牛顿运动定律复习专题

1、第三课时 牛顿运动定律临朐一中曾庆强【自主探究】考纲要求考点要求复习导航牛顿运动定律及其应用1.对研究对象的受力分析是解题的关键。要根据力的概念、力产生的条件去分析，更要注意结合物体的运动状态去研究。2.选取适当的坐标系，会对建立方程和求解带来方便。无论是分解物体的受力还是分解物体的运动，都要根据题目的具体条件和所求，灵活地建立直角坐标系。3.注意合外力与加速度的瞬时对应关系，牛顿运动定律是力学的核心，其物理过程的分析和理解能体现学生的综合分析能力、推理能力，是考查的重点。4.理解超重和失重的本质，然后灵活运用其知识去分析和解决问题。超重和失重网络构建： 牛顿定律牛顿第一定律惯性牛顿第二定律F

2、合=ma牛顿第三定律F=F动力学的两类基本问题简单连接体问题超重和失重受力情况a运动情况牛顿力学适用范围 要点梳理：要点1.牛顿第一定律（惯性定律）（1）内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（2）理解：牛顿第一定律反映了物体不受外力时的运动状态；牛顿第一定律说明一切物体都有惯性；牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。思考1关于运动和力的关系，下列说法正确的是（ ）A、如果物体运动，那么它一定受到力的作用B、力是使物体做变速运动的原因C、力只能改变物体运动速度的大小 D、力是改变物体运动状态的原因要点2.牛顿第二定律（1

3、）内容：物体运动时的加速度与物体所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与所受合外力的方向相同，且二者具有瞬时对应关系，此定律可以用控制变量法进行实验验证。 （2）公式：（3）适用范围：宏观、低速运动的物体。思考2 如图自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的加速度和速度的变化情况是怎样的？要点3.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）表达式：（3）说明：作用力与反作用力有“三同、三不同”。三同：大小相同、性质相同、同时存在消失具有同时性三不同：方向不同、作用对象不

4、同、作用的效果不同。思考3 马拉车由静止开始，先做加速运动，后改为匀速运动，下列说法正确的是（ ）A、加速运动中，马向前拉车的力大于车向后拉马的力B、匀速运动中，马向前拉车的力大于车向后拉马的力C、只有匀速运动中，马向前拉车的力的大小等于车向后拉马的力的大小D、无论是做加速运动还是匀速运动，马向前拉车的力的大小总等于车向后拉马的力的大小要点4 两类动力学问题（1） 两类基本问题 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。（2）分析两类问题的基本方法抓住受力情况和运动情况之间的联系的桥梁-加速度。分析流程图思考4 （09年安徽卷）为了节省能量，某商场安装了智能

5、化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是A. 顾客始终受到三个力的作用B. 顾客始终处于超重状态C. 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D. 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下要点5 超重、失重（1）超重：当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体本身重力的现象。 （2）失重：当物体具 有向下的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体本身重力的现象。（3） 完全失重：当物体的以加速度a =g竖直向下加速或竖直向

6、上减速时（自由落体运动、竖直上抛运动），物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的现象。对超重、失重的理解：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“视重”发生变化。即物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生变化。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，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。思考5、升降机中有一人站在台秤上，发现自己的体重减轻了20%，于是作出结论：（ ）A、升降机以0.8g的加速度加速上升； B、升降机以0.2g的加速度加

7、速下降；C、升降机以0.2g的加速度减速上升； D、升降机以0.8g的加速度减速下降；【典例探究】类型一 牛顿运动定律的基本应用例1. （09年广东理科基础）建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以050 ms2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取lO ms2)A510 N B490 N C890 N D910 N 拓展训练1 物体静止在水平桌面上，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的支持力是一对作

8、用力与反作用力。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平衡力。类型二 两类基本问题：已知受力求运动和已知运动求受力 例2 如图甲所示，一细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线另一端拴一质量为m的小球。当滑块以2g加速度向左运动时，线中拉力T等于多少？ 归纳点拨 拓展训练2 （09年江苏卷）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2，动力系统提供的恒定升力F =28 N 。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10 m/s2。（1）第一次试飞，飞

