高考物理一轮复习第三章第1节牛顿运动定律的理解课件

结得出,不能直接用实验 m、a之间的关系,可用
结得出,可用实验验
验证
证
实验验证
牛顿三个运动定律是一个整体,是动力学的基础,牛顿第二定律是以牛
顿第一定律为基础,由实验总结得出的
【考点自诊】
1.判断下列说法的正误。
(1)物体不受外力时一定处于静止状态。( × )
(2)物体运动必须有力的作用,没有力的作用,物体将静止。( × )
度
沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向
牛顿运动定律
二、惯性
1.定义:物体具有 保持
2.量度: 质量
原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
是惯性大小的唯一量度。
3.普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的 运动
情况和 受力
情况无关。
三、牛顿运动定律
区别
内容
公式
牛顿第一定律①
2.如图所示,一盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别悬挂和拴住一
只铁球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当
容器随小车突然向右运动时,两球的运动情况是(以小车为参考系) (
A.铁球向左,乒乓球向右
B.铁球向右,乒乓球向左
C.铁球和乒乓球都向左
D.铁球和乒乓球都向右
)
答案 A
瞬时性
a与F对应同一时刻
因果性
F是产生a的原因
同体性
F、m、a对应同一个物体,统一使用国际单位
独立性
每一个力都产生各自的加速度
2.合力、加速度、速度间的决定关系
(1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不为零,物体就有加速度。
Δ
(2)a= Δ 是加速度的定义式,a 与
Δv、Δt

无必然联系;a=是加速度的决定式,a∝
这表明,FT与mg的合力方向水平向右,且F=mgtan θ。
根据牛顿第二定律,小球具有的加速度为a=gtan θ,列车可能向右做加速运
动,也可能向左做减速运动。
关键能力 学案突破
考点一
对牛顿第一定律的理解(自主探究)
1.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
答案BC
解析飞机在目标正上方投弹时,由于惯性,炸弹会落在目标的前方,选项A错
误;地球自西向东自转,人向上跳起后,由于惯性,还会落在原地,选项B正确;
汽车刹车时,由于惯性,人会向前冲,安全带可以防止人向前冲,选项C正确;
物体被向上抛出后,在空中向上运动是由于惯性,选项D错误。
3.(新教材人教版必修第一册P91例题改编)如图所示,某同学在列车车厢的
轻质细绳L1和轻弹簧系在天花板上,A、B两小球之间用一轻质细绳L2连接,
细绳L1、弹簧与竖直方向的夹角均为θ,细绳L2水平拉直,将细绳L2剪断瞬
间,下列说法正确的是(
)
A.细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为1∶1
B.细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为1∶cos2θ
C.A与B的加速度之比为1∶1
D.A与B的加速度之比为cos θ∶1
1
F,a∝。
(3)合力与速度同向时,物体做加速运动;合力与速度反向时,物体做减速运动。
3.牛顿第二定律瞬时性的两种模型
【典例】 (2020河北保定高三模拟)如图所示,小球在水平轻绳和轻弹簧拉
力作用下静止,弹簧与竖直方向夹角为θ。设重力加速度为g,下列说法正确
的是(
)
A.从A点剪断弹簧瞬间,小球的加速度大小为g,方向竖直向下
质量为m的小球N,N再用细线连接在斜面顶端,M、N都处于静止状态。现
用剪刀剪断细线,在用剪刀剪断细线的瞬间,两小球加速度大小为(
A.aM=g
B.aM=gsin θ
C.aN=gsin θ
D.aN=3gsin θ
)
答案 D
解析 在剪断细绳的瞬间,弹簧的伸长量还没有来得及改变,恢复原状需要
一个过程,所以在剪断细绳瞬间,弹簧的弹力不变,则M的受力情况不变,合
误。
素养微点
核心素养 切入角度
物理观念
具体表现
运动与相互作 分析小球受力,应用牛顿第二定律求加速
用
度
模型构建
轻绳模型、轻弹簧模型
科学思维 科学推理
平衡状态,受力分析由平衡条件求力;非平
科学论证
衡态,受力分析由牛顿第二定律求加速度
【对点演练】
4.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,用轻弹簧连接质量为2m的小球M和
不
同
点
依赖关系 同时产生,同时消失
叠加性
两力作用效果不可抵消,不可
两力作用效果可相互抵消,可
叠加,不可求合力
叠加,可求合力,合力为零
力的性质 一定是同性质的力
相同点
大小、方
向
不一定同时产生、同时消失
性质不一定相同
大小相等,方向相反,作用在同一条直线上
【对点演练】
6.(2020浙江杭州第二中学高三模拟)如图所示,体操运动员在保持该姿势
小车具有共同的速度。当小车突然停止时,由于接触面光滑,因此两个小球
还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动,又两球的速度相同,相同时
间内通过的位移相同,因此两个小球间的距离不变,一定不会相碰,故B正
确,A、C、D错误。
考点二
对牛顿第二定律的理解(师生共研)
1.牛顿第二定律的五个特性
矢量性
F=ma是矢量式,a与F同向
力仍为0,加速度仍为0,故A、B错误;在剪断绳子之前,对M分析知,弹簧的弹
力大小F=2mgsin θ,剪断细绳瞬间,N受到重力、弹簧对它斜向下的拉力、
sin +
=3gsin

