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1、名师整理优秀资源教学内容：牛顿运动定律单元学问总结一、学问结构图二、物理思想方法1. 抱负试验法即“假象试验” 或“抽象试验” 运用抱负试验方法, 替代实际很难或不行能操作的试验, 可以使问题的讨论大为简化伽利略在讨论自由落体运动时,开创了抽象思维、 数学推导与科学试验相结合的物理讨论方法他运用抱负化试验方法讨论物体的运动和力的关系,在真实的科学试验的基础上,运用抽象思维才能,忽视次要因素, 抓住主要冲突,更加客观真实地抽象归纳出力与运动的实质关系2. 掌握变量法指依据讨论目的, 运用肯定的手段 试验仪器、 设备等 人为干预或掌握自然事物、自然现象发生进展的过程, 在特定的条件下探究客观规律的
2、一种讨论方法学习哲学时知道, 事物不行能孤立存在, 一种现象的产生缘由也往往是错综复杂的要想精确地把握讨论对象的 各种特性, 弄清事物变化的缘由和规律,单靠自然条件下整体观看讨论是不够的,仍必需对讨论对象施加人为的影响,制造特定的条件来观看讨论本章在讨论物体的加速度跟所受的 外力和物体质量的关系时,就采纳于掌握变量法 以后我们仍将在曲线运动、气体等章节进一步学习该方法的应用3. 整体法、隔离法这是我们学习物理时常常用到的处理问题的一种思想方法本章在讨论多个物体 连接体 组成的系统的运动以及系统中的个体的受力、运动情形时, 通常先把系统当成讨论对象, 找到肯定的规律,然后再隔离出系统中的某一物体
3、作为讨论对象,作进一步的分析综合、敏捷地运用整体法和隔离法,可使问题的解决更简洁快捷例 1 如图 3 102 所示, 将质量为 m的物体 B 放在质量为 M的光滑的斜面 A 上,当 A 在水平力 F 的作用下在光滑水平面上作匀加速直线运动时, B 物体恰好不下滑,试求斜面 A 的加速度及外力 F 的大小 .误会： 由题意对分析可知：F合mg sin,故 B 在光滑斜面上做匀加速直线运动,aBF合 / mg sin方向沿斜面对下如要 B 物体在斜面体 A 上不下滑,就 A 的加速度要跟 B 加速度的水平重量相等,即：a Aa Bcosg sincos1 g sin 22,方向水平向左同学们仔细分
4、析上述解答,能否找出错误的缘由.正确解答： 物体随斜面一起做匀加速直线运动,必有a AaB ,对斜面 A,在力 F 作用下,加速度必定在水平方向上整体分析A、B,由牛顿运动定律可得： F=M+ma, a=F/M+m 隔离 B 物体受力分析如图3 10 3,由力的合成可得：F1G tanma ,a Bg tan故a AaBtanF=M+ma=M+mgtan 答案： gtan 、M+mgtan 点拨： 误会的缘由在于认为斜面A 的加速度等于物体B 在水平方向上的分加速度时,A、B 相对静止,那么怎样处理在竖直方向的分析加速度呢.实际上,对于连接体问题,正确分析“加速度”是解题的关键,同学们应正确懂
5、得到“处于相对静止的物体肯定有相同的加速度”再结合整体法与隔离法的应用,一般中等难度的连接体问题基本可解此题仍涉及到“临界问题” ,用不同的外力作用在A 上, A、B 间的相对运动情形不同并且较复杂,仅当满意a AaB 时, A 和 B 才能保持相对静止例 2如图 3 104,底座 A 上装有长 0.5 米的直立杆, 其总质量为 0.2 千克, 杆上套有质量为 0.05 千克的小环 B,它与杆有摩擦当环从底座上以4 m/s 速度飞起时,刚好能达杆顶,求：(1) 在环升起过程中,底座对水平面的压力多大.(2) 小环从杆顶落回底座需多长时间.解析： 对小环上升过程受力分析如图3 10 5 甲,设加
