高三物理直線運動牛頓定律

高三物理直線運動牛頓定律直線運動知識重點：1、基本觀點①參照物，為了確定物體的地點和描繪其運動而選作標(biāo)準(zhǔn)的那個物體或物系統(tǒng)叫做參照物或參照系，中學(xué)階段往常選地面為參照物。②質(zhì)點，當(dāng)物體的形狀和大小在所研究的問題中可以忽視時，把這個物體當(dāng)作一個擁有質(zhì)量的幾何點，這樣的研究對象在力學(xué)中叫做質(zhì)點。③時間和時刻，任何物體的運動都是在空間和時間中進行的，與質(zhì)點所在某一坐標(biāo)相對應(yīng)的為時刻，與質(zhì)點所經(jīng)歷的某一段行程相對應(yīng)的為時間。時間自己擁有單向性，是不行逆的，兩個時刻的間隔就是一段時間。④行程與位移，質(zhì)點在空間的一個地點運動到另一個地點，運動軌跡的長度叫做質(zhì)點在這一運動過程中所經(jīng)過的行程。行程是標(biāo)量。質(zhì)點從空間的一個地點運動到另一個地點，其地點的變化，叫做質(zhì)點在這一運動過程中的位移。位移是矢量。距離是指位移的大小，距離是標(biāo)量。⑤均勻速度、剎時速度、速度；均勻速率、剎時速率、速率。運動物體的位移和發(fā)生這一段位移所用時間之比，即位移對時間的變化率，叫這段時間或這個位移的的均勻速度。當(dāng)時間間隔趨近于零時的均勻速度的極限值叫這一時刻的剎時速度。剎時速度簡稱速度。均勻加快度、剎時速度、速度都是矢量。物體經(jīng)過的行程和經(jīng)過這一行程所用時間的比值叫做這段時間或這段行程的均勻速率。當(dāng)時間間隔趨近于零時均勻速率的極限值叫做這一時刻的剎時速率，簡稱為速率。均勻速率、剎時速率、速率都是標(biāo)量。⑥加快度，速率對時間的變化率叫加快度。

a

v。t當(dāng)所取時間較長時，這一比值表示均勻加快度；當(dāng)所取時間趨于零時，這一比值的極限值表示即時加快度。對勻變速運動來說，加快度為恒量，其均勻速度和即時加快度是相等的。要正確理解加快度的觀點，一定劃分速度v，速度的變化v和速度對時間變化率v，這三個不一樣觀點。加t速度的方向與速度變化方向v方向一致，物體運動方向就是指運動速度方向，速度方向與速度變化方向不必定一致，所以加快度方向其實不必定跟速度方向一致。加快度反應(yīng)了物體速度變化快慢。物體速度變化的快慢和物體速度變化的大小又不是一回事。加快度追其產(chǎn)生本源是因為受力而產(chǎn)生的，是用速度變化率來量度的。在高中物理學(xué)習(xí)中，加快度是一個很重要的觀點。2、勻變速直線運動的基本規(guī)律反應(yīng)勻變速直線運動規(guī)律的公式有：（1）即時速度公式：vtv0at（2）位移公式：Sv0t1at223）位移速度公式：4）均勻速度公式：

2aSvt2v02vt2v0225）初速度為零的勻加快直線運動，在連續(xù)相等時間內(nèi)相鄰位移的比：S1∶S2∶S3∶∶Sn=1∶3∶5∶∶（2n1）6）勻變速直線運動中，連續(xù)相等時間內(nèi)相鄰位移的差：SS2S1S3S2SnSn1at2為恒量7）勻變速直線運動中，某段時間中間時刻的即時速度等于這段時間內(nèi)的均勻速度。8）勻變速直線運動中，某段位移中間地點的即時速度等于v02vt2。29）初速度為零的勻加快直線運動經(jīng)過連續(xù)相等位移所用時間之比為反應(yīng)勻變速直線運動規(guī)律的速度——時間圖象，以下圖：1）I勻加快直線II勻減速直線

vtv0atvtv0at（2）直線在縱軸上的截距為初速度v0（3）直線斜率為加快度a4）某段時間，線下包圍“面積”在數(shù)值上等于這段時間內(nèi)物體運動的位移。做勻變速直線運動的質(zhì)點，其運動狀況是用五個物理量來描繪的，這五個物理量是：初速度v0、末速度vt、加快度a、位移s、時間t。①兩個基本公式②幾個導(dǎo)出公式或稱協(xié)助公式，在實質(zhì)辦理問題中還需要不含t或不含a的公式，用數(shù)學(xué)解方程和均勻速度定義式能夠?qū)С鰒t2v022as不含t的表達式sv0vt·t不含a的表達式2③幾個實用的推論a隨意兩個連續(xù)相等時間間隔(T)內(nèi)，位移之差是常數(shù)ss2s1aT2b在一段時間內(nèi)，中間時刻的剎時速度v中時等于這段時間內(nèi)的均勻速度c若運動物體經(jīng)過某段位移初地點速度是v1，經(jīng)過末地點的速度是v2，那么經(jīng)過位移中點的剎時速度是v中點(v12v22)2。初速度為零的勻加快直線運動中的比率關(guān)系△每秒末的速度比：1∶2∶3∶∶n△前n秒內(nèi)的位移比：1∶4∶9∶∶n2△每

