牛頓運(yùn)動(dòng)定律課件

2考綱要求考綱解讀牛頓運(yùn)動(dòng)定律Ⅱ主要考查處理力與加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，牛頓第一定律、慣性和牛頓第三定律常作為理解內(nèi)容考查．牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

Ⅱ運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，解決兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，是高考中的常考部分，而應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理連接體問(wèn)題、解決臨界和極值問(wèn)題是高考中較難的內(nèi)容．復(fù)習(xí)中應(yīng)重視受力分析、運(yùn)動(dòng)分析和過(guò)程分析．超重和失重Ⅰ超重和失重一直是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，牢固把握影響超重和失重的關(guān)鍵因素.(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P40)一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律(Ⅱ)1．牛頓第一定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止．(2)意義①指出了一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律．②指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因．(3)慣性①定義：物體具有的保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)．②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)量小的物體慣性?。?1)物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現(xiàn)出來(lái)．(2)牛頓第一定律僅適用于慣性參考系和宏觀、低速運(yùn)動(dòng)物體．問(wèn)題探究1有的同學(xué)總認(rèn)為“慣性與物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，速度大，慣性就大；速度小，容易停下來(lái)”，產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是什么？[提示]產(chǎn)生這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)的原因是把“慣性大小表示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度”理解成“慣性大小表示把物體從運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止的難易程度”，事實(shí)上，在受到了相同阻力的情況下，速度(大小)不同質(zhì)量相同的物體，在相同的時(shí)間內(nèi)速度的減小量是相同的，這就說(shuō)明質(zhì)量相同的物體，它們改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度是相同的，所以它們的慣性是相同的，與它們的速度無(wú)關(guān)．2．牛頓第三定律(1)作用力和反作用力：兩個(gè)物體之間的作用總是相互的，一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一個(gè)物體一定同時(shí)對(duì)前一物體也施加了力．力是物體與物體間的相互作用．物體間相互作用的這一對(duì)力通常叫做作用力和反作用力．(2)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，作用在同一條直線上．問(wèn)題探究2作用力和反作用力有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？[提示]作用力與反作用力有“三同”“三不同”．2．牛頓第一定律導(dǎo)出了慣性的概念一切物體都有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，這就是慣性．慣性反映了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度(慣性大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變)．質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度．3．牛頓第一定律描述的是理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體在不受任何外力時(shí)的狀態(tài)．而不受外力的物體是不存在的．物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的，所以不能把牛頓第一定律當(dāng)成牛頓第二定律在F＝0時(shí)的特例．4．慣性定律與慣性的不同(1)慣性是物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)不變的一種性質(zhì)，與物體是否受力、受力的大小無(wú)關(guān)；與物體的運(yùn)動(dòng)快慢也無(wú)關(guān)．慣性的大小反映了物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)本領(lǐng)的大小，其大小只與質(zhì)量有關(guān)．(2)慣性定律(牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．(1)牛頓第一定律是以伽利略的“理想實(shí)驗(yàn)”為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象，歸納推理而總結(jié)出來(lái)的．(2)牛頓第一定律所說(shuō)的不受任何外力是理想化情況．(3)慣性不是力，它和力是兩個(gè)不同的概念．16世紀(jì)末，伽利略用實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的理論，開(kāi)啟了物理學(xué)發(fā)展的新紀(jì)元．在以下說(shuō)法中，與亞里士多德觀點(diǎn)相反的是(

)A．四匹馬拉的車比兩匹馬拉的車跑得快，這說(shuō)明，物體受的力越大，速度就越大B．一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，如果不再受力了，它總會(huì)逐漸停下來(lái)，這說(shuō)明，靜止?fàn)顟B(tài)才是物體不受力時(shí)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(gè)物體維持勻速直線運(yùn)動(dòng)，不需要力[解析]

亞里士多德認(rèn)為力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因．有力作用，物體就運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力作用，物體就靜止，力越大，運(yùn)動(dòng)得越快．而伽利略通過(guò)理想斜面實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因，比薩斜塔實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物體下落的快慢與質(zhì)量無(wú)關(guān)．故選D.[答案]

D要點(diǎn)二一對(duì)相互作用力與一對(duì)平衡力的比較對(duì)應(yīng)名稱比較內(nèi)容作用力和反作用力二力平衡不同點(diǎn)受力物體作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系相互依存，不可單獨(dú)存在，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失無(wú)依賴關(guān)系，撤除一個(gè)，另一個(gè)可依然存在疊加性兩力作用效果不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力且合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力也可以是不同性質(zhì)的力相同點(diǎn)大小方向大小相等、方向相反、作用在一條直線上(2011·沈陽(yáng)翔宇月考)2010年2月16日，花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員申雪、趙宏博為中國(guó)隊(duì)獲得了第21屆冬奧會(huì)的第1枚金牌，如圖所示，是他們?cè)诒荣愔械囊粋€(gè)情境，此時(shí)趙宏博穩(wěn)穩(wěn)地托舉著申雪一起滑行著，對(duì)于此情境，下列說(shuō)法正確的是(

