牛顿运动定律

第一讲牛顿运动定律[人教版必修第一册]1.第四章第1节P79页，关于力和运动的关系的认知历史上经历了哪几个阶段，对应人物是谁？提示：经历了①亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方；②伽利略的观点：力不是维持物体运动的原因；③笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向；④牛顿的观点：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。2.第三章第3节P64页，一对相互平衡的力与一对作用力和反作用力的主要区别是什么？提示：一对相互平衡的力是作用在同一个物体上，力的种类不一定相同，作用效果相互抵消；一对作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体上，且力的种类一定相同，作用效果不能抵消。3.第四章第1节P80页伽利略用了什么方法揭示了力和运动的关系？提示：理想实验的方法，逻辑推理与事实经验相结合。4.第四章复习与提高A组P105页的第1题，正确理解惯性的意义。提示：汽车的惯性只与质量有关，与速度无关。设汽车的运动方向为正方向。汽车在紧急刹车制动的过程中，可以认为汽车所受阻力的大小F1不变，根据牛顿第二定律有a=-F1m，汽车制动的加速度不变；已知末速度为0，根据匀变速直线运动规律有∆t=在作答此题时可能会遇到两个思维障碍:第一，不能将汽车紧急刹车制动过程抽象为末速度为0的匀减速直线运动，无法正确选择公式∆t=0-v0考点一牛顿第一定律的理解与应用1.牛顿第一定律：惯性(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)意义：①指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。②指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因。③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，因此该定律不是实验定律，而是基于事实实验基础上的科学推理与归纳。(3)惯性①定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。②普遍性：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。③量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。题型一牛顿第一定律的应用某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则()A.此同学无法取出羽毛球B.羽毛球会从筒的下端出来C.羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来D.该同学是在利用羽毛球的惯性D羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球由于惯性要保持原来的静止状态，所以会相对球筒向上运动，最后从筒的上端出来，在此过程中，羽毛球受到球筒对它向下的摩擦力，而羽毛球筒受到羽毛球对它向上的摩擦力，故D正确，A、B、C错误。题型二惯性的理解及应用如图所示，一容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂一只铁球和一只乒乓球，容器中铁球和乒乓球都处于静止状态，若容器中装满水，当容器随小车突然向右运动时，则两球的运动情况是(以小车为参考系)（）A.铁球向左，乒乓球向右B.铁球向右，乒乓球向左C.铁球和乒乓球都向左D.铁球和乒乓球都向右A当小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向左运动的趋势。但由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢；而同体积的“水球”的运动状态比铁球容易改变，即速度变化快。所以小车突然向右运动时，铁球相对小车向左运动；同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动。选项A正确。1.惯性的两种表现形式：(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。(2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态较易改变。1.（2023·福州模拟)大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动（如图甲所示），为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板（如图乙所示）。下列说法错误的是（）A.油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧B.油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动C.油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动D.油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板油也几乎不会涌动B由于惯性油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，故A正确；惯性取决于物体的质量，油的惯性大小不变，故B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，由于惯性油向前涌动，设置挡板能减弱油向前剧烈涌动，故C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡板油也几乎不会涌动，故D正确。故B选项符合题意。2.(多选)如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是()A.三个物块将保持图中位置不变，与容器一起向右加速运动B.物块a将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压C.物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速直线运动D.物块c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压CD由题意可知，c浮在上面对上壁有压力，可知c排开水的质量大于本身的质量，同理b排开水的质量等于本身的质量，a排开水的质量小于本身的质量。则当容器向右加速运动时，由牛顿第一定律可知，物块a将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压；物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速直线运动；与物块c相等体积的水将向左运动，则导致c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压(可将c想象为一个小气泡)。故选CD。考点二牛顿第二定律的理解与应用1.