高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題四 牛頓運(yùn)動(dòng)定律
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專題四 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 [考綱解讀] 章 內(nèi)容 加試要求 說明 必考 加試 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 牛頓第一定律 c 1.不要求區(qū)別慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量. 2.不要求分析非慣性系中物體的運(yùn)動(dòng)情況. 3.不介紹其他的單位制. 4.求解連接體問題時(shí),只限于各物體加速度相同的情形. 5.不要求解決加速度不同的兩個(gè)物體的動(dòng)力學(xué)問題. 牛頓第二定律 d d 力學(xué)單位制 b 牛頓第三定律 c c 牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用 d d 超重與失重 b 一、牛頓第一定律 1.內(nèi)容 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài). 2.意義 (1)指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因. (2)指出了一切物體都有慣性,因此牛頓第一定律又稱為慣性定律. (3)牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài),而實(shí)際中不受力作用的物體是不存在的,當(dāng)物體受外力但所受合力為零時(shí),其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同,物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài). 3.慣性 (1)定義:物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì). (2)量度:質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,質(zhì)量大的物體慣性大,質(zhì)量小的物體慣性小. (3)普遍性:慣性是物體的固有屬性,一切物體都有慣性,與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況無關(guān). 二、牛頓第二定律 1.內(nèi)容 物體加速度的大小跟所受外力的合力成正比,跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力方向相同. 2.表達(dá)式:F=ma. 三、牛頓第三定律 1.牛頓第三定律的內(nèi)容 兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上. 2.作用力與反作用力的“三同、三異、三無關(guān)” (1)“三同”:①大小相同;②性質(zhì)相同;③變化情況相同. (2)“三異”:①方向不同;②受力物體不同;③產(chǎn)生的效果不同. (3)“三無關(guān)”:①與物體的種類無關(guān);②與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān);③與物體是否和其他物體存在相互作用無關(guān). 四、力學(xué)單位制 1.力學(xué)中的基本物理量及單位 (1)力學(xué)中的基本物理量是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間. (2)力學(xué)中的基本單位:基本物理量的所有單位都是基本單位.如:毫米(mm)、克(g)、毫秒(ms)等等.三個(gè)基本物理量的單位在國(guó)際單位制中分別為米(m)、千克(kg)、秒(s). 2.單位制 (1)由基本單位和導(dǎo)出單位組成的單位系統(tǒng)叫做單位制. (2)國(guó)際單位制(SI):國(guó)際計(jì)量大會(huì)制定的國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制,叫做國(guó)際單位制. 五、超重與失重 1.超重 (1)定義:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象. (2)產(chǎn)生條件:物體具有向上的加速度. 2.失重 (1)定義:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象. (2)產(chǎn)生條件:物體具有向下的加速度. 1.冰壺在冰面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力很小,可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向不變,我們可以說冰壺有較強(qiáng)的抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”.這里所指的“本領(lǐng)”是冰壺的慣性,則慣性的大小取決于( ) A.冰壺的速度 B.冰壺的質(zhì)量 C.冰壺受到的推力 D.冰壺受到的阻力 答案 B 解析 質(zhì)量是慣性大小的唯一量度. 2. (2016金華十校9月模擬)踢足球是青少年最喜愛的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一,足球運(yùn)動(dòng)中包含有豐富的物理常識(shí).如圖1所示,某校一學(xué)生踢球時(shí)( ) 圖1 A.腳對(duì)球的作用力大于球?qū)δ_的作用力 B.腳對(duì)球的作用力與球?qū)δ_的作用力大小相等 C.腳對(duì)球的作用力與球的重力是一對(duì)平衡力 D.