高一教科版物理必修一:第三章+专题:牛顿运动定律的应用1+轻松解决瞬时性问题(同步练习)+Word版含解析
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物理必修一第三章知识点总结
第三章:牛顿运动定律
一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律又称惯性定律,指出“物体如果没有外力作用,或外力的合力为零,物体
就保持静止或匀速直线运动的状态”。
(还可以理解为:物体不受外力作用时,它要么保
持原来的状态(包括速度为零的状态),要么不受力的物体做自由落体运动。
)
2、质点的惯性系和非惯性系的判断方法,非惯性系的例子。
3、坐标系的选取和表示。
二、牛顿第二定律
1、牛顿第二定律又称运动定律,明确了力的概念,即:当物体受到外力(总的力)作用时,会产生加速度,且加速度的大小与力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与
力的方向相同。
用公式表达 F=ma。
2、等效力:将多个作用在物体上的力合成为一力。
3、重力和重力的计算。
4、弹力和弹力的计算。
5、摩擦力和摩擦力的计算。
三、牛顿第三定律
1、牛顿第三定律又称作用-反作用定律,明确了力的相互作用联系。
指出“两个物体相互作用时,彼此之间的作用力与受力物体方向相反,作用力和反作用力大小相等,方向相反”。
四、应用
1、在现实生活中,各种力的应用情况。
2、受力物体的运动情况。
综上所述,牛顿运动定律是物理学的基础理论之一,它揭示了物体的运动规律,对我们认
识和描述物体的运动过程有着重要意义。
通过学习牛顿运动定律,可以更好地理解和分析
物体的运动情况,更好地指导实际应用。
二、重难点提示:重点:1. 掌握牛顿第二定律的瞬时性;2. 理解弹簧模型和轻绳模型的特点。
难点:力发生变化时的状态分析。
牛顿定律“瞬时性〞的应用:1. 牛顿第二定律的表达式为F =ma ,其核心是加速度与合外力的瞬时对应关系,瞬时对应关系是指物体受到外力作用的同时产生加速度,外力恒定,加速度也恒定,外力变化,加速度也立即变化,外力消失,加速度也立即消失。
题目中常伴随一些词语如“瞬时〞、“突然〞、“猛地〞等。
2. 中学物理中的“绳〞和“线〞,是理想化模型,具有如下几个特性:〔1〕轻:即绳〔或线〕的质量和重力均可视为等于零,同一根绳〔或线〕的两端及其中间各点的张力大小相等。
〔2〕软:即绳〔或线〕只能受拉力,不能承受压力〔因绳能变曲〕,绳与其物体互相间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向。
〔3〕不可伸长:即无论绳子所受拉力多大,绳子的长度不变,即绳子中的张力可以突变。
〔4〕可以瞬间释放力。
3. 中学物理中的“弹簧〞和“橡皮绳〞,也是理想化模型,具有如下几个特性:〔1〕轻:即弹簧〔或橡皮绳〕的质量和重力均可视为等于零,同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。
〔2〕弹簧既能承受拉力,也能承受压力〔沿着弹簧的轴线〕,橡皮绳只能承受拉力。
不能承受压力。
〔3〕由于弹簧和橡皮绳受力时,要发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。
〔弹簧不能有自由端〕〔4〕不能瞬间释放力。
注意:此类问题确定状态及研究对象是关键,受力分析是保障。
例题1 如下图,A 、B 两小球分别连在轻绳两端,B 球另一端用弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面上。
A 、B 两小球的质量分别为m A 、m B ,重力加速度为g ,假设不计弹簧质量,在绳被剪断瞬间,A 、B 两小球的加速度大小分别为〔 〕A. 都等于2g B.2g 和0 C. 2g 和2g m m B A ⋅ D. 2g m m B A ⋅和2g 思路分析:当A 、B 球静止时,弹簧弹力F =〔m A +m B 〕g sin θ,当绳被剪断的瞬间,弹簧弹力F 不变,对B 分析,那么F -m B g sin θ=m B a B ,可解得a B =2g m m B A ⋅,当绳被剪断后,球A 受的合力为重力沿斜面向下的分力,F 合=m A g sin θ=m A a A ,所以a A =2g ,综上所述选项C 正确。
高一物理必修一第三章知识总结
