惯性大小的唯一量度 2 2016 金华十校9月模拟 踢足球是青少年最喜爱的运动项目之一 足球运动中包含有丰富的物理常识 如图1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 1 2 3 4 5 解析 解析由牛顿第三定律 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知 B正确 A D错误 一学生踢球时 脚对球的作用力与球的重力不在一条直线 所以不是平衡力 C不正确 图1 3 2016 浙江10月学考 2 下列均属于国际制基本单位的是 A m N JB m kg JC m kg sD kg m s N 解析 1 2 3 4 5 解析力学中有3个基本物理量 质量 长度 时间 单位分别是 kg m s 力 N 功 J 这些都不是国际基本物理量 所以答案为C 4 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 解析 1 2 3 4 5 解析m 只是一个计算式 物体质量与合外力和加速度均无关 5 2015 浙江1月学考 如图2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 解析 1 2 3 4 5 图2 返回 解析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 故选D项 考点互动探究 1 应用牛顿第一定律分析实际问题时 要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系 正确理解力不是维持物体运动状态的原因 克服生活中一些错误的直观印象 建立正确的思维习惯 2 相互作用力与平衡力的比较 例1课间休息时 一位男生跟一位女生在课桌面上扳手腕比力气 结果男生把女生的手腕压倒到桌面上 如图3所示 对这个过程中作用于双方的力 描述正确的是 A 男生扳女生手腕的力一定比女生扳男生手腕的力大B 男生扳女生手腕的力与女生扳男生手腕的力一样大C 男生扳女生手腕的力小于女生臂膀提供给自己手腕的力D 男生扳女生手腕的力与女生臂膀提供给自己手腕的力一样大 图3 解析 解析根据牛顿第三定律 男生扳女生手腕的力与女生扳男生手腕的力大小相等 规律总结 应用牛顿第三定律应注意的三个问题1 定律中的 总是 说明对于任何物体 在任何情况下牛顿第三定律都是成立的 2 作用力与反作用力虽然等大反向 但因作用的物体不同 所产生的效果 运动效果或形变效果 往往不同 3 作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力 不能牵扯第三个物体 解析 1 多选 如图4所示 在匀速前进的磁悬浮列车里 小明将一小球放在水平桌面上 且小球相对桌面静止 关于小球与列车的运动 下列说法正确的是 A 若小球向前滚动 则磁悬浮列车在加速前进B 若小球向后滚动 则磁悬浮列车在加速前进C 磁悬浮列车急刹车时 小球向前滚动D 磁悬浮列车急刹车时 小球向后滚动 解析列车加 减 速时 小球由于惯性保持原来的运动状态 即原速率 不变 相对于车向后 前 滚动 选项B C正确 1 2 3 变式题组 图4 2 2014 浙江1月学考 如图5所示 将甲 乙两弹簧互相钩住并拉伸 则 A 甲拉乙的力小于乙拉甲的力B 甲拉乙的力大于乙拉甲的力C 甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对平衡力D 甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对相互作用力 图5 1 2 3 解析 解析根据牛顿第三定律 相互作用的两个物体间的作用力大小相等 方向相反 甲 乙间的力为相互作用力 故D项正确 3 2016 金华十校9月模拟 下列说法中正确的是 A 运动越快的汽车越不容易停下来 是因为汽车运动得越快 惯性越大B 作用力与反作用力一定是同种性质的力C 伽利略的理想实验是凭空想象出来的 是脱离实际的理论假设D 马拉着车向前加速时 马对车的拉力大于车对马的拉力 1 2 3 解析 解析物体的惯性大小只与物体的质量有关 与物体的速度无关 选项A错误 作用力与反作用力一定是同种性质的力 选项B正确 伽利略的理想实验是建立在严格的推理的基础上的 与实际的理论不脱离 选项C错误 马拉着车向前加速时 马对车的拉力与车对马的拉力是一对作用力与反作用力 故马对车的拉力等于车对马的拉力 选项D错误 1 2 3 考点二牛顿第二定律的理解和应用 1 对牛顿第二定律的理解 2 牛顿第二定律瞬时性的 两种 模型加速度与合外力具有瞬时对应关系 二者总是同时产生 同时变化 同时消失 具体可简化为以下两种模型 1 刚性绳 或接触面 不发生明显形变就能产生弹力的物体 剪断 或脱离 后 其弹力立即消失 不需要形变恢复时间 2 弹簧 或橡皮绳 两端同时连接 或附着 有物体的弹簧 或橡皮绳 特点是形变量大 其形变恢复需要较长时间 在瞬时性问题中 其弹力的大小往往可以看成保持不变 例2 2016 东阳市联考 如图6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 