（課標(biāo)版 5年高考3年模擬A版）2020年物理總復(fù)習(xí) 專題三 牛頓運(yùn)動(dòng)定律課件.ppt
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專題三牛頓運(yùn)動(dòng)定律,高考物理（課標(biāo)專用）,考點(diǎn)一牛頓運(yùn)動(dòng)定律,考點(diǎn)清單,考向基礎(chǔ)一、牛頓第一定律1.內(nèi)容一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它①改變這種狀態(tài)為止。2.意義(1)揭示了物體在不受外力或所受合外力為零時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(2)提出了一切物體都具有慣性,即保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性。(3)揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,說明力不是②維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而是③改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,即產(chǎn)生④加速度的原因。,二、慣性1.定義:一切物體都有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),我們把這個(gè)性質(zhì)叫做慣性。2.慣性大小的量度(1)⑤質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,⑥質(zhì)量大的物體慣性大,反之物體慣性小。(2)慣性與物體是否受力、怎樣受力無關(guān),與物體是否運(yùn)動(dòng)、怎樣運(yùn)動(dòng)無關(guān),與物體所處的地理位置無關(guān),一切有質(zhì)量的物體都具有慣性。三、牛頓第二定律1.內(nèi)容:物體的加速度的大小跟它受到的合外力成正比,跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。,2.表達(dá)式:F合=ma。該表達(dá)式只能在國(guó)際單位制中成立,因?yàn)楣紽合=kma只有在國(guó)際單位制中才有k=1。3.物理意義反映物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小、方向與所受合外力的關(guān)系,且這種關(guān)系是瞬時(shí)的。4.力的單位:當(dāng)質(zhì)量單位為⑦kg,加速度單位為⑧m/s2時(shí),力的單位為N,即1N=1kgm/s2。5.牛頓第二定律的適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系。(2)牛頓第二定律只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體。,四、單位制、基本單位、導(dǎo)出單位1.單位制:⑨基本單位和⑩導(dǎo)出單位一起組成了單位制。(1)基本量:只要選定幾個(gè)物理量的單位,就能夠利用這幾個(gè)單位推導(dǎo)出其他物理量的單位。這些被選定的物理量叫做基本量。(2)基本單位:基本物理量的單位。力學(xué)中的基本量有三個(gè),它們是質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間;它們的單位是基本單位,分別是kg、m、s。(3)導(dǎo)出單位:由基本單位根據(jù)物理公式推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。,2.國(guó)際單位制中的基本單位,五、牛頓第三定律1.作用力與反作用力的關(guān)系作用力與反作用力的關(guān)系可總結(jié)為“三同、三異、三無關(guān)”。(1)三同(2)三異(3)三無關(guān),2.一對(duì)作用力、反作用力和一對(duì)平衡力的區(qū)別,考向突破,考向一對(duì)牛頓第一、三定律和慣性的理解1.慣性的表現(xiàn)形式(1)物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí),慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))不變。(2)物體受到外力時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。慣性大,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變;慣性小,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變。2.慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是不同的(1)慣性是物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì),與物體是否受力、受力的大小無關(guān)。