2018屆高考牛頓運動定律復(fù)習(xí)講義

1、牛頓運動定律講義 知識點必背1、牛頓第一定律 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 牛頓第一定律的意義指出了一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又稱慣性定律。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)生加速度的原因。 對牛頓第一定律的理解揭示了不受力作用時物體的運動規(guī)律牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài)，實際中不受外力作用的物體是不存在的，當(dāng)物體受外力作用，但所受合力為零時，其作用效果跟不受外力作用時相同，因此，我們可以把理想情況下的“不受外力作用”理解為實際情況中的“所受合外力為零”。牛頓第一定律不是實驗定律牛頓第一定律是不受任何

2、外力作用下的理想化情況，無法用實驗直接驗證。牛頓第一定律是以伽利略的“理想實驗”為基礎(chǔ)，將實驗結(jié)論經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理而總結(jié)出來的。因此，牛頓第一定律是來源于大量實驗的基礎(chǔ)之上的一個理想實驗定律，是一種科學(xué)的抽象思維方法，它并不是實驗定律。2、慣性 定義：物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。 慣性的性質(zhì)：慣性是一切物體都具有的性質(zhì)，是物體的固有屬性，與物體的運動情況和受力情況無關(guān)。 慣性的表現(xiàn)：物體不受外力作用時，有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)；物體受到外力作用時，其慣性大小表現(xiàn)在運動狀態(tài)改變的難易程度上。 慣性大小的量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量

3、小的物體慣性小。3、牛頓第三定律 內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。 作用力與反作用力的關(guān)系兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。總是成對出現(xiàn)，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失。作用力和反作用力作用在兩個不同的物體上，各自產(chǎn)生其效果，永遠不會抵消。作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力。4、牛頓第二定律 內(nèi)容：物體的加速度與所受合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。 表達式：Fma。 瞬時性：牛頓第二定律對運動物體在運動過程中的任何一個時刻都成立。當(dāng)合外力的大小和方向發(fā)生變化時，物體的加速度的大小和方向也同時發(fā)生相應(yīng)的變化。若合

4、外力為零，加速度也立即為零；合外力為恒力，物體就做勻變速運動。加速度時刻隨著合外力的變化而變化，加速度的改變不需要時間的積累。 矢量性：加速度是矢量，其方向始終與物體受到的合外力的方向一致，與速度的方向沒有直接關(guān)系。 獨立性：如果幾個力同時作用于一個物體，則物體所產(chǎn)生的加速度等于每個力單獨作用時產(chǎn)生的加速度的矢量和。 牛頓運動定律解題正交分解法的應(yīng)用當(dāng)物體受多個力作用時，通常采用正交分解法。為減少矢量的分解，建立坐標系，確定x軸正方向有兩種方法：分解力不分解加速度，此時一般規(guī)定a方向為x軸正方向。分解加速度不分解力，此種方法以某種力的方向為x軸正方向，把加速度分解在x軸和y軸上。5、力和運動關(guān)

5、系的分析 物體所受合力的方向決定了其加速度的方向，合力與加速度的大小關(guān)系是F合ma，只要有合力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只有合力為零時，加速度才能為零。 合力與速度同向時，物體加速，合力與速度反向時，物體減速。 物體的運動情況取決于物體受的力和物體的初始條件（即初速度）。6、瞬時性問題 研究某一時刻物體的受力和運動突變的關(guān)系稱為力和運動的瞬時問題，簡稱“瞬時問題”?！八矔r問題”常常伴隨著這樣一些標志性詞語：“瞬時”、“突然”、“猛地”、“剛剛”等。 牛頓第二定律本身就是瞬時關(guān)系的表征，解題時應(yīng)抓住某瞬間前后物體所受合外力的分析，特別注意有那些力變化了，那些力來不及變化。 兩種模

