2023年高考物理必背知識專題04 牛頓運(yùn)動定律

專題04牛頓運(yùn)動定律

;、考點(diǎn)要求

考點(diǎn)內(nèi)容要求課程標(biāo)準(zhǔn)要求

牛頓第一定律C

1.理解牛頓運(yùn)動定律

牛頓第二定律C

2.能用牛頓運(yùn)動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)

牛頓第三定律C

象、解決有關(guān)問題。

牛頓運(yùn)動定律應(yīng)用d

3.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象。

超重與失重b

「、思維導(dǎo)圖

牛

頓

運(yùn)

動

定

律

適用范圍

牛

頓

作用力與反作用力與一對平衡力的區(qū)別？

第

三

定

律內(nèi)容

對牛頓第三定律的理解

定義、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生條件

超重定義、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生條件

與

失重完全失重

］、知識梳理

一、牛頓第一定律

1.內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(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)

為止.

2.對牛頓第一定律的理解

①牛頓第一定律揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系，運(yùn)動是物體的一種屬性，物體的運(yùn)動不需要力來維持,

力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因.

②保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)是物體的固有屬性，這一屬性稱為慣性，因此牛頓第一定律也叫

作慣性定律.

③牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證.不受力的物體是不存在的.，卜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.它告訴了人們研究物理問題的另?

種新方法:通過觀察大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用人的邏輯思維，從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律.

④頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，不能簡單地認(rèn)為它是牛頓第二定律不受外力時(shí)的特例，牛

頓第?定律定性地給出了力與運(yùn)動的關(guān)系，牛頓第二定律定量地給出力與運(yùn)動的關(guān)系.

2.慣性：

①定義：物體保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).

②決定因素：質(zhì)量是物體慣性大小的唯?量度，與物體是否受力、是否運(yùn)動及所處的位置無關(guān).

③對慣性的理解：慣性是物體的固有屬性，是物體固有的，即一切物體都有慣性，與物體的受力

情況及運(yùn)動狀態(tài)無關(guān).因此說，人們只能“利用”慣性而不能“克服”慣性.

二、牛頓第二定律

1.定義：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)最成反比，加速度的方向跟作用力的

方句相同.

2.表達(dá)式：號=nui

3.對牛頓第二定律的理解

①牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律，分析出物體的

運(yùn)動規(guī)律;反過來，知道了運(yùn)動，可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況。牛頓第二定律為設(shè)計(jì)運(yùn)動，

控制運(yùn)動提供了理論基礎(chǔ).

②對牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式心=〃以，F(xiàn)合是力，〃7〃是力的作用效果，特別要注意不能

把〃口看作是力.

③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.

④牛頓第二定律揭示的運(yùn)力的瞬間效果，F(xiàn)=maXj運(yùn)動過程的每一瞬間成立,且瞬時(shí)尢決定瞬時(shí)加

速度.即作用在物體上的力與它的效果是瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，物體在某一時(shí)刻加速度的大小和方向是由該

物體在這一時(shí)刻所受到的合外力的大小和方向決定的，力變加速度就變，力撤除加速度就為零.注意

力的瞬間效果是加速度而不是速度，加速度可以突變，速度不能突變.

④牛頓第二定律E+=〃-，庫是矢量，力也也是矢量，且力以與正門的方向總是-?致的.F..7

可以進(jìn)行合成與分解，〃以也可以進(jìn)行合成與分解.

4.牛頓運(yùn)動定律的適用范圍:宏觀低速的物體和在慣性系中

三、牛頓第三定律

1.定義：兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上.

2.對牛頓第三定律的理解

①牛頓第三運(yùn)動定律指出了兩物體之間的作用是相互的，因而力總是成對出現(xiàn)的，它們總是同時(shí)

產(chǎn)生，同時(shí)消失.

②作用力和反作用力總是同種性質(zhì)的力.

③作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可疊加.

④對于不宜直接分析的物體,如地面,可轉(zhuǎn)而分析與之接觸的物體,解出作用力后，再利用牛頓第

三定律說明反作用力的大小和方向.

四、超重和失重

1.超重:物體有向上的加速度稱物體處于超重.處于超重的物體對支持面的壓力Fv（或?qū)覓煳锏睦?/p>

力）大于物體的重力mg,即八=mg+nui.

2.失重:物體有向下的加速度稱物體處于失重.處于失重的物體對支持面的壓力Fv（或?qū)δ閽煳锏睦?/p>

力）小于物體的重力"2g.即/=mg-ma.

3.當(dāng)a=g時(shí)/=0,物體處于完全失重.

技巧點(diǎn)撥：

①不管物體處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài)，物體本身的重力并沒有改變，只是物體對支持物的壓力（或

對懸掛物的拉力）不等于物體本身的重力.

②超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無關(guān)，只決定于加速度的方向加速上升”和“減速下降”都是超

重；“加速下降”和“減速上升”都是失重.

③在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸

在水中的物體不再受浮力、液體注不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等.

方法技巧

一、牛頓第二定律的“五性”

矢量性公式F合-是矢量式，任一時(shí)刻，與?？偼?/p>

瞬時(shí)性。與仁對應(yīng)同一時(shí)刻，即。為某時(shí)刻的加速度時(shí)，F(xiàn)合為該時(shí)刻物體所受的合外力

因果性F合是產(chǎn)生加速度。的原因，加速度。是產(chǎn)合作用的結(jié)果

②彈簧（或橡皮繩）模型：此種物體的特點(diǎn)是形變量大，形變恢復(fù)需要較長時(shí)間，在瞬時(shí)問題中，

在彈簧（或橡皮繩）的自由端連接有物體時(shí)其彈力的大小不能突變，往往可以看成是瞬間不變的.

