高一物理牛頓運(yùn)動定律學(xué)習(xí)知識點(diǎn)情況總結(jié)

1、物理第四章 牛頓運(yùn)動定律總結(jié)一、夯實基礎(chǔ)知識1、牛頓第一定律：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。理解要點(diǎn)：(1)運(yùn)動是物體的一種屬性，物體的運(yùn)動不需要力來維持；(2)它定性地揭示了運(yùn)動與力的關(guān)系，即力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，(運(yùn)動狀態(tài)指物體的速度) 又根據(jù)加速度定義：a _v,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)t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”。)；(3)定律說明了任何物體都有一個極其重要的屬性一一慣性；一切物體都有保持原有運(yùn)動這態(tài)的_性廈一這就逞L慣性

2、。慣性反映了物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度(慣性大的物體運(yùn)動狀態(tài)不容易改變)。質(zhì)量是物體慣性大小的量度。(4)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，牛頓第一定律不能用實驗直接驗證，但是建立在大量實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，通過思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。它告訴了人們研究物理問題的另一種方法，即通過大量的實驗現(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；(5)牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，物體小受處力和物住所堂食處力為簽是有區(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，牛頓第一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。

3、2、牛頓第二定律：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。公式F=ma.理解要點(diǎn)：(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)牛頓第二定律研究其效果，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，為設(shè)計運(yùn)動，控制運(yùn)動提供了理論基礎(chǔ)；(2)牛頓第二定律揭示的是力的瞬時效果，即作用在物體上的力與它的效果是瞬時對應(yīng)關(guān)系，力變加速度就變，力撤除加速度就為零，注意力的瞬時效果是加速度而不是速度；(3)牛頓第二定律是矢量關(guān)系， 加速度的方向總是和合外力的方向相同的， 可以用分量式表示，F(xiàn)x=ma x,Fy=ma y, 若F為物體受的合外力，那么 a表

4、示物體的實際加速度；若 F為物體受的某一個方向上的所有力的合力，那么 a 表示物體在該方向上的分加速度； 若F為物體受的若干力中的某一個力， 那么a僅表示該力產(chǎn)生的加速度， 不是 物體的實際加速度。(4)牛頓第二定律 F=ma定義了力的基本單位一一牛頓(使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s 2的加速度的作用力為 1N,即 1N=1kg.m/s 2.(5)應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟：明確研究對象。可以以某一個物體為對象，也可以以幾個物體組成的質(zhì)點(diǎn)組為對象。設(shè)每個質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為mi,對應(yīng)的加速度為 ai,則有： F合=m 1a1+m 2a2+m 3a3+m nan對這個結(jié)論可以這樣理解：先分別以質(zhì)點(diǎn)組中

5、的每個物體為研究對象用牛頓第二定律：EFi = m1a1, !F2=m2a2, EFn = mnan,將以上各式等號左、右分別相加，其中左邊所有力中，凡屬于系統(tǒng)內(nèi)力的，總是成對出現(xiàn)并且大小相等方向相反的，其矢量和必為零， 所以最后得到的是該質(zhì)點(diǎn)組所受的所有外力之和，即合外力F。對研究對象進(jìn)行受力分析。同時還應(yīng)該分析研究對象的運(yùn)動情況(包括速度、加速度)，并把速度、加速度的方向在受力圖旁邊畫出來。若研究對象在不共線的兩個力作用下做加速運(yùn)動，一般用平行四邊形定則(或三角形定則)解題；若研究對象在不共線的三個以上的力作用下做加速運(yùn)動，一般用正交分解法解題(注意靈活選取坐標(biāo)軸的方向，既可以分解力，也可

6、以分解加速度)。當(dāng)研究對象在研究過程的不同階段受力情況有變化時，那就必須分階段進(jìn)行受力分析， 分階段列方程求解。注：解題要養(yǎng)成良好的習(xí)慣。只要嚴(yán)格按照以上步驟解題，同時認(rèn)真畫出受力分析圖，標(biāo)出運(yùn)動情況，那么 問題都能迎刃而解。(6)運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決的動力學(xué)問題常?？梢苑譃閮煞N類型(兩類動力學(xué)基本問題)：(1)已知物體的受力情況，要求物體的運(yùn)動情況.如物體運(yùn)動的位移、速度及時間等.（2）已知物體的運(yùn)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)已知條件求體運(yùn)動的加速度，然后再由此得出問題的答案.兩類動力學(xué)基本問題的解題思路圖解如下：加速度a 4牛頓第二定律 運(yùn)動