9、行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小；（2）第二次试飞，飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h；（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 。类型三 超、失重问题 例3 竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m4 kg的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g取10 m/s2)： (1)当弹簧秤的示数T140 N，且保持不变 (2)当弹簧秤的示数T232 N，且保持不变 (3)当弹簧秤的示数T344 N，且保持不变归纳点拨：拓

10、展训练3 举重运动员在地面上能举起120 kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100 kg的重物，求升降机运动的加速度若在以2.5 m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g取10 m/s2)类型四 瞬时加速度问题例4. 如图甲(1)、(2)所示，图中细线均不可伸长，物体均处于平衡状态。如果突然把两水平细线剪断，求剪断瞬间小球A、B的加速度各是多少？（角已知） 归纳点拨：拓展训练4如图所示，质量相等的甲、乙两个物体之间用一轻质弹簧相连，再用一细绳悬挂在天花板上静止，当剪断细绳的瞬间两物体的加速度各为多大? 若剪断的是两物体之间的弹簧，则剪断瞬间两物体的加速度各

11、是多少?若将本题中的甲、乙两物体按右图所示的方式悬挂，剪断两物体之间的细绳的瞬间，两物体的加速度又如何?若m甲2 m乙，以上问题的结果又是怎样呢?类型五 牛顿运动定律与v-t图象综合题例5. （09年广东物理）某人在地面上用弹簧秤称得体重为490 N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，至时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）归纳点拨拓展训练5 如图所示，是电梯上升的vt图线，若电梯的质量为100 kg，则承受电梯的钢绳受到的拉力在02 s之间、26 s之间、69 s之间分别为多大？(g取10 m/s2) ABCDE类型6.牛顿运动定律涉及能量、电场、磁

12、场的综合问题 例6 如图所示，倾角为的斜面AB是粗糙且绝缘的，AB长为L，C为AB的中点，在A、C之间加一方向垂直斜面向上的匀强电场，与斜面垂直的虚线CD为电场的边界。现有一质量为m、电荷量为q的带正电的小物块(可视为质点)，从B点开始在B、C间以速度0沿斜面向下做匀速运动，经过C后沿斜面匀加速下滑，到达斜面底端A时的速度大小为。试求：(1)小物块与斜面间的动摩擦因数；(2)匀强电场场强E的大小。归纳点拨： 例7 带负电的小物体A放在倾角为=370的足够长的绝缘斜面上，整个斜面处于范围足够大、方向水平向右的匀强电场中，如图物体A的质量为m，电荷量为-q，与斜面间的动摩擦因数为，它在电场中受到的

13、电场力大小等于重力的一半。物体 A在斜面上由静止开始下滑，经过时间t后突然在斜面区域加上范围足够大的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度大小为B，此后物体A沿斜面继续下滑距离L后离开斜面。求：物体A在斜面上的运动情况如何？说明理由。 物体A在斜面上运动的过程中有多少能量转化成内能？归纳点拨：【巩固提升】1放在水平地而上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用。F 的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示，取重力加速度g=lO ms2由两图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为 ( )A B. C D 2如图所示，四根相同的轻质弹簧连着相同的物体，在外力作用下

14、做不同的运动： （1）在光滑水平面上做加速度大小为g的匀加速直线运动；（2）在光滑斜面上沿斜面向上的匀速直线运动；（3）做竖直向下的匀速直线运动；（4）做竖直向上的加速度大小为g的匀加速直线运动。设四根弹簧伸长量分别为l1、l2、l3、l4，不计空气阻力，g为重力加速度，则（ ）Al1>l2Bl3<l4 Cl1>l4 Dl2>l33如图所示，一粗糙的水平传送带以恒定的速度v1向右运动，传送带的左右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速率v 2 沿水平面分别从左右两端滑上传送带，下列说法正确的是( )A物体从右端滑到左端所须的时间一定大于物体从左端滑到右端的

