高中物理 牛顿运动定律 第7节 牛顿运动定律 章末高效整合学案(新人教版)必修

1、第7讲 章末高效整合 知识框架加速度aa=0a0牛顿第一定律含义：运动不需要力来维持，运动状态的改变必须有力的作用惯性：物体的固有属性，任何物体都有保持原来的运动状态的性质。质量是惯性大小的唯一量度，它与物体受力及运动状态无关。平衡状态静止或匀速直线运动平衡条件：F合=0牛顿第二定律F合=ma四性同体性矢量性瞬时性独立性应用步骤 确定研究对象 受力分析 利用合理的方法（合成法、分解法、正交分解法） 根据平衡条件或牛顿定律列方程 求解方程牛顿第三定律三同大小相同性质相同同时产生、存在、消失三不同方向不同作用对象不同作用效果不同F= - F/ 常见的解题方法1理想实验法：所谓“理想实验”，又叫“假

2、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基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作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2控制变量法：这是物理学上常用的研究方法，在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量保持不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的相互关系在研究牛顿第二定律，确定F、m、a三者的关系时，就是采用的这种方法，以后我们还会用到3解题方法(1)整体法与隔离法：是我们处理实际问题时常用的两种思维方法整体法是把几个物体组

3、成的系统作为一个整体来分析，隔离法是把系统中的某个物体单独拿出来研究将整体法和隔离法相结合，灵活运用，有助于我们简便解题(2)图解法：处理动态平衡时常用的方法，在三力平衡情况下，一个力大小方向固定，一个力方向固定，判断第三个力大小变化及求极值情况特别方便(3)数形结合：利用几何图形(直角三角形)、力的平行四边形、力的矢量三角形等处理平衡问题如相似三角形法(4)解决中学物理极值问题和临界问题的方法：极限法：在题目中如出现“最大”“最小”“刚好”等词语时一般隐含着临界问题，处理这类问题时，可把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的假设法：有些物理过程中没有

4、明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题一般用假设法 二、对三个定律的深入理解1牛顿第一定律是物体不受外力作用的理想情况(1)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惯性(2)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

5、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例1、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B是以可靠事实为基础，经科学抽象，深刻反映自然规律的C没有事实为基础，只是理想推理D以上说法都不对【解析】理想实验是有可靠实验事实为基础的，但

6、却又包含科学抽象的成分，能更深刻反映自然规律故正确答案为B.【答案】B2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Fma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，k1，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

7、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例2：一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直杆，如右图所示，在这一瞬间悬绳断了，设杆

8、足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，试求木杆下降的加速度(设小猫质量为m，杆的质量为M)【解析】对猫和杆受力分析分别如图甲、乙所示甲 乙【答案】g，方向竖直向下三、牛顿运动定律的应用方法1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Fma，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(

9、1)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.(2)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合max，Fy合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“”“”混乱(3)整体法与隔离法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

10、系统(也叫物体组)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例3、两物体A、B质量分别为m和M，互相接触放在光滑水平面上，如右图所示，对物体A施加水平向右的推力F，则物体A对B的作用力为()A.FB.FC.F D.F【解析】方法一可以将物体A、B都隔离出来分别受力分析物体A，水平方向上受到水平向右的推力F和B对A的作用力F1，如图甲所示由牛顿第二定律得FF1ma物体B受到水平向右的推力F1，由牛顿第二定律得F1Ma由牛顿第三定律得F1F1由以上三式解得F1F方法二由于两物体运动情况相同：一起向右

11、匀加速运动将A、B作为整体受力分析由牛顿第二定律得A和B的加速度为a将物体B隔离出来，在水平方向受到A的作用力F1，由牛顿第二定律得F1MaF. 牛顿运动定律 单元综合评估一、选择题1.假设洒水车的牵引力不变，且所受阻力与车重成正比，未洒水时，做匀速行驶，洒水时它的运动情况将是()A做变加速直线运动B做匀加速直线运动C做匀减速运动D继续保持做匀速直线运动【解析】因为车所受阻力与车重成正比，所以随着水的质量m的减少，车重减少，阻力F减小，但牵引力不变，因此a越来越大，即车做变加速直线运动【答案】A2.如右图所示，在水平轨道的车厢里，用细绳悬吊一个小球A，当车厢匀速运动时，悬线保持竖直方向，现发现

12、悬线偏斜，下述说法中正确的是()A车做匀加速运动B车做匀减速运动C车的加速度方向向右D车的加速度方向向左【答案】C3如右图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态则该力可能为图中的()AF1BF2CF3 DF4【解析】因OB处于竖直状态，则线BA中无作用力，故球A只受重力、OA拉力和外力F，由平衡条件知该力可能是图中F2、F3，故BC正确【答案】BC4.右图中只有B物体左面是光滑的，其余各接触面都是粗糙的如果用水平力F将物体A和B压紧在竖直墙上不

