牛顿运动定律高考复习教案

-1-牛顿运动定律1、牛顿第一定律⑴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．⑵理解牛顿第一定律时应注意的问题①牛顿第一定律不像其他定律一样是实验直接总结出来的，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础总结出来的．②牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的运动规律，牛顿第一定律是独立规律，绝不能简单地看成是牛顿第二定律的特例．③牛顿第一定律的意义在于指出了一切物体都具有惯性，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态产生加速度的原因．⑶牛顿第一定律可以从以下几个方面来进一步理解：①定律的前一句话揭示了物体所具有的一个重要属性，即“保持匀速直线运动状态或静止状态”，对于所说的物体，在空间上是指所有的任何一个物体；在时间上则是指每个物体总是具有这种属性．即在任何情况下都不存在没有这种属性的物体．这种“保持匀速直线运动状态或静止状态”的性质叫惯性．简而言之，牛顿第一定律指出了一切物体在任何情况下都具有惯性。②定律的后一句话“直到有外力迫使它改变这种状态为止”实际上是对力下的定义：即力是改变物体运动状态的原因，而并不是维持物体运动的原因．③牛顿第一定律指出了物体不受外力作用时的运动规律．其实，不受外力作用的物体在我们的周围环境中是不存在的．当物体所受到的几个力的合力为零时，其运动效果和不受外力的情况相同，这时物体的运动状态是匀速直线运动或静止状态．一、知识网络二、知识要点概念-2-应该注意到，不受任何外力和受平衡力作用，仅在运动效果上等同，但不能说二者完全等同，如一个不受力的弹簧和受到一对拉或压的平衡力作用的同一个弹簧，显然在弹簧是否发生形变方面是明显不同的．惯性：物体保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性．⑷惯性是一切物体的固有属性，是性质，而不是力．与物体的受力情况及运动状态无关．因此说，人们只能利用惯性而不能克服惯性，质量是物体惯性大小的量度，即质量大的，惯性大；质量小的，惯性小．典型例题1、桌上放一个装满水的瓶子，中间有一个气泡，如图所示，用手推一下瓶子，气泡将__________，如果使瓶子在桌面上匀速运动时，气泡将__________。2、在一艘作匀速直线运动的轮船上，一小孩脸朝船行驶的方向坐在座位上，竖直向上抛出一个小球，小球落下时[]A．落在小孩的前面；B．落在小孩的后面；C．落在小孩的手里；D．无法确定．2、牛顿第二定律⑴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．⑵公式：F合=ma⑶理解牛顿第二定律时注意的问题①瞬时性：力与加速度的产生是同时的，即同时增大，同时减小，同时消失．F＝ma是对运动过程中的每一个瞬间成立的，某一时刻的加速度大小总跟那一时刻的合外力大小成正比，即有力作用就有加速度产生；外力停止作用，加速度随即消失，二者之间没有时间上的推迟或滞后，在持续不断的恒定外力作用下，物体具有持续不断的恒定加速度；外力随时间改变，则加速度也随时间做同步的改变．②矢量性：加速度的方向总与合外力方向一致．作用力F和加速度a都是矢量，所以牛顿第二定律的表达式F＝ma是一个矢量表达式，它反映了加速度的方向始终跟合外力的方向相同．而速度方向与合外力方向没有必然联系．③独立性：F合应为物体受到的合外力，a为物体的合加速度；而作用于物体上的每一个力各自产生的加速度也都遵从牛顿第二定律，与其他力无关(力的独立作用性)．而物体的合加速度则是每个力产生的加速度的矢量和。④在使用牛顿第二定律时还应注意：公式中的a是相对于惯性参照系的，即相对于地面静止或匀速直线运动的参照系．另外，牛顿第二定律只适用于宏观低速的物体，对微观高速物体的研究，牛顿第二定律不适用．(高速是指与光速可比拟的速度；微观是指原子、原子核组成的世界)．典型例题1、竖直向上飞行的子弹，达到最高点后又返回原处，设整个运动过程中，子弹受到的阻力与速率成正比，则整个运动过程中，加速度的变化是().