7、學(xué)公式可見，不論求解那一類問題，求解加速度是解題的橋梁和紐帶，是順利求解的關(guān)鍵。3、牛頓第三定律：兩個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。理解要點(diǎn)：（1）作用力和反作用力相互依賴性，它們是相互依存，互以對方作為自已存在的前提；（2）作用力和反作用力的同時性，它們是同時產(chǎn)生、同時消失，同時變化，不是先有作用力后有反作用力；（3）作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力；（4）作用力和反作用力是不可疊加的，作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可求它們的合力，兩個力的作用效果不能相互抵消，這應(yīng)注意同二力平衡加以區(qū)別。（5）區(qū)分一對作用力反作用力和一對平衡

8、力：一對作用力反作用力和一對平衡力的共同點(diǎn)有：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上上不同點(diǎn)有：作用力反作用力作用在兩個丕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。.物體受力分析的基本程序：（1）確定研究對象；（2）采用隔離法分析其他物體對研究對象的作用力；（3）按照4)先重力，然后環(huán)繞物體一周找出跟研究對象接觸的物體，并逐個分析這些物體對研究對象的彈力和摩擦力（畫物體受力圖，沒有特別要求，則畫示意圖即可。.超重和失重：（1）超重：物體具有豎直向上的加速度稱

9、物體處于超重。處于超重狀態(tài)的物體對支持面的壓力F（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w的重力，即 F=mg+ma. ; （2）失重：物體具有豎直向下的加速度稱物體處于失重。處于失重狀態(tài)的物體對支持面的壓力Fn （或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力mg ,即FN=mg ma ,當(dāng)a=g時，F(xiàn)n=0,即物體處于完全失重。6、牛頓定律的適用范圍：（1）只適用于研究慣性系中運(yùn)動與力的關(guān)系，不能用于非慣性系； （2）只適用于解決宏觀物體的低速運(yùn)動問題，不能用來處理高速運(yùn)動問題；（3）只適用于宏觀物體，一般不適用微觀粒子。二、解析典型問題問題1 :必須弄清牛頓第二定律的矢量性。,可以利用正交分圖1牛頓第二定律 F=m

10、a是矢量式，加速度的方向與物體所受合外力的方向相同。在解題時 解法進(jìn)行求解。例1、如圖1所示，電梯與水平面夾角為 300，當(dāng)電梯加速向上運(yùn)動時，人對梯面壓力是其重力的6/5 ,則人與梯面間的摩擦力是其重力的多少倍？分析與解：對人受力分析，他受到重力mg、支持力Fn和摩擦力Ff作用，如圖1所示.取水平向右為x軸正向，豎直向上為 y軸正向，此時只需分解加速度，據(jù)牛頓第 二定律可得：Ff=macos30 0,FN-mg=masin30 0Fn6Ff.3因為-,解得.mg 5mg5問題2:必須弄清牛頓第二定律的瞬時性。物體在某一時刻加速度牛頓第二定律是表示力的瞬時作用規(guī)律，描述的是力的瞬時作用效果一產(chǎn)

11、生加速度。的大小和方向，是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的。當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)=ma對運(yùn)動過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時刻的對應(yīng)量，即同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失。例2、如圖2 (a)所示，一質(zhì)量為 m的物體系于長度分別為 Li、L2的兩根細(xì)線上,LiLi的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為九L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加速度。(I)下面是某同學(xué)對該題的一種解法:L2圖 2(a)分析與解：設(shè)Li線上拉力為Ti, L2線上拉力為T2,重力為mg ,物體在三力作用下保持平衡，有Ticos

12、0 =mg , Tisin 0 =T2,T2= mgtan 0剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即在 T2反方向獲得加速度。因為 mg tan 0 =ma ,所以加速度a = g tan0 ,方向在T2反方向。你認(rèn)為這個結(jié)果正確嗎？請對該解法作出評價并說明理由。(2)若將圖2(a)中的細(xì)線Li改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖 2(b)所示，其他條件不變,求解的步驟和結(jié)果與(I)完全相同，即a = g tan 0 ,你認(rèn)為這個結(jié)果正確嗎？請說明理由。分析與解：(1)錯。因為L2被剪斷的瞬間，Li上的張力大小發(fā)生了變化。剪斷瞬時物體的加速度a=gsin0.(2)對。因為L2被剪斷的瞬間，彈簧 L

