2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第3章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第1講牛頓第一定律第二定律的理解學(xué)案

PAGE10-第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律考情分析本章內(nèi)容是高考的重點(diǎn)，單獨(dú)考查的題目多為選擇題，與直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)等學(xué)問結(jié)合的題目多為計(jì)算題。重要考點(diǎn)1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用(Ⅱ)2．超重和失重(Ⅰ)試驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律考點(diǎn)解讀1.從近幾年的高考考點(diǎn)分布知道，本章主要考查考生能否精確理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的意義，能否嫻熟應(yīng)用牛頓其次定律、牛頓第三定律和受力分析解決運(yùn)動(dòng)和力的問題，以及對(duì)超重和失重現(xiàn)象的理解，對(duì)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的方法和原理的駕馭。2．高考命題中有關(guān)本章內(nèi)容的題型有選擇題、試驗(yàn)題、計(jì)算題。高考試題往往綜合牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律進(jìn)行考查，考題中注意與電場(chǎng)、磁場(chǎng)的滲透，并經(jīng)常與生活、科技、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等實(shí)際問題相聯(lián)系。3．本章內(nèi)容含有中學(xué)物理的基本規(guī)律和核心學(xué)問，在整個(gè)物理學(xué)中占有特別重要的地位，且為高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，考查和要求的程度往往較高。第1講牛頓第確定律、其次定律的理解主干梳理對(duì)點(diǎn)激活學(xué)問點(diǎn)牛頓第確定律Ⅱ1．牛頓第確定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持eq\x(\s\up1(01))勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或eq\x(\s\up1(02))靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它eq\x(\s\up1(03))變更這種狀態(tài)。(2)意義①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有eq\x(\s\up1(04))慣性，因此牛頓第確定律又叫eq\x(\s\up1(05))慣性定律。②揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：力不是eq\x(\s\up1(06))維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由，而是eq\x(\s\up1(07))變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，即力是產(chǎn)生eq\x(\s\up1(08))加速度的緣由。(3)適用范圍：慣性參考系。2．慣性(1)定義：物體具有保持原來(lái)eq\x(\s\up1(09))勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或eq\x(\s\up1(10))靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。(2)慣性的兩種表現(xiàn)①物體不受外力作用時(shí)，其慣性表現(xiàn)在保持靜止或eq\x(\s\up1(11))勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。②物體受外力作用時(shí)，其慣性表現(xiàn)在抗拒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的eq\x(\s\up1(12))變更。(3)量度：eq\x(\s\up1(13))質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，eq\x(\s\up1(14))質(zhì)量大的物體慣性大，eq\x(\s\up1(15))質(zhì)量小的物體慣性小。(4)普遍性：慣性是物體的eq\x(\s\up1(16))固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運(yùn)動(dòng)狀況和受力狀況eq\x(\s\up1(17))無(wú)關(guān)(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。學(xué)問點(diǎn)牛頓其次定律Ⅱ單位制Ⅰ1.牛頓其次定律(1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的eq\x(\s\up1(01))作用力成正比，跟它的eq\x(\s\up1(02))質(zhì)量成反比，加速度的方向跟eq\x(\s\up1(03))作用力的方向相同。(2)表達(dá)式：F＝kma，當(dāng)F、m、a單位采納國(guó)際單位制時(shí)k＝eq\x(\s\up1(04))1，F(xiàn)＝eq\x(\s\up1(05))ma。(3)適用范圍①牛頓其次定律只適用于eq\x(\s\up1(06))慣性參考系(相對(duì)地面靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系)。②牛頓其次定律只適用于eq\x(\s\up1(07))宏觀物體(相對(duì)于分子、原子)、eq\x(\s\up1(08))低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的狀況。2．單位制、基本單位、導(dǎo)出單位(1)單位制：eq\x(\s\up1(09))基本單位和eq\x(\s\up1(10))導(dǎo)出單位一起組成了單位制。