(2)慣性定律(牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,3.牛頓第一定律與牛頓第二定律的關(guān)系(1)牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律,它是以伽利略的“理想實(shí)驗(yàn)”為基礎(chǔ),經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理而總結(jié)出來的;牛頓第二定律是通過探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系得出的實(shí)驗(yàn)定律。(2)牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例,而是不受任何外力的理想情況,在此基礎(chǔ)上,牛頓第二定律定量地指出了力和運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系:F=ma。,注意(1)慣性不是一種力,對(duì)物體受力分析時(shí),不能把“慣性力”作為物體實(shí)際受到的力。(2)物體的慣性總是以“保持原狀”或“反抗改變”兩種形式表現(xiàn)出來。,例1一汽車在路面情況相同的公路上沿直線行駛,下面關(guān)于車速、慣性、質(zhì)量和滑行位移的討論,正確的是()A.車速越大,它的慣性越大B.質(zhì)量越大,它的慣性越大C.車速越大,剎車后滑行的位移越大D.車速越大,剎車后滑行的位移越大,所以慣性越大,解析質(zhì)量是慣性大小的唯一決定因素,慣性是物體的固有屬性,質(zhì)量越大,慣性越大,所以A錯(cuò)、B對(duì)?；形灰茟?yīng)由剎車時(shí)的速度確定,因?yàn)閯x車過程中,其加速度是相同的,根據(jù)v2-=2ax,知車速越大,其滑行位移越大,而與其慣性大小無關(guān),所以C對(duì)、D錯(cuò)。,答案BC,例2如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線,約定先使對(duì)方過分界線者為贏。若繩子質(zhì)量不計(jì),冰面可看成光滑,則下列說法正確的是()A.甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是一對(duì)平衡力B.甲對(duì)繩的拉力與乙對(duì)繩的拉力是作用力與反作用力C.若甲的質(zhì)量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利D.若乙收繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利,解析A項(xiàng)中兩力是一對(duì)作用力與反作用力,A錯(cuò);B項(xiàng)中兩力是一對(duì)平衡力,B錯(cuò);因m甲>m乙,由a=知a甲x甲,C項(xiàng)正確;由x=at2知x與收繩的速度無關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)。,答案C,考向二對(duì)牛頓第二定律的理解,注意獨(dú)立性原理是牛頓第二定律正交分解法的基礎(chǔ),根據(jù)獨(dú)立性原理,把物體所受的各力分解在相互垂直的方向,在這兩個(gè)方向分別列牛頓第二定律方程。這就是牛頓第二定律的正交分解法。,例3如圖所示,質(zhì)量為m的小球用一水平輕彈簧系住,并用傾角為60的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),在木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度為()A.0B.大小為g,方向豎直向下C.大小為g,方向垂直木板向下D.大小為2g,方向垂直木板向下,解析對(duì)于小球,開始時(shí)受三個(gè)力作用(重力、支持力和彈簧的彈力)而處于平衡狀態(tài),支持力FN==2mg,撤離木板AB瞬間,支持力消失,重力和彈力不變,且二者的合力與原支持力等大反向,由牛頓第二定律可得,小球的加速度a=2g,方向垂直木板向下,選D。,答案D,例4如圖所示,質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上,扶梯正以加速度a向上減速運(yùn)動(dòng),a與水平方向的夾角為θ。求人受到的支持力和摩擦力的大小。,解題導(dǎo)引,解析解法一以人為研究對(duì)象,受力分析如圖(a)所示,建立如圖所示的坐標(biāo)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。由牛頓第二定律得F靜=max,mg-FN=may求得F靜=macosθ,FN=m(g-asinθ)。,解法二以人為研究對(duì)象,建立如圖所示坐標(biāo)系,并規(guī)定正方向。根據(jù)牛頓第二定律得x方向mgsinθ-FNsinθ-F靜cosθ=ma①y方向mgcosθ+F靜sinθ-FNcosθ=0②由①②兩式可解得FN=m(g-asinθ),F靜=-macosθF靜為負(fù)值,說明摩擦力的實(shí)際方向與假設(shè)方向相反,為水平向左。