6、型 中學(xué)物理中的“線”和“繩”是理想化模型，具有以下幾個特性： 輕：其質(zhì)量和重力均可視為等于零，且一根繩(或線)中各點的張力大小相等，其方向總是沿著繩子且背離受力物體的方向。 不可伸長：即無論繩子受力多大，繩子的長度不變，由此特點可知，繩子中的張力可以突變。 剛性桿、繩(線)或接觸面都可以認為是一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，若剪斷(或脫離)后，其中彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時間，一般題目中所給桿、細線和接觸面在不加特殊說明時，均可按此模型來處理。 中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”也是理想化模型，具有以下幾個特性： 輕：其質(zhì)量和重力均可視為等于零，同一彈簧兩端及其中間各點的彈力大小相等

7、。 彈簧既能承受拉力，也能承受壓力；橡皮繩只能承受拉力，不能承受壓力。 由于彈簧和橡皮繩受力時，要恢復(fù)形變需要一段時間，所以彈簧和橡皮繩中的力不能突變。例題：如圖所示，質(zhì)量分別為MA、MB的兩小球A、B，且MA>MB，A、B穿過一繞過一定滑輪的輕繩，繩子末端與地面的距離相同，兩小球在同一高度。小球A、B與輕繩的滑動摩擦力都為重力的K倍（0<K<1），設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力?，F(xiàn)由靜止同時釋放A、B兩個小球，不計定滑輪的質(zhì)量，忽略繩子與定滑輪之間的摩擦力，不計空氣阻力，則下列說法正確的是（ ）A.A對繩的作用力與B對繩的作用力的大小相同 B.A、B、繩、滑輪組成的系統(tǒng)機械能

8、守恒C.剛釋放時 D.剛釋放時7、超重、失重和完全失重 實重和視重 實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。 視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的重力。此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重。 超重、失重和完全失重的比較 對超重和失重的理解 當(dāng)物體處于超重和失重狀態(tài)時，物體所受的重力并沒有變化。物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運動還是向下運動，而是取決于加速度方向是向上還是向下。 應(yīng)用：超重失重狀態(tài)下的單擺問題8、連接體問題 連接體：兩個或兩個以上存在相互作用或有一定關(guān)聯(lián)的物體系統(tǒng)稱為連接體。 解連接體問題的基本方法(1)

9、 整體法：把兩個或兩個以上相互連接的物體看成一個整體，此時不必考慮物體之間的內(nèi)力。整體法是指系統(tǒng)內(nèi)(即連接體內(nèi))物體具有相同加速度，可以把連接體內(nèi)所有物體組成的系統(tǒng)作為整體考慮，分析其受力情況，對整體列方程求解。整體法可以求系統(tǒng)的加速度或外界對系統(tǒng)的作用力。(2) 隔離法：當(dāng)求物體之間的作用力時，就需要將各個物體隔離出來單獨分析。隔離法是指當(dāng)我們所研究的問題涉及多個物體組成的系統(tǒng)時，需要求連接體內(nèi)各部分間的相互作用力，從研究方便出發(fā)，把某個物體從系統(tǒng)中隔離出來，作為研究對象，分析受力情況，再列方程求解。隔離法適合求物體系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力或各個物體的加速度。(3) 整體法、隔離法交替運用

10、原則：若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力，即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”。 特別提示：運用整體法分析問題時，系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度的大小和方向均應(yīng)相同，如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度僅大小相同，如通過滑輪連接的物體，應(yīng)采用隔離法求解。 考點例析考點一牛頓第一定律考向1 伽利略理想斜面實驗例1 16世紀末，伽利略用實驗和推理，推翻了已在歐洲流行了近兩千年的亞里士多德關(guān)于力和運動的理論，開啟了物理學(xué)發(fā)展的新紀元。在以下說法中，與亞里士多德觀點相反的是()A四匹馬拉的車比兩匹馬拉的車跑得快；這說明

11、，物體受的力越大，速度就越大B一個運動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來；這說明，靜止狀態(tài)才是物體不受力時的“自然狀態(tài)”C兩物體從同一高度自由下落，較重的物體下落較快D一個物體維持勻速直線運動，不需要力例2 伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進了人類科學(xué)認識的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實驗:小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸減低的材料時，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的結(jié)論是()  A如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置&

