牛頓運動定律(學生版)

1、第四章 牛頓運動定律一、統(tǒng)考要求牛頓運動三定律在經(jīng)典物理學中是最重要、最基本的規(guī)律，是力學乃至整個物理學的基礎。歷年高考對本章知識的考查重點：慣性、力和運動關系的理解；熟練應用牛頓定律分析和解決兩類問題(已知物體的受力確定物體的運動情況、已知物體的運動情況確定物體的受力)。命題的能力考查涉及：在正交的方向上質點受力合成和分解的能力；應用牛頓定律解決學科內和跨學科綜合問題的能力；應用超重和失重的知識定量分析一些問題；能靈活運用隔離法和整體法解決簡單連接體問題的能力；應用牛頓定律解題時的分析推理能力。命題的最新發(fā)展：聯(lián)系理科知識的跨學科綜合問題。二、全章知識脈絡，知識體系專題一:牛頓第一定律（慣性

2、定律）： 知識梳理一切物體總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。 1理解要點： 運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持。 它定性地揭示了運動與力的關系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因。 第一定律是牛頓以伽俐略的理想斜面實驗為基礎，總結前人的研究成果加以豐富的想象而提出來的；定律成立的條件是物體不受外力，不能用實驗直接驗證。 牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎，不能認為它是牛頓第二定律合外力為零時的特例，第一定律定性地給出了力與運動的關系，第二定律定量地給出力與運動的關系。 2慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質叫做慣性。

3、 慣性是物體的固有屬性，與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關。 質量是物體慣性大小的量度。 由牛頓第二定律定義的慣性質量m=F/a和由萬有引力定律定義的引力質量嚴格相等。 慣性不是力，慣性是物體具有的保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)的性質、力是物體對物體的作用，慣性和力是兩個不同的概念。 例題評析【例1】 火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內有一個人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這是因為 ( ) A人跳起后，廂內空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動 B人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動 C人跳起后，車在繼續(xù)向前運動，所以人落下后必定偏后一些，只是由于

4、時間很短，偏后距離太小，不明顯而已 D人跳起后直到落地，在水平方向上人和車具有相同的速度 【分析與解答】 因為慣性的原因，火車在勻速運動中火車上的人與火車具有相同的水平速度，當人向上跳起后，仍然具有與火車相同的水平速度，人在騰空過程中，由于只受重力，水平方向速度不變，直到落地，選項D正確。 【說明】 乘坐氣球懸在空中，隨著地球的自轉，免費周游列國的事情是永遠不會發(fā)生的，慣性無所不在，只是有時你感覺不到它的存在。 【答案】D專題二：牛頓第二定律 知識梳理1. 定律內容 物體的加速度a跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量m成反比。 2. 公式： 理解要點： 因果性：是產(chǎn)生加速度a的原因，它們同時

5、產(chǎn)生，同時變化，同時存在，同時消失； 方向性：a與都是矢量,，方向嚴格相同； 瞬時性和對應性：a為某時刻物體的加速度，是該時刻作用在該物體上的合外力。牛頓第二定律適用于宏觀, 低速運動的情況。 例題評析【例2】如圖，自由下落的小球下落一段時間后，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始，到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度、加速度、合外力的變化情況是怎樣的? 【例3】 如圖所示，一質量為m的物體系于長度分別為L1L2的兩根細線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加速度。(2)若將圖中的細線L1，改變?yōu)殚L度相同、質量不計的輕彈簧，如

6、圖所示，其他條件不變，求解的步驟和結果與例3相同嗎？ 【說明】(1)牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律，加速度和力同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析瞬時前后的受力情況及其變化。 (2)明確兩種基本模型的特點。 A輕繩不需要形變恢復時間、在瞬時問題中，其彈力可以突變，成為零或者別的值。 B輕彈簧(或橡皮繩)需要較長的形變恢復時間，在瞬時問題中，其彈力不能突變，大小方向均不變?！纠?】 如圖所示，質量為m的入站在自動扶梯上，扶梯正以加速度a向上做減速運動，a與水平方向的夾角為求人受的支持力和摩擦力。 總結.應用牛頓第二定律解題的步驟 (1)選取研究對象：根據(jù)題意，

7、研究對象可以是單一物體，也可以是幾個物體組成的物體系統(tǒng)。 (2)分析物體的受力情況 (3)建立坐標 若物體所受外力在一條直線上，可建立直線坐標。 若物體所受外力不在一直線上，應建立直角坐標，通常以加速度的方向為一坐標軸，然后向兩軸方向正交分解外力。 (4)列出第二定律方程 (5)解方程，得出結果專題三:第二定律應用： 知識梳理 1.物體系. (1)物體系中各物體的加速度相同，這類問題稱為連接體問題。這類問題由于物體系中的各物體加速度相同，可將它們看作一個整體，分析整體的受力情況和運動情況，可以根據(jù)牛頓第二定律，求出整體的外力中的未知力或加速度。若要求物體系中兩個物體間的相互作用力，則應采用隔離