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，加速度的方向跟作用力的方向相同。(2)表达式：F＝kma，其中k是比例系数。在质量的单位取千克(kg)，加速度的单位取米每二次方秒(m/s2)，力的单位取牛顿(N)时，F＝ma。(3)牛顿第二定律的理解因果性F是产生a的原因同一性a、F、m对应同一物体a、F、m统一使用国际单位制单位独立性每一个力都可以产生各自的加速度矢量性a与F方向相同瞬时性a与F对应同一时刻局限性只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子只适用于惯性参考系2.单位制(1)单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。(2)基本单位：在力学范围内，规定质量、长度和时间为三个基本量，它们的单位为基本单位。单位分别是米、千克、秒。(3)导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。(4)国际单位制的基本单位（共7个）物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克(公斤)kg时间t秒s电流I安[培]A热力学温度T开[尔文]K物质的量n，(ν)摩[尔]mol发光强度I，(Iv)坎[德拉]cd题型一单位制（2023·辽宁高考）安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为∆l1和∆l2、电流大小分别为I1和I₂的平行直导线间距为r时，相互作用力的大小可以表示为。比例系数k的单位是（）A.kg·m/（s²·A）B.kg·m/（s²·A²） C.kg·m²/（s³·A） D.kg·m²/（s³·A³）B根据公式得,得k的单位为kg·m/（s²·A²）。题型二牛顿第二定律的理解与简单应用如图所示，一木块在光滑水平面上受一个恒力F作用而运动，前方固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是()A.木块将立即做匀减速直线运动B.木块将立即做变减速直线运动C.在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大D.在弹簧压缩量最大时，木块的加速度为零C木块刚接触弹簧时弹簧的形变量较小，弹力小于F，木块依旧做加速运动，只有弹力大于F之后，木块才减速，故A、B错误，C正确；当弹簧压缩量最大时，弹力大于F，弹力与恒力F的合力不为零，因此木块的加速度不为零，故D错误。故选C.(2022·江苏高考)高铁车厢里水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2。若书不滑动，则高铁的最大加速度不超过()A.2.0m/s2 B.4.0m/s2C.6.0m/s2 D.8.0m/s2B书放在水平桌面上，若书相对于桌面不滑动，则最大静摩擦力提供加速度Ffm＝μmg＝mam，解得am＝μg＝4m/s2，书相对高铁静止，故若书不动，高铁的最大加速度为4m/s2，B正确，ACD错误。故选B。1.对质量一定的物体，它的加速度由合力决定。合力大小决定加速度大小，合力方向决定加速度方向。2.做直线运动的物体，只要加速度和速度方向相同，物体速度就增大；只要加速度和速度方向相反，物体速度就减小。3.应用牛顿第二定律解题思路和关键:(1)选取研究对象进行受力分析。(2)应用平行四边形定则求合力或运用正交分解法按相互垂直的两个方向上分别求合力。(3)根据F合＝ma求物体的加速度a；或求某一方向上的加速度。1.(2022·北京西城区期末)有关运动与相互作用的关系，下列说法正确的是()A.一个物体速度方向向东，则其受合力方向一定向东B.一个物体速度越大，则其受合力一定越大C.一个物体受合力为0，则其速度一定为0D.一个物体受合力越大，则其速度变化一定越快D如果物体向东做减速运动，则其合力方向向西，A错误；如果物体以很大的速度做匀速运动，则其合力为零，B、C错误；一个物体受合力越大，根据牛顿第二定律可知，其加速度越大，即速度变化就越快，D正确。2.(多选)(2023·山东烟台市质检)京张高铁是北京冬奥会的重要配套工程，其开通运营标志着冬奥会配套建设取得了新进展。如图1所示为某次高铁列车运行过程中某节车厢截面示意图，车厢内两拉手A、B分别向前进方向在竖直方向偏离角度α和β并保持不变。取重力加速度为g，不计空气等阻力，则下列说法正确的是()图1A.列车可能在减速进站B.两角度一定满足α＝βC.减小拉手悬绳长度，则偏角变大D.列车加速度大小为a＝gtanαABD由图可知拉手所受合力方向向左，则加速度方向向左，而前进方向向右，所以列车在做减速运动，选项A正确；拉手与列车具有相同的加速度，即两拉手具有相同的加速度，受力分析可知F合＝mgtanα＝ma，F合＝mgtanβ＝ma，所以α＝β，选项B正确；因列车加速度不变，则拉手的加速度不变，由F合＝mgtanα＝ma可知偏角不变，选项C错误；根据F合＝mgtanα＝ma，可得列车加速度大小a＝gtanα，选项D正确。考点三牛顿第三定律的理解与应用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，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。2.牛顿第三定律：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，作用在同一条直线上。3.作用力与反作用力的“六同、三异、二无关”“六同”作用力与反作用力的大小相同、性质相同、同一直线、同时产生、同时变化、同时消失“三异”作用力与反作用力的方向不同、受力物体不同、产生效果不同“二无关”作用力与反作用力与物体的运动状态无关、与是否和另外物体相互作用无关4.一对平衡力和一对作用力与反作用力的比较:一对平衡力一对作用力与反作用力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上不同点作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时产生、同时变化、同时消失一定同时产生、同时变化、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消题型一作用力与反作用力的关系(2021·浙江1月选考)如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加速运动时，长木板保持静止，此时()A.小车只受重力、支持力作用B.木板对小车的作用力方向水平向左C.木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力D.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等D对小车受力分析如图所示，小车受到4个作用力，选项A错误；木板对小车有竖直向上的支持力和水平向右的摩擦力，故木板对小车的作用力方向斜向上，选项B错误；根据牛顿第三定律，木板对小车的作用力一定等于小车对木板的作用力，选项C错误，D正确。题型二作用力和反作用力与一对平衡力的区别小巧美观的冰箱贴利用磁性贴在冰箱的竖直表面上。静止不动时，冰箱贴()A.受到的磁力小于受到的弹力B.与冰箱间有四对作用力与反作用力C.受到的磁力和弹力是一对作用力与反作用力D.受到冰箱的作用力一定竖直向上D冰箱贴静止不动，水平方向上，它受到的磁力和受到的弹力是一对平衡力，大小相等，故A、C错误；冰箱贴受到冰箱的作用力有