15、时间B若v2< v1，物体从左端滑上传送带必然先做加速运动，再做匀速运动C若v2< v1，物体从右端滑上传送带，则物体可能到达左端D若v2< v1，物体从右端滑上传送带又回到右端在此过程中物体先做减速运动，再做加速运动4一个质量为2 kg的物体，在5个共点力作用下处于匀速直线运动状态现同时撤去大小分别为10 N和15 N的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体运动的说法中正确的是 ( )A可能做匀减速直线运动，加速度大小是10 m/s2B可能做匀速圆周运动，向心加速度大小是5 m/s2C可能做匀变速曲线运动，加速度大小可能是5 m/s2D一定做匀变速直线运动，加速度大小可能

16、是10 m/s25一斜劈被两个小桩A和B固定在光滑的水平地面上，然后在斜面上放一物体，如图所示。以下判断正确的是（ ）A若物体静止在斜面上，则B受到挤压B若物体匀速下滑，则B受到挤压C若物体加速下滑，则A受到挤压D若物体减速下滑，则A受到挤压6轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，电梯中有质量为50 kg的乘客，如图所示，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时轻质弹簧的伸长量的一半，这一现象表明（g=10 m/s2）( )A电梯此时可能正以1 m/s2的加速度大小加速上升，也可能是以1 m/s2的加速度大小减速下降B电梯此时不可能是以 1 m/s2的加速度大小减

17、速上升，只能是以5 m/s2的加速度大小加速下降C电梯此时正以5 m/s2的加速度大小加速上升,也可以是以5m/s2的加速度大小减速下降D不论电梯此时是上升还是下降，也不论电梯是加速还是减速，乘客对电梯地板的压力大小一定是250 N 7. 如图所示，一质量为m、带电量为q的物体处于场强按E=E0kt (E0、k均为大于零的常数，取水平向左为正方向)变化的电场中，物体与竖直墙壁间动摩擦因数为，当t=0时刻物体刚好处于静止状态 若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且电场空间和墙面均足够大，下列说法正确的是 ( )A物体开始运动后加速度先增加、后保持不变B物体开始运动后加速度不断增加C经过时间t

18、=E0/k，物体在竖直墙壁上的位移达最大值D经过时间t=(E0q-mg)/kq，物体运动速度达最大值8. 如图甲所示，水平面绝缘且光滑，弹簧左端固定，右端连一轻质绝缘挡板，空间存在着水平方向的匀强电场，一带电小球在电场力和挡板压力作用下静止。若突然将电场反向，则小球加速度的大小随位移x变化的关系图像可能是图乙中的 ( ) EA B C DOOOOaaaaxxxx图甲 图乙9.如图，一质量为m的物块带正电Q，开始时让它静止在倾角=60°的固定光滑斜面顶端，整个装置放在大小为、方向水平向左的匀强电场中，斜面高为H，释放物块后，物块落地时的速度大小为（ ）A B C D 10.物体A、B都

19、静止在同一水平面上，它们的质量分别是mA和mB，与水平面之间的动摩擦因数分别为A和B.用平行于水平面的力F分别拉物体A、B，得到加速度a和拉力F的关系图象分别如图中A、B所示（1）利用图象求出两个物体的质量mA 和mB.甲同学分析的过程是：从图象中得到F=12N时，A物体的加速度aA=4m/s2，B物体的加速度aB=2m/s2，根据牛顿定律导出：;乙同学的分析过程是：从图象中得出直线A、B的斜率为：kAtan45°=1,kB=tan26°34=0.5,而 . 请判断甲、乙两个同学结论的对和错，并分析错误的原因.如果两个同学都错，分析各自的错误原因后再计算正确的结果.（2）根

