xx届高考物理知识网络牛顿运动定律复习教案

1 / 45 XX 届高考物理知识网络牛顿运动定律复习教案 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 m 第三章牛顿运动定律 本章是高中物理的重点内容，是解决力学问题的三大途径之一，是物理学各分科间、物理学与其它学科间、以及物理学与生产实际相结合的重要纽带同时还渗透了 “ 构建物理模型 ” 、 “ 整体法与隔离法 ” 、 “ 力和运动的关系 ” 、 “ 临界问题 ” 等物理学思想方法，对学好电磁学、热学等各类知识有广泛而深远的影响可以说，牛顿定律是高中物理学的重要基石 本章及相关内容知识网络： 专题一牛顿第 一定律惯性 【考点透析】 一、本专题考点牛顿第一定律和惯性是 类要求，既能够确切理解其含义及与其它知识的联系，能够用它解决生活中的实际问题在高考中主要考查方向是运用牛顿第一定律的知识解释科技、生产、生活中的物理现象和进行定性判断 二、理解和掌握内容 1知识点的理解 牛顿第一定律的内容：一切物体总保持2 / 45 匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止 惯性：物体保持匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性惯性是物体的固有属性，与物体的运动及受力情况无关物体的惯性仅由质量决定，质量是惯性 大小的量度 2几点说明： 不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验来直接验证，它是伽利略在大量实验现象的基础上，通过思维逻辑推理（既理想实验）方法得出的 牛顿第一定律是独立定律，不能简单认为它是牛顿第二定律在不受力时的特例，事实上，牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，描述的是物体不受外力时的运动规律 牛顿第一定律的意义在于指出了一切物体均有惯性，指出力不是物体运动的原因而是改变物体运动状态使物体产生加速度的原因 惯性不是力，惯性是物体保持匀速直线运动或静止状态的性质，而力是物体对物体的作用， 惯性和力是两个不同的概念 3难点释疑有的同学认为 “ 惯性与物体的运动有关，速度大惯性大，速度小惯性小 ” ，理由是物体的速度大则不易停下，速度小则易停下产生这种错误的原因是把 “ 惯性大小表示运动状态改变的难易程度 ” 错误的理解成 “ 惯性大小表示把物体由运动变为静止的难易程度 ” 事实上，在受到了相同阻力情况下，有相同的质量而速度不同的物体，在相同的时间内速度减少量是相同的这就充分说明了质量相同的物体，它们运动状态改变的难易程度 惯性是相同的，3 / 45 与速度大小无关 4综合创新牛顿定律给人们定义了一种参考系：一个 不受外力作用的物体在这个参考系中观察将保持静止或匀速直线运动状态，这个参考系称为惯性系研究地面上物体的运动时，地面参考系可认为是惯性系，相对于地面做匀速直线运动的参考系，也是惯性系，相对于地面做变速运动的物体就称为非惯性系牛顿定律只在惯性系成立 【例题精析】 例 1 下列关于生活中常见的现象的说法正确的是（） A运动越快的汽车越不易停下，是因为汽车运动越快，惯性越大 B骑车的人只有静止或匀速直线运动时才有惯性 c跳水运动员跳起后能继续上升，是因为运动员仍受到一个向上的推力 D人推 车的力是改变车惯性的原因 E汽车的牵引力是使汽车产生加速度的原因 解析：物体的惯性仅由质量决定，与物体的运动及受力情况无关，所以 ABc均错力是改变物体运动状态原因故 E 正确 思考与拓宽：大家不妨以 “ 假如生活中没有了惯性 ” 为标题展开联想，写一篇科普小论文，谈谈那将如何改变我们的生活 例 2 一向右运动的车厢顶部悬挂两单摆 m、 N，如图 3 1，4 / 45 某瞬时出现如图情形，由此可知，车厢运动情况及单摆相对车厢运动情况可能为（） A车匀速直线运动， m 摆动， N 静止 B车匀速直线运动， m 摆动， N 摆动 c 车匀速直线运动， m 静止， N 摆动 D车匀加速直线运动， m 