【學(xué)海導(dǎo)航】高中物理第2輪復(fù)習(xí) 專題1 第2講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和直線運(yùn)動(dòng)課件

第講2牛頓運(yùn)動(dòng)定律和直線運(yùn)動(dòng)專題一力和運(yùn)動(dòng)

1．力和直線運(yùn)動(dòng)的關(guān)系當(dāng)物體所受合外力與速度共線時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng)(1)若F合=0，v0≠0，物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)．

(2)若F合恒定且不為零，且與v0同向時(shí)，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．

(3)若F合恒定且不為零，且與v0反向時(shí)，物體將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．(4)若F合不恒定，物體做變加速或變減速直線運(yùn)動(dòng)．瞬時(shí)性力和加速度同生、同滅、同變化同體性在F=ma中，m、F、a都是針對(duì)同一個(gè)研究對(duì)象的物理量矢量性a與F的方向總是相同的獨(dú)立性當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，每一個(gè)力分別產(chǎn)生的加速度只與此力有關(guān)，與其他力無(wú)關(guān)相對(duì)性適用于低速、宏觀；只在慣性系中成立

2．牛頓第二定律

(1)牛頓第二定律表達(dá)式F=ma，(2)牛頓第二定律的特性Fx=maxFy=may{

3.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論

4．典型的勻變速直線運(yùn)動(dòng)(1)只受重力作用的自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)．(2)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始被加速或帶電粒子沿著平行于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．(3)物體、質(zhì)點(diǎn)或帶電粒子所受的各種外力的合力恒定，且合力方向與初速度方向平行的運(yùn)動(dòng)．

5．物體在變力作用下的直線運(yùn)動(dòng)

(1)受力特點(diǎn)物體(或質(zhì)點(diǎn))受到大小不斷變化，方向始終與速度在一條直線上的合外力作用時(shí)，做加速度大小不斷變化的非勻變速直線運(yùn)動(dòng)．(2)典型的非勻變速直線運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)a．物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力條件是回復(fù)力的大小與物體相對(duì)平衡位置的位移成正比，力的方向與位移方向時(shí)刻相反，可表達(dá)為F=-kx，因而該運(yùn)動(dòng)是加速度不斷變化的非勻變速直線運(yùn)動(dòng)．b．無(wú)論是水平面還是豎直面(或斜面)上的彈簧振子的運(yùn)動(dòng)都是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱的特點(diǎn)，即回復(fù)力的大小、加速度大小、速率以及動(dòng)能、勢(shì)能(包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的位置是相等的．c．定量或定性分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中有關(guān)運(yùn)動(dòng)物理量的大小及變化情況，一般需要結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律和功能關(guān)系進(jìn)行分析和判斷．

類型一：運(yùn)用直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律(1)注意物理量的矢量性：對(duì)運(yùn)動(dòng)方程中a、v、s賦值時(shí)，應(yīng)注意它們的正、負(fù)號(hào)．(2)勻減速運(yùn)動(dòng)：①利用運(yùn)動(dòng)可逆性，勻減速運(yùn)動(dòng)的位移、速度大小，可以看成反向的勻加速運(yùn)動(dòng)來(lái)求得．②求剎車(chē)類單向不可逆勻減速運(yùn)動(dòng)的位移，應(yīng)注意先求出物體到停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．(3)用平均速度解勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：如果問(wèn)題給出一段位移及對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就可求出該段位移的平均速度，再結(jié)合速度公式、位移公式可較方便地求解問(wèn)題．

