2013高考物理 牛頓運動定律基礎(chǔ)知識自學(xué)課件

1、考點考點1 1 牛頓第一定律牛頓第一定律牛頓運動定律牛頓運動定律 一、對慣性的理解一、對慣性的理解 1.慣性的表現(xiàn)形式：物體的慣性總是以保持慣性的表現(xiàn)形式：物體的慣性總是以保持“原狀原狀”或或反抗反抗“改變改變”兩種形式表現(xiàn)出來的。兩種形式表現(xiàn)出來的。 (1)物體在不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為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)不變使物體保持原來的運動狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運動靜止或勻速直線運動)。 (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

2、狀度。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。態(tài)容易改變。 2.慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。慣性大小的唯一量慣性大小的唯一量度是物體的質(zhì)量，物體的質(zhì)量越大，慣性就越大。慣性與物體是否受力、度是物體的質(zhì)量，物體的質(zhì)量越大，慣性就越大。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)。置無關(guān)。 3.慣性不是一種力。慣性不是一種力。慣性大小反映了改變物體運動狀態(tài)的難易程度。慣性大小反映了改變物體運動狀態(tài)的難易程度。物體的慣性

3、越大，它的運動狀態(tài)越難以改變。物體的慣性越大，它的運動狀態(tài)越難以改變。 4.外力作用于物體上能使物體的運動狀態(tài)改變，但不能認為克服或改外力作用于物體上能使物體的運動狀態(tài)改變，但不能認為克服或改變了物體的慣性。變了物體的慣性。 5.慣性與慣性定律的實質(zhì)是不同的。慣性與慣性定律的實質(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、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)。受力的大小無關(guān)。 (2)慣性定律慣性定律(牛頓第一定律牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運動規(guī)律。則反映物體在一定條件下的運動規(guī)律。 二、牛頓第一定律的理解二、牛頓第

4、一定律的理解 1.明確慣性的概念明確慣性的概念 牛頓第一定律揭示了物體所具有的一個重要屬性牛頓第一定律揭示了物體所具有的一個重要屬性慣性，即物體總慣性，即物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。 2.揭示了力和運動關(guān)系的本質(zhì)揭示了力和運動關(guān)系的本質(zhì) 牛頓第一定律揭示了力和運動關(guān)系本質(zhì)：力是改變物體運動狀態(tài)的原牛頓第一定律揭示了力和運動關(guān)系本質(zhì)：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不是維持物體運動狀態(tài)的原因。例如，運動的物體逐漸減速直至停止，因，不是維持物體運動狀態(tài)的原因。例如，運動的物體逐漸減速直至停止，不是因為不受力，而是因為受到了阻力。不是因為不受力，而是

5、因為受到了阻力。 3.揭示了不受力作用時物體的運動規(guī)律揭示了不受力作用時物體的運動規(guī)律 牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài)，而實際中不受外力作用的物牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài)，而實際中不受外力作用的物體是不存在的，當(dāng)物體受外力作用，但所受合力為零時，其作用效果跟不體是不存在的，當(dāng)物體受外力作用，但所受合力為零時，其作用效果跟不受外力作用時相同。因此，我們可以把理想情況下的受外力作用時相同。因此，我們可以把理想情況下的“不受外力作用不受外力作用”理理解為實際情況中的解為實際情況中的“所受合外力為零所受合外力為零”。 牛頓第一定律是不受任何外力作用下的理想化情況，無法用實驗直接驗牛頓第一定

6、律是不受任何外力作用下的理想化情況，無法用實驗直接驗證。牛頓第一定律是以伽利略的證。牛頓第一定律是以伽利略的“理想實驗理想實驗”為基礎(chǔ)，將實驗結(jié)論經(jīng)過科學(xué)為基礎(chǔ)，將實驗結(jié)論經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理而總結(jié)出來的。因此，牛頓第一定律是來源于大量實驗的基抽象、歸納推理而總結(jié)出來的。因此，牛頓第一定律是來源于大量實驗的基礎(chǔ)之上的一個理想實驗定律，是一種科學(xué)的抽象思維方法的結(jié)晶，它并不是礎(chǔ)之上的一個理想實驗定律，是一種科學(xué)的抽象思維方法的結(jié)晶，它并不是實驗定律。實驗定律。牛頓第一定律與慣性牛頓第一定律與慣性【例例1】16世紀末，伽利略用實驗和推理，推翻了已在歐洲流行了近兩千年世紀末，伽利略用實驗和推理，推

