【金太阳考案】高考物理一轮复习 第3单元 牛顿定律课件.ppt

ppt第3单元 主编 ppt第1单元 主编 物理 13 ka 物理 xkb r qg 第1讲牛顿第一定律牛顿第三定律 知识建构 模块建构 技能建构 模块建构 知识建构 技能建构 模块建构 知识建构 技能建构 一 力与运动的关系 亚里士多德认为 力是维持 物体运动的原因 伽利略通过 理想实验和科学推理得出 力不是维持物体运动的原因 模块建构 知识建构 技能建构 1 内容 一切物体总保持 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 二 牛顿第一定律 模块建构 知识建构 技能建构 1 宏观 低速运动的物体 2 适用条件 2 物体处于惯性参考系中 模块建构 知识建构 技能建构 1 揭示了一切物体都具有 惯性 因此牛顿第一定律又称为 惯性定律 3 意义 2 揭示了运动和力的关系 力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动的原因 即力是产生加速度的原因 模块建构 知识建构 技能建构 1 定义 物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 4 惯性 模块建构 知识建构 技能建构 2 对惯性的理解 惯性是物体的固有属性 即一切物体都有惯性 与物体的受力情况及运动情况无关 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 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 惯性的大小仅由质量决定 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 说明 同一个物体 往往认为速度大的较难停下来 是因为惯性大 速度小的较易停下来 是因为惯性小 其实同一物体质量一样 惯性相 模块建构 知识建构 技能建构 同 之所以这样认为 是因为速度大的物体需较长时间停下来 把需时间长误认为难了 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大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 模块建构 知识建构 技能建构 2 公式 f f 说明 作用力和反作用力具有同时性 它们总是同时产生 同时消失 同种性质 作用在不同的物体上 各产生其效果 不会相互抵消 作用力与反作用力的关系与物体的运动状态无关 借助于牛顿第三定律 可以变换研究对象 把对一个物体的受力分析过渡到对另一个物体的受力分析 模块建构 知识建构 技能建构 3 作用力 反作用力与平衡力的区别 模块建构 知识建构 技能建构 1 理想实验有时更能深刻地反映自然规律 伽利略设想了一个理想实验 如图所示 其中有一个是经验事实 其余的都是推论 1 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列 只要填写序号即可 模块建构 知识建构 技能建构 2 在上述的设想步骤中 有的属于可靠的事实 有的则是理想化的推论 下列关于事实和推论的分类正确的是 a 是事实 是推论 b 是事实 是推论 c 是事实 是推论 d 是事实 是推论 解析 伽利略在可靠的实验事实基础上作了合理的逻辑推理 从而得出了正确结论 由实验可知 是可靠的物理事实 因而放在首位 是在斜面上无摩擦力时的情景设想 而最后推理得到 在水平面上的理想结果 因而正确的顺序是 选项b也是正确的 答案 b 模块建构 知识建构 技能建构 2 下面说法正确的是 a 惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质 b 物体的惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质 c 物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态 有惯性 受外力作用时 不能保持匀速直线运动状态或静止状态 因而就无惯性 d 惯性是物体的属性 与运动状态和是否受力无关 解析 惯性与物体的运动状态无关 选项a错误 惯性是物体保持原来的运动状态 与是否受力无关 选项b c错误 惯性是物体的属性 与运动状态和是否受力无关 选项d正确 答案 d 模块建构 知识建构 技能建构 3 物体静止于水平桌面上 则 a 桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力 这两个力是一对平衡力 b 物体所受的重力与桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力 c 物体对桌面的压力就是物体的重力 这两个力是同一种性质的力 d 物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力 解析 桌面对物体的支持力与物体的重力是一对平衡力 大小相等 方向相反 选项a正确 选项b错误 物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力 选项d错误 物体对桌面的压力大小等于物体的重力 是两种不同性质的力 选项c错误 答案 a 模块建构 知识建构 技能建构 4 甲 乙两人发生口角 甲打了乙的胸口一拳致使乙受伤 法院判决甲应支付乙的医疗费 甲狡辩说 我打了乙一拳 根据牛顿第三定律 作用力与反作用力大小相等 乙对我也有相同大小的作用力 所以乙并没有吃亏 那么这一事件判决的依据是 a 甲打乙的力大于乙对甲的作用力 判决甲付给乙的医疗费 b 甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力 但拳头的承受力大于胸口的承受力 所以乙受伤而甲未受伤 甲又主动打乙 故判决甲支付乙的医疗费 c 甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力 甲的拳和乙的胸口受伤的程度不同 甲轻而乙重 故判决甲支付乙的医疗费 d 由于是甲用拳打乙的胸口 所以甲对乙的力远大于乙胸对甲拳 模块建构 知识建构 技能建构 的作用力 故判决甲支付乙的医疗费 解析 根据牛顿第三定律 力的作用是相互的 甲打乙的同时 乙也有等大的反作用力作用于甲 但是甲的拳头的承受能力要比乙的胸口的承受能力大得多 所以乙受伤而甲没有受伤 甲主动打乙 因此判决甲支付乙的医药费是正确的 甲不支付医药费的观点是错误的 综上所述b正确 答案 b 模块建构 知识建构 技能建构 例1下列说法中正确的是 a 物体在不受外力作用时 保持原有运动状态不变的性质叫惯性 故牛顿运动定律又叫惯性定律 b 牛顿第一定律仅适用于宏观物体 只可用于解决物体的低速运动问题 c 牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a 0条件下的特例 d 伽利略根据理想实验推出 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 一 牛顿第一定律的理解 模块建构 知识建构 技能建构 名师点金 解答本题应把握以下两点 明确牛顿第一定律的适用条件和物理意义 明确牛顿第一定律和牛顿第二定律的区别 模块建构 知识建构 技能建构 规范全解 牛顿第一定律表明 物体在不受外力作用时 保持原有运动状态不变的性质叫惯性 故牛顿第一定律又叫惯性定律 a错误 牛顿运动定律都是在宏观 低速的情况下得出的结论 在微观 高速的情况下不成立 b正确 牛顿第一定律说明了两点含义 一是所有物体都有惯性 二是物体不受力时的运动状态是静止或匀速直线运动 牛顿第二定律并不能完全包含这两点意义 c错误 伽利略的理想实验是牛顿第一定律的基础 d正确 答案 bd 模块建构 知识建构 技能建构 思维方法 它描述的是物体的运动与受力的关系 说明了力是改变物体运动状态的原因 而不是维持物体运动的原因 牛顿第一定律的内容包含两层含义 说明了物体所处的两种状态 保持的状态和变化的状态 与物体受力的关系 即 不受力或所受外力之和为零时 物体处于保持状态 运动状态不变 物体受到外力且外力之和不为零时 物体处于变化状态 运动状态一定发生了改变 方法概述 牛顿第一定律不是实验定律 无法用实验直接验证 但它是来源于大量实验的基础之上的 是一个理想实验定律 是一种科学的抽象 模块建构 知识建构 技能建构 例2就一些实际生活中的现象 某同学试图从惯性角度加以解释 其中正确的是 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的速度 这表明 可以通过科学技术使小质量的物体获得大惯性 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 这会改变它的惯性 d 摩托车转弯时 车手一方面要控制适当的速度 另一方面要将身体稍微向里倾斜 通过调控人和车的惯性达到行驶的目的 二 对惯性的理解 模块建构 知识建构 技能建构 名师点金 惯性是物体的固有属性 与物体的运动状态 是否受力等无关 质量是惯性大小的唯一量度 模块建构 知识建构 技能建构 规范全解 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的速度 原因是功率变大了 但惯性不变 a错 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 原因是子弹具有的动能过小 但惯性不变 b错 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 列车的质量改变了 当然它的惯性也就改变了 c正确 摩托车转弯时 车手一方面要控制适当的速度 另一方面要将身体稍微向里倾斜 调控人和车的重心位置 但整体的惯性不变 d错 答案 c 模块建构 知识建构 技能建构 体受到外力作用时其惯性大小表现在运动状态改变的难易程度上的不同 惯性是物体的固有属性 与物体所在的位置 运动状态 是否受力 速度大小等因素均无关 任何物体都具有惯性 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 运动状态就越难改变 方法概述 物体不受外力作用时 有保持静止或匀速直线运动状态的性质 物 模块建构 知识建构 技能建构 例3如图所示 马用力拉马车在平直的路上运动 下列说法正确的是 a 马能拉着马车向前是因为马对马车的拉力大于马车对马的拉力 b 马先对马车施加拉力 然后才产生马车对马的拉力 c 匀速前进时 马对马车的拉力大小等于马车向后拉马的力 加速前进时 马向前拉马车的力大于马车向后拉马的力 d 加速前进时 是因为马对马车的拉力大于地面对马车的摩擦阻力 马加速是因为地面对马向前的作用力大于马车对它的拉力 三 牛顿第三定律的理解 模块建构 知识建构 技能建构 规范全解 选项分析如下 名师点金 作用力与反作用力总是大小相等 方向相反 与运动状态无关 模块建构 知识建构 技能建构 答案 d 模块建构 知识建构 技能建构 方法概述 牛顿第三定律反映了作用力与反作用力的关系 四个相同点 大小相同 同时性 同性质 同直线 三个不同点 方向相反 作用在不同物体上 可以产生不同的作用效果 作用力和反作用力同平衡力一样大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 但作用力和反作用力并不是平衡力 作用力和反作用力是作用在两个不同的物体上 且性质相同 而平衡力是作用在同一个物体上 使物体处于平衡状态 模块建构 知识建构 技能建构 变式训练 甲 模块建构 知识建构 技能建构 规范全解 环在竖直方向上的受力情况如图乙所示 受重力mg及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力ff 根据牛顿第三定律 