直线运动与牛顿运动定律.doc

直线运动与牛顿运动定律内容基本要求略高要求较高要求参考系，质点认识参考系和质点位移、速度和加速度理解位移、速度、加速度的概念匀变速直线运动及其公式、图象认识匀变速直线运动的特征及其公式、图象运用匀变速直线运动的公式进行计算运用相关推论进行解题，运用图象法解题牛顿运动定律、牛顿定律的应用理解牛顿运动定律用牛顿运动定律解释现象，进行简单计算运用牛顿运动定律解答复杂问题超重和失重认识超重和失重现象知识点1 运动的描述1机械运动物体相对于其他物体的位置变化，叫做机械运动（mechanical motion），简称为运动2参考系运动具有相对性，要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化这种用来做参考的物体就叫做参考系描述一个物体的运动时，参考系可以任意选择但是，选择不同的参考系来观察同一物体的运动，其结果会有所不同参考系的选择是个重要的问题，选取得当，会使问题的研究变得简洁、方便3质点在某些情况下，可以不考虑物体的大小和形状，这时，我们突出“物体具有质量”这一要素，把它简化为一个有质量的点，称为质点（mass point） 于是，对实际物体运动的描述，就转化成对质点运动的描述一个物体能否看作质点，一定要对具体情况进行具体分析，要看其大小、形状在所研究的问题中起的作用而定4时间和时刻时刻是事物运动、发展、变化过程所经历的各个状态先后顺序的标志，时间则是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度5路程和位移路程是物体运动轨迹的长度，它只有大小，没有方向；位移是描述物体位置变化的物理量，既有大小，又有方向6坐标系一般来说，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系7速度（1）速度等于物体运动的位移跟发生这段位移所用时间的比值公式：. 速度是表示物体运动快慢的物理量（2）平均速度：做变速直线运动的物体的位移跟发生这段位移所用时间的比值，叫做平均速度公式：（3）瞬时速度和瞬时速率运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫瞬时速度.瞬时速度的大小叫瞬时速率，有时简称速率瞬时速度的物理意义：精确描述物体运动快慢和运动方向的物理量瞬时速度常称为速度，具有方向性，瞬时性，相对性在图象中，某时刻的速度等于此时刻所对应的图线的斜率8. 图象在运动学中，运动图象是一种很好的描述运动的方式，要很好地理解图象和物理量的关系运动学中常见的图象有图象，图象明确各个图象中横纵坐标轴、各个点、斜率等的具体含义如：在图象中，运动曲线和轴所围成的面积表示经过的位移（面积有正负之分，轴之上为正，轴之下为负）9. 匀速直线运动（1）定义：物体在一条直线上运动，如果在任意相等的时间里位移相等，这种运动就叫做匀速直线运动（2）位移时间图象匀速直线运动的图象一定是一条直线图象表示的是位移时间变化的情况，而不是运动的径迹1、某人在河中划船逆流航行，经过A地时草帽落入水中，半小时后他才发觉，此时船已行至B点，于是立即调转船头追赶，在A点下游5.4km处的C点追上，该船相对静水的速率v1不变，求水流速度v22、（2009安徽高考理综）大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸. 除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的. 上世纪末，对1A型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀. 面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀. 如果真是这样，则标志宇宙大小的宇宙半径和宇宙年龄的关系，大致是下面哪个图象？