(上海最新)牛顿运动定律 复习

第三章牛顿运动定律一、知识梳理1、知识网络2、知识点总结１．牛顿第一定律（1）牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.（２）对牛顿第一定律的理解牛顿第一定律不是实验直接总结出来的,是牛顿以伽利略的理想实验为基础,加之高度的抽象思维概括总结出来的.揭示了力和运动的关系:力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即牛顿第一定律确定了力的含义．牛顿第一定律不能看着牛顿第二定律的特殊情况,牛顿第一定律是定性描述物体运动规律的一种物理思想，而不是进行定量计算和求解的具体方法，是一条独立的基本规律.但牛顿第一定律为牛顿第二定律提供了建立的基础.明确了惯性的概念:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性．惯性的理解要点（1）惯性的性质：惯性是一切物体都有的性质，是物体的固有属性，与物体的受力情况和运动状态无关．（２）惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质；物体受到外力作用时其惯性大小表现在运动状态改变的难易程度上．（３）惯性的量度：质量是惯性大小的唯一量度．质量大的物体惯性大．2、牛顿第二定律（1）内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同.（2）公式：F合=ma（3）意义：牛顿第二定律的表达式F=ma，公式左边是物体受到的合外力，右边反映了质量为m的物体在此合外力的作用下的效果是产生加速度a，它突出了力是物体运动状态改变的原因，是物体产生加速度的原因.内容：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，作用在一条直线上。公式：F=-F’物理意义：揭示了自然界中相互作用的物体之间的力规律与特点。牛顿第三定律是一条实验定律。3、牛顿第三定律类别一对平衡力一对作用力与反作用力相同点不同点作用物体同时性力的性质作用效果等值、反向、共线同一物体分别作用在两个物体上无必然联系同时产生、同时消失、同时变化性质不一定相同性质一定相同作用效果抵消谈不上抵消【思考】人走路时，人与地面间的不同性质的作用力与反作用力有（）A、一对；B、两队；C、三对；D、四对。•物体的加速度跟受到的合外力F合成正比，跟物体的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。•表达式:mFa合力的单位（Ｎ）的确定：规定使质量为1kg的物体产生1m/s2的力，叫1Ｎ．牛顿第二定律4、国际单位制物理量名称物理量符号单位名称单位符号力学长度l米m质量m千克kg时间t秒s电学电流I安(培)A热学热力学温度T开（尔文）K光学发光强度I坎（德拉）cd热学物质的量n摩（尔）mol【思考】用基本单位来表示下列物理量的单位（1）功率：1w=________________。（2）磁感应强度：1T=________________。5、牛顿运动定律的局限性牛顿运动定律的适用范围是：宏观、低速、惯性系。牛顿在科学上的主要贡献是：在力学上提出三大运动定律和万有引力定律；在光学上作出了白光是由七色光组成的判决实验（光的色散），发现并解释“牛顿环”的干涉现象，创制了反射望远镜并提出光的微粒说；在数学上发现了微积分运算方法和无限级数理论，等等。他的最重要的科学著作是：1687年初版的《自然哲学的数学原理》。6、从牛顿到爱因斯坦爱因斯坦在相对论中认为光是世界上速度最快的物质。当物体以接近光速运动时，其质量会变大，空间的距离会变短，时间会变慢。10、如图20所示，一小孩坐在雪橇上，小孩和雪橇的总质量为40kg，大人用40N力拉雪橇，拉力的方向与水平方向成370角，假设此时雪橇与雪地间的阻力为20N，小孩和雪橇在水平雪地上由静止开始做匀加速直线运动。求：（1）小孩和雪橇运动时的加速度大小。（2）在最初4s内雪地上留下的雪橇痕迹长度。