静止， N 静止 解析：由牛顿第一定律，当车匀速直线运动时，相对车厢静止的物体其悬线应为竖直，故 m 正在摆动； N 可能相对车厢静止，也可能恰好摆到如图位置，故选项 AB正确， c 错误当车匀加速运动时，由于物体的合外力向右，不可能出现 N 球悬线竖直情况，故选项 D 错误 思考与拓宽：要正确理解牛顿第一定律，就要去除日常生活中的一些错误观点如我们常看到的一些物体都是在推力和拉力作用下运动的，以至于我们一看到物体在运动，就认为物体必受一沿运动方向的动力，这显然是错 误的若没有阻力作用就不需要推力或牵引力，力不是维持物体运动的原因，是使物体产生加速度的原因 【能力提升】 知识与技能 1关于一些生活中常见的现象，下列说法正确的是（） A一同学用手推不动原来静止的小车，于是说：这辆车惯性太大 5 / 45 B在轨道上飞行的宇宙飞船中的物体不存在惯性 c乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故 D静止的火车起动较慢，是因为火车静止时惯性大 2如图 3-2 所示，一个各面均光滑的劈形物体 m，上表面水平，放在固定斜面上在 m 的水平面上放一光滑小球 m 将m 由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹为（） A沿斜面向下的直线 B竖直向下的直线 c无规则的直线 D抛物线 3在水平轨道上匀速行驶的火车内，一个人向上跳起，发现仍落回原处，这是因为（） A人跳起后空气给它向前的力，带着它随火车一起向前运动 B人跳起的瞬间，车厢的地板给它向前的力，推动它随火车一起向前运动 c车继续动人落下后必定偏后些，只是由于时间很短，偏后距离很小，不明显而已 D人跳起直到落下，在水平方向始终具有和车同样的速度 4在加速上升的电梯中用绳悬挂 一物体，在剪断绳的瞬间，下列说法正确的是（） A物体立即向下作自由落体运动 6 / 45 B物体具有向上的加速度 c物体速度为 0，但具有向下的加速度 D物体具有向上的速度和向下的加速度 5如图 3-3 所示，一轻弹簧的一端系一物体，用手拉弹簧的另一端使弹簧和物体一起在光滑水平面上向左匀加速运动，当手突然停止时物体将（ ） A立即停止 B向左作变加速运动 c向左作匀速运动 D向左减速运动 6关于力和运动的关系正确的是（ ） 撤掉力的作用，运动的汽车最终必定停下 在跳高过 程中，运动员受到的合外力不为 0，但瞬时速度可能为 0 行驶汽车的速度方向总和受力方向一致 加速行驶火车的加速度方向总和合外力方向一致 A B c D 能力与素质 7如图 3-4 所示，在研究性学习活动中，某同学做了个小实验：将重球系于丝线 Dc 下，重球下再系一根同样的丝线BA，下面说法正确的是（） 在丝线 A 端慢慢增加拉力，结果 cD先被拉断 在丝线 A 端慢慢增加拉力，结果 AB先被拉断 在丝线 A 端突然加力一拉，结果 AB被拉断 7 / 45 在丝线 A 端突然加力一拉，结果 cD被拉断 A B c D 8如图 3-5 所示，在匀加速向右行驶的车厢中，悬挂一盛油容器，从容器中依次滴下三滴油滴并均落在底板上，下列说法正确的是（） A这三滴油滴依次落在 oA间，且后滴较前滴离 o 点远 B这三滴油滴依次落在 oB间且后滴较前滴离 o 点近 c这三滴油滴落在 oA之间同一位置 D这三滴油滴均落在 o 点 9伽俐略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映自然规律，伽俐略的斜面实验程序如下： （ 1）减小第二斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 （ 2）两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面 （ 3）如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度 （ 4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做匀速运动 