牛頓運動定律課件

2考綱要求考綱解讀牛頓運動定律Ⅱ主要考查處理力與加速度的對應(yīng)關(guān)系，牛頓第一定律、慣性和牛頓第三定律常作為理解內(nèi)容考查．牛頓運動定律的應(yīng)用

Ⅱ運用牛頓第二定律和運動學(xué)規(guī)律，解決兩類動力學(xué)問題，是高考中的?？疾糠?，而應(yīng)用牛頓運動定律處理連接體問題、解決臨界和極值問題是高考中較難的內(nèi)容．復(fù)習(xí)中應(yīng)重視受力分析、運動分析和過程分析．超重和失重Ⅰ超重和失重一直是高考考查的重點和熱點，牢固把握影響超重和失重的關(guān)鍵因素.(對應(yīng)學(xué)生用書P40)一、牛頓運動定律(Ⅱ)1．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?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止．(2)意義①指出了一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律．②指出力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因．(3)慣性①定義：物體具有的保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)．②慣性大小的量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小．(1)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．(2)牛頓第一定律僅適用于慣性參考系和宏觀、低速運動物體．問題探究1有的同學(xué)總認為“慣性與物體的運動速度有關(guān)，速度大，慣性就大；速度小，容易停下來”，產(chǎn)生這種錯誤的原因是什么？[提示]產(chǎn)生這種錯誤認識的原因是把“慣性大小表示運動狀態(tài)改變的難易程度”理解成“慣性大小表示把物體從運動變?yōu)殪o止的難易程度”，事實上，在受到了相同阻力的情況下，速度(大小)不同質(zhì)量相同的物體，在相同的時間內(nèi)速度的減小量是相同的，這就說明質(zhì)量相同的物體，它們改變運動狀態(tài)的難易程度是相同的，所以它們的慣性是相同的，與它們的速度無關(guān)．2．牛頓第三定律(1)作用力和反作用力：兩個物體之間的作用總是相互的，一個物體對另一個物體施加了力，后一個物體一定同時對前一物體也施加了力．力是物體與物體間的相互作用．物體間相互作用的這一對力通常叫做作用力和反作用力．(2)內(nèi)容：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，作用在同一條直線上．問題探究2作用力和反作用力有哪些相同點和不同點？[提示]作用力與反作用力有“三同”“三不同”．2．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)不容易改變)．質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度．3．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．4．慣性定律與慣性的不同(1)慣性是物體保持靜止或勻速直線運動不變的一種性質(zhì)，與物體是否受力、受力的大小無關(guān)；與物體的運動快慢也無關(guān)．慣性的大小反映了物體保持原來運動狀態(tài)本領(lǐng)的大小，其大小只與質(zhì)量有關(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．(1)牛頓第一定律是以伽利略的“理想實驗”為基礎(chǔ)，經(jīng)過科學(xué)抽象，歸納推理而總結(jié)出來的．(2)牛頓第一定律所說的不受任何外力是理想化情況．(3)慣性不是力，它和力是兩個不同的概念．16世紀(jì)末，伽利略用實驗和推理，推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(jì)元．在以下說法中，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，靜止?fàn)顟B(tài)才是物體不受力時的“自然狀態(tài)”C．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，不需要力[解析]

亞里士多德認為力是使物體運動的原因．有力作用，物體就運動，沒有力作用，物體就靜止，力越大，運動得越快．而伽利略通過理想斜面實驗說明了力是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因，比薩斜塔實驗說明物體下落的快慢與質(zhì)量無關(guān)．故選D.[答案]

D要點二一對相互作用力與一對平衡力的比較對應(yīng)名稱比較內(nèi)容作用力和反作用力二力平衡不同點受力物體作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系相互依存，不可單獨存在，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失無依賴關(guān)系，撤除一個，另一個可依然存在疊加性兩力作用效果不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力且合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力也可以是不同性質(zhì)的力相同點大小方向大小相等、方向相反、作用在一條直線上(2011·沈陽翔宇月考)2010年2月16日，花樣滑冰運動員申雪、趙宏博為中國隊獲得了第21屆冬奧會的第1枚金牌，如圖所示，是他們在比賽中的一個情境，此時趙宏博穩(wěn)穩(wěn)地托舉著申雪一起滑行著，對于此情境，下列說法正確的是(

