高中物理必修复习学案第四章.doc

四、牛顿运动定律4.1 牛顿第一定律牛顿第三定律【学习目标】1理解牛顿第一定律的内容和意义。2知道什么是惯性，会正确解释有关惯性问题。3知道作用力和反作用力的概念，理解牛顿第三定律的确切含义。【自主学习】一、牛顿第一定律1.牛顿第一定律的内容：一切物体总保持状态或状态，直到有迫使它改变这种状态为止。2.牛顿第一定律的理解：（1）牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律，它是牛顿以的理想实验为基础，在总结前人的研究成果、加之丰富的想象而推理得出的一条理想条件下的规律。（2）牛顿第一定律成立的条件是，是理想条件下物体所遵从的规律，在实际情况中，物体所受合外力为零与物体不受任何外力作用是等效的。（3）牛顿第一定律的意义在于它揭示了一切物体都具有的一种基本属性 惯性。它揭示了运动和力的关系：力是 的原因，而不是产生运动的原因，也不是维持物体运动的原因，即力是产生加速度的原因。（4）牛顿第一定律和牛顿第二定律的关系牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，牛顿第一定律指出了力与运动的关系 力是改变物体运动状态的原因，从而完善了力的内涵，而牛顿第二定律则进一步定量地给出了决定物体加速度的因素：在相同的外力作用下，质量越大的物体加速度越小，说明物体的质量越大，运动状态越难以改变，质量是惯性大小的量度。牛顿第一定律不是在牛顿第二定律中当合外力为零的特定条件下的一特殊情形，牛顿第一定律所描述的是物体不受力的运动状态，故牛顿第二定律不能替代牛顿第一定律。3.惯性（1）定义：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。（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状态无关是物体惯性大小的量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。物体的惯性总是以保持“原状”和反抗“改变”两种形式表现出来：当物体不受外力作用时，惯性表现为保持原运动状态不变，即反抗加速度产生，而在外力一定时，质量越大运动状态越难改变，加速度越小。惯性不是力，惯性是物体具有的保持或状态的性质，力是物体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念。二、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。2.理解（1）物体各种形式的作用都是相互的，作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失、无先后之分。（2）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。（3）作用力与反作用力是同一性质的力。（4）作用力与反作用力是分别作用在两个物体上的，既不能合成，也不能抵消，分别作用在各自的物体上产生各自的作用效果。3.作用力与反作用力和二力平衡的区别内容作用力和反作用力二力平衡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，相互依存，不可单独存在无依赖关系，撤除一个、另一个可依然存在，只是不再平衡叠加性两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力运动效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零；形变效果不能抵消力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力也可以不是同性质的力【典型例题】例1.下列说法正确的是（ ）A一同学看见某人用手推静止的小车，却没有推动，是因为这辆车惯性太大的缘故B运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大C把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力D放在光滑水平桌面上的两个物体，受到相同大小的水平推力，加速度大的物体惯性小例2.物体静止于一斜面上，如右图所示， 则下述说法正确的是（ ）A物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力【针对训练】1.关于牛顿第一定律有下列说法：牛顿第一定律是实验定律牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因惯性定律与惯性的实质是相同的物体的运动不需要力来维持其中正确的是（ ）ABCD2.下列说法正确的是（ ）A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B物体只有受外力作用时才有惯性C物体的速度大时，惯性大D力是使物体产生加速度的原因3.跳高运动员从地面上跳起，是由于（ ）A地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力B运动员给地面的压力大于运动员受的重力C地面给运动员的支持力大于运动员受的重力D运动员给地面的压力等于地面给运动员的支持力4.一物体受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动；再改做减速运动，则下列说法中正确的是（ ）A加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力B减速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力C只有匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等D不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等5.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物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力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作用力和反作用力【能力训练】1.在力学中，下列物理量的单位为基本单位的是（ ）A长度、质量和力B位移、质量和时间C位移、力和时间D长度、质量和时间2.火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为（ ）A人跳起后，厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动B人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动C人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已D人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度m3.如图所示，一个劈形物体物体F，各面均光滑，放在固定斜面上，上面成水平，水平面上放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球碰到斜面前的运动轨迹是（ ）A沿斜面向下的直线MB竖直向下的直线C无规则的曲线D抛物线4.