高一物理上期期末復(fù)習(xí)專題(談對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解)

1、高一物理上期期末復(fù)習(xí)專題（談對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解）牛頓運(yùn)動(dòng)定律是整個(gè)力學(xué)的精華，它貫穿了整個(gè)物理學(xué)，在高中物理中占有非常重要的位置，是每年高考的必考內(nèi)容之一，是力學(xué)的基礎(chǔ)，現(xiàn)將如何理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律作以下闡述，供同學(xué)們學(xué)習(xí)時(shí)參考。 一、牛頓第一定律 1內(nèi)容：一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 2理解要點(diǎn)： 該定律定性地揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。 該定律說明了任何物體都有慣性。即物體都有維持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。慣性是物體的本質(zhì)屬性，質(zhì)量

2、是物體慣性大小的唯一量度，物體的質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變，物體的慣性也越大。慣性不是力，慣性是物體維持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，而力是物體對(duì)物體的作用，它們是兩個(gè)不同的概念。 由于不受力的物體是不存在的，所以牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，它是在大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上通過邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。不是實(shí)驗(yàn)定律。 第一定律是第二定律的基礎(chǔ)，不是第二定律的特例，第一定律定性的給出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，第二定律定量的給出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。 例1一個(gè)劈形物M各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑小球m，劈形物從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是（  

3、;  ）  A沿斜面向下的直線 B豎直向下的直線 C無(wú)規(guī)則曲線 D拋物線 解析：由于M與m間是光滑接觸，故它們間無(wú)水平方向上的摩擦力，即m在水平方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變。在m的運(yùn)動(dòng)過程中，除其所受重力外，還受M對(duì)它向上的支持力，兩者共同作用使之在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，因此其運(yùn)動(dòng)軌跡是豎直向下的直線，即選B。 例2在地球赤道上的A處?kù)o止放置一個(gè)小物體，現(xiàn)在設(shè)想地球?qū)π∥矬w的引力突然消失，則在數(shù)小時(shí)內(nèi)，小物體相對(duì)于A點(diǎn)的地面來(lái)說，將（   ）  A

4、水平向東飛去  B原地不動(dòng)，物體對(duì)地面的壓力消失 C向上并逐漸偏西方飛去 D向上并逐漸偏東方飛去 解析：若地球?qū)π∥矬w的引力突然消失，小物體將不受力的作用，由于慣性將沿直線AC飛出，并做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)數(shù)小時(shí)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B，該時(shí)段內(nèi)地面已轉(zhuǎn)至D點(diǎn)，則地面上(D點(diǎn))的觀察者觀察到：小物體將向上并偏西方向飛出，故選C。 例3一水箱車內(nèi)有A、B二球用線拴在車內(nèi)，當(dāng)車以速度V勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸線均豎直，則在車突然停止的過程中兩懸線的偏離情況是（   ）  AA左偏B右偏 BA左偏B左偏 CA右偏

5、B右偏 DA右偏B左偏 解析：由于A被上頂板拉著，表明它比同體積的水重，B被下頂板拉著，表明它比同體積的水輕，則當(dāng)車突然停止的過程中AB兩球和水都有維持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的慣性，且質(zhì)量越大慣性也越大，因此A球由于慣性比同體積的水大而將水推開向右偏，B球由于慣性比同體積的水小而被水推擊向左偏，因此正確答案應(yīng)選擇D。 二、牛頓第二定律 1內(nèi)容：物體的加速度跟它所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。 2理解要點(diǎn)： 定律的公式形式為F=ma，其中a是物體的加速度；m是物體的質(zhì)量；F為物體所受的合外力，這里：受是指研究