)A．以趙宏博為參照物，申雪是靜止的B．趙宏博對(duì)申雪的支持力大于申雪受到的重力C．申雪對(duì)趙宏博的壓力與趙宏博對(duì)申雪的支持力是一對(duì)作用力和反作用力D．趙宏博受到的重力和冰面對(duì)他的支持力是一對(duì)平衡力[解析]

趙宏博穩(wěn)穩(wěn)地托舉著申雪一起滑行著，說(shuō)明此時(shí)他們速度一樣，以趙宏博為參照物，申雪是靜止的，A對(duì)；由牛頓第三定律可知申雪對(duì)趙宏博的壓力與趙宏博對(duì)申雪的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，C對(duì)；由二力平衡可知趙宏博對(duì)申雪的支持力等于申雪受到的重力，趙宏博受到的重力及申雪對(duì)趙宏博的壓力之和與冰面對(duì)他的支持力互相平衡，BD錯(cuò)．[答案]

AC(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P41)題型一牛頓第一定律的應(yīng)用

牛頓第一定律指出，物體在不受外力的情況下要保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．我們?cè)诜治鑫矬w的運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，一般來(lái)講物體都要受到力的作用，但在某方向上不受力的情況是很多的，所以我們可以把牛頓第一定律用在該方向上．具體地說(shuō)，如果物體在某方向上不受外力且物體在該方向上無(wú)初速度．則物體在該方向永遠(yuǎn)保持靜止不會(huì)產(chǎn)生位移；若在該方向上有初速度v，則物體就以v勻速直線運(yùn)動(dòng)．例1如圖所示，一個(gè)劈形物體M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一個(gè)光滑小球m，劈形物體從靜止開(kāi)始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是(

)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[思路誘導(dǎo)]

(1)球的受力分析特別是水平方向受力情況．(2)球的初始狀態(tài)．(3)水平方向是否發(fā)生位移？[嘗試解答]

小球在水平方向上不受力，且速度為零，根據(jù)牛頓第一定律，小球在水平方向上將保持靜止(速度為零)的狀態(tài)．該方向上不會(huì)發(fā)生位移，只在豎直方向向下運(yùn)動(dòng)，因此在碰到斜面前其運(yùn)動(dòng)軌跡是豎直向下的直線，選項(xiàng)B正確．[答案]

B物體在某方向上不受外力時(shí)，牛頓第一定律是確定物體在該方向上運(yùn)動(dòng)情況的唯一規(guī)律．又如平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向不受外力，由牛頓第一定律可知，物體在該方向?qū)⒈３謩蛩僦本€運(yùn)動(dòng)．如圖所示，以速度v勻速行駛的列車車廂內(nèi)有一水平桌面，桌面上的A處有一小球．若車廂中的旅客突然發(fā)現(xiàn)小球沿圖中虛線由A向B運(yùn)動(dòng)．由此可判斷列車(

)A．減速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 B．減速行駛，向北轉(zhuǎn)彎C．加速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 D．加速行駛，向北轉(zhuǎn)彎[解析]

小球相對(duì)地面是勻速直線運(yùn)動(dòng)，相對(duì)車從A處向B處運(yùn)動(dòng)，即相對(duì)車有向前的運(yùn)動(dòng)，又有向北的運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)檐囅蚯暗乃俣葴p小，向南的速度增加，故車在減速，向南轉(zhuǎn)彎，A正確．[答案]

A題型二牛頓第三定律的理解應(yīng)用牛頓第三定律分析問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)不要憑日常觀察的直覺(jué)印象隨便下結(jié)論，科學(xué)問(wèn)題需嚴(yán)格依據(jù)科學(xué)理論分析才行．(2)理解應(yīng)用牛頓第三定律時(shí)，一定抓住“總是”二字，即作用力與反作用力的這種關(guān)系與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．(3)與平衡力區(qū)別時(shí)，抓住作用點(diǎn)是兩個(gè)物體．例2

(2011·湖南桃源一中月考)有人做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：如右圖所示，把雞蛋A快速向另一個(gè)完全一樣的靜止的雞蛋B撞去(用同一部分撞擊)，結(jié)果每次都是被撞擊的雞蛋B被撞破．則下面說(shuō)法正確的是(

