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

教材知識(shí)梳理 考點(diǎn)互動(dòng)探究 教師備用習(xí)題 一 牛頓第一定律1 內(nèi)容 一切物體總保持運(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 慣性 1 定義 一切物體都有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(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(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系 2 只適用于物體 相對(duì)于分子 原子 低速運(yùn)動(dòng) 遠(yuǎn)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(gè)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(dá)式 F甲對(duì)乙 F乙對(duì)甲 負(fù)號(hào)表示 四 國(guó)際單位制力學(xué)中的基本量是質(zhì)量 長(zhǎng)度 對(duì)應(yīng)的基本單位分別是 相等 相反 方向相反 時(shí)間 千克 秒 米 辨別明理 1 牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律 2 牛頓第一定律指出 當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí) 物體將處于靜止?fàn)顟B(tài) 3 物體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dāng)合外力為零時(shí)物體的加速度為零 物體保持原來運(yùn)動(dòng)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(dāng)然 更談不上力的度量了 同樣 離開了牛頓第一定律 也不會(huì)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(gè)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(shí)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(gè)前提就不存在了 考點(diǎn)一牛頓第一定律 1 牛頓第一定律是在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí) 如伽利略斜面實(shí)驗(yàn) 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(shí)驗(yàn)定律 2 慣性是物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì) 與物體是否受力 是否運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 例1伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn) 假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法 有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展 利用如圖6 1所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn) 小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng) 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(shí) 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(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)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(diǎn)等高的位置B 如果小球不受力 它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)C 如果小球受到力的作用 它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變D 小球受到的力一定時(shí) 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(yùn)動(dòng) 圓物投之于地 東西南北 無之不可 策杖叩動(dòng) 才微輒停 關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系 下列說法中正確的是 A 力是維持物體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向不確定 向東 向西 向南 向北都可能 用棒撥動(dòng) 才能使它停下來 說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 選項(xiàng)D正確 圖6 2 答案 BD 考點(diǎn)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(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(shí)間內(nèi)小球與小車相對(duì)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(shí)間內(nèi)小車可能是 A 向右做加速運(yùn)動(dòng)B 向右做減速運(yùn)動(dòng)C 向左做勻速運(yùn)動(dòng)D 向左做減速運(yùn)動(dòng) 圖6 3 答案 B 圖6 4 答案 C 在動(dòng)力學(xué)問題中 物體受力發(fā)生突變時(shí) 物體的加速度也會(huì)發(fā)生突變 突變時(shí)刻物體的狀態(tài)稱為瞬時(shí)狀態(tài) 要對(duì)瞬時(shí)狀態(tài)的加速度進(jìn)行分析求解 考向二瞬時(shí)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(gè)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(dá)最低點(diǎn) 小球的速度先增大后減小D 從小球接觸彈簧至到達(dá)最低點(diǎn) 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(dá)最低點(diǎn) 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(shí)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(dāng)小球所受的彈簧彈力和重力大小相等時(shí) 小球受到的合力為零 加速度減小為零 此時(shí)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(dāng)速度減小為零時(shí) 小球停止下落 變式題 多選 某研究性學(xué)習(xí)小組用加速度傳感器探究物體從靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 得到了質(zhì)量為1 0kg的物體運(yùn)動(dòng)的加速度隨時(shí)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(shí)間內(nèi) 物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B 物體在t 10 0s時(shí)的速度大小約為6 8m sC 從t 10 0s到t 12 0s的時(shí)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(shí)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(shí)間變化的圖像可知 物體先做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng) 再做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng) 最后做勻加速運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 在加速度隨時(shí)間變化的圖像中 圖線與時(shí)間軸包圍的面積表示速度的變化量 t 10 0s時(shí)的速度v 68 1 0 1m s 6 8m s 選項(xiàng)B正確 從t 10 0s到t 12 0s的時(shí)間內(nèi) 由牛頓第二定律得 合外力F ma 0 5N 選項(xiàng)C正確 由圖像知 從t 2 0s到t 6 0s的時(shí)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(xiàng)D正確 當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí) 各力將獨(dú)立地產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)的加速度 而物體表現(xiàn)出來的實(shí)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(dú)立性 例4為了節(jié)省能量 某商場(chǎng)安裝了如圖6 7所示智能化的電動(dòng)扶梯 扶梯與水平面的夾角為 無人乘行時(shí) 扶梯運(yùn)行得很慢 當(dāng)有人站上扶梯時(shí) 扶梯先以加速度a勻加速運(yùn)動(dòng) 再以速度v勻速運(yùn)動(dòng) 一質(zhì)量為m的顧客乘扶梯上樓 恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)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(gè)力的作用B 扶梯對(duì)顧客的支持力始終等于mgC 加速階段扶梯對(duì)顧客的摩擦力大小為macos 方向水平向右D 顧客對(duì)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(shí) a靜止在b的斜面上 現(xiàn)給a和b一個(gè)共同的向左的初速度 與a和b都靜止時(shí)相比 此時(shí)可能 A a與b之間的壓力減小 且a相對(duì)b向下滑動(dòng)B a與b之間的壓力增大 且a相對(duì)b向上滑動(dòng)C a與b之間的壓力增大 且a相對(duì)b靜止D b與地面之間的壓力不變 且a相對(duì)b向上滑動(dòng) 圖6 8 答案 BC 解析 若兩物體依然相對(duì)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(gè)方向進(jìn)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(shí)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(duì)b向上滑動(dòng)的趨勢(shì) 甚至相對(duì)b向上滑動(dòng) 故A錯(cuò)誤 B C正確 對(duì)系統(tǒng) 在豎直方向上 若a相對(duì)b向上滑動(dòng) 則a還具有向上的分加速度 對(duì)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(cuò)誤 考點(diǎn)三牛頓第三定律 1 對(duì)相互作用力的理解 與平衡力對(duì)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(dāng)重物以2m s2的加速度加速下落時(shí) 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(duì)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(dòng)摩擦因數(shù)為0 6 在拉力F 10N作用下 物體由靜止開始運(yùn)動(dòng) 其速度與位移在國(guó)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(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)對(duì)其施加一恒力 且原來作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變 則 A 質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同B 質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C 質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同D 質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變 答案 BC 解析 質(zhì)點(diǎn)原來做勻速直線運(yùn)動(dòng) 說明所受合外力為0 當(dāng)對(duì)其施加一恒力后 恒力的方向與原來運(yùn)動(dòng)的速度方向關(guān)系不確定 則質(zhì)點(diǎn)可能做直線運(yùn)動(dòng) 也可能做曲線運(yùn)動(dòng) 但加速度的方向一定與該恒力的方向相同 選項(xiàng)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(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 則由此不能計(jì)算出 A 物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力B 物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)C 外力F為12N時(shí)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(yùn)動(dòng) 物塊M貼在小車左壁上 且相對(duì)于左壁靜止 當(dāng)小車的加速度增大時(shí) 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(tái)上 用如圖所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺(tái)和自己提升上來 圖中跨過滑輪的兩段繩都認(rèn)為是豎直的且不計(jì)摩擦 吊臺(tái)的質(zhì)量m 15kg 人的質(zhì)量為M 55kg 起動(dòng)時(shí)吊臺(tái)向上的加速度是a 0 2m s2 求這時(shí)人對(duì)吊臺(tái)的壓力 g取9 8m s2 答案 200N 方向豎直向下 7 某次對(duì)新能源汽車性能進(jìn)行的測(cè)試中 汽車在水平測(cè)試平臺(tái)上由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng) 汽車所受動(dòng)力隨時(shí)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