本章将对物理必修一第三章中学习到的内容进行总结:
第一节牛顿定律
1.牛顿第一定律:物体处于静止状态或匀速运动状态,若无外力作用,则物体保持原状,即物体的总动量保持不变,这叫做牛顿第一定律。
2.牛顿第二定律:物体受到外力作用时,其受力的大小就等于物体质量和施加力的方
向上的速度变化率乘积,这叫做牛顿第二定律。
3.牛顿第三定律:表示两个物体之间作用的力,有着相等相反的作用力,这叫做牛顿
第三定律。
第二节求解动量定律的问题
1.匀加速直线运动:解决匀加速直线运动问题,可以用牛顿第一定律和牛顿第二定律,根据质量和加速度的变化,求得时间下的运动位移,以及初始和末时的速度。
3.圆周运动:解决圆周运动问题,可以使用平动量定律,根据质量、半径和速度的变化,求的时间内的旋转角度和初末的角速度。
第三节物体碰撞
1.完全弹性碰撞:完全弹性碰撞是指碰撞后动量和能量完全守恒,可以使用牛顿第三
定律来解决,根据动量定理可以求得合动量、反方向速度、碰撞时间等信息。
3.部分弹性碰撞:部分弹性碰撞也可以用动量定理和能量定理来求解,求得碰撞后每
粒子的速度、动能的损失和有效功率信息。
综上,物理必修一第三章的内容总结主要为牛顿定律以及利用这些定律求解动量定律
的问题,以及碰撞定律的求解。
总之,物理必修一第三章中学习到的内容可以有效地提升
学习者对物理学的知识结构,培养学生的分析问题和解决问题的能力。
(答题时间:25分钟)1. 在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动,在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧,如图所示,当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中,下列说法正确的是()A. 物块接触弹簧后即做减速运动B. 物块接触弹簧后先加速后减速C. 当弹簧处于压缩量最大时,物块的加速度不等于零D. 当物块的速度为零时,它所受的合力不为零2. 一个在光滑水平面上运动的物体,如果在运动方向上受到一个逐渐减小的力的作用,力的方向与速度的方向相同,则物体的加速度大小和速度大小的变化情况是()A. 加速度逐渐减小,速度逐渐增大B. 加速度逐渐减小,速度逐渐减小C. 加速度逐渐增大,速度逐渐增大D. 加速度逐渐增大,速度逐渐减小3. 如图所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m 的物块紧贴在车壁上,相对于车壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是()A. 在竖直方向上,车壁对物块的摩擦力与物块的重力等大B. 在水平方向上,车壁对物块的弹力是由于物块发生了弹性形变C. 若车厢加速度变小,车壁对物块的弹力也变小D. 若车厢加速度变大,车壁对物块的摩擦力也变大4. (多选)如图所示,A、B两物块质量均为m,用一轻弹簧相连,将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上,系统处于静止状态,B物块恰好与水平桌面接触,此时轻弹簧的伸长量为x,现将悬绳剪断,则下列说法正确的是()A. 悬绳剪断瞬间,A物块的加速度大小为2gB. 悬绳剪断瞬间,A物块的加速度大小为gC. 悬绳剪断后,A物块向下运动距离x时速度最大D. 悬绳剪断后,A 物块向下运动距离2x 时速度最大5. 如图所示,吊篮P 悬挂在天花板上,与吊篮质量相等的物体Q 被固定在吊篮中的轻弹簧托住,P 、Q 均处于静止状态。
当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间,吊篮P 和物体Q 的加速度大小是( )A. g a a Q P ==B. 0,2==Q P a g aC. g a g a Q P ==,2D. 0,0==Q P a a 6. 如图所示,小球P 、Q 的质量相等,其间用轻弹簧相连,光滑斜面倾角为θ,系统静止时,弹簧与轻绳均平行于斜面,则在轻绳被突然剪断的瞬间,下列说法正确的是( )A. 两球的加速度大小均为gsin θB. Q 球的加速度为零C. P 球的加速度大小为2gsin θD. P 球的加速度大小为gsin θ7. 如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度系数为k 的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m 的小球,球被一垂直于斜面的挡板A 挡住,此时弹簧没有形变。
