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專題四牛頓運動定律 考點基礎(chǔ)自清 考點互動探究 內(nèi)容索引 考點基礎(chǔ)自清 一 牛頓第一定律1 內(nèi)容一切物體總保持狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài) 2 意義 1 指出力不是維持物體運動的原因 而是改變物體運動狀態(tài)的原因 即力是產(chǎn)生的原因 2 指出了一切物體都有 因此牛頓第一定律又稱為 答案 加速度 勻速直線運動 慣性 慣性定律 答案 3 牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài) 而實際中不受力作用的物體是不存在的 當(dāng)物體受外力但時 其運動效果跟不受外力作用時相同 物體將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài) 3 慣性 1 定義 物體具有保持原來狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) 2 量度 是物體慣性大小的唯一量度 的物體慣性大 的物體慣性小 3 普遍性 慣性是物體的固有屬性 一切物體都有慣性 與物體的運動情況和受力情況 所受合力為零 勻速直線運動 質(zhì)量大 質(zhì)量 質(zhì)量小 無關(guān) 答案 二 牛頓第二定律1 內(nèi)容物體加速度的大小跟所受外力的合力成正比 跟它的質(zhì)量成反比 加速度的方向跟方向相同 2 表達式 F 三 牛頓第三定律1 牛頓第三定律的內(nèi)容兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小 方向 作用在同一條直線上 合外力 ma 相等 相反 答案 2 作用力與反作用力的 三同 三異 三無關(guān) 1 三同 大小相同 相同 變化情況相同 2 三異 方向不同 物體不同 產(chǎn)生的效果不同 3 三無關(guān) 與物體的種類無關(guān) 與物體的運動狀態(tài)無關(guān) 與物體是否和其他物體存在相互作用無關(guān) 性質(zhì) 受力 答案 四 力學(xué)單位制1 力學(xué)中的基本物理量及單位 1 力學(xué)中的基本物理量是 質(zhì)量 時間 2 力學(xué)中的基本單位 基本物理量的所有單位都是基本單位 如 毫米 mm 克 g 毫秒 ms 等等 三個基本物理量的單位在國際單位制中分別為米 m 2 單位制 1 由基本單位和導(dǎo)出單位組成的單位系統(tǒng)叫做單位制 2 國際單位制 SI 國際計量大會制定的國際通用的 包括一切計量領(lǐng)域的單位制 叫做國際單位制 長度 千克 kg 秒 s 答案 五 超重與失重1 超重 1 定義 物體對支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象 2 產(chǎn)生條件 物體具有向的加速度 2 失重 1 定義 物體對支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象 2 產(chǎn)生條件 物體具有向的加速度 大于 上 小于 下 1 冰壺在冰面上運動時受到的阻力很小 可以在較長時間內(nèi)保持運動速度的大小和方向不變 我們可以說冰壺有較強的抵抗運動狀態(tài)變化的 本領(lǐng) 這里所指的 本領(lǐng) 是冰壺的慣性 則慣性的大小取決于 A 冰壺的速度B 冰壺的質(zhì)量C 冰壺受到的推力D 冰壺受到的阻力 解析 1 2 3 4 5 學(xué)考通關(guān)練 解析質(zhì)量是慣性大小的唯一量度 2 2016 金華十校9月模擬 踢足球是青少年最喜愛的運動項目之一 足球運動中包含有豐富的物理常識 如圖1所示 某校一學(xué)生踢球時 A 腳對球的作用力大于球?qū)δ_的作用力B 腳對球的作用力與球?qū)δ_的作用力大小相等C 腳對球的作用力與球的重力是一對平衡力D 腳對球的作用力與球?qū)δ_的作用力是一對平衡力 1 2 3 4 5 解析 解析由牛頓第三定律 作用力與反作用力總是大小相等 方向相反 作用在同一條直線上知 B正確 A D錯誤 一學(xué)生踢球時 