第三章牛頓運動定律課件

第三章牛頓運動定律課件第一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四考綱點擊備考導讀1.牛頓運動定律及牛頓定律的應用Ⅱ2.超重和失重Ⅰ3.單位制：要知道中學物理中涉及的國際單位制的基本單位和其他物理量的單位．包括小時、分、升、電子伏特(eV)Ⅰ說明：知道國際單位制中規(guī)定的單位符號4.實驗四：驗證牛頓運動定律1.牛頓運動定律是經(jīng)典物理學中最基本、最重要的規(guī)律，也是高考命題的熱點．正確理解理解慣性的概念，理解力和運動的關系，并能熟練地應用牛頓第二定律分析和計算問題是高考的考查重點．2.近幾年高考對牛頓運動定律的考查側重于單個物體的分析和計算．在今后的高考命題中常結合彈簧及實際問題進行考查．綜合性問題的考查趨向于解決生活、科技、工業(yè)生產(chǎn)等諸多問題，同時注意與電場、磁場的聯(lián)系．第二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四第1節(jié)牛頓第一定律牛頓第三定律

一、牛頓第一定律1.內(nèi)容：一切物體總保持____________狀態(tài)或______狀態(tài)，除非作用在它上面的力______它改變這種狀態(tài).2.意義：(1)指出力不是______物體運動的原因，而是______物體運動狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因．(2)指出一切物體都有______，因此牛頓第一定律又稱__________．第三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四二、慣性1.定義：物體保持原來的______________狀態(tài)或______狀態(tài)的性質(zhì)．2.性質(zhì)：慣性是一切物體都具有的性質(zhì)，是物體的______屬性，與物體的受力情況和運動情況______．3.慣性大小的量度：______是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小．4.慣性的表現(xiàn)受力情況慣性表現(xiàn)物體在不受外力或所受的合外力為零時使物體保持原來的________不變物體受到外力時________改變的難易程度；慣性大，物體________不易改變；慣性小，物體________容易改變第四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四三、牛頓第三定律作用力與反作用力的關系：一、1.勻速直線運動靜止迫使2.(1)維持改變(2)慣性慣性定律二、1.勻速直線運動靜止2.固有無關3.質(zhì)量4.運動狀態(tài)運動狀態(tài)運動狀態(tài)運動狀態(tài)三、相等相反同一條第五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四牛頓第一定律

2.牛頓第一定律導出了慣性的概念一切物體都有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)，這就是慣性．慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性．慣性大小的唯一量度是物體的質(zhì)量，物體的質(zhì)量越大，慣性就越大，運動狀態(tài)越難改變．慣性與物體是否受力、怎樣受力無關，與物體是否運動、怎樣運動無關，也與物體所處的地理位置無關

第六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四3.牛頓第一定律描述的是理想化狀態(tài)在實際中不受力的物體是不存在的，牛頓第一定律不能用實驗直接驗證，牛頓第一定律是以伽利略“理想實驗”為基礎，經(jīng)過科學抽象，歸納推理而總結出來的．特別提醒：(1)慣性不是一種力.慣性大小反映了改變物體運動狀態(tài)的難易程度,物體的慣性越大,它的運動狀態(tài)越難改變.(2)外力作用于物體上能使物體的運動狀態(tài)改變,但不能認為克服或改變了物體的慣性.第七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四(2011·南京模擬)如圖所示的一些實際生活中的現(xiàn)象，某同學試圖從慣性角度加以解釋，其中正確的是()A.采用了大功率的發(fā)動機后，某些一級方程式賽車的速度甚至能超過某些老式螺旋槳飛機的速度.這表明可以通過科學進步使小質(zhì)量的物體獲得大慣性B.射出槍膛的子彈在運動相當長一段距離后連一件棉衣也穿不透，這表明它的慣性小了C.貨運列車運行到不同的車站時，經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂，這些會改變它的慣性D.摩托車轉彎時，車手一方面要控制適當?shù)乃俣龋硪环矫嬉獙⑸眢w稍微向里傾斜，通過調(diào)控人和車的慣性達到行駛目的

第八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【點撥】物體的質(zhì)量是物體慣性的唯一量度.

