迎战2012届高考物理一轮复习课件 专题4 牛顿运动定律拓展及其应用

2020/6/152020/6/151.牛顿第二定律的几个特性瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受合力因果性F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性有三层意思：①加速度a相对于同一惯性系(一般指地面)②F＝ma中，F、m、a对应同一物体或同一系统③F＝ma中，各量统一使用国际单位2020/6/15独立性①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和③分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即：Fx＝max，Fy＝may局限性①只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子②物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系(惯性系)而言的2020/6/152.关于瞬时加速度分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.此类问题应注意两种基本模型的建立.2020/6/15(1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理.(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的.2020/6/15(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点.物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当然！(2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变.2020/6/15如图3－2－1甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态.求解下列问题：2020/6/15(1)现将线L2剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度.(2)若将图3－2－1甲中的细线L1换成长度相同(挂m后)，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度.2020/6/15弹簧弹力不能发生突变，在剪断瞬间仍然保持原来的大小和方向；而细绳的弹力会发生突变，在剪断瞬间会突然改变.2020/6/15[听课记录](1)对图甲的情况，L2剪断的瞬间，绳L1不可伸缩，物体的加速度只能沿垂直L1的方向，则：mgsinθ＝ma1∴a1＝gsinθ，方向为垂直于L1斜向下.2020/6/15(2)对图乙的情况，设弹簧上拉力为FT1，L2线上拉力为FT2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡，有FT1cosθ＝mg，FT1sinθ＝FT2，∴FT2＝mgtanθ剪断线的瞬间，FT2突然消失，物体即在FT2反方向获得加速度.因此mgtanθ＝ma2，所以加速度a2＝gtanθ，方向在FT2反方向，即水平向右.[答案](1)大小为gsinθ，方向垂直于L1斜向下(2)大小为gtanθ，方向水平向右2020/6/15系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动的问题，系统内的物体的加速度可以相同，也可以不相同，对该类问题处理方法如下：1.隔离法的选取(1)适应情况：若系统内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间的作用力.(2)处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基础，应重点掌握.2020/6/152.整体法的选取(1)适应情况：若系统内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力.(2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体(当成一个质点)来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).2020/6/153.整体法、隔离法交替运用原则若系统内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度，后隔离求内力”.2020/6/15运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解.2020/6/15如图3－2－2所示，光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是μmg.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m的最大拉力为()A.B.C.D.3μmg2020/6/15解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体A、B间和物体C、D间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力.2020/6/15[解题指导]经过受力分析，A、B之间的静摩擦力为B、C、D组成的系统提供加速度，加速度达到最大值的临界条件为A、B间达到最大静摩擦力，即am＝，而绳子拉力FT给C、D组成的系统提供加速度，因而拉力的最大值为FTm＝3mam＝，故选B.[答案]B2020/6/151.明确惯性的概念牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.2.揭示了力的本质牛顿第一定律对力的本质进行了定义：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因.例如，运动的物体逐渐减速直至停止，不是因为不受力，而是因为受到了阻力.2020/6/153.揭示了不受力作用时物体的运动规律牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力作用，但所受合力为零时，其作用效果跟不受外力作用时相同，因此，我们可以把理想情况下的“不受外力作用”理解为实际情况中的“所受合外力为零”.2020/6/154.牛顿第一定律不是实验定律牛顿第一定律是不受任何外力作用下的理想化情况，无法用实验直接验证.牛顿第一定律是以伽利略的“理想实验”为基础，将实验结论经过科学抽象、归纳推理而总结出来的.