6、對(duì)象的被動(dòng)性，即只考慮周圍物體對(duì)它的作用而不考慮它對(duì)周圍物體的反作用，合是指研究對(duì)象所受各力的整體效果，外是指系統(tǒng)以外物體對(duì)研究對(duì)象的作用而不考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用。 例4有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速度在動(dòng)摩擦因數(shù)為的水平地面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)其它外力及空氣阻力，則中間一質(zhì)量為m的土豆A受到其它土豆對(duì)它的作用力大小應(yīng)是（   ）  Amg Bmg Cmg Dmg 解析：由于整箱土豆在水平方向上勻減速直線運(yùn)動(dòng)，于是土豆A的加速度跟整箱土豆的加速度相同，大小均為g，故土豆A周圍的土豆對(duì)它

7、的作用力有兩個(gè)作用效果：豎直向上的分力使之與其所受的重力相平衡，水平方向分力產(chǎn)生加速度g，故其它土豆對(duì)它的作用力合力為mg。所以選項(xiàng)C正確。 定律的“五性” 對(duì)應(yīng)性：牛頓第二定律公式F=ma中，F(xiàn)必須對(duì)應(yīng)的是m所受的力；反之m必須是受力F的物體的質(zhì)量，運(yùn)用定律時(shí)不可張冠李戴。 例5如圖所示，質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板放在光滑的水平地面上，今有一質(zhì)量為m的小物體以一定的初速度V0從其左端滑上長(zhǎng)木板，若設(shè)小物體與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦系數(shù)為，試求小物體滑動(dòng)過程中長(zhǎng)木板的加速度？  解析：許多同學(xué)直接運(yùn)用第二定律求出這個(gè)錯(cuò)誤答案，其關(guān)鍵原因是沒有理解定律的對(duì)應(yīng)性。以

8、M為研究對(duì)象，在水平方向上只受摩擦力作用，大小為mg，即mg對(duì)應(yīng)M而非對(duì)應(yīng)（M+m），故其加速度為。 矢量性：公式F=ma是一個(gè)矢量方程，公式不僅表示了a與F的數(shù)量關(guān)系，也指明了a與F的方向關(guān)系，加速度的方向總與合外力的方向相同，在一維情況下應(yīng)用時(shí)應(yīng)規(guī)定正方向，凡與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負(fù)值，一般常取加速度的方向?yàn)檎较颉?#160;例6質(zhì)量為m的球從輕彈簧的正上方某一高處自由下落并壓縮彈簧到最低點(diǎn)，試分析小球從剛接觸彈簧到最低點(diǎn)過程中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)？  解析：球接觸彈簧后，因有向下的速度由于慣性而繼續(xù)下壓縮彈簧，形變了的彈簧就會(huì)產(chǎn)生向上的彈力F=kx

9、，當(dāng)mg>kx時(shí)，小球所受的合外力向下，加速度向下，速度也向下，即做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至mg=kx0時(shí)a=0，速度達(dá)到最大值。盡管小球所受的合外力為零，但速度不為零而繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，然后有mg<kx，小球所受的合外力向上，加速度向上，速度向下，即做加速度逐漸增加的減速運(yùn)動(dòng)，直到速度減為零時(shí)達(dá)最低點(diǎn)。綜上分析知：小球先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度逐漸增加的減速運(yùn)動(dòng)。 瞬時(shí)性：力是產(chǎn)生加速度的原因，也就是說加速度與力之間存在即時(shí)直接的因果關(guān)系。被研究對(duì)象什么時(shí)刻受力，什么時(shí)刻產(chǎn)生加速度；什么時(shí)刻力消失，什么時(shí)刻加速度就等于零。這稱作加速度與力的關(guān)系的

10、同時(shí)性，或稱為瞬時(shí)性。即公式F=ma中加速度和力的關(guān)系是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，a與F同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失。 例7一條輕彈簧和一根細(xì)繩共同拉著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，平衡時(shí)細(xì)繩水平，彈簧與豎直方向的夾角為，求在突然剪斷細(xì)繩的瞬間，小球的加速度？  解析：剪斷前小球受重力、細(xì)繩的張力和彈簧的彈力而平衡，由平衡條件知細(xì)線的拉力為T=mgtan。在細(xì)繩被剪斷時(shí)，因彈簧的形變尚未來(lái)得及改變，故彈簧的彈力不變，只是細(xì)繩的張力突然消失，因此小球所受合力的大小變?yōu)閙gtan，于是小球加速度的大小為a=gtan，方向水平向右。 獨(dú)立性：作用在物體上的每一個(gè)力都將獨(dú)立地產(chǎn)生各自