请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是通过思维过程的推论，下列选项正确的是（） A事实 2 事实 1 推论 3 推论 4B事实 2 推论 1 推论 3 推论 4 8 / 45 c事实 2 推论 1 推论 3 推论 4D事实 2 推论 1 推论 4 10有一种车载电子仪器内部电路如图 3 6 所示，其中 m为一质量较大金属块，将仪器固 定一辆汽车上，汽车启动时，灯亮，原理是汽车刹车时，灯亮 【拓宽研究】 1我国公安交通部门规定，从 1993年 7 月起，在各种小型车辆的司机及前排乘座的人必须系安全带，请同学们认真分析这样规定的原因 2 2001 年 2 月 11 日晚上在中央台 “ 实话实说 ” 节目中，为了揭露李宏志的各种歪理邪说，司马南与主持人崔永元合作表演了 “ 铁锤砸砖 ” 的节目崔永元头顶 8 块砖，司马南用铁锤奋力击砖，结果砖被击碎，但崔永元却安然无恙据司马南讲，他作第一次实验时头顶一块砖，结果被震昏了过去请从物理学角度定性解释上述事实 专题二力加速度速度的关系 【考点透析】 一、本专题考点：牛顿第二定律是 类要求，在高考中主要考查方向 是通过分析物体的受力情况求物体的运动情况 是通过分析物体的运动情况求物体的受力情况 二、理解和掌握内容 1知识点的理解 牛顿第二定律：物体的加速度 a 与物体9 / 45 所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度与合外力方向相同即 F ma 当质量一定时，加速度由合外力而定，加速度与合外力保持瞬时对应的关系 力加速度速度的关系：速度是描述物体运动状态的物理量，而力是改变物体运动状态即产生加速度的原因 物体受到的合外力决定了物体当时加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度的变化量而与物体当时的速度无关 分析这类问题有两种途径： (1)分析物体受力，应用牛顿第二定律求出加速度，再由物体的初始条件，应用运动学知识求出物体的运动情况 任意时刻的位置、速度 由物体运动情况，应用运动学公式求出加速度，再应用牛顿第二定律推断物体的受力情况在上述两种情况中加速度起桥梁作用既 2难点释疑：如图 3 7 所示，自由下落的小球 m 下落一段距离后与轻弹簧接触，从它接触弹簧到将弹簧压缩到最短过程中： 小球的速 度先增大后减小，加速度先减小后增大 小球速度最大的位置与小球下落高度无关 在最低点，球对弹簧压力大于 2mg 解析：速度大小变化取决于加速度 a与速度 V方向的关系两者同向时速度增大，反之则减小而加速度由合外力而定，10 / 45 小球在此过程中受力如图： 开始 mgkx,a=mg kxm,合力向下，、同向速度增大，随 x,a 当 mg kx时， a=0，此时速度最大， x=mgk,所以速度最大位置与下落高度无关 后来 kxg，因而在最低点球对弹簧的弹力大于 2mg 思考与拓宽： 请同学们进一步思考球反弹时的 a、 v 变化 请同学们思考从球下落到返回的全过程，能量是如何变化的 【例题精析】 例 1 一物体受到若干力作用而处于静止状态，若将其中一力F1逐渐减小到 0 而后又逐渐恢复原值过程中（其余各力保持不变）物体的加速度 a 及速度 v 变化为 () A a、 v 均增加 B a 减小 ， v 增加 c a 先增后减， v 增大 D av均先增后减 解析：由于其它各力的合力大小为 F1，方向与 F1相反，故某时刻物体合外力的大小即为 F1 的变化量当 F1 减小时加11 / 45 速度 a 增大，当 F1 增大时加速度 a 减小，但加速度 a 的方向始终和速度的方向相同，故速度一直增大答案： c 本题关键要把握： 受多力而平衡的物体，各力间的关系特征 合外力变化引起加速度的变化 加速度的方向与速度变化的关系 例 2 如图 3 8 所示，质量相同的木块 A、 B 用轻弹簧相连，置于光滑水平面现用一水平恒力 F 推 A，则由开始到弹簧第一次压缩 到最短的过程中（） A A、 B 速度相同时，加速度 aA