20、据图象计算A、B两物体与水平面之间动摩擦因数A和B的数值.11（09年安徽卷）在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻 绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取。当运动员与吊椅一起正以加速度上升时，试求（1）运动员竖直向下拉绳的力；（2）运动员对吊椅的压力。12物体A的质量M1 kg，静止在光滑水平面上的平板车B的

21、质量为m0.5 kg、长L1 m。某时刻A以v04 m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力。忽略物体A的大小，已知A与B之间的动摩擦因数µ0.2，取重力加速度g=10 m/s2.试求: （1）若F=5 N，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离；（2）如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件。14.皮带的倾角，以的速度匀速转动，皮带底端到顶端的距离为，将小物块轻放于皮带底端，物块质量，与皮带间动摩擦因数，求：（）vAB(1)皮带将物块运送至顶端所用时间为多少？(2）此过程皮带对物块做了多少功？(3）电动机因传送物块做了多少功？

22、牛顿运动定律答案思考题答案：. BDFNmgfa2答：加速度先减小至零后反向增大；速度先增大后减小至零。D 4解析：在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下；在匀速运动的过程中，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下.答案：C5BC典型例题答案例1解析：对建筑材料进行受力分析 根据牛顿第二定律有,得绳子的拉力大小等于F =210 N,然后再对人受力分析由平衡的知识得,得FN=490 N,根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为490 N. B项正确。答案：B例

23、2 解析：当小球和斜面接触，但两者之间无压力时，设滑块的加速度为a' 此时小球受力如图乙，由水平和竖直方向状态可列方程分别为： 解得： 由滑块A的加速度，所以小球将飘离滑块A，其受力如图丙所示，设线和竖直方向成角，由小球水平竖直方向状态可列方程 解得：归纳点拨 牛顿运动定律两类基本问题解题的一般步骤由物体所受的力的情况推断出物体运动的情况：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或分解求出合外力（大小、方向）根据牛顿第二定律列方程，并求出物体的加速度结合题中所给的物体运动的初始条件，选择运动学公式求出说需要的运动学量。由物体运动的情况推断出物体所受的未知力的

24、情况：确定研究对象根据运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度对研究对象进行受力分析根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力从而求出未知力。例3解析：选取物体为研究对象，它受到重力mg和竖直向上的拉力T的作用规定竖直向上方向为正方向(1)当T140N时，根据牛顿第二定律有T1mgma1，解得这时静止或匀速直线运动状态(2)当T232N时，根据牛顿第二定律有T2mgma2，解得这示物体的加速度方向与所选定的正方向相反，即电梯的加速度方向竖直向下电梯加速下降或减速上升(3)当T344N时，根据牛顿第二定律有T3mgma3，解得这时的加速度方向与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上电梯加速上升或

25、减速下降归纳点拨：当物体加速下降或减速上升时，即具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态；当物体加速上升或减速下降时，即具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态例4.解析：水平细线剪断瞬间拉力突变为零，图（1）中OA绳拉力由T突变为T'，但是图（2）中OB弹簧要发生形变需要一定时间，弹力不能突变。 （1）对A球受力分析，如图乙（a），剪断水平细线后，球A将做圆周运动，剪断瞬间，小球的加速度方向沿圆周的切线方向。 （2）水平细线剪断瞬间，B球受重力G和弹簧弹力不变，如图乙（b）所示，则 归纳点拨：（1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一

26、时刻的瞬时加速度，关键是分析该瞬时前后的受力情况及其变化。（2）明确两种基本模型的特点： A. 轻绳的形变可瞬时产生或恢复，故绳的弹力可以瞬时突变。B. 轻弹簧（或橡皮绳）在两端均联有物体时，形变恢复需较长时间，其弹力的大小与方向均不能突变。例5解析：由图可知，在t0- t1时间内，弹簧秤的示数小于实际重量，则处于失重状态，此时具有向下的加速度，在t1-t2阶段弹簧秤示数等于实际重量，则既不超重也不失重，在t2-t3阶段，弹簧秤示数大于实际重量，则处于超重状态，具有向上的加速度，若电梯向下运动，则t0-t1时间内向下加速， t1-t2阶段匀速运动，t2-t3阶段减速下降，A正确；BD不能实现人

