高三一輪牛頓運動定律教案Word版

1、第11講 牛頓運動定律教學(xué)目標知道并理解牛頓三大定律，能夠用牛頓三大定律解釋相關(guān)現(xiàn)象和處理有伏案問題，知道國際單位制中的力學(xué)單位重點：(1)正確理解牛頓第一定律及慣性。 (2)正確理解、熟練掌握牛頓第二定律及應(yīng)用。理解質(zhì)量與重力的區(qū)別，掌握國際單位制。 (3)正確理解牛頓第三定律：分清作用力和反作用力與平衡力的區(qū)別。難點：(1)正確理解力和運動的關(guān)系，明確力是產(chǎn)生加速度的原因。 (2)通過運動情況判斷物體受力。 (3)明確牛頓第二定律的含義，熟練掌握和應(yīng)用這一定律知識梳理一、牛頓第一定律1牛頓第一定律（慣性定律）：一切物體總是保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這

2、個定律有兩層含義： （1）保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)是物體的固有屬性；物體的運動不需要用力來維持（2）要使物體的運動狀態(tài)（即速度包括大小和方向）改變，必須施加力的作用，力是改變物體運動狀態(tài)的原因理解：牛頓第一定律導(dǎo)出了力的概念力是改變物體運動狀態(tài)的原因。（運動狀態(tài)指物體的速度）又根據(jù)加速度定義：，有速度變化就一定有加速度，所以可以說：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。（不能說“力是產(chǎn)生速度的原因”、“力是維持速度的原因”，也不能說“力是改變加速度的原因”。） 牛頓第一定律導(dǎo)出了慣性的概念一切物體都有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)，這就是慣性。慣性反映了物體運動狀態(tài)改變的難易程度（慣性大的物體運動狀態(tài)不容

3、易改變）。質(zhì)量是物體慣性大小的量度。牛頓第一定律描述的是理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體在不受任何外力時的狀態(tài)。而不受外力的物體是不存在的。物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的，所以不能把牛頓第一定律當(dāng)成牛頓第二定律在F=0時的特例。2慣性：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。對于慣性理解應(yīng)注意以下三點：（1）慣性是物體本身固有的屬性，跟物體的運動狀態(tài)無關(guān)，跟物體的受力無關(guān)，跟物體所處的地理位置無關(guān)（2）質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量大則慣性大，其運動狀態(tài)難以改變（3）外力作用于物體上能使物體的運動狀態(tài)改變，但不能認為克服了物體的慣性二、牛頓第二定律1牛頓第二定律的表述：物體

4、的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必須相對應(yīng)）（1）F=ma中的F為物體所受到的合外力（2）Fma中的m，當(dāng)對哪個物體受力分析，就是哪個物體的質(zhì)量，當(dāng)對一個系統(tǒng)（幾個物體組成一個系統(tǒng)）做受力分析時，如果F是系統(tǒng)受到的合外力，則m是系統(tǒng)的合質(zhì)量（3）Fma中的 F與a有瞬時對應(yīng)關(guān)系， F變a則變，F(xiàn)大小變，a則大小變，F(xiàn)方向變a也方向變（4）Fma中的 F與a有矢量對應(yīng)關(guān)系， a的方向一定與F的方向相同。（5）Fma中，可根據(jù)力的獨立性原理求某個力產(chǎn)生的加速度，也可以求某一個方向合外力的加速度（6）Fma中，F(xiàn)的單位

5、是牛頓，m的單位是千克，a的單位是米秒2（7）Fma的適用范圍：宏觀、低速2對定律的理解：（1）矢量性：牛頓第二定律公式是矢量式。公式只表示加速度與合外力的大小關(guān)系。矢量式的含義在于加速度的方向與合外力的方向始終一致。（2）瞬時性：加速度與合外力在每個瞬時都有大小、方向上的對應(yīng)關(guān)系，這種對應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)為：合外力恒定不變時，加速度也保持不變。合外力變化時加速度也隨之變化。合外力為零時，加速度也為零。（3）獨立性：當(dāng)物體受到幾個力的作用時，各力將獨立的產(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各力產(chǎn)生的加速度的矢量和。三、牛頓第三定律1. 內(nèi)容：兩物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向

6、相反，而且在一條直線上2對牛頓第三定律理解應(yīng)注意：（1）兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條上（2）作用力與反作用力總是成對出現(xiàn)同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失（3）作用力和反作用力在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，永遠不會抵消（4）作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力（5）物體間的相互作用力既可以是接觸力，也可以不接觸。3區(qū)分一對作用力反作用力和一對平衡力一對作用力反作用力和一對平衡力的共同點有：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點有：作用力反作用力作用在兩個不同物體上，而平衡力作用在同一個物體上；作用力反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力可能是不同性質(zhì)的力；作用

7、力反作用力一定是同時產(chǎn)生同時消失的，而平衡力中的一個消失后，另一個可能仍然存在。一對作用力和反作用力一對平衡力作用對象兩個物體同一個物體作用時間同時產(chǎn)生，同時消失不一定同時產(chǎn)生或消失力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力不一定是同性質(zhì)的力力的大小關(guān)系大小相等大小相等力的方向關(guān)系方向相反且共線方向相反且共線四、力學(xué)單位制1物理量：物理量有很多，但可以將所有的物理量分成兩類，一類為基本物理量，一類是導(dǎo)出物理量。（1）基本物理量：在物理學(xué)中基本物理量有質(zhì)量、時間、長度、物質(zhì)的量、溫度、電流強度、光強七個。 （2）導(dǎo)出物理量：是由基本物理量通過一定的公式推導(dǎo)出的物理量，如速度、加速度、動能、力、電量、電場強度、電勢