aB A、 B 速度相同时，加速度 a aB c A、 B 加速度相同时，速度 A B 解析：开始运动时弹簧的弹力很小，加速度 aAaB,，随弹力的增大 A 作加速度减小的加速运动， B 作加速度增大的加速运动，直到 aA aB时 A的平均加速度大，故此时 A B之后随 aB 进一步变大将出现 A B，故此时aAg,下降时 ag， N0,球对盒的上壁有压力 下 降时， ag， NtBtctDB tAtBtcµB (4)地面不光滑，且摩擦系数 µAµB，则 T0，两物体在原长左侧 x26 / 45 m（ A B ） gk处分离 若 µAµB，则 T 5m/s2 向右加速时球对斜面的压力为0 当球对绳子拉力刚好为 0 时，对球受力分析如图乙 合力 F mgtan ma a gtan 403m/s2 所以斜劈以 a403m/s2 向左加速时绳子拉力为 0 分析与解答：求解临界问题的题目，可以先假设已达到临界状态，然后分析临界时受力情况，得出临界发生条件 思考与拓宽：若斜面以加速度 a 10m/s2，向右加速，求斜面对球的支持力和绳子的拉力（答： N 0， T 2 83N） 例题 3 如图 3-32 所示，一根劲度系数为 k 质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为 m 的物体 A手持一质量为m 的木板 B，向上托 A，使弹簧处于自然长度现让木板由静止开始以加速度 a（ ag）匀加速向下运动，求： 经过多长时间 A、 B 分离 手作用在板上作用力的最大值和最小值 分析与解答： 板下移时，物体随之作加速运动，当它们之28 / 45 间的相互作用力为 0 时，两者分离 分离瞬间对 A： mg kx ma， x=m(g-a)k x at2/2， t=2m(g-a)ka 开始运动时力最大，对系统有： (m+m)g（） 所以最大作用力为：大 (m+m)（ g） B 分离后力最小，对 B 有： mg 所以最小作用力为：小（） 解此类问题的关键是确定分离临界点，从而避免弹力是变力给分析计算造成的障碍 思考与拓宽： 为什么本题指明加速度 ag），现用手控制 B 使之以 a/3 的加速度向下匀加速运动 （ 1）求物体 A 作匀加速运动的时间 （ 2）求出这段运动过程中起始和终止时刻手对木板 B 作用力的表达式。 【拓展研究】 1.死亡加速度为什么为 500g？ 西方交管部门为了交通安全，特制订了死亡加速度 500g 这一数值，以醒世人意思是如果行驶加速度大于此值，将有生命危险，这么大的加速度，一般情况下车辆是达不到的，但如果发生交通事故，将会达到这一数值，因为碰撞时间极短，大多为毫秒级（） 32 / 45 为什么确定死 亡加速度为 500g 呢？这主要考虑了人体在碰撞时的受力情况，据测试人体受力最脆弱的部分是头部，它的最大承受力为 25kN 例如：两辆摩托车时速为 20km（ 5. m/s），相向而行发生碰撞，碰撞时间 t= .001s，设两人头部质量为 5kg，则相撞产生的加速度多大？头部受力多大？若驾驶员带着安全帽，由于安全帽的缓冲作用，使碰撞时间延长为秒，驾驶员还有生命危险吗？ 2某市交通部门规定汽车在市区街道行驶速度不得超过vm=30km/h，一辆汽车在该路段紧急刹车时车轮抱死，沿直线滑行一段距离后停止交警测得该车轮胎 在地面擦出的痕迹长 S=10m，从手册中查出该种轮胎和地面间的动摩擦因数为 = ， （ 1）假如你是交警，请你判断该汽车是否违反规定超速行驶，写出判断依据 （ 2）目前有一种先进的汽车制动装置 ABS防抱死系统这套系统可保证车轮在制动时不抱死，使车轮仍有一定的滚动图 3 43是这种装置的示意简图，铁齿轮 P 与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁铁 Q， m 是一个电流检测器，刹车时磁铁与齿轮相互靠近而产生感生电流，这个电流经放大后控制制动器由于 a 齿经过磁铁的过程中被磁化，引起m 中的感生电流，其方向（） 33 / 45 A一 直向左 B一直向右 c先向右，后向左 D先向左，后向右 （ 3）安装了 ABS 防抱死系统的汽车，在紧急刹车时可获得比车轮抱死更大的制动力，从而使制动距离大大减小假设安装防抱死装置后刹车制动力为 f，驾驶员反应时间为 t，汽车质量为 m，汽车行驶的速度为 v，试推出刹车距离 s 的表达式 （ 4）根据刹车距离 s 的表达式，分析引起交通事故的主要因素有哪些？ 