腳對球的作用力與球的重力不在一條直線 所以不是平衡力 C不正確 圖1 3 2016 浙江10月學(xué)考 2 下列均屬于國際制基本單位的是 A m N JB m kg JC m kg sD kg m s N 解析 1 2 3 4 5 解析力學(xué)中有3個基本物理量 質(zhì)量 長度 時間 單位分別是 kg m s 力 N 功 J 這些都不是國際基本物理量 所以答案為C 4 牛頓第二定律的表達式可以寫成m 對某個物體來說 它的質(zhì)量m A 跟合外力F成正比B 跟合外力F與加速度a都無關(guān)C 跟它的加速度a成反比D 跟合外力F成反比 跟它的加速度a成正比 解析 1 2 3 4 5 解析m 只是一個計算式 物體質(zhì)量與合外力和加速度均無關(guān) 5 2015 浙江1月學(xué)考 如圖2所示 小文同學(xué)在電梯中體驗加速上升和加速下降的過程 這兩個過程 A 都是超重過程B 都是失重過程C 加速上升是失重過程 加速下降是超重過程D 加速上升是超重過程 加速下降是失重過程 解析 1 2 3 4 5 圖2 返回 解析加速上升時加速度方向向上 故支持力大于重力 為超重 加速下降時加速度方向向下 支持力小于重力 為失重 故選D項 考點互動探究 1 應(yīng)用牛頓第一定律分析實際問題時 要把生活感受和理論問題聯(lián)系起來深刻認識力和運動的關(guān)系 正確理解力不是維持物體運動狀態(tài)的原因 克服生活中一些錯誤的直觀印象 建立正確的思維習(xí)慣 2 相互作用力與平衡力的比較 例1課間休息時 一位男生跟一位女生在課桌面上扳手腕比力氣 結(jié)果男生把女生的手腕壓倒到桌面上 如圖3所示 對這個過程中作用于雙方的力 描述正確的是 A 男生扳女生手腕的力一定比女生扳男生手腕的力大B 男生扳女生手腕的力與女生扳男生手腕的力一樣大C 男生扳女生手腕的力小于女生臂膀提供給自己手腕的力D 男生扳女生手腕的力與女生臂膀提供給自己手腕的力一樣大 圖3 解析 解析根據(jù)牛頓第三定律 男生扳女生手腕的力與女生扳男生手腕的力大小相等 規(guī)律總結(jié) 應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注意的三個問題1 定律中的 總是 說明對于任何物體 在任何情況下牛頓第三定律都是成立的 2 作用力與反作用力雖然等大反向 但因作用的物體不同 所產(chǎn)生的效果 運動效果或形變效果 往往不同 3 作用力與反作用力只能是一對物體間的相互作用力 不能牽扯第三個物體 解析 1 多選 如圖4所示 在勻速前進的磁懸浮列車里 小明將一小球放在水平桌面上 且小球相對桌面靜止 關(guān)于小球與列車的運動 下列說法正確的是 A 若小球向前滾動 則磁懸浮列車在加速前進B 若小球向后滾動 則磁懸浮列車在加速前進C 磁懸浮列車急剎車時 小球向前滾動D 磁懸浮列車急剎車時 小球向后滾動 解析列車加 減 速時 小球由于慣性保持原來的運動狀態(tài) 即原速率 不變 相對于車向后 前 滾動 選項B C正確 1 2 3 變式題組 圖4 2 2014 浙江1月學(xué)考 如圖5所示 將甲 乙兩彈簧互相鉤住并拉伸 則 A 甲拉乙的力小于乙拉甲的力B 甲拉乙的力大于乙拉甲的力C 甲拉乙的力與乙拉甲的力是一對平衡力D 甲拉乙的力與乙拉甲的力是一對相互作用力 圖5 1 2 3 解析 解析根據(jù)牛頓第三定律 相互作用的兩個物體間的作用力大小相等 方向相反 甲 乙間的力為相互作用力 故D項正確 3 2016 金華十校9月模擬 下列說法中正確的是 A 運動越快的汽車越不容易停下來 是因為汽車運動得越快 慣性越大B 作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力C 伽利略的理想實驗是憑空想象出來的 是脫離實際的理論假設(shè)D 馬拉著車向前加速時 馬對車的拉力大于車對馬的拉力 1 2 3 解析 解析物體的慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān) 與物體的速度無關(guān) 選項A錯誤 作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力 選項B正確 伽利略的理想實驗是建立在嚴格的推理的基礎(chǔ)上的 與實際的理論不脫離 選項C錯誤 馬拉著車向前加速時 