环应给杆一个竖直向下的摩擦力ff 故箱子竖直方向上的受力图如图丙所示 受重力mg 地面对它的支持力fn以及环给它的摩擦力ff 由于箱子处于平衡状态 可得fn ff mg 答案 ff mg 模块建构 知识建构 技能建构 高考真题1 2007年高考 海南物理卷 16世纪末 伽利略用实验和推理 推翻了已在欧洲流行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 下列说法中 与亚里士多德观点相反的是 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 不需要力 模块建构 知识建构 技能建构 命题分析 本题主要考查物理学史 命题考察的重点是对亚里士多德对于落体运动和力与运动的观点 学生往往将重点放在对知识和规律的理解及掌握上 对物理学史的掌握较差 解析提示 亚里士多德是凭生活经验和直观感觉分析的 得出了重的物体下落的快 力是维持物体运动的原因 模块建构 知识建构 技能建构 规范全解 亚里士多德的多数结论来自观察 当时并没有考虑到摩擦力的作用 所以许多结论都是错误的 根据我们现在所学的内容 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 所以a b c都是他的观点 而d不是 在分析时 由于看前面的例子而易选择a b c中的一个 应该看后面的说明 答案 d 模块建构 知识建构 技能建构 考向预测1 2011年北京东城区期末 下列对运动的认识不正确的是 a 亚里士多德认为必须有力作用在物体上 物体才能运动 没有力的作用 物体就静止 b 伽利略认为如果完全排除空气的阻力 所有的物体将下落得同样快 c 牛顿认为力不是维持物体运动的原因 而是改变物体速度的原因 d 伽利略根据理想实验推论出 若没有摩擦 在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去 模块建构 知识建构 技能建构 选项a错误 答案 a 解析 从现在的观点看亚里士多德的力是维持物体运动状态的原因的结论是错误的 伽利略和牛顿对力和运动的认识是正确的 模块建构 知识建构 技能建构 a 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 b 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 c 若甲的质量比乙大 则甲能赢得 拔河 比赛的胜利 d 若乙收绳的速度比甲快 则乙能赢得 拔河 比赛的胜利 模块建构 知识建构 技能建构 解析提示 由于是在冰面上 拔河 冰面可看成光滑 不考虑摩擦力 又因绳子质量不计 则甲对绳拉力与乙对绳的拉力总是大小相等 方向相反的 再用运动学关系来分析 命题分析 结合实际生活中的冰面上 拔河 来考查平衡力和作用力与反作用力 考查的重点是甲对绳的拉力与绳对甲的拉力 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力的关系 模块建构 知识建构 技能建构 规范全解 本题以体育运动为背景 考查平衡力跟作用力与反作用力的区别 以及直线运动规律 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力为作用力与反作用力 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是一对平衡力 故a b错 绳对两人的拉力相等 由于甲的质量大 加速度小 相同时间内位移小 甲胜 c对 d错 答案 c 模块建构 知识建构 技能建构 考向预测2用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验 点击实验菜单中 力的相互作用 如图甲所示 把两个力探头的挂钩钩在一起 向相反方向拉动 观察显示器屏幕上出现的结果 如图乙所示 观察并分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线 得到下列的实验结论中 正确的是 模块建构 知识建构 技能建构 规范全解 屏幕上显示的是两个力探头挂钩之间的相互作用力 两力的施力物体和受力物体正好相反 由于力是矢量 故两力虽大小相等 但方向相反 故选项c d正确 答案 cd a 作用力与反作用力时刻相等 b 作用力与反作用力作用在同一物体上 c 作用力与反作用力大小相等 d 作用力与反作用力方向相反 模块建构 知识建构 技能建构 第2讲牛顿第二定律及其应用 知识建构 技能建构 1 内容 物体的加速度a跟它所受 合外力成正比 跟它的质量成反比 加速度与合外力的 方向相同 一 牛顿第二定律 2 表达式 f合 ma 知识建构 技能建构 4 牛顿第二定律中 物体受到的合外力决定物体的加速度 物体受到力的同时产生 加速度 有合外力就有加速度 合外力变化加速度就变化 合外力为零加速度也为零 并不是物体先受到合外力再产生加速度 3 牛顿第二定律突出了力是物体运动状态改变的原因 不是维持物体运动的原因 物体的加速度跟合外力成正比 跟物体的质量成反比 知识建构 技能建构 5 牛顿第二定律的适用范围是 宏观物体 低速运动 在应用牛顿第二定律解题时需要注意各物理量单位的统一 都必须采用国际单位制中的力学单位制 二 动力学的两类基本问题 1 已知物体的受力情况 求物体的 运动情况 知识建构 技能建构 2 已知物体的运动情况 求物体的 受力情况 说明 由加速度的定义式a 及决定式a 可知 加速度是联系力和运动的 桥梁 解决动力学问题的关键在于利用加速 桥梁 作用 将运动学规律和牛顿第二定律相结合 根据题设条件寻找加速度和待求量的关系 是解决这两类问题的分析方向 三 单位制 1 单位制由 基本单位和导出单位共同组成 知识建构 技能建构 2 基本单位 人为选定的基本物理量的单位 力学单位制中的基本单位 长度 m 质量 kg 时间 s 在物理学中共有七个基本单位 导出单位 根据物理公式中其他物理量和基本物理量的关系 