13、动，则物体A受到的摩擦力的情况是()A左、右都受向上的摩擦力B左侧受向上的摩擦力，右侧受向下的摩擦力C左、右都受向下的摩擦力D左侧受向下的摩擦力，右侧受向上的摩擦力【解析】B物体左面是光滑的，说明B左侧只受水平力F的作用，B右侧受到向上的摩擦力，与其重力的合力为零A物体左侧受B右侧施加的向下的摩擦力，还受到向下的重力，A物体右侧一定受向上的摩擦力【答案】D5.如图所示，质量为m的物体在粗糙斜面上以加速度a加速下滑，现加一个竖直向下的力F作用在物体上，则施加恒力F后物体的加速度将()A增大 B减小C不变 D无法判断【解析】施加力F前，mgsin mgcos ma施加力F后，(mgF)sin (m

14、gF)cos ma得a.【答案】A6.如右图所示，几个不同倾角的光滑斜面，有共同的底边，顶点在同一竖直线上，若小物块从斜面顶端由静止开始下滑，滑到底端所用时间最短的倾角为()A30 B45C60 D75【解析】设斜面倾角为，底边长为l，则斜面长xl/cos ，物体沿斜面下滑的加速度agsin ，下滑到底端所用的时间t，当sin 21，即45时，t最小，下滑时间最短【答案】B7.质量均为m的A、B两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上A紧靠墙壁，如右图所示今用恒力F将B球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间()AA球的加速度为F/2m BA球的加速度为零CB球的加速度为F/

15、2m DB球的加速度为F/m【解析】有F存在时，弹簧的弹力FTF；撤去F的瞬间，弹簧未来得及伸长，弹力仍然为FT，对B球：由FTmBaB，得B球的加速度aBF/m，A球加速度为零，故正确答案为BD.【答案】BD8.如右图所示，木块A、B静止叠放在光滑水平面上，A的质量为m，B的质量为2m，现施水平力F拉B，A、B刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动若改用水平力F拉A，使A、B也保持相对静止，一起沿水平面运动，则F不超过()A2F BF/2C3F DF/3【解析】用水平力F拉B时，A、B刚好不发生相对滑动，这实际上是将要滑动但尚未滑动的一种临界状态，从而可知此时的A、B间的摩擦力为最大静摩擦力先

16、用整体法考虑，对A、B整体：F(m2m)a，再将A隔离可得A、B间最大静摩擦力：FfmmaF/3，若将F作用在A上，隔离B可得：B能与A一起运动，而A、B不发生相对滑动的最大加速度aFfm/2m；再用整体法考虑，对A、B整体：F(m2m)aF/2.【答案】B9.如右图所示，位于水平地面上质量为m的木块，在大小为F，方向与水平方向成角的拉力作用下沿地面做匀加速直线运动，若木块与地面间的动摩擦因数为，则木块的加速度大小为()A. B.C. D.【解析】用正交分解法先求合力，再根据牛顿第二定律求加速度对木块进行受力分析，受到4个力作用：重力mg、支持力FN、拉力F、摩擦力Ff.以水平方向为x轴，以竖

17、直方向为y轴，如图所示，建立直角坐标系由牛顿第二定律得：Fcos -Ff=maFsin FNmg0又因为FfFN由可得a.故选D.【答案】D10.如右图是某同学对颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根绳绕过两个定滑轮和动滑轮后各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(右图中是用手指代替颈椎做实验)，整个装置在同一竖直平面内，如果要增大手指所受的拉力，可采取的办法是()A只增加绳的长度 B只增加重物的重量C只将手指向下移动 D只将手指向上移动【解析】本题考查力的合成与分解、共点力的平衡条件根据共点力的平衡条件，两个绳子拉力的合力大小等于手指的拉力大小，绳子的拉力等于重物的重力，

18、增加绳的长度，不会改变绳子的拉力大小，也不会改变二者的合力，A项错误；增加重物的重力，绳子的拉力也会变大，两根绳子拉力的合力变大，B项正确；将手指向下移动，绳子上的拉力不变，但是两根绳子的夹角变小，两根绳子上拉力的合力变大，C项正确；同理，将手指向上移动，两根绳子的夹角变大，两根绳子上拉力的合力变小，D项错误【答案】BC二、非选择题11在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如右图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出(1)当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力(2)一组同学

19、在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该做a与的图象(3)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-去图线如图所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？【解析】(1)只有M与m满足Mm才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力(2)由于a，所以a-图象应是一条过原点的直线，所以数据处理时，常作出a与的图象(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时，由图象知乙的加速度大，故乙的拉力F大(或乙中盘及盘中砝码的质量大)【答案】(1)Mm(2)(3)拉力不同12.如右

20、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多大加速度向左运动时，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，线的拉力大小为多少？【解析】小球跟滑块的加速度相同，当小球对滑块压力刚好为零时，小球只受重力mg和拉力F作用根据牛顿第二定律有：Fcos =maFsin mg0联立两式，并将45代入得ag.当a2gg时，小球将“飘”起来，根据两式，将a2g代入得Fmg，arcsin45.【答案】gmg13.为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的车距已知某地高速公路的最高限速v=110 km/h(右图)，假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车到汽车开始减速的时间t=0.50 s，刹车时汽车受到的阻力大小为车重的0.40倍，则