2021届江苏高考物理一轮复习课件专题三牛顿运动定律

知能拓展
拓展一 深刻理解牛顿第一定律和牛顿第三定律
一、对牛顿第一定律的理解 1.牛顿第一定律:牛顿第一定律不是实验定律,它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,其实际意义是物体受到的合外力为零。
例1 关于牛顿第一定律的理解正确的是 ( ) A.牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律 B.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变 C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动 D.奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变 原来的运动状态
解析 甲拉小车的力和乙拉小车的力作用在同一物体上,这两个力不是一 对作用力和反作用力,A错误;不计小车与地面之间的摩擦力,小车静止时在 水平方向受到两个拉力作用而处于平衡状态,这两个拉力是一对平衡力,B 正确;小车拉甲的力跟甲拉小车的力是一对作用力和反作用力,两力大小是 相等的,C错误;同理,D错误。 答案 B
二、牛顿第三定律的理解与应用 相互作用力与平衡力的对比
相同点 涉及物体 受力物体 合力问题 力的性质 依赖关系
作用效果
一对相互作用力
一对平衡力
大小相等,方向相反,作用在同一条直线上
只涉及两个物体
要涉及三个物体(两个施力物体、一个受力物体)
分别作用在两个物体上 共同作用在一个物体上
不能合成
合力为零
性质一定相同
二、牛顿第二定律的应用 1.独立性的应用 独立性原理是利用正交分解法解牛顿第二定律相关问题的理论基础,根据 独立性原理,把物体所受的各力分解在相互垂直的方向,在这两个方向分别 列牛顿第二定律方程。这就是牛顿第二定律的正交分解法。 例4 如图所示,质量为m的人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上减速 运动,a与水平方向的夹角为θ。求人受到的支持力和摩擦力的大小。
解析 牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直 线运动状态或静止状态不变,A、B正确;牛顿第一定律还揭示了力和运动 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, 在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力的作用而改变了木 块的运动状态,奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用而 改变了运动状态,C错误,D正确。 答案 ABD
答案 A
3.瞬时性的应用 应用“瞬时性”分析问题的关键:弹簧或橡皮筋的弹力在物体受力发生突 变的前后保持不变。
例6 (2015海南单科,8,5分)如图,物块a、b和c的质量相同,a和
b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的 细线悬挂于固定点O。整个系统处于静止状态。现将细线剪
例3 由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可能使物体产生加速 度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为 ( ) A.牛顿第二定律不适用于静止的物体 B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到 C.推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值 D.桌子所受的合力为零,加速度为零 解析 牛顿第二定律适用于宏观物体的低速运动,选项A错误;用很小的力 推很重的桌子,桌子还受摩擦力,合力为零,加速度为零,选项B、C错误;选 项D正确。 答案 D
二、惯性 1.定义:一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,我们 把这个性质叫惯性。 2.惯性大小的量度 (1)⑤ 质量 是物体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。 (2)惯性与物体是否受力、受力大小无关,与物体是否运动、怎样运动无 关,与物体所处的地理位置无关,一切有质量的物体都具有惯性。 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相等,方向相反,作用在同一条 直线上。
断。将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长 分别记wenku.baidu.comΔl1和Δl2,重力加速度大小为g。在剪断的瞬间, ( )
A.a1=3g
B.a1=0 C.Δl1=2Δl2
D.Δl1=Δl2
解析 剪断细线前,把a、b、c看成整体,细线中的拉力为T=3mg。在剪断
瞬间,弹簧长度未发生突变,因此a、b、c之间的作用力与剪断细线之前相
2.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”
三同
三异
三无关
(1)大小相同 (2)性质相同 (3)同时产生、变化和消失
(1)方向不同 (2)受力物体不同 (3)产生效果不同
(1)与物体类型无关 (2)与物体运动状态无关 (3)与物体所受其他力情况无关
考点二 牛顿第二定律的理解及其应用
一、牛顿第二定律 1.内容:物体的加速度的大小跟它受到的合外力成正比,跟它的质量成反比, 加速度的方向跟合外力的方向相同。 2.表达式:F合=ma。 该表达式在国际单位制中成立,因为公式F合=kma在国际单位制中有k=1。 3.物理意义 反映物体运动的加速度大小、方向与所受合外力的关系,且这种关系是瞬 时对应的。 4.力的单位:当质量单位为① kg ,加速度单位为② m/s2 时,力的单位 为N,即1 N=1 kg·m/s2。
拓展二 牛顿第二定律的理解及应用
一、对牛顿第二定律的理解
同向性 公式F=ma是矢量式,任一时刻,F与a同向 正比性 m一定时,a∝F 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外力 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 同一性 ①F=ma中,F、m、a对应同一物体或同一系统②F=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力、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
局限性 ①只适用于宏观、低速运动的物体,不适用于微观、高速运动的粒子②物体的加速度必须 是相对于惯性系而言的