(A)始终变小(B)始终变大(C)先变大后变小(D)先变小后变大2、如图所示，车厢里悬挂着两个质量不同的小球，上面的球比下面的球质量大，当车厢向右作匀加速运动(空气阻力不计)时，下列各图中正确的是().-3-3、如图所示，斜面倾角为α=30°，斜面上边放一个光滑小球，用与斜面平行的绳把小球系住，使系统以共同的加速度向左作匀加速运动，当绳的拉力恰好为零时，加速度大小为______.若以共同加速度向右作匀加速运动，斜面支持力恰好为零时，加速度的大小为______4、如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是().(A)小车静止时，F=mgcosθ方向沿斜杆向上(B)小车静止时，F=mgcosθ方向垂直斜杆向上(C)小车向右以加速度a运动时，sinmgF(D)小车向左以加速度a运动时，22)mg()maF（，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为gaarctan5、如图所示，自由下落的小球，从它接触竖直放置的弹簧开始，到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度和所受外力的合力变化情况是().(A)合力变小，速度变小(B)合力变小，速度变大(C)合力先变小后变大，速度先变大后变小(D)合力先变大后变小，速度先变小后变大6、如图所示，传送带上表面水平运动，可以把质量m=20kg的行李包沿水平方向送上平板小车的左端.小车的质量M=50kg，原来静止停在光滑的水平面上，行李包与小车平板间的动摩擦因数是0.4，小车长1-5m.如果传送带将行李包以v1=2.8m／s的速度送上小车，问在这种情况下，行李包在小车上相对于平板车滑行的时间是多少?3、牛顿第三定律⑴内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，但作用点不在同一个物体上．⑵注意：物体与物体之间的作用力和反作用力总是同时产生、同时消失、同种性质、分别作用在相互作用的两个物体上，它们分别对这两个物体产生的作用效果不能抵消．⑶作用力和反作用力与一对平衡力的区别：二对作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，而平衡力是作用在同一物体上；作用力与反作用力一定是同一性质的力，平衡力则可以是也可以不是；作用力和反作用力同时产生、同时消失，而一对平衡力，当去掉其中一-4-个力后，另一个力可以继续作用作用力与反作用力平衡力受力物体二个不同的物体，作用效果不能抵消一个物体，作用效果可以抵消大小方向大小相等，方向相反大小相等，方向相反力的性质一定是同一性质的力可以是不同性质的力大小变化同时存在，同时变化，同时消失其中一个力变化时，不影响另外一个力⑷借助作用力与反作用力的关系，可以在解决实际问题时，根据需要变换研究对象，使得对实际问题的求解更为简便、可行。典型例题1、一物体受一对平衡力作用而静止。若其中向东的力先逐渐减小至0，后又逐渐恢复到原来的值．则该物体()A．速度方向向东，速度大小不断增大，增至最大时方向仍不变。B．速度方向向西，速度大小不断增大，增至最大时方向仍不变。C．速度方向向东，速度大小先逐渐增大，后逐渐减小到0。D．速度方向向西，速度大小先不断增大，后逐渐减小到0。4、力学单位制⑴物理公式在确定物理间数量关系（因果关系）的同时，也确定了物理之间的单位关系。⑵单位制：由许多不同的物理量的单位构成一套单位。由基本单位和导出单位组成，国际单位制中基本单位有7个（见下表），除基本单位外的其它单位都是由物理公式导出，称为导出单位。力学热学电学光学基本物理量长度质量时间物质的量热力学温标电流强度光照强度物理量符号LmtnTIlx基本单位米千克秒摩尔开尔文安培坎德拉单位符号mkgsmolkAcd⑶单位制的应用：①导出单位用基本单位来表达；②应用物理公式计算时必须采用同一单位制。