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1、第三章牛顿运动定律考纲要求权威解读牛顿运动定律利用牛顿运动定律求力和加速度,并进一步确定运动状态是高考中的热点。牛顿运动定律的应用超重和失重考纲中对超重和失重要求是级,但此考点属于高考的热点,常以选择题形式呈现。单位制以生产、生活实际为背景,联系交通、体育、科技信息等命题是高考的趋势,考查运用知识的能力和解决实际问题的能力。验证牛顿运动定律实验按Esc键退出返回目录第一节牛顿运动定律按Esc键退出返回目录基础梳理基础梳理整合整合核心核心理解深化理解深化方法探究突破方法探究突破按Esc键退出返回目录基础梳理基础梳理整合整合构建能力大厦的奠基石构建能力大厦的奠基石一、牛顿第一定律1.内容一切物体总
2、保持状态或状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。2.意义(1)指出了一切物体具有,因此牛顿第一定律又称。(2)指出力不是物体运动状态的原因,而是物体运动状态的原因,即力是产生的原因。(3)当物体不受力时,物体总保持状态或状态。答案：1.匀速直线运动静止2.(1)惯性惯性定律(2)维持改变加速度(3)匀速直线运动静止3.惯性(1)定义:物体具有保持原来状态或状态的性质。(2)量度:是物体惯性大小的唯一量度,与物体的运动状态、受力情况、地理位置均无关,的物体惯性大,的物体惯性小。(3)普遍性:惯性是物体的属性,一切物体都有惯性。答案：(1)匀速直线运动静止(2)质量质量大质量小(3)固有二、牛顿
3、第二定律1.内容物体加速度跟所受合外力成,跟物体的质量成。加速度的方向与方向相同。2.表达式在国际单位制中,其表达式为:。当把合力分解在相互垂直的x轴和y轴上时,其表达式为:。答案：1.正比反比合外力2.F=maFx=max,Fy=may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。3.(1)惯性(2)宏观3.适用范围(1)只适用于参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考答案：1.大小相等、方向相反三、牛顿第三定律1.内容两个物体之间的作用力与反作用力总是,作用在同一条直线上。2.表达式F=-F。四、单位制1.组成单位制由和共同组成。2.力学单位制中的基本单位长
4、度(m),时间(s)。答案：1.基本单位导出单位2.质量(kg)按Esc键退出返回目录3.导出单位力(N),速度(m/s),加速度(m/s2)。4.作用(1)在物理计算中,一般采用国际单位制,计算过程中不必一一写出各物理量的单位,只要在计算结果中写出对应单位即可。(2)物理公式既反映了各物理量间的数值关系,同时也确定了各物理量的单位关系,因此,在解题时,可用单位制来判断计算结果是否正确。按Esc键退出返回目录核心理解深化核心理解深化拓展升华思维的加油站拓展升华思维的加油站A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机,这表明可以通过科学进步使小质量的物体获得大
5、惯性一、对惯性的理解【自主探究1】某同学试图从惯性角度解释一些实际生活中的现象,其中正确的是()。B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯性小了C.货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加挂一些车厢,这会改变列车的惯性D.摩托车转弯时,车手一方面要控制速度适当,另一方面要将身体稍微倾斜,通过调控人和车的惯性达到转弯的目的归纳要点1.惯性的表现形式:物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。(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不变(静止或匀速直线运动)。(2)物体受到外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程
6、度。惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态较容易改变。答案：C2.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。3.惯性大小的唯一量度是物体的质量,物体的质量越大,惯性就越大。惯性与物体是否受力、怎样受力无关;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。4.惯性不是一种力。惯性大小反映了改变物体运动状态的难易程度,物体的惯性越大,它的运动状态越难改变。的是()。二、牛顿第二定律的“四性”的深入理解【自主探究2】如图甲所示,A、B两物体叠放在光滑水平面上,对物体A施加一水平力F,Ft图象如图乙所示,两物体在力F作用下由静止开始运动,且始终相对静止,规定水平向右为正方向,则
