二、牛顿运动定律讲义

1、二、牛顿运动定律讲义高考考点：1牛顿运动定律、牛顿定律的应用 2超重和失重 3要知道中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位，包括小时、分、升、电子伏特(eV)4实验：验证牛顿运动定律 5知道国际单位制中规定的单位符号 怎么考对本章知识的考查常以“运动模型”为载体考查对牛顿定律的理解和应用，其中重点是对牛顿第二定律的考查题型有选择、计算、实验等，难度中等或中等偏上，是每年高考的重点 怎么办 复习时要重点抓住受力分析这个关键同时要重点掌握一些物理方法的应用，熟练应用牛顿第二定律解决动力学问题及运用超失重的知识定性分析一些力学现象尤其是综合运用牛顿定律和运动学规律分析、解决多阶段(过

2、程)的运动问题 一 牛顿第一、第三定律讲义从高考考点透视看出，牛顿第二定律是考查的重点，每年均考；而牛顿第一定律和牛顿第三定律在牛顿第二定律的应用中得到完美体现与斜面、轻绳、轻杆、轻弹簧、圆周运动等内容综合的题目，命题频率较高.一、 牛顿第一定律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2牛顿第一定律的意义 指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。指出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，即力是产生加速度的原因 3对牛顿第一定律的理解1）明确惯性的概念 牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性惯性，即物体总保持匀速

3、直线运动状态或静止状态的性质 2）.揭示力的本质 力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因3）理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的 4与牛顿第二定律的关系 牛顿第一定律和第二定律是相互独立的力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答牛顿第一定律是不受外力的理想情况下经过科学抽象、归纳推理而总结出来的，牛顿第二定律是一条实验定律说明：(1)牛顿第一定律是以伽利略的“理想实验”为基础，经过科学抽象、归纳推理而总结出来的(2)惯性与力不同，惯性不是力惯性定律指

4、牛顿第一定律二、 牛顿第三定律1.牛顿第三定律 (1)作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这个物体也施加了力(2)牛顿第三定律内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上(3)物理意义：建立了相互作用的物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系2作用力与反作用力的“四同”和“三不同” 四同： (1)大小相同；(2)方向在同一直线上；(3)性质相同；(4)出现、存在、消失的时间相同；三不同：(1)方向不同；(2)作用对象不同；(3)作用效果不同。3.作用力和反作用力与平衡力1作用力和反作用力与平衡力

5、的比较4.判断一对力是否是作用力和反作用力 (1)看作用点，作用力与反作用力应作用在两个物体上(2)看产生的原因，作用力和反作用力是由于相互作用而产生的(3)作用力与反作用力具有相互性和异体性，与物体运动状态无关二 牛顿第二定律及其应用讲义牛顿运动定律是力学的基本规律，是力学的核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，因此它是历年高考的热点在近几年的高考中，对这一考点的命题有选择题，也有计算题从设题角度看主要有以下两个热点： (1)动力学的两类基本问题；(2)图象与牛顿第二定律相结合的问题.一、牛顿第二定律1. 内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作

6、用力的方向相同。2. 表达式：F=ma.3. 物理意义：反映了物体运动的加速度与合外力的关系，且这种关系是瞬时对应的公式Fma左边是物体受到的合外力，右边反映了质量为m的物体在此合外力作用下的效果是产生加速度a，它突出了力是物体运动状态改变的原因，是物体产生加速度的原因4. 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5. 单位制 (1)单位制由基本单位和导出单位一起构成单位制 基本单位人为选定的基本物理量的单位在力学中，选定长度、时间和质量三个物理量的单位为基本单位在物

7、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关系，推导出的物理量的单位(2)国际单位制中的基本物理量和基本单位6.对牛顿第二定律的理解（1）牛顿第二定律的“五性”（2）.瞬时加速度的问题分析 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

8、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说明：力和加速度的瞬时对应性是高考的重点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细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力一般不能发生突变当力发生突变时，不仅关注大小，还要注意方向二、两类动力学问题(已知物体的受力情况，求物体的运动情况。 已知物体的运动情况，求物体的受力情况。)1. 两类动力学问题的基本解题方法 (1)由受力情况判断物体的运动状态，处理思路是：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律求出加速度，再根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位移，也就可以求解物体的运

9、动情况(2)由运动情况判断物体的受力情况，处理思路是：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则(平行四边形定则)或正交分解法2. 两类动力学问题的解题步骤 (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和过程图，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合 (5)根据牛顿第二定律Fma列方程求解，必要时要对结果进行讨论说明:列方程时沿a方向列牛顿第二定律方

10、程，垂直a的方向列平衡方程三、整体法、隔离法1整体法 当连接体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法2隔离法 当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求出连接体内物体间的作用力，则应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法。3整体法与隔离法的选取原则 （1）隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解 （2

11、）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)（3）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” （4）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

12、体的外力三 牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律是力学乃至整个物理学的基本规律，运用牛顿第二定律分析和计算，对推理，综合分析能力要求较高，超重、失重实际上是牛顿第二定律应用的延续、临界、多过程，连接体、动力学图象均要紧紧抓住加速度这一关键物理量进行分析处理.一、超重失重1.视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数 称为视重，视重大小等于测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。2超重、失重和完全失重比较说明：处于超重和失重状态的物体，其重力不变；物体处于超重还是失重，与速度的大小和方向无关只与加速度的方向有关3.对超重、失重问题的理解 （1）尽管物体的加速度不是竖直

13、方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量即ay0，物体就会出现超重或失重状态当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态；当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态（2）尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态（3）超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全消失了在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化（4）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说明：(1)发生超、失重现

14、象时，并不是物体的重力发生了变化，而是视重发生了变化(2)物体超重或失重的多少是由发生超、失重现象的物体的质量和竖直方向的加速度共同决定的，其大小等于ma.二、几种综合应用一、动力学图象问题1三种图象：vt图象、at图象、Ft图象 2图象间联系：加速度是联系vt图象与Ft图象的桥梁 3三种应用：(1)已知物体的运动图象，通过加速度分析物体受力情况；(2)已知物体受力图象，分析物体的运动情况；(3)通过图象对物体的受力与运动情况进行分析 4解题策略 (1)弄清图象斜率、截距、交点、拐点的物理意义(2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式二、连接体问题1概念：连接体是指运动中几个物体或叠放在一起

15、，或挤成一排，或用细绳、细杆联系在一起的物体组当系统内各物体由细绳通过滑轮连接，物体加速度大小相同时，也可以将绳等效在一条直线上，用整体法处理如图所示，可以由整体法列方程为：(m1m2)g(m1m2)a.(2)隔离法从研究的方便出发，当求解系统内物体间相互作用力时，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三、多过程问题1“分段”处理 (1)将题目涉及的物理问题，合理地分解为几个彼此相对独立而又相互联系的过程(2)对各个物理过程进行受力分析及运动状态的分析(3)再根据各个过程遵从的物理规律逐个建立方程(4)最后通过各过程相关联的物理量联系起来2“全过程”处理 抓住整个过程的初、末状态，利用能量观点解决问题四、临界和极值问题1处理方法：临界状态一般比较隐蔽，它在一定条件下才会出现若题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语，常有临界问题解决临界问题一般用极端分析法，即把问题推向极端，分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件，应用物理规律列出在极端情况下的方程，从而找出临界条件2动力学中的典型临界问题 (1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离的临界条件是弹力FN0.(2)相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相