)A．A對(duì)B的作用力的大小等于B對(duì)A的作用力的大小B．A對(duì)B的作用力的大小大于B對(duì)A的作用力的大小C．A蛋碰撞瞬間，其內(nèi)蛋黃和蛋白由于慣性會(huì)對(duì)A蛋殼產(chǎn)生向前的作用力D．A蛋碰撞部位除受到B對(duì)它的作用力外，還受到A蛋中蛋黃和蛋白對(duì)它的作用力，所以所受合力較小[思路誘導(dǎo)]

(1)作用力與反作用力的特征．(2)運(yùn)動(dòng)的雞蛋內(nèi)，蛋黃和蛋白由于慣性在碰撞瞬間會(huì)對(duì)蛋殼產(chǎn)生向前的作用力．(3)決定蛋殼破損的是碰撞處的合力．[嘗試解答]

A對(duì)B的作用力和B對(duì)A的作用力為作用力與反作用力，一定大小相等，A正確，B錯(cuò)誤；在撞擊瞬間，A蛋內(nèi)蛋黃和蛋白由于慣性，會(huì)產(chǎn)生對(duì)A蛋殼向前的作用力，使A蛋殼接觸處所受的合力比B蛋殼的小，因此B蛋殼易被撞破，故C、D正確．[答案]

ACD如圖所示，兩車廂的質(zhì)量相同，其中有一個(gè)車廂內(nèi)有一人拉動(dòng)繩子使車廂相互靠近，若不計(jì)繩子質(zhì)量及車與軌道間的摩擦，下列對(duì)于哪個(gè)車廂有人的判斷正確的是(

)A．繩子拉力較大的那一端車廂里有人B．先開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)有人C．先到達(dá)兩車中點(diǎn)的車廂內(nèi)沒(méi)人D．不去稱質(zhì)量，無(wú)法確定哪個(gè)車廂內(nèi)有人[解析]

①由牛頓第三定律知繩子對(duì)兩車?yán)Υ笮∠嗟?，又軌道光滑，所以兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，但加速度空車大，故C對(duì)．[答案]

C題型三牛頓第三定律的應(yīng)用在受力分析中的應(yīng)用求解某力時(shí)，如果直接研究其受力物體，因受力情況復(fù)雜或未知量太多，不能求解時(shí)，可以利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)移研究對(duì)象，先分析另一物體的受力，再分析物體的受力求解．例3

(10分)一個(gè)箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個(gè)環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示，已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí)，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，則此時(shí)箱子對(duì)地面壓力大小為多少？[思路誘導(dǎo)]

箱子對(duì)地面的壓力與地面對(duì)箱子的支持力是作用力與反作用力．因此，只要以箱子為研究對(duì)象求出地面對(duì)箱子的支持力即可得到答案．[解題樣板]

環(huán)在豎直方向上受力情況如下圖(甲)所示，環(huán)受重力及桿給它的豎直向上的摩擦力Ff，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個(gè)豎直向下的摩擦力Ff′，故箱子在豎直方向上受力情況如下圖(乙)所示，受重力Mg、地面對(duì)它的支持力FN，及環(huán)給它的摩擦力Ff′，由平衡條件知：________＝Mg＋Ff′(3分)由牛頓第三定律得Ff＝Ff′(2分)FN′＝FN(3分)所以，F(xiàn)N′＝________.(2分)[答案]

FN

Mg＋Ff(2011·天津南開(kāi)中學(xué)二模)如圖所示，位于水平地面上的木板P，由跨過(guò)定滑輪的輕繩與物塊Q相連，從滑輪傳輸線到P和到Q的兩段繩都是水平的．已知Q與P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是μ、P與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是2μ，木板P與物塊Q的質(zhì)量都是m，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)，若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運(yùn)動(dòng)，則F的大小為(

)A．3μmg

B．4μmgC．5μmg

D．6μmg[解析]

令繩中張力為FT，先隔離Q，對(duì)Q勻速運(yùn)動(dòng)有FT＝FfP→Q；再隔離P，對(duì)P勻速運(yùn)動(dòng)有F＝FfQ→P＋FT＋Ff地→P，其中FfP→Q＝FfQ→P＝μmg，F(xiàn)f地→P＝2μ×2mg＝4μmg，代入上式有F＝6μmg.[答案]

D(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P42)易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)作用力和反作用力的等值性、等時(shí)性、相互性理解不夠．某人用繩子將一桶水從井內(nèi)向上提的過(guò)程中，不計(jì)繩子的重力，以下說(shuō)法正確的是(

