（課標版 5年高考3年模擬A版）2020年物理總復(fù)習 專題三 牛頓運動定律課件.ppt
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專題三牛頓運動定律,高考物理（課標專用）,考點一牛頓運動定律,考點清單,考向基礎(chǔ)一、牛頓第一定律1.內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力迫使它①改變這種狀態(tài)為止。2.意義(1)揭示了物體在不受外力或所受合外力為零時的運動規(guī)律。(2)提出了一切物體都具有慣性,即保持原來運動狀態(tài)的特性。(3)揭示了力與運動的關(guān)系,說明力不是②維持物體運動狀態(tài)的原因,而是③改變物體運動狀態(tài)的原因,即產(chǎn)生④加速度的原因。,二、慣性1.定義:一切物體都有保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì),我們把這個性質(zhì)叫做慣性。2.慣性大小的量度(1)⑤質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,⑥質(zhì)量大的物體慣性大,反之物體慣性小。(2)慣性與物體是否受力、怎樣受力無關(guān),與物體是否運動、怎樣運動無關(guān),與物體所處的地理位置無關(guān),一切有質(zhì)量的物體都具有慣性。三、牛頓第二定律1.內(nèi)容:物體的加速度的大小跟它受到的合外力成正比,跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。,2.表達式:F合=ma。該表達式只能在國際單位制中成立,因為公式F合=kma只有在國際單位制中才有k=1。3.物理意義反映物體運動的加速度大小、方向與所受合外力的關(guān)系,且這種關(guān)系是瞬時的。4.力的單位:當質(zhì)量單位為⑦kg,加速度單位為⑧m/s2時,力的單位為N,即1N=1kgm/s2。5.牛頓第二定律的適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于相對地面靜止或勻速直線運動的參考系。(2)牛頓第二定律只適用于宏觀、低速運動的物體。,四、單位制、基本單位、導(dǎo)出單位1.單位制:⑨基本單位和⑩導(dǎo)出單位一起組成了單位制。(1)基本量:只要選定幾個物理量的單位,就能夠利用這幾個單位推導(dǎo)出其他物理量的單位。這些被選定的物理量叫做基本量。(2)基本單位:基本物理量的單位。力學中的基本量有三個,它們是質(zhì)量、長度、時間;它們的單位是基本單位,分別是kg、m、s。(3)導(dǎo)出單位:由基本單位根據(jù)物理公式推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。,2.國際單位制中的基本單位,五、牛頓第三定律1.作用力與反作用力的關(guān)系作用力與反作用力的關(guān)系可總結(jié)為“三同、三異、三無關(guān)”。(1)三同(2)三異(3)三無關(guān),2.一對作用力、反作用力和一對平衡力的區(qū)別,考向突破,考向一對牛頓第一、三定律和慣性的理解1.慣性的表現(xiàn)形式(1)物體在不受外力或所受的合外力為零時,慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)不變。(2)物體受到外力時,慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性大,物體運動狀態(tài)難以改變;慣性小,物體運動狀態(tài)容易改變。2.慣性定律與慣性的實質(zhì)是不同的(1)慣性是物體保持原有運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì),與物體是否受力、受力的大小無關(guān)。(2)慣性定律(牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運動規(guī)律。,3.牛頓第一定律與牛頓第二定律的關(guān)系(1)牛頓第一定律不是實驗定律,它是以伽利略的“理想實驗”為基礎(chǔ),經(jīng)過科學抽象、歸納推理而總結(jié)出來的;牛頓第二定律是通過探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系得出的實驗定律。(2)牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例,而是不受任何外力的理想情況,在此基礎(chǔ)上,牛頓第二定律定量地指出了力和運動的聯(lián)系:F=ma。,注意(1)慣性不是一種力,對物體受力分析時,不能把“慣性力”作為物體實際受到的力。(2)物體的慣性總是以“保持原狀”或“反抗改變”兩種形式表現(xiàn)出來。,例1一汽車在路面情況相同的公路上沿直線行駛,下面關(guān)于車速、慣性、質(zhì)量和滑行位移的討論,正確的是()A.車速越大,它的慣性越大B.質(zhì)量越大,它的慣性越大C.車速越大,剎車后滑行的位移越大D.