专题六：牛顿运动定律及其应用和实验(自整理)

专题六、牛顿运动定律及实验考纲内容考纲解读1.牛顿运动定律及其应用(Ⅱ)2.超重和失重(Ⅰ)3.实验：验证牛顿运动定律1.知道伽利略的理想实验，理解牛顿第一定律的内容和意义2.理解牛顿第二定律的内容，应用它解决实际问题3.认识超重和失重现象考点1：牛顿第一定律1．伽利略的理想实验：伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但它反映了一种物理思想，即建立在可靠的________之上的、以事实为依据、以抽象为指导、抓住主要因素、忽略次要因素，从而深刻揭示________的方法．2．牛顿第一定律(惯性定律)：一切物体总保持__________状态或____________状态，直到有外力迫使它________这种状态为止．3．惯性：物体总保持原来的_____状态或______________状态的性质叫惯性．事实基础自然规律静止匀速直线运动改变静止匀速直线运动4．注意：(1)惯性是物体的________．其大小只与物体的________有关，与其他任何因素都________．(2)物体的运动不需要力来________，力不是_______物体运动的原因，而是________物体运动状态的原因．(3)理想的表达：不受力作用的物体是不存在的，因而牛顿第一定律是不能用实验直接验证的．实际中处于匀速直线运动状态或静止状态的物体都是所受合外力为零的结果．固有属性质量无关维持维持改变5、运动状态的改变1．运动状态的改变是指运动速度的改变即速度大小或方向的改变．2．运动状态改变的实质无论是速度大小改变，还是方向的改变；都会产生加速度，因此，力是产生加速度的原因，而不是维持物体运动状态的原因．3．运动状态改变与什么有关与物体所受到的外力和物体质量有关．如：用一个大力和用一个小力拉同一物体，力大的使物体产生的加速度比力小的产生的加速度要大，如用相同的力拉一辆空车和拉一辆装满货物的车，非常明显地知道空车产生的加速度要比装满货物的车的大．小试身手(2012年江苏学业水平测试)要增大物体的惯性，应增大物体的()A．质量B．速度C．加速度D．所受的力A考点2牛顿第二定律1．牛顿第二定律的内容：物体的加速度跟物体所受的合外力成________，跟物体的质量成________，加速度的方向始终跟________方向一致．2．数学表达式：F＝ma.3．注意：(1)F＝ma，合外力与加速度在数值上是瞬时对应关系，F变化，a也随之发生__________，但F＝ma始终成立.(2)牛顿第二定律只适用于________、________物体.正比反比合外力变化低速宏观1．(单选Ⅰ)一物体的质量为2kg，当受到的合外力为8N时，由牛顿第二定律可以求出物体的加速度为()A．2m/s2B．20m/s2C．8m/s2D．4m/s2解析：由牛顿第二定律知F＝ma，a＝Fm＝82m/s2＝4m/s2，选D.答案：D小试身手2、(单选Ⅱ)在交通事故的分析中，刹车线的长度是判断交通责任的重要依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹。在某一次交通事故中，汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7，取g＝10m/s2，则汽车开始刹车时的速度为()A．7m/sB．10m/sC．14m/sD．20m/s小试身手VfasmsmaxvaxvvsmsmgmmgmFmfaN/14/14)7(222/7/107.0020222得又据此时加速度减速直线运动，滑动摩擦力的阻碍做匀解：汽车刹车后受地面C1．定律两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上，这就是牛顿第三定律．2．表达公式：F′＝－F.考点3牛顿第三定律3．理解牛顿第三定律时要注意(1)两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．(2)作用力与反作用力总是成对出现，同时产生、同时变化、同时消失．(3)作用力与反作用力作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力，二力的作用效果不能抵消．(4)作用力与反作用力一定是同性质的力．4、一对平衡力和一对作用力与反作用力的区别一对作用力和反作用力一对平衡力作用对象两个物体同一个物体作用时间同时产生、同时消失不一定同时产生或同时消失力的性质一定是同性质不一定是同性质作用效果各自产生不同效果使物体处于平衡状态(单选Ⅰ)马拖着一根树干在粗糙的水平地面上作加速直线运动，已知马对树干的拉力为F1，树干对马的拉力为F2，则有()A．F1F2B．F1＝F2C．F1F2D．无法确定解析：马拉树干的力和树干拉马的力是作用力与反作用力，二者必定大小相等、方向相反．B正确．答案：B小试身手一、超重和失重1．超重：当物体存在方向________的加速度时，F－mg＝ma，即F＝m(g＋a)mg，此时物体对支持物压力或对悬挂物的拉力________物体的重力，这种现象叫超重．2．失重：当物体存在方向________的加速度时，mg－F＝ma，即F＝m(g－a)mg，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力________物体的重力，这种现象叫失重．向上大于向下小于考点4超重和失重二、对超重及失重的理解1．若物体向下的加速度a＝g时，F＝m(g－a)＝0，这时物体对支持物或对悬挂物没有作用力，叫__________失重．（即物体只受重力时如做抛体运动以及飞船绕地球做圆周运动时）2．无论是超重还是失重，物体受到的重力都没有变化，质量也没有变化，只是物体对悬挂物的拉力或是物体对支持物的压力变化了．完全1、(多选)人站在升降机中，当升降机在上升过程中速度逐渐增大时，以下说法正确的是()BDA．人对底板的压力小于人所受重力B．人对底板的压力大于人所受重力C．人所受重力将减小D．人所受重力保持不变[解析]速度逐渐增大时，即人处于加速运动状态，具有向上的加速度，此时处于超重状态，有F－mg＝ma，底板对人的支持力大于人体重力，故人对底板的压力大于人所受重力；人所受重力不变．小试身手2、(多选，2011年广东学业水平模拟)重为600N的人站在升降机内的台秤止，台秤示数为480N，则升降机可能正在（）BCA．