拓扑教育牛顿

拓扑教育 纳百川，容学问，立德行，善人品拓扑教育学科教师讲义 Toppds00 副校长/组长签字：签字日期：年 级：高一 课时数：2 辅导科目：物理课题牛顿运动定律授课日期及时段14年7月25日8:00—10:00a.m/p.m.(A/B/D/E/F)教学目的重难点教学内容【基础知识巩固】基本概念1、 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。这就是牛顿第一定律。牛顿第一定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性。所以牛顿第一定律又叫做惯性定律。2、 量度物体惯性大小的物理量是它们的质量。质量是标量，在国际单位制中，质量的单位是千克，符号是kg。3、 物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，这就是牛顿第一定律。用公式表示为Fma。4、 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，后一物体一定同时对前一物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力与反作用力。5、 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。这就是牛顿第三定律。6、 如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。在共点力作用下，物体的平衡条件是合力为零。7、 物体对支持物的压力大于物体所受重力的现象叫做超重现象。（加速度向上），物体对支持物的压力小于物体所fl!lfl!l教拓I育摸受重力的现象叫做失重现象。(加速度向下)8、测量值跟被测物理量的真实值总会有差异，这种差异叫做误差。由偶然因素造成的叫做偶然误差，由仪器的缺陷、实验方法不完善造成的误差叫做系统误差。一、牛顿运动定律1.牛顿第一定律是物体不受外力作用的理想情况它的物理意义在于：说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因.说明一切物体都有保持原有运动状态不变的性质一一惯性.对于惯性的理解要注意以下三点：一切物体都具有惯性.这里的一切，是没有例外的意思，不论构成物体的物质是何种类、质量多大、是否受力、处于怎样的运动状态，物体都具有惯性.惯性是物体的固有属性，当物体不受外力时，惯性表现为保持原有的运动状态(或静止状态)，物体受外力时它表现为改变运动状态的难易程度.质量是惯性大小的量度，一个物体质量保持不变，它的惯性大小就不会变，它与一切外界因素均无关.所谓“理想实验”，又叫“假想实验”“抽象的实验”或“思想上的实验”，它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法.“理想实验”不同于科学实验，它是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程做出更深层次的抽象活动.惯性定律的得出就是理想实验的一个重要结论.牛顿第一定律只定性地说明了力是使物体产生加速度的原因，牛顿第二定律给出了定量结论.(1)牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，任何物体都有惯性，描述了物体不受力时保持匀速直线运动或静止状态，并建立了惯性参考系.只有在牛顿第一定律成立的惯性参考系中，牛顿第二定律才成立.因此说牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础.牛顿第二定律定量地描述了加速度与力的关系，明确了质量是物体惯性大小的量度.公式F=ma这种形式只对应国际单位制，即F、m、a分别用N、kg、m/s2作单位时，k=1，才能写成简化式.利用牛顿第二定律解答的两类问题：一是根据已知受力情况，研究物体的运动情况；二是根据已知物体的运动情况，求未知力.无论哪种情况，都要先对物体进行正确的受力分析和运动状态分析，画出受力示意图，利用力的正交分解法，根据牛顿第二定律建立物体所受的合力与加速度的关系式，建立物体的加速度与运动状态之间的关系.(2)对于牛顿第三定律要明确“三个一样、两个不一样”“三个一样”是指作用力和反作用力大小一样，力的性质一样，力产生和消失的时刻及变化情况一样.“两个不一样”是指作用力和反作用力的方向不一样，作用对象即受力物体不一样.另外还需注意区别一个力的反作用力和它的平衡力这两个不同的概念.二、牛顿运动定律的应用方法力、加速度、速度的关系要想了解一个物体运动的情况，必须分析受力情况、产生的加速度及达到的速度，根据它们之间的关系一步步分析，才能得出结论，特别是有些稍难的题目，不用此种方法很难求解.物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，合力与加速度的关系式为F=ma，只要有合力，不管速度是大、是小或是零，都有加速度.只有合力为零时，加速度才能为零，一般情况下，合力与速度无必然联系，只有加速度才与合力有必然的联系.掌握用牛顿第二定律解题的三种主要方法合成法合成法一般适用于物体受两个力作用的情形，利用平行四边形定则将两个力合成，则F合=ma.正交分解法建立坐标系、确定x轴的正方向通常有两种方法：分解力不分解加速度，此时一般规定加速度方向为x轴正方向.方程为Fx合=ma，Fy合=0.分解加速度不分解力，此种方法以某个力方向为x轴正方向，把加速度分解在x轴和y抽上.方程为Fx^=max，Fy^=may.综合应用牛顿定律和运动学公式才能解答的问题，通常选初速度v0的方向和垂直于v0的方向为坐标轴正方向，否则，易造成“+”“一”混乱.整体法与隔离法