8、、磁感應(yīng)強度等等。2單位：（1）基本單位：基本物理量的單位叫基本單位，如米、秒、千克等。（2）復(fù)合單位：由基本單位組合而成的單位為復(fù)合單位(或叫導(dǎo)出單位)，如牛頓、米/秒2、焦耳等。3單位制：我們?nèi)』締挝环謩e為千克、秒、米、摩爾、開爾文、安培，再由這些基本單位組合而成復(fù)合單位米/秒、米/秒2、牛頓、焦耳等，由這些基本單位與導(dǎo)出單位組合而成的一個體系為國際單位制。說明如果基本單位取不同的單位，也能組成一個不同的單位制。4單位制的應(yīng)用與作用（1）應(yīng)用：為了度量的統(tǒng)一，一般國際統(tǒng)一使用國際單位制；在解題過程中，一般統(tǒng)一使用國際單位制；（2）作用：用單位可以判斷公式的推導(dǎo)是否可能正確，從單位可以猜測

9、量與量的關(guān)系。典例分析1. 牛頓第一定律的理解和應(yīng)用下列關(guān)于慣性的說法中正確的是 （ ）A物體只有靜止或做勻速直線運動時才有慣性B物體只有受外力作用時才有慣性C物體的運動速度大時慣性大D物體在任何情況下都有慣性【解析】慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運動狀態(tài)及受力情況無關(guān)，故只有D項正確。【答案】D2. 牛頓第二定律（1）如圖所示彈簧左端固定，右端自由伸長到O點并系住物體m現(xiàn)將彈簧壓縮到A點，然后釋放，物體一直可以運動到B點如果物體受到的阻力恒定，則 （ ）A物體從A到O先加速后減速B物體從A到O加速運動，從O到B減速運動C物體運動到O點時所受合力為零D物體從A到O的過程加速

10、度逐漸減小【解析】物體從A到O的運動過程，彈力方向向右初始階段彈力大于阻力，合力方向向右隨著物體向右運動，彈力逐漸減小，合力逐漸減小，由牛頓第二定律可知，此階段物體的加速度向右且逐漸減小，由于加速度與速度同向，物體的速度逐漸增大所以初始階段物體向右做加速度逐漸減小的加速運動當(dāng)物體向右運動至AO間某點（設(shè)為O）時，彈力減小到等于阻力，物體所受合力為零，加速度為零，速度達到最大此后，隨著物體繼續(xù)向右移動，彈力繼續(xù)減小，阻力大于彈力，合力方向變?yōu)橄蜃笾罯點時彈力減為零，此后彈力向左且逐漸增大所以物體從O點后的合力方向均向左且合力逐漸增大，由牛頓第二定律可知，此階段物體的加速度向左且逐漸增大由于加速度

11、與速度反向，物體做加速度逐漸增大的減速運動【答案】ACa（2）臺階式電梯與地面的夾角為，一質(zhì)量為m的人站在電梯的一臺階上相對電梯靜止，如圖所示。則當(dāng)電梯以加速度a勻加速上升時，求：（1）人受到的摩擦力是多大？（2）人對電梯的壓力是多大？【解析】取相對于電梯靜止的人為研究對象，則其受力為重力mg，方向豎直向下；支持力FN，方向豎起向上；摩擦力F1，方向水平向右，如圖所示。F1FNGa在水平方向，由牛頓第二定律得：F1=macos在豎起方向，由牛頓第二定律得：FNmg=masin解得：F1=macos，F(xiàn)N=m（gasin）由牛頓第三定律可得，人對電梯的壓力是FN=FN=m（gasin）。3. 牛

12、頓運動第三定律汽車拉著拖車在水平道路上沿直線加速行駛，根據(jù)牛頓運動定律可知（ ）A汽車拉拖車的力大于拖車拉汽車的力B汽車拉拖車的力等于拖車拉汽車的力C汽車拉拖車的力大于拖車受到的阻力D汽車拉拖車的力等于拖車受到的阻力【解析】汽車拉拖車的力與拖車拉汽車的力是一對作用力和反作用力，根據(jù)牛頓第三定律得知，汽車拉拖車的力與拖車拉汽車的力必定是大小相等方向相反的，因而B正確，A錯誤。由于題干中說明汽車拉拖車在水平道路上沿直線加速行駛，故沿水平方向拖車只受到兩個外力作用：汽車對它的拉力和地面對它的阻力。因而由牛頓第二定律得知，汽車對它的拉力必大于地面對它的阻力。所以C對，D錯?！敬鸢浮緽C教學(xué)反思第12講

13、 牛頓運動定律的應(yīng)用（1）連接體問題【學(xué)習(xí)目標】1.知道什么是連接體與隔離體。2.知道什么是內(nèi)力和外力。3.學(xué)會連接體問題的分析方法，并用來解決簡單問題?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】一、連接體與隔離體兩個或兩個以上物體相連接組成的物體系統(tǒng)，稱為。如果把其中某個物體隔離出來，該物體即為。二、外力和內(nèi)力如果以物體系為研究對象，受到系統(tǒng)之外的作用力，這些力是系統(tǒng)受到的力，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為。應(yīng)用牛頓第二定律列方程不考慮力。如果把物體隔離出來作為研究對象，則這些內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的力。三、連接體問題的分析方法1.整體法：連接體中的各物體如果，求加速度時可以把連接體作為一個整體。運用列方程求解。2.隔離法：