馬對車的拉力與車對馬的拉力是一對作用力與反作用力 故馬對車的拉力等于車對馬的拉力 選項D錯誤 1 2 3 考點二牛頓第二定律的理解和應(yīng)用 1 對牛頓第二定律的理解 2 牛頓第二定律瞬時性的 兩種 模型加速度與合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系 二者總是同時產(chǎn)生 同時變化 同時消失 具體可簡化為以下兩種模型 1 剛性繩 或接觸面 不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體 剪斷 或脫離 后 其彈力立即消失 不需要形變恢復(fù)時間 2 彈簧 或橡皮繩 兩端同時連接 或附著 有物體的彈簧 或橡皮繩 特點是形變量大 其形變恢復(fù)需要較長時間 在瞬時性問題中 其彈力的大小往往可以看成保持不變 例2 2016 東陽市聯(lián)考 如圖6所示 物塊1 2間用剛性輕質(zhì)桿連接 物塊3 4間用輕質(zhì)彈簧相連 物塊1 3質(zhì)量為m 物塊2 4質(zhì)量為M 兩個系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上 并處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出 設(shè)抽出后的瞬間 物塊1 2 3 4的加速度大小分別為a1 a2 a3 a4 重力加速度大小為g 則有 圖6 解析 解析在抽出木板的瞬間 物塊1 2與剛性輕桿連接處的形變立即消失 受到的合力均等于各自重力 所以由牛頓第二定律知a1 a2 g 而物塊3 4間的輕質(zhì)彈簧的形變還來不及改變 此時彈簧對物塊3向上的彈力大小和對物塊4向下的彈力大小仍為mg 因此物塊3滿足mg F a3 0 技巧點撥 求解瞬時加速度問題時應(yīng)抓住 兩點 1 物體的受力情況和運動情況是時刻對應(yīng)的 當(dāng)外界因素發(fā)生變化時 需要重新進行受力分析和運動分析 2 加速度可以隨著力的突變而突變 而速度的變化需要一個過程的積累 不會發(fā)生突變 解析 4 如圖7所示 質(zhì)量為1kg的物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為0 2 物體在7N的水平拉力作用下獲得的加速度大小為 g取10m s2 A 0B 5m s2C 8m s2D 12m s2 4 5 6 變式題組 圖7 解析 5 2016 溫州聯(lián)考 如圖8所示 兩小球懸掛在天花板上 a b兩小球用細線連接 上面是一輕質(zhì)彈簧 a b兩球的質(zhì)量分別為m和2m 在細線燒斷瞬間 a b兩球的加速度為 取向下為正方向 A 0 gB g gC 2g gD 2g 0 4 5 6 圖8 4 5 6 解析在細線燒斷之前 a b可看成一個整體 由二力平衡知 彈簧彈力等于整體重力 故方向向上 大小為3mg 6 如圖9所示 兩個質(zhì)量分別為m1 2kg m2 3kg的物體置于光滑的水平面上 中間用輕質(zhì)彈簧測力計連接 兩個大小分別為F1 30N F2 20N的水平拉力分別作用在m1 m2上 則 A 彈簧測力計的示數(shù)是25NB 彈簧測力計的示數(shù)是50NC 在突然撤去力F2的瞬間 m1的加速度大小為5m s2D 在突然撤去力F1的瞬間 m1的加速度大小為13m s2 圖9 4 5 6 解析 4 5 6 在突然撤去力F2的瞬間 彈簧的彈力不發(fā)生變化 故m1的加速度不發(fā)生變化 選項C錯誤 1 盡管物體的加速度不是豎直方向 但只要其加速度在豎直方向上有分量 物體就會處于超重或失重狀態(tài) 2 超重并不是重力增加了 失重并不是重力減小了 完全失重也不是重力完全消失了 在發(fā)生這些現(xiàn)象時 物體的重力依然存在 且不發(fā)生變化 只是物體對支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化 3 在完全失重的狀態(tài)下 平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象就會完全消失 如天平失效 液體柱不再產(chǎn)生壓強等 考點三超重與失重現(xiàn)象 例3應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象 