8、法。將其中某一物體從物體系中隔離出來，進行受力分析，應用第二定律，相互作用的某一未知力求出，這類問題，應是整體法和隔離法交替運用，來解決問題的。 (2)物體系中某一物體作勻變速運動，另一物體處于平衡狀態(tài)，兩物體在相互作用，這類問題應采用牛頓第二定律和平衡條件聯(lián)立來解決。應用隔離法，通過對某一物體受力分析應用第二定律(或平衡條件)，求出兩物體間的相互作用，再過渡到另一物體，應用平衡條件(或第二定律)求出最后的未知量。 2臨界問題 某種物理現(xiàn)象轉化為另一種物理現(xiàn)象的轉折狀態(tài)叫做臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)又可理解為“恰好出現(xiàn)”與“恰好不出現(xiàn)”的交界狀態(tài)。 處理臨界狀態(tài)的基本方法和步驟是：分析兩種物理現(xiàn)象及其

9、與臨界值相關的條件；用假設法求出臨界值；比較所給條件與臨界值的關系，確定物理現(xiàn)象，然后求解 例題評析【例5】如圖，質量的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒力F=8N。當小車向右運動速度達到3m/s時，在小車的右端輕放一質量m=2kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)，假定小車足夠長，問：（1）經(jīng)過多長時間物塊停止與小車間的相對運動？（2）小物塊從放在車上開始經(jīng)過所通過的位移是多少？（g取）【例6】 如圖所示，一個彈簧臺秤的秤盤和彈簧質量均不計，盤內放一個質量的靜止物體P，彈簧的勁度系數(shù)?，F(xiàn)施加給P一個豎直向上的拉力F，使P從靜止開始向上做勻加速運動。已知在頭0.2s內F是變力，在0

10、.2s以后，F(xiàn)是恒力，取，求拉力F的最大值和最小值。 專題四:動力學的兩類基本問題 知識梳理應用牛頓運動定律求解的問題主要有兩類：一類是已知受力情況求運動情況；另一類是已知運動情況求受力情況.在這兩類問題中，加速度是聯(lián)系力和運動的橋梁，受力分析是解決問題的關鍵. 例題評析【例7】 如圖所示，在傾角=37的足夠長的固定的斜面上，有一質量m=1 kg的物體，物體與斜面間動摩擦因數(shù)=0.2，物體受到沿平行于斜面向上的輕細線的拉力F=9.6 N的作用，從靜止開始運動，經(jīng)2 s繩子突然斷了，求繩斷后多長時間物體速度大小達到22 m/s.（sin37=0.6，g取10 m/s2）【例8】 如圖 所示，光滑

11、水平面上靜止放著長L=1.6 m、質量為M=3 kg的木板.一個質量為m=1 kg的小物體放在木板的最右端，m與M之間的動摩擦因數(shù)=0.1，今對木板施加一水平向右的拉力F.（1）施力F后，要想把木板從物體m的下方抽出來，求力F的大小應滿足的條件；（2）如果所施力F=10 N，為了把木板從m的下方抽出來，此力的作用時間不得少于多少?（g取10 m/s2）專題五:牛頓第三定律、超重和失重 知識梳理1.牛頓第三定律(1).作用力和反作用力一定是同種性質的力，而平衡力不一定； (2)作用力和反作用力作用在兩個物體上，而一對平衡力作用在一個物體上(3)作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失；而對于

12、一對平衡力，其中一個力變化不一定引起另外一個力變化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，作用在一條直線上，公式可寫為。 作用力與反作用力的二力平衡的區(qū)別內容作用力和反作用力二力平衡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系同時產(chǎn)生，同時消失相互依存，不可單獨存在無依賴關系，撤除一個、另一個可依然存在，只是不再平衡疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力運動效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零；形變效果不能抵消力的性質一定是同性質的力可以是同性質的力也可以不是同性質的力2.超重和失重超重現(xiàn)象是指：NG或 TG； 加速度a向上； 失重現(xiàn)象是指：GN

13、或 GT； 加速度a向下； 完全失重是指：T=0或N=0； 加速度a向下；大小a= g3.牛頓運動定律只適應于宏觀低速，且只適應于慣性參照系。 例題評析【例9】彈簧下端掛一個質量m=1kg的物體，彈簧拉著物體在下列各種情況下，彈簧的示數(shù)：(g=10m/s2) （1）、彈簧秤以5m/s的速度勻速上升或下降時，示數(shù)為 。 （2）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻加速上升時，示數(shù)為 。 （3）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻加速下降時，示數(shù)為 。 （4）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻減速上升時，示數(shù)為 。 （5）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻減速下降時，示數(shù)為 ?！纠?0】電梯地板上有一個質量為200 k