14、如果要求連接體間的相互作用力，必須隔離其中一個物體，對該物體應(yīng)用求解，此法稱為隔離法。3.整體法與隔離法是相對統(tǒng)一，相輔相成的。本來單用隔離法就可以解決的連接體問題，但如果這兩種方法交叉使用，則處理問題就更加方便。如當(dāng)系統(tǒng)中各物體有相同的加速度，求系統(tǒng)中某兩物體間的相互作用力時，往往是先用法求出，再用法求?！镜湫屠}】m1m2FAB例1.兩個物體A和B，質(zhì)量分別為m1和m2，互相接觸放在光滑水平面上，如圖所示，對物體A施以水平的推力F，則物體A對物體B的作用力等于（）A.B.m2Fm1C.F D.擴展：1.若m1與m2與水平面間有摩擦力且摩擦因數(shù)均為則對B作用力等于。 2.如圖所示，傾角為的斜

15、面上放兩物體m1和m2，用與斜面平行的力F推m1，使兩物加速上滑，不管斜面是否光滑，兩物體之間的作用力總為。 例1.分析：物體A和B加速度相同，求它們之間的相互作用力，采取先整體后隔離的方法，先求出它們共同的加速度，然后再選取A或B為研究對象，求出它們之間的相互作用力。解：對A、B整體分析，則F（m1+m2）a 所以求A、B間彈力FN時以B為研究對象，則 答案：B說明：求A、B間彈力FN時，也可以以A為研究對象則：FFNm1a FFN 故FN對A、B整體分析F（m1+m2）g=（m1+m2）a 再以B為研究對象有FNm2gm2aFNm2gm2 提示：先取整體研究，利用牛頓第二定律，求出共同的加

16、速度再取m2研究，由牛頓第二定律得 FNm2gsinm2gcosm2a 整理得例2.如圖所示，質(zhì)量為M的木板可沿傾角為的光滑斜面下滑，木板上站著一個質(zhì)量為m的人，問（1）為了保持木板與斜面相對靜止，計算人運動的加速度？（2）為了保持人與斜面相對靜止，木板運動的加速度是多少？ 例2.解（1）為了使木板與斜面保持相對靜止，必須滿足木板在斜面上的合力為零，所以人施于木板的摩擦力F應(yīng)沿斜面向上，故人應(yīng)加速下跑。現(xiàn)分別對人和木板應(yīng)用牛頓第二定律得：對木板：MgsinF。對人：mgsin+Fma人（a人為人對斜面的加速度）。解得：a人，方向沿斜面向下。（2）為了使人與斜面保持靜止，必須滿足人在木板上所受合

17、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，但人對斜面靜止不動?，F(xiàn)分別對人和木板應(yīng)用牛頓第二定律，設(shè)木板對斜面的加速度為a木，則：對人：mgsinF。對木板：Mgsin+F=Ma木。解得：a木，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，所以人相對斜面靜止不動。答案：（1）（M+m）gsin/m，（2）（M+m）gsin/M?！踞槍τ?xùn)練】1.如圖光滑水平面上物塊A和B以輕彈簧相連接。在水平拉力F作用下以加速度a作直線運動，設(shè)A和B的質(zhì)量分別為mA和mB，當(dāng)突然撤去外力F時，A和B的加速度分別為（）ABFA.0、0B.a、0C.、D.a

18、、FCABV2.如圖A、B、C為三個完全相同的物體，當(dāng)水平力F作用于B上，三物體可一起勻速運動。撤去力F后，三物體仍可一起向前運動，設(shè)此時A、B間作用力為f1，B、C間作用力為f2，則f1和f2的大小為（）A.f1f20B.f10，f2FC.f1，f2D.f1F，f20a3.如圖所示，在前進的車廂的豎直后壁上放一個物體，物體與壁間的靜摩擦因數(shù)0.8，要使物體不致下滑，車廂至少應(yīng)以多大的加速度前進？（g10m/s2） 3.解：設(shè)物體的質(zhì)量為m，在豎直方向上有：mg=F，F(xiàn)為摩擦力在臨界情況下，F(xiàn)FN，F(xiàn)N為物體所受水平彈力。又由牛頓第二定律得：FNma由以上各式得：加速度F4.如圖所示，箱子的質(zhì)

19、量M5.0kg，與水平地面的動摩擦因數(shù)0.22。在箱子頂板處系一細線，懸掛一個質(zhì)量m1.0kg的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的懸線偏離豎直方向30角，則F應(yīng)為多少？（g10m/s2） 4.解：對小球由牛頓第二定律得：mgtg=ma對整體，由牛頓第二定律得：F(M+m)g=(M+m)a由代入數(shù)據(jù)得：F48N【能力訓(xùn)練】BA1.如圖所示，質(zhì)量分別為M、m的滑塊A、B疊放在固定的、傾角為的斜面上，A與斜面間、A與B之間的動摩擦因數(shù)分別為1，2，當(dāng)A、B從靜止開始以相同的加速度下滑時，B受到摩擦力（）A.等于零 B.方向平行于斜面向上C.大小為1mgcos D.大小為2mgcosmM2.如圖

20、所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定在框架上，下端固定一個質(zhì)量為m的小球。小球上下振動時，框架始終沒有跳起，當(dāng)框架對地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小為（）A.gB.C.0D.MmABCTaTb3.如圖，用力F拉A、B、C三個物體在光滑水平面上運動，現(xiàn)在中間的B物體上加一個小物體，它和中間的物體一起運動，且原拉力F不變，那么加上物體以后，兩段繩中的拉力Fa和Fb的變化情況是（）A.Ta增大B.Tb增大C.Ta變小D.Tb不變4.如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時，竿對“底人”的壓力大小為（）FA.（M+