(4)追及問(wèn)題：①勻減速物體追趕同向勻速運(yùn)動(dòng)物體，恰能追上的臨界條件是：追上時(shí)兩者速度相同．②勻加速物體追趕同向勻速運(yùn)動(dòng)物體，追上前具有最大距離的臨界條件是：兩者速度相同．③勻速運(yùn)動(dòng)物體追趕同向勻加速物體，具有最小距離的臨界條件是：兩者速度相同．(5)對(duì)于等時(shí)間間隔的位移問(wèn)題(如頻閃照片)，優(yōu)先用“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶問(wèn)題”公式求解．【例1】】(2011·全國(guó)國(guó)新新課課標(biāo)標(biāo))甲乙乙兩兩輛輛汽汽車(chē)車(chē)都都從從靜靜止止出出發(fā)發(fā)做做加加速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，加加速速度度方方向向一一直直不不變變．．在在第第一一段段時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)，，兩兩輛輛汽汽車(chē)車(chē)的的加加速速度度大大小小不不變變，，汽汽車(chē)車(chē)乙乙的的加加速速度度大大小小是是甲甲的的兩兩倍倍；；在在接接下下來(lái)來(lái)的的相相同同時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)，，汽汽車(chē)車(chē)甲甲的的加加速速度度大大小小增增加加為為原原來(lái)來(lái)的的兩兩倍倍，，汽汽車(chē)車(chē)乙乙的的加加速速度度大大小小減減小小為為原原來(lái)來(lái)的的一一半半．．求求甲甲乙乙兩兩車(chē)車(chē)各各自自在在這這兩兩段段時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)走走過(guò)過(guò)的的總總路路程程之之比比．．【解析析】設(shè)汽汽車(chē)車(chē)甲甲在在第第一一段段時(shí)時(shí)間間間間隔隔末末時(shí)時(shí)刻刻t0的速速度度為為v，第第一一段段時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)行行駛駛的的路路程程為為s1，加加速速度度為為a；在在第第二二段段時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)行行駛駛的的路路程程為為s2.由運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)學(xué)學(xué)公公式式得得設(shè)汽汽車(chē)車(chē)乙乙在在時(shí)時(shí)刻刻t0的速速度度為為v′，在在第第一一、、二二段段時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)行行駛駛的的路路程程分分別別為為s1′、s2′.同樣樣有有設(shè)甲甲、、乙乙兩兩車(chē)車(chē)行行駛駛的的總總路路程程分分別別為為s、s′，則則有有s=s1+s2s′=s1′+s2′聯(lián)立立以以上上各各式式解解得得，，甲甲、、乙乙兩兩車(chē)車(chē)各各自自行行駛駛的的總總路路程程之之比比為為【變式式題題】如圖圖1--2--1所示示，，長(zhǎng)長(zhǎng)12m質(zhì)量量為為50kg的木木板板右右端端有有一一立立柱柱．．木木板板置置于于水水平平地地面面上上，，木木板板與與地地面面間間的的動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦因因數(shù)數(shù)為為0.1，質(zhì)質(zhì)量量為為50kg的人人立立于于木木板板左左端端，，木木板板與與人人均均靜靜止止，，當(dāng)當(dāng)人人以以4m/s2的加加速速度度勻勻加加速速向向右右奔奔跑跑至至板板的的右右端端時(shí)時(shí)，，立立刻刻抱抱住住立立柱柱，，(取g=10m/s2)試求求：：(1)人在在奔奔跑跑過(guò)過(guò)程程中中受受到到的的摩摩擦擦力力的的大大小小．．(2)人在在奔奔跑跑過(guò)過(guò)程程中中木木板板的的加加速速度度．．(3)人從從開(kāi)開(kāi)始始奔奔跑跑至至到到達(dá)達(dá)木木板板右右端端所所經(jīng)經(jīng)歷歷的的時(shí)時(shí)間間．．