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育:①连接体连接体是指在所研究的问题中涉及的多个物体（或叠放在一起，或并排挤在一起，或用绳、杆联系在一起）组成的系统（也叫物体组）.②解决连接体问题的基本方法处理连接体问题的方法：整体法与隔离法.要么先整体后隔离，要么先隔离后整体.不管用什么方法解题，所使用的规律都是牛顿运动定律.三、用极限法分析动力学问题在物体的运动变化过程中，往往达到某个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态叫临界状态，相应的待求物理量的值叫临界值，利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径，这种方法称为临界条件法，也叫极限法.这种方法是将物体的变化过程推至极限一一临界状态，抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程进行求解.【典型例题讲解】例题一关于伽利略理想实验，下列说法正确的是（）A.完全是理想的，没有事实为基础A.完全是理想的，没有事实为基础B.C.没有事实为基础，只是理想推理D.以上说法都不对B.C.没有事实为基础，只是理想推理D.以上说法都不对是以可靠事实为基础，经科学抽象，深刻反映自然规律的解析:确答案为B.解析:确答案为B.答案：B理想实验是有可靠实验事实为基础的，但却又包含科学抽象的成分，能更深刻反映自然规律.故正例题二A.2gl1+V2-0—-F-阻mg■和v例题二A.2gl1+V2-0—-F-阻mg■和vomg—F阻mg+%B.2g(1+V2F-阻mg，C.2gl1+V2―-2Fmg，和vomg—F阻yD.2gl1+V2-0 :2Fmg，（2009•全国卷II）以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物块.假定物块所受的空气阻力F阻大小不变.已知重力加速度为g，则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为（）解析：上升的过程由牛顿第二定律得:mg+F阻=ma解析：上升的过程由牛顿第二定律得:mg+F阻=ma1,由运动学知识得:v2=2a1h,联立解得：h=-v2^.M+mg)下落的过程中由牛顿第二定律得:mg—F^=ma2,由运动学知识得:v2=2a2h,将a2和h代入可得:v=mg—F阻mg+F阻v0，故A正确.例题三质量分别为2kg和3kg的物块A.B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连.如下图所示，今对物块A、B分别施以方向相反的水平力F1、F2，且F1=20N,F2=10N,则下列说法正确的是()一A弹簧的弹力大小为16N如果只有F1作用，则弹簧的弹力大小变为12N若把弹簧换成轻质绳，则绳对物体的拉力大小为零若F1=10N、F2=20N，则弹簧的弹力大小不变解析： 以物体A和B为整体，加速度a=F17F2=2m/s2，方向水平向左.以物体A为研究对象，水平方mA+mB向受F1及弹簧向右的拉力F拉作用，由牛顿第二定律有F-F拉=mAa，得F拉=16N，所以A项对.若只有F1作用，则它们的加速度a'=—F1—=4m/s2，弹簧的拉力F'=ma'=12N,所以B项对.mA+mB 拉BC项中将弹簧换成轻质绳，绳对物体的拉力等于原来弹簧的拉力，不为零，C项错.若F1=10N、F2=20N,TOC\o"1-5"\h\z则它们的加速度a"=F2-F1=2m/s2，方向水平向右，以物体A为研究对象，由牛顿第二定律有F〃一F,=mA+mB 拉1mAa，得F拉〃=14N，所以D项错.故选A、B.例题四如右图所示，细线的一端固定于倾角为45°的光滑斜面体A的顶端处，另一端拴一质量为m的小球.当斜面体以2g的加速度向左加速运动时，线的拉力为多大？ "父解析： 对小球进行受力分析如右图所示，将ft、fn沿水平和竖直方向进行正交分 〃匕“"b.解，当斜面体向左加速运动时，有FTcos45°-FNsin45°=ma 'FTsin45°+FNcos45°=mg^777777777777777777777^77^7/联立两式可解得：FT=22m(g+a),Fn=号m(g—a)可见，a发生变化时，Ft、Fn的大小都会发生改变，并且当a增大时，Ft将增大，Fn将减小.当a增大至g时，此时Fn恰好等于零，即小球此时只受到重力和细线的拉力两个力的作用.若a继L\续增大，小球将脱离斜面而“飘”起来，拉力Ft的方向不再沿斜面方向.可见，加速度a=g是小球受力情况发生质变的临界点.当a<g时，小球受三个力作用，Ft沿斜面方向；当a>g运动时， G小球只受两个力的作用，ft将不再沿斜面方向.

