高考物理一轮复习讲义专题5牛顿运动定律分析

专题5牛顿运动定律分析考点精要1．掌握牛顿第一定律，理解惯性，理解运动和力的关系；2．理解牛顿第二定律，掌握牛顿第二定律解题的基本方法；3．掌握牛顿第三定律，能区分平衡力和相互作用力.热点分析牛顿运动定律是力学乃至整个经典物理学的基本规律，是动力学的基础，在整个物理学中占有十分重要的地位，是物理学的重要内容之一，也是历年高考物理试题的热点，是每年必考，反复考核的内容.知识梳理一、牛顿第一定律1．2．理解： ①定律的前一句话揭示了物体所具有的一个重要属性，即“保持匀速直线运动状态或静止状态”，这种性质叫惯性．牛顿第一定律指出了一切物体在任何情况下都具有惯性． ②定律的后一句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”这实际上是给力下的定义，即力是改变运动状态的原因（力并不是产生和维持物体运动的原因）． ③牛顿第一定律指出了物体不受外力作用时的运动规律．实际上，不受外力作用的物体是不存在的．物体所受到的几个力的合力为零时，其运动效果就跟不受外力相同，这时物体的运动状态是匀速直线运动或静止状态．二、牛顿第二定律1．内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟质量成反比．2．公式：F=ma3．物理意义：它突出了力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因．4．理解： （1）矢量性加速度与合外力都是矢量，它们的方向始终相同，加速度的方向唯一由合外力的方向决定． （2）瞬时性物体的加速度跟它所受到的合外力之间存在着瞬时对应关系，加速度随合外力同时产生、同时变化、同时消失． （3）相对性定律中的加速度是以地面或相对于地面静止或匀速直线运动的物体为参照物所量度的，即定律仅在惯性系中成立． （4）独立性物体受到多个力作用时，每个力都独立地产生一个加速度，且力和加速度之间仍遵循牛顿第二定律，就好象其他力不存在一样． （5）因果性分析5．牛顿第二定律解题的一般方法和步骤三、牛顿第三定律1．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．2．表达式：F甲对乙=F乙对甲，负号表示方向相反．3．意义：揭示了力的作用的相互性，即两个物体间只要有作用就必然会出现一对作用力和反作用力．4．特点：作用力、反作用力特点1．是同种性质的力如G与G反、FN与FN反、f与f反．2．作用在两个物体上，如G作用于人，G反作用于地球．3．同时产生、同时消失（甲对乙无作用、乙对甲也无作用）．4．不管静止或运动，作用力和反作用力总是大小相等，方向相反．5．与物体是否平衡无关．四、在应用牛顿第二定律时怎样使用正交分解法？ 正交分解是矢量运算的一种常见方法．在牛顿第二定律中应用正交分解时，直角坐标系的建立有两种方法．通常以加速度a的方向为x轴正方向，与此垂直方向为y轴，建立直角坐标系，将物体所受的力按x轴及y轴方向的分解，分别求得x轴和y轴方向上的合力Fx和Fy．根据力的独立性原理，各个方向上的力产生各自的加速度，得方程组Fx=ma，Fy=0．但有时用这种方法得到的方程组求解较为繁琐，因此在建立直角坐标系时，可根据物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a得ax和ay，根据牛顿第二定律得方程组Fx=max，Fy=may求解．至于采用哪种方法，要视具体情况灵活使用．五、突变类问题(力的瞬时性)1．物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力．若合外力的大小或方向改变，加速度的大小或方向也立即(同时)改变;或合外力变为零，加速度也立即变为零(物体运动的加速度可以突变)．2．中学物理中的“绳”和“线”，是理想化模型，具有如下几个特性：A．轻：即绳(或线)的质量和重力均可视为等于零，由此特点可知，同一根绳(或线)的两端及其中间各点的张力大小相等．B．软：即绳(或线)只能受拉力，不能承受压力(因绳能变曲)，由此特点可知，绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且背离受力物体的方向．C．不可伸长：即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的张力可以突变．3．中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性：A．轻：即弹簧(或橡皮绳)的质量和重力均可视为等于零，由此特点可知，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等．B．弹簧既能承受拉力，也能承受压力(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力．C．由于弹簧和橡皮绳受力时，要发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变，但是，当弹簧或橡皮绳被剪断时，它们所受的弹力立即消失．4．做变加速度运动的物体，加速度时刻在变化(大小变化或方向变化或大小、方向都变化)，某时刻的加速度叫瞬时加速度，由牛顿第二定律知，瞬时力决定瞬时加速度，确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力．典型题型1、图为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在点，另一端和运动员相连。运动员从点自由下落，至点弹性绳自然伸直，经过合力为零的点到达最低点，然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过程，下列表述正确的是()①经过点时，运动员的速率最大②经过点时，运动员的速率最大③从点到点，运动员的加速度增大④从点到点，运动员的加速度不变A．①③ B．②③ C．①④ D．②④2、如图甲所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接。图乙中v、α、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。图乙中正确的是3、如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦．现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为（）A．物块先向左运动，再向右运动 B．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动 C．木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动 D．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零4、某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N．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vt图可能是（取电梯向上运动的方向为正）（）5、某物体做直线运动的vt图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力）四个选项中正确的是（）6、雨摘下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关，雨滴速度越大，它受到的空气阻力越大：此外，当雨滴速度一定时，雨滴下落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的次方成正比()．假设一个大雨滴和一个小雨滴从同一云层同时下落，最终它们都_______（填“加速”、“减速”或”匀速”）下落．______（填“大”或“小”）雨滴先落到地面；接近地面时，______（填“大”或“小”）雨滴的速度较小．