2019年度高考物理一輪復習 第三章 牛頓運動定律 第1講 牛頓三定律的理解課件.ppt

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第三章牛頓運動定律 第1講牛頓三定律的理解 過好雙基關 一 牛頓第一定律慣性1 牛頓第一定律 1 內(nèi)容 一切物體總保持狀態(tài)或靜止狀態(tài) 除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài) 2 意義 揭示了物體的固有屬性 一切物體都有 因此牛頓第一定律又叫定律 揭示了力與運動的關系 力不是物體運動的原因 而是改變物體運動狀態(tài)的原因 即力是產(chǎn)生的原因 勻速直線運動 慣性 慣性 維持 加速度 2 慣性 1 定義 物體具有保持原來狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質 2 量度 質量是慣性大小的唯一量度 質量大的物體慣性 質量小的物體慣性 3 普遍性 慣性是物體的固有屬性 一切物體都具有慣性 與物體的運動情況和受力情況 無關 勻速直線運動 大 小 答案 自測1教材P70第1至3題改編 多選 下面對牛頓第一定律和慣性的分析正確的是A 飛機投彈時 如果當目標在飛機的正下方時投下炸彈 能擊中目標B 地球自西向東自轉 你向上跳起來后 還會落到原地C 安全帶的作用是防止汽車剎車時人由于具有慣性仍向前運動而發(fā)生危險D 有的同學說 向上拋出的物體 在空中向上運動時 肯定受到了向上的作用力 二 牛頓第二定律力學單位制1 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 跟它的質量成 加速度的方向跟作用力的方向 2 表達式 F 3 適用范圍 牛頓第二定律只適用于慣性參考系 即相對于地面或 的參考系 牛頓第二定律只適用于物體 相對于分子 原子等 運動 遠小于光速 的情況 正比 反比 ma 靜止 勻速直線運動 宏觀 低速 相同 2 力學單位制 1 單位制 由單位和單位一起組成了單位制 2 基本單位 基本物理量的單位 基本物理量共七個 其中力學有三個 是 單位分別是 3 導出單位 由基本物理量根據(jù)推導出來的其他物理量的單位 物理關系 基本 導出 長度 質量 時間 米 千克 秒 答案 自測2 多選 關于運動狀態(tài)與所受外力的關系 下面說法中正確的是A 物體受到恒定的力作用時 它的運動狀態(tài)不發(fā)生改變B 物體受到不為零的合力作用時 它的運動狀態(tài)要發(fā)生改變C 物體受到的合力為零時 它一定處于靜止狀態(tài)D 物體的運動方向與它所受的合力的方向可能相同 答案 自測3 多選 在研究勻變速直線運動的實驗中 取計數(shù)時間間隔為0 1s 測得相鄰相等時間間隔的位移差的平均值 x 1 2cm 若還測出小車的質量為500g 則關于加速度 合外力的大小及單位 既正確又符合一般運算要求的是 C F 500 1 2N 600ND F 0 5 1 2N 0 60N 二 牛頓第三定律1 作用力和反作用力 兩個物體之間的作用總是的 一個物體對另一個物體施加了力 后一個物體同時對前一個物體也施加力 2 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 作用在 3 表達式 F F 同一條直線上 相互 相反 答案 自測4教材P82做一做改編 多選 用計算機輔助實驗系統(tǒng) DIS 做驗證牛頓第三定律的實驗 把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起 向相反方向拉動 觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結果 如圖1所示 分析兩個力傳感器的相互作用隨著時間變化的曲線 以下結論正確的是A 作用力與反作用力同時產(chǎn)生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D 作用力與反作用力的合力為零 圖1 研透命題點 1 明確了慣性的概念牛頓第一定律提示了一切物體所具有的一種固有屬性 慣性 即物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質 2 揭示了力的本質力是改變物體運動狀態(tài)的原因 而不是維持物體運動狀態(tài)的原因 3 理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體不受外力時的狀態(tài) 而物體不受外力的情形是不存在的 如果物體所受的合外力等于零 其運動效果跟不受外力作用時相同 物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài) 基礎考點自主悟透 4 