斜面的支持力,根据牛顿第二定律得 aN=
θ ,故D正确,C错误。
5.(2020黑龙江哈尔滨市第一中学高三模拟)如图所示,A、B两小球分别用
B.从A点剪断弹簧瞬间,小球的加速度大小为


,
方向与竖直成θ角斜向右下
C.从B点剪断轻绳瞬间,小球的加速度大小为gsin θ,
方向与水平成θ角斜向左下
D.从B点剪断轻绳瞬间,小球的加速度大小为gtan θ,
方向与竖直成θ角斜向左上
解题指导
审题
关键词句
小球在水平轻绳和轻弹簧拉
力作用下静止
分析解读
选项A正确、B错误;剪断弹簧前,设弹簧的拉力为F1,轻绳的拉力为F2,由平

衡条件可知 F1=cos ,F2=mgtan θ,从B点剪断轻绳瞬间,小球所受的轻绳拉
力消失,所受弹簧的拉力和重力不变,则小球所受的合力大小为mgtan
θ,mgtan θ=ma,可得小球的加速度为a=gtan θ,方向水平向左,故选项C、D错
运动。
3.如图所示,在一辆表面光滑足够长的小车上,有质量为m1、m2的两个小球
(m1>m2),原来随小车一起做匀速直线运动,当小车突然停止时,如不考虑其
他阻力,则两个小球(
)
A.一定相碰
B.一定不相碰
C.不一定相碰
D.无法确定,因为不知小车的运动方向
答案 B
解析 小车停止前,两个小球和小车一起做匀速直线运动,并且两个小球和
牛顿第二定律②
牛顿第三定律③
明确了力的概念,指出了 揭示了加速度是力作用 揭示了物体间力的
意义
研究
方法
作用的相互性,明确
改变的原因,即力是产生 质量 、 加速度 的定 了 相互作用力 的
加速度 的原因
区别
联系
力是物体运动状态发生 的结果,揭示了 力 、
量关系
关系
根据 理想实验 归纳总 用 控制变量法 研究F、由实际现象归纳总
力还保持不变,有Fcos θ=mg,ma2=mgtan θ,所以FT∶F=cos2θ∶1,a1∶a2=cos
θ∶1,则D正确,
A、B、C错误。
考点三
对牛顿第三定律的理解(自主探究)
1.作用力与反作用力的三个关系
2.相互作用力与平衡力的比较
作用力和反作用力
一对平衡力
受力物体 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上
不计绳和弹簧重力,且小球所受合力为零
弹簧与竖直方向夹角为θ
弹簧弹力方向确定
从A点剪断弹簧瞬间
弹簧弹力突然消失
从B点剪断轻绳瞬间
弹簧弹力不变
破题 分“从A点剪断弹簧瞬间”和“从B点剪断轻绳瞬间”两种情况受力分析,
根据牛顿第二定律分析讨论。
【规律方法】分析瞬时问题的“两关键”与“四步骤”
(1)分析瞬时加速度的“两个关键”:①明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型
的过程中,以下说法中错误的是(
A.环对运动员的作用力保持不变
B.当运动员双臂的夹角变小时,
运动员会相对轻松一些Biblioteka C.环对运动员的作用力与运动员
受到的重力的合力为零
D.运动员所受重力的反作用力
是环对运动员的支持力
)
答案 D
解析 当运动员保持静止不动时,运动员受到的环的支持力方向不变,且两
个支持力的合力大小始终和重力相等,所以环对运动员的作用力保持不变,
B.用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动
的物体惯性大
C.惯性是物体的固有属性,惯性大小只与质量有关
D.在月球上举重比在地球上容易,所以同一物体在月球上比在地球上的惯
性小
答案 C
解析 惯性是物体的固有属性,惯性大小仅与物体的质量有关,与其他因素
无关,A、B、D错误,C正确。
牛顿第二定律②
一切物体总保持
物体的加速度跟所
匀速直线运动
受外力的合力成 正
状态或 静止
状 比
,跟物体的质量
态,直到有外力迫 成 反比
,加速度方
使它改变这种状
向跟合外力的方向
态为止
相同
F=ma
牛顿第三定律③
两个
物体之间的
作用力与反作用力
总是大小 相等
向 相反
同一直线
F=-F
,方
,作用在
上