2.基本方法

①分析原狀態(tài)（給定狀態(tài)）下物體的受力情況，明確各力大小.

②分析當(dāng)狀態(tài)變化時(shí)（燒斷細(xì)線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個(gè)力等），哪些力變化，哪些力不

變，哪些力消失（被剪斷的繩、彈簧中的彈力、發(fā)生在被撤去物體接觸面上的彈力都立即消失）.

③求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力，利用牛頓第二定律，求出瞬時(shí)加速度.

四、連接體問題

1.連接體：兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體組成的具有相同運(yùn)動狀態(tài)的整體叫連接體.如幾個(gè)物體疊

放在一起，或并排放在一起，或用繩子、細(xì)桿等連在一起，在求解連接體問題時(shí)常用的方法為整體法與隔

離法.

2.方法：整體法與隔離法，正確選取研究對象是解題的關(guān)鍵.

①若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，旦不需要求系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力，則可以把它們

看作一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律，已知合外力則可求出加速度，已知加速度則可求出合外力.

②若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，則需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應(yīng)用牛頓第二定律列方

程求解.

③若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且需要求物體之間的作用力,則可以先用整體法求出加

速度,然后再用隔離法選取合適的研究對象,應(yīng)用牛頓第二定律求作用力，即“先整體求加速度,后隔離

求內(nèi)力”.

五、臨界值問題

1.臨界、極值條件的標(biāo)志

①有些題目中有“剛好”“恰好”“正好”等字眼，明顯表明題述的過程存在著臨界點(diǎn)；

②若題目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明題述的過程存在著極值，這個(gè)極值點(diǎn)

往往是臨界點(diǎn).

2.“四種”典型臨界條件

①接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離，臨界條件是彈力

②相對滑動的臨界條件:兩物體相接觸且相對靜止時(shí),常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件

是靜摩擦力達(dá)到最大值.

③繩子斷裂與松弛的臨界條件:繩子所能承受的張力是有限度的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩

中張力等于它所能承受的最大張力,繩子松弛的臨界條件是張力AR.

④加速度變化時(shí),速度達(dá)到最值的臨界條件:加速度變?yōu)?.

六、板塊問題

1.模型概述：一個(gè)物體在另一個(gè)物體上，兩者之間有相對運(yùn)

動.問題涉及兩個(gè)物體、多個(gè)過程，兩物體的運(yùn)動速度、位移間有內(nèi)時(shí)

........口..

77^77777777^7777777777777

一定的關(guān)系.

2.解題方法

①明確各物體對?地的運(yùn)動和物體間的相對運(yùn)動情況，確定物體間的摩擦力方向.

②分別隔離兩物體進(jìn)行受力分析，準(zhǔn)確求出各物體在各個(gè)運(yùn)動過程中的加速度（注意兩過程的連

接處加速度可能突變）.

③物體之間的位移（路程）關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口.求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個(gè)過程的紐帶，

即每一個(gè)過程的末速度是下一個(gè)過程的初速度.

3.常見的兩種位移關(guān)系

滑塊從木板的?端運(yùn)動到另?端的過程中，若滑塊和木板同向運(yùn)動，則滑離木板的過程中滑塊的

位移與木板的位移之差等丁木板的長度；若滑塊和木板相向運(yùn)動，滑離木板時(shí)滑塊的位移和木板的位

移大小之和等于木板的長度.

技巧點(diǎn)撥：運(yùn)動學(xué)公式中的位移都是對地位移.

4.注意摩擦力的突變

當(dāng)滑塊與木板速度相同時(shí)，二者之間的摩擦力通常會發(fā)生突變，由滑動摩擦力變?yōu)殪o摩擦力或者

消失，或者摩擦力方向發(fā)生變化，速度相同是摩擦力突變的?個(gè)臨界條件.

七、傳動帶問題

1.傳送帶的基本類型

傳送帶運(yùn)輸是利用貨物和傳送帶之間的摩擦力將貨物運(yùn)送到其他地方，有水平傳送帶和傾斜

傳送帶兩種基本模型.

2.傳送帶模型分析流程

技巧點(diǎn)撥：求解的關(guān)鍵在于根據(jù)物體和傳送帶之間的相對運(yùn)動情況，確定摩擦力的大小和方向.

當(dāng)物體的速度與傳送帶的速度相等時(shí)，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變，速度相等前后對摩擦力的分析

是解題的關(guān)鍵.

3.類型

①水平傳送帶常見類型及滑塊運(yùn)動情況

類型滑塊運(yùn)動情況

n___V（1）可能一直加速

_0（2）可能先加速后勻速

(1)%>/時(shí)，可能一直減速,也可能先減速再勻速

V

__0(2)%=/時(shí)，一直勻速

(3)%"時(shí)，可能一直加速，也可能先加速再勻速

V(1)傳送帶較短時(shí)，滑塊一直減速到達(dá)左端

0(2)傳送帶足夠長時(shí)Z滑塊先向左減速再向右加速回到右端

②傾斜傳送帶常見類型及滑塊運(yùn)動情況

類型滑塊運(yùn)動情況

(1)可能一直加速

(2)可能先加速后勻速

(1)可能一直加速

(2)可能先加速后勻速

(3)可能先以a加速再以a加速

八、作用力與反作用力和一對平衡的辨析

作用力與反作用力一對平衡力

相同點(diǎn)大小相等、方向相反、作用在同一條直線上

作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上

同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失不一定同時(shí)產(chǎn)生、不一定同時(shí)消失

不同點(diǎn)兩力作用效果不可抵消，不可疊加,不可求合兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可.求合

力力,合力為零

一定是相同性質(zhì)的力性質(zhì)不一定相同

九、超重、失重與完全失重

比較超重