（ ）3、（2008广东高考）某人骑自行车在平直道路上行进，图中的实线记录了自行车开始一段时间内的vt图象，某同学为了简化计算，用虚线作近似处理，下列说法正确的是（ ）A在t1时刻，虚线反映的加速度比实际的大B在0t1时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的大C在t1t2时间内，虚线反映的是匀速运动D在t3t4时间内，虚线反应的是匀速运动4、（2009广东高考物理）某物体运动的速度图象如图，根据图象可知（ ） A02s内的加速度为1m/s2B05s内的位移为10mC第1s末与第3s末的速度方向相同D第1s末与第5s末加速度方向相同5、（2006广东高考）a、b两物体从同一位置沿同一直线运动，它们的速度图象如图所示，下列说法正确的是（）Aa、b加速时，物体a的加速度大于物体b的加速度B20秒时，a、b两物体相距最远C60秒时，物体a在物体b的前方D40秒时，a、b两物体速度相等，相距200m知识点2 匀变速直线运动1匀变速直线运动的公式（1）基本公式（）（2）特点在连续相等的时间（）内的位移差（）是恒量，即.一段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即.一段位移内中间位置的瞬时速度与这段位移的初、末速度、的关系为.在匀变速直线运动规律的公式中，若5个物理量（、）中已知其中3个量，就一定可以通过公式求出其它2个量2初速度为零的匀变速直线运动（1）基本公式，（2）特点从开始计时，以时间为单位，有：1末、2末、3末末瞬时速度之比为：第1个内、第2个内、第3个内位移比为：1内、2内、3内位移比为：通过连续相等的位移所用的时间之比为：3自由落体运动（1）运动性质：自由落体运动是初速度为零加速度为的匀加速直线运动（2）特点初速度受力特点：只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可忽略不计加速度是重力加速度，其大小不变，方向始终竖直向下（3）自由落体运动的规律速度公式下落高度下落时间落地速度4竖直上抛运动（1）竖直上抛运动的特点竖直上抛运动具有对称性，上升过程和下落过程是可逆的物体在通过同一位置时，上升速度和下落速度大小相等；物体在通过同一高度的过程中，上升时间与下落时间相等（2）竖直上抛运动的几个具体值物体上升的时间上升的最大高度物体下落的时间，落回原地的速度（3）处理方法可以将其分为两个过程来处理：上升过程为的匀减速直线运动；下落过程为自由落体运动，利用前面的规律公式求解因为整个运动过程的加速度不变，都是，且竖直向下，整个运动可以看成是一个匀减速直线运动，这样处理更方便规定抛出点为原点，竖直向上的方向为正方向，如右图所示，则规律公式为：1、一质点做匀减速运动，走过36m后停止若将这段位移分为三段，而且质点通过每段的时间相等，试求第一段的长度2、一汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h，若驾驶员发现前方80m处发生交通事故，马上紧急刹车，汽车以恒定的加速度经过4s才停下来，问该汽车是否存在安全问题?3、将物体竖直向上抛出后，能正确表示其速率v随时间t的变化关系的图线的是（ ）ABCD4、（2007山东联考）某航空母舰上的战斗机起飞过程中最大加速度a=4.5m/s2，飞机速度要达到v0=60m/s才能起飞，航空母舰甲板长L=289m，为使飞机安全起飞，航空母舰应以一定速度航行以保证起飞安全，求航空母舰的最小速度v是多少?（设飞机起飞对航空母舰的状态没有影响，飞机的运动可以看做匀加速直线运动）5、（2008四川）A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶当B车在A车前84m处时，B车速度为4m/s，且正以2m/s2的加速度做匀加速运动；经过一段时间后，B车加速度突然变为零A车一直以20m/s的速度做匀速运动经过12s后两车相遇问B车加速行驶的时间是多少？6、（2008年海南高考）t=0时，甲乙两汽车从相距70km的两地开始相向行驶，它们的vt图象如图所示忽略汽车掉头所需时间下列对汽车运动状况的描述正确的是（）A在第1小时末，乙车改变运动方向B在第2小时末，甲乙两车相距10kmC在前4小时内，乙车运动加速度的大小总比甲车的大D在第4小时末，甲乙两车相遇7、气球以10m/s的速度匀速上升，当它上升到175m的高处时，一重物从气球上掉落，则重物需要经过多长时间才能落到地面？到达地面时的速度是多大？（g取10m/s2）8、人类为了探测距离地球约30万千米的月球，发射了一种类似于四轮小车的月球登陆探测器，它能够在自动导航系统的控制下行走，且每隔向地球发射一次信号探测器上还装有两个相同的减速器（其中一个是备用的），这种减速器的最大加速度为5m/s2若探测器的自动导航系统出现故障，探测器只能匀速前进而不能自动避开障碍物，此时，地球上的科学家必须对探测器进行人工遥控操作下表为控制中心显示屏的数据：收到信号时间与前方障碍物距离（单位：）5232发射信号时间给减速器设定的加速度（单位：）2收到信号时间与前方障碍物距离（单位：）12已知控制中心的信号发射与接收设备工作速度极快，科学家每次分析数据并输入命令最少需要问：（1）经过数据分析，你认为减速器是否执行了减速命令？