物块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 图6 解析 解析在抽出木板的瞬间 物块1 2与刚性轻杆连接处的形变立即消失 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间的轻质弹簧的形变还来不及改变 此时弹簧对物块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 技巧点拨 求解瞬时加速度问题时应抓住 两点 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 解析 4 如图7所示 质量为1kg的物体与桌面间的动摩擦因数为0 2 物体在7N的水平拉力作用下获得的加速度大小为 g取10m s2 A 0B 5m s2C 8m s2D 12m s2 4 5 6 变式题组 图7 解析 5 2016 温州联考 如图8所示 两小球悬挂在天花板上 a b两小球用细线连接 上面是一轻质弹簧 a b两球的质量分别为m和2m 在细线烧断瞬间 a b两球的加速度为 取向下为正方向 A 0 gB g gC 2g gD 2g 0 4 5 6 图8 4 5 6 解析在细线烧断之前 a b可看成一个整体 由二力平衡知 弹簧弹力等于整体重力 故方向向上 大小为3mg 6 如图9所示 两个质量分别为m1 2kg m2 3kg的物体置于光滑的水平面上 中间用轻质弹簧测力计连接 两个大小分别为F1 30N F2 20N的水平拉力分别作用在m1 m2上 则 A 弹簧测力计的示数是25NB 弹簧测力计的示数是50NC 在突然撤去力F2的瞬间 m1的加速度大小为5m s2D 在突然撤去力F1的瞬间 m1的加速度大小为13m s2 图9 4 5 6 解析 4 5 6 在突然撤去力F2的瞬间 弹簧的弹力不发生变化 故m1的加速度不发生变化 选项C错误 1 尽管物体的加速度不是竖直方向 但只要其加速度在竖直方向上有分量 物体就会处于超重或失重状态 2 超重并不是重力增加了 失重并不是重力减小了 完全失重也不是重力完全消失了 在发生这些现象时 物体的重力依然存在 且不发生变化 只是物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 发生了变化 3 在完全失重的状态下 平常一切由重力产生的物理现象就会完全消失 如天平失效 液体柱不再产生压强等 考点三超重与失重现象 例3应用物理知识分析生活中的常见现象 可以使物理学习更加有趣和深入 例如 平伸手掌托起物体 由静止开始竖直向上运动 直至将物体抛出 对此现象分析正确的是 A 手托物体向上运动的过程中 物体始终处于超重状态B 手托物体向上运动的过程中 物体始终处于失重状态C 在物体离开手的瞬间 物体的加速度大于重力加速度D 在物体离开手的瞬间 手的加速度大于重力加速度 解析 解析手托物体向上运动 一定先向上加速 处于超重状态 但后面的运动可以是减速的 也可以是匀速的 不能确定 A B错误 物体和手具有共同的速度和加速度时 二者不会分离 故物体离开手的瞬间 物体向上运动且只受重力 物体的加速度等于重力加速度 但手的加速度应大于重力加速度 并且方向竖直向下 手与物体才能分离 所以C错误 D正确 技巧点拨 超重和失重现象判断的 三 技巧1 从受力的角度判断 当物体所受向上的拉力 或支持力 大于重力时 物体处于超重状态 小于重力时处于失重状态 等于0时处于完全失重状态 2 从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时处于超重状态 具有向下的加速度时处于失重状态 向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态 3 从速度变化的角度判断 1 物体向上加速或向下减速时 超重 2 物体向下加速或向上减速时 失重 解析 7 2014 浙江7月学考 两砖块叠在一起放在竖直升降电梯的水平底板上 当两砖块间的压力小于上面砖块的重力时 电梯可能的运动是 A 向上加速运动B 向上减速运动C 向下匀速运动D 向下减速运动 7 8 9 变式题组 解析对上面的砖块进行分析 根据牛顿第二定律得 a 由题意知支持力小于重力 则加速度方向竖直向下 所以电梯向上做减速运动或向下做加速运动 故B正确 A C D错误 7 8 9 8 关于超重和失重现象 下列描述中正确的是 A 电梯正在减速上升 在电梯中的乘客处于超重状态B 磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时 列车上的乘客处于超重状态C 荡秋千时秋千摆到最低位置时 人处于失重状态D 神舟九号 飞船在绕地球做圆轨道运行时 飞船内的航天员处于完全失重状态 7 8 9 9 2015 浙江10月选考 为了让乘客乘车更为舒适 某探究小组设计了一种新的交通工具 乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整 使座椅始终保持水平 如图10所示 当此车匀减速上坡时 则乘客 仅考虑乘客与水平面之间的作用 