解析：采用了大功率的發(fā)動機后，某些一級方程式賽車的速度甚至能超過某些老式螺旋槳飛機的速度，原因是功率變大了，但慣性不變，選項A錯誤；射出槍膛的子彈在運動相當長一段距離后連一件棉衣也穿不透，原因是子彈具有的動能過小，但慣性不變，選項B錯誤；貨運列車運行到不同的車站時，通常要摘下或加掛一些車廂，列車的質(zhì)量改變了，當然它的慣性也就改變了，選項C正確；摩托車轉彎時，車手一方面要控制適當?shù)乃俣龋硪环矫嬉獙⑸眢w稍微向里傾斜，調(diào)控人和車的重心位置，但整體的慣性不變，選項D錯誤．答案：C

第九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四點睛筆記

解決關于慣性概念理解的題目時，要緊緊抓住“物體的慣性只與物體的質(zhì)量有關，質(zhì)量是慣性的唯一量度，力能夠改變運動的狀態(tài)但不能改變慣性”這一關鍵點，明確物體的慣性與地理位置、運動狀態(tài)、是否受力、速度大小等因素均無關.

第十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四1.我國《道路交通安全法》中規(guī)定：各種小型車輛前排乘坐的人(包括司機)必須系好安全帶，對此下列說法正確的是()A.系好安全帶可以減小慣性B.是否系好安全帶對人和車的慣性沒有影響C.系好安全帶可以防止因車的慣性而造成的傷害D.系好安全帶可以防止因人的慣性而造成的傷害解析：是否系好安全帶與人和車的慣性無任何關系，但系好安全帶可以防止因車急停，乘客由于慣性而前傾碰撞到前面駕駛臺或擋風玻璃而帶來的傷害，選項BD正確．答案：BD第十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四牛頓第三定律

1.作用力與反作用力的關系

第十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.相互作用力與平衡力的比較

作用力與反作用力平衡力不同點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疊加性兩力作用效果不能疊加，不能求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力且合力為零依賴關系相互依存，不能單獨存在，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失無依賴關系，撤除一個，另一個可以依然存在力的性質(zhì)兩力性質(zhì)相同兩力可以性質(zhì)相同，也可以性質(zhì)不同相同點力的關系大小相等、方向相反、作用在同一條直線上特別提醒：一對相互作用力與一對平衡力的最直觀的區(qū)別是看作用點：一對平衡力的作用點在同一個物體上，一對相互作用力的作用點在兩個物體上.第十三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四(自編題)在2010年《中國達人秀》節(jié)目中，五十五歲的肖阿姨是一位普普通通的家庭主婦，她展示的才藝竟然是頭發(fā)拉車.300公斤的車，再加上車上坐的五個人，肖阿姨僅用自己的頭發(fā)就將它們連人帶車拖動了十幾米，評委和觀眾看得目瞪口呆，若不計繩子的質(zhì)量，則下列說法正確的是()A.因肖阿姨拉動了車子，所以肖阿姨頭發(fā)拉繩子的力大于車子拉繩子的力B.肖阿姨拉不動車子時，頭發(fā)拉繩子的力才和車子拉繩子的力大小相等，作用效果相互抵消C.不管什么情況，頭發(fā)拉繩子的力和車子拉繩子的力大小總是相等D.肖阿姨能夠用頭發(fā)拉動車子是因為肖阿姨的頭發(fā)對繩子的拉力大于車子受地面的最大靜摩擦力第十四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【點撥】(1)頭發(fā)拉繩子的力和繩子拉頭發(fā)的力，以及繩子拉車的力和車拉繩子的力是作用力和反作用力．(2)同一根繩子上的張力處處相等.解析：頭發(fā)拉繩子的力和繩子拉頭發(fā)的力，以及繩子拉車的力和車拉繩子的力是作用力和反作用力，在任何情況下都大小相等方向相反，與運動狀態(tài)無關．而同一根繩子上的張力處處相等，所以頭發(fā)拉繩子的力和車拉繩子的力在任何情況下都相等，A選項錯誤，C選項正確；頭發(fā)拉繩子的力和車子拉繩子的力作用在不同的物體上，不是平衡力，所以效果不可能抵消，B選項錯誤；當繩子對車的力大于車子的最大靜摩擦力時，車子受到的合外力不為零，車子前進，所以D選項正確．答案：CD第十五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四點睛筆記應用牛頓第三定律分析問題時應注意以下幾點(1)不要憑日常觀察的直覺印象隨便下結論,分析問題需嚴格依據(jù)科學理論.(2)理解應用牛頓第三定律時,一定抓住“總是”二字,即作用力與反作用力的這種關系與物體的運動狀態(tài)無關.(3)與平衡力區(qū)別應抓住作用力和反作用力分別作用在兩個物體上.第十六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.(改編題)中國探月工程二期的技術先導星“嫦娥二號”，于2010年10月1日傍晚在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征三號丙”運載火箭完美發(fā)射升空.下面關于飛船與火箭起飛的情形，敘述正確的是()A.火箭尾部向下噴氣，噴出的氣體反過來對火箭產(chǎn)生一個反作用力，從而讓火箭獲得了向上的推力B.火箭尾部噴出的氣體對空氣產(chǎn)生一個作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力C.火箭飛出大氣層后，由于沒有空氣，火箭雖然向下噴氣，但也無法獲得前進的動力D.飛船進入運行軌道之后，與地球之間仍然存在一對作用力與反作用力第十七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四解析：火箭升空時，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對相互作用的物體，火箭向下噴氣時，噴出的氣體同時對火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推力，此動力并不是由周圍的空氣對火箭的反作用力提供的，因而與是否飛出大氣層，是否在空氣中飛行無關，因而B、C錯誤，A正確；當飛船進入軌道后，飛船與地球之間依然存在著相互吸引力，即地球吸引飛船，飛船也吸引地球，這是一對作用力和反作用力，D正確.答案：AD第十八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四在分析力學問題時，誤認為運動的物體就一定受到力的作用，且運動物體的運動方向與其受力方向相同，速度越大，則物體受力越大．因此，必須深刻認識到力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因．關于力和運動的關系，下列說法中正確的是()A.物體的速度不斷增大，表示物體必受力的作用B.物體的位移不斷增大，表示物體必受力的作用C.物體朝什么方向運動，則這個方向上物體必受力的作用D.物體的速度大小不變，則其所受的合力必為零第十九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【錯解】ABCD【正解】該題錯選的主要原因就對基本概念理解不深刻，且受日常錯誤觀念的影響．誤認為只有有力作用在物體上物體才會運動，撤去外力物體就停下來．實際上力是改變物體運動的原因，而不是維持物體運動的原因，物體勻速運動時合外力為零，合外力不為零時物體的速度(大小、方向)一定發(fā)生變化．【答案】A第二十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四第2節(jié)牛頓第二定律動力學兩類基本問題