13、i的長度來不及發(fā)生變化，其大小和方向都不變。問題3:必須弄清牛頓第二定律的獨(dú)立性。圖3當(dāng)物體受到幾個力的作用時，各力將獨(dú)立地產(chǎn)生與其對應(yīng)的加速度(力的獨(dú)立作用原 理)，而物體表現(xiàn)出來的實際加速度是物體所受各力產(chǎn)生加速度疊加的結(jié)果。那個方向的力 就產(chǎn)生那個方向的加速度。例3、如圖3所示，一個劈形物體 M放在固定的斜面上，上表面水平，在水平面上放有光滑小球 m,劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動軌跡是:A.沿斜面向下的直線B.拋物線C.豎直向下的直線D.無規(guī)則的曲線。分析與解：因小球在水平方向不受外力作用，水平方向的加速度為零，且初速度為零，故小球?qū)⒀刎Q直向下的直線運(yùn)動，即 C選項正

14、確。問題4 :必須弄清牛頓第二定律的同體性。加速度和合外力(還有質(zhì)量)是同屬一個物體的，所以解題時一定要把研究對象確定好，把 研究對象全過程的受力情況都搞清楚。例4、一人在井下站在吊臺上，用如圖 4所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺和自己提升上來。圖中跨過滑輪的兩段繩都認(rèn)為是豎直的且不計摩擦。吊臺的質(zhì)量m=15kg,人的質(zhì)量為M=55kg,起動時吊臺向上的加速度是a=0.2m/s 2,求這時人對吊臺的壓力。(g=9.8m/s 2)分析與解：選人和吊臺組成的系統(tǒng)為研究對象，受力如圖5所示，F(xiàn)為繩的拉力，由牛頓第F | F 叱 t (m+M)g圖5二定律有：2F-(m+M)g=(M+m)a則拉力大小為：F

15、 (M皿g) 350N2再選人為研究對象， 受力情況如圖6所示，其中Fn是吊臺對人的支持力。由牛頓第二定律得：F+F N-Mg=Ma,故 FN=M(a+g)-F=200N.由牛頓第三定律知，人對吊臺的壓力與吊臺對人的支持力大小相等，方向相反，因此人對a F八FnMg吊臺的壓力大小為 200N ,方向豎直向下。問題5:必須弄清面接觸物體分離的條件及應(yīng)用。相互接觸的物體間可能存在彈力相互作用。對于面接觸的物體，在接觸面間彈力變?yōu)榱銜r，它們將要分離。抓住相互接觸物體分離的這一條件，就可順利解答相關(guān)問題。下面舉例說明。例5、一根勁度系數(shù)為k,質(zhì)量不計的輕彈簧，上端固定 ，下端系一質(zhì)量為 m的物體，有一

16、水平板圖7將物體托住，并使彈簧處于自然長度。如圖 7所示?，F(xiàn)讓木板由靜止開始以加速度a(a vg=勻加速向下移動。求經(jīng)過多長時間木板開始與物體分離。分析與解：設(shè)物體與平板一起向下運(yùn)動的距離為x時，物體受重力 mg ,彈簧的彈力F=kx和平板的支持力N作用。據(jù)牛頓第二定律有:mg-kx-N=ma 得 N=mg-kx-ma當(dāng)N=0時，物體與平板分離，所以此時xm(g a)k圖8.2+ 2m(g a)因為x:at ,所以t J一(。ka例6、如圖8所示，一個彈簧臺秤的秤盤質(zhì)量和彈簧質(zhì)量都不計，盤內(nèi)放一個物體 P處于靜止，P的質(zhì)量m=12kg ,彈簧的勁度系數(shù) k=300N/m ?，F(xiàn)在給P施加一個豎直

17、向上的力F,使P從靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動，已知在t=0.2s內(nèi)F是變力，在 0.2s以后F是恒力，g=10m/s 2則F的最小值是,F的最大值是min =ma,又因此時 N=mg ,所以有 圖9m 2=10 . 5kg的物體P,彈簧質(zhì)量不計，其勁度系數(shù)分析與解：因為在 t=0.2s內(nèi)F是變力，在t=0.2s以后F是恒力，所以在t=0.2s時，P離開秤盤。此時 P受到盤的支持力為零，由于盤和彈簧的質(zhì)量都不計，所以此時彈簧處于原長。在00.2s這段時 間內(nèi)P向上運(yùn)動的距離：x=mg/k=0.4m122x因為x 2 at ,所以p在這段時間的加速度 a y當(dāng)P開始運(yùn)動時拉力最小，此時對物體P有

