2014届高三物理一轮复习专题3 牛顿运动定律(1)(精)

1234考点1牛顿第一定律、牛顿第三定律1．牛顿第一定律(1)内容：一切物体总是保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．5(2)意义：①指出了一切物体都有惯性，惯性是物体的固有属性．②指出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，即力是产生加速度的原因．6(3)惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性．(4)惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度．质量大小反映了物体抵抗运动状态变化的本领．质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，惯性大小与物体的受力情况、运动状态等其他因素无关．7[例1](多选)(2012·新课标卷)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是()A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B．没有力的作用，物体只能处于静止状态C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动8[答案]AD[点拨]惯性是物体抵抗运动状态变化而保持静止或匀速直线运动状态的性质，A正确；没有力的作用，物体将处于静止或匀速直线运动状态，B错误；行星在圆形轨道上保持匀速率运动的原因是行星受到地球的万有引力作用，不是由于惯性，C错误；运动物体如果没有受到力的作用，将一直匀速直线运动下去，D正确．9[变式1]如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图．当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动，当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动．若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是()10A．向右行驶、匀速直线运动B．向左行驶、匀速直线运动C．向右行驶、突然刹车D．向左行驶、突然刹车11解析：若汽车做匀速直线运动，则摆锤不会从实线位置摆到虚线位置，故A、B均错误；由图可知摆锤向右摆动，可知摆锤具有水平向左的加速度，故汽车加速度向左，汽车可能向左加速或向右减速，故C正确、D错误．[答案]C122．牛顿第三定律(1)作用力和反作用力：物体间相互作用的一对力，通常叫做作用力和反作用力．(2)牛顿第三定律的内容：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．(3)意义：牛顿第三定律揭示了物体间的一对相互作用力的关系：作用在不同的物体上，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，性质相同，同生同灭．13(4)一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别：共同点：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．不同点：作用力和反作用力作用在两个不同物体上，而平衡力作用在同一个物体上；作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力可能是不同性质的力；作用力和反作用力一定是同生同灭，而平衡力中的一个消失后，另一个可能仍然存在．14[例2]一物体静止于斜面上，下列说法正确的是()A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D．物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力15[答案]B[点拨]根据作用力和反作用力、平衡力的特点可知物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力，分别作用在斜面和物体上，因此它们是两对作用力和反作用力，故A错B对．物体的重力是地球施加的，它的反作用力应作用在地球上，由此可知C是错的，分解重力其分力也是作用在物体上的，不可能产生作用在斜面上的压力，D的说法是错的，故选B.16[变式2]关于反作用力在日常生活和生产技术中应用的例子，下列说法中错误的是()A．运动员在跳高时总是要用力蹬地面，他才能向上弹起B．大炮发射炮弹时，炮身会向后倒退C．农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动旋转D．船静止在水中，用力向后划水，船就会向前运动17解析：大炮发射时炮身会向后退这是不可避免的，但本题强调的是反作用力的应用．[答案]B18考点2牛顿第二定律1．内容：物体的加速度跟物体所受合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同．2．公式：a＝F/m3．意义：牛顿第二定律揭示了物体的加速度与物体的合力和质量之间的定量关系．力是产生加速度的原因，加速度的方向与合力的方向相同，加速度随合力的变化而发生变化．194．牛顿第二定律的特性：(1)矢量性．F＝ma是一个矢量方程，加速度与合外力都是矢量，两者方向总是相同．公式F＝ma可以用分量式表示：Fx＝max，Fy＝may.(2)瞬时性．a与F同时产生、同时变化、同时消失．作用力大小方向发生突变，a的大小方向也随着改变，是瞬时对应关系．20(3)独立性．当物体受到几个力作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，而物体的合加速等于每个力产生的加速度的矢量和．(4)相对性．牛顿第二定律相对于惯性参考系成立．特别是遇到滑块在平板、皮带上运动这类问题时，不要产生参考系选择上的混乱．(5)同体性．加速度与合外力是反映同一物体的两个物理量．215．牛顿运动定律的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．226．用牛顿第二定律解题的一般思路(1)选取研究对象．所选取的对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统．(2)分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况．(3)沿物体的运动方向和与运动方向垂直的方向建立直角坐标系，然后将各力沿这两个方向正交分解，求出各个方向的合外力．23(4)列出运动学方程以及牛顿第二定律方程，用a这个物理量把运动特点和受力特点联系起来．当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解．