匀速上升C．减速上升B．加速下降D．减速下降[解析]由于480N600N，即物体的视重小于物重，因此物体处于失重状态，所以物体有向下的加速度．向上减速运动和向下加速运动都具有向下的加速度．小试身手3、(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)关于超重与失重，下列说法正确的是()A．超重就是物体所受的重力增加了B．失重就是物体所受的重力减少了C．完全失重就是物体所受的重力为零D．超重或失重时物体所受的重力不变答案：D易错提示：物体处于超重或失重状态时，物体的重力并没有发生变化，只是对弹簧秤的拉力或对支持物的压力不等于重力．一、实验目的、原理和器材1．目的：验证F＝ma.打点计时器刻度尺3．器材：__________、_______、_______、小车、小桶、纸带、砝码等．天平2．原理：用控制变量法．若控制F不变，则a∝1m，即a－1m图象是直线则验证了定律；若控制m不变，则F∝a，即F－a图象是直线则验证了定律．考点5实验：验证牛顿运动定律二、实验步骤1．如图9－4－1所示，用天平测了小车和小桶的质量M和M′，把数值记录下来．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，使小桶和砂的总质量远小于小车和砝码的总质量，把砝码和砂的质量m和m′记录下来．图9－4－12．把器材安装好，只是不把悬挂小桶的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上的运动可以保持匀速直线运动状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分力平衡．4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点；取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．保持小车的质量不变，改变砂的质量，即改变对小车的牵引力，再做几次实验，在实验中一定要使砂和小桶的质量远小于小车和砝码的质量．6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分．按照“练习使用打点计时器”实验那样，标明记数点，测量记数点间的距离，算出每条纸带上加速度的值．7．记录各组数据，F＝(M′＋m′)g.作a－F图象，看是否为直线，以此验证定律．8．保持砂和小桶的质量不变，即控制F不变，改变小车上砝码数，重复上面的实验，记录各组数据．小车总质量为M总＝(M＋m)，作a－1M总图线，看是否为直线，以此验证定律．（控制变量法）1、(2011年6月广东学业水平考试)某同学在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车所受拉力F的大小不变，改变小车的质量m，得到了不同m时的加速度大小a，并绘出了a－的图象，如图所示．图象的斜率表示()A．aB．FC．mD.1m1m[解析]控制了拉力大小F，则a－1m图象是条直线．由于a＝F·1m，所以斜率表示拉力的大小．B小试身手小试身手2、(2013年江门学业水平模拟)在探究牛顿第二定律的实验中，使用气垫导轨的主要目的是()（单选）A．减小噪声B．减小滑块速度C．增加摩擦力D．减小摩擦力D热点1惯性1-1、(2012年1月广东学业水平考试)(多选题)关于惯性，下列说法正确的是()A．汽车的质量越大，惯性也越大B．物体惯性大小与物体的运动状态有关C．人向前奔跑时被绊，由于惯性向前摔倒D．物体沿光滑斜面下滑，由于惯性，物体的速度不断增大课堂检测解析：惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都具有惯性．其大小只与物体的质量有关，与其他任何因素都无关．AC变式训练1-2．(2011年6月广东学业水平考试)(多选题)关于惯性，下列说法正确的是()A．汽车行驶越快，惯性越大B．汽车匀速运动时没有惯性C．人向前奔跑时被绊，由于惯性向前绊倒D．汽车突然启动时，车上的乘客由于惯性向后倾斜CD热点2牛顿第二定律2-1、(2012年1月广东学业水平考试)一木块在光滑的水平面上，在一水平方向外力F的作用下做匀加速直线运动，其v－t图象如图所示．已知木块的质量m＝0.5kg，则F等于()A．0.5NB．1NC．1.5ND．2N解析：v－t图象的斜率表示物体做匀加速直线运动的加速度，由图象可以求出物体运动的加速度是2m/s2，根据牛顿第二定律F＝ma求出F等于1N.A变式训练2-2．(2011年6月广东学业水平考试)质量为m的小车做匀加速直线运动，所受的牵引力和阻力分别为F和，则小车加速度的大小为()B10F.10AFm9.10BFm.CFm11.10DFm[解析]小车所受合外力为：F－F10＝9F10，由牛顿第二定律得9F10＝ma，解得a＝9F10m，选项B正确．热点3超重与失重3-1、(2012年1月广东学业水平考试)某同学背着书包坐竖直升降的电梯，当感觉到背的书包变“轻”时，电梯可能在()（单选）A．匀速下降B．匀速上升C．加速下降D．加速上升解析：这同学背着书包坐竖直升降的电梯，感觉到背的书包变“轻”时，是处于失重状态，电梯有向下的加速度，可能加速下降，也可能减速上升．答案：C变式训练3-2．电梯内天花板上挂一弹簧秤，弹簧秤下挂一重物，当弹簧秤的示数增大时，则以下正确的是()（单选）A．电梯一定向上做加速运动B．电梯一定向下做加速运动C．电梯一定向下做减速运动D．电梯可能向上做加速运动，也可能向下做减速运动D弹簧秤的示数增大，表明电梯处于超重状态，其加速度a向上！热点4实验：验证牛顿运动定律4-1．(多选，2011年广东学业水平考试)下列可用于“验证牛顿运动定律”实验的器材有（）BCDA．秒表C．天平B．砝码D．打点计时器图9－44-2．(单选Ⅱ)如图9－4－3所示，根据验证牛顿第二定律的实验数据描绘出的三条a－F图线，下列说法正确的是BA．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量相同B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同C．直线1所对应的小车和砝码的总质量最大D．直线3所对应的小车和砝码的总质量最小解析：由牛顿