18、N-mg+FFmin =ma=240N.當(dāng)P與盤分離時拉力 F最大，F(xiàn)max=m(a+g)=360N.例7、一彈簧秤的秤盤質(zhì)量 m 1=1 . 5kg ,盤內(nèi)放一質(zhì)量為為k=800N/m ,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖 9所示?，F(xiàn)給P施加一個豎直向上的力 F,使P從靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動，已知在最初0. 2s內(nèi)F是變化白1在 0. 2s后是恒定的，求 F的最大值和最小值各是多少？(g=10m/s 2)分析與解：因為在 t=0.2s內(nèi)F是變力，在t=0.2s以后F是恒力，所以在t=0.2s時，P離開秤盤。此時 P受到盤的支持力為零，由于盤的質(zhì)量 m 1=1 .5kg，所以此時彈簧不能處于原長，這

19、與例2輕盤不同。設(shè)在00.2s這段時間內(nèi)P向上運(yùn)動的距離為 x,對物體P據(jù)牛頓第二定律可得：F+N-m 2g=m 2a對于盤和物體P整體應(yīng)用牛頓第二定律可得：(mi m2)gF k x (mi m2)g (mi m2)akm2g m1a1 2令N=0 ,并由述二式求得 x ,而x 7at ,所以求得a=6m/s 2.k2當(dāng)P開始運(yùn)動時拉力最小，此時對盤和物體 P整體有Fmin =(m 1+m 2)a=72N.當(dāng)P與盤分離時拉力 F最大，F(xiàn)max=m 2(a+g)=168N.問題6 :必須會分析臨界問題。例8、如圖10 ,在光滑水平面上放著緊靠在一起的A B兩物體，B的質(zhì)量是A的 2倍，B受到向

20、右的恒力Fb=2N , A受到的水平力F A=(9-2t)N , (t的單位是s)。從t = 0開始計時，則：A物體在3s末時刻的加速度是初始時刻的5/11倍； TOC o 1-5 h z t 4 s后,B物體做勻加速直線運(yùn)動；-ft = 4.5s時,A物體的速度為零；圖10t4.5s后,AB的加速度方向相反。分析與解：對于 A、B整體據(jù)牛頓第二定律有：FA+FB=(m A+m B)a,設(shè)A、B間的作用為N,則對B據(jù)牛頓第二定律可得：N+F B=m BaFa Fb16 4t解得 NmB - FbNmA mB3當(dāng)t=4s時N=0 , A、B兩物體開始分離，此后B做勻加速直線運(yùn)動，而 A做加速度逐

21、漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)t=4.5s時A物體的加速度為零而速度不為零。t4.5s后，A所受合外力反向，即 A、B的加速度方向相反。士。Fa Fb當(dāng)tg時，則小球?qū)ⅰ帮h”離斜面，只受兩力作用，如圖時細(xì)線與水平方向間的夾角“45 0.由牛頓第二定律得：Tcos a=ma,TsinT mja2 g2%5mg。問題7：必須會用整體法和隔離法解題。兩個或兩個以上物體相互連接參與運(yùn)動的系統(tǒng)稱為連接體,以平衡態(tài)或非平衡態(tài)下連接體問題擬題屢次呈現(xiàn)于高考卷面中，是考生備考臨考的難點(diǎn)之一例10、用質(zhì)量為m、長度為L的繩沿著光滑水平面拉動質(zhì)量為M的物體，在繩的一端所施加的水平拉力為 F,如圖14所示，求:圖14(1)物

22、體與繩的加速度;(2)繩中各處張力的大小(假定繩的質(zhì)量分布均勻，下垂度可忽略不計。分析與解：(1)以物體和繩整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得:F= (M+m ) a,解得 a=F/(M+m).(2)以物體和靠近物體 x長的繩為研究對象， 如圖15所示。根據(jù)牛頓第二定律可,口m F得：Fx=(M+mx/L)a=(M+x)L M m圖15由此式可以看出： 繩中各處張力的大小是不同的， 當(dāng)x=0時，繩施于物體 M的M力的大小為 M m例11、如圖16所示，AB為一光滑水平橫桿，桿上套一輕環(huán)，環(huán)上系一長為L質(zhì)量不計的細(xì)繩，繩的另端拴一質(zhì)量為 m的小球，現(xiàn)將繩拉直，且與 AB平行，由靜止釋放小球，則