11、的加速度，合外力產(chǎn)生的加速度即是這些加速度的矢量和。 例8若F1獨(dú)立作用于物體產(chǎn)生加速度a1=2m/s2，若F2獨(dú)立作用于物體產(chǎn)生加速度a2=4m/s2，則F1、F2共同作用于該物體時(shí)產(chǎn)生的加速度可能是（   ） A2m/s2 B4m/s2 C6m/s2 D8m/s2 解析：根據(jù)力的獨(dú)立作用原理，F(xiàn)1、F2共同作用于該物體時(shí)，分別使物體產(chǎn)生加速度a1=2m/s2、a2=4m/s2而互不影響，但由于a1、a2方向關(guān)系方向未知，所以合加速度a值范圍是2m/s2a6m/s2，所以選項(xiàng)為ABC。 相對(duì)性：利用F=

12、ma求解問題時(shí)，式中的a相對(duì)的參考系一定是慣性系，一般以大地為參考系，若取的參考系本身有加速度，那么所得的結(jié)論將是錯(cuò)誤的。 例9如圖所示，質(zhì)量為M的斜面，傾角為，放在光滑水平面上，斜面上放有質(zhì)量為m的物體，斜面光滑，當(dāng)物體m沿斜面下滑時(shí)，求M對(duì)m的正壓力？  解析：有的同學(xué)誤選加速運(yùn)動(dòng)的M為參考系，考慮到物體沿垂直于斜面的方向上沒有加速度而得出N=mgcos這一錯(cuò)誤結(jié)果。若設(shè)M的加速度為a1，m相對(duì)于M的加速度的兩個(gè)分量為ax和ay，以地面為參考系對(duì)m有mg-Ncos=may和Nsin=m(ax-a1)成立，對(duì)M有Nsin=Ma1成立，且，解得。 三、牛

13、頓第三定律 1內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。用公式表示為。 2對(duì)定律的理解要點(diǎn)： 作用力與反作用力 力的作用總是相互的，換言之：發(fā)生相互作用的物體其間的作用力總是成對(duì)出現(xiàn)的。我們把成對(duì)出現(xiàn)的作用力中的一個(gè)叫作用力，另一個(gè)就叫反作用力。它們倆是結(jié)伴而行的，一方的存在是另一方存在的前提和基礎(chǔ)。 作用力與反作用力之間的區(qū)別與聯(lián)系 關(guān)于作用力與反作用力，要掌握它們之間“三個(gè)相同和兩個(gè)不相同”。三個(gè)相同指作用力與反作用力大小相同、力的性質(zhì)相同、力的出現(xiàn)與消失的時(shí)間及變化情況相同；兩個(gè)不同指作用力與

14、反作用力的方向相反、施力物體和受力物體不同。 作用力、反作用力與一對(duì)平衡力的區(qū)別 從受力物體上看：作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上；而平衡力作用在同一物體上，即受力物體是同一個(gè)物體。 從力的性質(zhì)上看：作用力與反作用力屬于同一性質(zhì)的兩個(gè)力；而一對(duì)平衡力可以是性質(zhì)不同的力。 從力的作用效果上看：作用力與反作用力對(duì)物體的作用效果不能相互抵消，它們對(duì)不同的物體產(chǎn)生不同的效果；而一對(duì)平衡力對(duì)物體的作用效果使物體保持平衡狀態(tài)。 從力的相互關(guān)系看：作用力與反作用力同時(shí)出現(xiàn)、同時(shí)消失、同時(shí)發(fā)生變化，作用力與反作用力相互制約；而一對(duì)平衡力是彼此獨(dú)立的兩