（2）假如你是控制中心的工作人员，应采取怎样的措施？请计算说明9、在某市区内，一辆汽车在平直的公路上以速度vA向东匀速行驶，一位观光游客由南向北从斑马线上横过马路，汽车司机发现前方有危险（游客正在D处），经过0.7s做出反应，紧急刹车，但仍将正步行至B处的游客撞伤，该汽车最终在C处停下，为了清晰了解事故现象，现场图如图所示为了判断汽车司机是否超速行驶，警方派一辆警车以法定最高速度vm=14m/s行驶在同一马路的同一地段，在肇事汽车的起始制动点A紧急刹车，经14m后停下来事故现场测得AB=17.5m，BD=2.6m，BC=14.0m求：（1）汽车是否超速行驶（2）游客横过马路的速度大小（g取10m/s2）知识点3 牛顿运动定律1牛顿第一定律（1）牛顿第一定律：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（2）牛顿第一定律阐述了三点物理思想说明物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止，即力不是维持物体运动的原因一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性一切物体受外力时，就会改变原来的运动状态，即外力是迫使物体改变运动状态的原因（3）牛顿第一定律的意义澄清了力的概念：力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因指出了力和运动的定性关系：不受外力作用的物体，将保持匀速直线运动状态或静止状态揭示了一切物体固有的属性惯性惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性；惯性与物体的受力情况及运动状态无关；惯性不是力，惯性是物体具有的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，力是改变物体运动状态的原因，二者在概念上有着本质的区别物体的惯性与其外界因素无关，只与物体本身有关惯性大小的量度是质量2牛顿第二定律（1）牛顿第二定律：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比加速度的方向跟合力的方向相同，在国际单位制中，即适用于惯性参考系中宏观、低速的物体，不能用于非惯性参考系中微观、高速的物体（2）牛顿第二定律具有以下性质：同体性：公式中的、针对于同一个物体矢量性：合外力方向与加速度方向一致瞬时性：对于过程中的每一瞬间都成立，和具有瞬时对应关系相对性：求得的是相对于惯性参考系地面而言的独立性：若是物体所受的合外力，则为实际加速度；若是某一方向上的合外力，则是该方向上的加速度（3）牛顿第二定律的一般解题方法明确研究对象进行受力分析和运动状态分析，画出示意图求出合力由列式求解用牛顿第二定律解题，就要对物体进行正确的受力分析，求合力物体的加速度既和物体的受力相联系，又和物体的运动情况相联系，加速度是联系力和运动的纽带故用牛顿第二定律解题，离不开对物体的受力情况和运动情况的分析3牛顿第三定律（1）力的作用是相互的，两个物体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用公式表示是（2）牛顿第三定律的特点：普适性：一对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这里的“总是”是强调对于任何物体，无论在何时、何地、何种情形、何种条件下，两个力等大、反向的关系都是成立的，不受质量大小，运动状态等因素的影响同时性：作用力与反作用力，总是同时产生、同时消失、同时变化、瞬时对应的没有先后之分，也没有主次之差别，只有成对出现、形影相随之特点等值性：作用力与反作用力总是大小相等平衡态和非平衡态下的相互作用力都是一对等大的力；“以卵击石”时，也是“卵与石”之间的相互作用力大小相等共线性：物体之间的作用力与反作用力永远在一条直线上，但方向相反异体性：作用力与反作用力分别作用在两个物体上所以施力物体同时也是受力物体同质