14、g的物體，它對地板的壓力隨時間變化的圖象如圖所示.則電梯從靜止開始向上運動，在7 s內上升的高度為多少？第四章 牛頓運動定律測試題一、選擇題（每小題4分，共40分）1.下面關于慣性的說法中，正確的是A.運動速度大的物體比速度小的物體難以停下來，所以運動速度大的物體具有較大的慣性B.物體受的力越大，要它停下來就越困難，所以物體受的推力越大，則慣性越大C.物體的體積越大，慣性越大 D.物體含的物質越多，慣性越大2.關于作用力與反作用力，下列說法中正確的有A.物體相互作用時，先有作用力，后有反作用力B.作用力與反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，因而這二力平衡C.作用力與反作用力可以是不同

15、性質的力，例如，作用力是彈力，其反作用力可能是摩擦力D.作用力和反作用力總是同時分別作用在相互作用的兩個物體上3.在一種叫做“蹦極跳”的運動中，質量為m的游戲者身系一根長為L、彈性優(yōu)良的輕質柔軟的橡皮繩，從高處由靜止開始下落1.5L時達到最低點，若不計空氣阻力，則在彈性繩從原長達最低點的過程中，以下說法正確的是A.速度先減小后增大 B.加速度先減小后增大C.速度先增大后減小 D.加速度先增大后減小4.一物體向上拋出后，所受空氣阻力大小不變，從它被拋出到落回原地的過程中A.上升時間大于下降時間 B.上升加速度大于下降加速度C.上升階段平均速度大于下降階段平均速度D.上升階段平均速度小于下降階段平

16、均速度5.下面哪一組單位屬于國際單位制的基本單位A. m、N、kgB. kg、m/s2、sC. m、kg、sD. m/s2、kg、N6.質量為M的木塊位于粗糙的水平面上，若用大小為F的水平恒力拉木塊，其加速度為a.當拉力方向不變，大小變?yōu)?F時，木塊的加速度為a，則A. a=aB. a2aC. a2aD. a=2a7.（2002年春上海大綜試題）根據(jù)牛頓運動定律，以下選項中正確的是A.人只有在靜止的車廂內，豎直向上高高跳起后，才會落在車廂的原來位置B.人在沿直線勻速前進的車廂內，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方C.人在沿直線加速前進的車廂內，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方D.人在

17、沿直線減速前進的車廂內，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方8.如圖所示，懸掛于小車里的小球偏離豎直方向角，則小車可能的運動情況是A.向右加速運動 B.向右減速運動 C.向左加速運動 D.向左減速運動9.如圖所示為一光滑豎直圓槽，AP、BP、CP為通過最低點P與水平面分別成30、45、60角的三個光滑斜面，與圓相交于A、B、C點.若一物體由靜止分別從A、B、C滑至P點所需的時間為t1，t2，t3，則A.t1t2t3B.t1t2t3C.t1=t2=t3 D.t1=t2t310.如圖所示水平面上，質量為10 kg的物塊A拴在一個被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的另一端固定在小車上，小車靜止不動，彈簧對

18、物塊的彈力大小為5 N時，物塊處于靜止狀態(tài)，若小車以加速度a=1 m/s2沿水平地面向右加速運動時A.物塊A相對小車仍靜止 B.物塊A受到的摩擦力將減小C.物塊A受到的摩擦力大小不變 D.物塊A受到的彈力將增大二、填空題（每題8分，共24分）11.某火箭發(fā)射場正在進行某型號火箭的發(fā)射試驗.該火箭起飛時質量為2.02103 kg，起飛推力2.75106 N，火箭發(fā)射塔高100 m，則該火箭起飛時的加速度大小為_ m/s2；在火箭推動力不變的情況下，若不考慮空氣阻力及火箭質量的變化，火箭起飛后，經(jīng)_s飛離火箭發(fā)射塔.（g=9.8 m/s2）12.用一個力作用在A物體上產(chǎn)生的加速度為a1，作用于B物體上產(chǎn)生的加速度為a2，若將該力同時作用在A、B兩物體上時，A、B的加速度為_.13.一輛小車在水平恒力F作用下，由靜止開始在水平面上勻加速運動t1 s后撤去F，小車再經(jīng)過t2 s停下.則小車加速階段的位移s1與減速階段的位移s2之比s1s2=_；小車牽引力F與所受的摩擦力Ff之比FFf=_.四、計算題（共36分）14.（12分）質量是60 kg的人站在升降機