21、m）gB.（M+m）gmaC.（M+m）g+maD.（Mm）g5.如圖，在豎直立在水平面的輕彈簧上面固定一塊質(zhì)量不計的薄板，將薄板上放一重物，并用手將重物往下壓，然后突然將手撤去，重物即被彈射出去，則在彈射過程中，（即重物與彈簧脫離之前），重物的運動情況是（）A.一直加速B.先減速，后加速ABCC.先加速、后減速D.勻加速aPA456.如圖所示，木塊A和B用一輕彈簧相連，豎直放在木塊C上，三者靜置于地面，它們的質(zhì)量之比是1:2:3，設(shè)所有接觸面都光滑，當(dāng)沿水平方向抽出木塊C的瞬時，A和B的加速度分別是aA= ，aB。7.如圖所示，一細線的一端固定于傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細線的另

22、一端拴一質(zhì)量為m的小球。當(dāng)滑塊至少以加速度a向左運動時，小球?qū)瑝K的壓力等于零。當(dāng)滑塊以a2g的加速度向左運動時，線的拉力大小F。ABF8.如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的兩物體A、B疊放在一起，放在光滑的水平地面上，已知A、B間的最大摩擦力為A物體重力的倍，若用水平力分別作用在A或B上，使A、B保持相對靜止做加速運動，則作用于A、B上的最大拉力FA與FB之比為多少？8.解：當(dāng)力F作用于A上，且A、B剛好不發(fā)生相對滑動時，對B由牛頓第二定律得：mg=2ma對整體同理得：FA(m+2m)a 由得當(dāng)力F作用于B上，且A、B剛好不發(fā)生相對滑動時，對A由牛頓第二定律得：mgma對整體同理得FB(m+2m

23、)a 由得FB3mg 所以：FA:FB1:2M9.如圖所示，質(zhì)量為80kg的物體放在安裝在小車上的水平磅稱上，小車沿斜面無摩擦地向下運動，現(xiàn)觀察到物體在磅秤上讀數(shù)只有600N，則斜面的傾角為多少？物體對磅秤的靜摩擦力為多少？ 9.解：取小車、物體、磅秤這個整體為研究對象，受axaf靜mgNay總重力Mg、斜面的支持力N，由牛頓第二定律得，MgsinMa，a=gsin取物體為研究對象，受力情況如圖所示。將加速度a沿水平和豎直方向分解，則有f靜macosmgsincosmgNmasinmgsin2由式得：Nmgmgsin2=mgcos2，則cos代入數(shù)據(jù)得，30由式得，f靜mgsincos代入數(shù)據(jù)

24、得f靜346N。根據(jù)牛頓第三定律，物體對磅秤的靜摩擦力為346N。10.如圖所示，一根輕彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為mo的平盤，盤中有一物體，質(zhì)量為m，當(dāng)盤靜止時，彈簧的長度比自然長度伸長了L。今向下拉盤使彈簧再伸長L后停止，然后松手放開，設(shè)彈簧總處在彈性限度以內(nèi)，剛剛松開手時盤對物體的支持力等于多少？ 10.解：盤對物體的支持力，取決于物體狀態(tài)，由于靜止后向下拉盤，再松手加速上升狀態(tài)，則物體所受合外力向上，有豎直向上的加速度，因此，求出它們的加速度，作用力就很容易求了。將盤與物體看作一個系統(tǒng)，靜止時：kL(m+m0)g再伸長L后，剛松手時，有k(L+L)(m+m0)g=(m+m0)a由式得剛

25、松手時對物體FNmg=ma則盤對物體的支持力FNmg+ma=mg(1+)參考答案針對訓(xùn)練1.D2.C能力訓(xùn)練1.BC2.D3.A4.B5.C6.0、 7.g、第13講 牛頓運動定律的應(yīng)用（2） 超重與失重教學(xué)目標會應(yīng)用牛頓定律物理問題進行分析、求解，理解超重與失重，并會求解相應(yīng)情況向加速度.重點：牛頓定律的應(yīng)用難點：牛頓定律的應(yīng)用知識梳理一、牛頓運動定律的應(yīng)用1運用牛頓運動定律解決的動力學(xué)問題常?？梢苑譃閮煞N類型（1）已知受力情況，要求物體的運動情況如物體運動的位移、速度及時間等（2）已知運動情況，要求物體的受力情況（求力的大小和方向）但不管哪種類型，一般總是先根據(jù)已知條件求出物體運動的加速度

26、，然后再由此得出問題的答案常用的運動學(xué)公式為勻變速直線運動公式，等.2應(yīng)用牛頓運動定律解題的一般步驟（1）認真分析題意，明確已知條件和所求量，搞清所求問題的類型.（2）選取研究對象.所選取的研究對象可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的整體.同一題目，根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對象.（3）分析研究對象的受力情況和運動情況.（4）當(dāng)研究對象所受的外力不在一條直線上時：如果物體只受兩個力，可以用平行四邊形定則求其合力；如果物體受力較多，一般把它們正交分解到兩個方向上去分別求合力；如果物體做直線運動，一般把各個力分解到沿運動方向和垂直運動的方向上.（5）根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式列

27、方程，物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負值代入公式，按代數(shù)和進行運算.（6）求解方程，檢驗結(jié)果，必要時對結(jié)果進行討論.二、超重和失重1. 重力的概念：可以理解為是地球?qū)ξ矬w的吸引力。重力的大小是通過二力平衡進行測量，即物體處于平衡時，對水平支持面的壓力或豎直懸繩的拉力。2. 超重與失重：由于物體在豎起方向上有加速度或分加速度，使物體對水平支持面對壓力或?qū)ωQ直懸繩的拉力大于或小于物體的重力。（1）超重與失重并不是物體本身重力的變化；（2）物體對水平支持面的壓力大于或小于重力是因為在豎直方向的加速度而引起的，不是其它原因而引起的。（3）超重與失重只跟加速度方向有關(guān)，與運動速度