一、牛頓第二定律1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成______，跟物體的質(zhì)量成______，加速度的方向與____________相同．2.表達式：____________，反映了物體運動的加速度與合外力的瞬時對應關系．3.適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于______參考系(相對地面靜止或勻速直線運動的參考系)．(2)牛頓第二定律只適用于______物體(相對于分子、原子)、低速運動(遠小于光速)的情況.

第二十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四二、動力學兩類基本問題1.已知受力情況求物體的______情況．2.已知運動情況求物體的______情況．其中加速度是聯(lián)系運動和受力的重要“橋梁”，將運動學規(guī)律和牛頓第二定律相結合是解決問題的基本思路．三、單位制及其基本單位和導出單位1.單位制：______單位和______單位共同組成了單位制.(1)基本單位：基本物理量的單位.力學中的的基本物理量有______、______、______，它們的國際單位分別是____、____、_____.(2)導出單位是由基本單位根據(jù)__________推導出來的其他物理量的單位．有力(N)、速度(m/s)、加速度(m/s2)等．第二十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.國際單位制中的基本物理量和基本單位

物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度lm質(zhì)量mkg時間ts電流I安(培)熱力學溫度T開(爾文)物質(zhì)的量n摩(爾)發(fā)光強度I坎(德拉)cd特別提醒：（1）有些物理單位屬于基本單位，但不是國際單位，如厘米、克、小時等.(2)有些單位屬于國際單位，但不是基本單位，如米/秒(m/s)、帕斯卡、牛(頓)等.第二十三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四一、1.正比反比作用力方向2.F＝ma3.(1)慣性(2)宏觀二、1.運動2.受力三、1.基本導出(1)長度質(zhì)量時間米千克秒(2)物理關系2.米千克秒AKmol第二十四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四牛頓第二定律

1.牛頓第二定律的特性

因果性合外力是產(chǎn)生加速度的原因，加速度是合外力產(chǎn)生的結果瞬時性加速度與合外力對應同一時刻，任何一個瞬時都具有大小、方向上的對應關系，合外力發(fā)生變化時，加速度也隨之變化同一性(1)F＝ma中，F(xiàn)、m、a對應同一物體或同一系統(tǒng)(2)F＝ma中，各物理量統(tǒng)一使用國際單位獨立性(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律(2)物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和(3)合外力和加速度在各個方向上各自的分量也遵從牛頓第二定律，即Fx＝max，F(xiàn)y＝may局限性(1)只適用于宏觀、低速運動的物體，不適用于微觀、高速運動的粒子(2)物體的加速度必須是相對于地球靜止或勻速直線運動的參考系(慣性系)而言的第二十五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.牛頓第二定律的瞬時性的進一步理解——輕繩、橡皮繩、輕彈簧、輕桿四種理想模型的比較