6、速度为a,由牛顿其次运动定律得：f+mg=ma由运动情形及运动学公式得：v22as联解得： a16m /s2 , f=0.3N 对杆和底座整体受力分析如图3 10 5 乙得： FNfMg ,FN1.7N 依据牛顿第三定律,底座对水平面压力大小也为1 7N2 设小球 B 从杆顶落下的过程中加速度为a2 ,对其受力分析如图3 105 丙可得：mgfa2ma2 ,mgf mgf10m / s2m0.30.05m / s24 m/ s2由运动学公式s1t 2 得：a22t2sa20.5 s 答案： 1.7 N 、0.5 s点拨： 牛顿运动定律的重要应用就是分析解决有关运动和力的问题一种类型是已知运动求
7、受力的情形, 如题中第一问 另一种类型是已知受力情形求运动情形,如题中其次问 解决这类问题,应把握好“加速度,这一桥梁,敏捷运用牛顿运动定律以及运动学规律,正确分析讨论对象受力情形及运动过程三、走向新高考1. 命题回忆与展望牛顿运动定律是经典物理学中最重要、 最基本的规律, 是力学的基础 近几年高考对这部分的考查特点是： 侧重于对单个物体的分析和运算, 对连接体问题不做要求 但对有共同加速度的几个物体的问题, 同学们也应做肯定明白 这部分试题往往具有多向性和多解性的特点, 例如 2000 年上海试卷试题 21 就是一例 近几年对该部分学问单独命题趋于削减,对弹簧和试验问题有所侧重,重在表达分析
8、思维才能和试验处理才能,这可能足今后高考命题的方向例 1如图 3 106 所示, 底板光滑的小车上用两个量程为20N,完全相同的弹簧秤甲和乙系住了一个质量为1 千克的物体 在水平面上, 当小车作匀速直线运动时,两弹簧秤的示数均为 10 N,当小车作匀加速直线运动时,甲弹簧秤的示数变为8 N,此时小车的加速度大小是 A. 2 m / s2B. 4m / sC. 6m / sD. 8m / s222解析一： 设两弹簧秤示数均为10N 时,各自伸长量为x,再设小车做匀加速直线运动时,甲弹簧伸长量为x1,由于小车长度不变,就两弹簧总伸长量不变,所以乙弹簧伸长量为 2xx1 ,依据胡克定律,有：kx=1
9、0,kx18,F乙k2xx1 由牛顿其次运动定律得：F乙 F甲ma联解得： a4m / s 22解析二： 分析法 原先小车匀速运动时,两弹簧秤的示数都为10N,合力为零当小车匀加速直线运动时,甲弹簧秤示数减小2 N 变为 8 N,就乙示数必定增加2N 变为 12N,故F合4N,加速度 aF合 / m4m / s 答案： B点拨： 甲、乙弹簧在题给条件下变化的相关性 形变量总和不变 是解题的关键 作为一道挑选题,我们可以规范、严谨的解题,也可以通过简捷的分析得出结论例 2如图 3 10 7 所示,为测定木块与斜面之间的滑动摩擦系数,某同学让木块从斜面上端自静止起作匀加速下滑运动,他使用的试验器材
10、仅限于：倾角固定的斜面 倾角未知 木块秒表米尺(1) 试验中应记录的数据是 (2) 运算摩擦系数的公式是 =(3) 为了削减测量的误差,可采纳的方法是 解析： 可由题意将此题类化成一道同学们比较熟识的运算题或填空题通过米尺、 秒表测量物体的运动参量, 然后由运动情形依据牛顿运动定律求物体的受力情形,并进一步求出物体与斜面间的滑动摩擦系数对物体进行受力分析,不难得到：ag s i ng c o sg hLg d , L n1 at 22测出 L、d、 h、t ,可知：答案： 1L 、 d、h、t h2L2dgt 2d2h2L2dgt 2 d3 多次测量取平均值点拨： 这是一道很好的设计试验题,不