某人用力推原来静止在水平面上的小车，使小车开始运动，此后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动。可见（ ）A力是使物体产生运动的原因B力是维持物体运动速度的原因C力是使物体产生加速度的原因D力是使物体惯性改变的原因5.人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有（）A一对B二对C三对D四对6.如图所示，在车厢中的A是用绳拴在底部上的氢气球，B是用绳挂在车厢顶的金属球，开始时它们和车顶一起向右做匀速直线运动，若忽然刹车使车厢做匀减速运动，则下列哪个图正确表示刹车期间车内的情况（ ）AAAABBBBBACD7.甲乙两队拔河比赛，甲队胜，若不计绳子的质量，下列说法正确的是（ ）A甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力B甲队对地面的摩擦力大于乙队对地面的摩擦力C甲乙两队与地面间的最大静摩擦力大小相等、方向相反D甲乙两队拉绳的力相等8.一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M与N，它们只能在右图所示平面内摆动，某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是（ ）MNA车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止B车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动C车厢做匀速直线运动，M静止，N在摆动D车厢做加速直线运动，M静止，N也静止M车前进方向弹簧绿红二、非选择题9.有一仪器中电路如右图，其中M是质量较大的一个钨块，将仪器固定在一辆汽车上，汽车起动时，灯亮，原理是，汽车急刹车时，灯亮。10.一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，Mm在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为F，则此时箱对地面的压力大小为多少？v11.做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如下图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？4.2 牛顿第二定律【学习目标】1.理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义2.会用牛顿第二定律处理两类动力学问题【自主学习】一、牛顿第二定律1.牛顿第二定律的内容，物体的加速度跟成正比，跟成反比，加速度的方向跟方向相同。2.公式：3.理解要点：（1）F=ma这种形式只是在国际单位制中才适用一般地说Fkma，k是比例常数，它的数值与F、m、a各量的单位有关。在国际单位制中，即F、m、a分别用N、kg、m/s2作单位，k=1，才能写为F=ma.（2）牛顿第二定律具有“四性”矢量性：物体加速度的方向与物体所受的方向始终相同。瞬时性：牛顿第二定律说明力的瞬时效应能产生加速度，物体的加速度和物体所受的合外力总是同生、同灭、同时变化，所以它适合解决物体在某一时刻或某一位置时的力和加速度的关系问题。独立性：作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度的各个方向上的分量关系 Fx=max也遵从牛顿第二定律，即： Fy=may相对性：物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的。4.牛顿第二定律的适用范围（1）牛顿第二定律只适用于惯性参考系（相对地面静止或匀速直线运动的参考系。）（2）牛顿第二定律只适用于宏观物体（相对于分子、原子）、低速运动（远小于光速）的情况。二、两类动力学问题1.已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力，然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度，再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况物体的速度、位移或运动时间。2.已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出某些未知力。求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：第一类第二类物体的加速度a物体的运动情况物体的受力情况在匀变速直线运动的公式中有五个物理量，其中有四个矢量v0、v1、a、s，一个标量t。在动力学公式中有三个物理量，其中有两个矢量F、a，一个标量m。运动学和动力学中公共的物理量是加速度a。在处理力和运动的两类基本问题时，不论由力确定运动还是由运动确定力，关键在于加速度a，a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁。【典型例题】a例1.质量为m的物体放在倾角为的斜面上，物体和斜面间的动摩擦系数为，如沿水平方向加一个力F，使物体沿斜面向上以加速度a做匀加速直线运动，如下图甲，则F多大？Fv例2.如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，a扶梯正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为，求人受的支持力和摩擦力。例3.风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。（如图）（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动。这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。37（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？（sin370.6，cos37=0.8）例4.如图所示，物体从斜坡上的A点由静止开始滑到斜坡底部B处，又沿水平地面滑行到C处停下，已知斜坡倾角为，A点高为h，物体与斜坡和地面间的动摩擦因数都是，物体由斜坡底部转到水平地面运动时速度大小不变，求B、C间的距离。ACBh【针对训练】1.一个木块沿倾角为的斜面刚好能匀速下滑，若这个斜面倾角增大到（90），则木块下滑加速度大小为（ ）AgsinBgsin（-）Cg(sin-tancos)Dg(sin-tan)v2.一支架固定于放于水平地面上的小车上，细线上一端系着质量为m的小球，另一端系在支架上，当小车向左做直线运动时，细线与竖直方向的夹角为，此时放在小车上质量M的A物体跟小车相对静止，如图所示，则A受到的摩擦力大小和方向是（ ）AMgsin，向左ABMgtan，向右CMgcos，向右DMgtan，向左3.重物A和小车B的重分别为GA和GB，用跨过定滑轮的细线将它们连接起来，如图所示。已知GAGB，不计一切摩擦，则细线对小车B的拉力F的大小是（ ）BAFGABGAFGBACFGBDGA、GB的大小未知，F不好确定4.以24.5m/s的速度沿水平面行驶的汽车上固定A一个光滑的斜面，如图所示，汽车刹车后，经2.5s停下来，欲使在刹车过程中物体A与斜面保持相对静止，则此斜面的倾角应为，车的行驶方向应向。