28、的方向無關(guān)。有豎直向上的加速度物體處于超重狀態(tài)，有豎直向下的加速度物體處于失重狀態(tài)。（4）如果豎起向下的加速度大小為重力加速度，物體處于完全失重狀態(tài)，如所有的拋體運動，繞地球運行的太空站中的所有物體。3. 超重與失重的計算：（1）超重：根據(jù)牛頓第二定律 ，得。（2）失重：根據(jù)牛頓第二定律 ，得。4. 突變類問題（力的瞬時性）（1）物體運動的加速度a與其所受的合外力F有瞬時對應(yīng)關(guān)系，每一瞬時的加速度只取決于這一瞬時的合外力，而與這一瞬時之前或之后的力無關(guān)，不等于零的合外力作用的物體上，物體立即產(chǎn)生加速度；若合外力的大小或方向改變，加速度的大小或方向也立即（同時）改變；若合外力變?yōu)榱悖铀俣纫擦⒓?/p>

29、變?yōu)榱悖ㄎ矬w運動的加速度可以突變）。（2）中學(xué)物理中的“繩”和“線”，是理想化模型，具有如下幾個特性： A輕：即繩（或線）的質(zhì)量和重力均可視為等于零，同一根繩（或線）的兩端及其中間各點的張為大小相等。B軟：即繩（或線）只能受拉力，不能承受壓力（因繩能變曲），繩與其物體相互間作用力的方向總是沿著繩子且朝繩收縮的方向。C不可伸長：即無論繩所受拉力多大，繩子的長度不變，即繩子中的張力可以突變。（3）中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”，也是理想化模型，具有如下幾個特性：A輕：即彈簧（或橡皮繩）的質(zhì)量和重力均可視為等于零，同一彈簧的兩端及其中間各點的彈力大小相等。B彈簧既能承受拉力，也能承受壓力（沿著彈簧

30、的軸線），橡皮繩只能承受拉力。不能承受壓力。C、由于彈簧和橡皮繩受力時，要發(fā)生形變需要一段時間，所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能發(fā)生突變。題型講解1. 連接體中牛頓運動定律的應(yīng)用如圖1所示，一輛汽車拉著裝有集裝箱的拖車，以速度進入向下傾斜的直軌道，車道每下降。為了使汽車的速度在的距離內(nèi)減到，駕駛員必須剎車。假設(shè)剎車時地面的摩擦阻力是恒力，且該阻力的作用在拖車上，作用在汽車上。已知汽車的質(zhì)量，而拖車的質(zhì)量。試求汽車和拖車的連接處沿運動方向上的相互作用力?！窘馕觥科囇貎A斜軌道做勻減速運動，用表示加速度大小，則有 若用表示剎車時的阻力，根據(jù)牛頓第二定律得 式中的設(shè)剎車過程中地面作用于汽車的阻力為，據(jù)題

31、意得 其方向與汽車前進方向相反。設(shè)拖車作用于汽車的力為，其方向與汽車前進方向相同，以汽車為研究對象，由牛頓第二定律得 解以上幾式，得 代入數(shù)據(jù)，得 點評：本題考查了連接體中牛頓運動定律的應(yīng)用問題，考查了整體法和隔離法的應(yīng)用，考查了運動學(xué)知識，同時也考查了運用所給信息解決問題的能力。求解時一定要注意運動過程與規(guī)律的對應(yīng)關(guān)系。2.有關(guān)皮帶的傳動問題水平傳送帶上質(zhì)點的運動問題一水平的淺色傳送帶上放置一煤塊（可視為質(zhì)點），煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為。初始時，傳送帶和煤塊都是靜止的，現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度開始運動，當(dāng)其速度達到后，便以此速度做勻速運動。經(jīng)過一段時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡

32、后，煤塊相對與傳送帶不再滑動。試求此黑色痕跡的長度。【解析】根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動，煤塊的加速度小于傳送帶的加速度，由牛頓第二定律得煤塊的加速度為 設(shè)經(jīng)過時間傳送帶由靜止開始加速到速度等于，煤塊則由靜止加速到，則 ，由于，故，煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用，再經(jīng)過時間煤塊的速度由增加到，則 此后，煤塊與傳送帶運動速度相同，相對與傳送帶不再滑動，不再產(chǎn)生新的痕跡。設(shè)煤塊的速度由增加到的整個過程中，傳送帶和煤塊移動的距離分別為 所以，傳送帶上留下的黑色痕跡的長度為 整理以上各式，得 點評：水平傳送帶上的質(zhì)點是靠傳送帶對其產(chǎn)生的滑動摩擦力使其加速的；和以往做過的

33、傳送帶問題相比，本題中的傳送帶是加速運動的，這也是本題的最大特點；另外，在煤塊與傳送帶相對滑動的過程中，煤塊的運動分為兩個階段，即先加速后勻速，不要忽視了第二個階段而導(dǎo)致錯解。傾斜傳送帶上質(zhì)點的運動問題如圖2所示，傳送帶與地面的夾角，從的距離，傳送帶以的速率逆時針轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端無初速地放一質(zhì)量的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)。試求物體從運動到所需的時間？（）【解析】剛把物體放到傳送帶時，由于傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動，所以物體所受的滑動摩擦力是沿傳送帶斜面向下的，如圖3中的位置1所示，由牛頓第二定律得此時物體運動的加速度為 設(shè)經(jīng)過時間物體的速度達到傳送帶的速度，則 所以 設(shè)在此段時間內(nèi)，物體沿傳送