特性模型質(zhì)量內(nèi)部彈力受外力時的形變量力能否突變產(chǎn)生拉力或壓力輕繩不計處處相等微小可以突變只有拉力沒有壓力橡皮繩較大一般不能突變只有拉力沒有壓力輕彈簧較大一般不能突變既可有拉力也可有壓力輕桿微小不計可以突變既有拉力也可有支持力第二十六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四特別提醒：物體在每一瞬時的加速度只決定于這一瞬時的合力，而與這一瞬時之前或之后的合外力沒有關系.當物體受力突然變化時，物體的加速度也會瞬間發(fā)生變化.但是速度在該瞬間是不變的，因為速度的變化需要過程的積累.如圖所示，小球用水平彈簧系住，并用傾角為30°的光滑板AB托著，當板AB突然向下撤離的瞬間，球的加速度為多大？若改用水平細繩系住，在板AB突然向下撤離的瞬間小球加速度又為多大？【點撥】(1)其他力改變時，彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生改變．(2)其他力改變時，細繩上的彈力可以瞬間發(fā)生改變.第二十七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四解析：小球用彈簧連接并處于平衡狀態(tài)時，其受力分析如圖所示，第二十八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四點睛筆記解決關于牛頓第二定律的瞬時性問題時，首先根據(jù)外界條件的變化判斷彈力如何變化，然后根據(jù)力和運動的關系解題.在判斷彈力變化時，當物體用質(zhì)量不計的輕彈簧連接時，彈簧的形變需要時間，在變化的瞬時，形變來不及恢復，彈力不變；而當物體是用質(zhì)量不計的輕繩連接時，繩認為是彈性極好的彈性體，其形變的恢復不需要時間，可以突變.第二十九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四1.(2010·全國高考卷Ⅰ)如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2，重力加速度大小為g.則有()

答案：C第三十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四

解決兩類動力學問題的基本方法及步驟

1.兩類動力學問題的解題思路

(1)物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的．(2)兩類動力學問題中加速度是聯(lián)系力和運動的“橋梁”．第三十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.應用牛頓第二定律的解題步驟(1)通過審題靈活地選取研究對象，明確物理過程．(2)分析研究對象的受力情況和運動情況，必要時畫好受力示意圖和運動過程示意圖．(3)根據(jù)牛頓第二定律和運動公式列方程求解．(4)檢查答案是否完整、合理，必要時需進行討論．第三十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四

(2009·江蘇高考卷)航模興趣小組設計出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m＝2kg，動力系統(tǒng)提供的恒定升力F＝28N．試飛時，飛行器從地面由靜止開始豎直上升．設飛行器飛行時所受的阻力大小不變，g取10m/s2.(1)第一次試飛，飛行器飛行t1＝8s時到達高度H＝64m．求飛行器所受阻力Ff的大小．(2)第二次試飛，飛行器飛行t2＝6s時遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力．求飛行器能達到的最大高度h.(3)為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復升力的最長時間t3.第三十三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【點撥】分析飛行器的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律列方程，再利用運動學公式列出關于位移和速度的方程，聯(lián)立方程即可求解.

第三十四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四第三十五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四點睛筆記應用牛頓第二定律解答動力學問題時，首先要對物體的受力情況及運動情況進行分析，確定題目屬于動力學中的哪類問題，不論是由受力情況求運動情況，還是由運動情況求受力情況，都需用牛頓第二定律列方程.第三十六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.如圖所示，質(zhì)量為m的人站在自動扶梯上，扶梯正以加速度a向上減速運動，a與水平方向的夾角為θ.求人所受到的支持力和摩擦力．解析：解法一：以人為研究對象，他站在減速上升的電梯上，受到豎直向下的重力mg和豎直向上的支持力FN，還受到水平方向的靜摩擦力F靜，由于物體斜向下的加速度有一個水平向左的分量，故可判斷靜摩擦力的方向水平向左，人受力如圖(a)所示，建立如圖所示的坐標系，并將加速度分解為水平方向加速度ax和豎直方向加速度ay，如圖(b)所示，則ax＝acosθ，ay＝asinθ.第三十七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四由牛頓第二定律得F靜＝max，mg－FN＝may，解得F靜＝macosθ，F(xiàn)N＝m(g－asinθ)．解法二：以人為研究對象，受力分析如圖所示．因摩擦力F為待求，且必沿水平方向，設為水平向右．建立圖示坐標系，并規(guī)定正方向．第三十八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四根據(jù)牛頓第二定律可得：x方向：mgsinθ－FNsinθ－Fcosθ＝ma①y方向：mgcosθ＋Fsinθ－FNcosθ＝0②由①②兩式可解得FN＝m(g－asinθ)，F(xiàn)＝－macosθ.F為負值說明摩擦力的實際方向與假設方向相反，為水平向左．答案：