5、超重和失重⑴超重：①超重现象：物体对支持物（或悬绳）的压力（或拉力）大于物体重力的现象设向上加速度为a，T-mg=F合=maT=mg+ma②超重的动力学特征：支持面（或悬线）对物体的（向上）作用力大于物体所受的重力③超重的运动学特征：物体的加速度向上，它包括两种情况：向上加速运动或向下减速运动⑵失重：①失重现象：物体对支持物（或悬绳）的压力（或拉力）小于物体重力的现象设向下加速度为a，mg-T=F合=maT=mg-ma当物体对支持物（或对悬挂物的拉力）等于零时，我们称为物体处于完全失重状态②失重的动力学特征：支持面（或悬线）对物体的（向上）作用力小于物体所受的重力③失重的运动学特征：物体的加速度向下，它包括两种情况：向下加速运动或向上减速运动物体处于完全失重状态时，a＝g⑶【注意】-5-①物体处于“超重”或“失重”状态时，物体的重力并不变化，只是“视重”发生了变化。②“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向③日常所说的“视重”与“重力”有区别。视重大小是指物体对支持物或悬挂物的作用力大小，只有当物体的加速度为零时，视重大小等于重力的大小。④在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效，浸在水中的物体不再受浮力等．典型例题1、如图3—16所示，水桶下部有两个小孔A、B，当筒内有水时，水从孔喷出，若让筒自由下落，那么，在下落过程中()．A．水继续以相同的速度喷也B．水将以更大的速度喷出C．水将以更小的速度喷出D．水不再从小孔中喷出2、某人站在一台秤上，当他猛地下蹲的过程中，台秤示数将(不考虑台秤的惯性)()．A．先变小后变大，最后等于他的重力B．先变大后变小，最后等于他的重力C．变大，最后等于他的重力D．变小，最后等于他的重力3、如图3—17所示，杯中小球的密度小于杯中水的密度，小球固定在弹簧上，弹簧下端固定在杯底，当该装置静止时，弹簧伸长Δx，那么，该装置自由下落时，在下落过程中弹簧的伸长将()．A．仍为ΔxB．大于ΔxC．小于Δx大于零D．等于零4、如图所示，质量分别为m1和m2的两个物体中间以轻弹簧相连，并竖直放置.今设法使弹簧为原长(仍竖直)，并让它们从高处同时由静止开始自由下落，则下落过程中弹簧形变将是(不计空气阻力)().(A)若m1m2，则弹簧将被压缩(B)若m1m2，则弹簧将被拉长(C)只有m1=m2，弹簧才会保持原长(D)无论m1和m2为何值，弹簧长度均不变-6-1、动力学的两类基本问题：(1)已知物体的受力情况，求物体的运动情况．(2)已知物体的运动情况，求物体的受力情况．2、应用牛顿运动定律解题的一般步骤(1)认真分析题意，明确已知条件和所求量．(2)选取研究对象，作隔离体．所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统．同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象．(3)分析研究对象的受力情况和运动情况．(4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动方向上．(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程．物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算．(6)解方程、验结果，必要时对结果进行讨论由于实际问题有简有繁，所以对上述步骤不能机械地套用，要注意掌握概念和规律的实质，灵活运用．说明：①不管哪类问题，一般总是先由已知条件求出加速度，然后再由此解出问题的答案．②解题步骤概述为：确定对象、分析运动、分析受力、建立坐标、列出方程、统一单位、计算数值．③两类基本问题中，受力分析是关键，加速度是解题的枢纽、桥梁，典型例题1、处于光滑水平面上的质量为2千克的物体，开始静止，先给它一个向东的6牛顿的力F1，作用2秒后，撤去F1，同时给它一个向南的8牛顿的力，又作用2秒后撤去，求此物体在这4秒内的位移是多少？2、传送皮带与水平成角，如右图所示，质量为m的零件随皮带一起运动，求下列情况下零件所受的静摩擦力。（1）匀速上升或下降；（2）以加速度a加速上升或减速下降；（