12、#160; B如果小球不受力，它將一直保持勻速運動或靜止狀態(tài)  C如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變  D小球受到的力一定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小考向2 慣性的應(yīng)用例1 一列以速度v勻速行駛的列車內(nèi)有一水平桌面，桌面上A處有一相對桌面靜止的小球由于列車運動狀態(tài)的改變，車廂中的旅客發(fā)現(xiàn)小球沿如圖(俯視圖)中的虛線從A點運動到B點，則說明列車是減速且在向南拐彎的圖是() 例2 伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說法，其中正確的是 () A物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性 B沒有力的作用，

13、物體只能處于靜止狀態(tài) C行星在圓周軌道上保持勻速率運動的性質(zhì)是慣性 D運動物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動考點二牛頓第三定律例2 如圖所示，甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線者為贏者。若繩子質(zhì)量不計，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是 ( ) A甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力 B甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力 C若甲的質(zhì)量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利 D若乙收繩的速度比甲快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利考點三牛頓第二定律的理解考向1 對力、加速度、速度關(guān)系的理解考向2 牛頓運動定律的瞬時性應(yīng)用例1 在

14、動摩擦因數(shù)0.2的水平面上有一個質(zhì)量為m2 kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成45°角的不可伸長的輕繩一端相連，如圖所示，此時小球處于靜止平衡狀態(tài)，且水平面對小球的彈力恰好為零。當(dāng)剪斷輕繩的瞬間，取g10 m/s2，以下說法正確的是 ( ) A此時輕彈簧的彈力大小為20 N B小球的加速度大小為8 m/s2，方向向左 C若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10 m/s2，方向向右 D若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度為0例2 如圖所示，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,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

15、于靜止狀態(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 () Aa1a2a3a40 Ba1a2a3a4g Ca1a2g，a30，a4g Da1g，a2g，a30，a4g 考向3 正交分解法的應(yīng)用例1 如圖所示，細線的一端系一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在傾角為的光滑斜面體頂端，細線與斜面平行在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運動的過程中，小球始終靜止在斜面上，小球受到細線的拉力T和斜面的支持力FN分別為(重力加速度為g) () ATm(gsin acos )FNm(gcos asin ) BTm(gcos

16、asin )FNm(gsin acos ) CTm(acos gsin )FNm(gcos asin ) DTm(asin gcos )FNm(gsin acos )例2 自動扶梯與水平面的夾角為30º角，扶梯上站著一個質(zhì)量為50kg的人，隨扶梯以加速度a=2m/s2一起向上加速運動，則（g取10m/s2）下列說法正確的是 （ ） A. 此時人不受扶梯的摩擦力 B. 此時人受到扶梯的摩擦力方向沿斜面向上 C. 此時人受到扶梯的摩擦力方向水平向左 D. 此時人受到扶梯的摩擦力大小為 考點四連接體問題例1 如圖所示，在光滑水平面上有甲、乙兩木塊，質(zhì)量分別為m1和m2，中間用一原長為L、勁

17、度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接起來，現(xiàn)用一水平力F向左推木塊乙，當(dāng)兩木塊一起勻加速運動時，兩木塊之間的距離是() ALBL CL DL來源:中教網(wǎng)例2 如圖所示，質(zhì)量為m2的物體2放在正沿平直軌道向右行駛的車廂底板上，并用豎直細繩通過光滑定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體1，與物體1相連接的繩與豎直方向成角，則 () A車廂的加速度為gsin B繩對物體1的拉力為 C底板對物體2的支持力為(m2m1)g D物體2所受底板的摩擦力為0例3 如圖所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2m和m，靜止疊放在水平地面上。 A、B 間 的動摩擦因數(shù)為，B與地面間的動摩擦因數(shù)為。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g?，F(xiàn)對A

