【大高考】(全国通用)2016届高考物理-专题三-牛顿运动定律课件

知识点一牛顿第一定律1.牛顿第一定律(1)它揭示了一切物体都具有的一种基本属性——______.(2)它揭示了运动和力的关系：力是______物体运动状态的原因，而不是_____物体运动状态的原因.惯性改变维持2.对惯性的理解(1)一切物体都有惯性，与物体的_________及__________无关.(2)_____是物体惯性大小的唯一量度.3.对牛顿第一定律的理解(1)提出了力的概念：力是使物体产生加速度的原因.(2)导出了惯性的概念：惯性反映了物体运动状态改变的难易程度.受力情况运动状态质量(3)描述的是理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态，是一种理想化状态；物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F合＝0时的特例.(4)惯性与惯性定律的不同：惯性不是力，惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质；惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律.【易错防范】(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性.()(2)惯性是一种惯性力.()(3)力是改变物体加速度的原因.()√××知识点二牛顿第三定律1.内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小_____，方向_____,作用在同一条直线上.相等相反2.一对作用力、反作用力和一对平衡力的联系和区别内容作用力与反作用力一对平衡力相同点等大、反向，作用在___________上不同点受力物体作用在__________的物体上作用在_______物体上依赖关系相互依存，不可单独存在无依赖关系，解除一个，另一个依然存在力的效果两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果相互抵消，即可求合力，且合力为零力的性质___________________同一条直线两个不同同一个一定相同不一定相同【巧学妙记】作用力与反作用力的关系三同→同大小；同生、同灭、同变化；同性质↓三异→方向、作用对象、作用效果↓三无关→物体种类、运动状态、是否受其他力知识点三牛顿第二定律1.内容物体的加速度跟物体的________成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟________的方向相同.2.表达式：F合＝ma.该表达式只能在国际单位制中成立，因为公式F合＝kma只有在__________中才有k＝1.合外力国际单位合外力3.物理意义反映物体运动的加速度的大小、方向与所受合外力的关系，且这种关系是______的.4.力的单位当质量的单位为____，加速度的单位为_____时，力的单位为N，即1N＝1kg·m/s2.5.牛顿第二定律的适用范围(1)只适用于相对于地面____________________的参考系(惯性系)；(2)只适用于_____(相对于微观粒子)、____(相对于光速)的物体.瞬时kgm/s2静止或匀速直线运动宏观低速【名师助学】牛顿第二定律的“五性”知识点三超重、失重问题1.实重与视重的比较加速度特征运动形式现象视重(F)F与mg的比较a＝0匀速等于实重F＝___F＝mga向上向上_____或向下_____超重F＝________F＞mga向下向上_____或向下______失重F＝_______F＜mga＝g向下向上减速或向下加速完全失重F＝0F＝0＜mgmg加速减速m(g＋a)减速加速m(g－a)2.对超重、失重的理解注意以下几点(1)超重：物体的加速度方向是竖直向上的.物体并不一定是竖直向上做加速运动，也可能是竖直向下做减速运动.失重：物体的加速度方向是竖直向下的.物体既可以是向下做加速运动，也可以是向上做减速运动.(2)若物体不在竖直方向上运动，但只要其加速度在竖直方向上有分量，即ay≠0，则也存在超重、失重现象.(3)当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有a＝g的加速度效果，不再产生其他效果.(4)物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化.(5)发生超重或失重现象与物体的速度无关，只取决于加速度的方向.(6)在完全失重的状态下，平时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、液体柱不再具有由重力产生的向下的压强等.【名师助学】判断超重和失重现象的“三”方法要点一加速度和合力的瞬时性问题[突破指南]求解此类问题，关键在于确定所求时刻物体受到的作用力，还要注意分析物体在该时刻前后的受力情况及运动状态变化情况，再由牛顿运动定律求出瞬时加速度.(1)轻质刚性绳(或轻杆、接触面)：产生弹力时形变很不明显，几乎没有；当条件改变时，不需要恢复时间，弹力可以发生突变.一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理.(2)轻质弹簧(或橡皮绳)：产生弹力时有明显的形变，条件改变时形变恢复需要时间，所以对两端约束的弹簧弹力不能突变(一端约束的弹簧与轻绳模型相似)，在瞬间问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的.【典例1】如图所示，质量为m的物块甲置于竖直放置在水平面上的轻弹簧上处于静止状态.若突然将质量为2m的物块乙无初速地放在物块甲上，则在物块乙放在物块甲上后瞬间，物块甲、乙的加速度分别为a甲、a乙，当地重力加速度为g.以下说法正确的是()A.a甲＝0，a乙＝gB.a甲＝g，a乙＝0C.a甲＝a乙＝gD.a甲＝a乙＝23g解析当物块乙放在物块甲上的瞬间，甲和乙有共同的加速度，以甲和乙整体分析，受到重力、弹簧的弹力，重力大小为3mg，弹力瞬间没有发生变化，仍为mg，根据牛顿第二定律得a甲＝a乙＝3mg－mg3m＝23g，故D正确.答案D【借题发挥】分析瞬时性问题的技巧(1)分析物体的瞬时问题，关键是分析瞬时前后的受力情况和运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.(2)注意区别“轻绳”和“轻弹簧”两种模型的力学特征.要点二两类典型的动力学问题[突破指南]动力学问题就是研究力和运动的关系，试题不外乎两类：(1)已知运动求力；(2)已知力求运动.