例7 如图所示,质量为10 kg的物体在F=200 N的水平推力作用下,从粗糙 斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37 °,力F作用2 s后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25 s后,速度减为零。求: 物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体沿斜面向上运动的总位移x。(已知 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)
性质不一定相同
相互依存,同时产生、同 无依赖关系,不一定同时产生、同时变化、同时消失 时变化、同时消失
使各自的受力者产生一个 使同一受力物体平衡 分加速度,彼此间不平衡
例2 如图所示,小车放在水平地面上,甲、乙二人用力向相反方向拉小车, 不计小车与地面之间的摩擦力,下列说法正确的是 ( )
A.甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力 B.小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对平衡力 C.若小车加速向右运动,表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力 D.若小车加速向右运动,表明乙拉小车的力大于小车拉乙的力
2.同向性的应用 应用“同向性”分析问题的关键:弄清加速度的方向,物体所受合力的方向 一定与加速度方向相同。
例5 如图所示,物体A和斜面体一起以相同的加速度向右做匀加速运动, 斜面体对物体A的支持力和摩擦力的合力方向可能是 ( )
A.斜向右上方 B.水平向右 C.斜向右下方 D.上述三种方向都不可能 解析 由牛顿第二定律的同向性可知,物体所受合外力的方向一定与加速度 方向相同,物体A所受重力竖直向下,则支持力和摩擦力的合力方向应该指向右 上方,这样物体A所受合外力的方向才能和加速度a的方向相同,故A正确。
同,则将细线剪断瞬间,对a隔离进行受力分析,由牛顿第二定律得:3mg=ma1, 得a1=3g,A正确,B错误。由胡克定律知:2mg=kΔl1,mg=kΔl2,所以Δl1=2Δl2,C正 确,D错误。 答案 AC
三、两类动力学问题的解题方法 1.两类动力学问题的分析思路
2.解答两类动力学问题应注意的问题 (1)无论是哪种情况,联系力和运动的“桥梁”是加速度。 (2)物体的运动情况由受力情况及物体运动的初速度共同决定。
基本物理量 质量 时间 长度 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
符号 m t l I T n,(ν) I,(IV)
单位名称 千克(公斤) 秒 米 安[培] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉]
单位符号 kg s m A K mol cd
二、超重与失重 1.实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关。 2.视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台 秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即 视重。 3.对超重、失重的理解 (1)不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变。 (2)物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,而 在于物体的加速度方向,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。 (3)当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生a=g的加速度效果,不 再有其他效果。
高考物理 江苏省专用
专题三 牛顿运动定律
考点清单
考点一 牛顿第一定律、牛顿第三定律
一、牛顿第一定律 1.内容 一切物体总保持① 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)揭示了物体在不受外力或所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的特性。 (3)揭示了力与运动的关系,说明力不是② 维持 物体运动状态的原因, 而是③ 改变 物体运动状态的原因,即产生④ 加速度 的原因。
2.惯性的表现形式 (1)物体在不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的 运动状态(静止或匀速直线运动状态)不变。 (2)物体受到外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大,物体 运动状态难以改变;惯性小,物体运动状态容易改变。 3.惯性定律与惯性的实质是不同的 (1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质,与物体是否受力、受力 的大小无关。 (2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律。
解题导引
解析 方法一 以人为研究对象,受力分析如图(a)所示,建立坐标系,并将 加速度分解为水平方向加速度ax和竖直方向加速度ay,如图(b)所示,则ax=a cos θ,ay=a sin θ。
由牛顿第二定律得F静=max,mg-FN=may 求得F静=ma cos θ,FN=m(g-a sin θ)。
方法二 以人为研究对象,建立如图(c)所示坐标系,并假设摩擦力方向向右。
(c)根据牛顿第二定律得 x方向 mg sin θ-FN sin θ-F静 cos θ=ma ① y方向 mg cos θ+F静 sin θ-FN cos θ=0 ② 由①②两式可解得FN=m(g-a sin θ),F静=-ma cos θ F静为负值,说明摩擦力的实际方向与假设方向相反,为水平向左。 答案 m(g-a sin θ) ma cos θ
解题导引
解析 物体受力分析如图所示,设加速时的加速度为a1,末速度为v,将mg和 F沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解,由平衡条件和牛顿运动定律得
N=F sin θ+mg cos θ F cos θ-f-mg sin θ=ma1 又f=μN 加速过程由运动学规律可知v=a1t1 撤去F后,物体做减速运动,设加速度大小为a2,则a2=g sin θ+μg cos θ 由匀变速直线运动规律有v=a2t2 由运动学规律知x= a1t12 + a2t22
5.牛顿第二定律的适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于相对地面静止或做匀速直线运动的参考系。 (2)牛顿第二定律只适用于宏观、低速运动的物体。 6.单位制:③ 基本单位 和④ 导出单位 一起组成了单位制。 (1)基本量:只要选定几个物理量的单位,就能够利用这几个单位推导出其 他物理量的单位。这些被选定的物理量叫基本量。 (2)基本单位:基本物理量的单位。国际单位制中,力学中的基本量有三个, 它们是⑤ 质量 、⑥ 长度 、⑦ 时间 ;它们的单位是基本单位,分 别是⑧ kg 、⑨ m 、⑩ s 。 (3)导出单位:由基本单位根据物理公式推导出来的其他物理量的单位。 (4)国际单位制中的基本单位