18、施加一水平拉力F，則（ ） A當(dāng)F < 2mg 時，A、B 都相對地面靜止 B當(dāng)F =時，A的加速度為 C當(dāng)F > 3 mg 時，A相對B滑動 D無論F為何值，B的加速度不會超過考向3拓展：系統(tǒng)牛頓第二定律解決連接體問題系統(tǒng)中的牛頓第二定律：若將系統(tǒng)受到的每一個外力，系統(tǒng)內(nèi)每一物體的加速度均沿正交坐標系的x軸與y軸分解，則系統(tǒng)的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達式如下：    F1x+F2x+=m1a1x+m2a2x+ ；  F1y+F2y+=m1a1y+m2a2y+ 與采用隔離法、分別對每一物體應(yīng)用牛頓第二定律求解不同的是，應(yīng)用系統(tǒng)

19、的牛頓第二定律解題時將使得系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力變成內(nèi)力，因而可以減少不必求解的物理量的個數(shù)，導(dǎo)致所列方程數(shù)減少，從而達到簡化求解的目的。例題1、如圖3所示，質(zhì)量為M的斜劈形物體放在水平地面上，質(zhì)量為m的粗糙物塊以某一初速度沿劈的斜面向上滑，至速度為零后加速返回，而物體M始終保持靜止，則在物塊m上、下滑動的整個過程中（ ）A. 地面對物體M的摩擦力方向沒有改變； B. 地面對物體M的摩擦力先向左后向右；C. 物塊m上、下滑時的加速度大小相同； D. 地面對物體M的支持力總小于（M+m）g例題2、如圖6所示，質(zhì)量為的物體A沿直角斜面C下滑，質(zhì)量為的物體B上升，斜面與水平面成角，滑輪與繩的質(zhì)量及

20、一切摩擦均忽略不計，求斜面作用于地面凸出部分的水平壓力的大小。練習(xí) 如圖所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定在框架上，下端固定一個質(zhì)量為m的小球。小球上下振動時，框架始終沒有跳起，當(dāng)框架對地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小為（） A. g B. C. 0 D.考點五臨界問題考向1 斜面加速模型例1 如圖所示，細線的一端固定于傾角為45°的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球。當(dāng)細線對小球的拉力剛好等于零時，水平向右的加速度a的大小為（g為重力加速度）（ ） Ag       B

21、2g C     D 例2 一有固定斜面的小車在水平面上做直線運動，小球通過細繩與車頂相連。小球某時刻正處于圖示狀態(tài)。設(shè)斜面對小球的支持力為N，細繩對小球的拉力為T，關(guān)于此時刻小球的受力情況，下列說法正確的是( ) A. 若小車向左運動，N可能為零 B. 若小車向左運動，T可能為零 C. 若小車向右運動，N不可能為零 D. 若小車向右運動，T不可能為零考向2 涉及摩擦力的臨界問題例1 冬天大雪過后路面結(jié)冰嚴重，汽車難以及時停車，經(jīng)常出現(xiàn)事故因此某些路段通過在道路上灑一些爐灰來增加輪胎與地面的摩擦如圖所示，一輛運送爐灰的自卸卡車裝滿爐灰

22、，灰粒之間的動摩擦因數(shù)為1，爐灰與車廂底板的動摩擦因數(shù)為2，卸灰時車廂的傾角用表示(已知2>1)(假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)下列說法正確的是() A要順利地卸干凈全部爐灰，應(yīng)滿足tan >2 B要順利地卸干凈全部爐灰，應(yīng)滿足sin >2 C只卸去部分爐灰，車上還留有一部分爐灰，應(yīng)滿足1<tan <2 D只卸去部分爐灰，車上還留有一部分爐灰，應(yīng)滿足tan <1<2考向3 傳送帶模型例1 如圖所示，一物體放在傾角為的傳輸帶上，且物體始終與傳輸帶相對靜止關(guān)于物體所受到的靜摩擦力，下列說法正確的是 () A當(dāng)傳輸帶加速向上運動時，加速度越大，靜摩擦力越大