可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入 例如 平伸手掌托起物體 由靜止開始豎直向上運動 直至將物體拋出 對此現(xiàn)象分析正確的是 A 手托物體向上運動的過程中 物體始終處于超重狀態(tài)B 手托物體向上運動的過程中 物體始終處于失重狀態(tài)C 在物體離開手的瞬間 物體的加速度大于重力加速度D 在物體離開手的瞬間 手的加速度大于重力加速度 解析 解析手托物體向上運動 一定先向上加速 處于超重狀態(tài) 但后面的運動可以是減速的 也可以是勻速的 不能確定 A B錯誤 物體和手具有共同的速度和加速度時 二者不會分離 故物體離開手的瞬間 物體向上運動且只受重力 物體的加速度等于重力加速度 但手的加速度應(yīng)大于重力加速度 并且方向豎直向下 手與物體才能分離 所以C錯誤 D正確 技巧點撥 超重和失重現(xiàn)象判斷的 三 技巧1 從受力的角度判斷 當(dāng)物體所受向上的拉力 或支持力 大于重力時 物體處于超重狀態(tài) 小于重力時處于失重狀態(tài) 等于0時處于完全失重狀態(tài) 2 從加速度的角度判斷 當(dāng)物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài) 具有向下的加速度時處于失重狀態(tài) 向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài) 3 從速度變化的角度判斷 1 物體向上加速或向下減速時 超重 2 物體向下加速或向上減速時 失重 解析 7 2014 浙江7月學(xué)考 兩磚塊疊在一起放在豎直升降電梯的水平底板上 當(dāng)兩磚塊間的壓力小于上面磚塊的重力時 電梯可能的運動是 A 向上加速運動B 向上減速運動C 向下勻速運動D 向下減速運動 7 8 9 變式題組 解析對上面的磚塊進行分析 根據(jù)牛頓第二定律得 a 由題意知支持力小于重力 則加速度方向豎直向下 所以電梯向上做減速運動或向下做加速運動 故B正確 A C D錯誤 7 8 9 8 關(guān)于超重和失重現(xiàn)象 下列描述中正確的是 A 電梯正在減速上升 在電梯中的乘客處于超重狀態(tài)B 磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時 列車上的乘客處于超重狀態(tài)C 蕩秋千時秋千擺到最低位置時 人處于失重狀態(tài)D 神舟九號 飛船在繞地球做圓軌道運行時 飛船內(nèi)的航天員處于完全失重狀態(tài) 7 8 9 9 2015 浙江10月選考 為了讓乘客乘車更為舒適 某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具 乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整 使座椅始終保持水平 如圖10所示 當(dāng)此車勻減速上坡時 則乘客 僅考慮乘客與水平面之間的作用 A 處于超重狀態(tài)B 不受摩擦力的作用C 受到向后 水平向左 的摩擦力作用D 所受合力豎直向上 7 8 9 圖10 解析 解析當(dāng)車勻減速上坡時 加速度方向沿斜坡向下 人的加速度與車的加速度相同 根據(jù)牛頓第二定律知人的合力方向沿斜面向下 合力的大小不變 人受重力 支持力和水平向左的靜摩擦力 如圖 將加速度沿豎直方向和水平方向分解 則有豎直向下的加速度 則 mg FN may FN mg 乘客處于失重狀態(tài) 故A B D錯誤 C正確 7 8 9 1 動力學(xué)的兩類基本問題第一類 已知受力情況求物體的運動情況 第二類 已知運動情況求物體的受力情況 2 動力學(xué)兩類基本問題的解題步驟第一步 選對象 根據(jù)問題的需要和解題的方便 選出被研究的物體 可以是一個物體 也可以是幾個物體組成的整體 第二步 研究力和運動 注意畫好受力分析圖 明確物體的運動過程和運動性質(zhì) 第三步 建坐標(biāo) 通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標(biāo)軸的正方向 第四步 列方程 根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律沿坐標(biāo)軸方向列方程 