,答案m(g-asinθ)macosθ,考點(diǎn)二牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用,考向基礎(chǔ)一、應(yīng)用牛頓第二定律解決的兩類問題1.已知物體的受力情況,求解物體的運(yùn)動(dòng)情況解這類題目,一般是應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出物體的①加速度,再根據(jù)物體的初始條件,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出物體運(yùn)動(dòng)的情況。2.已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,求解物體的受力情況解這類題目,一般是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的②加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力,進(jìn)而求出物體所受的③其他外力。二、實(shí)重和視重1.實(shí)重:物體實(shí)際所受的重力,它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)④無關(guān)。,2.視重:當(dāng)物體在⑤豎直方向上有加速度時(shí),物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的⑥重力。此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重。三、超重和失重的應(yīng)用此類問題多為定性分析臺(tái)秤上放物體或彈簧測(cè)力計(jì)下懸吊物體時(shí)的示數(shù)的變化。分析此類問題時(shí),要特別注意以下幾點(diǎn):1.超重、失重不是物體重力增加或減少了,而是物體對(duì)水平支持面的壓力或?qū)ωQ直懸線的拉力變大或變小了,重力的大小是沒有變化的,仍為mg。2.超重、失重與物體的速度無關(guān),只取決于物體的加速度方向。3.對(duì)系統(tǒng)超重、失重的判定不能只看某一物體,要綜合分析某一物體的,加速運(yùn)動(dòng)會(huì)不會(huì)引起其他物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。例如臺(tái)秤上放一盛水容器,一細(xì)線拴一木球,線另一端拴于盛水容器的底部,剪斷細(xì)線,木球加速上升的同時(shí)有相同體積的水以相等的加速度在加速下降,綜合起來,臺(tái)秤示數(shù)會(huì)減小。若不能注意到這一點(diǎn),會(huì)得出相反的錯(cuò)誤結(jié)論。4.在完全失重的狀態(tài)下,由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)消失。如單擺停擺、天平失效、浸沒于液體中的物體不再受浮力、水銀氣壓計(jì)失效等,但測(cè)力的儀器彈簧測(cè)力計(jì)是可以使用的,因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)是根據(jù)F=kx制成的,而不是根據(jù)重力制成的。,考向突破,考向一利用圖像解答牛頓運(yùn)動(dòng)定律問題1.處理圖像問題的關(guān)鍵是搞清圖像所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系,全面系統(tǒng)地看懂圖像中的“軸”、“線”、“點(diǎn)”、“斜率”、“面積”、“截距”等所表示的物理意義。在運(yùn)用圖像求解問題時(shí),還需要具有將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為圖像問題的能力。運(yùn)用圖像解題包括兩個(gè)方面:①用給定的圖像解答問題,②根據(jù)題意去作圖,運(yùn)用圖像去解答問題。2.圖像語(yǔ)言、函數(shù)語(yǔ)言及文字語(yǔ)言構(gòu)成表達(dá)物理過程與物理參數(shù)關(guān)系的三種語(yǔ)言。要求能夠在任意兩種語(yǔ)言間相互轉(zhuǎn)換,以便用相對(duì)簡(jiǎn)單的方法解決物理問題。,3.文字語(yǔ)言、函數(shù)語(yǔ)言、圖像語(yǔ)言與物理情景之間的相互轉(zhuǎn)換,是確立解題方向、迅速明確解題方法的前提。,例1如圖甲所示,質(zhì)量m=1kg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng),t=0.5s時(shí)撤去拉力,利用速度傳感器得到其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像(v-t圖像)如圖乙所示,g取10m/s2,求:(1)2s內(nèi)物塊的位移大小s和通過的路程L;(2)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)階段加速度大小a1、a2和拉力大小F。