F靜＝macosθ

FN＝m(g－asinθ)第三十九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四在涉及兩個或多個物理過程中應抓住物理情景，找出解決方法，對于不能直接確定的問題可以采用試算的方法，若題中不知物體是否是一直做勻加速直線運動，可以通過計算確定摩擦力的情況，進而確定物理過程．如圖所示，有一水平傳送帶以2m/s的速度勻速運動，現(xiàn)將一物體輕輕放在傳送帶上，若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，則傳送帶將該物體傳送10m的距離所需時間為多少？

第四十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【正解】上述解法錯在對這一物理過程的認識．傳送帶上輕放的物體的運動有可能分為兩個過程．一是在滑動摩擦力作用下做勻加速直線運動；二是達到與傳送帶相同速度后，無相對運動，也無摩擦力，物體開始做勻速直線運動．關鍵問題應分析出什么時候達到傳送帶的速度，才可以對問題進行解答．第四十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四以傳送帶上輕放物體為研究對象，如圖所示，在豎直方向受重力和支持力，在水平方向受滑動摩擦力，做v0＝0的勻加速運動．據(jù)牛頓第二定律：F＝ma，水平方向：Ff＝ma①豎直方向：FN－mg＝0②Ff＝μFN③由式①②③解得a＝5m/s2設經(jīng)時間t1，物體速度達到傳送帶的速度，據(jù)勻加速直線運動的速度公式vt＝v0＋at④解得t1＝0.4s．

第四十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【答案】5.2s

第四十三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四第3節(jié)牛頓第二定律的應用

一、超重和失重

分類受力特征運動特征(產(chǎn)生條件)運動狀態(tài)超重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?，也叫視?________物體所受重力的現(xiàn)象物體具有________的加速度向上____運動或向下______運動失重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏牧?________物體所受重力的現(xiàn)象物體具有________的加速度向上____運動或向下______運動完全失重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于________的現(xiàn)象物體向下的加速度為____時向上____運動或向下______運動第四十四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四二、整體法和隔離法1.整體法在研究物理問題時，把所研究的對象作為一個________來處理的方法，當整體受到的外力已知時，可用________求出整體的加速度．2.隔離法將研究對象從整體中隔離出來進行研究，最終得出結論的方法．3.外力和內(nèi)力如果以物體系統(tǒng)為研究對象，受到系統(tǒng)之外的物體的作用力，這些力是該系統(tǒng)受到的________，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為________．應用牛頓第二定律列方程時不考慮內(nèi)力，如果把某物體隔離出來作為研究對象，則________將轉換為隔離體的________．第四十五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四一、大于豎直向上加速減速小于豎直向下減速加速0g減速加速二、1.整體合外力3.外力內(nèi)力內(nèi)力外力第四十六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四對超重和失重的理解

1.根據(jù)加速度判斷超重和失重

加速度情況視重(繩的拉力或支持物的支持力)超重和失重a＝0F＝mg既不超重也不失重方向豎直向上F＝m(g＋a)超重方向豎直向下F＝m(g－a)失重等于重力加速度F＝0完全失重說明：加速度有豎直方向的分量相應的對應著超重或失重．第四十七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.關于超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象的幾個問題

重力是否變化在失重、超重現(xiàn)象中，物體所受的重力始終不變，只是測力計的示數(shù)(又稱視重)發(fā)生了變化，好像物體的重力增大或減小是否與速度的方向有關物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，取決于物體在豎直方向(或豎直分量)的加速度方向，與物體的運動方向無關是否一定在豎直方向上運動超重時物體具有向上的加速度或具有向上的加速度分量；失重時物體具有向下的加速度或具有向下的加速度分量；物體不一定是豎直方向上的運動關于完全失重當物體處于完全失重狀態(tài)(a＝g)時，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、液體柱不再產(chǎn)生壓強，繞地球做勻速圓周運動的飛行器中與重力有關的儀器不能正常工作(測力計可測拉力)第四十八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四