7、下列说法正确A.两物体在4s时改变运动方向B.在13s时间内两物体间摩擦力为零C.6s时两物体的速度为零D.B物体所受的摩擦力方向始终与力F的方向相同答案：D解析:两物体在01s内,做加速度增大的变加速运动,在13s内,做匀加速运动,在34s内,做加速度增大的变加速运动,在46s内,做加速度减小的变加速运动,故两物体一直向一个方向运动,A、C错误,D正确,13s内两物体做匀加速运动,对B进行受力分析可知两物体间的摩擦力不为零,B错误。1.瞬时性:牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系。若a为某一瞬时的加速度,F为该时刻物体所受的合外力,对同一物体a与F有瞬时对应的关系。2
8、.矢量性:牛顿第二定律公式是矢量式,任一瞬间a的方向均与F的方向相同。当F方向变化时,a的方向同时变化,且任意时刻两者均保持一致。3.同一性:牛顿第二定律公式中的三个物理量必须是针对同一物体而言的;物体受力运动时必然只有一种运动情形,其运动状态只能由物体所受的合力决定,而不能是其中的一个力或几个力。归纳要点：理解牛顿第二定律的“四性”变化时a同时变化,包括大小和方向。4.同时性:牛顿第二定律中F、a只有因果关系而没有先后之分,F发生三、作用力与反作用力和二力平衡的区别【自主探究3】据统计,双人项目自1995年开始进入跳水世界杯。如图所示为运动员跳水前的起跳动作。下列说法不正确的是()。A.运动
9、员受到弹力的直接原因是跳板发生了形变B.运动员所受的支持力和重力不是一对平衡力C.运动员能跳得高的原因之一,是因为她对板的作用力远大于板对她的作用力D.运动员能跳得高的原因之一,是因为板对她的作用力大于她的重力答案：C解析:跳板发生了形变,要恢复原状,则要对运动员产生向上的弹力,A正确。运动员所受的支持力和重力大小不相等,不是一对平衡力,B正确。运动员能跳得高的原因之一是板对她的作用力大于她的重力,C错误、D正确。1.作用力与反作用力和平衡力的比较归纳要点内容作用力与反作用力平衡力受力物体 作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系 同时产生、同时消失、同时变化,不可单独存在无依赖关系
10、,撤除一个,另一个可依然存在,只是不再平衡叠加性两个作用效果不可抵消、不可叠加、不可求合力两力作用效果可抵消、可叠加、可求合力且合力为零力的性质 一定相同可以相同,也可以不同2.判断一对力是否是作用力和反作用力,主要从两方面入手(1)看作用点。作用力与反作用力应作用在两个物体上。(2)看产生原因,作用力和反作用力是由于相互作用而产生的。(3)作用力与反作用力具有相互性和异体性,与物体运动状态无关。易错辨析请你判断下列表述正确与否,对不正确的,请予以更正。1.由于作用力和反作用力大小相等方向相反,所以作用效果可以抵消,合力为零。2.速度大的物体难以停下来,说明速度大的物体运动状态难以改变,惯性大
11、。3.物体加速运动时没有惯性,匀速运动或静止时才有惯性。4.牛顿是力的单位,也是国际单位制的基本单位。5.作用力是摩擦力,反作用力一定是摩擦力。答案:1.错误。作用力和反作用力作用在两个物体上,不存在抵消的问题,是不能求合力的,对于作用在一个物体上的几个力才能求合力。2.错误。惯性是物体的固有属性,惯性大小由物体的质量决定。3.错误。惯性是物体的固有属性,与物体的运动状态无关。4.错误。力学的国际基本单位是千克、米、秒,牛顿是导出单位。5.正确。按Esc键退出返回目录方法探究突破方法探究突破提升应用技巧的突破口提升应用技巧的突破口【例1】16世纪末,伽利略用实验和推理的方法,推翻了已在欧洲流行
12、了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元。在以下说法中,与亚里士多德观点相反的是()。命题研究一、结合物理学史考查对牛顿第一定律的理解A.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快:这说明,物体受的力越大,速度就越大B.一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来:这说明,静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”C.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快D.一个物体维持匀速直线运动,不需要受力答案：D思路点拨:关于力和运动,亚里士多德的观点是运动需要力来维持。拓展链接1下列对运动的认识不正确的是()。A.亚里士多德认为物体的自然状态是静止的,只有当它受到力的作用时
13、才会运动B.伽利略认为力不是维持物体速度的原因C.牛顿认为力的真正作用是改变物体的运动速度,而不仅仅是使之运动D.伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去答案：A【例2】设想能创造一理想的没有摩擦力和流体阻力的环境,用一个人的力量去推一万吨巨轮,则从理论上可以说()命题研究二、牛顿第二定律的理解和简单应用A.巨轮惯性太大,所以完全无法推动B.一旦施力于巨轮,巨轮立即产生一个加速度C.由于巨轮惯性很大,施力于巨轮后,要经过很长一段时间后才会产生一个明显的加速度D.一旦施力于巨轮,巨轮立即产生一个速度思路点拨:力与加速度具有瞬时对应关