牛顿运动定律的综合应用知识要点梳理一、瞬时加速度的分析牛顿第二定律F合=ma左边是物体受到的合外力,右边反映了质量为m的物体在此合外力作用下的效果是产生加速度a。
合外力和加速度之间的关系是瞬时关系,a为某一时刻的加速度,F合即为该时刻物体所受的合外力,对同一物体的a与F合关系为“同时变”。
分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析那一时刻前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。
此类问题应注意两种基本模型的建立:(1)钢性绳(或接触面):认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,若剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要恢复弹性形变的时间。
一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理。
(2) 弹簧(或橡皮绳):此种物体的特点是形变量大,恢复弹性形变需要较长时间,在瞬时问题中,其弹力的大小往往可以看成不变。
二、力、加速度、速度的关系牛顿第二定律说明了力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,即力→加速度→速度变化(物体的运动状态发生变化)。
合外力和加速度之间的关系是瞬时关系,但速度和加速度不是瞬时关系。
①物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向,合力与加速度的大小关系是F合=ma。
只要有合力,不管速度是大、还是小、或是零,都有加速度;只有合力为零,加速度才能为零,一般情况下,合力与速度无必然的联系,只有速度变化才与合力有必然的联系。
②合力与物体运动速度同方向时,物体做加速运动;反之物体做减速运动。
③物体所受到合外力的大小决定了物体当时加速度的大小,而物体加速度的大小又是单位时间内速度的变化量的大小(速度的变化率)。
加速度大小与速度大小无必然的联系,与速度的变化大小也无必然的联系,加速度的大小只与速度的变化快慢有关。
④区别加速度的定义式与决定式定义式:,即加速度定义为速度变化量与所用时间的比值。
而揭示了加速度决定于物体所受的合外力与物体的质量。
三、整体法和隔离法分析连接体问题在研究力与运动的关系时,常会涉及相互关联物体间的相互作用问题,即连接体问题。
(答题时间:25分钟)1. 在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动,在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧,如图所示,当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中,下列说法正确的是()A. 物块接触弹簧后即做减速运动B. 物块接触弹簧后先加速后减速C. 当弹簧处于压缩量最大时,物块的加速度不等于零D. 当物块的速度为零时,它所受的合力不为零2. 一个在光滑水平面上运动的物体,如果在运动方向上受到一个逐渐减小的力的作用,力的方向与速度的方向相同,则物体的加速度大小和速度大小的变化情况是()A. 加速度逐渐减小,速度逐渐增大B. 加速度逐渐减小,速度逐渐减小C. 加速度逐渐增大,速度逐渐增大D. 加速度逐渐增大,速度逐渐减小3. 如图所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m 的物块紧贴在车壁上,相对于车壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是()A. 在竖直方向上,车壁对物块的摩擦力与物块的重力等大B. 在水平方向上,车壁对物块的弹力是由于物块发生了弹性形变C. 若车厢加速度变小,车壁对物块的弹力也变小D. 若车厢加速度变大,车壁对物块的摩擦力也变大4. (多选)如图所示,A、B两物块质量均为m,用一轻弹簧相连,将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上,系统处于静止状态,B物块恰好与水平桌面接触,此时轻弹簧的伸长量为x,现将悬绳剪断,则下列说法正确的是()A. 悬绳剪断瞬间,A物块的加速度大小为2gB. 悬绳剪断瞬间,A物块的加速度大小为gC. 悬绳剪断后,A物块向下运动距离x时速度最大D. 悬绳剪断后,A 物块向下运动距离2x 时速度最大5. 如图所示,吊篮P 悬挂在天花板上,与吊篮质量相等的物体Q 被固定在吊篮中的轻弹簧托住,P 、Q 均处于静止状态。