27、进入电梯由静止开始运动，C项t0-t1内超重，不符合题意。答案：A归纳点拨：正确识图、用图理解好物理情景。（2）要学会从已知的图线中找出有关的已知条件。（）要特别注意图线的斜率、截距等的物理意义。例6解析：(1)小物块在BC上匀速运动，由受力平衡得 而    )  由解得 )(2)小物块在CA上做匀加速直线运动，受力情况如图所示。则  )根据牛顿第二定律得  由解得 归纳点拨： 1. 电场内的变速运动问题实质上是力学问题，受力分析是关键。2. 在电场中的带电体，不管其运动与否，均始终受到电场力的作用，其大小为F=Eq，与电荷运动的速度

28、无关，方向与电场的方向相同或相反，它既可以改变速度的方向，也可以改变速度的大小，做功与运动路径无关。例7解析：物体A在斜面上受重力、电场力、支持力、滑动摩擦力的作用，如图所示。由此可知： 小物体A在恒力作用下，先在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动；加上匀强磁场后，还受到方向垂直于斜面向上的洛伦兹力的作用，方可使A离开斜面，故磁感应强度应该垂直纸面向里，随着速度的增加，洛伦兹力增大，斜面的支持力减小，滑动摩擦力减小，物体继续做加速度增大的加速直线运动直到斜面的支持力为零，此后物体A将离开斜面。加磁场之前，物体A做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，有 ，由以上三式得：A在斜面上运动的距离为加上磁场

29、后，受洛伦兹力的作用，随速度的增大支持力在减小，直到支持力为零时物体A离开斜面。有解得：物体A在斜面上运动的过程中，重力和电场力做正功，滑动摩擦力做负功，洛伦兹力不做功，由动能定理得： 物体A克服摩擦力做功，机械能转化成内能归纳点拨：该题涉及到重力、电场力、洛伦兹力做功特点和动能定理等知识点，考查学生对运动和力的关系的理解和掌握情况，同时考查了学生对接触物体的分离条件的灵活运用，解决此题的关键是抓住重力、电场力做功与路径无关、洛伦兹力永不做功的特点，另要注意加上磁场后，受洛伦兹力的影响，随速度的增大支持力在减小，直到支持力为零时物体A离开斜面。拓展训练答案：1. A2.解析：（1）第一次飞行中

30、，设加速度为匀加速运动由牛顿第二定律解得（2）第二次飞行中，设失去升力时的速度为，上升的高度为匀加速运动 设失去升力后的速度为，上升的高度为由牛顿第二定律 解得（3）设失去升力下降阶段加速度为；恢复升力后加速度为，恢复升力时速度为由牛顿第二定律 F+f-mg=ma4且V3a3t3解得t3=(s)(或2.1s)答案：4 N 42 m 2.1. 解析：运动员在地面上能举起120kg的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力Fm1g120×10 N1200 N，在运动着的升降机中只能举起100kg的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度当升降机以2.5m/s2的加速度加速下降时，重

31、物失重对于重物有.解析： 甲的加速度，方向竖直向下。乙的加速度a甲0，a乙g，方向竖直向下；a甲g，方向竖直向上，a乙g，方向竖直向下；a=1.5g a=0a甲0，a乙g，方向竖直向下；，方向竖直向上，a乙g，方向竖直向上。. 解析：从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速，根据vt图线可以确定电梯的加速度，由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受力情况分析如图所示：(1)由vt图线可知，02s内电梯的速度从0均匀增加到6m/s，其加速度a1(vtv0)/t3m/s2由牛顿第二定律可得F1mgma1解得钢绳拉力 F1m(ga1)1300 N(2)在26s内，电梯做匀速运动F2mg1000N(3