與牛頓第二定律的關系牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨立的 力是如何改變物體運動狀態(tài)的問題由牛頓第二定律來回答 牛頓第一定律是經(jīng)過科學抽象 歸納推理總結出來的 而牛頓第二定律是一條實驗定律 例1 2014 北京理綜 19 伽利略創(chuàng)造的把實驗 假設和邏輯推理相結合的科學方法 有力地促進了人類科學認識的發(fā)展 利用如圖2所示的裝置做如下實驗 小球從左側斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動 并沿右側斜面上升 斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時 小球沿右側斜面上升到的最高位置依次為1 2 3 根據(jù)三次實驗結果的對比 可以得到的最直接的結論是A 如果斜面光滑 小球將上升到與O點等高的位置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 質量越大 它的加速度越小 圖2 解析根據(jù)題意 鋪墊材料粗糙程度降低時 小球上升的最高位置升高 當斜面絕對光滑時 小球在斜面上沒有能量損失 因此可以上升到與O點等高的位置 而B C D三個選項 從題目不能直接得出 所以選項A正確 變式1伽利略對自由落體運動及運動和力的關系的研究 開創(chuàng)了科學實驗和邏輯推理相結合的重要科學研究方法 圖3a b分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程 對這兩項研究 下列說法正確的是圖3A 圖a通過對自由落體運動的研究 合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動B 圖a中先在傾角較小的斜面上進行實驗 可 沖淡 重力 使時間測量更容易C 圖b中完全沒有摩擦阻力的斜面是實際存在的 實驗可實際完成D 圖b的實驗為 理想實驗 通過邏輯推理得出物體的運動需要力來維持 答案 解析 解析伽利略設想物體下落的速度與時間成正比 因為當時無法測量物體的瞬時速度 所以伽利略通過數(shù)學推導證明 如果速度與時間成正比 那么位移與時間的二次方就成正比 由于當時用滴水法計時 無法記錄自由落體的較短時間 伽利略設計了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下 來 沖淡 重力的作用效果 而小球在斜面上運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多 運動相同位移所用時間長得多 所以容易測量 伽利略做了上百次實驗 并通過抽象思維在實驗結果上做了合理外推 得出了正確結論 故A錯誤 B正確 完全沒有摩擦阻力的斜面是實際不存在的 故C錯誤 伽利略用抽象思維 數(shù)學推導和科學實驗相結合的方法得到物體的運動不需要力來維持的結論 故D錯誤 變式2某同學為了取出如圖4所示羽毛球筒中的羽毛球 一只手拿著球筒的中部 另一只手用力擊打羽毛球筒的上端 則A 此同學無法取出羽毛球B 羽毛球會從筒的下端出來C 羽毛球筒向下運動過程中 羽毛球受到向上的摩擦力才會從上端出來D 該同學是在利用羽毛球的慣性 解析羽毛球筒被手擊打后迅速向下運動 而羽毛球具有慣性要保持原來的靜止狀態(tài) 所以會從筒的上端出來 D正確 圖4 能力考點師生共研 例2 多選 2016 全國卷 18 一質點做勻速直線運動 現(xiàn)對其施加一恒力 且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變 則A 質點速度的方向總是與該恒力的方向相同B 質點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C 質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D 質點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變 答案 解析 解析質點一開始做勻速直線運動 處于平衡狀態(tài) 施加恒力后 則該質點所受的合外力為該恒力 若該恒力方向與質點原運動方向不共線 則質點做曲線運動 質點速度方向與恒力方向不同 故A錯 若F的方向某一時刻與質點運動方向垂直 之后質點做曲線運動 力與速度方向不再垂直 例如平拋運動 故B正確 由牛頓第二定律可知 質點加速度方向總是與其所受合外力方向相同 C正確 根據(jù)加速度的定義 相等時間內(nèi)速度變化量相同 而速率變化量不一定相同 故D錯 變式3關于速度 加速度和合外力之間的關系 下述說法正確的是A 做勻變速直線運動的物體 它所受合外力是恒定不變的B 做勻變速直線運動的物體 它的速度 加速度 合外力三者總是在同一方向上C 物體受到的合外力增大時 物體的運動速度一定加快D 物體所受合外力為零時 