34、帶方向發(fā)生的位移大小為，則 所以 顯然，即物體的速度達到傳送帶的速度時，還沒有下滑到端，但由于 所以，從此以后物體的受力情況如圖3中的位置2所示，由牛頓第二定律得物體運動的加速度變?yōu)?也就是說，第二階段物體將沿傳送帶的斜面以的加速度做勻加速運動，設(shè)運動時間為，則 將數(shù)據(jù)代入上式，整理得 解得 （負值已設(shè)去）所以物體從運動到所需的時間為 點評：此物體剛放到傳送帶上時，所受的沿斜面向下的滑動摩擦力和重力分力的的合力使物體加速，待達到傳送帶的速度后，由于，即，故物體以后的狀態(tài)并不是與斜面保持相對靜止，而是沿斜面繼續(xù)做勻加速運動，直至達到斜面的末端。所以，解題的關(guān)鍵在于分析清楚斜面上物體的受力情況，物

35、塊沿傳送帶做加速、減速還是勻速運動，并不是由傳送帶的運動方向就能決定的，而是由其受力情況決定！3. 臨界問題中牛頓運動定律的應(yīng)用如圖5所示，一質(zhì)量的木箱放于質(zhì)量的平板車的后部，木箱到駕駛室的距離，已知木箱與木板間的動摩擦因數(shù)，平板車運動過程中所受的阻力是車和箱總重的倍。平板車以的恒定速率行使，突然駕駛員剎車，使車做勻減速運動，為了不讓木箱撞擊駕駛室，試求：從剎車開始到平板車完全停止至少要經(jīng)過多長時間？駕駛員剎車時的制動力不能超過多少？【解析】設(shè)從平板車剎車開始到停止，車的位移為，木箱的位移為，要使木箱不撞擊駕駛室，必須有 設(shè)剎車后平板車和木箱的加速度大小分別為和，則由勻變速運動規(guī)律得 解以上幾

36、個式子，得 即，從剎車開始到平板車完全停止至少要經(jīng)過。設(shè)剎車的制動力為，以平板車為研究對象，由牛頓第二定律得 將代入上式，得 及，剎車時的制動力不能超過。點評：本題中，平板車沙車的加速度越小，木箱越不容易撞擊駕駛室，所以存在剎車加速度等于一個特定的數(shù)值時，木箱恰好不撞擊駕駛室的情況。在分析剎車后平板車的受力情況時一定不要漏掉了木箱對它產(chǎn)生的摩擦力。4. 超重與失重 豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一根彈簧秤，如圖241所示，彈簧秤的秤鉤上懸掛一個質(zhì)量m4kg的物體，試分析下列情況下電梯的運動情況(g取10m/s2)：(1)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T140N，且保持不變(2)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T232N，且保

37、持不變(3)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T344N，且保持不變【解析】選取物體為研究對象，它受到重力mg和豎直向上的拉力T的作用規(guī)定豎直向上方向為正方向(1)當(dāng)T140N時，根據(jù)牛頓第二定律有T1mgma1，解得這時靜止或勻速直線運動狀態(tài)(2)當(dāng)T232N時，根據(jù)牛頓第二定律有T2mgma2，解得這示物體的加速度方向與所選定的正方向相反，即電梯的加速度方向豎直向下電梯加速下降或減速上升(3)當(dāng)T344N時，根據(jù)牛頓第二定律有T3mgma3，解得這時的加速度方向與所選的正方向相同，即電梯的加速度方向豎直向上電梯加速上升或減速下降點評：當(dāng)物體加速下降或減速上升時，亦即具有豎直向下的加速度時，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)

38、物體加速上升或減速下降時，亦即具有豎直向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)教后反思：第14講 牛頓運動定律的應(yīng)用（2課時）選擇題部分共10小題，每小題6分.在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確.1.在繞地球做勻速圓周運動的神舟六號飛船中，若宇航員帶有以下儀表，則在艙內(nèi)可以正常使用的是()A.天平B.彈簧測力器C.機械手表 D.水銀溫度計解析：選項A中天平是通過比較物體與砝碼對托盤的壓力來比較質(zhì)量的，故無法使用.選項B中彈簧測力器雖然無法測出物體的重力，但可用于測量其他拉力.選項C中機械手表靠彈簧使指針轉(zhuǎn)動，可以使用.選項D中水銀溫度計的工作原理為熱脹冷縮，與重

39、力及支持力無關(guān)，可以使用.答案：BCD2.如圖所示，豎直光滑桿上套有一個小球和兩根彈簧，兩彈簧的一端各與小球相連，另一端分別用銷釘M、N固定于桿上，小球處于靜止狀態(tài).設(shè)拔去銷釘M的瞬間，小球加速度的大小為12 m/s2.在不拔去銷釘M而拔去銷釘N的瞬間，小球的加速度可能是(取g10 m/s2)()A.22 m/s2，方向豎直向上B.22 m/s2，方向豎直向下C.2 m/s2，方向豎直向上D.2 m/s2，方向豎直向下解析：拔去銷釘M的瞬間，小球的加速度方向可能向上，也可能向下，因此本題有兩個解.(1)拔去銷釘M的瞬間，若小球的加速度向上，小球只受到重力和下面彈簧的彈力F1，且彈力一定向上，即