第五步 解結(jié)果 結(jié)合相應(yīng)的運動學(xué)方程聯(lián)立求解 并對結(jié)果進行討論 例4 2016 諸暨市期末 在山區(qū)或溝谷深壑地區(qū) 往往會因為長時間的暴雨引發(fā)山體滑坡 并攜帶有大量石塊滑落 某地有兩個坡度相同的山坡剛好在底端互相對接 在暴雨中有石塊從一側(cè)山坡滑落后沖上另一側(cè)山坡 如圖11甲所示 現(xiàn)假設(shè)兩山坡與水平面間的夾角均為 37 石塊在下滑過程中與坡面間的動摩擦因數(shù)均為 0 25 石塊在左側(cè)山坡A處由靜止開始下滑時 離水平地面的高度h1 4 8m 然后沖上右側(cè)山坡 其簡化圖如圖乙所示 已知石塊經(jīng)過最低點P前后的速度大小不變 重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求石塊滑到最低點P時的速度大小v 圖11 解析答案 解析設(shè)石塊從A到P的過程中加速度為a1 則mgsin mgcos ma1代入數(shù)據(jù) 解得 a1 4m s2 代入數(shù)據(jù) 解得 v 8m s 答案8m s 2 求石塊沖上右側(cè)山坡最高點B時離水平面的高度h2 解析答案 解析設(shè)石塊從P到B的過程中 加速度為a2 則 mgsin mgcos ma2代入數(shù)據(jù) 解得 a2 8m s2 代入數(shù)據(jù)解得 h2 2 4m 答案2 4m 3 當(dāng)石塊在A點以多大的初速度v0下滑 剛好能到達右側(cè)山坡與A等高處 解析答案 解析剛好能到達右側(cè)山坡與A等高處時 設(shè)石塊在底端的速度為v1 則 解得 v0 8m s 答案8m s 技巧點撥 解決兩類動力學(xué)問題的兩個關(guān)鍵點1 把握 兩個分析 一個橋梁 兩個分析 物體的受力情況分析和運動過程分析 一個橋梁 加速度是聯(lián)系物體運動和受力的橋梁 2 尋找多過程運動問題中各過程間的相互聯(lián)系 如第一個過程的末速度就是下一個過程的初速度 畫圖找出各過程的位移之間的聯(lián)系 10 質(zhì)量為0 1kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落 該下落過程對應(yīng)的v t圖象如圖12所示 球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的 設(shè)球受到的空氣阻力大小恒為Ff 取g 10m s2 求 1 彈性球受到的空氣阻力Ff的大小 10 11 變式題組 圖12 解析答案 解析設(shè)彈性球第一次下落過程中的加速度大小為a1 由題圖知 根據(jù)牛頓第二定律 得mg Ff ma1Ff m g a1 0 2N 答案0 2N 10 11 2 彈性球第一次碰撞后反彈的高度h 10 11 解析答案 解析由題圖知彈性球第一次到達地面時的速度大小為v1 4m s 設(shè)球第一次離開地面時的速度大小為v2 則 第一次離開地面后 設(shè)上升過程中球的加速度大小為a2 則mg Ff ma2a2 12m s2 11 2016 溫州8月選考 如圖13所示 木塊的質(zhì)量m 2kg 與地面間的動摩擦因數(shù) 0 2 木塊在拉力F 10N作用下 在水平地面上從靜止開始向右運動 運動5 2m后撤去外力F 已知力F與水平方向的夾角 37 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 撤去外力前 木塊受到的摩擦力大小 圖13 10 11 解析答案 解析撤去外力前 木塊受力如圖甲所示 10 11 由牛頓第二定律得豎直方向 FN Fsin37 mg 0Ff FN解得 Ff 2 8N 答案2 8N 2 剛撤去外力時 木塊運動的速度大小 解析由牛頓第二定律得水平方向 Fcos37 Ff ma1解得 a1 2 6m s2由運動學(xué)公式得 v2 2a1x1解得 v 5 2m s 答案5 2m s 10 11 解析答案 3 撤去外力后 木塊還能滑行的距離 解析撤去外力后 木塊受力如圖乙所示由牛頓第二定律得 mg ma2解得 a2 2m s2由運動學(xué)公式得0 v2 2a2x2解得x2 6 76m 答案6 76m 10 11 解析答案 返回