11、仅要求同学能依据题目给定的器材确定要测量的物理量和试验方法,同时要求同学依据运动学和力学的学问懂得试验原理例 3风洞试验室可产生水平方向的,大小可调剂的风力现将一套有小球的细直杆放人风洞试验室小球孔径略大于直径,如图3 10 8 所示(1) 当直杆在水平方向上固定时,调剂风力的大小,使小球在杆上作匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0 5 倍,求小球与杆之间的滑动摩擦系数.(2) 保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37并固定,就小球从静止动身在细杆上滑下距离s 所需时间为多少 .sin37 =0.6 , cos37 =0.8 解析： 1 如图 310 9,设小球所受风力为F,
12、小球质量为 m,就由于平稳条件得：F= mg=mg/2=0.52设 杆 对 小 球 的 支 持 力 为FN, 摩 擦 力 为f, 沿 杆 方 向F cosmg sinFNma ,垂直杆的方向 FNf sinmgcos0 而fFN ,解得aF cos12mg sinf mF 2gm2gsin3g 4再由s得tat,28s3g答案： 0 5、 t8s 3g点拨： 风洞试验是模拟航空航天飞行的不行缺少的设备此题就是以这样的先进的科学 试验设备为背景, 来考察牛顿定律的应用解题时必需要能从题目情境中经抽象思维,建立抱负化的斜面模型来进行分析2. 理论与实际相结合的问题牛顿运动定律是整个力学的基础,它正
13、确地反映了物体运动和力的关系,使得人类难以对一般物体的运动进行分析和猜测这一问题得到解决它也是进一步学习其他力学学问、热学学问及电磁学学问所必需把握的基内容我们可以利用牛顿运动定律说明一些常见的运动现象, 也可以结合运动学学问来确定或猜测物体的运动情形,如分析汽车、 火车的运动,运载火箭的加速问题等等来服务于人类的生产、生活例 4一间新居即将建成要封顶,考虑到下雨,使落到房顶的雨滴能尽快地滴出房顶,要设计好房顶的坡度 设雨滴沿房顶下淌时无初速无摩擦的运动,那么图 310 10 四种情况下最符合要求的是 解析： 设房屋的宽度为L0 ,房坡度为 ,就雨滴下落的斜坡长度LL0/ 2cos由运动学规律
14、得： L,1 at 22而由牛顿运动定律分析可得：a=gsin 2L0解得： tgsin 2当 =45, t 最短故 A 选项正确 答案： A点拨： 用所学学问解决生活中的实际问题,表达了物理学问的应用性对这一类问题, 最重要的是要能够依据实际问题建立详细的物理模型再如：如图 3 10 11,从竖直圆的最高点引很多弦,试证明质点从任何弦的最高点沿各弦自由下滑抵达终点所用的时间相同 证明提示： t2d g例 5 2001年 9 月 11 日是美国历史上最悲伤、最恐惧的日子四组恐惧分子分别从四个地方登机,几乎每隔20 分钟就劫持一架民航客机分别撞向4 个重要目标,使美国人民遭受了重大的缺失,其中撞
15、向世贸大楼的飞机是波音757 和波音 767,波音 767 机重 80 t ,最大承载 20t ,最多燃油51 t ,撞击世贸大楼时飞行高度为300-350m,属超低空飞行,飞行速度为 500-600km h也就是说,这架飞机撞击大楼时的速度大约为150 m s从电视画面上看, 飞机没有穿透大楼,这就意味着飞机被大楼内牢固的钢结构拽住,从而使飞机速度猛然降为零查阅资料知道：大楼可抗冲击力最大为7.510 7 N ,波音 767 的机身长度为48. 51 m,世贸楼宽为63 m,设飞机撞入世贸大楼后做匀减速运动,且停在楼的另一侧边缘(1) 试运算说明大楼是否是被飞机直接撞塌的.(2) 试分析世贸
