2020高考物理大一輪復習 第6講 牛頓運動定律的理解學案新人教版.docx

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第6講　牛頓運動定律的理解 一、牛頓第一定律 1.內容:一切物體總保持　　　　運動狀態(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.慣性 (1)定義:一切物體都有保持原來　　　　運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質. (2)量度:　　　　是物體慣性大小的唯一量度,　　　　大的物體慣性大,　　　　小的物體慣性小. 二、牛頓第二定律 1.內容:物體的加速度的大小跟它受到的　　　　成正比、跟它的質量成反比,加速度的方向跟作用力的方向　　　　. 2.公式:　　　　. 3.適用范圍 (1)只適用于　　　　參考系(相對地面靜止或勻速直線運動的參考系). (2)只適用于　　　　物體(相對于分子、原子)、低速運動(遠小于光速)的情況. 三、牛頓第三定律 1.內容:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小　　　　,方向　　　　,作用在同一條直線上. 2.表達式:F甲對乙=-F乙對甲,負號表示　　　　. 四、國際單位制 力學中的基本量是質量、　　　　、長度,對應的基本單位分別是　　　　、　　　　、　　　　. 【辨別明理】 (1)牛頓第一定律是實驗定律.(　　) (2)牛頓第一定律指出,當物體受到的合外力為零時,物體將處于靜止狀態(tài). (　　) (3)物體運動必須有力的作用,沒有力的作用,物體將靜止. (　　) (4)力的單位是牛頓,1N=1kgm/s2. (　　) (5)外力(不為零)作用于靜止物體的瞬間,物體立刻獲得加速度. (　　) (6)物體的加速度方向一定與合外力方向相同. (　　) (7)慣性是物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質. (　　) (8)作用力與反作用力的效果相互抵消. (　　) (9)根據牛頓第二定律,當合外力為零時物體的加速度為零,物體保持原來運動狀態(tài)不變,那么牛頓第一定律是第二定律的特殊情況嗎? 考點一　牛頓第一定律 (1)牛頓第一定律是在可靠的實驗事實(如伽利略斜面實驗)基礎上采用科學的邏輯推理得出的結論,物體不受外力是牛頓第一定律的理想條件,所以,牛頓第一定律不是實驗定律. (2)慣性是物體保持原來運動狀態(tài)的性質,與物體是否受力、是否運動及所處的位置無關,物體的慣性只與其質量有關,物體的質量越大則其慣性越大;牛頓第一定律揭示了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. 圖6-1 例1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6-1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 變式題1東漢王充在《論衡狀留篇》中記述了球的運動:“圓物投之于地,東西南北,無之不可;策杖叩動,才微輒?！?關于運動和力的關系,下列說法中正確的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.力是維持物體運動的原因 B.力是改變物體慣性大小的原因 C.力是改變物體位置的原因 D.力是改變物體運動狀態(tài)的原因 圖6-2 變式題2(多選)如圖6-2所示,高為h的車廂在平直軌道上勻減速向右行駛,加速度大小為a,車廂頂部A點有油滴滴落在車廂地板上(車未停止),車廂地板O點位于A點的正下方,重力加速度為g,則油滴 (　　) A.落在O點的左側 B.落在O點的右側 C.落點與O點距離為a D.落點與O點距離為ahg 考點二　牛頓第二定律的理解 矢量性 公式F=ma是矢量式,任一時刻,F與a總同向 瞬時性 a與F對應同一時刻,即a為某時刻的加速度時,F為該時刻物體所受的合外力 因果性 F是產生加速度a的原因,加速度a是F作用的結果 同一性 (1)加速度a是相對同一個慣性參考系(一般指地面)的; (2)F=ma中,F、m、a對應同一個物體或同一個系統(tǒng); (3)F=ma中,各量統(tǒng)一使用國際單位 獨立性 (1)作用于物體上的每一個力各自產生的加速度都滿足F=ma; (2)物體的實際加速度等于每個力產生的加速度的矢量和; (3)力和加速度在各個方向上的分量也滿足F=ma,即Fx=max,Fy=may 考向一　矢量性 牛頓第二定律F=ma是矢量式,加速度的方向由物體所受合外力的方向決定,二者總是相同,即任一瞬間,a的方向均與合外力方向相同. 