圖1--2--1【解析析】(1)設(shè)人人的的質(zhì)質(zhì)量量為為m，加加速速度度為為a1，木木板板的的質(zhì)質(zhì)量量為為M，加加速速度度為為a2，人人對(duì)對(duì)木木板板的的摩摩擦擦力力為為f.則對(duì)對(duì)人人有有：：f=ma1=200N，方方向向向向右右．．【解析析】(1)設(shè)人人的的質(zhì)質(zhì)量量為為m，加加速速度度為為a1，木木板板的的質(zhì)質(zhì)量量為為M，加加速速度度為為a2，人人對(duì)對(duì)木木板板的的摩摩擦擦力力為為f.則對(duì)對(duì)人人有有：：f=ma1=200N，方方向向向向右右．．類型型二二：：力力和和加加速速度度的的瞬瞬時(shí)時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)關(guān)系系在牛牛頓頓第第二二定定律律中中，，物物體體所所受受的的合合外外力力和和加加速速度度具具有有瞬瞬時(shí)時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)關(guān)系系，，即即F和a具有有同同時(shí)時(shí)性性．．在在這這些些問(wèn)問(wèn)題題中中關(guān)關(guān)鍵鍵注注意意繩繩子子或或彈彈簧簧模模型型中中力力是是否否發(fā)發(fā)生生突突變變．．【例2】】如圖圖1--2--2所示示，，在在傾傾角角為為的光光滑滑斜斜面面P上有有兩兩個(gè)個(gè)用用輕輕質(zhì)質(zhì)彈彈簧簧相相連連的的物物塊塊A、B，C為一一垂垂直直固固定定在在斜斜面面上上的的擋擋板板．．P和C總質(zhì)質(zhì)量量為為M，A、B質(zhì)量量均均為為m，彈彈簧簧的的勁勁度度系系數(shù)數(shù)為為k，系系統(tǒng)統(tǒng)靜靜止止于于光光滑滑水水平平面面上上．．現(xiàn)現(xiàn)開(kāi)開(kāi)始始用用一一水水平平力力F作用用于于P，且且從從零零開(kāi)開(kāi)始始逐逐漸漸增增大大，，求求：：物物塊塊B剛要要離離開(kāi)開(kāi)C時(shí)力力F的大大小小和和從從開(kāi)開(kāi)始始到到此此時(shí)時(shí)物物塊塊A相對(duì)對(duì)斜斜面面的的位位移移d.(物塊塊A一直直沒(méi)沒(méi)有有離離開(kāi)開(kāi)斜斜面面，，重重力力加加速速度度為為g)圖1--2--2【解析析】當(dāng)B剛要要離離開(kāi)開(kāi)擋擋板板時(shí)時(shí)，，由由于于A、B質(zhì)量量相相等等，，它它們們的的重重力力在在斜斜面面上上的的分分力力也也相相等等，，所所以以彈彈簧簧無(wú)無(wú)形形變變．．B受力力如如圖圖，，設(shè)設(shè)此此時(shí)時(shí)三三物物塊塊有有共共同同的的加加速速度度a.則有有對(duì)P、A、B用整整體體法法，，根根據(jù)據(jù)牛頓頓第第二二定定律律得得F=(2m+M)a【變式式題題】(2011·全國(guó)國(guó)新新課課標(biāo)標(biāo))如圖圖1--2--3，在在光光滑滑水水平平面面上上有有一一質(zhì)質(zhì)量量為為m1的足足夠夠長(zhǎng)長(zhǎng)的的木木板板，，其其上上疊疊放放一一質(zhì)質(zhì)量量為為m2的木木塊塊．．假假定定木木塊塊和和木木板板之之間間的的最最大大靜靜摩摩擦擦力力和和滑滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力相相等等．．現(xiàn)現(xiàn)給給木木塊塊施施加加一一隨隨時(shí)時(shí)間間t增大大的的水水平平力力F=kt(k是常常數(shù)數(shù))，木木板板和和木木塊塊加加速速度度的的大大小小分分別別為為a1和a2，下下列列反反映映a1和a2變化化的的圖圖線線中中正正確確的的是是()圖1--2--3答案案：：A【解析析】由外外力力F=kt可知知F隨時(shí)時(shí)間間增增大大，，初初始始時(shí)時(shí)選選m1和類型型三三：：超超重重失失重重問(wèn)問(wèn)題題超重重和和失失重重并并非非物物體體在在同同一一位位置置重重力力發(fā)發(fā)生生變變化化，，也也不不是是指指物物體體在在不不同同地地理理位位置置時(shí)時(shí)重重力力發(fā)發(fā)生生變變化化，，而而是是指指在在同同一一地地點(diǎn)點(diǎn)物物體體的的““視視重重””，，即即物物體體對(duì)對(duì)其其支支持持物物的的壓壓力力或或它它對(duì)對(duì)懸懸掛掛物物的的拉拉力力大大小小發(fā)發(fā)生生變變化化．．