2014届高考物理二轮复习(全国通用)专题精讲：专题三 牛顿运动定律

专题三牛顿运动定律命题地区年份考查内容及题号惯性牛顿第二定律牛顿运动定律的综合应用课标全国2011T212012T14、T242013T14(Ⅱ)T25(Ⅱ)山东201120122013T22命题地区年份考查内容及题号惯性牛顿第二定律牛顿运动定律的综合应用江苏20112012T4、T52013T14安徽20112012T17、T222013T14、T22浙江201120122013T17、T19命题地区年份考查内容及题号惯性牛顿第二定律牛顿运动定律的综合应用福建201120122013T20、T21海南201120122013T2T8说明：以下物理概念、规律的叙述中，在后面的()内正确的打“√”，错误的打“×”．1．惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性．一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有性质．质量是惯性大小的唯一量度．()2．超重：当物体有竖直向上的加速度时，物体对支持物的压力大于物体的重力，这种现象叫做超重现象．()3．失重：当物体有竖直向下的加速度时，物体对支持物的压力小于物体的重力，这种现象叫做失重现象．()4．当物体处于完全失重状态时，所受的重力为零．()5．牛顿第一定律：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．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力不是维持物体速度(运动状态)的原因，而是改变物体速度的原因．()6．牛顿第二定律：物体的加速度a与物体所受的合外力F成正比，与物体的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同．数学表达式：F＝ma.牛顿第二定律揭示了力的瞬时效应，定量描述了力与加速度的瞬时对应关系，即加速度与力是同时产生、同时变化、同时消失；力与加速度具有因果关系．力是产生加速度的原因，加速度是力产生的结果．()7．牛顿第三定律：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．牛顿第三定律揭示了物体与物体间的相互作用规律．两个物体之间的作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，一定是同种性质的力，作用在两个物体上各自产生效果，一定不会相互抵消．()答案1.√2.√3.√4.×(订正：物体对水平支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象叫做完全失重)5.√6.√7.√1．惯性的表现形式有哪些？提示：惯性的表现形式有两种：(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变．(2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．惯性大，物体运动状态难以改变；惯性小，物体运动状态容易改变．误区：误认为惯性与物体的速度有关，速度大惯性大．2．牛顿第一定律是实验定律吗？提示：牛顿第一定律不是由现实实验直接总结出来的，是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础，加上抽象丰富的逻辑思维，概括总结出来的．易错：牛顿第一定律的获得与其它物理规律一样，是牛顿通过大量的实验总结出的实验定律．3．怎样认识力和运动的关系？提示：合外力决定加速度而不是速度，力和速度没有必然的联系，而加速度与合外力存在瞬时对应关系：加速度的方向始终和合外力的方向相同，加速度的大小随合外力的增大(减小)而增大(减小)．加速度和速度同向时物体做加速运动，反向时做减速运动．力和速度只有通过加速度这个桥梁才能实现“对话”．易错：认为力是运动的原因，力越大运动速度越大．4．如何正确理解牛顿第二定律？提示：F＝ma.F量化了迫使物体运动状态发生改变的外部作用，m量化了物体“不愿改变运动状态”的基本特性(惯性)，而a则描述了物体的运动状态(v)变化的快慢．明确了上述三个量的物理意义，就不难理解如下的关系了：a∝F，a∝1m，牛顿第二定律给出的F、m、a三者之间的瞬时对应关系．另外该定律还具有独立性，矢量性和同时性．易错：应用牛顿第二定律列方程没有选择正方向．陷阱：讨论瞬时问题时，对轻弹簧中的弹力认为与轻绳、轻杆中的弹力一样可以发生突变．5．如何正确理解牛顿第三定律？提示：(1)同时性：作用力和反作用力的产生和消失是同时的．(2)普遍性：定律中的“总是”这两个字是强调对于任何物体，在任何条件下，关系都是成立的．(3)相互性：大小相等，方向相反，作用在两个物体上，同时产生，同时消失．误区：误认为作用力与反作用力的作用效果一定相同．6．超重、失重的实质是什么？提示：超重、失重只取决于加速度的方向．当物体具有竖直方向上的加速度或具有竖直向上的加速度分量时，物体处于超重状态；当物体具有竖直向下的加速度或具有竖直向下的加速度分量时，物体处于失重状态．处于超重或失重状态的物体仍受重力，只是视重(支持力或拉力)大于或小于重力，处于完全失重状态的物体，视重为零．易错：认为超重、失重与物体的速度方向有关．误区：物体处于完全失重状态时，在地面上由于重力作用产生的现象消失，重力的作用原理及公式均不再成立．