推导出的物理量的单位 力学单位制中的导出单位 力 n 速度 m s 加速度 m s2 知识建构 技能建构 3 以下是中学阶段国际单位制中的基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位 知识建构 技能建构 1 搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车 当力沿斜面向上 大小为f时 物体的加速度为a1 若保持力的方向不变 大小变为2f时 物体的加速度为a2 则 a a1 a2b a1 a2 2a1 c a2 2a1d a2 2a1 解析 当拉力大小为f时 有a1 当为2f时 有a2 2a1 可知a2 2a1 d对 答案 d 知识建构 技能建构 2 如图所示 物体a b用一根不可伸长的细线相连 再用一根轻弹簧跟a相连 弹簧上端固定在天花板上 已知物体a b的质量相等 当在p点处剪断绳子的瞬间 a 物体a的加速度大小为零 b 物体a的加速度大小为2g c 物体b的加速度大小为零 d 物体b的加速度大小为g 知识建构 技能建构 得及收缩 拉力不变 所以物体a的加速度为g 方向竖直向上 物体b的加速度也为g 方向竖直向下 选项d正确 答案 d 解析 剪断绳子瞬间 绳子的拉力突然变为零 但弹簧还没有来 知识建构 技能建构 3 冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目 比赛场地示意图如图所示 比赛时 运动员从起滑架处推着冰壶出发 在投掷线ab处放手让冰壶以一定的速度滑出 使冰壶的停止位置尽量靠近圆心o 为使冰壶滑行得更远 运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面 使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小 设冰壶与冰面间的动摩擦因数 1 0 008 用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至 2 0 004 在某次比赛中 运动员使冰壶c在投掷线中点处以2m s的速度沿虚线滑出 为使冰壶c能够沿虚线恰好到达30m处的圆心o点 运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少 g取10m s2 知识建构 技能建构 f1 1mg ma1 f2 2mg ma2 设冰壶的初速度v0 2m s 冰壶刚到达被毛刷擦过的冰面处的速度为v 由运动学公式有 v2 2a1s1 0 v2 2a2s2 联立以上各式 解得s2 代入数据得s2 10m 答案 10m 解析 设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为s1 所受摩擦力的大小为f1 在被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为s2 所受摩擦力的大小为f2 则有s1 s2 s 式中s为投掷线到圆心o的距离 知识建构 技能建构 例1如图甲所示 一质量为m的小球系于长度分别为l1 l2的两根细线上 l1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 l2水平拉直 物体处于平衡状态 一 牛顿第二定律的瞬时性的理解 知识建构 技能建构 2 若将图甲中的细线l1改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变 如图乙所示 求剪断l2瞬间物体的加速度 名师点金 分析细线剪断前后小球的受力情况 特别注意弹簧与细线作用力是否会发生变化 1 现将l2细线剪断 求剪断瞬间小球的加速度 知识建构 技能建构 2 对图乙的情况 设弹簧上拉力为ft1 l2线上拉力为ft2 重力为mg 物体在三力作用下保持平衡 有ft1cos mg ft1sin ft2 ft2 mgtan 剪断细线的瞬间 ft2突然消失 物体即在ft2反方向获得加速度 因为mgtan ma2 所以加速度a2 gtan 方向在ft2反方向 即水平向右 答案 1 gsin 方向为垂直l1斜向下 规范全解 1 对图甲的情况 l2剪断的瞬间 线l1不可伸缩 物体的加速度只能沿切线方向 则mgsin ma1 所以a1 gsin 方向为垂直l1斜向下 2 gtan 方向水平向右 知识建构 技能建构 方法概述 牛顿第二定律是表示力的瞬时作用的规律 描述的是力的瞬时作用效果 加速度 物体在某一时刻加速度的大小和方向 是由该物体在这一时刻受到的合外力的大小和方向来决定的 当物体所受到的合外力发生变化时 它的加速度也要随即发生变化 f ma对运动过程的每一瞬间成立 加速度与力是同一时刻的对应量 即同时产生 同时变化 同时消失 物体的受力情况应符合物体的运动状态 当外界因素发生变化 如撤力 变力 断绳等 时 需重新进行运动分析和受力分析 切忌想当然 求解此类瞬时性问题 要注意以下四种理想模型的区别 知识建构 技能建构 知识建构 技能建构 变式训练1图为蹦极运动的示意图 弹性绳的一端固定在o点 另一端和运动员相连 运动员从o点自由下落 至b点弹性绳自然伸直 经过合力为零的c点到达最低点d 然后弹起 整个过程中忽略空气阻力 分析这一过程 下列表述正确的是 经过b点时 运动员的速率最大 经过c点时 运动员的速率最大 从c点到点d 运动员的加速度增大 从c点到d点 运动员的加速度不变 a b c d 知识建构 技能建构 规范全解 运动员的下落过程 o b自由落体运动 b c重力大于弹性绳的弹力 做加速度越来越小的加速运动 c点加速度为零 速度最大 c d弹力大于重力 加速度向上 运动员做加速度增大的减速运动 d点速度为零 可见b正确 答案 b 知识建构 技能建构 例2一卡车拖挂一相同质量的车厢 在水平直道上以v0 12m s的速度匀速行驶 其所受阻力可视为与车重成正比 与速度无关 某时刻 车厢脱落 