2020高考物理大一輪復(fù)習 第6講 牛頓運動定律的理解課件 新人教版.ppt

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教材知識梳理 考點互動探究 教師備用習題 一 牛頓第一定律1 內(nèi)容 一切物體總保持運動狀態(tài)或靜止狀態(tài) 除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài) 2 慣性 1 定義 一切物體都有保持原來運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì) 2 量度 是物體慣性大小的唯一量度 大的物體慣性大 小的物體慣性小 勻速直線 勻速直線 質(zhì)量 質(zhì)量 質(zhì)量 二 牛頓第二定律1 內(nèi)容 物體的加速度的大小跟它受到的成正比 跟它的質(zhì)量成反比 加速度的方向跟作用力的方向 2 公式 3 適用范圍 1 只適用于參考系 相對地面靜止或勻速直線運動的參考系 2 只適用于物體 相對于分子 原子 低速運動 遠小于光速 的情況 作用力 或合力 相同 F ma 慣性 宏觀 三 牛頓第三定律1 內(nèi)容 兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小 方向 作用在同一條直線上 2 表達式 F甲對乙 F乙對甲 負號表示 四 國際單位制力學(xué)中的基本量是質(zhì)量 長度 對應(yīng)的基本單位分別是 相等 相反 方向相反 時間 千克 秒 米 辨別明理 1 牛頓第一定律是實驗定律 2 牛頓第一定律指出 當物體受到的合外力為零時 物體將處于靜止狀態(tài) 3 物體運動必須有力的作用 沒有力的作用 物體將靜止 4 力的單位是牛頓 1N 1kg m s2 5 外力 不為零 作用于靜止物體的瞬間 物體立刻獲得加速度 6 物體的加速度方向一定與合外力方向相同 7 慣性是物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì) 8 作用力與反作用力的效果相互抵消 9 根據(jù)牛頓第二定律 當合外力為零時物體的加速度為零 物體保持原來運動狀態(tài)不變 那么牛頓第一定律是第二定律的特殊情況嗎 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析 牛頓第一定律是建立力的科學(xué)概念所必不可少的 取消了它 就不可能正確地建立力的概念 當然 更談不上力的度量了 同樣 離開了牛頓第一定律 也不會有慣性和慣性質(zhì)量的概念 可見 取消了牛頓第一定律 牛頓第二定律中兩個主要的物理量 力 和物體的 慣性質(zhì)量 將無法建立 那么牛頓第二定律將無從談起 所以 盡管我們確實可在牛頓第二定律成立的前提下推出牛頓第一定律的結(jié)果 但仍不能取消牛頓第一定律 否則的話 這個前提就不存在了 考點一牛頓第一定律 1 牛頓第一定律是在可靠的實驗事實 如伽利略斜面實驗 基礎(chǔ)上采用科學(xué)的邏輯推理得出的結(jié)論 物體不受外力是牛頓第一定律的理想條件 所以 牛頓第一定律不是實驗定律 2 慣性是物體保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì) 與物體是否受力 是否運動及所處的位置無關(guān) 物體的慣性只與其質(zhì)量有關(guān) 物體的質(zhì)量越大則其慣性越大 牛頓第一定律揭示了力是改變物體運動狀態(tài)的原因 而不是維持物體運動狀態(tài)的原因 例1伽利略創(chuàng)造的把實驗 假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法 有力地促進了人類科學(xué)認識的發(fā)展 利用如圖6 1所示的裝置做如下實驗 小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動 并沿右側(cè)斜面上升 斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時 小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1 2 3 根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比 可以得到的最直接的結(jié)論是 A 如果斜面光滑 小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置B 如果小球不受力 它將一直保持勻速運動或靜止狀態(tài)C 如果小球受到力的作用 