7、翻了已在歐洲流行了近兩千年 的亞里士多德關(guān)于力和運動的理論，開啟了物理學(xué)發(fā)展的新紀元。在以的亞里士多德關(guān)于力和運動的理論，開啟了物理學(xué)發(fā)展的新紀元。在以 下說法中，與亞里士多德觀點相反的是下說法中，與亞里士多德觀點相反的是( ) A.四匹馬拉的車比兩匹馬拉的車跑得快，這說明物體受的力越大，速度四匹馬拉的車比兩匹馬拉的車跑得快，這說明物體受的力越大，速度 就越大就越大 B.一個運動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來，這說明，靜一個運動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來，這說明，靜 止?fàn)顟B(tài)才是物體長時間不受力時的止?fàn)顟B(tài)才是物體長時間不受力時的“自然狀態(tài)自然狀態(tài)” C.兩物體從同一高度自

8、由下落，較重的物體下落較快兩物體從同一高度自由下落，較重的物體下落較快 D.一個物體維持勻速直線運動，不需要受力一個物體維持勻速直線運動，不需要受力 【解析解析】由牛頓運動定律可知，力是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因，由牛頓運動定律可知，力是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因，而不是維持物體運動的原因，故而不是維持物體運動的原因，故A、B兩項錯誤。兩物體從同一高度自由兩項錯誤。兩物體從同一高度自由下落，物體下落的速度與物體的質(zhì)量無關(guān)。由力的平衡知識可知，物體下落，物體下落的速度與物體的質(zhì)量無關(guān)。由力的平衡知識可知，物體處于靜止或勻速直線運動時，所受合外力為零，故一個物體維持勻速直處于靜止或勻速直線運動時，

9、所受合外力為零，故一個物體維持勻速直線運動，不需要外力，選項線運動，不需要外力，選項D正確。正確。D下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )A.物體所受的力越大，它的慣性越大物體所受的力越大，它的慣性越大B.物體勻速運動時，存在慣性；物體變速運動時，物體勻速運動時，存在慣性；物體變速運動時， 不存在慣性不存在慣性C.靜止的火車啟動時速度變化緩慢，是因為物體靜止的火車啟動時速度變化緩慢，是因為物體 靜止時慣性大靜止時慣性大D.物體的慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他物體的慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他 因素?zé)o關(guān)因素?zé)o關(guān)D考點考點2 牛頓第二定律牛頓第二定律牛頓第二定律的深刻理解牛頓第二定律

10、的深刻理解同向性同向性公式公式F合合=ma是矢量式，任一時刻，是矢量式，任一時刻，F(xiàn)合合與與a總同向總同向瞬時性瞬時性a與與F合合對應(yīng)同一時刻，即對應(yīng)同一時刻，即a為某時刻的加速度時，為某時刻的加速度時，F(xiàn)合合為該時刻物體所受為該時刻物體所受的合外力的合外力因果性因果性F合合是產(chǎn)生加速度是產(chǎn)生加速度a的原因的原因,加速度加速度a是是F合合作用的效果作用的效果同一性同一性有三層意思：有三層意思：(1)加速度加速度a也是相對同一個慣性系的也是相對同一個慣性系的(一般指地面一般指地面)；(2)F合合=ma中，中，F(xiàn)合合、m、a對應(yīng)同一個物體或同一個系統(tǒng)；對應(yīng)同一個物體或同一個系統(tǒng)；(3)F合合=ma

11、公式中，公式中，各量統(tǒng)一使用國際單位各量統(tǒng)一使用國際單位獨立性獨立性(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足F=ma(2)物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和(3)分力和加速度在各個方向上的分量也滿足分力和加速度在各個方向上的分量也滿足F合合=ma，即，即Fx合合=max，F(xiàn)y合合=may局限性局限性(1)只適用于宏觀、低速運動的物體，不適用于微觀、高速運動的粒子。只適用于宏觀、低速運動的物體，不適用于微觀、高速運動的粒子。(2)物體的加速度必須是相對于地面靜止或勻速直線運動的參考系物