并以大小为a 2m s2的加速度减速滑行 在车厢脱落t 3s后 司机才发觉并紧急刹车 刹车时阻力为正常行驶时的3倍 假设刹车前牵引力不变 求卡车和车厢都停下后两者之间的距离 g取10m s2 二 解决动力学两类基本问题的方法和步骤 知识建构 技能建构 名师点金 卡车拖挂车厢做匀速直线运动时 f牵与共同的阻力大小相等 对卡车和车厢受力分析 根据牛顿第二定律找出各自的加速度 卡车先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动 车厢一直做匀减速直线运动 知识建构 技能建构 规范全解 设卡车的质量为m 车所受阻力与车重之比为 刹车前卡车牵引力的大小为f 卡车刹车前后加速度的大小分别为a1和a2 由牛顿第二定律有 f 2 mg 0 f mg ma1 mg ma 3 mg ma2 设车厢脱落后 t 3s内卡车行驶的路程为s1 末速度为v1 根据运动学公式有 s1 v0t a1t2 知识建构 技能建构 v1 v0 a1t 2a2s2 式中 s2是卡车在刹车后减速行驶的路程 设车厢脱落后滑行的路程为s 有 2as 卡车和车厢都停下来后相距 s s1 s2 s 代入题给数据解得 s 36m 答案 36m 知识建构 技能建构 已知力去求运动 处理的思路是 先求出几个力的合力 由牛顿第二定律求出加速度 再由运动学的有关公式求出速度或位移 已知运动去求力 处理的思路是 已知加速度或根据运动规律求出加速度 再由牛顿第二定律求出合力 从而确定未知力 至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法或正交分解法 解题步骤 1 明确研究对象 根据问题的需要和解题的方便 选出被研究的物体 2 分析物体的受力情况和运动情况 画好受力分析图 明确物体的运动性质和运动过程 3 选取正方向或建立坐标系 通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向 4 求合外力f 5 根据牛顿第二定律列方程求解 必要时还要对结果进行讨论 6 分析流程图 方法概述 知识建构 技能建构 知识建构 技能建构 变式训练2如图甲所示 质量为30kg的雪橇在与水平面成30 角的拉力f作用下 沿水平地面向右做直线运动 经过0 5m 速度由0 6m s均匀地减至0 4m s 已知雪橇与地面间的动摩擦因数 0 2 g取10m s2 求作用力f的大小 甲 知识建构 技能建构 规范全解 由v2 2as得雪橇做匀减速运动的加速度的大小 乙 答案 55 90n 知识建构 技能建构 例3如图甲所示 质量m 1kg的物块放在倾角为 的斜面上 斜面体的质量m 2kg 斜面与物块间的动摩擦因数 0 2 地面光滑 37 现对斜面体施加一水平推力f 要使物体相对斜面静止 力f应为多大 设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 sin37 0 6 g取10m s2 三 动力学中的临界问题 甲 知识建构 技能建构 名师点金 用极限法把f推向两个极端来分析 当f较小 趋近于0 时 由于 tan 因此 物块将沿斜面加速下滑 若f较大 足够大 时 物块将相对斜面向上滑 因此f不能太小 也不能太大 f的取值是一个范围 知识建构 技能建构 规范全解 设物块处于相对斜面下滑的临界状态 物块恰好不下滑 时推力为f1 此时物块受力如图乙所示 取加速度a1的方向为x轴正向 对物块有 x方向 fn1sin fn1cos ma1 y方向 fn1cos fn1sin mg 0 解得 a1 4 78m s2 对整体有 f1 m m a1 故f1 14 34n 知识建构 技能建构 答案 14 34n f 33 6n 知识建构 技能建构 方法概述 在应用牛顿定律解决动力学问题中 当物体运动的加速度不同时 物体有可能处于不同的状态 特别是题目中出现 最大 最小 刚好 等词语时 往往会有临界现象 此时要采用极限分析法 看物体在不同加速度时 会有哪些现象发生 尽快找出临界条件 知识建构 技能建构 变式训练3如图所示 在光滑水平面上放着紧靠在一起的a b两物体 b的质量是a的2倍 b受到向右的恒力fb 2n a受到的水平力fa 9 2t n t的单位是s 从t 0开始计时 则 a a物体在3s末时刻的加速度是初始时刻的倍 b t 4s后 b物体做匀加速直线运动 c t 4 5s时 a物体的速度为零 d t 4 5s后 a b的加速度方向相反 知识建构 技能建构 规范全解 对于a b整体根据牛顿第二定律有 fa fb ma mb a 设a b间的作用力为fn 则对b据牛顿第二定律可得 fn fb mba 解得fn mb fb n 当t 4s时fn 0 a b两物体开始分离 此后b做匀加速直线运动 而a做加速度逐渐减小的加速运动 当t 4 5s时a物体的加速度为零而速度不为零 t 4 5s后 a所受合外力反向 即a b的加速度方向相反 当t 4s时 a b的加速度均为a 综上所述 选项a b d正确 答案 abd 知识建构 技能建构 高考真题1 a a1 g a2 gb a1 0 a2 g c a1 0 a2 gd a1 g a2 g 知识建构 技能建构 解析提示 解决本题的关键是区分瞬时力与延时力 命题分析 本题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题 在近几年的高考中经常出现 知识建构 技能建构 规范全解 在抽出木板的瞬时 弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变 木块1受重力和支持力 有mg f a1 0 木块2受重力和压力 根据牛顿第二定律有a2 g 答案 c 知识建构 技能建构 考向预测1 2011年广东佛山质检 儿童蹦极 中 拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳 质量为m的小明如图静止悬挂时 两橡皮绳的拉力大小均恰为mg 