联系力与运动的纽带是加速度，解决这两类问题的思路如下：【典例2】(2015·辽宁协作体摸底)如图所示，质量m＝2kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L＝20m，用大小为30N，沿水平方向的外力拉此物体，经t0＝2s拉至B处.(已知cos37°＝0.8，sin37°＝0.6，取g＝10m/s2)(1)求物体与地面间的动摩擦因数；(2)用大小为30N，与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t.【解题探究】(1)求解第(1)问时，如何求物体运动的加速度.(2)求解第(2)问时，如何求物体运动的加速度？(3)物体做怎样的运动时，力F的作用时间最短？提示(1)已知v0＝0，L＝20m和t0＝2s可通过运动学公式求物体运动的加速度.(2)已知力F可确定物体的加速度，进而应用牛顿第二定律求解加速度.(3)施加力F后物体做匀加速直线运动，之后撤去力F，物体做匀减速直线运动，到达B点时速度恰好减为零.解析(1)沿水平方向施加外力后，物体做匀加速直线运动.根据运动学公式有L＝12at20由牛顿第二定律知F－μmg＝ma解得a＝10m/s2，μ＝0.5(2)设外力F作用的最短时间为t，物体先以大小为a1的加速度匀加速运动时间t，受力分析如图，撤去外力后，以大小为a2的加速度匀减速运动时间为t′，到达B处速度恰为零.由牛顿第二定律知，物体加速时Fcos37°－Ff＝ma1其中F1＝μFN＝μ(mg－Fsin37°)物体减速时μmg＝ma2联立解得a1＝11.5m/s2，a2＝5m/s2由于匀加速阶段末速度即为匀减速阶段的初速度，所以撤去外力时的速度v＝a1t＝a2t′又因为L＝12a1t2＋12a2t′2联立解得t≈1.03s答案(1)0.5(2)1.03s【借题发挥】多过程问题分析技巧要点三利用整体法与隔离法求解动力学中的连接体问题[突破指南]1.整体法的选取原则若连接体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，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).2.隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解.3.整体法、隔离法的交替运用若连接体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”.【典例3】如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f，若木块不滑动，力F的最大值是()A.2f（m＋M）MB.2f（m＋M）mC.2f（m＋M）M－(m＋M)gD.2f（m＋M）m＋(m＋M)g思路点拨本题是已知连接体内物体的作用力，因此求解的基本思路应为：解析解法一：由题意知，当M恰好不能脱离夹子时，M受到的摩擦力最大，F取最大值，设此时提升的加速度为a，由牛顿第二定律得：对M有：2f－Mg＝Ma①对m有：F－2f－mg＝ma②联立①②两式解得F＝2f（M＋m）M，选项A正确.解法二：也可对夹子和木块整体有F－(M＋m)g＝(M＋m)a③联立①③两式，解得F＝2f（M＋m）M，A正确.答案A【借题发挥】动力分配原理如图甲、乙所示的情景中，无论地面或斜面是否光滑，只要力F拉着物体m1、m2一起加速，总有F内＝F，即动力的效果按与质量成正比的规律分配.要点四动力学中的图象问题[突破指南]1.分清图象的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点.2.注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等.3.明确能从图象中获得哪些信息：把图象与具体的题意、情境结合起来，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图象中反馈出来的有用信息.这些信息往往是解题的突破口或关键点.4.解读图象的另一有效途径是根据图象模拟出相关的物理情境，把抽象的图象转化为具体形象的物理模型，物理模型能帮助建立清晰的物理情景，使问题由难化易、由繁化简.【典例4】(多选)2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功，图甲为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图.飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止.某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t＝0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度—时间图线如图乙所示.假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m.已知航母始终静止，重力加速度的大小为g.则()甲乙A.从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10B.在0.4～2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C.在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5gD.在0.4～2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变【解题探究】(1)在v-t图象中如何确定物体的位移？(2)0.4～2.5s内飞机的加速度是否变化？阻拦索间的夹角如何变化？提示(1)可通过图线与t轴所夹的面积来求解.(2)在v-t中图线斜率不变，即加速度不变，阻拦索间的夹角变小.解析在v-t图象中，曲线与坐标轴所围成的面积表示物体运动位移的大小，根据题目给的图象可以大致判断x≈100m，而题目中说若无阻拦索飞机从着舰到停止要滑行1000m，故A正确；由图象知，0.4～2.5s内飞机做匀减速运动，加速度不变，故所受合外力不变，合外力为两段阻拦索拉力的合力，由于阻拦索夹角变小，故阻拦索的张力随时间减小，故B错误；由图象可知在0.4～2.5s内，a＝65－102.5－0.4m/s2≈26.2m/s2＞2.5g，故C正确；由于P＝F合v，F合不变，v减小，故功率减小，D错误.答案AC【借题发挥】求解图象问题的技巧要点五动力学中的临界极值问题