超超重重和和失失重重與與物物體體的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方向向即即與與速速度度方方向向無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)，，而而只只與與物物體體的的加加速速度度方方向向有有關(guān)關(guān)．．物物體體加加速速向向上上或或減減速速向向下下運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)超超重重；；加加速速向向下下或或減減速速向向上上運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)失失重重，，具具有有重重力力加加速速度度g時(shí)完完全全失失重重．．【例3】】(2011·北京京)“蹦極極””就就是是跳跳躍躍者者把把一一端端固固定定的的長(zhǎng)長(zhǎng)彈彈性性繩繩綁綁在在踝踝關(guān)關(guān)節(jié)節(jié)等等處處，，從從幾幾十十米米高高處處跳跳下下的的一一種種極極限限運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)．．某某人人做做蹦蹦極極運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，所所受受繩繩子子拉拉力力F的大大小小隨隨時(shí)時(shí)間間t變化化的的情情況況如如圖圖1--2--4所示示．．將將蹦蹦極極過(guò)過(guò)程程近近似似為為在在豎豎直直方方向向的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，重重力力加加速速度度為為g.據(jù)圖圖可可知知，，此此人人在在蹦蹦極極過(guò)過(guò)程程中中最最大大加加速速度度約約為為()圖1--2--4A．GB．2gC．3gD．4g【解析析】從圖圖中中可可以以看看出出，，最最后后繩繩子子拉拉力力穩(wěn)穩(wěn)定定不不變變，，表表明明人人已已經(jīng)經(jīng)靜靜止止不不動(dòng)動(dòng)，，此此時(shí)時(shí)繩繩子子的的拉拉力力等等于于重重力力，，所所以以，，根根據(jù)據(jù)牛牛頓頓第第二二定定律律，，最最大大加加速速度度【答案案】B【變式式題題】(2011·四川川)如圖圖1--2--5是““神神舟舟””系系列列航航天天飛飛船船返返回回艙艙返返回回地地面面的的示示意意圖圖，，假假定定其其過(guò)過(guò)程程可可簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化為為：：打打開(kāi)開(kāi)降降落落傘傘一一段段時(shí)時(shí)間間后后，，整整個(gè)個(gè)裝裝置置勻勻速速下下降降，，為為確確保保安安全全著著陸陸，，需需點(diǎn)點(diǎn)燃燃返返回回艙艙的的緩緩沖沖火火箭箭，，在在火火箭箭噴噴氣氣過(guò)過(guò)程程中中返返回回艙艙做做減減速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，則則()A．火箭箭開(kāi)始始噴氣氣瞬間間傘繩繩對(duì)返返回艙艙的拉拉力變變小B．返回回艙在在噴氣氣過(guò)程程中減減速的的主要要原因因是空空氣阻阻力C．返回回艙在在噴氣氣過(guò)程程中所所受合合外力力可能能做正正功D．返回回艙在在噴氣氣過(guò)程程中處處于失失重狀狀態(tài)A圖1-2-5【解析】火箭開(kāi)開(kāi)始噴噴氣前前降落落傘勻勻速下下降，，拉力力等于于阻力力減去去降落落傘受受到的的重力力，火火箭開(kāi)開(kāi)始噴噴氣瞬瞬間降降落傘傘減速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)有f-mg-T=ma，因而而傘繩繩對(duì)返返回艙艙的拉拉力變變小，，A對(duì)；減減速的的主要要原因因是噴噴氣緩緩沖的的結(jié)果果，B錯(cuò)；噴噴氣過(guò)過(guò)程合合外力力向上上，做做負(fù)功功，加加速度度方向向向上上，返返回艙艙處于于超重重狀態(tài)態(tài)，故故CD錯(cuò)．