)A．以趙宏博為參照物，申雪是靜止的B．趙宏博對申雪的支持力大于申雪受到的重力C．申雪對趙宏博的壓力與趙宏博對申雪的支持力是一對作用力和反作用力D．趙宏博受到的重力和冰面對他的支持力是一對平衡力[解析]

趙宏博穩(wěn)穩(wěn)地托舉著申雪一起滑行著，說明此時他們速度一樣，以趙宏博為參照物，申雪是靜止的，A對；由牛頓第三定律可知申雪對趙宏博的壓力與趙宏博對申雪的支持力是一對作用力和反作用力，C對；由二力平衡可知趙宏博對申雪的支持力等于申雪受到的重力，趙宏博受到的重力及申雪對趙宏博的壓力之和與冰面對他的支持力互相平衡，BD錯．[答案]

AC(對應(yīng)學(xué)生用書P41)題型一牛頓第一定律的應(yīng)用

牛頓第一定律指出，物體在不受外力的情況下要保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)．我們在分析物體的運動過程時，一般來講物體都要受到力的作用，但在某方向上不受力的情況是很多的，所以我們可以把牛頓第一定律用在該方向上．具體地說，如果物體在某方向上不受外力且物體在該方向上無初速度．則物體在該方向永遠保持靜止不會產(chǎn)生位移；若在該方向上有初速度v，則物體就以v勻速直線運動．例1如圖所示，一個劈形物體M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一個光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是(

)A．沿斜面向下的直線 B．豎直向下的直線C．無規(guī)則曲線 D．拋物線[思路誘導(dǎo)]

(1)球的受力分析特別是水平方向受力情況．(2)球的初始狀態(tài)．(3)水平方向是否發(fā)生位移？[嘗試解答]

小球在水平方向上不受力，且速度為零，根據(jù)牛頓第一定律，小球在水平方向上將保持靜止(速度為零)的狀態(tài)．該方向上不會發(fā)生位移，只在豎直方向向下運動，因此在碰到斜面前其運動軌跡是豎直向下的直線，選項B正確．[答案]

B物體在某方向上不受外力時，牛頓第一定律是確定物體在該方向上運動情況的唯一規(guī)律．又如平拋運動在水平方向不受外力，由牛頓第一定律可知，物體在該方向?qū)⒈３謩蛩僦本€運動．如圖所示，以速度v勻速行駛的列車車廂內(nèi)有一水平桌面，桌面上的A處有一小球．若車廂中的旅客突然發(fā)現(xiàn)小球沿圖中虛線由A向B運動．由此可判斷列車(

)A．減速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 B．減速行駛，向北轉(zhuǎn)彎C．加速行駛，向南轉(zhuǎn)彎 D．加速行駛，向北轉(zhuǎn)彎[解析]

小球相對地面是勻速直線運動，相對車從A處向B處運動，即相對車有向前的運動，又有向北的運動，是因為車向前的速度減小，向南的速度增加，故車在減速，向南轉(zhuǎn)彎，A正確．[答案]

A題型二牛頓第三定律的理解應(yīng)用牛頓第三定律分析問題時應(yīng)注意以下幾點：(1)不要憑日常觀察的直覺印象隨便下結(jié)論，科學(xué)問題需嚴(yán)格依據(jù)科學(xué)理論分析才行．(2)理解應(yīng)用牛頓第三定律時，一定抓住“總是”二字，即作用力與反作用力的這種關(guān)系與物體的運動狀態(tài)無關(guān)．(3)與平衡力區(qū)別時，抓住作用點是兩個物體．例2