二、物理思维方法1、理想实验法伽利略斜面理想实验亚里士多德认为力是维持物体速度原因伽利略认为没有力也可以维持物体速度（X）伽利略的理想斜面实验（2）理想实验“理想实验”，又叫做“想像实验”、“抽象的实验”或“思想上的实验”，它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的抽象思维过程和理论研究的重要方法所谓的“理想实验”就是在可靠的事实为基础，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析．“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的．（1）伽利略得出结论维持物体运动不需要力。二、物理思维方法1、理想实验法2、控制变量法验证牛顿第二定律实验实验方法：控制变量法实验内容；（1）质量m不变时，研究a与F的关系（2）所受作用力F不变时，研究a与m的关系实验结果：aF/m二、物理思维方法1、理想实验法2、控制变量法3、图像法几位同学的实验数据:车m=186.7g（固定）数据F（N）a（m/s2）10.050.26820.0830.43530.1150.61640.180.964表一：表二：几位同学的实验数据:F=0.05N（固定）数据m(g)1/ma（m/s2）1186.70.00540.2682236.70.00420.2113286.70.00350.1744336.70.0030.149验证牛顿第二定律实验（数据）00.050.10.150.201.41.21.00.80.60.40.2a∝Fa（m/s2）F(N)描点连线01002003004000.350.300.250.200.150.100.05m/ga（m/s2）00.0010.0020.0030.0040.0050.350.300.250.200.150.100.05a（m/s2）1/ma∝1/m实验结果：aFa1/maF/m【例题1】在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，有四位同学根据实验数据作出了如图所示的四幅图象，其中不能说明“质量一定时加速度与合外力成正比”或“合外力一定时加速度与质量成反比”的是()三、问题探讨1、力和运动的关系加速度到底取决于什么？力是使物体产生加速度的原因。加速度用v/t来定义和量度。加速度取决于F/m的值。定义式决定式物体所受合力物体加速度物体速度变化决定决定力与运动的关系【思考】一个做匀速直线运动的物体正向右运动，现对其施加一向左的力，物体将做怎样的运动？减速运动速度方向向右运动状态加速度方向向左合力的方向向左如果将向左的力改为向右，情况又如何？加速运动向右向右向右结论：合外力的方向与物体运动速度方向一致时，物体做加速运动，合外力的方向与速度方向相反时，物体做减速运动。物体运动方向一定与合外力的方向一致吗？【例题2】如图示，在平直轨道上行驶列车的车厢顶板上，用细线挂着一个小球，在下列情况下对列车的运动情况得出怎样的判断？（1）细线竖直悬挂：；（2）细线向图中左方偏斜：；（3）细线向图中右方偏斜。向左或向右匀速直线运动向左减速或向右加速向左加速或向右减速三、问题探讨1、力和运动的关系2、牛顿第二定律的理解牛顿第二定律的性质因果性：力是因，加速度是果；矢量性：∑F与a均为矢量，二者的方向相同；瞬时性：∑F与a同时存在，同时消失，同时变化；同一性：∑F、a、m都属于同一个物体,即研究对象同一性；独立性：X轴方向上的作用力产生X方向的加速度，Y轴方向上的作用力产生Y方向的加速度。【例题3】从牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个较重的物体时却可能提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？【例题4】质量为m的物体放在粗糙水平面上受水平F时产生加速度为a1,当水平力为2F时,加速度a2,关于a1与a2的关系正确的是：（）A.a2＝2a1B.a2＜2a1C.a2＞2a1D.a1＝a2图3-2-1mθ【例题5】一辆小车在水平路面上沿直线行驶，在车厢上悬挂的摆球相对于小车静止时，其悬线与的竖直方向成θ角，如图所示，问小车的加速度多大？