40、處于壓縮狀態(tài)，有：F1mgma，F(xiàn)1m(ga)平衡時，上面彈簧的彈力為F1，則有：F1F1mgma，方向向下由此可知，上面彈簧處于壓縮狀態(tài).在不拔去銷釘M而拔去銷釘N的瞬間，小球受重力和上面彈簧向下的彈力F1，根據(jù)牛頓第二定律有：F1mgma1解得：a1ga22 m/s2，方向豎直向下.(2)拔去銷釘M的瞬間，若小球加速度向下，小球只受到重力和下面彈簧的彈力F2的作用，因ag，所以F2一定向下，即下面彈簧處于伸長狀態(tài)，有：F2mgma，F(xiàn)2m(ag)平衡時，上面彈簧的彈力為F2，則有：F2mgF2ma，方向向上.由此可知，上面彈簧處于伸長狀態(tài).在不拔去M而拔去N的瞬間，小球受重力和上面彈簧向上

41、的彈力F2，根據(jù)牛頓第二定律有：F2mgma2解得：a2ag2 m/s2，方向豎直向上.答案：BC3.如圖所示，光滑水平地面上的小車的質(zhì)量為M，站在小車水平底板上的人的質(zhì)量為m，且mM.人用一根跨過定滑輪的繩子拉小車，定滑輪上下兩側(cè)的繩子都保持水平，不計繩與滑輪之間的摩擦.關(guān)于人和車一起向右加速運動的過程，下列說法正確的是()A.人受到向左的摩擦力B.人受到向右的摩擦力C.人拉繩的力越大，人和車的加速度越大D.人拉繩的力越大，人對車的摩擦力越大解析：設(shè)繩子的拉力為T時，人對車的摩擦力為f，取向右的方向為正方向，有：TfmaTfMa解得：a， f T當(dāng)Mm時，f為正，方向向右當(dāng)Mm時，f為負，方

42、向向左.答案：CD4.如圖甲所示，一物體放置在傾角為的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a.在物體始終相對斜面靜止的情況下，下列說法正確的是()A.當(dāng)一定時，a越大，斜面對物體的支持力越小B.當(dāng)一定時，a越大，斜面對物體的摩擦力越大C.當(dāng)a一定時，越大，斜面對物體的支持力越小D.當(dāng)a一定時，越大，斜面對物體的摩擦力越大解析：解法一物體隨電梯加速上升，斜面對物體的作用力Fm(ga)又因為斜面對物體的作用力是支持力與靜摩擦力的合力，三者關(guān)系如圖乙所示.故斜面對物體的支持力FNm(ga)cos 可知：當(dāng)a一定時，越大，F(xiàn)N越?。划?dāng)一定時，a越大，F(xiàn)N越大斜面對物體的靜摩擦力為：fm(ga)

43、sin 可知：當(dāng)a一定時，越大，f越大；當(dāng)一定時，a越大，f越大.解法二物體在上升過程中的受力情況如圖丙所示.沿斜面和垂直斜面建立直角坐標系把各力及加速度都正交分解，根據(jù)牛頓第二定律，在x方向上有：fmgsin masin 在y方向上有：FNmgcos macos 解得：fm(ga)sin ，F(xiàn)Nm(ga)cos .答案：BCD5.在一根繩子下面串聯(lián)著兩個質(zhì)量不同的小球，上面小球的質(zhì)量比下面小球的質(zhì)量大，當(dāng)手提著繩的端點O并使兩球沿水平方向一起做勻加速運動時(空氣阻力不計)，則圖甲中正確的是()甲解析： 乙設(shè)上面一段繩與豎直方向的夾角為，下面一段繩與豎直方向的夾角為，先把M、m看做一個整體，對

44、整體分析可知受到重力和上段繩的拉力，如圖乙所示，則由牛頓第二定律知：F合(mM)gtan (Mm)a得：agtan 以m為研究對象，則有：mgtan ma，其中aa，所以tan tan ，即，故選項A正確.答案：A6.如圖所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量分別為m1和m2的木塊A和B之間用輕彈簧相連，在大小為F的拉力作用下做勻加速直線運動.某時刻突然撤去拉力F，此瞬時A和B的加速度大小分別為a1和a2，則有()A.a1，a2B.a1，a2C.a1，a2D.a10，a20解析：在拉力F的作用下，有F(m1m2)a故彈簧的彈力：Tm1a故撤去F的瞬間，有：a1，a2.答案：C7.如圖所示，在光滑水平面上

45、放著兩塊長度相同、質(zhì)量分別為M1、M2的木板，在兩木板的左端各放一個完全一樣的物塊，開始時，各物塊均靜止.今在兩物塊上各作用一水平恒力F1、F2，當(dāng)物塊和木板分離時，兩木板的速度分別為v1、v2，物塊和木板間的動摩擦因數(shù)相同，下列說法正確的是()A.若F1F2，M1M2，則v1v2B.若F1F2，M1M2，則v1v2C.若F1F2，M1M2，則v1v2D.若F1F2，M1M2，則v1v2解析：設(shè)物塊的質(zhì)量為m，木板的長度為l.當(dāng)F1F2時，兩木板上物塊的加速度相等，若M1M2，有a1a2，即在M1上的物塊經(jīng)過更短時間從木板上滑出，物塊滑出時M1和M2的速度關(guān)系為v1v2.反之，若M1M2，則有