它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變D 小球受到的力一定時 質(zhì)量越大 它的加速度越小 圖6 1 答案 A 變式題1東漢王充在 論衡 狀留篇 中記述了球的運動 圓物投之于地 東西南北 無之不可 策杖叩動 才微輒停 關(guān)于運動和力的關(guān)系 下列說法中正確的是 A 力是維持物體運動的原因B 力是改變物體慣性大小的原因C 力是改變物體位置的原因D 力是改變物體運動狀態(tài)的原因 答案 D 解析 這句話的意思是圓物投在地上 它的運動方向不確定 向東 向西 向南 向北都可能 用棒撥動 才能使它停下來 說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因 選項D正確 圖6 2 答案 BD 考點二牛頓第二定律的理解 牛頓第二定律F ma是矢量式 加速度的方向由物體所受合外力的方向決定 二者總是相同 即任一瞬間 a的方向均與合外力方向相同 考向一矢量性 例2如圖6 3所示 一輛有動力驅(qū)動的小車上有一水平放置的彈簧 其左端固定在小車上 右端與一小球相連 設(shè)在某一段時間內(nèi)小球與小車相對靜止且彈簧處于拉伸狀態(tài) 若忽略小球與小車間的摩擦力 則在此段時間內(nèi)小車可能是 A 向右做加速運動B 向右做減速運動C 向左做勻速運動D 向左做減速運動 圖6 3 答案 B 圖6 4 答案 C 在動力學(xué)問題中 物體受力發(fā)生突變時 物體的加速度也會發(fā)生突變 突變時刻物體的狀態(tài)稱為瞬時狀態(tài) 要對瞬時狀態(tài)的加速度進行分析求解 考向二瞬時性 例3 多選 如圖6 5所示 輕彈簧下端固定在水平面上 一個小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落 接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落 在小球下落的全過程中 下列說法中正確的是 A 小球剛接觸彈簧瞬間速度最大B 從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上C 從小球接觸彈簧至到達最低點 小球的速度先增大后減小D 從小球接觸彈簧至到達最低點 小球的加速度先減小后增大 圖6 5 答案 CD 解析 根據(jù)牛頓第二定律 小球的加速度大小和方向取決于小球受到的合外力 從接觸彈簧至到達最低點 彈簧彈力從零開始逐漸增大 而小球的重力不變 所以開始時小球受到的合力方向向下 合力逐漸減小 因此小球的加速度逐漸減小 當小球所受的彈簧彈力和重力大小相等時 小球受到的合力為零 加速度減小為零 此時小球速度最大 此后小球繼續(xù)下落 彈簧彈力繼續(xù)增大 小球受到的合力方向向上 合力逐漸增大 因此小球的加速度方向向上 加速度逐漸增大 速度減小 當速度減小為零時 小球停止下落 變式題 多選 某研究性學(xué)習小組用加速度傳感器探究物體從靜止開始做直線運動的規(guī)律 得到了質(zhì)量為1 0kg的物體運動的加速度隨時間變化的關(guān)系圖線 如圖6 6所示 由圖可以得出 A 從t 4 0s到t 6 0s的時間內(nèi) 物體做勻減速直線運動B 物體在t 10 0s時的速度大小約為6 8m sC 從t 10 0s到t 12 0s的時間內(nèi) 物體所受的合外力大小約為0 5ND 從t 2 0s到t 6 0s的時間內(nèi) 物體所受的合外力先增大后減小 圖6 6 答案 BCD 解析 由加速度隨時間變化的圖像可知 物體先做加速度增大的加速運動 再做加速度減小的加速運動 最后做勻加速運動 選項A錯誤 在加速度隨時間變化的圖像中 圖線與時間軸包圍的面積表示速度的變化量 t 10 0s時的速度v 68 1 0 1m s 6 8m s 選項B正確 從t 10 0s到t 12 0s的時間內(nèi) 由牛頓第二定律得 合外力F ma 0 5N 選項C正確 由圖像知 從t 2 0s到t 6 0s的時間內(nèi) 物體的加速度先增大后減小 根據(jù)牛頓第二定律知 物體所受的合外力先增大后減小 選項D正確 當物體受到幾個力的作用時 各力將獨立地產(chǎn)生與其對應(yīng)的加速度 而物體表現(xiàn)出來的實際加速度是物體所受各力產(chǎn)生加速度的矢量和 考向三獨立性 例4為了節(jié)省能量 某商場安裝了如圖6 7所示智能化的電動扶梯 扶梯與水平面的夾角為 無人乘行時 扶梯運行得很慢 當有人站上扶梯時 扶梯先以加速度a勻加速運動 再以速度v勻速運動 一質(zhì)量為m的顧客乘扶梯上樓 恰好經(jīng)歷了這兩個過程 重力加速度為g 下列說法中正確的是 A 顧客始終受到三個力的作用B 扶梯對顧客的支持力始終等于mgC 加速階段扶梯對顧客的摩擦力大小為macos 方向水平向右D 