(2011·湖南桃源一中月考)有人做過這樣一個實驗：如右圖所示，把雞蛋A快速向另一個完全一樣的靜止的雞蛋B撞去(用同一部分撞擊)，結(jié)果每次都是被撞擊的雞蛋B被撞破．則下面說法正確的是(

)A．A對B的作用力的大小等于B對A的作用力的大小B．A對B的作用力的大小大于B對A的作用力的大小C．A蛋碰撞瞬間，其內(nèi)蛋黃和蛋白由于慣性會對A蛋殼產(chǎn)生向前的作用力D．A蛋碰撞部位除受到B對它的作用力外，還受到A蛋中蛋黃和蛋白對它的作用力，所以所受合力較小[思路誘導(dǎo)]

(1)作用力與反作用力的特征．(2)運動的雞蛋內(nèi)，蛋黃和蛋白由于慣性在碰撞瞬間會對蛋殼產(chǎn)生向前的作用力．(3)決定蛋殼破損的是碰撞處的合力．[嘗試解答]

A對B的作用力和B對A的作用力為作用力與反作用力，一定大小相等，A正確，B錯誤；在撞擊瞬間，A蛋內(nèi)蛋黃和蛋白由于慣性，會產(chǎn)生對A蛋殼向前的作用力，使A蛋殼接觸處所受的合力比B蛋殼的小，因此B蛋殼易被撞破，故C、D正確．[答案]

ACD如圖所示，兩車廂的質(zhì)量相同，其中有一個車廂內(nèi)有一人拉動繩子使車廂相互靠近，若不計繩子質(zhì)量及車與軌道間的摩擦，下列對于哪個車廂有人的判斷正確的是(

)A．繩子拉力較大的那一端車廂里有人B．先開始運動的車廂內(nèi)有人C．先到達兩車中點的車廂內(nèi)沒人D．不去稱質(zhì)量，無法確定哪個車廂內(nèi)有人[解析]

①由牛頓第三定律知繩子對兩車?yán)Υ笮∠嗟?，又軌道光滑，所以兩車同時運動，但加速度空車大，故C對．[答案]

C題型三牛頓第三定律的應(yīng)用在受力分析中的應(yīng)用求解某力時，如果直接研究其受力物體，因受力情況復(fù)雜或未知量太多，不能求解時，可以利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)移研究對象，先分析另一物體的受力，再分析物體的受力求解．例3

(10分)一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示，已知環(huán)沿桿勻加速下滑時，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，則此時箱子對地面壓力大小為多少？[思路誘導(dǎo)]

箱子對地面的壓力與地面對箱子的支持力是作用力與反作用力．因此，只要以箱子為研究對象求出地面對箱子的支持力即可得到答案．[解題樣板]

環(huán)在豎直方向上受力情況如下圖(甲)所示，環(huán)受重力及桿給它的豎直向上的摩擦力Ff，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Ff′，故箱子在豎直方向上受力情況如下圖(乙)所示，受重力Mg、地面對它的支持力FN，及環(huán)給它的摩擦力Ff′，由平衡條件知：________＝Mg＋Ff′(3分)由牛頓第三定律得Ff＝Ff′(2分)FN′＝FN(3分)所以，F(xiàn)N′＝________.(2分)[答案]

FN

Mg＋Ff(2011·天津南開中學(xué)二模)如圖所示，位于水平地面上的木板P，由跨過定滑輪的輕繩與物塊Q相連，從滑輪傳輸線到P和到Q的兩段繩都是水平的．已知Q與P之間的動摩擦因數(shù)是μ、P與地面之間的動摩擦因數(shù)是2μ，木板P與物塊Q的質(zhì)量都是m，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計，若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運動，則F的大小為(

)A．3μmg

B．4μmgC．5μmg

D．6μmg[解析]

令繩中張力為FT，先隔離Q，對Q勻速運動有FT＝FfP→Q；再隔離P，對P勻速運動有F＝FfQ→P＋FT＋Ff地→P，其中FfP→Q＝FfQ→P＝μmg，F(xiàn)f地→P＝2μ×2mg＝4μmg，代入上式有F＝6μmg.[答案]