(5)在求解的过程中，注意对解题过程和最后结果的检验，必要时对结果进行讨论．24[例3](多选)如图所示，固定在小车上的折杆∠A＝θ，B端固定一个质量为m的小球，若小车向右的加速度为a，则AB杆对小球的作用力F为()25[例3](多选)如图所示，固定在小车上的折杆∠A＝θ，B端固定一个质量为m的小球，若小车向右的加速度为a，则AB杆对小球的作用力F为()A．当a＝0时，F＝mg/cosθ，方向沿AB杆B．当a＝gtanθ时，F＝mg/cosθ，方向沿AB杆C．无论a取何值，F都等于mg2＋a2，方向都沿AB杆D．无论a取何值，F都等于mg2＋a2，方向不一定沿AB杆26[答案]BD27[变式3](2013·新课标卷Ⅱ)一物块静止在粗糙的水平桌面上．从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用．假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小．能正确描述F与a之间的关系的图像是()28[变式3](2013·新课标卷Ⅱ)一物块静止在粗糙的水平桌面上．从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用．假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小．能正确描述F与a之间的关系的图像是()29解析：当0F≤fm时，物块始终静止，加速度为0；当Ffm时，物块做加速运动运动，由牛顿第二定律可得F－fm＝ma，又fm＝μmg，则有F＝ma＋μmg，故选项C正确．30考点3力学单位制1．基本量与基本单位在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位．这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位．2．导出单位由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位，叫做导出单位．3．单位制基本单位与导出单位一起组成了单位制．314．国际单位制国际计量大会制订的一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制．简称SI.国际单位制中的基本单位如下：325.力学单位制在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本量，它们的单位米、千克、秒为力学基本单位，力学基本单位与导出单位一起组成力学单位制．6．单位制的应用(1)判断公式推导是否可能正确；(2)从单位猜测物理量与物理量的关系．33[例4]张华在阅读同步卫星的相关资料中发现一个式子：地球同步卫星到地心的距离r可由r3＝axbyc4π2求出，已知a是地球的半经，b是同步卫星绕地心运动一圈的时间，c是地球表面处的加速度．由于印刷原因，造成x、y原有的具体数值不清，请你根据学过的知识帮张华推算出x、y的确切数值．34[答案]x＝2，y＝2[点拨]物理公式在决定物理量的关系的同时，也决定了这些物理量的单位之间的关系．此类问题，可以利用单位制知识分析．等式左边r3的单位是m3，等式右边的单位m·xsy·ms－2也必须等于m3，所以，x＝2，y＝2.35[变式4](2013·福建卷)在国际单位制(简称SI)中，力学和电学的基本单位有：m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)．导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为()A．m2·kg·s－4·A－1B．m2·kg·s－3·A－1C．m2·kg·s－2·A－1D．m2·kg·s－1·A－136[答案]B37考点4超重与失重1．重力的测量物体重力的大小一般是通过二力平衡进行测量的，即物体处于静止状态时，水平面对物体的支持力(或竖直悬绳对物体的拉力)等于重力．2．超重由于物体在竖直方向上有向上的加速度，使物体对水平支持面的压力(或对竖直悬绳的拉力)大于物体的重力的现象，叫做超重．383．失重由于物体在竖直方向上有向下的加速度，使物体对水平支持面的压力(或对竖直悬绳的拉力)小于物体的重力的现象，叫做失重．当物体向下的加速度等于g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为0，这种状态叫完全失重状态．394．超重与失重的计算(1)超重：设物体在竖直方向上有向上的加速度a，根据牛顿第二定律得：F－mg＝ma解得F＝m(g＋a)mg(2)失重：设物体在竖直方向上有向下的加速度a，根据牛顿第二定律得：mg－F＝ma解得F＝m(g－a)mg当a＝g时，F＝0(完全失重)405．对“超重”与“失重”现象的理解(1)超重与失重并不是物体本身重力的变化，只是称出来的重量(测力计的示数)发生了变化．(2)物体对水平支持面的压力大于或小于重力是因为在竖直方向的加速度而引起的，不是其他原因而引起的．41(3)超重与失重只跟加速度方向有关，与运动速度的方向无关．有竖直向上的加速度物体处于超重状态，可对应两种运动情况，即加速下降或减速上升．有竖直向下的加速度物体处于失重状态，可对应两种运动情况，即加速下降或减速上升．(4)如果竖直向下的加速度大小为重力加速度，物体处于完全失重状态，如所有的抛体运动，绕地球运行的太空站中的所有物体．42[例5]某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象．他们在学校电梯内做实验，在电梯天花板上固定一个力传感器，测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为10N的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上显示出如图所示的图像，以下根据图像分析所得结论错误的是()43A．该图像显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况B．从时刻t1到t2，钩码处于失重状态，从时刻t3到t4，钩码处于超重状态C．电梯可能开始在15楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼D．电梯可能开始在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼44[答案]D[点拨]由题图知从时刻t1到t2，钩码处于失重状态，从时刻t3到t4，钩码处于超重状态，从时刻t2到t3和时刻t4以后拉力等于重力，说明电梯匀速运动或静止．一开始由静止加速运动，又处于失重状态，说明加速度方向向下，应从高处向低处运动，故符合题意的选项为D.45[变式5]如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a加速下滑(a＜g)