性：作用力与反作用力一定是一对性质相同的力作用力是引力则反作用力也一定是引力实验性：牛顿第三定律是一个实验定律，可以用实验方法来证明作用力与反作用力是等大反向的4超重和失重（1）超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力此时具有竖直向上的加速度，（由牛顿第二定律和牛顿第三定律得出）（2）失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力此时具有竖直向下的加速度，（由牛顿第二定律和牛顿第三定律得出）完全失重：当时，物体处于完全失重状态（3）判断物体是否处于超重或失重状态，只需要看物体在竖直方向上是否具有加速度，加速度向上则为超重，加速度向下为失重5牛顿运动定律的应用（1）动力学的两类基本问题应用牛顿运动定律的问题主要可分为两类：已知受力情况求运动情况；已知运动情况求受力情况分析解决这两类问题的关键是抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度基本思路流程图：动力学第一类基本问题物体的受力情况牛顿第二定律物体的加速度a运动学公式物体的运动情况动力学第二类基本问题基本公式流程图为：Fa，解题思路由物体的受力情况求解物体的运动情况的一般方法和步骤：确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图根据力的合成与分解的方法，求出物体所受合外力（包括大小和方向）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量由物体的运动情况求解物体的受力情况：解决这类问题的基本思路是解决第一类问题的逆过程，具体步骤跟上面所讲的相似，但需特别注意：由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合力的方向，不能将速度的方向与加速度的方向混淆；题目中求的力可能是合力，也可能是某一特定的作用力，即使是后一种情况，也必须先求出合力的大小和方向，再根据力的合成与分解知识求分力（2）动力学问题的处理方法：正确的受力分析物体进行受力分析，是求解力学问题的关键，也是学好力学的基础受力分析的依据力的产生条件是否存在，是受力分析的重要依据之一力的作用效果与物体的运动状态之间有相互制约的关系，结合物体的运动状态分析受力情况是不可忽视的由牛顿第三定律（力的相互性）出发，分析物体的受力情况，可以化难为易1、火车在轨道上行驶，一人在门窗紧闭的车厢内起跳，下列说法正确的是（）A若火车做匀速直线运动时，此人做立定跳远，为了跳得更远，他跳的方向应该与火车运动方向相反（向后起跳），因为此时他与火车作相对运动的相对运动速度更大，所以能跳得更远B若此人向自己的正上方起跳，结果发现落下后的位置偏后，这是因为人跳起后，空气对他有一个向后的阻力，使得人的速度降低，故落点偏后C若此人向前做立定跳远，发现比他在平地上跳时能跳得更远，这是因为起跳时车厢地板给了他一个向前的力，推动了人的运动D若此人向正上方起跳，发现落点偏左或偏右，则证明此时火车在转弯2、（2008全国1）如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是（ ）A向右做加速运动B向右做减速运动C向左做加速运动D向左做减速运动3、如图所示，两细绳1和2与水平的车顶面的夹角分别为60和30，物体的质量为m当小车以大小为2g的加速度向右做匀加速运动时，绳1和绳2的张力大小分别为多少4、（2007江苏高考物理）如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是mg现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m的最大拉力为（）ABCD5、（2007上海）如图所示，物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在C点，每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据（重力加速度g=10m/s2）求：t（s）0.00.20.4.1.21.4.v（m/s）0.01.02.0.1.10.7.（1）斜面的倾角；（2）物体和水平面之间的动摩擦因数；（3）t=0.6s时的瞬时速度v6、一根竖直杆悬挂着，全