圖6-3 例2如圖6-3所示,一輛有動力驅動的小車上有一水平放置的彈簧,其左端固定在小車上,右端與一小球相連.設在某一段時間內小球與小車相對靜止且彈簧處于拉伸狀態(tài),若忽略小球與小車間的摩擦力,則在此段時間內小車可能是(　　) A.向右做加速運動 B.向右做減速運動C.向左做勻速運動 D.向左做減速運動 圖6-4 變式題如圖6-4所示,有一輛汽車滿載西瓜在水平路面上勻速前進,突然發(fā)現意外情況,緊急剎車做勻減速運動,加速度大小為a,重力加速度為g,則中間一質量為m的西瓜A受到其他西瓜對它的作用力的大小是 (　　) A.mg2-a2 B.maC.mg2+a2 D.m(g+a) 考向二　瞬時性 在動力學問題中,物體受力發(fā)生突變時,物體的加速度也會發(fā)生突變,突變時刻物體的狀態(tài)稱為瞬時狀態(tài),要對瞬時狀態(tài)的加速度進行分析求解. 圖6-5 例3(多選)如圖6-5所示,輕彈簧下端固定在水平面上,一個小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落,接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落.在小球下落的全過程中,下列說法中正確的是 (　　) A.小球剛接觸彈簧瞬間速度最大 B.從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上 C.從小球接觸彈簧至到達最低點,小球的速度先增大后減小 D.從小球接觸彈簧至到達最低點,小球的加速度先減小后增大 變式題(多選)某研究性學習小組用加速度傳感器探究物體從靜止開始做直線運動的規(guī)律,得到了質量為1.0kg的物體運動的加速度隨時間變化的關系圖線,如圖6-6所示.由圖可以得出 (　　) 圖6-6 A.從t=4.0s到t=6.0s的時間內,物體做勻減速直線運動 B.物體在t=10.0s時的速度大小約為6.8m/s C.從t=10.0s到t=12.0s的時間內,物體所受的合外力大小約為0.5N D.從t=2.0s到t=6.0s的時間內,物體所受的合外力先增大后減小 考向三　獨立性 當物體受到幾個力的作用時,各力將獨立地產生與其對應的加速度,而物體表現出來的實際加速度是物體所受各力產生加速度的矢量和. 例4為了節(jié)省能量,某商場安裝了如圖6-7所示智能化的電動扶梯,扶梯與水平面的夾角為θ.無人乘行時,扶梯運行得很慢;當有人站上扶梯時,扶梯先以加速度a勻加速運動,再以速度v勻速運動.一質量為m的顧客乘扶梯上樓,恰好經歷了這兩個過程,重力加速度為g,下列說法中正確的是 (　　) 圖6-7 A.顧客始終受到三個力的作用 B.扶梯對顧客的支持力始終等于mg C.加速階段扶梯對顧客的摩擦力大小為macosθ,方向水平向右 D.顧客對扶梯作用力的方向先沿扶梯向上,再豎直向下 變式題(多選)如圖6-8所示,水平地面上有一楔形物體b,b的斜面上有一小物體a;a與b之間、b與地面之間均存在摩擦.已知楔形物體b靜止時,a靜止在b的斜面上.現給a和b一個共同的向左的初速度,與a和b都靜止時相比,此時可能 (　　) 圖6-8 A.a與b之間的壓力減小,且a相對b向下滑動 B.a與b之間的壓力增大,且a相對b向上滑動 C.a與b之間的壓力增大,且a相對b靜止 D.b與地面之間的壓力不變,且a相對b向上滑動 考點三　牛頓第三定律 (1)對相互作用力的理解(與平衡力對比) 比較 相互作用力 平衡力 方向 方向相反、作用在同一條直線上 方向相反、作用在同一條直線上 大小 大小相等 大小相等 受力物體 兩個相互作用的物體 同一物體 力的性質 一定是同性質的力 性質不一定相同 同時性 一定同時產生、同時消失 不一定同時產生、同時消失 疊加性 兩力作用效果不可求合力 兩力作用效果可以求合力 (2)牛頓第三定律的重要作用之一是轉換研究對象,當根據已知條件無法直接求得物體受到的某作用力時,可以根據牛頓第三定律,先求得該力的反作用力. 例5如圖6-9所示,質量為M=60kg的人站在水平地面上,用定滑輪裝置將質量為m=40kg的重物送入井中.當重物以2m/s2的加速度加速下落時,忽略繩子和定滑輪的質量及定滑輪的摩擦,g取10m/s2,則人對地面的壓力大小為 (　　) 圖6-9 A.200N B.280N C.320N D.920N 圖6-10 變式題如圖6-10所示,猴子的質量為m,開始時停在用繩懸吊的質量為M的木桿下端,在繩子斷開瞬時,猴子沿木桿以加速度a(相對地面)向上爬行,重力加速度為g,則此時木桿相對地面的加速度為 (　　) A.g B.Mmg C.g+mM(g+a) D.g+mMa