t秒內(nèi)的位移比：

1∶3∶5∶∶（

2n

1）△每

s米內(nèi)的時間比：

1∶(2

1)∶(

3

2)∶∶（

n

n1）對上述一些實用的推論請讀者要學(xué)會推導(dǎo)和論證，在推導(dǎo)和論證過程中既練習(xí)和掌握了運動學(xué)基本公式的應(yīng)用，又試試了轉(zhuǎn)述題和論證題的解題方法，而最后這一點正是最近幾年來高考大鋼提出的新要求。3、直線運動的圖象問題用圖象來描繪物理規(guī)律有時比用公式要更直觀和便捷，用圖象辦理問題就成為了一個高中學(xué)生的較高層次的能力，這也是歷年高考一定考察的一項重要內(nèi)容。高考大鋼中一方面說明不要求會用vt圖去議論問題，另一方面卻在考察學(xué)生對波形圖象，對磁感強度隨時間變化圖象Bt圖，對加快度隨時間變化圖象at較，對LC電路周期平方與電容圖象T2C圖的理解和相關(guān)計算。這就要求我們真實掌握用圖象辦理問題的方法和步驟，貫通融會、應(yīng)用于各領(lǐng)域之中。①運動學(xué)的平面直角坐標(biāo)系中主要有三種圖象，即位移時間圖象、速度時間圖象和加快度時間圖象。②如何辦理圖象問題認(rèn)請橫縱坐標(biāo)的物理意義及單位，這是辦理圖象問題的基礎(chǔ)。就像力學(xué)識題中第一確定研究對象同樣重要。再讀圖象各點的橫縱坐標(biāo)值，從?？v坐標(biāo)獲取位息是解決圖象問題的基礎(chǔ)。圖象的斜率常常有物理意義。比如st圖象中過某點的斜率表示某時刻或某地點時的速度；vt圖象中過某點的斜率表示時刻或某個速度時的加快度。也能夠進行逆向判斷。由斜率能否變化來判斷物體運動過程中速度或加快度能否變化。有此圖象與橫軸所圍面積有時也有物理意義。比方vt圖中必定區(qū)間內(nèi)圖象與橫軸所圍面積表示某段時間位移；氣體壓強隨體積變化圖象中圖象某部分與橫軸所圍面積表示氣體做功等等。我們應(yīng)當(dāng)會從直線運動圖象問題的辦理中學(xué)習(xí)和掌握辦理圖象問題的一般方法。牛頓定律1、牛頓第必定律：全部物體（質(zhì)點）老是保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力作用迫使它改變這類狀態(tài)為止。牛頓第必定律包括著以下一些重要內(nèi)容⑴揭穿出了物體在不受其余外力作用狀況下將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的這一特點——慣性，第必定律指出，任何物體都擁有慣性，故常稱為慣性定律。⑵第必定律以為力是改變物體運動狀態(tài)的原由，能夠說是對力下了定義。⑶物體在沒有遇到外力作用或合外力為零的狀況下，終究是靜止仍是作勻速直線運動，除了和參照系相關(guān)之外，一般要看初始狀態(tài)。2、牛頓第二定律：物體在外力的作用下，將獲取加速度。加快度的大小跟物體所受外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。加快度的方向跟外力的方向同樣。其數(shù)學(xué)表達式為Fkma在國際單位制中k1。應(yīng)用牛頓第二定律解決問題時要注意以下幾個問題①牛頓第二定律只合用于慣性系，即把地球看作靜止的；以地球為參照系或相對慣性系做勻速直線運動的系統(tǒng)；只合用于低速宏觀的領(lǐng)域。②力與加快度的剎時性和矢量體。物體所受協(xié)力和物體的加快度同時出現(xiàn)和消逝，加快度的方向與協(xié)力方向一致。③力的獨立作用原理。物體受的多個力各產(chǎn)生各的加快度，互不擾亂，能夠利使勁和加快度矢量法例進行辦理。3、牛頓第三定律：關(guān)于每一個作使勁，必定有一個等值反向的反作使勁。作使勁和反作使勁老是成對出現(xiàn)的，它們同時存在，同時消逝，分別用在兩個互相作用的物體上。對牛頓第三定律的理解要注意以下問題。要劃分均衡力，作使勁與反作使勁，從作用點角度剖析：均衡力作用在一個物體上而作使勁與反作使勁分別作用在互相作用的不一樣物體上。從力的性質(zhì)角度剖析：作使勁與反作使勁必定是同一性質(zhì)的力而均衡力沒有這個限制，不一樣性質(zhì)的力也能夠均衡。從力的依存關(guān)系角度剖析：作使勁與反作使勁互相依存，同時產(chǎn)生和消逝，而均衡力卻不存在互相依存的關(guān)系。