7、如右图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有A．a1=g，a2=gC．a1=0，a2=8、将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体()（A）刚抛出时的速度最大（B）在最高点的加速度为零（C）上升时间大于下落时间（D）上升时的加速度等于下落时的加速度9、质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面作直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图像如图所示。g取(1)物体与水平面间的运动摩擦因数μ；(2)水平推力F的大小；（3）0-10、受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其v-t(A)在0∼t1秒内，外力(B)在t1时刻，外力F(C)在t1∼t(D)在t1∼t基础训练1．如图所示，A、B两物体叠放在一起，用手拖住，让它们静止靠在墙边，然后释放，他们同时沿竖直墙面下滑，已知mA>mB，则物体B A．只受一个重力 B．受到重力、摩擦力各一个 C．受到重力、弹力、摩擦力各一个 D．受到重力、摩擦力各一个，弹力两个2．放在水平地面上的一物块，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=10ms2．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μ分别为 A．m=0.5kg B．m=1.5C．m=0.5kgD．m=1kg3．如图所示，轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板，竖立在水平面上．在薄板上放一重物，用手将重物向下压缩到一定程度后，突然将手撤去，则重物将被弹簧弹射出去，则在弹射过程中（重物与弹簧脱离之前）重物的运动情况是（） A．一直加速运动 B．匀加速运动 C．先加速运动后减速运动 D．先减速运动后加速运动4．物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合外力的方向之间的关系是（） A．速度方向、加速度方向、合外力方向三者总是相同的 B．速度方向可与加速度成任何夹角，但加速度方向总是与合外力的方向相同 C．速度方向总是与合外力方向相同，而加速度方向可能与速度方向相同，也可能不相同 D．速度方向总是与加速度方向相同，而速度方向可能与合外力方向相同，也可能不相同5．一物体重为50N，与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，现如图所示加上水平力F1和F2，若F2=15N时物体做匀加速直线运动，则F1 A．3N B．25N C．30N D．50N7.如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平地面上，右面靠墙，小车的上表面是一个光滑的斜面，斜面的倾角为α，设当地的重力加速度为g。那么，当有一个质量为m的物体在这个斜面上自由下滑时，小车对右侧墙壁的压力大小是（）A.B.C.D.8．如图所示，木块A与B用一轻弹簧相连，竖直放在木块C上，三者静置于地面上，它们的质量之比是1∶2∶3．设所有接触面都光滑，在沿水平方向抽出木块C的瞬间，木块A和B的加速度分别是aA=，所以aB=．“神舟六号”飞船安全着陆，在飞船距地面约1m时（即将着陆前的瞬间），安装在返回舱底部的四台发动机同时点火工作，使返回舱的速度由8m/s降至2m/s。设返回舱质量为3.5×103Kg，减速时间为0.2s。设上述减速过程为匀变速直线运动，试回答和计算下列问题：（g=10m/s2）在返回舱减速下降过程中，航天员处于超重还是失重状态？计算减速时间内，航天员承受的载荷值（即航天员所受的支持力与自身重力的比值）计算在减速过程中，返回舱受到四台发动机推力的大小。基础训练21.建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为的工人站在地面上，通过定滑轮将的建筑材料以0．500m／s2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lOm／s2)()A．510NB．490NC．890ND．910N2.搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则()A．al=a2B．a1<a2<2alC．a2=2a1D．a2>2al3．如图所示为杂技“顶杆”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，杆对地面上的人的压力大小为（） A．(M+m)g－ma B．(M+m)g+ma C．(M+m)g D．(M－m)g4.如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是()5．一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t0滑至斜面底端。已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定。若用F、v、s和E分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则下列图象中可能正确的是()EEOtt0D．FOtt0A．sOtt0C．vOtt0B．6．伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有()A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关MN7、如图所示，光滑轨道MO和ON底端对接且ON＝2MO，M、N两点高度相同。小球自M点右静止自由滚下，忽略小球经过O点时的机械能损失，以v、s、a、EK分别表示小球的速度、位移、加速度和动能四个物理量的大小。下列图象中能正确反映小球自M点到N点运动过程的是MNOOtvAOtsBOtaCOtEkD8、．匀速上升的升降机顶部悬殊有一轻质弹簧，弹簧下端挂有一小球，若升降机突然停止，在地面上的观察者看来，小球在继续上升的过程中()（A）速度逐渐减小（B）速度先增大后减小（C）加速度逐渐增大（D）加速度逐渐减小能立提升1．质量为m的三角形木楔A置于倾角为θ的固定斜面上，它与斜面间的动摩擦因数为μ，一水平力F作用在木楔A的竖直平面上，在力F的推动下，木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动，则F的大小为（）A．m[a+g(sinθ+μcos C．m[a+g(sinθ+μcos2．两个质量相同的小球用不可伸长的细线连接，置于场强为E的匀强电场中，小球1和2均带正电．电量分别为q1和q2（q1>q2）．将细线拉直并使之与电场方向平行，若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线的张力T为（不计重力及两小球间的库仑力）（）A．B．C．D．3．一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电荷量不变的小油滴，小油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比．若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为U，经一段时间后，小油滴以速率v匀速上升．若两极板间电压为U，小油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是（） A．2v、向下 B．2v、向上 C．3v、向下 D．3v、向上4．一质量为M的探空气球在匀速下降．若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g．现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从