(2010·高考海南卷)如圖所示，木箱內(nèi)有一豎直放置的彈簧，彈簧上方有一物塊，木箱靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上．若在某一段時間內(nèi)，物塊對箱頂剛好無壓力，則在此段時間內(nèi)，木箱的運動狀態(tài)可能為()A.加速下降B.加速上升C.減速上升D.減速下降【點撥】

第四十九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四解析：分析木箱靜止時的受力情況，此時物塊對箱頂有壓力，說明物塊受到頂向下的壓力，彈簧的彈力大于物體受到的重力，當物塊對箱頂剛好無壓力時，物體只受到重力和彈簧的彈力，系統(tǒng)有向上的加速度，是超重狀態(tài)，所以木箱的運動狀態(tài)可能為加速上升或減速下降，故BD正確．答案：BD

點睛筆記物體超重和失重的實質(zhì)是物體具有豎直方向的加速度，當加速度向上時，物體的運動狀態(tài)一定是超重狀態(tài);當加速度向下時，物體的運動狀態(tài)一定是失重狀態(tài).第五十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四1.(高考改編題)某人在地面上用彈簧秤稱得體重為490N．他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時間段內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)如圖所示，電梯運行的v-t圖可能是(取電梯向上運動的方向為正)()

第五十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四解析：由圖可知，在t0～t1時間內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)小于實際重量，則處于失重狀態(tài)，此時具有向下的加速度；在t1～t2階段彈簧秤示數(shù)等于實際重量，則既不超重也不失重；在t2～t3階段，彈簧秤示數(shù)大于實際重量，則處于超重狀態(tài)，具有向上的加速度．若電梯向下運動，則t0～t1時間內(nèi)向下加速，t1～t2階段勻速運動，t2～t3階段減速下降，A正確，BD錯誤，C項t0～t1內(nèi)超重，不符合題意．答案：A第五十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四整體法與隔離法

適用情況用途優(yōu)點解題步驟整體法若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求解物體之間的作用力主要是用來求解物體系受外部作用力或整體加速度可以避免對整體內(nèi)部進行復雜的分析，常常使問題解答更簡潔明了①明確研究的系統(tǒng)或運動的全過程②畫出系統(tǒng)的受力圖和運動全過程的示意圖③尋找未知量與已知量之間的關系，選擇適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解隔離法系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不相同，且需要求解物體之間的作用力主要是用來求解系統(tǒng)內(nèi)各部分的相互作用力能排除與研究對象無關的因素，使事物的特征明顯地顯示出來，從而進行有效的處理①明確研究對象或過程、狀態(tài)，選擇隔離對象．選擇原則：一要包含待求量，二是所選隔離對象和所列方程數(shù)盡可能少②將研究對象從系統(tǒng)中隔離出來，或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過程從運動的全過程中隔離出來第五十三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四特別提醒：整體法和隔離法不是相互對立的，一般隨著研究對象的轉化，往往兩種方法交替運用，若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，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”，否則分別隔離求解.第五十四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四

(2009·安徽高考卷)在2008年北京殘奧會開幕式上，運動員手拉繩索向上攀登，最終點燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運動員堅忍不拔的意志和自強不息的精神．為了探究上升過程中運動員與繩索和吊椅間的作用，可將過程簡化．一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運動員拉住，如圖所示．設運動員的質(zhì)量為65kg，吊椅的質(zhì)量為15kg，不計定滑輪與繩子間的摩擦．重力加速度取g＝10m/s2.當運動員與吊椅一起正以加速度a＝1m/s2上升時，試求：(1)運動員豎直向下拉繩的力．(2)運動員對吊椅的壓力．第五十五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【點撥】(1)先用整體法求加速度，后用隔離法求運動員與吊椅間的相互作用力．(2)整體法和隔離法的聯(lián)系點是加速度，即根據(jù)整體法和隔離法求得的加速度相同.解析：解法一：(1)設運動員受到繩向上的拉力為F，由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等，吊椅受到繩的拉力也是F.對運動員和吊椅整體進行受力分析如圖所示，則有：2F－(m人＋m椅)g＝(m人＋m椅)a，F(xiàn)＝440N.由牛頓第三定律可知運動員豎直向下拉繩的力F′＝440N.第五十六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四(2)設吊椅對運動員的支持力為FN，對運動員進行受力分析如圖所示，則有：F＋FN－m人g＝m人a，F(xiàn)N＝275N，由牛頓第三定律，運動員對吊椅的壓力也為275N.解法二：設運動員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m；運動員豎直向下的拉力為F，對吊椅的壓力大小為FN.根據(jù)牛頓第三定律，繩對運動員的拉力大小為F，吊椅對運動員的支持力為FN.分別以運動員和吊椅為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得：F＋FN－Mg＝Ma①F－FN－mg＝ma②由①②得F＝440N，F(xiàn)N＝275N.答案：(1)440N(2)275N第五十七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四點睛筆記運用整體法分析問題時，系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度的大小和方向均應相同,如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不同或僅大小相同(如通過滑輪連接的物體)，應采用隔離法求解.2.(2011·重慶模擬)質(zhì)量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質(zhì)量為m的重物從高處放下，如圖所示，若重物以加速度a向下降落(a<g)，則人對地面的壓力大小為()A.(m＋M)g－maB.M(g－a)－maC.(M－m)g＋maD.Mg－ma第五十八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四解析：以重物m為研究對象，物體受重力mg，繩子拉力F.取加速度a的方向為正方向，由牛頓第二定律，有mg－F＝ma，解得拉力F＝m(g－a)<mg①以人為研究對象：人受重力Mg，地面支持力FN，繩子拉力F′三個力作用，處于平衡狀態(tài)，有：FN＋F′－Mg＝0②因為F＝F′，所以由①②得：FN＝(M－m)g＋ma，由牛頓第三定律可知，人對地面的壓力大小為F′N＝FN＝(M－m)g＋ma.答案：C第五十九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四臨界與極值問題