16、大楼倒塌的可能缘由.2解析： 1 依据题意,设飞机做匀减速运动的加速度为a,就由公式 vtv022as ,得22av0150m/ s21 7m0/ s2 s63飞机总质量最大为m802051103kg1.51105 kg 由牛顿其次运动定律得飞机对大楼的撞击力：Fma1.5110 5170 N2.610 5 N7.510 7 N 故大楼不行能是被飞机直接撞塌的2 通过上题运算可知飞机不行能直接将大楼撞倒但飞机在撞击大楼至停下的短暂过程中, 可能使该楼层内的金属结构快速升温而软化,导致不能支撑大楼, 上面楼层逐层压下来压倒了世贸大楼例 6某市区内一辆轿车在平直大路上以速度vA 由西向东匀速行驶,
17、发觉前方行人正由南向北在横道线上穿过大路 如图 3 10 12 所示,行人正好在 D 点 此时司机紧急刹车, 其作出反应的时间为0 7 s ,紧急刹车的起始点在A 处,其结果仍将正常步行的行人在B 处撞倒,该汽车在 C 处最终停下 如下列图, 在肇事现场测得 AB=175 m,BC=14m,DB=26m为了判定汽车司机是否违章,警方派一警车以法定最高速度vm14.6m / s行驶在同一大路的同一路段,在肇事汽车的起点紧急刹车,经14m后停下来,试问：(1) 肇事司机的驾车速度大约为多大.该车是否违章 .g 取 10m /s2 (2) 行人过大路时的速度大约为多大.解析： 1 刹车时车只受阻力作
18、用, 警车与肇事车的运动情形一样,故摩擦因数相同 忽略车撞人对车速的影响 ,由于警车的最高速度为vm ,m1就v 22a s,2avm所以114 2m/ s7 m / s,2 s214由于a1g , =0.7 ,可知肇事司机刹车后的加速度大小a2g7m/ s2 肇事车行驶的总位移s117.5m14m31.5m ,故vA2as12731.5m / s21m / s,vAvm ,所以肇事司机是违章行驶2 设肇事车由 A 到 B 的时间为t1 ,在 b 处速度大小为vB ,就由运动学规律有：vAvBat12vB2aSBC联解得： vB14m / s , t1v Av Ba2114 s71s因 为 肇
19、 事 司 机 刹 车 时 有 反 应 时 间 t20.7s, 故 行 人 从 D 行 到B历 时tt1t 21s0.7s1.7s ,所以行人速度 vS人 / t2.6 /1.71.53 m/ s 答案： 121 m/s,违章 21 53m/s点拨： 此题的关键是如何求得刹车后的加速度由于汽车作直线运动,所以摩擦力f=mg,加速度 a= g 与质量 m无关, 因而警车来作替代试验所得加速度与肇事车的加速度基本相同,然后利用运动学规律来最终解决问题【本章习题解答】1B质量是物体惯性大小的量度同一物体,其惯性大小不受运动状态、所处地理位置的影响,不同物体,质量相同就惯性大小相同2 B3. C4. 马
20、拉车的力作用在车身上,车拉马的力作用在马身上,它们不是一对平稳力,题中混淆了一对相互作用力和平稳力的概念对车进行受力分析可知, 只要车所受到的拉力大于地面对它的静摩擦力,车就运动5. 在几个恒力作用下物体处于静止状态,就其所受合力为零设除F 以外的几个恒力合力为F1,就 FF10 撤去 F 后,物体所受合力变为F12N ,就物体将做初速度为零,加速度 aF1 / m1m / s 的匀加速直线运动26. 设飞机所受不变的牵引力为F,阻力为 f ,能达到的最大加速度为a2 ,由题意可知,未扔副油箱前Ffm1a1,扔掉副油箱后由式得： aFfm1 am2a2410310 m/ s2,13.3m/ s221m231037. 阻力为1.610 3 N8. 车的加速度为0.2 m/s ,方向与运动方向相反29. 如图 3 10 1,物体在光滑斜面上下滑时只受到重力,斜面对物体的弹力的作用 故题中说法错误 “方向沿斜面对下的下滑力”并不存在,它只是重力沿斜面方向的分力由题知：aG sin mg sin2s102.5 m / s25255m/ s2下滑时间： tas1.4s5