一定處于靜止狀態(tài) 答案 解析 解析做勻變速直線運動的物體 加速度恒定不變 由牛頓第二定律知 它所受合外力是恒定不變的 故A正確 由牛頓第二定律可知加速度與合外力方向相同 與速度不一定在同一方向上 故B錯誤 物體受到的合外力增大時 加速度一定增大 物體的運動速度變化一定加快 而速度不一定加快 故C錯誤 物體所受合外力為零時 物體的加速度一定等于零 速度不一定為零 故D錯誤 變式4 多選 某物體在光滑的水平面上受到兩個恒定的水平共點力的作用 以10m s2的加速度做勻加速直線運動 其中F1與加速度的方向的夾角為37 某時刻撤去F1 此后該物體A 加速度可能為5m s2B 速度的變化率可能為6m s2C 1秒內(nèi)速度變化大小可能為20m sD 加速度大小一定不為10m s2 解析根據(jù)牛頓第二定律F合 ma 10m F1與加速度方向的夾角為37 根據(jù)幾何知識可知 F2有最小值 最小值為F2m F合sin37 6m 所以當F1撤消后 合力的最小值為Fmin 6m 此時合力的取值范圍為6m F合 所以最小的加速度為amin 6m s2 故B C正確 故選B C 能力考點師生共研 1 相互作用力的特點 1 三同 2 三異 3 二無關 2 一對平衡力與作用力 反作用力的比較 例3 多選 如圖5所示 用水平力F把一個物體緊壓在豎直墻壁上靜止 下列說法中正確的是A 水平力F跟墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力B 物體的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力C 水平力F與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力D 物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力 答案 解析 圖5 解析水平力F跟墻壁對物體的彈力作用在同一物體上 大小相等 方向相反 且作用在同一條直線上 是一對平衡力 選項A錯誤 物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻壁對物體豎直向上的靜摩擦力的作用 因物體處于靜止狀態(tài) 故這兩個力是一對平衡力 選項B正確 水平力F作用在物體上 而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上 這兩個力不是平衡力 也不是相互作用力 選項C錯誤 物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是兩個物體間的相互作用力 是一對作用力與反作用力 選項D正確 變式5某學校教室里的磁性黑板上通常粘掛一些小磁鐵 小磁鐵被吸在黑板上可以用于 貼 掛圖或試題答案 如圖6所示 關于小磁鐵 下列說法中正確的是A 小磁鐵受到的電磁吸引力大于受到的彈力才能被吸在黑板上B 小磁鐵與黑板間在水平方向上存在兩對作用力與反作用力C 小磁鐵受到五個力的作用D 小磁鐵受到的支持力與黑板受到的壓力是一對平衡力 答案 圖6 變式6 多選 北京時間2016年9月15日晚10時04分 中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用 長征二號F T2 火箭將 天宮二號 空間實驗室成功發(fā)射升空 順利入軌并正常開展各項科研活動 如圖7 關于 天宮二號 與火箭起飛的情形 下列敘述正確的是A 天宮二號 進入運行軌道之后 與地球之間仍然存在一對作用力與反作用力B 運載火箭尾部向下噴氣 噴出的氣體對火箭產(chǎn)生反作用力 火箭獲得向上的推力C 運載火箭尾部噴出的氣體對空氣產(chǎn)生作用力 空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力D 運載火箭飛出大氣層后 由于沒有空氣 火箭雖向下噴氣 但無法獲得前進的動力 圖7 例4一個箱子放在水平地面上 箱內(nèi)有一固定的豎直桿 在桿上套著一個環(huán) 箱與桿的質量為M 環(huán)的質量為m 如圖8所示 已知環(huán)沿桿勻加速下滑時 環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff 則此時箱對地面的壓力大小為A Mg FfB Mg FfC Mg mgD Mg mg 圖8 牛頓第三定律在受力分析中的應用 由于作用力與反作用力的關系 當待求的某個力不容易求時 可先求它的反作用力 再反過來求待求力 如求壓力時 可先求支持力 答案 解析 解析環(huán)在豎直方向上受重力及箱子的桿給它的豎直向上的摩擦力Ff 受力情況如圖甲所示 根據(jù)牛頓第三定律 環(huán)應給桿一個豎直向下的摩擦力Ff 故箱子豎直方向上受重力Mg 地面對它的支持力FN及環(huán)給它的摩擦力Ff 受力情況如圖乙所示 由于箱子處于平衡狀態(tài) 