2011届二轮物理复习专题义：牛顿运动定律及其应用(一.doc

金太阳新课标资源网 2011届二轮物理复习专题讲义：牛顿运动定律及其应用（一） 一要点分析【命题趋势】牛顿运动三大定律是经典物理学中最重要、最基本的规律，是力学的基础，也是整个物理学的基石。牛顿运动定律的应用将力的基本知识、运动学的知识综合起来,能力要求较高，是高考命题的热点。通过牛顿运动定律的复习，应能正确理解惯性的概念，并用来解释有关现象,理解力与运动的关系，熟练运用牛顿第二定律分析解决实际问题。常见有物体在水平面上、斜面上、竖直方向上受到外力的情境；接触面粗糙的、传送带模型上的、空气阻力下的运动场景；直线运动的、曲线运动的状态；超重、失重的现象等。 从这几年高考来看,对本单元内容的单独命题多以选择、填空形式出现，趋向于用牛顿运动定律解决生活、科技、工农业生产等诸多实际问题，题型中涉及的运动轨迹基本上是直线运动。本单元知识更多以综合性题目出现，经常出现与电场、磁场、热学、原子物理相联系, 与静力学、运动学相结合的题目，特别是与天体运动结合的题目出现更加频繁。【主要内容】本章主要内容可分为三个部分：1牛顿第一定律牛顿第一定律明确了力的含义：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因；描述了物体做匀速直线运动和静止时，物体不受外力或合外力为零；给出了惯性的概念，即保持原有运动状态的属性，一切物体都有惯性，惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大的物体惯性越大。2牛顿第二定律瞬时性：物体所受力与产生的加速度有瞬时对应关系，物体在某一瞬时的加速度只取决于这一瞬时对物体所受到的合外力。若合外力的大小或方向发生改变，加速度的大小或方向也立即(同时)改变；独立性：物体受不同的力同时作用时产生的加速度，等于各个力独立作用时产生的加速度的矢量和；牛顿第二定律是联系力和运动的纽带,解决动力学问题的关键物理量是加速度。3牛顿第三定律阐明了物体间作用的相互性，作用力与反作用力总是同时产生同一性质的力，作用在对方物体上，它们间的关系可以用十二个字概括：等大、反向、共线，同时、同性、异体。【方法点拨】运用牛顿第二定律解题的步骤和方法(1)解题步骤确定研究对象；画好受力分析图和过程示意图，受力分析和过程分析是相辅相成的,复杂的题目要在每个过程上画好分析图；受力分析是运用牛顿运动定律解题的关键。正确地对研究对象进行受力分析、判断摩擦力的方向、计算摩擦力的大小、力的分解等是正确列出牛顿运动定律方程的关键。建立坐标系,正交分解。一般情况下分解力,通常规定加速度的方向为正方向，有些情况下分解加速度，会使分解的量更少，更为简单。若物体只受两力作用，亦可直接采用合成法，此时两力合力的方向必与加速度方向相同。列方程；求解、验证结果，必要时要进行讨论。（2）动力学问题的常用解题方法整体法和隔离法: F=ma中的F指合外力，不只是拉力。对于连接体问题，若整体考虑，不必分析连接体内部之间的所有相互作用，只要分析外界对连接体的作用力，从而简化受力分析过程，提高解题速度。而隔离法必须考虑其他部分对隔离部分的相互作用，原来的内力转化为隔离部分所受的外力，在需要考虑连接内部作用力时，必须要用隔离法处理。假设法：在物理状态和物理过程不太明显的情况下,先假设一种状态(过程)或假设一个条件已知，然后再分析这一状态(过程与题设情况是否相符，从而找到解题的突破口。利用超重或失重规律，可以快速解决一些问题：例如，物体有超重现象，可推断物体具有向上加速度，从而判断F合方向向上，快速进行受力分析，列出方程进行求解。 临界条件法(极限法)：在物体的运动状态发生变化的过程中,往往达到某个特定状态时,相关的一些物理量将发生突变,此状态叫临界状态,相应的待求物理量的值叫临界值.若把这种变化的临界条件找到,就可以利用极限法把这个条件外推至极限，从而发现物理问题的本质规律，由临界条件来讨论物理量的取值范围。