15、個(gè)力。 理解時(shí)要防止兩個(gè)錯(cuò)誤 A一個(gè)力的反作用力跟一個(gè)力的平衡力是兩個(gè)不同的概念，不能把一個(gè)力的“平衡力”認(rèn)為是該力的“反作用力”。如放在桌面上的物體受桌面的支持力是物體所受重力的平衡力，但不是重力的“反作用力”。 B壓力和重力是不同的，物體放在水平桌面上，物體對(duì)桌面有一壓力，其方向向下，有人認(rèn)為重力就是壓力，這是錯(cuò)誤的。重力是地球吸引而產(chǎn)生的，壓力是物體與桌面相互作用引起物體發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的。兩者是有本質(zhì)區(qū)別的，計(jì)算壓力時(shí)，一些人就認(rèn)為壓力的數(shù)值等于物體所受重力的數(shù)值，這只是在特殊情況下才成立的。而壓力永遠(yuǎn)與其反作用力(支持力)的大小相等，這是普遍規(guī)律。&#

16、160;3應(yīng)用 牛頓第三定律既可單獨(dú)考查又可與其它知識(shí)聯(lián)合考查。在實(shí)際應(yīng)用中，往往把第二和第三定律綜合運(yùn)用，當(dāng)計(jì)算某個(gè)力的已知條件太少時(shí)，通常用第三定律轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，先求其反作用力，再求其作用力就較簡(jiǎn)便。 例10 跳高運(yùn)動(dòng)員從地面起跳的瞬間，下列說法中正確的是(   ) A運(yùn)動(dòng)員給地面的壓力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力 B地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力 C地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力 D地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力等于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力 解析：地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力和運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力是一

17、對(duì)作用力和反作用力，永遠(yuǎn)大小相等，方向相反，作用在一條直線上，與運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)D對(duì)；跳高運(yùn)動(dòng)員從地面起跳的瞬間，必有向上的加速度，這是因?yàn)榈孛娼o運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力，運(yùn)動(dòng)員所受合外力豎直向上的結(jié)果，即B正確；依據(jù)牛頓第三定律可知，選項(xiàng)A正確。故選ABD。  例11 甲乙兩隊(duì)進(jìn)行拔河比賽，結(jié)果甲隊(duì)獲勝，則在比賽過程中（   ） A甲隊(duì)拉繩子的力大于乙隊(duì)拉繩子的力 B甲隊(duì)拉繩子的力等于繩子拉甲隊(duì)的力 C甲隊(duì)與地面間的摩擦力大于乙隊(duì)與地面間的摩擦力 D甲乙兩隊(duì)與地面間的摩擦力大小相等

18、、方向相反 解析：對(duì)甲乙兩隊(duì)進(jìn)行受力分析可畫出其受力圖如右圖所示，若以兩隊(duì)整體為研究對(duì)象，水平方向上的外力就是地面給兩隊(duì)的摩擦力，只有在地面給甲隊(duì)的摩擦力大于地面給乙隊(duì)的摩擦力時(shí)甲隊(duì)才能獲勝，即C對(duì)D錯(cuò)；以繩子為對(duì)象，整體向甲運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于有向甲方向上的加速度，故甲隊(duì)拉繩子的力大于乙隊(duì)拉繩子的力（若是輕繩則二拉力相等，實(shí)際的繩子有質(zhì)量），即A對(duì)；其中甲隊(duì)拉繩子的力與繩子拉甲隊(duì)的力是一對(duì)作用力反作用力，兩者一定是大小相等方向相反的，即B也對(duì)。故選ABC。 例12 日常生活中打雞蛋時(shí)總是用雞蛋與較硬物體的一條棱相碰，將雞蛋打碎，而高級(jí)廚師在打雞蛋時(shí)，總是用一個(gè)雞蛋去打擊另一個(gè)雞蛋，假若兩雞蛋的抗破強(qiáng)度是相同的，那么出現(xiàn)的現(xiàn)象應(yīng)該是（    ） A主動(dòng)打擊的雞蛋破 B被打擊的雞蛋破