力學中的臨界問題指一種運動形式(或物理過程和物理狀態(tài))轉變?yōu)榱硪环N運動形式(或物理過程和物理狀態(tài))時，可能存在一個過渡的轉折點，這時物體所處的狀態(tài)通常稱為臨界狀態(tài)，與之相關的物理條件則稱為臨界條件.解答臨界問題的關鍵是找出臨界條件．許多臨界問題，題干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脫離”等詞語對臨界狀態(tài)給出了明確的暗示，審題時一定要抓住這些特定的詞語發(fā)掘找出臨界條件．第六十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四一根勁度系數(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，有一水平板將物體托住，并使彈簧處于自然長度．如圖所示．現(xiàn)讓木板由靜止開始以加速度a(a＜g)勻加速向下移動．求經(jīng)過多長時間木板開始與物體分離．【點撥】

第六十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四第六十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四3.(2011·德州模擬)如圖所示，在光滑水平面上疊放著A、B兩物體，已知mA＝6kg，mB＝2kg，A、B間動摩擦因數(shù)μ＝0.2，在物體A上系一細線，細線所能承受的最大拉力是20N，現(xiàn)水平向右拉細線，g取10m/s2，則 ()A.當拉力F＜12N時，A靜止不動B.當拉力F＞12N時，A相對B滑動C.當拉力F＝16N時，B受A的摩擦力等于4ND.無論拉力F多大，A相對B始終靜止

第六十三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四對A、B：Fmax＝(mA＋mB)amax＝48N.當F＜Fmax＝48N時，A、B相對靜止.因為地面光滑，故A錯誤．當F大于12N而小于48N時，A相對B靜止，B錯誤．當F＝16N時，其加速度a＝2m/s2.對B：Ff＝4N，故C正確．因為細線的最大拉力為20N，所以A、B總是相對靜止，D正確.答案：CD第六十四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四對一些臨界問題，缺乏必要的分析，找不出臨界狀態(tài)，也無法正確判斷物體所處的狀態(tài)．一個質(zhì)量為0.2kg的小球用細線吊在傾角θ＝53°的斜面頂端，如圖所示，斜面靜止時，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計摩擦，當斜面以10m/s2的加速度向右做加速運動時，繩的拉力為________N，斜面對小球的彈力為________N．(g取10m/s2)

【錯解】對物理過程缺乏清醒認識，無法用極限分析法挖掘題目隱含的臨界狀態(tài)及條件，使問題難以切入，誤認為繩子仍然與斜面平行．第六十五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【正解】當加速度a較小時，小球與斜面體一起運動，此時小球受重力、繩拉力和斜面的支持力作用，繩平行于斜面，當加速度a足夠大時，小球?qū)ⅰ帮w離”斜面，此時小球受重力和繩的拉力作用，繩與水平方向的夾角未知，題目中要求a＝10m/s2時繩的拉力及斜面的支持力，必須先求出小球離開斜面的臨界加速度a0.(此時小球所受斜面支持力恰好為零)由mgcotθ＝ma0，所以a0＝gcotθ＝7.5m/s2.因為a＝10m/s2＞a0，所以小球離開斜面FN＝0，小球受力情況如右圖所示，則FTcosα＝ma，F(xiàn)Tsinα＝mg.【答案】2.830

第六十六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四實驗四探究加速度與力、質(zhì)量的關系

實驗目的1.學會用控制變量法研究物理規(guī)律．2.驗證牛頓運動定律．3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．實驗原理探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關系時，應用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關系，再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量M，討論加速度a與M的關系．第六十七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板，小盤、砝碼、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺.實驗步驟1.用天平測出小車和小盤的質(zhì)量M和M′，把數(shù)值記錄下來.2.按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細線系在小車上(即不給小車加牽引力).