牛顿第一定律①
(×
)
2.(多选)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是 (
)
A.飞机投弹时,当目标在飞机的正下方时投下炸弹,能击中目标
B.地球自西向东自转,人向上跳起来后,还会落到原地
C.安全带的作用是防止汽车刹车时,人由于惯性作用发生危险
D.有的同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作
用力
的特点;②分析瞬时前、后的受力情况和运动状态。
(2)“四个步骤”:第一步,分析原来物体的受力情况;第二步,分析物体在突变
时的受力情况;第三步,由牛顿第二定律列方程;第四步,求出瞬时加速度,并
讨论其合理性。
答案 A
解析 从A点剪断弹簧瞬间,小球所受的弹簧拉力消失,所受的轻绳拉力突变
为零,小球在重力作用下向下运动,小球的加速度大小为g,方向竖直向下,故
第三章
第1节 牛顿运动定律的理解
素养导读 备考定向
【核心素养】
【试题情境】
生活实践类
交通安全、体育运动、娱乐活动,如汽车刹车、飞机起飞、滑雪、滑草等
学习探索类
加速度测量、连接体问题、传送带问题、板块模型问题等
【考向预测】
本章内容属于高考考查的热点,题型为选择题或计算题。考查的具体内容
主要包括以下几个方面:①运动图像和牛顿第二定律的综合应用;②连接体
问题、板块模型问题;③结合交通安全、体育运动、娱乐活动等新情境应
用类问题
必备知识 预案自诊
【知识梳理】
一、对力和运动关系的认识
科学家 国籍
亚里士
多德
观点
古希腊 力是 维持 物体运动状态的原因
伽利略 意大利 通过理想斜面实验提出力是 改变 物体运动状态的原因
笛卡儿 法国
牛顿
英国
如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一 速
得出的结论。
2.惯性的两种表现形式
(1)当物体不受力或所受合力为零时,惯性表现为保持原来的运动状态不变
(静止或匀速直线运动);
(2)当物体受到合力不为零时,惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。
【对点演练】
1.下列关于惯性的说法正确的是(
)
A.高速运动的物体不容易停下来,所以物体运动速度越大,惯性越大
(3)运动的物体惯性大,静止的物体惯性小。( ×
)
(4)物体加速度的方向一定与合外力方向相同。( √
(5)质量越大的物体,加速度越小。( ×
)
)
(6)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。 ( × )
(7)作用力与反作用力的效果可以相互抵消。( ×
)
(8)人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力。
顶部用细线悬挂一个小球,发现某段时间细线偏过一定角度并相对车厢保
持静止,通过测定,发现悬线与竖直方向的夹角为θ,列车的加速度大小是多
少?列车可能在做什么运动?
答案见解析
解析选择小球为研究对象,设小球的质量为m,小球在竖直平面内受到重力
mg、绳的拉力FT,在这两个力的作用下,小球产生水平向右方向的加速度a。
答案 D
解析 根据题干条件可知,A、B两球的质量相等,均设为m,剪断细绳L2瞬间,
对A球受力分析,如图甲所示,由于细绳L1的拉力突变,沿细绳L1方向和垂直
于细绳L1方向进行力的分解,得FT=mgcos θ,ma1=mgsin θ,剪断细绳L2瞬间,
对B球进行受力分析,如图乙所示,由于弹簧的弹力不发生突变,则弹簧的弹
解析 因为小车突然向右运动,铁球和乒乓球都有向右运动的趋势,但由于
与同体积的“水球”相比,铁球质量大、惯性大,铁球的运动状态难改变,即
速度变化慢,而同体积的“水球”的运动状态容易改变,即速度变化快,而且
水和车一起向右运动,所以小车向右运动时,铁球相对小车向左运动。同理,
由于乒乓球与同体积的“水球”相比,质量小,惯性小,乒乓球相对小车向右