可得FN Ff Mg Ff Mg 根據(jù)牛頓第三定律 箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力 即FN Mg Ff 故選項A正確 變式7如圖9所示 質量為m的木塊在質量為M的長木板上以加速度a水平向右加速滑行 長木板與地面間的動摩擦因數(shù)為 1 木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為 2 若長木板仍處于靜止狀態(tài) 則長木板對地面摩擦力大小和方向一定為A 1 m M g 向左B 2mg 向右C 2mg ma 向右D 1mg 2Mg 向左 圖9 解析對m分析可知受M對它水平向左的摩擦力Ff1 由牛頓第三定律可知 m對M的摩擦力向右 大小為Ff1 對M受力分析可知 受地面對M的靜摩擦力Ff2 方向向左 Ff2 Ff1 2mg 由牛頓第三定律可知 長木板對地面摩擦力大小為 2mg 方向向右 B項正確 變式8 2018 遼寧本溪模擬 如圖10所示 質量為m的物體放在質量為M 傾角為 的斜面體上 斜面體置于粗糙的水平地面上 用平行于斜面的力F拉物體使其沿斜面向下勻速運動 斜面體始終靜止 則下列說法正確的是A 地面對斜面體的摩擦力大小為Fcos B 地面對斜面體的支持力為 M m gC 物體對斜面體的摩擦力的大小為FD 斜面體對物體的作用力豎直向上 圖10 解析由于斜面體和物體都處于平衡狀態(tài) 將斜面體和物體看成一個整體 由受力情況可得 地面對斜面體的摩擦力大小為Fcos 地面對斜面體的支持力大小為 M m g Fsin 故A對 B錯 隔離物體進行受力分析 物體對斜面體的摩擦力大小為F mgsin 故C錯 將斜面體作為施力物體 則斜面體對物體的作用力即為物體受到的支持力與摩擦力的合力 由力的合成可知斜面體對物體的作用力與物體的重力和F的合力大小相等 方向相反 故斜面體對物體的作用力不在豎直方向上 D錯 課時作業(yè) 1 多選 下列說法符合歷史事實的是A 亞里士多德認為 必須有力作用在物體上 物體的運動狀態(tài)才會改變B 伽利略通過 理想實驗 得出結論 一旦物體具有一定速度 如果它不受力 它將以這一速度永遠運動下去C 笛卡兒指出 如果運動中的物體沒有受到力的作用 它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動 既不停下來也不偏離原來的方向D 牛頓認為 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析亞里士多德認為物體的運動需要力來維持 A錯誤 伽利略通過 理想實驗 得出 一旦物體具有某一速度 如果它不受力 它將以這一速度永遠運動下去 B正確 笛卡兒指出 如果運動中的物體沒有受到力的作用 它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動 既不停下來也不偏離原來的方向 C正確 由牛頓第一定律知 D正確 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 一物體受繩的拉力作用由靜止開始前進 先做加速運動 然后做勻速運動 最后改做減速運動 則下列說法中正確的是A 加速前進時 繩拉物體的力大于物體拉繩的力B 減速前進時 繩拉物體的力小于物體拉繩的力C 只有勻速前進時 繩拉物體的力與物體拉繩的力大小相等D 不管物體如何前進 繩拉物體的力與物體拉繩的力大小總相等 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 多選 我國 道路交通安全法 中規(guī)定 各種小型車輛前排乘坐的人 包括司機 必須系好安全帶 這是因為A 系好安全帶可以減小慣性B 是否系好安全帶對人和車的慣性沒有影響C 系好安全帶可以減少因車的慣性而造成的傷害D 系好安全帶可以減少因人的慣性而造成的傷害 答案 4 2018 安徽巢湖模擬 在某次交通事故中一輛載有30噸 工 字形鋼材的載重汽車由于避讓橫穿馬路的電動車而緊急制動 結果車廂上的鋼材向前沖出 壓扁駕駛室 關于這起事故原因的物理分析正確的是A 由于車廂上的鋼材有慣性 在汽車制動時 繼續(xù)向前運動 壓扁駕駛室B 由于汽車緊急制動 使其慣性減小 而鋼材慣性較大 所以繼續(xù)向前運動C 由于車廂上的鋼材所受阻力太小 不足以克服其慣性 所以繼續(xù)向前運動D 由于汽車制動前的速度太大 汽車的慣性比鋼材的慣性大 在汽車制動后 鋼材繼續(xù)向前運動 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 嚴禁超載 嚴禁超速 嚴禁疲勞駕駛 是預防車禍的有效辦法 下列說法正確的是A 汽車超速會增大汽車的慣性B 汽車超載會減小汽車的剎車距離C 疲勞駕駛會縮短司機的反應時間D 汽車超載會增大汽車的慣性 答案 6 從正在加速上升的氣球上落下一個物體 在物體剛離開氣球的瞬間 