方向如何？小车可能的运动情况如何？制作加速度测定仪：利用如图所示提供的器材----木条（头部带小钉）、连着细绳的小球，量角器、带孔小木块，制作一个列车加速度测定仪。画出示意图，并说明测量原理和仪器放置的要求，以及如何直接读出加速度的值。沿光滑斜面上滑的物体的运动状态？加速度与速度的方向的关系:相反物体的运动状态:匀减速直线运动物体所受合力的方向沿斜面向下FNGa已知物体质量50kg，以一定的初速度从该斜面顶端下滑，与斜面间的摩擦力为100N，斜面与地面夹角370，求加速度的大小？370GFNFf如果该物体以一定的初速度从该斜面底端冲上斜面，摩擦力仍为100N,求在斜面上运动的加速度GFNFf370vv在水平地面上有一辆运动的平板小车，车上固定一个盛水的烧杯，烧杯的直径为L，当小车作加速度为a的匀加速运动时，水面呈如图所示，则小车的加速度方向为______，左右液面的高度差h为______。10、如图20所示，一小孩坐在雪橇上，小孩和雪橇的总质量为40kg，大人用40N力拉雪橇，拉力的方向与水平方向成370角，假设此时雪橇与雪地间的阻力为20N，小孩和雪橇在水平雪地上由静止开始做匀加速直线运动。求：（1）小孩和雪橇运动时的加速度大小。（2）在最初4s内雪地上留下的雪橇痕迹长度。Fx=ma（沿加速度方向）（垂直于加速度方向）Fy=0用牛顿第二定律解题的步骤：1.明确研究对象（隔离或整体）；2.进行受力分析和运动状态分析，画出示意图；3.规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合；4.列方程求解。①物体受两个力：合成法或分解法F合=ma②物体受多个力：正交分解法小结三、问题探讨1、力和运动的关系2、牛顿第二定律的理解3、牛顿运动定律解决两类动力学问题的方法和思路一起交通事故(据报载)某市区一路段发生了一起交通事故：一辆汽车在公路上匀速行驶，突然前面有一位老太太横穿马路，司机发现后立刻刹车，但老太太还是被撞倒了．事故发生后交警测得刹车过程中车轮在路面上擦过的笔直的痕迹长9m，从厂家的技术手册中查得该车轮胎和地面间的动摩擦因数是0.8。据悉，交通部门规定该路段的速度不得超过40km/h.假如你就是这位交警，请你判断该车是否超速行驶．(假定刹车后汽车做匀减速直线运动)例1汽车减速时受力情况G受力情况：Ff=0.8mg已知F合=ma运动情况：V0=?Vt=0s=9mF阻求:aFfFN分析例1解：分析汽车受力如图，GFNFfF合=Ff=0.8mg由牛顿第二定律：F合=ma,m0.8mgmFa度汽车做减速运动的加速合=0.8g=8(m/s2),再由运动学公式，得汽车刚刹车时的初速度：12(m/s)9822asv0=43.2km/h40km/h所以该汽车属于超速行驶。例2火警逃生演练一个质量为m=60kg的学生在听到火警信号后，从高h=8m的楼上窗口戴上专用手套沿逃生绳下滑。学生握绳的力不同会造成手套与逃生绳之间的滑动摩擦力不同，假设该学生先匀加速下滑后，双手更用力握紧绳，使自己做匀速运动到达地面，下滑3s到达地面时的速度为4m/s，问：（1）这位学生匀加速下滑的时间是多少？（2）该段匀加速下滑时间内所受到的摩擦力多大？（g=10m/s2）例2分析:运动情况：受力情况：人先匀加速运动，后匀速运动。能画出其v-t图像吗？求:aFfmga例2Ffmga（1）分析该同学的运动情况，设匀加速时间为t1，匀加速下滑的加速度为a，匀速运动时的速度为v,则：(2)分析该同学加速下滑阶段受力，由牛顿第二定律得：1211atv;21sat)(11223avsttt)(1121213a21sssttatt1=2ssmvtttat/)(4a3a21811121即有：a=2m/s2F合=mg-Ff=ma∴Ff=mg-ma=(60ⅹ10-60X2)N=480N解：运用牛顿定律解决两类动力学问题的解题思路：小结加速度a是联系运动和力的桥梁受力分析三、问题探讨1、力和运动的关系4、超重和失重