腳對(duì)球的作用力與球?qū)δ_的作用力是一對(duì)平衡力 答案 B 解析 由牛頓第三定律:作用力與反作用力總是大小相等、方向相反,作用在同一條直線上知:B正確,A、D錯(cuò)誤,一學(xué)生踢球時(shí),腳對(duì)球的作用力與球的重力不在一條直線,所以不是平衡力,C不正確. 3.(2016浙江10月學(xué)考2)下列均屬于國(guó)際制基本單位的是( ) A.m、N、J B.m、kg、J C.m、kg、s D.kg、m/s、N 答案 C 解析 力學(xué)中有3個(gè)基本物理量:質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間,單位分別是:kg、m、s.力(N),功(J)這些都不是國(guó)際基本物理量,所以答案為C. 4.牛頓第二定律的表達(dá)式可以寫成m=,對(duì)某個(gè)物體來說,它的質(zhì)量m( ) A.跟合外力F成正比 B.跟合外力F與加速度a都無關(guān) C.跟它的加速度a成反比 D.跟合外力F成反比,跟它的加速度a成正比 答案 B 解析 m=只是一個(gè)計(jì)算式,物體質(zhì)量與合外力和加速度均無關(guān). 5.(2015浙江1月學(xué)考)如圖2所示,小文同學(xué)在電梯中體驗(yàn)加速上升和加速下降的過程,這兩個(gè)過程( ) 圖2 A.都是超重過程 B.都是失重過程 C.加速上升是失重過程,加速下降是超重過程 D.加速上升是超重過程,加速下降是失重過程 答案 D 解析 加速上升時(shí)加速度方向向上,故支持力大于重力,為超重;加速下降時(shí)加速度方向向下,支持力小于重力,為失重,故選D項(xiàng). 牛頓第一定律和牛頓第三定律 1.應(yīng)用牛頓第一定律分析實(shí)際問題時(shí),要把生活感受和理論問題聯(lián)系起來深刻認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,正確理解力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,克服生活中一些錯(cuò)誤的直觀印象,建立正確的思維習(xí)慣. 2.相互作用力與平衡力的比較 作用力與反作用力 一對(duì)平衡力 不同點(diǎn) 作用在兩個(gè)相互作用的物體上 作用在同一物體上 同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 兩力作用效果不可抵消,不可疊加,不可求合力 兩力作用效果可相互抵消,可疊加,可求合力,合力為零 一定是同性質(zhì)的力 性質(zhì)不一定相同 相同點(diǎn) 大小相等、方向相反、作用在同一條直線上 例1 課間休息時(shí),一位男生跟一位女生在課桌面上扳手腕比力氣,結(jié)果男生把女生的手腕壓倒到桌面上,如圖3所示,對(duì)這個(gè)過程中作用于雙方的力,描述正確的是( ) 圖3 A.男生扳女生手腕的力一定比女生扳男生手腕的力大 B.男生扳女生手腕的力與女生扳男生手腕的力一樣大 C.男生扳女生手腕的力小于女生臂膀提供給自己手腕的力 D.男生扳女生手腕的力與女生臂膀提供給自己手腕的力一樣大 答案 B 解析 根據(jù)牛頓第三定律,男生扳女生手腕的力與女生扳男生手腕的力大小相等. 應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注意的三個(gè)問題 1.定律中的“總是”說明對(duì)于任何物體,在任何情況下牛頓第三定律都是成立的. 2.作用力與反作用力雖然等大反向,但因作用的物體不同,所產(chǎn)生的效果(運(yùn)動(dòng)效果或形變效果)往往不同. 3.作用力與反作用力只能是一對(duì)物體間的相互作用力,不能牽扯第三個(gè)物體. 變式題組 1.(多選)如圖4所示,在勻速前進(jìn)的磁懸浮列車?yán)?,小明將一小球放在水平桌面上,且小球相?duì)桌面靜止.關(guān)于小球與列車的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是( ) 圖4 A.若小球向前滾動(dòng),則磁懸浮列車在加速前進(jìn) B.若小球向后滾動(dòng),則磁懸浮列車在加速前進(jìn) C.磁懸浮列車急剎車時(shí),小球向前滾動(dòng) D.磁懸浮列車急剎車時(shí),小球向后滾動(dòng) 答案 BC 解析 列車加(減)速時(shí),小球由于慣性保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即原速率)不變,相對(duì)于車向后(前)滾動(dòng),選項(xiàng)B、C正確. 2.(2014浙江1月學(xué)考)如圖5所示,將甲、乙兩彈簧互相鉤住并拉伸,則( ) 圖5 A.甲拉乙的力小于乙拉甲的力 B.甲拉乙的力大于乙拉甲的力 C.甲拉乙的力與乙拉甲的力是一對(duì)平衡力 D.甲拉乙的力與乙拉甲的力是一對(duì)相互作用力 答案 D 解析 根據(jù)牛頓第三定律,相互作用的兩個(gè)物體間的作用力大小相等、方向相反.甲、乙間的力為相互作用力,故D項(xiàng)正確. 3.(2016金華十校9月模擬)下列說法中正確的是( ) A.運(yùn)動(dòng)越快的汽車越不容易停下來,是因?yàn)槠囘\(yùn)動(dòng)得越快,慣性越大 B.作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力 C.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是憑空想象出來的,是脫離實(shí)際的理論假設(shè) D.