23、當(dāng)細(xì)繩與AB成0角時，小球速度的水平分量和豎直分量的大小各是多少？輕環(huán)移動的距離d是多少?分析與解：本題是“輕環(huán)”模型問題。由于輕環(huán)是套在光滑水平橫桿上的，在小球下落過程中，由于輕環(huán)可以無摩擦地向右移動， 故小球在落到最低點(diǎn)之前，繩子對小球始終沒有力的作用，小球在下落過程中只受到重力作用。因此，小球的運(yùn)動軌跡是豎直向下的，這樣當(dāng)繩子與橫桿成。角時，小球的水平分速度為Vx=0,小球的豎直分速度Vyv;2gLsin ?？汕蟮幂p環(huán)移動的距離是d=L-Lcos 9.問題8:必須會分析與斜面體有關(guān)的問題。例12、如圖17所示，水平粗糙的地面上放置一質(zhì)量為M、傾角為。的斜面體，斜面體表面也是粗糙的有一質(zhì)量

24、為m的小滑塊以初速度V。由斜面底端滑上斜面上經(jīng)過時間t到達(dá)某處速度為零，在小滑塊上滑過程中斜面體保持不動。求此過程中水平地面對斜面體的摩擦力與支持力各為多大?分析與解：取小滑塊與斜面體組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)受到的外力有重力(m+M)g/地面對系統(tǒng)的支持力N、靜摩擦力f(向下)。建立如圖17所示的坐標(biāo)系，對系統(tǒng)在水平方向與豎直方向分別應(yīng)用牛頓第二定律得:f=0 mV 0cos 0/t,N (m+M)g=0 mV osin 0/tmV0 cos所以f ，方向向左；N (m M)g叱詈問題9:必須會分析傳送帶有關(guān)的問題。例13、如圖18所示，某工廠用水平傳送帶傳送零件，設(shè)兩輪子圓心的距離為S,傳

25、送帶與零件間的動摩擦因數(shù)為小傳送帶的速度恒為 V,在P點(diǎn)輕放一質(zhì)量為 m的零件，并使被傳送到右邊的 Q處。設(shè)零件運(yùn)動的后一段與傳送帶之間無滑動，則傳送所需時間為,摩擦力對零件做功為分析與解：剛放在傳送帶上的零件，起初有個靠滑動摩擦力加速的過程，當(dāng)速度增加到與傳送帶速度相同時，物體與傳送帶間無相對運(yùn)動，摩擦力大小由f二師g突變?yōu)榱悖撕笠运俣?V走完余下距離。1 V2V2-g共用時間t t1t2V2-g摩擦力對零件做功W1 2mV2由于f= !img=ma, 所以 a= 聞.， V V加速時間t1-a g 1 , 2加速位移S1at；2通過余下距離所用時間例14、如圖19所示，傳送帶與地面的傾角

26、0 =37 ,從A到B的長度為16m,傳送帶以 V0=10m/s 的速度逆時針轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端無初速的放一個質(zhì)量為0.5 kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)科=0.5 ,求圖20物體從A運(yùn)動到B所需的 時間是多少？ (sin37。=0.6,cos37 0 =0.8)分析與解：物體放在傳送帶上后，開始階段，傳送帶的速度大于物體的速度，傳送帶給物體一沿斜面向下的滑動摩擦力,物體由靜止開始加速下滑，受力分析如圖20 (a)所示；當(dāng)物體加速至與傳送帶速度相等時，由于tan 0 ,物體在重力作用下將繼續(xù)加速，此后物體的速度大于傳送帶的速度，傳送帶給物體沿傳送帶向上的滑動摩擦力，但合力沿傳送帶向下，物體繼續(xù)加速下滑, 受力分析如圖20(b)所示。綜上可知，滑動摩擦力的方向在獲得共同速度的瞬間發(fā)生了 “突變”開始階段由牛頓第二定律得：m g sin 0 +m gcos 0= ma1;所以：a= g sin 0 + w gcos 0=10m