A 处于超重状态B 不受摩擦力的作用C 受到向后 水平向左 的摩擦力作用D 所受合力竖直向上 7 8 9 图10 解析 解析当车匀减速上坡时 加速度方向沿斜坡向下 人的加速度与车的加速度相同 根据牛顿第二定律知人的合力方向沿斜面向下 合力的大小不变 人受重力 支持力和水平向左的静摩擦力 如图 将加速度沿竖直方向和水平方向分解 则有竖直向下的加速度 则 mg FN may FN mg 乘客处于失重状态 故A B D错误 C正确 7 8 9 1 动力学的两类基本问题第一类 已知受力情况求物体的运动情况 第二类 已知运动情况求物体的受力情况 2 动力学两类基本问题的解题步骤第一步 选对象 根据问题的需要和解题的方便 选出被研究的物体 可以是一个物体 也可以是几个物体组成的整体 第二步 研究力和运动 注意画好受力分析图 明确物体的运动过程和运动性质 第三步 建坐标 通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向 第四步 列方程 根据平衡条件或牛顿第二定律沿坐标轴方向列方程 第五步 解结果 结合相应的运动学方程联立求解 并对结果进行讨论 例4 2016 诸暨市期末 在山区或沟谷深壑地区 往往会因为长时间的暴雨引发山体滑坡 并携带有大量石块滑落 某地有两个坡度相同的山坡刚好在底端互相对接 在暴雨中有石块从一侧山坡滑落后冲上另一侧山坡 如图11甲所示 现假设两山坡与水平面间的夹角均为 37 石块在下滑过程中与坡面间的动摩擦因数均为 0 25 石块在左侧山坡A处由静止开始下滑时 离水平地面的高度h1 4 8m 然后冲上右侧山坡 其简化图如图乙所示 已知石块经过最低点P前后的速度大小不变 重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求石块滑到最低点P时的速度大小v 图11 解析答案 解析设石块从A到P的过程中加速度为a1 则mgsin mgcos ma1代入数据 解得 a1 4m s2 代入数据 解得 v 8m s 答案8m s 2 求石块冲上右侧山坡最高点B时离水平面的高度h2 解析答案 解析设石块从P到B的过程中 加速度为a2 则 mgsin mgcos ma2代入数据 解得 a2 8m s2 代入数据解得 h2 2 4m 答案2 4m 3 当石块在A点以多大的初速度v0下滑 刚好能到达右侧山坡与A等高处 解析答案 解析刚好能到达右侧山坡与A等高处时 设石块在底端的速度为v1 则 解得 v0 8m s 答案8m s 技巧点拨 解决两类动力学问题的两个关键点1 把握 两个分析 一个桥梁 两个分析 物体的受力情况分析和运动过程分析 一个桥梁 加速度是联系物体运动和受力的桥梁 2 寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系 如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度 画图找出各过程的位移之间的联系 10 质量为0 1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落 该下落过程对应的v t图象如图12所示 球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的 设球受到的空气阻力大小恒为Ff 取g 10m s2 求 1 弹性球受到的空气阻力Ff的大小 10 11 变式题组 图12 解析答案 解析设弹性球第一次下落过程中的加速度大小为a1 由题图知 根据牛顿第二定律 得mg Ff ma1Ff m g a1 0 2N 答案0 2N 10 11 2 弹性球第一次碰撞后反弹的高度h 10 11 解析答案 解析由题图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为v1 4m s 设球第一次离开地面时的速度大小为v2 则 第一次离开地面后 设上升过程中球的加速度大小为a2 则mg Ff ma2a2 12m s2 11 2016 温州8月选考 如图13所示 木块的质量m 2kg 与地面间的动摩擦因数 0 2 木块在拉力F 10N作用下 在水平地面上从静止开始向右运动 运动5 2m后撤去外力F 已知力F与水平方向的夹角 37 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 撤去外力前 木块受到的摩擦力大小 图13 10 11 解析答案 解析撤去外力前 木块受力如图甲所示 10 11 由牛顿第二定律得竖直方向 FN Fsin37 mg 0Ff FN解得 Ff 2 8N 答案2 8N 2 刚撤去外力时 木块运动的速度大小 解析由牛顿第二定律得水平方向 Fcos37 Ff ma1解得 a1 2 6m s2由运动学公式得 v2 2a1x1解得 v 5 2m s 答案5 2m s 10 11 解析答案 3 撤去外力后 木块还能滑行的距离 解析撤去外力后 木块受力如图乙所示由牛顿第二定律得 mg ma2解得 a2 2m s2由运动学公式得0 v2 2a2x2解得x2 6 76m 答案6 76m 10 11 解析答案 返回