若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂 则小明此时 a 速度为零 b 加速度a g 沿原断裂绳的方向斜向下 知识建构 技能建构 c 加速度a g 沿未断裂绳的方向斜向上 d 加速度a g 方向竖直向下 解析 速度不能发生突变 左侧橡皮绳断裂瞬间 小明速度为零 选项a正确 断裂前 ft左 ft右 mg 由受力分析知 橡皮绳形变量比较大 不会发生突变 断裂瞬间 ft右与mg的合力沿断裂绳的反向延长线 大小等于mg 选项b正确 答案 ab 知识建构 技能建构 高考真题2 2010年高考 海南物理卷 在水平的足够长的固定木板上 一小物块以某一初速度开始滑动 经一段时间t后停止 现将该木板改置成倾角为45 的斜面 让小物块以相同的初速度沿木板上滑 若小物块与木板之间的动摩擦因数为 则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为 a b c d 知识建构 技能建构 解析提示 分别对水平面和斜面上的物体进行受力分析和运动分析 特别注意摩擦力不同 根据运动学规律求出两时间之比 命题分析 考察牛顿第二定律及运动学问题 动力学的两类基本问题在高考中非常热 知识建构 技能建构 规范全解 木板水平时 小物块的加速度a1 g 设滑行初速度为v0 则滑行时间t 木板改成倾角为45 的斜面后 小物块上滑的加速度a2 滑行时间t 因此 选项a正确 答案 a 知识建构 技能建构 考向预测题2 2012年辽宁锦州模拟 如图所示 一名消防队员在模拟演习训练中 沿着竖立在地面上的钢管往下滑 已知这名消防队员的质量为60kg 他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑 到达地面时速度恰好为零 如果他加速时的加速度大小是减速时加速度大小的2倍 下滑的总时间为3s 下滑的总距离为12m g取10m s2 那么该消防队员 a 下滑过程中的最大速度为4m s b 加速与减速过程的时间之比为1 2 c 加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为1 7 d 加速与减速过程的位移之比为1 4 知识建构 技能建构 阶段的加速度 时间和位移分别为a1 t1 s1 减速阶段的加速度 时间和位移分别为a2 t2 s2 由运动可知 t1 t2 1 2 t1 t2 3s 则s1 s2 1 2 选项b正确 d错误 由s t1 t2 得v 8m s 选项a错误 由v a1t1 a2t2 8m s 得a1 8m s2 a2 4m s2 加速阶段mg f1 ma1 f2 mg ma2 解得f1 f2 1 7 选项c正确 答案 bc 解析 消防队员先匀加速后匀减速运动 设最大速度为vm 加速 知识建构 技能建构 第3讲牛顿运动定律的应用超重与失重 知识建构 技能建构 1 实重与视重 一 超重和失重 1 实重 即重力 从力的性质上讲 实重属于万有引力 知识建构 技能建构 2 超重 失重和完全失重比较 2 视重 悬绳对物体的拉力或支持面对物体的支持力叫做视重 从力的性质上讲 视重属于弹力 知识建构 技能建构 知识建构 技能建构 知识建构 技能建构 2 物体处于超重状态还是失重状态 仅取决于物体的加速方向 与速度的大小和方向无关 二 连接体问题的处理 整体法与隔离法 注意 1 在超重 失重和完全失重现象中 物体所受的重力不变 知识建构 技能建构 1 整体法 当系统中各物体的 加速度相同时 我们可以把系统内的所有物体看成一个整体 这个整体的质量等于各物体的 质量之和 当整体受到的外力已知时 可用牛顿第二定律求出整体的加速度 2 隔离法 从研究方便出发 当求解系统内物体间的相互作用力时 常把物体从系统中隔离出来进行分析 依据牛顿第二定律列方程 知识建构 技能建构 3 外力和内力 如果以物体系统为研究对象 受到系统之外的物体的作用力 这些力是该系统受到的外力 而系统内各物体间的相互作用力为内力 应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则内力将转换为隔离体的外力 知识建构 技能建构 1 下列实例属于超重现象的是 a 汽车驶过拱形桥顶端 b 荡秋千的小孩通过最低点 c 跳水运动员被跳板弹起 离开跳板向上运动 d 火箭点火后加速升空 解析 汽车驶过拱形桥顶端时 加速度方向向下 属于失重现象 荡秋千的小孩通过最低点时 加速度方向向上 属于超重现象 跳水运动员被弹起后 只受重力作用 属于完全失重现象 火箭加速升空 加速度方向向上 属于超重现象 答案 bd 知识建构 技能建构 2 一位同学为了测定电梯的运动情况 用一弹簧秤将质量为m的物体悬挂在电梯的天花板上 当物体相对电梯静止时 弹簧秤的示数为 说明 a 电梯以加速度减速上升 b 电梯以加速度加速上升 c 电梯以加速度减速下降 d 电梯以加速度加速下降 解析 由题意知 物体处于超重状态 其加速度向上 其运动形式可能是向上做匀加速直线运动 也可能向下做匀减速直线运动 根据牛顿第二定律可分别求出加速度 选项b c正确 答案 bc 知识建构 技能建构 3 在一根绳下串联着两个质量不同的小球 上面小球比下面小球质量大 当手提着绳端沿水平方向并使两球一起做匀加速运动时 空气阻力不计 则下图中正确的是 解析 两球沿水平方向一起作匀加速运动 将两球做为一个系统 设与竖直方向的夹角为 由整体法 m m gtan m m a 可得 tan 设下面的小球与竖直方向的夹角为 受力分析 mgtan ma 可得 tan tan 可知两小球在同一条直线上 答案 a 知识建构 技能建构 4 举重运动员在地面上能举起120kg的重物 在运动着的升降机中只能举起100kg的重物 求升降机运动的加速度 若在以2 5m s2的加速度加速下降的升降机内 此人能举起质量多大的重物 g取10m s2 解析 运动员在地面上能举起120kg的重物 则运动员向上的最大支撑力f m1g 120 10n 