2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第3章 第1講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律.doc

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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第3章 第1講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 考　綱　點(diǎn)　擊 備　考　指　南 1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律、牛頓定律的應(yīng)用Ⅱ 1.理解牛頓第一定律、牛頓第三定律，認(rèn)識(shí)慣性和作用力、反作用力的特點(diǎn)． 2.熟練掌握牛頓第二定律，會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析解決兩類典型的動(dòng)力學(xué)問題． 3.綜合應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及運(yùn)動(dòng)圖象、運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系、牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行受力分析、運(yùn)動(dòng)過程分析． 4.本章是中學(xué)物理的基本規(guī)律和核心知識(shí)，在整個(gè)物理學(xué)中占有非常重要的地位，仍將為高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，考查和要求的程度往往層次較高. 2.超重和失重 3.單位制Ⅰ 實(shí)驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 知識(shí)一　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)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)． 2．物理意義 (1)揭示了物體在不受外力或受合外力為零時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律． (2)提出了一切物體都具有慣性，即保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))的特性．因此牛頓第一定律又稱為慣性定律． (3)揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，說明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因． 3．慣性 (1)定義：物體保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性． (2)量度 質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度．物體的質(zhì)量越大，慣性越大；物體的質(zhì)量越小，慣性越小． (3)表現(xiàn)形式 ①物體不受外力或所受的合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)． ②物體受到外力時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度．慣性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變． (1)牛頓第一定律是由實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)出來的．() (2)物體在不受外力作用時(shí)一定處于靜止?fàn)顟B(tài)．() (3)運(yùn)動(dòng)的物體慣性大，靜止的物體慣性?。?) 知識(shí)二　牛頓第二定律 1．內(nèi)容 物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同． 2．公式：F＝ma. 3．物理意義 反映了物體運(yùn)動(dòng)的加速度與外力的關(guān)系，且這種關(guān)系是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的． 4．適用范圍：宏觀物體、低速運(yùn)動(dòng)． 5．單位制 (1)單位制由基本單位和導(dǎo)出單位共同組成． (2)在力學(xué)中，選出長度、質(zhì)量和時(shí)間．三個(gè)物理量的單位為基本單位，在國際單位制中分別為米、千克、秒． (3)加速度和力的單位為導(dǎo)出單位，在國際單位制中的符號(hào)為m/s2和N. (1)物體由于做加速運(yùn)動(dòng)，所以才受外力作用．() (2)牛頓第二定律適用于一切運(yùn)動(dòng)物體．() (3)力的單位“牛頓”是基本單位．() 知識(shí)三　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．另一個(gè)物體一定同時(shí)對(duì)這一個(gè)物體也施加了力． 2．牛頓第三定律 (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，作用在同一條直線上． (2)表達(dá)式：F＝－F′. 　(1)作用力與反作用力可以作用在同一物體上．() (2)作用力與反作用力可以是不同性質(zhì)的力．() (3)人走在松軟的土地上下陷時(shí)，人對(duì)地面的壓力大于地面對(duì)人的支持力．() 1．(多選)伽利略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)，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(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性 B．沒有力的作用，物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài) C．行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性 D．運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng) 【解析】　物體的慣性指物體本身要保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，或者說是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)，選項(xiàng)A正確；沒有力的作用，物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；行星在圓周軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而慣性是指物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)物體如果沒有受到力的作用，根據(jù)牛頓第一定律可知，物體將繼續(xù)以同一速度沿同一直線一直運(yùn)動(dòng)下去，選項(xiàng)D正確． 【答案】　AD 2．在日常生活中，小巧美觀的冰箱貼使用廣泛．一磁性冰箱貼貼在冰箱的豎直表面上靜止不動(dòng)時(shí)，它受到的磁力(　　) A．小于受到的彈力 B．大于受到的彈力 C．和受到的彈力是一對(duì)作用力與反作用力 D．和受到的彈力是一對(duì)平衡力 【解析】　因磁性冰箱貼靜止不動(dòng)，在水平方向上受到兩個(gè)力：磁力與彈力，應(yīng)為平衡力，所以D正確，A、B、C錯(cuò)誤． 【答案】　D 3. 圖3－1－1 建筑工人用如圖3－1－1所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料．質(zhì)量為70.0 kg的建筑工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度提升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則建筑工人對(duì)地面的壓力大小為(g取10 m/s2)(　　) A．