D(對應(yīng)學(xué)生用書P42)易錯點：對作用力和反作用力的等值性、等時性、相互性理解不夠．某人用繩子將一桶水從井內(nèi)向上提的過程中，不計繩子的重力，以下說法正確的是(

)A．只有在桶勻速上升的過程中，繩子對桶的拉力才等于桶對繩子的拉力B．不管桶勻速上升還是加速上升，繩子對桶的拉力都等于桶對繩子的拉力C．不管桶勻速上升還是加速上升，繩子對桶的拉力都大于桶的重力D．只要桶能上升，人對繩子的拉力就大于桶對繩子的拉力[易錯分析]

由于對牛頓第三定律理解不到位，在討論作用力與反作用力的關(guān)系時受到了物體的運動情況的干擾而導(dǎo)致錯解．誤認為只有桶勻速上升的過程中，合力為零，錯選A項；誤認為當(dāng)人對繩子的拉力大于桶對繩子的拉力時，桶才能上升，錯選D項．[正確解答]

繩子對桶的拉力和捅對繩子的拉力是一對作用力與反作用力，不管桶勻速上升還是加速上升，大小都相等，A項錯、B項對；當(dāng)桶勻速上升時，繩子對桶的拉力和桶的重力才是一對平衡力，若桶加速上升，繩子對桶的拉力才大于桶的重力，C項錯；因為不計繩子的重力，人對繩子的拉力總等于桶對繩子的拉力，D項錯．答案為B.

作用力和反作用力與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，平衡力只存在于勻速或靜止的物體．但要注意，人和桶對繩子的拉力之間沒有直接關(guān)系，繩子受到人的拉力和桶的拉力，屬于兩個不同的施力物體，可以大小相等，也可以大小不等．當(dāng)桶加速上升時，如果繩子的質(zhì)量不能忽略，這兩個拉力大小就不相等了．第二十二屆世界大學(xué)生冬季運動會自由滑比賽中，中國小將張丹/張昊毫無爭議地再奪第一名，為中國隊奪得第一枚本屆大冬會金牌．花樣滑冰表演剛開始時他們靜止不動，如右圖所示，隨著優(yōu)美的音樂響起，他們在相互猛推一下后分別向相反方向運動，假定兩人的冰刀與冰面間的動摩擦因數(shù)相同，已知張丹在冰面上滑行的距離比張昊滑行得遠，這是由于(

)A．在推的過程中，張丹推張昊的力小于張昊推張丹的力B．在推的過程中，張丹推張昊的時間等于張昊推張丹的時間

C．在剛分開時，張丹的初速度大于張昊的初速度D．在分開后，張丹的加速度的大小小于張昊的加速度的大小

[答案]

BC(對應(yīng)學(xué)生用書P43)1．(2012·洛陽市期中)下列關(guān)于慣性的各種說法中，正確的是(

)A．物體在任何情況下都有慣性B．在完全失重的情況下，物體的慣性將消失C．物體只有靜止或做勻速直線運動時才有慣性D．材料不同的兩個物體放在水平面上，用相同的水平力分別推它們，則難以推動的物體慣性大[解析]

質(zhì)量是慣性大小的量度，物體在任何情況下都有慣性，選項A正確C錯誤；在完全失重的情況下，物體的視重為零，仍有慣性，選項B錯誤；材料不同的兩個物體放在水平面上，用相同的水平力分別推它們，由于材料不同，與水平面的動摩擦因數(shù)不同，所受摩擦力不同，不能推斷得出難以推動的物體慣性大，選項D錯誤．[答案]

A2．(2011·臨沂模擬)用計算機輔助實驗系統(tǒng)(DIS)做驗證牛頓第三定律的實驗，如圖所示是把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果．觀察分析兩個力傳感器的相互作用隨著時間變化的曲線，以下結(jié)論正確的是(

)A．作用力與反作用力是同時作用的B．作用力與反作用力作用在同一物體上C．作用力與反作用力大小相等、方向相反D．作用力與反作用力的合力大小為