1200n 在升降机中只能举起100kg的重物 可见该物超重了 升降机应具有向上的加速度 则由f m2g m2a1 得 a1 m s2 2m s2 当升降机以2 5m s2的加速度加速下降时 重物失重 则m3g f m3a2 知识建构 技能建构 得 m3 kg 160kg 答案 2m s2160kg 知识建构 技能建构 例1在升降电梯内的地面上放一体重计 电梯静止时 晓敏同学站在体重计上 体重计示数为50kg 电梯运动过程中 某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示 在这段时间内 下列说法中正确的是 a 晓敏同学所受的重力变小了 b 晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 c 电梯一定在竖直向下运动 一 超重和失重的理解 d 电梯的加速度大小为 方向一定竖直向下 知识建构 技能建构 1 体重计的示数与晓敏对体重计的压力的关系 名师点金 解答本题时应注意以下三点 2 晓敏对体重计的压力与其所受的支持力的大小关系 知识建构 技能建构 3 根据视重和重力大小只能确定电梯的加速度的大小和方向 规范全解 物体的重力取决于物体的质量和所在位置的重力加速度 与物体的运动状态无关 a错误 晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对相互作用力 大小始终相等 b错误 根据体重计的示数 由牛顿第二定律可知 电梯具有竖直向下的加速度 大小为a 所以电梯可能向下加速或向上减速运动 c错误 d正确 答案 d 知识建构 技能建构 视重 小于物重 分析物体的加速度情况 判断物体的超 失重状态 是求解本类问题的关键 只要物体或整体中的一部分加速度具有竖直方向的分量 物体就会出现超重或失重状态 在完全失重的状态下 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如天平失效 浸在水中的物体不再受浮力 液体柱不再产生向下的压强等 方法概述 超重的条件是物体在竖直方向有向上的加速度 现象是 视重 大于物重 失重的条件是物体在竖直方向有向下的加速度 现象是 知识建构 技能建构 变式训练1如图所示 在原来静止的木箱内 放有a物体 a被一伸长的弹簧拉住且恰好静止 现突然发现a被弹簧拉动 则木箱的运动情况可能是 a 加速下降b 减速上升 c 减速下降d 加速上升 知识建构 技能建构 规范全解 物体恰好静止 即物体达到最大静摩擦力 且最大静摩擦力等于弹簧弹力 木箱突然被拉动 说明物体受到的弹簧弹力超过物体受到的最大静摩擦力 在竖直方向运动时 支持力减小 物体处于失重状态 所以应该是加速度方向向下的运动 向下加速或者向上减速 选项a b正确 答案 ab 知识建构 技能建构 例2在2008年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点燃了主火炬 体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神 为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用力 可将过程简化 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮 一端挂一吊椅 另一端被坐在吊椅上的运动员拉住 如图甲所示 设运动员的质量为65kg 吊椅的质量为15kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度取g 10m s2 当运动员与吊椅一起正以加速度a 1m s2上升时 试求 二 整体法和隔离法的应用 甲 2 运动员对吊椅的压力 1 运动员竖直向下拉绳的力 知识建构 技能建构 规范全解 1 设运动员受到绳向上的拉力为f 由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等 吊椅受到绳的拉力也是f 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图乙所示 则有 2f m人 m椅 g m人 m椅 a f 440n 名师点金 运动员与吊椅一起上升 运用整体法分析可求出拉绳的力 再对运动员隔离分析运动员对吊椅的压力 乙 知识建构 技能建构 2 设吊椅对运动员的支持力为fn 对运动员进行受力分析如图丙所示 则有 f fn m人g m人a fn 275n 由牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力大小也为275n 答案 440n275n 丙 知识建构 技能建构 1 整体法和隔离法的选取原则 隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同 且需要求物体之间的作用力 就需要把物体从系统中隔离出来 将内力转化为外力 分析物体的受力情况和运动情况 并分别应用牛顿第二定律列方程求解 隔离法是受力分析的基础 应重点掌握 整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度 且不需要求物体之间的作用力 可以把它们看成一个整体 当成一个质点 来分析整体受到的外力 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 整体法 隔离法交替运用原则 若连接体内各物体具有相同的加速度 且要求物体之间的作用力时 可以先用整体法求出加速度 然后再 方法概述 知识建构 技能建构 用隔离法选取合适的研究对象 应用牛顿第二定律求作用力 即 先整体求加速度 后隔离求内力 2 整体法和隔离法的物理模型 1 涉及滑轮的问题 若要求绳的拉力 一般都必须采用隔离法 这类问题中一般都忽略绳 滑轮的重力和摩擦力 且滑轮大小不计 若绳跨过定滑轮 连接的两物体虽然加速度方向不同 但大小相同 知识建构 