下列說法正確的是A 物體向下做自由落體運動B 物體向上運動 加速度向上C 物體向上運動 加速度向下D 物體向上還是向下運動 要看物體離開氣球時的速度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 7 如圖1所示 用細繩把小球懸掛起來 當小球靜止時 下列說法中正確的是A 小球受到的重力和細繩對小球的拉力是一對作用力和反作用力B 小球受到的重力和小球對細繩的拉力是一對作用力和反作用力C 小球受到的重力和細繩對小球的拉力是一對平衡力D 小球受到的重力和小球對細繩的拉力是一對平衡力 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 圖1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 8 如圖2所示 物體A B疊放在水平粗糙桌面上 用水平力F拉物體B 使A隨B一起向右做勻加速直線運動 則與物體B發(fā)生作用與反作用的力有A 三對B 四對C 五對D 六對 圖2 9 2017 河北石家莊二模 一個質量為2kg的物體 在4個共點力作用下處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)同時撤去大小分別為8N和12N的兩個力 其余的力保持不變 關于此后該物體運動的說法正確的是A 一定做勻變速運動 加速度大小可能等于重力加速度的大小B 一定做勻變速直線運動 加速度大小可能是5m s2C 可能做勻減速直線運動 加速度大小是1 5m s2D 可能做勻速圓周運動 向心加速度大小是6m s2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 解析物體在4個力作用下處于平衡狀態(tài) 根據(jù)平衡狀態(tài)的條件可知其中任意兩個力的合力與另外兩個力的合力大小相等 方向相反 作用在同一條直線上 所以撤去兩個力之后另外兩個力的合力為恒力 所以物體一定做勻變速運動 因大小為8N與12N兩個力的合力的大小范圍為4N F合 20N 則另外兩個力的合力的大小范圍為4N F合 20N 再由牛頓第二定律可知物體的加速度大小范圍為2m s2 a 10m s2 所以A對 B C D錯 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10 多選 2018 山東青島調研 木箱重G1 人重G2 人站在木箱里用力F向上推木箱 如圖3所示 則有A 人對木箱底的壓力大小為G2 FB 人對木箱底的壓力大小為G2C 木箱對地面的壓力大小為G2 G1 FD 木箱對地面的壓力大小為G1 G2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 圖3 答案 解析 解析對人隔離受力分析有 豎直向下的重力G2 向下的作用力F 向上的支持力FN 可得FN G2 F 根據(jù)牛頓第三定律 人對木箱底的壓力大小為G2 F 選項A正確 B錯誤 將人與木箱看成一個整體 可得木箱對地面的壓力大小為G1 G2 選項C錯誤 D正確 綜上本題選A D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11 皮劃艇選手與艇的總質量為100kg 皮劃艇沖刺時的加速度可達10m s2 求此時槳對水的推力是多大 設水的阻力可忽略 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案103N 解析以皮劃艇和選手整體為研究對象 設水對槳的推力為F 由F ma有F ma 100 10N 103N 由牛頓第三定律知 槳對水的推力與F等大反向 所以槳對水的推力大小為103N 答案 解析 12 如圖4所示為雜技 頂竿 表演 一個站在地上 肩上扛一質量為M的豎直竹竿 竿上一質量為m的人以加速度a加速下滑 求竿對 底人 的壓力大小 空氣阻力不計 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 M m g ma 解析對竿上的人由牛頓第二定律得 mg Ff ma由牛頓第三定律得人對竿的摩擦力大小等于竿對人的摩擦力Ff對竿由平衡條件得 Mg Ff FN解得 FN M m g ma 答案 解析 圖4 13 如圖5所示 傾角為 的斜面體放在水平地面上 質量為m的光滑小球放在墻與斜面體之間處于平衡狀態(tài) 求小球對斜面體的壓力大小和地面對斜面體的摩擦力大小 圖5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 解析小球受力分析如圖甲所示 由平衡條件得 豎直方向 FN1cos mg 0水平方向 FN2 FN1sin 0對整體受力分析如圖乙所示 由平衡條件得 水平方向 Ff FN2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13