fl!lfl!l孝攵拓I育撰所以，当斜面体以加速度a=2g向左加速运动时，小球只受两个力的作用（如右图所示），此时有：FTsin0=ma,FTcos0=mg,将a=2g代入可得：F「='••；5mg.【随堂练习巩固】一、选择题l.下列物体的运动状态保持不变的是( )A.匀速行驶的列车B.地球同步卫星C.自由下落的小球D.在水面上浮动的木块2.对下列现象解释正确的是( )在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小车就会停下来，所以力是物体运动的原因向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以速度也越来越小急刹车时，车上的乘客由于惯性一样大，所以都会向前倾倒质量大的物体运动状态不容易改变，是由于物体的质量大，惯性也就大的缘故有关加速度的说法，正确的是 （ ）物体加速度的方向与物体运动的方向不是同向就是反向物体加速度方向与物体所受合外力的方向总是相同的当物体速度增加时，它的加速度也就增大只要加速度为正值，物体一定做加速运动关于作用力和反作用力，以下说法正确的是 （ ）手用力拉弹簧，使弹簧拉长之后，才能对手有反作用力B•物体的重力和地面支持力是一对作用力和反作用力作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的同类性质的力作用力和反作用力是作用在同一物体上的两个等值反向的力静止在光滑水平面上的物体，在开始受到水平拉力的瞬间，下述正确的是（ ）物体立刻产生加速度，但此时速度为零物体立刻运动起来，有速度，但加速度还为零速度与加速度都为零速度与加速度都不为零在粗糙水平面上，质量为m的物体，受水平拉力F作用后产生的加速度为a，物体受到摩擦力为Ff如果把拉力改为2F，则有 （ ）

加速度仍为a B.加速度变为2aC.摩擦力仍为Ff D.摩擦力变为2Ff质量为60kg的人，站在升降机内的台秤上，测得体重为480N,则升降机的运动应是（ ）匀速上升或匀速下降 B.加速上升C.减速上升 D.减速下降物体受10N的水平拉力作用，恰能沿水平面匀速运动，当撤去这个拉力后，物体将（ ）匀速运动 B立即停止运动C.产生加速度，做匀减速运动 D.产生加速度，做匀加速运动(一辆小车在水平地面上行驶，悬挂的摆球相对小车静止并与竖直方向源角（如下图所示）下列关于小车运动情况，说法正确的是(加速度方向向左，大小为gtana。加速度方向向右，大小为gtana加速度方向向左，大小为gsina加速度方向向右，大小为gsinaTOC\o"1-5"\h\z有两个物体，质量分别为m1和m2,m1原来静止，m2以速度v向右运动，它们同时各受到一个向右的大小相等的恒力作用，它们能达到相同速度的条件是 （ ）ml<m2 B.ml=m2Cml>m2 Dml远远大于m2如右图所示，不计绳的质量及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M，水平面光滑， !当在绳端施以F=mgN的竖直向下的拉力作用时，物体A的加速度为"，当在B端挂一质 j8量为mkg的物体时，A的加速度为气，则a1与气的关系正确的是（ ）a1=a2 B. a1>a2C.a1<a2 D.无法判断如图所示，吊篮P悬挂在天花板上，与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的 ~P轻弹簧托住，当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间，吊篮P和物体Q的加速度大小是（ ）aP=aQ=gaP=2g，aQ=gaP=g，aQ=2g

fl孝攵拓fl孝攵拓I育撰aP=2g，aQ=0二、填空题一物体置于光滑的水平面上，在10N水平拉力作用下，从静止出发经2秒，速度增加到10m/s，则此物体的质量为kg。总质量为M的热气球由于故障在空中以速度V0匀速下降.为了阻止继续下降，在t=0时刻，从热气球中释放了一个质量为m中释放了一个质量为m的沙袋.不计空气阻力，当t=时，热气球停止下降，这时沙袋的速度为15.在水平面上用水平力F拉物体从静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v时撤掉F，物体在水平面上滑行直到停止，物体的速度图象如图所示，物体在水平面上的摩擦力为Ff15.在水平面上用水平力F拉物体从静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v时撤掉F，物体在水平面上滑行直到停止，物体的速度图象如图所示，物体在水平面上的摩擦力为Ff，则三、计算题16.如图所示，A、B两个物体间用最大张力为100N的轻绳相连，mA=4kgmB=8kg，在拉力F的作用下向上加速运动，为使轻绳不被拉断，F的最大值是多少？（g取10m/s2）如图所示，跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计，取重力加速度g=10m/s2。当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为多少?为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离，已知某高速公路的最高限速v=120km/h。假设前方车辆因故障突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t=0.50s。刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍。该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？（取重力加速度g=10m/s2）【课后强化练习】一、选择题下面关于惯性的说法中，正确的是 （）运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以运动速度大的物体具有较大的惯性物体受的力越大，要它停下来就越困难，所以物体受的推力越大，则惯性越大C.物体的体积越大，惯性越大D•物体含的物质越多，惯性越大关于作用力与反作用力，下列说法中正确的有 （）物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，故这两个力合力为零作用力与反作用力可以是不同性质的力，例如，作用力是弹力，其反作用力可能是摩擦力作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上在一种叫做“蹦极跳”的运动中，质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软的橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5L时达到最低点，若不计空气阻力，则在弹性绳从原长达最低点的过程中，以下说法正确的是 （）A.速度先减小后增大