馬拉著車向前加速時(shí),馬對(duì)車的拉力大于車對(duì)馬的拉力 答案 B 解析 物體的慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體的速度無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力,選項(xiàng)B正確;伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是建立在嚴(yán)格的推理的基礎(chǔ)上的,與實(shí)際的理論不脫離,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;馬拉著車向前加速時(shí),馬對(duì)車的拉力與車對(duì)馬的拉力是一對(duì)作用力與反作用力,故馬對(duì)車的拉力等于車對(duì)馬的拉力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 牛頓第二定律的理解和應(yīng)用 1.對(duì)牛頓第二定律的理解 2.牛頓第二定律瞬時(shí)性的“兩種”模型 加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失,具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型: (1)剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,剪斷(或脫離)后,其彈力立即消失,不需要形變恢復(fù)時(shí)間. (2)彈簧(或橡皮繩)——兩端同時(shí)連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩),特點(diǎn)是形變量大,其形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間,在瞬時(shí)性問題中,其彈力的大小往往可以看成保持不變. 例2 (2016東陽市聯(lián)考)如圖6所示,物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接,物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連,物塊1、3質(zhì)量為m,物塊2、4質(zhì)量為M,兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4.重力加速度大小為g,則有( ) 圖6 A.a1=a2=a3=a4=0 B.a1=a2=a3=a4=g C.a1=a2=g,a3=0,a4=g D.a1=g,a2=g,a3=0,a4=g 答案 C 解析 在抽出木板的瞬間,物塊1、2與剛性輕桿連接處的形變立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛頓第二定律知a1=a2=g;而物塊3、4間的輕質(zhì)彈簧的形變還來不及改變,此時(shí)彈簧對(duì)物塊3向上的彈力大小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為mg,因此物塊3滿足mg=F,a3=0;由牛頓第二定律得物塊4滿足a4==g,所以C正確. 求解瞬時(shí)加速度問題時(shí)應(yīng)抓住“兩點(diǎn)” 1.物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的,當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí),需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析. 2.加速度可以隨著力的突變而突變,而速度的變化需要一個(gè)過程的積累,不會(huì)發(fā)生突變. 變式題組 4.如圖7所示,質(zhì)量為1 kg的物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,物體在7 N的水平拉力作用下獲得的加速度大小為(g取10 m/s2)( ) 圖7 A.0 B.5 m/s2 C.8 m/s2 D.12 m/s2 答案 B 解析 物體所受合外力F合=F-μmg=5 N,加速度a==5 m/s2,選項(xiàng)B正確. 5.(2016溫州聯(lián)考)如圖8所示,兩小球懸掛在天花板上,a、b兩小球用細(xì)線連接,上面是一輕質(zhì)彈簧,a、b兩球的質(zhì)量分別為m和2m,在細(xì)線燒斷瞬間,a、b兩球的加速度為(取向下為正方向)( ) 圖8 A.0,g B.-g,g C.-2g,g D.2g,0 答案 C 解析 在細(xì)線燒斷之前,a、b可看成一個(gè)整體,由二力平衡知,彈簧彈力等于整體重力,故方向向上,大小為3mg.當(dāng)細(xì)線燒斷瞬間,彈簧的形變量不變,故彈力不變,故a受向上3mg的彈力和向下mg的重力,故加速度aa==2g,方向向上.對(duì)b而言,細(xì)線燒斷后只受重力作用,故加速度ab==g,方向向下.取向下為正方向,有aa=-2g,ab=g.故選項(xiàng)C正確. 6.如圖9所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m1=2 kg,m2=3 kg的物體置于光滑的水平面上,中間用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)連接.兩個(gè)大小分別為F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分別作用在m1、m2上,則( ) 圖9 A.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是25 N B.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是50 N C.在突然撤去力F2的瞬間,m1的加速度大小為5 m/s2 D.在突然撤去力F1的瞬間,m1的加速度大小為13 m/s2 答案 D 解析 以m1、m2整體為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律可得a==2 m/s2,以m1為研究對(duì)象,F(xiàn)1-F=m1a,解得F=26 N,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.