23、 B當(dāng)傳輸帶勻速運動時，速度越大，靜摩擦力越大 C當(dāng)傳輸帶加速向下運動時，靜摩擦力的方向一定沿斜面向下 D當(dāng)傳輸帶加速向下運動時，靜摩擦力的方向一定沿斜面向上例2 如圖所示，傳送帶的水平部分長為L，傳動速率為v，在其左端無初速釋放一小木塊，若木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，則木塊從左端運動到右端的時間不可能是（ ） A. B. C. D. 考點六極值問題考向1 繩連體模型例1 如圖所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個木塊,其中兩個質(zhì)量為m的木塊間用可伸長的輕繩相連,木塊間的最大靜摩擦力是mg.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個質(zhì)量為2m的木塊,使四個木塊以同一加速度運動,則輕繩對m的最大拉力為

24、( ) A. B. C. D. 3mg例2 如圖所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個木塊,其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連,輕繩能承受的最大拉力為T.現(xiàn)用水平拉力F拉質(zhì)量為3m的木塊,使三個木塊以同一加速度運動,則以下說法正確的是( ) A. 質(zhì)量為2m的木塊受到四個力的作用 B. 當(dāng)F逐漸增大到T時,輕繩剛好被拉斷 C. 當(dāng)F逐漸增大到1.5T時,輕繩還不會被拉斷 D. 輕繩剛要被拉斷時,質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為 考向2 摩擦力突變問題例1 如圖所示，質(zhì)量為1 kg的木塊A與質(zhì)量為2 kg的木塊B疊放在水平地面上，A、B間的最大靜摩擦力2 N，B與地

25、面間的動摩擦因數(shù)為0.2.用水平力F作用于B，則A、B保持相對靜止的條件是(g10 m/s2) () AF12 N BF10 N CF9 N DF6 N考點七圖像問題考向1 由力隨時間變化的圖線確定物體的運動情況例1 一實驗興趣小組做了一次實驗，實驗時讓某同學(xué)從桌子上跳下，自由下落H后雙腳觸地，他順勢彎曲雙腿，他的重心又下降了h后停住，利用傳感器和計算機顯示該同學(xué)受到地面的支持力F隨時間變化的圖象如圖所示根據(jù)圖象提供的信息，以下判斷正確的是 () At2時刻該同學(xué)的腳剛接觸地面 Bt3時刻該同學(xué)的加速度為零 C在t2至t3時間內(nèi)該同學(xué)處于下落階段 D在t3至t4時間內(nèi)該同學(xué)處于加速下落階段例2

26、 如圖甲所示，靜止在光滑水平面上的長木板B(長木板足夠長)的左端放著小物塊A，某時刻，B受到水平向左的外力F的作用，F(xiàn)隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，即Fkt，其中k為已知常數(shù)若A、B之間的滑動摩擦力Ff的大小等于最大靜摩擦力，且A、B的質(zhì)量相等，則下列圖中可以定性地描述物塊A的vt圖象的是()考向2 由運動圖像確定物體的受力情況例1 如圖所示，在一升降機內(nèi)，一物塊被一輕質(zhì)彈簧緊壓在天花板上，彈簧的下端固定在升降機的地板上，彈簧保持豎直。在升降機運行過程中，物塊未曾離開升降機的天花板。當(dāng)升降機向上運動時，其vt圖象如圖所示，下面給出的地板所受壓力F1和升降機天花板所受壓力F2隨時間變化的定性圖象

27、，可能正確的是()考向3 傳送帶模型的圖像問題例2 如圖甲所示，繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運行初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平面上的A處滑上傳送帶若從小物塊滑上傳送帶開始計時，小物塊在傳送帶上運動的v-t圖象（以地面為參考系）如圖乙所示已知v2v1則（） At2時刻，小物塊離A處的距離達到最大 Bt1時刻，小物塊相對傳送帶滑動的距離達到最大 Ct2-t3時間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向向右 D0-t2時間內(nèi)，小物塊受到摩擦力的大小和方向都不變考點八超重失重問題例 如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計空氣阻力)下列說法正確的是 () A在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零 B上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 C下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 D在上升