因此，完全失重现象就是物体完全不受重力(失去重力)，而一般失重现象则是物体失去了一部分重力．7．如何求解两类动力学问题？提示：(1)已知物体的受力情况，求物体的运动情况已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体的加速度；再知道物体的初始条件(初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位置，也就求解了物体的运动情况．(2)已知物体的运动情况，求物体的受力情况根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出加速度，再根据牛顿第二定律可确定物体受的合外力，从而求出未知的力，或与力相关的物理量．如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等．易失分：不仔细分析每一小过程的受力情况导致加速度出现错误．8．如何处理动力学中的临界值问题？提示：(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离的临界条件是弹力FN＝0.(2)相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值或为零．(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是张力等于它所能承受的最大张力．绳子松弛的临界条件是FT＝0.(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度．当物体做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度最大．易错：物体运动的具体情境中存在的各种临界条件往往很隐蔽，学生因找不到临界条件而出错.猜想一对物理学史和物理思想方法的考查命题依据：随着新课标的实施和新的物理教学理念的贯彻，物理学史和物理思想方法已成为近几年高考的热点，以考查考生的认知和理解能力．今后，高考仍会从不同角度对该考点内容进行考查，如下面设计的考题考查不同时代的科学家对力和运动关系的研究成果，这种题型在今后的高考中考查的几率仍较高．试题设计1．下列对力与运动的关系认识正确的是()．A．亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动B．伽利略认为力不是维持物体速度的原因C．牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去解析亚里士多德对运动的认识是错误的，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动速度的原因．答案BCD猜想二对牛顿运动定律与运动图象相结合的考查命题依据：该考点是近几年高考的高频考点，它能把牛顿运动定律与运动图象有机结合起来考查学生的理解分析能力和用图象处理问题的能力．考查的角度可以根据物理情景运用物理规律判断有关运动图象，也可以根据图象所给的条件来求解物体的受力或运动情况，还可以同时把F-t图象与v-t图象相结合进行考查．下面设计的考题是物体在斜面上受到一个变化的风力作用，根据给出的变速运动的图象进行判断，具有一定的创新性．试题设计2．如图1所示，一物体沿足够长的固定光滑斜面从t＝0时由静止开始运动，同时受到沿斜面向上的风力作用，风力大小与时间成正比，即F＝kt(k为常数)．在物体沿斜面向下运动的过程中，物体的加速度、速度随时间变化的图象正确的是(取沿斜面向下为正方向)()．图1解析选物体为研究对象进行受力分析．由牛顿第二定律得mgsinθ－kt＝ma，解得a＝gsinθ－kmt，对比可知A项错，B项正确．物体先向下做加速度减小的加速运动，后向下做加速度增大的减速运动，C、D项均错．答案B猜想三对两类动力学问题的考查命题依据：牛顿运动定律是高中物理的核心内容之一，是动力学的“基石”，也是整个经典力学的理论基础．其中两类动力学问题是历年高考的必考内容．可考查考生的综合素质．考题类型有选择题或计算题，我们认为该部分仍为高频考点．下面设计的考题以我国第一艘航母舰载机在甲板着舰的情景，具有一定的创新性和预测性．试题设计3．2012年11月，我国舰载机在航母上首降成功．设某一舰载机的质量为m＝2.5×104kg，速度为v0＝42m/s，若仅受空气阻力和甲板阻力作用，舰载机将在甲板上以a0＝0.8m/s2的加速度做匀减速运动，着舰过程中航母静止不动．(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)(1)舰载机着舰后，甲板至少多长才能保证舰载机不滑到海里？图2(2)为了让舰载机在有限长度的跑道上停下来，甲板上设置了阻拦索让舰载机减速，同时考虑到舰载机尾钩挂索失败需要复飞的情况，舰载机着舰时并不关闭发动机．图2为舰载机勾住阻拦索后某一时刻的情景，此时发动机的推动力大小为F＝1.2×105N，减速运动时的加速度大小a1＝20m/s2，此时阻拦索夹角θ＝106°，空气阻力和甲板阻力保持不变，求此时阻拦索承受的张力大小．解析(1)由运动学公式2a0x0＝v20，得x0＝v202a0，代入数据可得x0＝1102.5m.(2)对舰载机受力分析如图所示．由牛顿第二定律有2FTcosθ2＋f－F＝ma1，其中FT为阻拦索承受的张力，f为空气和甲板对舰载机的阻力．舰载机仅受空气阻力和甲板阻力时f＝ma0，联立上式可得FT＝5×105N.答案(1)1102.5m(2)5×105N