顧客對扶梯作用力的方向先沿扶梯向上 再豎直向下 圖6 7 答案 C 變式題 多選 如圖6 8所示 水平地面上有一楔形物體b b的斜面上有一小物體a a與b之間 b與地面之間均存在摩擦 已知楔形物體b靜止時 a靜止在b的斜面上 現(xiàn)給a和b一個共同的向左的初速度 與a和b都靜止時相比 此時可能 A a與b之間的壓力減小 且a相對b向下滑動B a與b之間的壓力增大 且a相對b向上滑動C a與b之間的壓力增大 且a相對b靜止D b與地面之間的壓力不變 且a相對b向上滑動 圖6 8 答案 BC 解析 若兩物體依然相對靜止 則a的加速度一定水平向右 將加速度沿垂直于斜面與平行于斜面兩個方向進行分解 則垂直于斜面方向 有FN mgcos ma y 即支持力FN大于mgcos 與都靜止時比較 a與b之間的壓力增大 若加速度a過大 則摩擦力可能沿著斜面向下 即a物體可能有相對b向上滑動的趨勢 甚至相對b向上滑動 故A錯誤 B C正確 對系統(tǒng) 在豎直方向上 若a相對b向上滑動 則a還具有向上的分加速度 對整體 由牛頓第二定律可知 系統(tǒng)處于超重狀態(tài) b與地面之間的壓力將大于兩物體重力之和 D錯誤 考點三牛頓第三定律 1 對相互作用力的理解 與平衡力對比 例5如圖6 9所示 質(zhì)量為M 60kg的人站在水平地面上 用定滑輪裝置將質(zhì)量為m 40kg的重物送入井中 當重物以2m s2的加速度加速下落時 忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦 g取10m s2 則人對地面的壓力大小為 A 200NB 280NC 320ND 920N 圖6 9 答案 B 圖6 10 答案 C 1 一物體放在水平地面上 物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0 6 在拉力F 10N作用下 物體由靜止開始運動 其速度與位移在國際單位制下滿足等式v2 8x g取10m s2 則物體的質(zhì)量為 A 0 5kgB 0 4kgC 0 8kgD 1kg 答案 D 2 多選 一質(zhì)點做勻速直線運動 現(xiàn)對其施加一恒力 且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變 則 A 質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B 質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C 質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D 質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變 答案 BC 解析 質(zhì)點原來做勻速直線運動 說明所受合外力為0 當對其施加一恒力后 恒力的方向與原來運動的速度方向關(guān)系不確定 則質(zhì)點可能做直線運動 也可能做曲線運動 但加速度的方向一定與該恒力的方向相同 選項B C正確 答案 C 4 用一水平力F拉靜止在水平面上的物體 在F從零開始逐漸增大的過程中 加速度a隨外力F變化的圖像如圖所示 g取10m s2 水平面各處粗糙程度相同 且認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 則由此不能計算出 A 物體與水平面間的滑動摩擦力B 物體與水平面間的動摩擦因數(shù)C 外力F為12N時物體的速度D 物體的質(zhì)量 答案 C 5 多選 如圖所示 小車向右做勻加速直線運動 物塊M貼在小車左壁上 且相對于左壁靜止 當小車的加速度增大時 下列說法正確的是 A 物塊受到的摩擦力不變B 物塊受到的彈力不變C 物塊受到的摩擦力增大D 物塊受到的合外力增大 答案 AD 6 一人在井下站在吊臺上 用如圖所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺和自己提升上來 圖中跨過滑輪的兩段繩都認為是豎直的且不計摩擦 吊臺的質(zhì)量m 15kg 人的質(zhì)量為M 55kg 起動時吊臺向上的加速度是a 0 2m s2 求這時人對吊臺的壓力 g取9 8m s2 答案 200N 方向豎直向下 7 某次對新能源汽車性能進行的測試中 汽車在水平測試平臺上由靜止開始沿直線運動 汽車所受動力隨時間變化關(guān)系如圖甲所示 而速度傳感器只傳回10s以后的數(shù)據(jù) 如圖乙所示 已知汽車質(zhì)量為1000kg 汽車所受阻力恒定 求 1 汽車所受的阻力大小 2 10s末汽車的速度大小 3 前20s內(nèi)汽車的位移大小 答案 1 1 0 103N 2 20m s 3 300m