46、v1v2.故選項A錯誤，B正確.當(dāng)M1M2時，物塊在木板上滑行時兩木板的加速度相等，若F1F2，則M1上的物塊加速度更大，能在更短時間內(nèi)滑出木板，滑出時木板的速度更小.故選項C錯誤，D正確.答案：BD8.如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直固定在水平面上，彈簧上端固定一質(zhì)量為m0的托盤，托盤上有一個質(zhì)量為m的木塊.用豎直向下的力將原長為l0的彈簧壓縮后突然撤去外力，若木塊能與托盤脫離，則木塊即將脫離托盤時彈簧的長度為 () A.l0B.l0C.l0 D.l0解析：撤去外力后，m0、m一起向上先加速后減速運動，當(dāng)向上加速或向上減速運動的加速度a小于g時，托盤對m有彈力作用，m與m0都不會分離.當(dāng)彈

47、簧恢復(fù)至原長時，m與m0的加速度都為重力加速度，它們之間沒有相互作用力，若托盤再上升一微小高度x，則有ag，m已和m0分離.故彈簧恢復(fù)至原長時，m0與m將要分離.答案：A9.如圖甲所示，小車上有一支架ABC，其中桿AB與斜面垂直，桿BC與斜面平行，在BC的末端有一個質(zhì)量為m的小球.小車由靜止釋放后沿傾角為的光滑斜面下滑，則桿對小球的彈力()A.豎直向上，大小為mgB.沿CB方向，大小為mgsin C.垂直斜面向上，大小為mgcos D.等于零解析：由題意知，小車、小球整體沿斜面向下的加速度agsin 設(shè)BC桿對小球的彈力大小為F，方向與斜面方向成角，如圖乙所示，沿斜面和垂直斜面方向建立直角坐標

48、系，則由牛頓第二定律可得：mgsin Fcos mgsin mgcos Fsin 解得：90，F(xiàn)mgcos .答案：C10.壓電陶瓷是一種力電傳感器，它兩端電壓隨所受壓力的增大而增大.有位同學(xué)利用壓電陶瓷設(shè)計了一個判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示.將壓電陶瓷和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球，它的直徑略小于陶瓷和擋板間的距離.在小車向右做直線運動的過程中，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，下列判斷正確的是()A.從t1到t2時間內(nèi)，小車做變加速直線運動B.從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動C.從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動D.從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運

49、動解析：在t1t2時間內(nèi)，陶瓷與小球之間的彈力均勻增加，小球和小車做加速度增大的加速運動.在t2t3時間內(nèi)，陶瓷與小球之間的彈力恒定，小車做勻加速直線運動.答案：AC非選擇題部分共3小題，共40分.11.(13分)如圖所示，一質(zhì)量M4 kg、長L3 m、上表面水平且光滑的木板，在水平向右、大小F8 N的拉力作用下，以v02 m/s的速度沿水平面向右勻速運動.某時刻將質(zhì)量m1 kg的鐵塊(看成質(zhì)點)輕輕地放在木板的最右端.若保持水平拉力不變，則小鐵塊經(jīng)過多長時間離開木板？解析：設(shè)木板與地面之間的動摩擦因數(shù)為，據(jù)題意在未放鐵塊時，有：FMg放上鐵塊后鐵塊在木板上保持靜止，木板做勻減速運動，根據(jù)牛頓

50、第二定律有：(Mm)gFMa代入數(shù)據(jù)得：a0.5 m/s2假設(shè)鐵塊一直在木板上，木板停下來的時間t04 s設(shè)木板經(jīng)過t時間向右運動的位移為L，有：Lv0tat2解得：t2 s由于tt0，故小鐵塊經(jīng)過2 s后離開木板.答案：2 s12.(13分)圖甲是一種升降電梯的原理圖，A為載人箱，B為平衡重物，它們的質(zhì)量均為M，上下均由跨過滑輪的鋼索系住，在電動機的牽引下使電梯上下運動.如果電梯中載人的質(zhì)量為m，當(dāng)電梯由靜止開始以大小為a的加速度加速上升時，電動機需對平衡重物下面的鋼索施加多大的拉力？(空氣阻力、摩擦阻力、鋼索的重力均不計)解析：設(shè)電梯以大小為a的加速度加速上升時，懸掛電梯和平衡重物的鋼索的

51、張力為T1，平衡重物下面的鋼索的張力為T2.則A、B的受力情況如圖乙、丙所示.由牛頓第二定律，對A有：T1(Mm)g(Mm)a對B有：T2MgT1Ma解得：T2(2Mm)amg.答案：(2Mm)amg13.(14分)如圖甲所示，水平面上有帶圓弧形凸起的長方形木塊A，木塊A上的物體B用繞過凸起的輕繩與物體C相連，B與凸起之間的繩是水平的.用一水平向左的拉力F作用在物體B上，恰好使物體A、B、C保持相對靜止.已知物體A、B、C的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，不計所有的摩擦，則拉力F應(yīng)為多大？2008年高考四川延考區(qū)理綜卷解析：如圖乙所示，設(shè)繩中張力為T，A、B、C共同的加速度為a，與C相連部分的繩與

52、豎直線夾角為.由牛頓運動定律，對A、B、C組成的整體有：F3ma對B有：FTma對C有：Tcos mgTsin ma解得：Fmg.答案：mg教后記第15講 實驗：驗證牛頓第二定律（2課時）教學(xué)目標理解實驗原理及方法，掌握實驗步驟及器材調(diào)整，會利用圖像處理數(shù)據(jù)，對結(jié)果進行誤差分析.重點：掌握實驗原理和方法難點：用圖像處理數(shù)據(jù)知識梳理實驗?zāi)康?1學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律2驗證牛頓第二定律3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法實驗原理探究加速度a與力F及質(zhì)量m的關(guān)系時，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量-小車的質(zhì)量m不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量m，討論加速度