車速越大,剎車后滑行的位移越大,所以慣性越大,解析質(zhì)量是慣性大小的唯一決定因素,慣性是物體的固有屬性,質(zhì)量越大,慣性越大,所以A錯、B對?；形灰茟?yīng)由剎車時的速度確定,因為剎車過程中,其加速度是相同的,根據(jù)v2-=2ax,知車速越大,其滑行位移越大,而與其慣性大小無關(guān),所以C對、D錯。,答案BC,例2如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線,約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質(zhì)量不計,冰面可看成光滑,則下列說法正確的是()A.甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力C.若甲的質(zhì)量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利D.若乙收繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利,解析A項中兩力是一對作用力與反作用力,A錯;B項中兩力是一對平衡力,B錯;因m甲>m乙,由a=知a甲x甲,C項正確;由x=at2知x與收繩的速度無關(guān),D項錯。,答案C,考向二對牛頓第二定律的理解,注意獨立性原理是牛頓第二定律正交分解法的基礎(chǔ),根據(jù)獨立性原理,把物體所受的各力分解在相互垂直的方向,在這兩個方向分別列牛頓第二定律方程。這就是牛頓第二定律的正交分解法。,例3如圖所示,質(zhì)量為m的小球用一水平輕彈簧系住,并用傾角為60的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止狀態(tài),在木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度為()A.0B.大小為g,方向豎直向下C.大小為g,方向垂直木板向下D.大小為2g,方向垂直木板向下,解析對于小球,開始時受三個力作用(重力、支持力和彈簧的彈力)而處于平衡狀態(tài),支持力FN==2mg,撤離木板AB瞬間,支持力消失,重力和彈力不變,且二者的合力與原支持力等大反向,由牛頓第二定律可得,小球的加速度a=2g,方向垂直木板向下,選D。,答案D,例4如圖所示,質(zhì)量為m的人站在自動扶梯上,扶梯正以加速度a向上減速運動,a與水平方向的夾角為θ。求人受到的支持力和摩擦力的大小。,解題導(dǎo)引,解析解法一以人為研究對象,受力分析如圖(a)所示,建立如圖所示的坐標系,并將加速度分解為水平方向加速度ax和豎直方向加速度ay,如圖(b)所示,則ax=acosθ,ay=asinθ。由牛頓第二定律得F靜=max,mg-FN=may求得F靜=macosθ,FN=m(g-asinθ)。,解法二以人為研究對象,建立如圖所示坐標系,并規(guī)定正方向。根據(jù)牛頓第二定律得x方向mgsinθ-FNsinθ-F靜cosθ=ma①y方向mgcosθ+F靜sinθ-FNcosθ=0②由①②兩式可解得FN=m(g-asinθ),F靜=-macosθF靜為負值,說明摩擦力的實際方向與假設(shè)方向相反,為水平向左。,答案m(g-asinθ)macosθ,考點二牛頓運動定律的應(yīng)用,考向基礎(chǔ)一、應(yīng)用牛頓第二定律解決的兩類問題1.已知物體的受力情況,求解物體的運動情況解這類題目,一般是應(yīng)用牛頓運動定律求出物體的①加速度,再根據(jù)物體的初始條件,應(yīng)用運動學公式,求出物體運動的情況。2.已知物體的運動情況,求解物體的受力情況解這類題目,一般是應(yīng)用運動學公式求出物體的②加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力,進而求出物體所受的③其他外力。二、實重和視重1.實重:物體實際所受的重力,它與物體的運動狀態(tài)④無關(guān)。,2.視重:當物體在⑤豎直方向上有加速度時,物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的⑥重力。此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重。三、超重和失重的應(yīng)用此類問題多為定性分析臺秤上放物體或彈簧測力計下懸吊物體時的示數(shù)的變化。分析此類問題時,要特別注意以下幾點:1.超重、失重不是物體重力增加或減少了,而是物體對水平支持面的壓力或?qū)ωQ直懸線的拉力變大或變小了,重力的大小是沒有變化的,仍為mg。2.超重、失重與物體的速度無關(guān),只取決于物體的加速度方向。3.對系統(tǒng)超重、失重的判定不能只看某一物體,要綜合分析某一物體的,加速運動會不會引起其他物體運動狀態(tài)的變化。例如臺秤上放一盛水容器,一細線拴一木球,線另一端拴于盛水容器的底部,剪斷細線,木球加速上升的同時有相同體積的水以相等的加速度在加速下降,綜合起來,臺秤示數(shù)會減小。若不能注意到這一點,會得出相反的錯誤結(jié)論。4.在完全失重的狀態(tài)下,由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會消失。