①基本物理量：只要選定幾個(gè)物理量的單位，就能夠利用物理公式推導(dǎo)出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫做基本物理量。②基本單位：基本物理量的單位。力學(xué)中的基本物理量有三個(gè)，它們是eq\x(\s\up1(11))質(zhì)量、eq\x(\s\up1(12))時(shí)間、eq\x(\s\up1(13))長(zhǎng)度，它們的單位千克、秒、米就是基本單位。③導(dǎo)出單位：由eq\x(\s\up1(14))基本單位依據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位。(2)國(guó)際單位制中的基本單位基本物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)質(zhì)量m千克kg時(shí)間t秒s長(zhǎng)度l米m電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開[爾文]K物質(zhì)的量n摩[爾]mol發(fā)光強(qiáng)度I，(IV)坎[德拉]cd一堵點(diǎn)疏通1．牛頓第確定律是依據(jù)試驗(yàn)得到的定律，可以通過試驗(yàn)驗(yàn)證。()2．環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船處于完全失重狀態(tài)，沒有慣性。()3．汽車速度越大，剎車時(shí)越難停下來(lái)，表明物體的速度越大，其慣性越大。()4．牛頓第確定律是牛頓其次定律的特例。()5．力的單位是牛頓，簡(jiǎn)稱牛，也屬于基本單位。()6．物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系，同時(shí)也確定了物理量間的單位關(guān)系。()答案1.×2.×3.×4.×5.×6.√二對(duì)點(diǎn)激活1．(人教版必修1·P70·T1～3改編)(多選)下列對(duì)牛頓第確定律和慣性的分析正確的是()A．飛機(jī)投彈時(shí)，假如當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時(shí)投下炸彈，則能擊中目標(biāo)B．地球自西向東自轉(zhuǎn)，人向上跳起來(lái)后，還會(huì)落到原地C．平安帶的作用是防止汽車剎車時(shí)人由于具有慣性仍向前運(yùn)動(dòng)而發(fā)生危急D．向上拋出的物體，在空中向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，確定受到了向上的作用力答案BC解析飛機(jī)投下的炸彈由于慣性做平拋運(yùn)動(dòng)，所以目標(biāo)在正下方時(shí)不能擊中；地球自西向東轉(zhuǎn)，人向上跳起后，由于慣性人也跟地球一起從西向東運(yùn)動(dòng)，故人仍落到原地；緊急剎車時(shí)，汽車停止運(yùn)動(dòng)，人由于慣性仍向前運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)單撞傷，所以系上平安帶對(duì)人起到愛護(hù)作用；向上拋出的物體，由于慣性，在空中接著向上運(yùn)動(dòng)，而不是受到向上的作用力。所以B、C正確。2．(多選)關(guān)于力學(xué)單位制，以下說法中正確的是()A．kg、m/s、N等單位為導(dǎo)出單位B．kg、m、s都是基本單位C．牛頓其次定律的表達(dá)式F＝kma，式中各物理量取國(guó)際單位時(shí)k＝1D．在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位可以是kg，也可以是g答案BC解析kg為基本單位，故A錯(cuò)誤；kg、m、s是國(guó)際單位制中的基本單位，故B正確；F＝kma，質(zhì)量取“kg”，a取“m/s2”，F(xiàn)取“N”時(shí)k考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)1牛頓第確定律的理解 對(duì)牛頓第確定律的四點(diǎn)說明(1)明確慣性的概念：牛頓第確定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性。(2)揭示力的本質(zhì)：力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由。(3)志向化狀態(tài)：牛頓第確定律描述的是物體不受外力時(shí)的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的。在實(shí)際狀況中，假如物體所受的合外力等于零，與物體不受外力時(shí)的表現(xiàn)是相同的。(4)與牛頓其次定律的關(guān)系：牛頓第確定律和牛頓其次定律是相互獨(dú)立的。力是如何變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問題由牛頓其次定律來(lái)回答。牛頓第確定律是經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來(lái)的，而牛頓其次定律是一條試驗(yàn)定律。例1伽利略創(chuàng)建的把試驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類科學(xué)相識(shí)的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下試驗(yàn)：小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面對(duì)下運(yùn)動(dòng)，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度漸漸降低的材料時(shí)，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。依據(jù)三次試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，可以得到的最干脆的結(jié)論是()A．假如斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置B．假如小球不受力，它將始終保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)C．假如小球受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生變更D．