類型四四：簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的連接接體問(wèn)問(wèn)題兩個(gè)或或兩個(gè)個(gè)以上上物體體相互互連接接參與與運(yùn)動(dòng)動(dòng)的系系統(tǒng)稱稱為連連接體體，以以平衡衡態(tài)或或非平平衡態(tài)態(tài)下連連接體體問(wèn)題題擬題題屢次次出現(xiàn)現(xiàn)在高高考試試題中中，常常用整整體法法和隔隔離法法相結(jié)結(jié)合解解決問(wèn)問(wèn)題．．【例4】用質(zhì)量量為m、長(zhǎng)度度為L(zhǎng)的繩沿沿著光光滑水水平面面拉動(dòng)動(dòng)質(zhì)量量為M的物體體，在在繩的的一端端施加加的水水平拉拉力為為F，如圖圖1-2-6所示，，求：：(1)物體與與繩的的加速速度；；(2)繩中各各處張張力的的大小小(假定繩繩的質(zhì)質(zhì)量分分布均均勻，，下垂垂度可可忽略略不計(jì)計(jì))．圖1-2-6【解析】(1)以物體體和繩繩整體體為研研究對(duì)對(duì)象，，根據(jù)據(jù)牛頓頓第二二定律律可得得：F=(M+m)a，解得a=F/(M+m)(2)以物體體和靠靠近物物體x長(zhǎng)的繩繩為研研究對(duì)對(duì)象，，如圖圖所示示．根根據(jù)牛牛頓第第二定定律可可得：：【變式題題】(山東省省育才才中學(xué)學(xué)2010屆高三三9月月考考)如圖1-2-7所示，，質(zhì)量量M=8kg的小車(chē)車(chē)放在在水平平光滑滑的平平面上上，在在小車(chē)車(chē)左端端加一一水平平推力力F=8N，當(dāng)小小車(chē)向向右運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的速度度達(dá)到到1.5m/s時(shí)，在在小車(chē)車(chē)前端端輕輕輕地放放上一一個(gè)大大小不不計(jì)，，質(zhì)量量為m=2kg的小物物塊，，物塊塊與小小車(chē)間間的動(dòng)動(dòng)摩擦擦因數(shù)數(shù)μ=0.2，小車(chē)車(chē)足夠夠長(zhǎng)．．求(1)小物塊塊放后后，小小物塊塊及小小車(chē)的加速速度各各為多多大？？(2)經(jīng)多長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間間兩者者達(dá)到到相同同的速速度？？圖1-2-7(3)從小物物塊放放上小小車(chē)開(kāi)開(kāi)始，，經(jīng)過(guò)過(guò)t=1.5s小物塊塊通過(guò)過(guò)的位位移大大小為為多少少？(取g=10m/s2)．【解析】類型五五：牛牛頓運(yùn)運(yùn)動(dòng)定定律與與電學(xué)學(xué)的綜綜合問(wèn)問(wèn)題涉及電電磁力力的運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，特別別是涉涉及實(shí)實(shí)際生生活應(yīng)應(yīng)用，，如運(yùn)運(yùn)用傳傳感器器，設(shè)設(shè)計(jì)電電路測(cè)測(cè)量力力、速速度、、加速速度等等物理理量的的綜合合問(wèn)題題．這這類問(wèn)問(wèn)題對(duì)對(duì)知識(shí)識(shí)綜合合運(yùn)用用的要要求較較高，，能較較好的的考查查學(xué)生生理論論聯(lián)系系實(shí)際際的能能力，，將成成為近近年高高考的的熱點(diǎn)點(diǎn)題型型．【例5】如圖1-2-8所示，，為一一種測(cè)測(cè)定風(fēng)風(fēng)力儀儀器的的原理理示意意圖，，圖中中P為金屬屬球，，懸掛掛在一一細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)金屬屬絲下下面，，O是懸點(diǎn)點(diǎn)，R0是保護(hù)護(hù)電阻阻，CD是水平平放置置的光光滑電電阻絲絲，與與細(xì)金金屬絲絲始終終保持持良好好接觸觸．無(wú)無(wú)風(fēng)時(shí)時(shí)細(xì)金金屬絲絲與電電阻絲絲在C點(diǎn)接