在低速運動范圍，無論定靜止物體間的互相作用，仍是運動物體間的互相作用；無論是勻速運動物體間的互相作用，仍是加快運動物體間的互相作用；無論是連續(xù)的互相作用，仍是短暫的互相作用，都按照牛頓第三定律。（3）正確理解各物理量的數(shù)目關(guān)系牛頓第二定律給出了加快度與力和質(zhì)量三個物理量之間的定量關(guān)系，即力的大小等于質(zhì)量和加快度的大小的乘積。它不過指出F與ma的數(shù)目相等，但決不可以把F與ma當(dāng)作同樣的物理量。假如在剖析做加快運動的物體受力狀況時，把ma也作為一個外力算進去，以為有一個所謂“加快力”，明顯是錯誤的。實質(zhì)上加快度a是由合外力F產(chǎn)生的，其實不存在“加快力”。4）正確理解它們之間的方向關(guān)系。力和加快度都是矢量，牛頓第二定律不單表示力和加快度之間的大小關(guān)系，也確定了它們之間的方向關(guān)系。即加快度的方向老是跟合外力的方向同樣。我們必須抓住加快度方向和合外力方向一致性這個重點，不要把力的方向和物體運動（速度）的方向聯(lián)系在一同，不可以以為物體老是沿著它所受的合外力方向運動。(5）力和加快度之間是剎時對應(yīng)的公式Fma所確定的力和加快度的關(guān)系是一個剎時關(guān)系，也就是說物體遇到合外力時，立刻產(chǎn)生一個加快度，合外力不變（恒力），加快度也不變（勻變速運動）；合外力大小或方向改變時，加快度的大小或方向也立刻相應(yīng)改變；當(dāng)合外力變成零時，加快度也立刻變成零。二者同時存在，同時變化，同時消逝，且一一對應(yīng)。不要以為物體在某一剎時遇到合外力獲取加快度后就永遠保持這個加快度，只有當(dāng)合外力是一個大小和方向都不變的恒力時，物體才能獲取一個恒定不變的加快度。還應(yīng)注意：合外力（或加快度）的大小與速度的大小沒有直接關(guān)系。不可以以為合外力大則速度必定大，合外力小則速度就不行能大。其實物體所受合外力大，使物體產(chǎn)生的加快度也大，但它的速度能否大還要取決于初速度和加快運動的時間等要素。（6）單位：公式Fma也表達了F、m、a三者間的單位關(guān)系，只有單位采納國際單位制或厘米·克·秒制時，公式才能建立。解題時單位要一致，一般一律用國際單位制單位。7）注意定律的合用范圍牛頓第二定律只合用于解決宏觀物體的低速運動問題，而不可以用來解決微觀粒子和高速運動問題。并且在應(yīng)用牛頓第二定律時，一定選擇慣性參照系，即對地面靜止或勻速直線運動的坐標(biāo)系。所以公式中的加快度a是相關(guān)于地面靜止或勻速直線運動的參照物來說的。4、物體在不一樣的受力狀況下的運動狀態(tài)牛頓運動定律揭露了運動和力的關(guān)系，使我們認(rèn)識到力是物體運動狀態(tài)變化的原由。物體做這樣或那樣的運動，正是因為物體受力狀況和開端條件不一樣的緣由?，F(xiàn)就幾種常有運動列表說明以下：合外力加快度運動狀態(tài)（F）（a）靜止勻速直線運F=0a=0動初速度為零勻加速直線運動初速度不為零勻F=恒F與v0a=恒量加快直線運動量同方向初速度不為零勻F與v0減速直線運動反方向自由落體運動Fmgag

開端條件v0=0v00為必定值v0=0v00v0與a同方向v00v0與a反方向v00

運動規(guī)律s=0s=v·tvta·t1at22t22·a·svtv0atsv0·t1at22vt2v022asv0vtv2vtgt1gt22vt22gh豎直上拋物體的運動

v00豎直向vtv0gtF=mg12mg與v0反方向a=－g上，v0與g反hv0t2gt向vt2v022gh平拋物體的運動勻速圓周運動簡諧振動

F=mgmg與v0垂直a=gF大小恒定，方v2a向指向圓心R大小恒定方向指向圓心F為變量方向axk時刻指向均衡m地點

v00為水平方向，v0與g垂直v00大小一定，為圓弧的切線方向，a與v0時刻垂直在答復(fù)力作用下的振動阻力f=0

sxv·tsy1gt22v2FnmRmw2RFnv且恒指圓心F=－kx機械能守恒5、考證牛頓第二定律的實驗實驗注意：1）實驗中一直要求砂桶和砂的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，前者的總質(zhì)量最好不要超事后者總質(zhì)量的1/10。只有這樣，砂和砂桶的總質(zhì)量才能視為小車的拉力。2）實質(zhì)上