牛顿第一、第二定律

匀速直线运动 静止 惯性 惯性 维持 改变 第1讲牛顿第一 第二定律 匀速直线运动 静止 性质 固有 无关 改变 质量大 质量 质量小 针对训练 1 下列说法中正确的是 A 物体所受的力越大 它的惯性越大B 物体匀速运动时 存在惯性 物体变速运动时 不存在惯性C 静止的火车启动时速度变化缓慢 是因为物体静止时惯性大D 物体的惯性大小只与物体的质量有关 与其他因素无关 解析 惯性是物体的固有属性 质量是物体惯性大小的唯一量度 与是否受力无关 与物体速度大小及变化都无关 D选项正确 答案 D 1 内容物体的大小跟它受到的作用力成正比 跟它的成反比 加速度的方向跟作用力的方向相同 2 公式 F合 3 物理意义反映了物体运动的与外力的关系 且这种关系是瞬时对应的 4 适用范围 物体 运动 5 单位 1 在力学中 选出 三个物理量的单位为基本单位 在国际单位制中分别为 2 加速度和力的单位为导出单位 在国际单位制中的符号为和 加速度 质量 ma 加速度 宏观 低速 长度 质量和时间 米 千克 秒 m s2 N 针对训练 2 2012 海南高考 根据牛顿第二定律 下列叙述正确的是 A 物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B 物体所受合力必须达到一定值时 才能使物体产生加速度C 物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D 当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时 物体水平加速度大小与其质量成反比 答案 D 2012 新课标全国高考 伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验 提出了惯性的概念 从而奠定了牛顿力学的基础 早期物理学家关于惯性有下列说法 其中正确的是 A 物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B 没有力的作用 物体只能处于静止状态C 行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D 运动物体如果没有受到力的作用 将继续以同一速度沿同一直线运动 解析 物体的惯性指物体本身要保持原来运动状态不变的性质 或者说是物体抵抗运动状态变化的性质 选项A正确 没有力的作用 物体将保持静止状态或匀速直线运动状态 选项B错误 行星在圆周轨道上做匀速圆周运动 而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态 选项C错误 运动物体如果没有受到力的作用 根据牛顿第一定律可知 物体将继续以同一速度沿同一直线一直运动下去 选项D正确 答案 AD 即学即用 1 质量分别为m和M的两个物体A和B 其中M m 将它们放在水平且光滑的平板车上 平板车足够长 如图3 1 1所示 A和B随车一起以速度v向右运动 若车突然停止运动 则 A A和B两物体都静止B A物体运动得快 B物体运动得慢 两物体相撞C B物体运动得快 A物体运动得慢 两物体间的距离加大D A B两物体都以原来的速度v向右运动 它们之间的距离不变 解析 车板光滑 无摩擦 车突然停止运动 A B两物体由于惯性还要保持原来的速度向前运动 因而它们之间的距离不变 答案 D 2 瞬时加速度的分析分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意两种基本模型的建立 1 刚性绳 或接触面 一种不发生明显形变就能产生弹力的物体 剪断 或脱离 后 弹力立即改变或消失 不需要形变恢复时间 一般题目中所给的细线 轻杆和接触面在不加特殊说明时 均可按此模型处理 2 弹簧 或橡皮绳 此种物体的特点是形变量大 形变恢复需要较长时间 在瞬时问题中 其弹力的大小往往可以看成是不变的 审题视点 1 物块1 2间刚性轻质杆连接 2 物块3 4间轻质弹簧连接 3 光滑木板 突然抽出 答案 C 答案 B 1 合成法若物体只受两个力作用而产生加速度时 根据牛顿第二定律可知 利用平行四边形定则求出的两个力的合外力方向就是加速度方向 特别是两个力互相垂直或相等时 应用力的合成法比较简单 2 正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时 通常采用正交分解法解题 为减少矢量的分解 建立坐标系时 确定x轴的正方向常有以下两种方法 1 分解力而不分解加速度分解力而不分解加速度 通常以加速度a的方向为x轴的正方向 建立直角坐标系 将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上 分别求得x轴和y轴上的合力Fx和Fy 根据力的独立作用原理 各个方向上的力分别产生各自的加速度 得Fx ma Fy 0 2 分解加速度而不分解力分解加速度a为ax和ay 根据牛顿第二定律得Fx max Fy may 再求解 这种方法一般是在以某个力的方向为x轴正方向时 其他的力都落在或大多数力落在两个坐标轴上而不需再分解的情况下应用 潜点探究 1 斜面光滑 绳张紧 可确定木块受三力作用 重力 绳力 斜面支持力 2 木块随箱以a向上加速运动时 说明合力在竖直方向 绳力与斜面支持力合力必向上 与重力方向相反 用合成法解更好 3 木块随箱水平向左加速时 合力在水平方向 此时应考虑分解加速度 尽可能与分力方向同直线 以便建立方程求解 再由力的分解得F1 Fsin 和F2 Fcos 解得F1 m g a sin F2 m g a cos 箱向左匀加速 木块的受力情况如图乙所示 选择沿斜面方向和垂直于斜面方向建立直角坐标系 沿x轴由牛顿第二定律得mgsin F1 macos 解得F1 m gsin acos 沿y轴由牛顿第二定律得F2 mgcos masin 解得F2 m gcos asin 答案 向上加速时F1 m g a sin F2 m g a cos 向左加速时F1 m gsin acos F2 m gcos asin 即学即用 3 2012 上海高考 如图3 1 5 将质量m 0 1kg的圆环套在固定的水平直杆上 环的直径略大于杆的截面直径 环与杆间动摩擦因数 0 8 对环施加一位于竖直平面内斜向上 与杆夹角 53 的拉力F 使圆环以a 4 4m s2的加速度沿杆运动 求F的大小 取sin53 0 8 cos53 0 6 g 10m s2 答案 1N或9N 考查牛顿第二第三定律1 2011 浙江高考 如图3 1 6所示 甲 乙两人在冰面上 拔河 两人中间位置处有一分界线 约定先使对方过分界线者为赢 若绳子质量不计 冰面可看成光滑 则下列说法正确的是 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 答案 C 牛顿第二定律与瞬时加速度2 2011 北京高考 蹦极 就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处 从几十米高处跳下的一种极限运动 某人做蹦极运动 所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图3 1 7所示 将蹦极过程近似为在竖直方向的运动 重力加速度为g 据图可知 此人在蹦极过程中最大加速度约为 图3 1 7 A gB 2gC 3gD 4g 答案 B 结合牛顿定律进行受力分析3 2012 上海高考 如图3 1 8 光滑斜面固定于水平面 滑块A B叠放后一起冲上斜面 且始终保持相对静止 A上表面水平 则在斜面上运动时 B受力的示意图为 答案 A 结合牛顿定律判断运动状态4 2012 安徽高考 如图3 1 9所示 放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑 若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F 则 A 物块可能匀速下滑B 物块仍以加速度a匀加速下滑C 物块将以