12、體的加速度必須是相對于地面靜止或勻速直線運動的參考系(慣性系慣性系)而言的而言的 公式公式F合合ma左邊是物體受到的合外力，右邊反映了質(zhì)量為左邊是物體受到的合外力，右邊反映了質(zhì)量為m的物體的物體在此合外力作用下的效果是產(chǎn)生加速度在此合外力作用下的效果是產(chǎn)生加速度a，它突出了力是物體運動狀態(tài)改，它突出了力是物體運動狀態(tài)改變的原因，是物體產(chǎn)生加速度的原因。變的原因，是物體產(chǎn)生加速度的原因。加速度和合外力的瞬時關(guān)系加速度和合外力的瞬時關(guān)系【例例2】如圖所示，自由落下的小球，從接觸豎直放置的彈簧開始到彈簧的壓縮量最大的過如圖所示，自由落下的小球，從接觸豎直放置的彈簧開始到彈簧的壓縮量最大的過 程中，小

13、球的速度及所受的合外力的變化情況是程中，小球的速度及所受的合外力的變化情況是( ) A.合力變小，速度變小合力變小，速度變小 B.合力變小，速度變大合力變小，速度變大 C.合力先變小后變大，速度先變大后變小合力先變小后變大，速度先變大后變小 D.合力先變大后變小，速度先變小后變大合力先變大后變小，速度先變小后變大 【解析解析】速度大小的變化情況取決于加速度的方向與速度大小的變化情況取決于加速度的方向與速度方向的關(guān)系，當(dāng)兩者同向時小球做加速運動，當(dāng)兩者速度方向的關(guān)系，當(dāng)兩者同向時小球做加速運動，當(dāng)兩者反向時小球做減速運動；而加速度是由合外力決定的，所反向時小球做減速運動；而加速度是由合外力決定的

14、，所以對小球進行受力分析成為解答此題的關(guān)鍵，小球接觸彈以對小球進行受力分析成為解答此題的關(guān)鍵，小球接觸彈簧上端后受兩個力作用：豎直向下的重力和豎直向上的彈力?；缮隙撕笫軆蓚€力作用：豎直向下的重力和豎直向上的彈力。 在接觸后的開始階段，重力大于彈力，合力豎直向下，因為彈力在接觸后的開始階段，重力大于彈力，合力豎直向下，因為彈力(F=kx)不斷增大，所以不斷增大，所以合力不斷減小，故加速度也不斷減小，由于加速度與速度同向，因此速度不斷變大。合力不斷減小，故加速度也不斷減小，由于加速度與速度同向，因此速度不斷變大。 當(dāng)彈力增大到與重力大小相等時，合外力為零，加速度為零，速度達到最大當(dāng)彈力增大到與重力

15、大小相等時，合外力為零，加速度為零，速度達到最大(此位置叫此位置叫平衡位置，是兩個階段的轉(zhuǎn)折點平衡位置，是兩個階段的轉(zhuǎn)折點)。 后一階段，即小球達到上述平衡位置之后，由于慣性，小球繼續(xù)向下運動，此時彈力大后一階段，即小球達到上述平衡位置之后，由于慣性，小球繼續(xù)向下運動，此時彈力大于重力，合外力豎直向上，且逐漸變大，因而加速度逐漸變大，方向豎直向上，小球做減速于重力，合外力豎直向上，且逐漸變大，因而加速度逐漸變大，方向豎直向上，小球做減速運動，當(dāng)速度逐漸減小到零時，達到最低點，彈簧壓縮量最大運動，當(dāng)速度逐漸減小到零時，達到最低點，彈簧壓縮量最大(注意：小球不會停在最低點，注意：小球不會停在最低點

16、，還會豎直向上運動，請同學(xué)們分析以后的運動情況還會豎直向上運動，請同學(xué)們分析以后的運動情況)。D 綜上所述，小球向下壓縮彈簧的運動過程中，合力方向是先向下后向上，綜上所述，小球向下壓縮彈簧的運動過程中，合力方向是先向下后向上，其大小是先變小后變大，加速度其大小是先變小后變大，加速度a與與F合合的變化情況相同，速度的變化情況相同，速度v的方向始終豎直的方向始終豎直向下，先變大后變小。向下，先變大后變小。 分析運動物體的加速度及速度變化情況，往往從分析物體受力情況分析運動物體的加速度及速度變化情況，往往從分析物體受力情況入手，據(jù)入手，據(jù)F=ma知，物體的加速度的變化情況，由物體的合力決定，而速知，