常见的极限法往往用零值，无穷大，某一边界值等来进行尝试.临界条件分析法利用临界值作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径.图象法利用图象作为解决物理问题的工具，是提高灵活数学工具的能力的一个方面。二典型例题vA【例1】如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为m的水平地面上做匀减速运动，（不计其它外力及空气阻力），则其中一个质量为m的土豆A受其它土豆对它的总作用力大小应是（ ）Amg BmmgCmg Dmg【例2】一质量为m=1kg的物体在光滑水平面上，初速度为零，先对物体施加一向东的恒力F=1N，历时1s钟，随即把此力改为向西，大小不变，历时1s钟；接着又把此力改为向东，大小不变，历时1s钟，如此反复，只改变力的方向而不改变力的大小，共用时间1min，则在此1min内，物体运动的位移和最终的速度分别为多少？【例3】如图所示，小球用水平弹簧系住，并以倾角为30的光滑板AB托着，当板AB突然向下撤离的瞬间，球的加速是多大？若改用水平细绳系住，在板AB突然向下撤离瞬间小球加速度又是多大？【例4】如图所示，台秤上放一个装有水的杯子，通过固定在台秤上的支架用细线悬挂一小球，球全部浸没在水中，平衡时台秤的示数为某一数值，今剪断悬线，在球下落但还没有到达杯底的过程中，若不计水的阻力，则台秤的示数将（ ）A变大B变小C不变D不能判定【例5】如图所示,A、B两物块的质量分别为10 kg和4, A、B之间能产生的最大静摩擦力为20N,A放在光滑的水平地面上.现用水平力F1拉A物,或改用水平力F2拉B物,均要使A、B无相对滑动,求F1、F2的最大值. 参考答案【例1】解析：像本例这种物体系的各部分具有相同加速度的问题，我们可以视其为整体，求关键信息，如加速度，再根据题设要求，求物体系内部的各部分相互作用力。选所有土豆和箱子构成的整体为研究对象，其受重力、地面支持力和摩擦力而作减速运动，且由摩擦力提供加速度，则有mmg=ma，a=mg。而单一土豆A的受其它土豆的作用力无法一一明示，但题目只要求解其总作用力，因此可以用等效合力替代，它的受力分析如图所示，由矢量合成法则，得F总=因此答案C正确。点评：整体法与隔离法交替使用，是解决这种加速度相同的物体系物体运动的一般方法。而整体法主要是用来求解物体系受外部作用力或整体加速度，隔离法则主要是用来求系统内各部分的相互作用力。【例2】解析：物体受到大小不变的恒力，则其加速度大小不变。物体在第1s内做向东的匀加速运动，在第2s内仍做向东的匀减速运动，如此反复，可画出v-t图象，如下图所示，则1min内的位移为30个2s内的位移，且1min末的速度为零。加速度a=F/m v=at=Ft/m=1(m/s)1min内的总位移为 S=30m点评：在物体运动过程中，力是人为施加的，可以发生突变，但速度却不能突变。qBANTmgF【例3】解析：当物体用质量不计的轻弹簧连接时，弹簧的形变不是相当可观，在变化的瞬时，可以认为形变还来不及恢复，则认为弹力没变，而当物体是用质量不计的轻绳连接时，绳则被认为是弹性极好的弹性体，其形变的恢复不需要时间。小球用弹簧连接并处于平衡状态时，其受力分析如图，当板被撤去时支持力N为零，但弹簧的形变没变，其弹力依旧，故T、mg的合力F为mg/cos30，由此产生的加速度为a=g/cos30=小球用绳连接并处于平衡状态时，板撤去时，随着N的消失，绳的弹力也瞬时改变为零，从小球接着出现的运动状态可见，小球向下作半圆运动，其加速度方向向下，大小为g。点评：注意理想绳连接与弹簧连接模型的区别。【例4】解析：由于小球在加速下降的时间，可以等效地看作有与小球等体积的“水球”向上加速运动，由于m球m水，所以小球由于向下加速运动而带来的失重效果大于水球加速上升的超重效果，故系统整体处于失重状态，答案B正确。点评：在应用牛顿运动定律研究问题时，物体的运动情况分析也十分重要。在物体参与竖直方向的加速