如單擺停擺、天平失效、浸沒于液體中的物體不再受浮力、水銀氣壓計失效等,但測力的儀器彈簧測力計是可以使用的,因為彈簧測力計是根據(jù)F=kx制成的,而不是根據(jù)重力制成的。,考向突破,考向一利用圖像解答牛頓運動定律問題1.處理圖像問題的關(guān)鍵是搞清圖像所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系,全面系統(tǒng)地看懂圖像中的“軸”、“線”、“點”、“斜率”、“面積”、“截距”等所表示的物理意義。在運用圖像求解問題時,還需要具有將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為圖像問題的能力。運用圖像解題包括兩個方面:①用給定的圖像解答問題,②根據(jù)題意去作圖,運用圖像去解答問題。2.圖像語言、函數(shù)語言及文字語言構(gòu)成表達物理過程與物理參數(shù)關(guān)系的三種語言。要求能夠在任意兩種語言間相互轉(zhuǎn)換,以便用相對簡單的方法解決物理問題。,3.文字語言、函數(shù)語言、圖像語言與物理情景之間的相互轉(zhuǎn)換,是確立解題方向、迅速明確解題方法的前提。,例1如圖甲所示,質(zhì)量m=1kg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開始沿斜面向上運動,t=0.5s時撤去拉力,利用速度傳感器得到其速度隨時間的變化關(guān)系圖像(v-t圖像)如圖乙所示,g取10m/s2,求:(1)2s內(nèi)物塊的位移大小s和通過的路程L;(2)沿斜面向上運動的兩個階段加速度大小a1、a2和拉力大小F。,解析(1)在2s內(nèi),由圖乙知:物塊沿斜面向上運動的最大距離:s1=21m=1m物塊下滑的距離:s2=11m=0.5m所以位移大小s=s1-s2=0.5m路程L=s1+s2=1.5m(2)由圖乙知,所求兩個階段加速度的大小a1=4m/s2a2=4m/s2設(shè)斜面傾角為θ,斜面對物塊的摩擦力為f,根據(jù)牛頓第二定律有,0~0.5s內(nèi):F-f-mgsinθ=ma10.5~1s內(nèi):f+mgsinθ=ma2解得F=8N,答案(1)0.5m1.5m(2)4m/s24m/s28N,考向二連接體一、加速度相同的連接體問題1.若求解整體的加速度,可用整體法。把整個系統(tǒng)看做一個研究對象,分析整體受外力情況,再由牛頓第二定律求出加速度。2.若求解系統(tǒng)內(nèi)力,可先用整體法求出整體的加速度,再用隔離法將內(nèi)力轉(zhuǎn)化成外力,由牛頓第二定律求解。,例2(2017河北保定一模,18)如圖所示,一質(zhì)量M=3kg、傾角為α=45的斜面體放在光滑水平地面上,斜面體上有一質(zhì)量為m=1kg的光滑楔形物體。用一水平向左的恒力F作用在斜面體上,系統(tǒng)中兩物體恰好保持相對靜止地向左運動。重力加速度為g=10m/s2,下列判斷正確的是()A.系統(tǒng)做勻速直線運動B.F=40N,C.斜面體對楔形物體的作用力FN=5ND.增大力F,楔形物體將相對斜面體沿斜面向上運動,解析對整體受力分析如圖甲所示,由牛頓第二定律有F=(M+m)a,對楔形物體受力分析如圖乙所示,由牛頓第二定律有mgtan45=ma,可得F=40N,a=10m/s2,A錯,B對。斜面體對楔形物體的作用力FN==mg=10N,C錯。外力F增大,則斜面體加速度增加,楔形物體不能獲得那么大的加速度,將會相對斜面體沿斜面向上運動,D對。答案BD,二、加速度不同的連接體問題由于系統(tǒng)內(nèi)各個物體的加速度不同,一般應(yīng)采用隔離法。以各個物體分別作為研究對象,對每個研究對象進行受力和運動情況分析,分別應(yīng)用牛頓第二定律建立方程,并注意應(yīng)用各個物體的相互作用關(guān)系,聯(lián)立求解。,例3如圖所示,質(zhì)量為M的木板可沿傾角為θ的光滑斜面下滑,木板上站著一個質(zhì)量為m的人,求:(1)為了保持木板與斜面相對靜止,人運動的加速度是多少?(2)為了保持人與斜面相對靜止,木板運動的加速度是多少?,解題導(dǎo)引,解析(1)為了使木板與斜面保持相對靜止,必須滿足木板在斜面方向上的合力為零,所以人施于木板的摩擦力應(yīng)沿斜面向上,故人應(yīng)加速向下跑?，F(xiàn)分別對木板和人應(yīng)用牛頓第二定律。對木板進行受力分析,如圖甲所示,沿斜面方向有:Mgsinθ-f1=0,對人進行受力分析,如圖乙所示,,mgsinθ+f1=ma人(a人為人相對斜面的加速度),f1=f1解得a人=gsinθ,方向沿斜面向下。(2)為了使人與斜面保持相對靜止,必須滿足人在木板上所受合力為零,所以木板施于人的摩擦力應(yīng)沿斜面向上,故人相對木板向上跑,木板相對斜面向下滑,但人相對斜面靜止不動。設(shè)木板相對斜面的加速度為a木,現(xiàn)分別對木板和人進行受力分析,由牛頓第二定律有:,對木板:Mgsinθ+f2=Ma木,對人:mgsinθ=f2,f2=f2解得a木=gsinθ,方向沿斜面向下,即人相對木板向上加速跑動,而木板沿斜面向下滑動,此時人相對斜面靜止不動。