因此，牛顿第一定律是来源于大量实验的基础之上的一个理想实验定律，是一种科学的抽象思维方法，它并不是实验定律.2020/6/15牛顿第一定律是不受任何外力作用下的理想化情况，在实际生活中并不存在，而牛顿第二定律表示实际物体在所受外力作用下遵循的规律.牛顿第一定律有着比牛顿第二定律更丰富的内涵，牛顿第一定律和牛顿第二定律是地位相同的两个规律，两者没有从属关系.因此，牛顿第一定律并不是牛顿第二定律的特例.2020/6/1516世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元.以下说法中，与亚里士多德观点相反的是()2020/6/15A.两物体从同一高度自由下落，较轻的物体下落较慢B.一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明：静止状态才是物体不受力时的“自然状态”C.两匹马拉的车比一匹马拉的车跑得快，这说明：物体受到力越大，速度就越大D.一个物体维持匀速直线运动，不需要力2020/6/15理解牛顿第一定律，知道力不是维持物体运动的原因是解答此题的关键.2020/6/15[听课记录]亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故D项不符.其中A、B、C均为力大运动快，力小运动慢，符合亚里士多德的错误观点，故选D.[答案]D[名师归纳]牛顿第一定律正确阐述了力和运动的关系：，物体受力的大小与速度的大小没有直接关系.物体的运动不需要力来维持2020/6/151.作用力与反作用力的关系作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”.(1)三同同性质2020/6/15(2)三异(3)三无关不同效果与相互作用的两物体的运动状态无关与是否与另外物体相互作用无关2020/6/152.相互作用力与平衡力的比较对应名称比较内容作用力和反作用力二平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系相互依存，不能单独存在，同时产生，同时变化，同时消失无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在2020/6/15比较内容对应名称作用力和反作用力二平衡力不同点叠加性两力作用效果不能叠加，不能求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力且合力为零力的性质一定是同性质的力可能是同性质的力也可能不是同性质的力相同点大小方向大小相等、方向相反、作用在一条直线上2020/6/153.应用牛顿第三定律时应注意的问题(1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的.(2)牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立，因为大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力，不一定是作用力和反作用力.2020/6/15汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下面的说法正确的是()A.汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力B.汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力2020/6/15C.匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力D.拖车加速前进时，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力；汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力(牵引力)大于拖车对它的拉力2020/6/15本题考查对作用力与反作用力关系的理解.要注意作用力与反作用力的关系，在任何情况下都成立.2020/6/15[解题指导]汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用力和反作用力，两者一定等大、反向、分别作用在拖车和汽车上，故A项错；作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，故B项错；不论汽车匀速运动还是加速运动，作用力和反作用力大小总相等，故C项错；拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力(包括其他阻力)，汽车能加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它向后的拉力，符合牛顿第二定律，故D项正确.[答案]D2020/6/15[名师归纳](1)本题易错选B，原因是误认为汽车先拉拖车，才会产生拖车拉汽车的力.(2)作用力与反作用力的关系与物体的运动状态和相互作用的物体被作用的效果无关.2020/6/152020/6/152020/6/152020/6/15本章的命题热点主要集中在以下几点：1．灵活运用隔离法和整体法求解加速度相等的连接体，注意两个物体受力上的联系，即牛顿第三定律．2．用正交分解法解决受力较为复杂的问题，在正交的两个方向上应用牛顿运动定律或平衡条件．3．综合应用牛顿运动定律和运动学规律分析、解决问题，注重考查运动上的连接．2020/6/151．在光滑水平面上有一质量为m的物块受到水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的劲度系数为k的轻质弹簧，如图3－1所示．在物块与弹簧接触且向右运动的过程中，下列说法正确的是()2020/6/15A．物块在接触弹簧的过程中一直做减速运动B．物块接触弹簧后先加速后减速，当弹力等于F时其速度最大C．当弹簧处于压缩量最大时，物块的加速度等于F/mD．当物块的速度为零时，弹簧的压缩量等于F/k2020/6/15解析：物块接触弹簧后，弹簧形变量逐渐增大，开始一段时间弹力小于F，所以物块会继续向右加速，直到弹力等于F，此时加速度为0，但速度达到最大；物块继续向右运动，弹簧形变量继续增大，弹力大于F，加速度方向变为向左，开始减速，直到速度为零．故A错，B对；由于无法得知物块接触弹簧时的速度，弹簧的最大形变量无法得知，故加速度不能确定，故C错；物块速度为零时，弹簧压缩量必大于F/k，故D错．答案：B2020/6/152．刚买回车的第一天，小明和父母去看望亲朋，小明的爸爸决定驾车前行．当拐一个弯时，发现前面是一个上坡．一个小男孩追逐一个球突然跑到车前．小明爸爸急踏刹车，车轮在马路上划出一道12m长的黑带后停住．幸好没有撞着小男孩！小男孩若无其事地跑开了．路边目睹了全过程的一位交通警察走过来，递过来一张超速罚款单，并指出这段路最高限速是60km/h.2020/6/15小明对当时的情况作了调查：估计路面与水平