17、物體的加速度的變化情況，由物體的合力決定，而速度變化情況取決于速度與加速度是否同向，同向時，速度不斷增大；反度變化情況取決于速度與加速度是否同向，同向時，速度不斷增大；反向時，速度不斷減小。向時，速度不斷減小。如圖如圖 (a)(b)所示，圖中細線均不可伸所示，圖中細線均不可伸長，物體均處于平衡狀態(tài)。如果突然長，物體均處于平衡狀態(tài)。如果突然把兩水平細線剪斷，求剪斷瞬間小球把兩水平細線剪斷，求剪斷瞬間小球A、B的加速度怎樣？的加速度怎樣？( 角已知角已知)【答案答案】gsin gtan 牛頓第二定律的應(yīng)用牛頓第二定律的應(yīng)用【例例3】如圖所示，一輛有動力驅(qū)動如圖所示，一輛有動力驅(qū)動 的小車上有一水平

18、放置的彈的小車上有一水平放置的彈 簧，其左端固定在小車上，右端簧，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內(nèi)小球與小車相對靜止且彈簧處 于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車間的摩擦力，則在此段時于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車間的摩擦力，則在此段時 間內(nèi)小車可能是間內(nèi)小車可能是( ) A.向右做加速運動向右做加速運動 B.向右做減速運動向右做減速運動 C.向左做加速運動向左做加速運動 D.向左做減速運動向左做減速運動 【解析解析】對小球水平方向受到向右的彈簧彈力對小球水平方向受到向右的彈簧彈力FN，由，由牛頓第二定律可知，小球必定具有

19、向右的加速度，小球與牛頓第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球與小車相對靜止，故小車可能向右加速運動或向左減速運動。小車相對靜止，故小車可能向右加速運動或向左減速運動。A D (1)物體所受合力的方向決定了其加速度的方向，只要有合力，不管速度是大、物體所受合力的方向決定了其加速度的方向，只要有合力，不管速度是大、是小、或是零，都有加速度，只有合力為零時，加速度才能為零。一般情況下，合是小、或是零，都有加速度，只有合力為零時，加速度才能為零。一般情況下，合力與速度無必然的聯(lián)系。力與速度無必然的聯(lián)系。 (2)合力與速度同向時，物體加速，反之減速。合力與速度同向時，物體加速，反之減速。 (3)

20、力與運動的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即：力力與運動的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即：力加速度加速度速度速度變化變化(運動狀態(tài)變化運動狀態(tài)變化)。 物體所受到的合力決定了物體當(dāng)時加速度的大小，而加速度的大小決定了單位物體所受到的合力決定了物體當(dāng)時加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時間內(nèi)速度的變化量的大小。加速度大小與速度大小無必然的聯(lián)系。時間內(nèi)速度的變化量的大小。加速度大小與速度大小無必然的聯(lián)系。如圖所示，位于光滑固定斜面上的小物塊如圖所示，位于光滑固定斜面上的小物塊P受到一水平向右的推力受到一水平向右的推力F的作用。已知物塊的作用。已知物塊P沿斜面加速下滑，現(xiàn)保持沿斜面加速下

21、滑，現(xiàn)保持F的方向不變，使其減小，則加速度的方向不變，使其減小，則加速度( )A.一定變小一定變小B.一定變大一定變大C.一定不變一定不變D.可能變小，可能變大，也可可能變小，可能變大，也可 能不變能不變B牛頓第二定律與運動圖象的綜合牛頓第二定律與運動圖象的綜合【例例4】2010年高考安徽理綜年高考安徽理綜質(zhì)量為質(zhì)量為2 kg的物體在水平力的物體在水平力F的作用下沿水平面做直的作用下沿水平面做直 線運動，一段時間后撤去線運動，一段時間后撤去F，其運動的，其運動的v-t圖象如圖所示。圖象如圖所示。g取取10 m/s2，求：，求： (1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)物體與水平面間的動摩擦因數(shù) ； (

22、2)水平推力水平推力F的大小；的大?。?(3)010 s內(nèi)物體運動位移的大小。內(nèi)物體運動位移的大小。 【解析解析】(1)由題中圖象知，由題中圖象知，t=6 s時撤去外力時撤去外力F，此后，此后610 s內(nèi)物體做勻減速直線運動直至靜止，其加速度大小為內(nèi)物體做勻減速直線運動直至靜止，其加速度大小為a1= v1/ t1=-2 m/s2 又因為又因為a1=- g聯(lián)立得聯(lián)立得 =0.2 (2)由題中圖象知由題中圖象知06 s內(nèi)物體做勻加速直線運動內(nèi)物體做勻加速直線運動 其加速度大小為其加速度大小為a2= v2/ t2=1 m/s2 由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得F- mg=ma2 聯(lián)立得，水平推力聯(lián)立