,解析(1)在2s內(nèi),由圖乙知:物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最大距離:s1=21m=1m物塊下滑的距離:s2=11m=0.5m所以位移大小s=s1-s2=0.5m路程L=s1+s2=1.5m(2)由圖乙知,所求兩個(gè)階段加速度的大小a1=4m/s2a2=4m/s2設(shè)斜面傾角為θ,斜面對(duì)物塊的摩擦力為f,根據(jù)牛頓第二定律有,0~0.5s內(nèi):F-f-mgsinθ=ma10.5~1s內(nèi):f+mgsinθ=ma2解得F=8N,答案(1)0.5m1.5m(2)4m/s24m/s28N,考向二連接體一、加速度相同的連接體問題1.若求解整體的加速度,可用整體法。把整個(gè)系統(tǒng)看做一個(gè)研究對(duì)象,分析整體受外力情況,再由牛頓第二定律求出加速度。2.若求解系統(tǒng)內(nèi)力,可先用整體法求出整體的加速度,再用隔離法將內(nèi)力轉(zhuǎn)化成外力,由牛頓第二定律求解。,例2(2017河北保定一模,18)如圖所示,一質(zhì)量M=3kg、傾角為α=45的斜面體放在光滑水平地面上,斜面體上有一質(zhì)量為m=1kg的光滑楔形物體。用一水平向左的恒力F作用在斜面體上,系統(tǒng)中兩物體恰好保持相對(duì)靜止地向左運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g=10m/s2,下列判斷正確的是()A.系統(tǒng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.F=40N,C.斜面體對(duì)楔形物體的作用力FN=5ND.增大力F,楔形物體將相對(duì)斜面體沿斜面向上運(yùn)動(dòng),解析對(duì)整體受力分析如圖甲所示,由牛頓第二定律有F=(M+m)a,對(duì)楔形物體受力分析如圖乙所示,由牛頓第二定律有mgtan45=ma,可得F=40N,a=10m/s2,A錯(cuò),B對(duì)。斜面體對(duì)楔形物體的作用力FN==mg=10N,C錯(cuò)。外力F增大,則斜面體加速度增加,楔形物體不能獲得那么大的加速度,將會(huì)相對(duì)斜面體沿斜面向上運(yùn)動(dòng),D對(duì)。答案BD,二、加速度不同的連接體問題由于系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度不同,一般應(yīng)采用隔離法。以各個(gè)物體分別作為研究對(duì)象,對(duì)每個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)情況分析,分別應(yīng)用牛頓第二定律建立方程,并注意應(yīng)用各個(gè)物體的相互作用關(guān)系,聯(lián)立求解。,例3如圖所示,質(zhì)量為M的木板可沿傾角為θ的光滑斜面下滑,木板上站著一個(gè)質(zhì)量為m的人,求:(1)為了保持木板與斜面相對(duì)靜止,人運(yùn)動(dòng)的加速度是多少?(2)為了保持人與斜面相對(duì)靜止,木板運(yùn)動(dòng)的加速度是多少?,解題導(dǎo)引,解析(1)為了使木板與斜面保持相對(duì)靜止,必須滿足木板在斜面方向上的合力為零,所以人施于木板的摩擦力應(yīng)沿斜面向上,故人應(yīng)加速向下跑。現(xiàn)分別對(duì)木板和人應(yīng)用牛頓第二定律。對(duì)木板進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,沿斜面方向有:Mgsinθ-f1=0,對(duì)人進(jìn)行受力分析,如圖乙所示,,mgsinθ+f1=ma人(a人為人相對(duì)斜面的加速度),f1=f1解得a人=gsinθ,方向沿斜面向下。(2)為了使人與斜面保持相對(duì)靜止,必須滿足人在木板上所受合力為零,所以木板施于人的摩擦力應(yīng)沿斜面向上,故人相對(duì)木板向上跑,木板相對(duì)斜面向下滑,但人相對(duì)斜面靜止不動(dòng)。設(shè)木板相對(duì)斜面的加速度為a木,現(xiàn)分別對(duì)木板和人進(jìn)行受力分析,由牛頓第二定律有:,對(duì)木板:Mgsinθ+f2=Ma木,對(duì)人:mgsinθ=f2,f2=f2解得a木=gsinθ,方向沿斜面向下,即人相對(duì)木板向上加速跑動(dòng),而木板沿斜面向下滑動(dòng),此時(shí)人相對(duì)斜面靜止不動(dòng)。,答案見解析,方法1瞬時(shí)性問題的處理1.物體所受的外力F與其所產(chǎn)生的加速度a具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化。具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型:,方法技巧,2.與輕彈簧相關(guān)的瞬時(shí)性問題常見情景圖例,例1如圖甲、乙所示,細(xì)線均不可伸長(zhǎng),兩小球均處于平衡狀態(tài)且質(zhì)量相同。如果突然把兩水平細(xì)線剪斷,剪斷瞬間小球A的加速度的大小為,方向?yàn)?小球B的加速度的大小為,方向?yàn)?剪斷瞬間圖甲中傾斜細(xì)線OA與圖乙中彈簧的拉力之比為(θ角已知)。