)A．只有在桶勻速上升的過(guò)程中，繩子對(duì)桶的拉力才等于桶對(duì)繩子的拉力B．不管桶勻速上升還是加速上升，繩子對(duì)桶的拉力都等于桶對(duì)繩子的拉力C．不管桶勻速上升還是加速上升，繩子對(duì)桶的拉力都大于桶的重力D．只要桶能上升，人對(duì)繩子的拉力就大于桶對(duì)繩子的拉力[易錯(cuò)分析]

由于對(duì)牛頓第三定律理解不到位，在討論作用力與反作用力的關(guān)系時(shí)受到了物體的運(yùn)動(dòng)情況的干擾而導(dǎo)致錯(cuò)解．誤認(rèn)為只有桶勻速上升的過(guò)程中，合力為零，錯(cuò)選A項(xiàng)；誤認(rèn)為當(dāng)人對(duì)繩子的拉力大于桶對(duì)繩子的拉力時(shí)，桶才能上升，錯(cuò)選D項(xiàng)．[正確解答]

繩子對(duì)桶的拉力和捅對(duì)繩子的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，不管桶勻速上升還是加速上升，大小都相等，A項(xiàng)錯(cuò)、B項(xiàng)對(duì)；當(dāng)桶勻速上升時(shí)，繩子對(duì)桶的拉力和桶的重力才是一對(duì)平衡力，若桶加速上升，繩子對(duì)桶的拉力才大于桶的重力，C項(xiàng)錯(cuò)；因?yàn)椴挥?jì)繩子的重力，人對(duì)繩子的拉力總等于桶對(duì)繩子的拉力，D項(xiàng)錯(cuò)．答案為B.

作用力和反作用力與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，平衡力只存在于勻速或靜止的物體．但要注意，人和桶對(duì)繩子的拉力之間沒(méi)有直接關(guān)系，繩子受到人的拉力和桶的拉力，屬于兩個(gè)不同的施力物體，可以大小相等，也可以大小不等．當(dāng)桶加速上升時(shí)，如果繩子的質(zhì)量不能忽略，這兩個(gè)拉力大小就不相等了．第二十二屆世界大學(xué)生冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)自由滑比賽中，中國(guó)小將張丹/張昊毫無(wú)爭(zhēng)議地再奪第一名，為中國(guó)隊(duì)奪得第一枚本屆大冬會(huì)金牌．花樣滑冰表演剛開(kāi)始時(shí)他們靜止不動(dòng)，如右圖所示，隨著優(yōu)美的音樂(lè)響起，他們?cè)谙嗷ッ屯埔幌潞蠓謩e向相反方向運(yùn)動(dòng)，假定兩人的冰刀與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，已知張丹在冰面上滑行的距離比張昊滑行得遠(yuǎn)，這是由于(

)A．在推的過(guò)程中，張丹推張昊的力小于張昊推張丹的力B．在推的過(guò)程中，張丹推張昊的時(shí)間等于張昊推張丹的時(shí)間

C．在剛分開(kāi)時(shí)，張丹的初速度大于張昊的初速度D．在分開(kāi)后，張丹的加速度的大小小于張昊的加速度的大小

[答案]

BC(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P43)1．(2012·洛陽(yáng)市期中)下列關(guān)于慣性的各種說(shuō)法中，正確的是(

)A．物體在任何情況下都有慣性B．在完全失重的情況下，物體的慣性將消失C．物體只有靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才有慣性D．材料不同的兩個(gè)物體放在水平面上，用相同的水平力分別推它們，則難以推動(dòng)的物體慣性大[解析]

質(zhì)量是慣性大小的量度，物體在任何情況下都有慣性，選項(xiàng)A正確C錯(cuò)誤；在完全失重的情況下，物體的視重為零，仍有慣性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；材料不同的兩個(gè)物體放在水平面上，用相同的水平力分別推它們，由于材料不同，與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)不同，所受摩擦力不同，不能推斷得出難以推動(dòng)的物體慣性大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]

A2．(2011·臨沂模擬)用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(DIS)做驗(yàn)證牛頓第三定律的實(shí)驗(yàn)，如圖所示是把兩個(gè)測(cè)力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動(dòng)，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果．觀察分析兩個(gè)力傳感器的相互作用隨著時(shí)間變化的曲線，以下結(jié)論正確的是(

)A．作用力與反作用力是同時(shí)作用的B．作用力與反作用力作用在同一物體上C．作用力與反作用力大小相等、方向相反D．作用力與反作用力的合力大小為