专题五、牛顿第三定律超重失重 【考点透析】 一、本专题考点：牛顿第三定律是高考 类要求；超重、失重是高考的 类要求 二、理解和掌握内容 1牛顿第三定律： 两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上物体与物体之间的作用力与反作用力总是同时产生，同时消失，同种性质，分别作用在两个物体上 作用力反作用力与一对平衡力的异同点：共同特征：它们均大小相等，方向相反，作用在同一直线上区别： 作用力与反作用力一定是同种性质，分别作用在两个物体上而平衡的两力不一定同种性质，作用在一个物体上 作用力与34 / 45 反作用力总是同时产生，同时消失，而平衡的两力，一力撤掉另一力可继续维持 2超重、失重：在平衡状态，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的 拉力）大小等于物体的重力 当物体以加速度 a 向上加速（或向下减速）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）大于物体的重力，这种现象叫超重（比重力大 ma） 当物体以加速度 a 向下加速（或向上减速）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）小于物体的重力，这种现象叫失重（比重力小 ma） 当物体以加速度 a=g 向下加速 绕地球作匀速圆周运动（此时 g 仅表示卫星轨道高度处的重力加速度）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）为 0，这种现象叫完全失重 3难点释疑：在人造地球卫星中 ，下列说法错误的是（） A人不再受万有引力了 B人的重力消失了 c人的重力减小了 D天平、弹簧称、水银温度计、水银气压计、钟表均无法正常使用 答案： A、 B、 c、 D 注意：超重不是重力增加；失重不是重力减小；完全失重也不是重力不存在了重力来自万有引力，故在发生超、失重35 / 45 时，人受到的引力、重力均不变，只是由于重力产生的现象改变了在人造卫星中，物体完全失重，应用重力效果的天平、单摆、水银气压计均无法正常使用，但水银温度计是依据热涨冷缩原理制成的，故仍能使用弹簧称，不能测物体的重力，但还可以测 拉力 【例题精析】 例 1 如图 3 44所示，用绳竖直悬挂的小球下端与一静止的斜面接触，则以下说法正确的是： A小球可能只受两个力作用 B小球可能受三个力作用 c小球可能受四个力作用 D绳对球的拉力和球对绳拉力等大反向，作用效果抵消，故小球受力平衡 解析：本题的关键是清楚各种力产生的机理和作用力反作用力与一对平衡力的区别小球与斜面接触但不一定有弹力，无弹力即无摩擦力，故小球可能只受两个力：重力和绳的拉力，故答案 A 正确若斜面对球有弹力则一定有摩擦力，物体将受四个力，故答案 c 亦正 确，答案 B 错误由于 D 选项中的两力为作用力、反作用力，它们作用在两个物体上，谈不上抵消，故错误答案： A、 c 思考与拓宽：大家思考在上述可能情况存在的前提下，斜面与地面之间的摩擦力又是什么情况？ 36 / 45 例 2：如图 3 45所示，弹簧秤放于光滑水平桌面外壳及铁环质量为 m，弹簧及挂钩质量不计水平力 F1作用在弹簧称外壳的铁环上，水平力 F2 作用在弹簧挂钩上，在两力作用下弹簧秤以加速度 a 向 F2 方向加速运动，则弹簧称的示数为： A F1B F2c（ F1 F2） /2D F1+ma 分析与解答：弹簧称的示数既为弹簧 的弹力，而弹簧的弹力和 F2 为作用与反作用力，故弹簧称的示数既为 F2，选项 B正确另外弹簧的弹力作用在壳上，分析壳受力可知： F2F1 ma， F2 F1 ma，故选项 D 亦正确答案： B、 D 思考与