510 N　　　　　　　 B．490 N C．890 N D．910 N 【解析】　設(shè)建筑材料的質(zhì)量為m，加速度的大小為a，對(duì)建筑材料由牛頓第二定律得F－mg＝ma，解得F＝210 N. 設(shè)地面對(duì)建筑工人的支持力為FN，建筑工人的質(zhì)量為M，對(duì)建筑工人由平衡條件得FN＋F＝Mg，解得FN＝490 N. 根據(jù)牛頓第三定律可得建筑工人對(duì)地面的壓力大小為FN′＝FN＝490 N，B正確． 【答案】　B 4．(多選)(xx山東高考)伽利略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)研究和邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，利用這種方法伽利略發(fā)現(xiàn)的規(guī)律有(　　) A．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 B．物體之間普遍存在相互吸引力 C．忽略空氣阻力，重物與輕物下落得同樣快 D．物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反 【解析】　伽利略通過實(shí)驗(yàn)研究和邏輯推理得到了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因及在忽略空氣阻力時(shí)，輕、重物體下落一樣快，都做自由落體運(yùn)動(dòng)，而B選項(xiàng)考查的是萬有引力定律，D選項(xiàng)是牛頓第三定律，因此只有選項(xiàng)A、C正確． 【答案】　AC 5．(xx海南高考)根據(jù)牛頓第二定律，下列敘述正確的是(　　) A．物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比 B．物體所受合力必須達(dá)到一定值時(shí)，才能使物體產(chǎn)生加速度 C．物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個(gè)的大小成正比 D．當(dāng)物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時(shí)，物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比 【解析】　根據(jù)牛頓第二定律a＝可知物體的加速度與速度無關(guān)，所以A錯(cuò)；即使合力很小，也能使物體產(chǎn)生加速度，所以B錯(cuò)；物體加速度的大小與物體所受的合力成正比，所以C錯(cuò)；力和加速度為矢量，物體的加速度與質(zhì)量成反比，所以D正確． 【答案】　D 考點(diǎn)一 [16]　對(duì)牛頓第一定律的理解 一、明確了慣性的概念 牛頓第一定律揭示物體所具有的一個(gè)重要屬性——慣性，即物體總是保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì)． 二、揭示了力的本質(zhì) 牛頓第一定律明確了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持． 三、揭示了物體不受力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 實(shí)際中不受外力作用的物體是不存在的，當(dāng)物體受外力但受合力為零時(shí)，其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．第三章　牛頓運(yùn)動(dòng)定律 ——————[1個(gè)示范例]—————— 　下列關(guān)于牛頓第一定律以及慣性概念的說法中，正確的是(　　) A．牛頓第一定律說明，只有不受外力的物體才保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) B．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化則物體一定受到力的作用 C．慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的 D．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，但物體的運(yùn)動(dòng)速度越大時(shí)其慣性也越大 【解析】　當(dāng)物體所受的合力為零時(shí)，物體也可以處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤．由牛頓第一定律可知，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，故B項(xiàng)正確．慣性是物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，慣性定律(即牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，C項(xiàng)錯(cuò)誤．雖然物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，但物體的慣性與運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　B ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　下列關(guān)于慣性的各種說法中，你認(rèn)為正確的是(　　) A．拋出去的標(biāo)槍、手榴彈等是靠慣性向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)的 B．在完全失重的情況下，物體的慣性將消失 C．把手中的球由靜止釋放后，球能豎直加速下落，說明力是改變物體慣性的原因 D．材料不同的兩個(gè)物體放在地面上，用一個(gè)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，一切物體都具有慣性，慣性與物體的受力情況無關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，綜上所述，只有選項(xiàng)A正確． 【答案】　A 考點(diǎn)二 [17]　對(duì)牛頓第二定律的理解 一、牛頓第二定律的4個(gè)特性 矢量性 F＝ma是矢量式，a與F方向相同 瞬時(shí)性 a與F對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻，即a為某時(shí)刻的加速度時(shí)，F(xiàn)為該時(shí)刻物體所受合力 因果性 F是產(chǎn)生a的原因，物體具有加速度是因?yàn)槲矬w受到了力 獨(dú)立性 1.作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律 2.物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和 3.分力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵從牛頓第二定律，即：Fx＝max，F(xiàn)y＝may 二、瞬時(shí)加速度問題 1．一般思路 →→ 2．兩種模型 (1)剛性繩(或接觸面)模型：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間，一般題目中所給的細(xì)線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時(shí)，均可按此模型處理． (2)彈簧(或橡皮繩)模型：當(dāng)彈簧的兩端與物體相連(即兩端為固定端)時(shí)，由于物體有慣性，彈簧的長度不會(huì)發(fā)生突變，所以在瞬時(shí)問題中，其彈力的大小認(rèn)為是不變的，即此時(shí)彈簧的彈力不突變． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　 圖3－1－2 (xx保定一中質(zhì)檢)如圖3－1－2所示，質(zhì)量為m的球與彈簧Ⅰ和水平細(xì)線Ⅱ相連，Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q.球靜止時(shí)，Ⅰ中拉力大小T1，Ⅱ中拉力大小T2，當(dāng)僅剪斷Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬間，球的加速度a應(yīng)是(　　) A．