技能建构 2 固定斜面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体 系统 各物体保持相对静止 即具有相同的加速度 解题时 一般采用先整体 后隔离的方法 建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则 或者正交分解力 或者正交分解加速度 3 斜面体 或称劈形物体 楔形物体 与在斜面上物体组成的连接体 系统 的问题 这类问题一般为物体与斜面体的加速度不同 其中最多的是物体具有加速度 而斜面体静止的情况 解题时一般采用隔离法分析 知识建构 技能建构 a fn1 fn2 1 1 b fn1 fn2 m m c fn1 fn2 m m d 无法比较fn1 fn2的大小 变式训练2质量分别为m和m的两物体靠在一起放在光滑水平面上 用水平推力f向右推m 两物体向右加速运动时 m m间的作用力为fn1 用水平力f向左推m 使m m一起加速向左运动时 m m间的作用力为fn2 如图甲 乙所示 则 知识建构 技能建构 规范全解 如图甲中运动时 整体法 f m m a 隔离m fn1 ma 解得fn1 如图乙中运动时 整体法 f m m a 隔离m fn2 ma 解得fn2 所以fn1 fn2 m m 选项b正确 答案 b 知识建构 技能建构 高考真题1 甲 a 加速下降b 加速上升 c 减速上升d 减速下降 知识建构 技能建构 解析提示 分析出物体所受的合外力 确定出竖直方向的加速度 即可确定是超重还是失重 命题分析 本题考查超重和失重 难度不大 知识建构 技能建构 规范全解 对物块进行受力分析 如图乙所示 当木箱处于静止时有f fn mg 当木箱运动且物块对箱顶刚好无压力 即fn 0时 由于mg与f均不变 故物块受到的合力向上 即系统有向上的加速度 答案 bd 乙 知识建构 技能建构 考向预测1 2011年北京西城区高三期末 如图所示 一人站在电梯中的体重计上 随电梯一起运动 下列各种情况中 体重计的示数最大的是 a 电梯匀减速上升 加速度的大小为1 0m s2 b 电梯匀加速上升 加速度的大小为1 0m s2 c 电梯匀减速下降 加速度的大小为0 5m s2 d 电梯匀加速下降 加速度的大小为0 5m s2 解析 电梯匀减速上升和电梯匀加速下降时加速度向下 处于失重状态 电梯匀加速上升和电梯匀减速下降时加速度向上 处于超重 且加速度越大 超重越厉害 体重计的示数最大 选项b正确 答案 b 知识建构 技能建构 高考真题2 2011年高考 天津理综卷 如图所示 a b两物块叠放在一块 在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动 运动过程中b受到的摩擦力 a 方向向左 大小不变 b 方向向左 逐渐减小 c 方向向右 大小不变 d 方向向右 逐渐减小 知识建构 技能建构 解析提示 对于多个物体组成的物体系统 若系统内各个物体具有相同的运动状态 应优先选取整体法分析 再采用隔离法求解 命题分析 考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法 属于简单题 知识建构 技能建构 规范全解 a b保持相对静止向右做匀减速直线运动 以a b整体为研究对象 其受到向左的滑动摩擦力 其加速度为a g 隔离物体b 其加速度也应为a g 方向向左 所受的摩擦力为静摩擦力 大小为f mbg a正确 答案 a 知识建构 技能建构 考向预测2如图甲所示 在粗糙的水平面上 质量分别为m和m m m 1 2 的物块a b用轻弹簧相连 两物块与水平面间的动摩擦因数相同 当用水平力f作用于b上且两物块以共同加速度向右匀加速运动时 弹簧的伸长量为x1 当用同样大小 方向竖直向上的力f作用于b上且两物块以共同加速度竖直向上匀加速运动时 如图乙所示 弹簧的伸长量为x2 则x1 x2等于 a 1 1b 1 2c 2 1d 2 3 解析 在水平面上运动时 整体法 f ma mb g ma mb a 隔离a kx1 mag maa 解得x1 竖直向上运动时 整体法 f ma mb g ma mb a 知识建构 技能建构 隔离a kx2 mag maa 解得x2 选项a正确 答案 a 知识建构 技能建构 第4讲实验 验证牛顿运动定律 知识建构 技能建构 1 探究加速度与 力 质量的关系 一 实验目的 2 学会运用 控制变量法研究物理规律 知识建构 技能建构 3 会用 图象处理实验数据 二 实验原理 控制变量法 当研究对象与两个或两个以上的参量发生牵连变化时 我们设法控制某些参量使之不变 而研究其中两个参量之间的变化关系的方法 这也是物理实验中经常采用的一种方法 本实验的参量有f m a三个 研究加速度a与力f及质量m的关系时 我们先控制f和m中的一个参量不变 知识建构 技能建构 三 实验器材 沙桶 含沙 纸带及复写纸片 小车 一端附有定滑轮的长木板 砝码 夹子 细绳 电磁打点计时器 导线 天平 带有砝码 刻度尺 知识建构 技能建构 1 用天平测量小盘的质量m0和小车的质量m0 四 实验步骤 知识建构 技能建构 3 平衡摩擦力 小车的尾部挂上纸带 纸带穿过打点计时器的限位孔 将木板无滑轮的一端稍微垫高一些 使小车在不挂小盘和砝码的情况下 能沿木板做匀速直线运动 这样小车所受重力沿木板方向的分力与小车所受摩擦力平衡 在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下 可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小 2 把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端 连接好电路 知识建构 技能建构 4 把小车停在打点计时器处 挂上小盘和砝码 先接通电源 再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑 打出一条纸带 计算