23、得，水平推力F=6 N (3)設(shè)設(shè)010 s內(nèi)物體的位移為內(nèi)物體的位移為x，則，則 x=x1+x2=(1/2)(2+8)6 m+(1/2)84 m=46 m?！敬鸢复鸢浮?1)0.2 (2)6 N (3)46 m如圖所示，固定光滑細桿與地面成一定如圖所示，固定光滑細桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力在沿桿方向的推力F作用下向上運動，作用下向上運動，推力推力F與小環(huán)速度與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖隨時間變化規(guī)律如圖所示，取重力加速度所示，取重力加速度g=10 m/s2。求：求：(1)小環(huán)的質(zhì)量小環(huán)的質(zhì)量m；(2)細桿與地面間的傾角

24、細桿與地面間的傾角 。 本題考查的知識點有勻變速直線運動的規(guī)律，以及本題考查的知識點有勻變速直線運動的規(guī)律，以及v-t圖象圖象的理解及應(yīng)用，屬中等難度的題目。的理解及應(yīng)用，屬中等難度的題目。【答案答案】(1)1 kg (2)30 考點考點3 3 牛頓第三定律、單位制牛頓第三定律、單位制1.作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別內(nèi)容內(nèi)容作用力和反作用力作用力和反作用力二力平衡二力平衡受力物體受力物體作用在兩個相互作用的物體上作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系依賴關(guān)系相互依存，不可單獨存在相互依存，不可單獨存在無依賴關(guān)系，撤除一個，另一無依賴關(guān)

25、系，撤除一個，另一個依然存在，只是不再平衡個依然存在，只是不再平衡疊加性疊加性兩力作用效果不可抵消，不可兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零疊加，可求合力，合力為零力的性質(zhì)力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力一定是同性質(zhì)的力可以是同種性質(zhì)的力，也可以可以是同種性質(zhì)的力，也可以不是不是(3)三無關(guān)三無關(guān)2.作用力和反作用力的關(guān)系可總結(jié)為作用力和反作用力的關(guān)系可總結(jié)為“四同、三異、三無關(guān)四同、三異、三無關(guān)”(1)四同四同同大小同大小同時產(chǎn)生、變化、消失同時產(chǎn)生、變化、消失同性質(zhì)同性質(zhì)同一直線同一直線(2)三異三異

26、反向反向異體異體不同效果不同效果與物體形態(tài)無關(guān)與物體形態(tài)無關(guān)與相互作用的兩物體的運動狀態(tài)無關(guān)與相互作用的兩物體的運動狀態(tài)無關(guān)與是否有另外的物體相互作用無關(guān)與是否有另外的物體相互作用無關(guān) (1)一對相互作用力和一對平衡力的最直觀的一對相互作用力和一對平衡力的最直觀的區(qū)別是看作用點，一對平衡力的作用點在同一物區(qū)別是看作用點，一對平衡力的作用點在同一物體上，一對作用力和反作用力的作用點分別在兩體上，一對作用力和反作用力的作用點分別在兩個物體上。個物體上。 (2)高考常在一些綜合題中考查牛頓第三定律，高考常在一些綜合題中考查牛頓第三定律，如求某一個力時，可以先求出它的反作用力，再如求某一個力時，可以先求出它的反作用力，再根據(jù)牛頓第三定律求出此力。根據(jù)牛頓第三定律求出此力。 【解析解析】環(huán)在豎直方向上受力情況如圖環(huán)在豎直方向上受力情況如圖(甲甲)所示，受重力所示，受重力mg及箱子的桿給它的豎直及箱子的桿給它的豎直向上的摩擦力向上的摩擦力f，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個豎直向下的摩擦力給桿一個豎直向下的摩擦力f，故箱子豎直方，故箱子豎直方向上受力圖如圖向上受力圖如圖 (乙乙)所示，受重力所示，受重力Mg，地面對它的支持力，地面對它的支持力FN，及環(huán)給它的，及環(huán)給它的摩擦力摩擦力f，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得，由于