若剪斷Ⅰ，則a＝g，方向水平向右 B．若剪斷Ⅱ，則a＝，方向水平向左 C．若剪斷Ⅰ，則a＝，方向沿Ⅰ的延長線 D．若剪斷Ⅱ，則a＝g，方向豎直向上 【解析】　因?yàn)榍蚺c彈簧Ⅰ和水平細(xì)線Ⅱ相連處于平衡狀態(tài)，彈簧的彈力瞬間不會(huì)發(fā)生突然變化，而繩子的彈力會(huì)發(fā)生突然變化，所以若剪斷Ⅱ時(shí)彈力和重力的合力大小仍然是T2，加速度是a＝.若剪斷Ⅰ時(shí)加速度是a＝g，方向豎直向下． 【答案】　B 　在求解瞬時(shí)性問題時(shí)應(yīng)注意： (1)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的，當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)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(gè)過程的積累，不會(huì)發(fā)生突變． ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　 圖3－1－3 如圖3－1－3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(gè)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(　　) A．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝0 B．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝g C．a(chǎn)1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D．a(chǎn)1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g 【審題指導(dǎo)】　(1)注意兩物塊之間連接物的特點(diǎn)． (2)光滑木板突然抽出，兩個(gè)系統(tǒng)在水平方向均不受力． 【解析】　在抽出木板的瞬時(shí)，物塊1、2與剛性輕桿接觸處的形變立即消失，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間的輕彈簧的形變還來不及改變，此時(shí)彈簧對(duì)3向上的彈力大小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為mg，因此物塊3滿足mg＝F，a3＝0；由牛頓第二定律得物塊4滿足a4＝＝g，所以C對(duì)． 【答案】　C 考點(diǎn)三 [18]　對(duì)牛頓第三定律的理解及應(yīng)用 一、作用力與反作用力的“三同、三異、三無關(guān)” 1．“三同” (1)大小相同；(2)性質(zhì)相同；(3)變化情況相同． 2．“三異” (1)方向不同；(2)受力物體不同；(3)產(chǎn)生效果不同． 3．“三無關(guān)” (1)與物體的種類無關(guān)；(2)與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)；(3)與是否和另外物體相互作用無關(guān)． 二、相互作用力與平衡力的比較 1．受力物體不同：作用力和反作用力作用在兩個(gè)物體上，不可求合力．一對(duì)平衡力作用在同一物體上，可求合力，合力為零． 2．依賴關(guān)系不同：作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失．一對(duì)平衡力不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失． 3．力的性質(zhì)不同：作用力和反作用力一定是同性質(zhì)的力，一對(duì)平衡力性質(zhì)不一定相同． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　(xx武鋼二中模擬)用一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛一小球，小球和彈簧的受力如圖所示，下球和彈簧的受力如圖3－1－4所示，下列說法正確的是(　　) 圖3－1－4 A．F1的施力物體是彈簧 B．F2的反作用力是F3 C．F3的施力物體是地球 D．F4的反作用力是F1 【答案】　B ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　 圖3－1－5 如圖3－1－5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(duì)方過分界線者為贏．若繩子質(zhì)量不計(jì)，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是(　　) A．甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是一對(duì)平衡力 B．甲對(duì)繩的拉力與乙對(duì)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 【審題指導(dǎo)】　(1)繩子質(zhì)量不計(jì)，甲、乙兩人所受繩的拉力大小相等． (2)地面光滑，兩人在水平方向只受繩的拉力． 【解析】　甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．甲對(duì)繩的拉力與乙對(duì)繩的拉力作用在同一物體上，不是作用力與反作用力，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．設(shè)繩子的張力為F，則甲、乙兩人受到繩子的拉力大小相等，均為F，若m甲>m乙，則由a＝得，a甲Ffmax時(shí)，a與F成一次函數(shù)關(guān)系，選項(xiàng)C正確． 【答案】　C ⊙瞬時(shí)加速度問題 4．(xx北京高考)“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運(yùn)動(dòng)．某人做蹦極運(yùn)動(dòng)，所受繩子拉力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖3－1－10所示．將蹦極過程近似為在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g.據(jù)圖可知，此人在蹦極過程中最大加速度約為(　　) 圖3－1－10 A．g　　　　B．2g　　　　C．3g　　　　D．4g 【解析】　“蹦極”運(yùn)動(dòng)的最終結(jié)果是運(yùn)動(dòng)員懸在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)繩的拉力等于運(yùn)動(dòng)員的重力，由圖可知，繩子拉力最終趨于恒定時(shí)等于重力且等于F0，即mg＝F0，得F0＝mg.當(dāng)繩子拉力最大時(shí)，運(yùn)動(dòng)員處于最低點(diǎn)且合力最大，故加速度也最大，此時(shí)F最大＝F0＝3mg，方向豎直向上，由ma＝F最大－mg得最大加速度為2g，故B項(xiàng)正確． 【答案】　B ⊙牛頓第二、三定律的綜合應(yīng)用 5. 圖3－1－11 如圖3－1－11所示為雜技“頂竿”表演的示意圖，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，竿對(duì)“底人”的壓力大小為(　　) A．(M＋m)g B．(M＋m)g－ma C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g 【解析】　對(duì)竿上的人進(jìn)行受力分析：其受重力mg、摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma，則Ff＝m(g－a)．竿對(duì)人有摩擦力，人對(duì)竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反．對(duì)竿進(jìn)行受力分析：其受重力Mg、竿上的人對(duì)竿向下的摩擦力F′f、頂竿的人對(duì)竿的支持力FN，有Mg＋F′f＝FN，又因?yàn)楦蛯?duì)“底人”的壓力和“底人”對(duì)竿的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，由牛頓第三定律，得到F′N＝Mg＋F′f＝(M＋m)g－ma.故選項(xiàng)B正確． 【答案】　B