第六十八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四3.平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速運動狀態(tài)，這時小車拖著紙帶運動時受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分力平衡.4.把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點.打點完成后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標上紙帶號碼．5.保持小車及車內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入質(zhì)量為m′的砝碼，重復步驟4，在小盤內(nèi)分別放入質(zhì)量為m′，m″，m…的砝碼，再重復步驟4.m′，m″，m…的數(shù)值都要記錄在紙帶上(或表格內(nèi)).

第六十九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四6.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數(shù)測量計數(shù)點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值.7.用縱坐標表示加速度，橫坐標表示力，根據(jù)實驗結果在坐標平面上畫出相應的點．若這些點在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比.8.保持砝碼和小盤的質(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼(也需作好記錄)，重復上述步驟，用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示小車砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標平面上根據(jù)實驗結果畫出相應的點，如果這些點是在一條直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比.

第七十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四數(shù)據(jù)處理1.把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中實驗次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車受力F/N1234由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－F關系圖象如圖所示.通過a－F關系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比.

第七十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四2.把不同質(zhì)量的小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中

實驗次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車質(zhì)量m/kg1234第七十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四注意事項1.一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，且要讓小車拖著打點的紙帶運動．2.實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有這樣小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力．4.改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車．第七十三頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四5.作圖象時，要使盡可能多的點分布在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側．6.作圖時兩軸標度比例要選擇適當，各量須采用國際單位．這樣作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會減小．7.提高測量精度(1)應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點．(2)可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開始點起，每五個點標出一個計數(shù)點，而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1s．第七十四頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四誤差分析1.質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差、拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差.2.因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用重物的重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于重物的重力)，存在系統(tǒng)誤差.重物質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，重物質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小.3.平衡摩擦力不準造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛重物外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等.實驗改進本實驗中可以用氣墊導軌來代替長木板，這樣就省去了平衡小車摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器，借助于計算機來處理．第七十五頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四在探究加速度與力、質(zhì)量的關系實驗中，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算得出．

(1)當M與m的大小關系滿足________時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．(2)一組同學在做加速度與質(zhì)量的關系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地觀測加速度a與質(zhì)量M的關系，應該做a與________的圖象．第七十六頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【解析】(1)只有M與m滿足M?m才能使繩對小車的拉力近似等于盤及盤中砝碼的重力．第七十七頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四(3)兩小車及車上的砝碼的總質(zhì)量相等時，由圖象知A的加速度大，故A的拉力F大(或A中盤及盤中砝碼的質(zhì)量大)．第七十八頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四(2011·贛州模擬)物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．實驗裝置如圖所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接.

打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz.開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點.第七十九頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四(1)圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點(圖中未標出)，計數(shù)點間的距離如圖所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a＝________(保留三位有效數(shù)字).(2)回答下列兩個問題：①為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應測量的有______．(填入所選物理量前的字母)A.木板的長度lB.木板的質(zhì)量m1C.滑塊的質(zhì)量m2D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3E.滑塊運動的時間t②測量①中所選定的物理量時需要的實驗器材是________________________________________________________________________．第八十頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四(3)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________(用所測物理量的字母表示，重力加速度為g).與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)________(填“偏大”或“偏小”)，寫出支持你的看法的一個論據(jù)：________________________________________________.

(2)為測量動摩擦因數(shù)，需計算壓力和摩擦力，壓力FN＝m2g，所以為確定壓力需測量滑塊質(zhì)量m2，而摩擦力滿足FT－Ff＝m2a，又因為m3g－FT＝m3a，所以Ff＝m3g－(m2＋m3)a，所以確定摩擦力還需測量托盤和砝碼的總質(zhì)量m3，m2、m3需用托盤天平測出，因此還需要的實驗器材是托盤天平(帶砝碼).

第八十一頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四【答案】(1)0.495～0.497m/s2(2)①CD②托盤天平(帶砝碼)(3)偏大見解析

第八十二頁，共九十六頁，編輯于2023年，星期四

(2010·高考山東卷)某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關系．彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距．開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開