小球受到的力確定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小(1)由題干可知，小球受到的阻力越小，小球上升的位置越高還是越低？提示：越高。(2)干脆結(jié)論包括推理過程后的結(jié)論嗎？提示：不包括。嘗試解答選A。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，得到的最干脆的結(jié)論是假如斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置，A項(xiàng)正確；而小球不受力時(shí)狀態(tài)不變，小球受力時(shí)狀態(tài)發(fā)生變更，是在假設(shè)和邏輯推理下得出的結(jié)論，而不是試驗(yàn)的干脆結(jié)論，所以B和C選項(xiàng)錯(cuò)誤；而D項(xiàng)不是本試驗(yàn)所說明的問題，故錯(cuò)誤。牛頓第確定律的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用牛頓第確定律分析實(shí)際問題時(shí)，要把生活感受和理論問題聯(lián)系起來(lái)深刻相識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，正確理解力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，克服生活中一些錯(cuò)誤的直觀印象，建立正確的思維習(xí)慣。(2)假如物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變更，則物體必定受到不為零的合外力作用。因此，推斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否變更，以及如何變更，應(yīng)先分析物體所受的合外力狀況。[變式1－1](2024·云南玉溪第一中學(xué)期末)(多選)如圖所示，在向右行駛的汽車車廂的天花板上懸掛有一個(gè)小球A，在A的正下方地板上有一點(diǎn)B，則()A．若汽車勻速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)上B．若汽車勻速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)的左側(cè)C．若汽車加速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)的左側(cè)D．若汽車加速行駛的過程中細(xì)線突然斷裂，小球A將落在B點(diǎn)的右側(cè)答案AC解析若汽車勻速行駛，細(xì)線斷裂后，小球A由于慣性在水平方向接著向前運(yùn)動(dòng)，水平速度和汽車的速度相同，故小球A落地時(shí)將落在正下方的B點(diǎn)，A正確，B錯(cuò)誤；若汽車加速行駛，細(xì)線斷裂后小球在水平方向接著保持原來(lái)的速度水平勻速運(yùn)動(dòng)，汽車加速行駛，其速度大于小球的水平速度，故小球A將落在B點(diǎn)的左側(cè)，C正確，D錯(cuò)誤。[變式1－2]某同學(xué)為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿著球筒的中部，另一手用力擊打羽毛球筒的上端，則()A．此同學(xué)無(wú)法取出羽毛球B．羽毛球會(huì)從筒的下端出來(lái)C．羽毛球筒向下運(yùn)動(dòng)過程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會(huì)從上端出來(lái)D．該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性答案D解析羽毛球筒被手擊打后快速向下運(yùn)動(dòng)，而羽毛球具有慣性要保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，所以會(huì)從筒的上端出來(lái)，羽毛球筒受到羽毛球?qū)λ蛏系哪Σ亮Γ鹈蚴艿酵矊?duì)它向下的摩擦力，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤?？键c(diǎn)2牛頓其次定律的理解 例2(多選)關(guān)于速度、加速度、合力的關(guān)系，下列說法正確的是()A．原來(lái)靜止在光滑水平面上的物體，受到水平推力的瞬間，物體馬上獲得加速度B．加速度的方向與合力的方向總是一樣的，但與速度的方向可能相同，也可能不同C．在初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，速度、加速度與合力的方向總是一樣的D．合力變小，物體的速度確定變小(1)a由什么確定？提示：由a＝eq\f(F,m)知a由合力F和質(zhì)量m共同確定。(2)a變小v確定變小嗎？提示：不確定，當(dāng)a與v同向時(shí)v變大；當(dāng)a與v反向時(shí)v變小。嘗試解答選ABC。加速度與力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消逝、同時(shí)變更，A正確；加速度的方向由合力方向確定，與速度方向無(wú)關(guān)，B正確；在初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，合力方向確定加速度方向，加速度方向確定末速度方向，C正確；合力變小，物體的加速度確定變小，但速度不確定變小，D錯(cuò)誤。合力、加速度、速度間的確定關(guān)系(1)只要合力不為零，物體就會(huì)產(chǎn)生加速度，與物體的速度無(wú)關(guān)。(2)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a與Δv、Δt無(wú)必定聯(lián)系；a＝eq\f(F,m)是加速度的確定式，a∝F，a∝eq\f(1,m)。(3)合力與速度同向時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)；合力與速度反向時(shí)，物體做減速運(yùn)動(dòng)。[變式2]如圖所示，一木塊在光滑水平面上受一個(gè)恒力F作用而運(yùn)動(dòng)，前方固定一個(gè)輕質(zhì)彈簧，當(dāng)木塊接觸彈簧后，下列推斷正確的是()A．木塊將馬上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B．木塊將馬上做變減速直線運(yùn)動(dòng)C．在彈簧彈力大小等于恒力F時(shí)，木塊的速度最大D．