,答案見解析,方法1瞬時性問題的處理1.物體所受的外力F與其所產(chǎn)生的加速度a具有瞬時對應(yīng)關(guān)系,二者總是同時產(chǎn)生、同時消失、同時變化。具體可簡化為以下兩種模型:,方法技巧,2.與輕彈簧相關(guān)的瞬時性問題常見情景圖例,例1如圖甲、乙所示,細線均不可伸長,兩小球均處于平衡狀態(tài)且質(zhì)量相同。如果突然把兩水平細線剪斷,剪斷瞬間小球A的加速度的大小為,方向為;小球B的加速度的大小為,方向為;剪斷瞬間圖甲中傾斜細線OA與圖乙中彈簧的拉力之比為(θ角已知)。,解題導(dǎo)引,解析設(shè)兩球質(zhì)量均為m,剪斷水平細線瞬間,對A球受力分析,如圖(a)所示,球A將沿圓弧擺下,故剪斷水平細線瞬間,小球A的加速度a1方向沿圓周的切線方向向下,即垂直傾斜細線OA向下。則有FT1=mgcosθ;F1=mgsinθ=ma1,得a1=gsinθ。,,答案見解析,水平細線剪斷瞬間,B球所受重力mg和彈簧彈力FT2不變,小球B的加速度a2方向水平向右,如圖(b)所示,則FT2=,F2=mgtanθ=ma2,所以a2=gtanθ。甲圖中傾斜細線OA與乙圖中彈簧的拉力之比為=cos2θ。,方法2傳送帶問題的處理處理傳送帶問題的一般步驟,1.水平傳送帶模型問題處理水平放置的傳送帶問題,首先應(yīng)對放在傳送帶上的物體進行受力分析,分清物體所受摩擦力是阻力還是動力;然后對物體進行運動狀態(tài)分析,即對靜態(tài)→動態(tài)→終態(tài)進行分析和判斷,對其全過程作出合理分析、推斷,進而采用有關(guān)物理規(guī)律求解。這類問題可分為:①運動學型;②動力學型;③能量守恒型;④圖像型。,例2水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機場和火車站,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖。緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1m/s運行,一質(zhì)量為m=4kg的行李無初速度地放在A處,傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動,隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)行李與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離L=2m,g取10m/s2。(1)求行李剛開始運動時所受滑動摩擦力的大小與加速度的大小;(2)求行李做勻加速直線運動的時間;,(3)如果提高傳送帶的運行速率,行李就能被較快地傳送到B處,求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運行速率。,解題導(dǎo)引,解析(1)滑動摩擦力Ff=μmg=0.1410N=4N,加速度a=μg=0.110m/s2=1m/s2。(2)行李達到與傳送帶相同速率后不再加速,則v=at1,解得t1==s=1s。(3)行李始終勻加速運行時傳送時間最短,加速度仍為a=1m/s2,當行李到達右端時,有=2aL,解得vmin==m/s=2m/s,所以傳送帶對應(yīng)的最小運行速率為2m/s。行李最短運行時間由vmin=atmin,得tmin==s=2s。,答案(1)4N1m/s2(2)1s(3)2s2m/s,2.傾斜傳送帶模型問題求解的關(guān)鍵在于認真分析物體與傳送帶的相對運動情況,從而確定是否受到滑動摩擦力作用。如果受到滑動摩擦力作用應(yīng)進一步確定其大小和方向,然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況。當物體速度與傳送帶速度相等時物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變。,例3如圖所示,傳送帶與水平地面夾角θ=37,A到B長度L為16m,傳送帶以10m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端A處無初速度地放一個質(zhì)量為0.5kg的物體,它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5。求物體從A運動到B所需時間是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8),解題導(dǎo)引,解析物體放在傳送帶上后,開始階段,由于傳送帶的速度大于物體的速度,傳送帶給物體一個沿傳送帶向下的滑動摩擦力F,物體受力情況如圖甲所示。物體由靜止開始加速,由牛頓第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1,得a1=10(0.6+0.50.8)m/s2=10m/s2。物體加速至與傳送帶速度相等需要的時間t1==s=1s,t1時間內(nèi)位移x=a1=5m。甲乙,由于μ下載提示(請認真閱讀)
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