B.加速度先减小后增大B.加速度先减小后增大速度一直减小，直到为零加速度一直增大，最后达到某一最大值如图所示，悬挂于小车里的小球偏离竖直方向。角，则小车可能的运动情况是（ ）向右加速运动向右减速运动向左加速运动向左减速运动在升降机内的地板上放一秤，一人站在秤上，用W表示升降机匀速运动时秤的示数，W1和W2分别表示升降机以大小为a的加速度加速上升和减速下降时秤的示数，则（ ）A.W2<W<W1W<W1A.W2<W<W1W<W1=W2 D.W>W1，W>W2如图所示，A和B的质量分别是1kg和2kg，弹簧和悬线的质量不计，在A上面的悬线烧断的瞬间（ ）A的加速度等于3gA的加速度等于gB的加速度为零B的加速度为g一物体向上抛出后，所受空气阻力大小不变，从它被抛出到落回原地的过程中（ ）上升时间大于下降时间上升加速度大于下降加速度上升阶段平均速度大于下降阶段平均速度上升阶段平均速度小于下降阶段平均速度质量为M的木块位于粗糙的水平面上，若用大小为F的水平恒力拉木块，其加速度为A.当拉力方向不TOC\o"1-5"\h\z变，大小变为2F时，木块的加速度为a，，则 （ ）A. a' =a B. a' <2a C.a' >2a D. a' =2a质点所受的力F随时间变化的规律如图所示，力的方向始终在一直F*线上.已知t=0时质点的速度为零.在图示的t1、t2、t3和t4各时刻中，哪一时刻质点的速度最大 （ ）A.t1 B. t2t D. t

如图所示，在水平面上，质量为10kg的物块A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的另一端固定在小车上，小车静止不动，弹簧对物块的弹力大小为5N时，物块处于静止状态，若小车以加速度a=1m/s2沿水平地面向右加速运动时()物块A相对小车仍静止 物块A受到的摩擦力将减小物块A受到的摩擦力大小不变 |J件物块A受到的弹力将增大二、填空题某火箭发射场正在进行某型号火箭的发射试验。该火箭起飞时质量为2.02X103kg，起飞推力2.75X106N，火箭发射塔高100m，则该火箭起飞时的加速度大小为m/s2；在火箭推动力不变的情况下，若不考虑空气阻力及火箭质量的变化，火箭起飞后，经s飞离火箭发射塔.(g=9.8m/s2)用一个力作用在A物体上产生的加速度为a「作用于B物体上产生的加速度为气，若将该力同时作用在A、B两个物体上时，A、B的加速度应为.如图所示，足球守门员在发门球时，将一个静止的质量为0.4kg的足球，以10m/s的速度踢出，足球沿草地做直线运动，受到的阻力是足球重力的0.2倍当足球运动至距发球点20m的后卫队员处时，速度为 m/s.(g取10m/s2) - 如图所示，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.细线的另一端拴一质量为m的小球，当滑块至少以a=向左运动时，小 、、球对滑块的压力等于零，当滑块以a=2g的加速度向左运动时，线中拉力T=.。一A45三、计算题一个质量m=3.0kg的物块，静止在水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为以=0.20.现在给物块施加一个大小为15N，方向向右的水平推力七，并持续作用6s，在6s末时撤去七，在撤去七的同时给物块施加一个大小为12N、方向向左的水平推力匕，持续一段时间后又将它撤去，并立即给物块施加一个大小仍为12N，方向向右持续作用的水平推力F3.已知物块开始运动经历14s速度达到18m/s，方向向右.求物块14s内发生的位移.(g取10m/s2:

fl教拓fl教拓I育撰如图所示，质量M=10kg的木楔ABC静置于粗糙水平地面上，动摩擦因数以二0.02,在木楔的倾角为30°的斜面上，有一个质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s=1.4m时，其速度v=1.4m/s.在这个过程中木楔未动.求地面对木楔的摩擦力的大小和方向.(重力加速度g=10m/s2'蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m高处.已知运动员与网接触的时间为1.2s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小(g=10m/s2)

参考答案（卷1）、1.A 2.D 3.B 4.C 5.A 6.C 7.C 8.C 9.A 10.A 11.B12.DMv、13.2kg14.(M-m)V0/mg； 15.4:1三、16.解：要使轻绳不被拉断，则绳的最大拉力Ft=100N，先以B为研究对象，受力分析如图（1）所示，据牛顿第二定律有FT-mBg=mBa ①FtkFBAFtkFBABmag