在突然撤去力F2的瞬間,彈簧的彈力不發(fā)生變化,故m1的加速度不發(fā)生變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.在突然撤去力F1的瞬間,m1的加速度大小為a1==13 m/s2,選項(xiàng)D正確. 超重與失重現(xiàn)象 1.盡管物體的加速度不是豎直方向,但只要其加速度在豎直方向上有分量,物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài). 2.超重并不是重力增加了,失重并不是重力減小了,完全失重也不是重力完全消失了.在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí),物體的重力依然存在,且不發(fā)生變化,只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化. 3.在完全失重的狀態(tài)下,平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象就會(huì)完全消失,如天平失效、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等. 例3 應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象,可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入.例如,平伸手掌托起物體,由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng),直至將物體拋出.對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是( ) A.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中,物體始終處于超重狀態(tài) B.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中,物體始終處于失重狀態(tài) C.在物體離開手的瞬間,物體的加速度大于重力加速度 D.在物體離開手的瞬間,手的加速度大于重力加速度 答案 D 解析 手托物體向上運(yùn)動(dòng),一定先向上加速,處于超重狀態(tài),但后面的運(yùn)動(dòng)可以是減速的,也可以是勻速的,不能確定,A、B錯(cuò)誤;物體和手具有共同的速度和加速度時(shí),二者不會(huì)分離,故物體離開手的瞬間,物體向上運(yùn)動(dòng)且只受重力,物體的加速度等于重力加速度,但手的加速度應(yīng)大于重力加速度,并且方向豎直向下,手與物體才能分離,所以C錯(cuò)誤,D正確. 超重和失重現(xiàn)象判斷的“三”技巧 1.從受力的角度判斷,當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí),物體處于超重狀態(tài),小于重力時(shí)處于失重狀態(tài),等于0時(shí)處于完全失重狀態(tài). 2.從加速度的角度判斷,當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài),具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài),向下的加速度為重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài). 3.從速度變化的角度判斷 (1)物體向上加速或向下減速時(shí),超重; (2)物體向下加速或向上減速時(shí),失重. 變式題組 7.(2014浙江7月學(xué)考)兩磚塊疊在一起放在豎直升降電梯的水平底板上.當(dāng)兩磚塊間的壓力小于上面磚塊的重力時(shí),電梯可能的運(yùn)動(dòng)是( ) A.向上加速運(yùn)動(dòng) B.向上減速運(yùn)動(dòng) C.向下勻速運(yùn)動(dòng) D.向下減速運(yùn)動(dòng) 答案 B 解析 對(duì)上面的磚塊進(jìn)行分析,根據(jù)牛頓第二定律得,a=,由題意知支持力小于重力,則加速度方向豎直向下,所以電梯向上做減速運(yùn)動(dòng)或向下做加速運(yùn)動(dòng),故B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 8.關(guān)于超重和失重現(xiàn)象,下列描述中正確的是( ) A.電梯正在減速上升,在電梯中的乘客處于超重狀態(tài) B.磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時(shí),列車上的乘客處于超重狀態(tài) C.蕩秋千時(shí)秋千擺到最低位置時(shí),人處于失重狀態(tài) D.“神舟九號(hào)”飛船在繞地球做圓軌道運(yùn)行時(shí),飛船內(nèi)的航天員處于完全失重狀態(tài) 答案 D 9.(2015浙江10月選考)為了讓乘客乘車更為舒適,某探究小組設(shè)計(jì)了一種新的交通工具,乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動(dòng)調(diào)整,使座椅始終保持水平,如圖10所示,當(dāng)此車勻減速上坡時(shí),則乘客(僅考慮乘客與水平面之間的作用)( ) 圖10 A.處于超重狀態(tài) B.不受摩擦力的作用 C.受到向后(水平向左)的摩擦力作用 D.所受合力豎直向上 答案 C 解析 當(dāng)車勻減速上坡時(shí),加速度方向沿斜坡向下,人的加速度與車的加速度相同,根據(jù)牛頓第二定律知人的合力方向沿斜面向下,合力的大小不變.人受重力、支持力和水平向左的靜摩擦力,如圖.將加速度沿豎直方向和水平方向分解,則有豎直向下的加速度,則:mg-FN=may.FN- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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