（g取9.8m/s2）5.如图所示，一倾角为的斜面上放着一小车，小车上吊着小球m，小车在斜面上下滑时，小球与车相对静止共同运动，当悬线处于下列状态时，分别求出小车下滑的加速度及悬线的拉力。321（1）悬线沿竖直方向。（2）悬线与斜面方向垂直。（3）悬线沿水平方向。【能力训练】4.3牛顿第二定律的应用超重 失重【学习目标】知识目标：1.知道什么是超重和失重2.知道产生超重和失重的条件能力目标：会分析、解决超重和失重问题【自主学习】1.超重：当物体具有的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力自身重力的现象。2.失重：物体具有的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力自身重力的现象。3.完全失重：物体以加速度ag向竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于的现象。4.思考：超重是不是物体重力增加？失重是不是物体重力减小？在完全失重的系统中，哪些测量仪器不能使用？【典型例题】例1.电梯内有一弹簧秤挂着一个重5N的物体。当电梯运动时，看到弹簧秤的读数为6N，则可能是A.电梯加速向上运动B.电梯减速向上运动C.电梯加速向下运动D.电梯减速向下运动例2.在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的人，站在磅秤上，则此人称得自己的“重量”为（）A.maB.m(a+g)C.m(ga)D.mg例3.如图所示，一根细线一端固定在容器的底部，另一端系一木球，木球浸没在水中，整个装置在台秤上，现将细线割断，在木球上浮的过程中（不计水的阻力），则台秤上的示数（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定【针对训练】1.下列说法正确的是（）A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态2.升降机里，一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机的运动状况可能是（）A.以1m/s2的加速度加速下降B.以4.9m/s2的加速度减速上升C.以1m/s2的加速度加速上升D.以4.9m/s2的加速度加速下降3.人站在升降机中，当升降机在上升过程中速度逐渐减小时，以下说法正确的是（）A.人对底板的压力小于人所受重力B.人对底板的压力大于人所受重力C.人所受重力将减小D.人所受重力保持不变4.下列说法中正确的是（）A.物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象B.物体竖直向下加速运动时会出现失重现象C.物体处于失重状态时，地球对它的引力减小或消失D.物体处于失重状态时，地球对物体的引力不变5.质量为600kg的电梯，以3m/s2的加速度匀加速上升，然后匀速上升，最后以3m/s2的加速度匀减速上升，电梯在上升过程中受到的阻力都是400N，则在三种情况下，拉电梯的钢绳受的拉力分别是、和。6.如图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有（）mMA.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）gB.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）gC.减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）gD.M对地面压力始终等于（M+m）g甲【能力训练】1.如图，两轻质弹簧和质量均为m的外壳组成甲、乙两个弹簧测力计。将挂有质量为M的重物的乙秤倒钩在甲的挂钩上，某人手提甲的提环，乙向下做加速度a0.25g的匀减速运动，则下列说法正确的是（）A.甲的示数为1.25（M+m）gB.甲的示数为0.75（M+m）gMC.乙的示数为1.25MgD.乙的示数为0.75Mg2.一个容器装了一定量的水，容器中有空气，把这个容器带到绕地球运转的宇宙飞船中，则容器中的空气和水的形状应如图中的（）mMA B C D3.如图所示为杂技“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（）A.（M+m）gB.（M+m）gmaC.（M+m）g+maD.（Mm）gA4.如图所示，A、B两个带异种电荷的小球，分别被两根绝缘细线系在木盒内的一竖直线上，静止时，木盒对地的压力为FN，细线对B的拉力为F，若将系B的细绳断开，下列说法中正确的是（）BA.刚断开时，木盒对地压力仍为FNB.刚断开时，木盒对地压力为（FN+F）C.刚断开时，木盒对地压力为（FNF）D.在B上升过程中，木盒对地压力逐渐变大5.如图中A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）O和总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳拉A力F的大小为（）CBA.FmgB.mgF（M+m）gC.F=（M+m）gD.F（M+m）gvvOt1t2t6.一位同学的家住在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如下表所示。但由于03.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来，假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的， 重力加速度g取10m/s2。（1）电梯在03.0s时间段内台秤的示数应该是多少？（2）根据测量的数据计算该楼房每一层的平均高度。时间/s台秤示数/kg电梯启动前5.003.03.013.05.013.019.04.619.0以后5.0t3vv0Ot1t27.在电梯中用磅秤称质量为m的物体，电梯下降过程中的vt图像如图所示，填写下列各段时间内秤的示数：（1）0t1；（2）t1t2；（3）t2t3。t8.一个人蹲在台秤上，试分析：在人突然站起的过程中，台秤的示数如何变化？9.某人在以a2.5m/s2的加速下降的电梯中最多可举起m180kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在一匀加速上升的电梯中，最多能举起m2=40kg的物体，则此高速电梯的加速度多大？（g取10m/s2）10.一条轻绳最多能拉着质量为3m的物体以加速度a匀加速下降；它又最多能拉着质量为m的物体以加速度a匀减速下降，绳子则最多能拉着质量为多大的物体匀速上升？4.4牛顿第二定律的应用连接体问题【学习目标】1.知道什么是连接体与隔离体。2.知道什么是内力和外力。3.学会连接体问题的分析方法，并用来解决简单问题。【自主学习】一、连接体与隔离体两个或两个以上物体相连接组成的物体系统，称为。如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为。二、外力和内力如果以物体系为研究对象，受到系统之外的作用力，这些力是系统受到的力，而系统内各物体间的相互作用力为。应用牛顿第二定律列方程不考虑力。如果把物体隔离出来作为研究对象，则这些内力将转换为隔离体的力。三、连接体问题的分析方法1.整体法：连接体中的各物体如果，求加速