14、系。答案：B规律总结：加速度和速度是两个不同的概念。由F=ma知,物体的加速度和合外力之间存在瞬间一一对应关系,物体的加速度和合外力总是同时产生、同时消失、同步变化。由v=v0+at知,速度的改变需经历一定的时间,所以物体的速度不能突变,力和速度没有瞬时对应性。拓展链接2以力F拉一物体,使其以加速度a在水平面上做匀加速直线运动,力F的水平分量为F1,如图所示,若以和F1大小、方向都相同的力F代替F拉物体,使物体产生加速度a,那么()。A.当水平面光滑时,aaC.当水平面粗糙时,aaB.当水平面光滑时,a=aD.当水平面粗糙时,a=a答案：BC解析:当水平面光滑时,物体在水平面上所受合外力均为F
15、,故其加速度不变。而当水平面粗糙时,支持力和摩擦力都是被动力,其大小随主动力的变化而变化,当用F替换F时,摩擦力将增大,故加速度减小。因此B、C选项正确。【例3】在动摩擦因数=0.2的水平面上有一个质量为m=1kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成45角不可伸长的轻绳一端相连,如图所示。此时小球处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零,当剪断轻绳的瞬间,取g=10ms2。求:(1)此时轻弹簧的弹力;命题研究三、瞬间加速度的求解(2)小球的加速度大小和方向;(3)剪断弹簧的靠近墙壁端的瞬间小球的加速度。思路点拨:对于弹簧,由于形变量比较大,所以瞬间弹力不会消失,对于轻绳,形变量较小,瞬
16、间弹力可消失。答案:(1)10N(2)8m/s2水平向左(3)0解析:(1)设弹簧弹力为F,绳的拉力为FT,分析小球受力,由平衡条件得:FTcos45=mg,FTsin45=F,解二式组成的方程组得F=mgtan45=mg=10N。(2)剪断轻绳的瞬间,地面对弹簧的弹力恢复为mg,由牛顿第二定律得F-mg=ma代入数据解得a=8m/s2,方向向左。(3)剪断弹簧的瞬间,因弹簧形变较大,瞬间来不及恢复,所以弹力不变,小球仍处于平衡状态,加速度为零。规律总结：(1)变化瞬间力未能变:像弹簧、橡皮条、橡皮筋等物体连接其他物体。当其他力有变化的瞬间引不起这些物体上的力立即变化。原因是弹簧上的弹力F=k
17、x,x的变化需要一定时间,故瞬间x没有来得及变化,故弹力没来得及变化。(2)变化瞬间力发生突变:像绳、线、硬的物体连接(或直接作用)的物体,当其他力变化时,将会迅速引起绳、线等物体上力的变化。这种情况下,绳上力的变化较复杂,需要根据物体下一步的运动趋势来分析判断。拓展链接3如图所示,竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着质量为1kg的物体A,处于静止状态,若将一个质量为2kg的物体B竖直向下轻放在A上的一瞬间,则B对A的压力大小为(取g=10m/s2)()。A.20NB.0C.15ND.N答案：D解析:物体A处于静止状态时,受力平衡。F=GA=10N,当物体B放在A上的瞬间。A、B两物体有一共同加
18、速度。以A、B整体为研究对象,则有(mA+mB)g-F=(mA+mB)a,a=m/s2,以B为研究对象mBg-FN=mBa。FN=mBg-mBa=N。故D项正确。【例4】杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为多少?思路点拨:先对竿上的人分析,再对竿分析,分别由牛顿第二定律和平衡条件求解。命题研究四、利用牛顿第三定律转换研究对象解析:对竿上的人分析,其受重力mg,摩擦力Ff,有mg-Ff=ma大小相等,方向相反。对竿分析:受重力Mg,摩擦力Ff,方向向下,支持力FN,Mg+Ff=FN,又因为竿对“底人”的压力
19、和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律,得到FN=(M+m)g-ma。竿对人有摩擦力,人对竿也有反作用力摩擦力,且答案:(M+m)g-ma规律总结:当难于分析或求解物体的某个力时,根据牛顿第三定律可以把对这个力的分析和求解转化为分析和求解它的反作用力。高考一般通过这种方式对牛顿第三定律进行考查,尤其在计算题的解答中,同学们容易忽视这一点,没有根据牛顿第三定律对力进行“转化”,造成答非所问(求压力而实际求的是支持力)而失分。拓展链接4在一粗糙的斜面上放置一正方体的箱子,其内部刚好放入一质量一定的金属球,如图所示,现在从斜面顶部释放箱子,在其加速下滑过程中,下列关于球对箱子的
20、作用力,说法正确的是()。A.球对箱子a面有压力B.球对箱子b面有压力C.球对箱子c面有压力D.球对箱子d面有压力答案：BC解析:整个箱子受到三个力作用:重力G、支持力FN和摩擦力Ff,如图甲所示,箱子的加速度a=gsin-gcos。由于小球与箱子一起运动,所以小球的加速度与箱子的加速度相同。要产生相同的加速度,小球受力应如图乙所示,即受重力G,c面的支持力FN,b面的支持力FN,由于力的独立性原理,表达式a=gsin-gcos中gsin是由重力G产生的,gcos是由FN产生的。根据牛顿第三定律,B、C正确。按Esc键退出返回目录本课结束本课结束本课结束本课结束谢谢观看谢谢观看谢谢观看谢谢观看