在彈簧壓縮量最大時(shí)，木塊的加速度為零答案C解析木塊剛接觸彈簧時(shí)形變量較小，彈力小于F，木塊照舊做加速運(yùn)動(dòng)，只有彈力大于F之后，木塊才減速，故A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)彈簧處于最大壓縮量時(shí)，彈力大于F，彈力與恒力F的合力不為零，因此加速度不為零，故D錯(cuò)誤。思想方法3牛頓第三定律在受力分析中的妙用1．方法概述在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，假如不便于分析物體受到的某些力，則可以通過分析其反作用力來(lái)解決問題，牛頓第三定律將起到特別重要的轉(zhuǎn)換探討對(duì)象的作用，使得我們對(duì)問題的分析思路更敏捷、更寬敞。2．常見類型物體與地面(或其他受力未知的物體)相互作用，求物體對(duì)地面(或其他物體)的作用力。3．解題思路(1)依據(jù)所求問題應(yīng)用整體法或隔離法選擇探討對(duì)象。(2)依據(jù)牛頓第三定律轉(zhuǎn)換探討對(duì)象，進(jìn)行受力分析。【典題例證】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f，則此時(shí)箱對(duì)地面的壓力大小為()A．Mg＋f B.Mg－fC.Mg＋mg D.Mg－mg[解析]環(huán)在豎直方向上受重力及桿給它的豎直向上的摩擦力f，受力狀況如圖甲所示，依據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個(gè)豎直向下的摩擦力f′，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對(duì)它的支持力N及環(huán)給它的摩擦力f′，受力狀況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg。依據(jù)牛頓第三定律，箱子對(duì)地面的壓力大小等于地面對(duì)箱子的支持力，即N′＝Mg＋f，故選項(xiàng)A正確。[答案]A名師點(diǎn)睛題中箱對(duì)地面的壓力作用在地面上，因不能以地面為探討對(duì)象，這時(shí)必需轉(zhuǎn)換探討對(duì)象，先以箱為探討對(duì)象，求地面對(duì)箱的支持力，再通過牛頓第三定律求箱對(duì)地面的壓力。而求地面對(duì)箱的支持力時(shí)，要先分析箱的受力；求環(huán)對(duì)桿的摩擦力時(shí)，也要轉(zhuǎn)換探討對(duì)象，先以環(huán)為探討對(duì)象，求桿對(duì)環(huán)的摩擦力，再通過牛頓第三定律求環(huán)對(duì)桿的摩擦力。【針對(duì)訓(xùn)練】如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上以加速度a水平向右加速滑行，長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，若長(zhǎng)木板仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則長(zhǎng)木板對(duì)地面的摩擦力大小和方向確定為()A．μ1(m＋M)g，向左 B．μ2mg，向右C．μ2mg＋ma，向右 D．μ1mg＋μ2Mg，向左答案B解析長(zhǎng)木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向受兩個(gè)力：木塊對(duì)長(zhǎng)木板向右的滑動(dòng)摩擦力，大小為f1＝μ2mg，地面對(duì)長(zhǎng)木板向左的靜摩擦力f2，據(jù)平衡條件得f2＝f1＝μ2mg，依據(jù)牛頓第三定律，長(zhǎng)木板對(duì)地面的摩擦力大小為μ2mg，方向向右，故B正確。高考模擬隨堂集訓(xùn)1．(2024·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生變更，則()A．質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同B．質(zhì)點(diǎn)速度的方向不行能總是與該恒力的方向垂直C．質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同D．質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變更量總是不變答案BC解析由題意知此恒力即為質(zhì)點(diǎn)所受合外力，若原速度與該恒力在一條直線上，則質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變更量總是不變的；若原速度與該恒力不在一條直線上，則質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，速度與恒力間夾角漸漸減小，質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速度的變更量是不變的，但速率的變更量是變更的，A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由牛頓其次定律知，質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總與該恒力方向相同，C項(xiàng)正確。2.(2024·上海高考)如圖，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，懸線一端固定于地面，另一端拉住一個(gè)帶電小球，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)。忽視空氣阻力，當(dāng)懸線斷裂后，小球?qū)⒆?)A．曲線運(yùn)動(dòng) B.勻速直線運(yùn)動(dòng)C．勻加速直線運(yùn)動(dòng) D.變加速直線運(yùn)動(dòng)答案C解析在懸線斷裂前，小球受重力、電場(chǎng)力和懸線拉力作用而處于平衡狀態(tài)，故重力與電場(chǎng)力的合力與拉力等大反向。懸線斷裂后，小球所受重力與電場(chǎng)力的合力大小、方向均不變，故小球?qū)⒀卦瓉?lái)懸線拉力的反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確。3．(2024·上海高考)一碗水置于火車車廂內(nèi)的水平桌面上。當(dāng)火車向右做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水面形態(tài)接近于圖()答案