,解題導(dǎo)引,解析設(shè)兩球質(zhì)量均為m,剪斷水平細(xì)線瞬間,對(duì)A球受力分析,如圖(a)所示,球A將沿圓弧擺下,故剪斷水平細(xì)線瞬間,小球A的加速度a1方向沿圓周的切線方向向下,即垂直傾斜細(xì)線OA向下。則有FT1=mgcosθ;F1=mgsinθ=ma1,得a1=gsinθ。,,答案見解析,水平細(xì)線剪斷瞬間,B球所受重力mg和彈簧彈力FT2不變,小球B的加速度a2方向水平向右,如圖(b)所示,則FT2=,F2=mgtanθ=ma2,所以a2=gtanθ。甲圖中傾斜細(xì)線OA與乙圖中彈簧的拉力之比為=cos2θ。,方法2傳送帶問題的處理處理傳送帶問題的一般步驟,1.水平傳送帶模型問題處理水平放置的傳送帶問題,首先應(yīng)對(duì)放在傳送帶上的物體進(jìn)行受力分析,分清物體所受摩擦力是阻力還是動(dòng)力;然后對(duì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析,即對(duì)靜態(tài)→動(dòng)態(tài)→終態(tài)進(jìn)行分析和判斷,對(duì)其全過程作出合理分析、推斷,進(jìn)而采用有關(guān)物理規(guī)律求解。這類問題可分為:①運(yùn)動(dòng)學(xué)型;②動(dòng)力學(xué)型;③能量守恒型;④圖像型。,例2水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖。緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1m/s運(yùn)行,一質(zhì)量為m=4kg的行李無初速度地放在A處,傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離L=2m,g取10m/s2。(1)求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大小;(2)求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;,(3)如果提高傳送帶的運(yùn)行速率,行李就能被較快地傳送到B處,求行李從A處傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率。,解題導(dǎo)引,解析(1)滑動(dòng)摩擦力Ff=μmg=0.1410N=4N,加速度a=μg=0.110m/s2=1m/s2。(2)行李達(dá)到與傳送帶相同速率后不再加速,則v=at1,解得t1==s=1s。(3)行李始終勻加速運(yùn)行時(shí)傳送時(shí)間最短,加速度仍為a=1m/s2,當(dāng)行李到達(dá)右端時(shí),有=2aL,解得vmin==m/s=2m/s,所以傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率為2m/s。行李最短運(yùn)行時(shí)間由vmin=atmin,得tmin==s=2s。,答案(1)4N1m/s2(2)1s(3)2s2m/s,2.傾斜傳送帶模型問題求解的關(guān)鍵在于認(rèn)真分析物體與傳送帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況,從而確定是否受到滑動(dòng)摩擦力作用。如果受到滑動(dòng)摩擦力作用應(yīng)進(jìn)一步確定其大小和方向,然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時(shí)物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變。,例3如圖所示,傳送帶與水平地面夾角θ=37,A到B長(zhǎng)度L為16m,傳送帶以10m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶上端A處無初速度地放一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體,它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。求物體從A運(yùn)動(dòng)到B所需時(shí)間是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8),解題導(dǎo)引,解析物體放在傳送帶上后,開始階段,由于傳送帶的速度大于物體的速度,傳送帶給物體一個(gè)沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力F,物體受力情況如圖甲所示。物體由靜止開始加速,由牛頓第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1,得a1=10(0.6+0.50.8)m/s2=10m/s2。物體加速至與傳送帶速度相等需要的時(shí)間t1==s=1s,t1時(shí)間內(nèi)位移x=a1=5m。甲乙,由于μ下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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