当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间,吊篮P 和物体Q 的加速度大小是( )A. g a a Q P ==B. 0,2==Q P a g aC. g a g a Q P ==,2D. 0,0==Q P a a 6. 如图所示,小球P 、Q 的质量相等,其间用轻弹簧相连,光滑斜面倾角为θ,系统静止时,弹簧与轻绳均平行于斜面,则在轻绳被突然剪断的瞬间,下列说法正确的是( )A. 两球的加速度大小均为gsin θB. Q 球的加速度为零C. P 球的加速度大小为2gsin θD. P 球的加速度大小为gsin θ7. 如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度系数为k 的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m 的小球,球被一垂直于斜面的挡板A 挡住,此时弹簧没有形变。
若挡板A 以加速度a (a <g sin θ)沿斜面向下匀加速运动,问:(1)小球向下运动多少距离时速度最大?(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为多少?8. 如图所示,质量分别为m 1=1kg 和m 2=2kg 的A 、B 两物块并排放在光滑水平面上,中间夹一根轻弹簧且轻弹簧和A 物体相连。
今对A 、B 分别施加大小随时间变化的水平外力F 1和F 2,方向如图所示。
若F 1=(10-2t )N ,F 2=(4-2t )N ,要求:(1)0 t 时,轻弹簧上的弹力为多大;(2)在同一坐标中画出两物块的加速度a 1和a 2随时间t 变化的图象;(3)计算A 、B 两物块分离后,再经过1s 的各自速度大小。
1. BCD 解析:物体与弹簧接触前做匀加速直线运动;物体与弹簧接触后,弹簧弹力不断增大,开始阶段弹簧弹力小于推力F ,合力向右,加速度向右,物体做加速度不断减小的加速运动;当加速度减小为零时,速度达到最大;接下来物体由于惯性继续向右运动,弹力进一步变大,且大于推力,合力向左,加速度向左,物体做加速度不断变大的减速运动,当速度减为零时,加速度最大,故BCD 正确。
2. A 解析:当合力与物体运动方向相同时,即当加速度与速度方向相同时,物体做加速运动,当力的方向与物体运动方向相反时,即当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动,所以本题中加速度方向与速度方向相同,物体做加速运动,即速度越来越大,但是力在逐渐减小,所以加速度在逐渐减小,即物体做加速度减小的加速运动,A 正确。
3. AC 解析:在竖直方向上,车壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡,故二力是等大的,选项A 正确;在水平方向上,车壁对物块的弹力是由于车壁发生了弹性形变,选项B 错误;根据牛顿定律 F N =ma ,则若车厢加速度变小,车壁对物块的弹力也变小,选项C 正确;车壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡,二力是等大的,与车厢的加速度无关,故选项D 错误。
4. AD 解析:剪断悬绳前,对B 受力分析,B 受到重力和弹簧的弹力,知弹力mg F =,剪断瞬间,对A 分析,A 的合力为mg F mg F 2=+=合,根据牛顿第二定律,得g a 2=,故A 正确,B 错误;弹簧开始处于伸长状态,弹力kx mg F ==,当向下压缩,x k F mg '='=时,速度最大,x x =',所以下降的距离为x 2,故C 错误,D 正确。
5. B 解析:剪断细线前,对PQ 整体受力分析,受到总重力和细线的拉力而平衡,故mg T 2=;再对物体Q 受力分析,受到重力、弹簧的拉力;剪断细线后,重力和弹簧的弹力不变,细线的拉力减为零,故物体P 受到的力的合力等于mg 2,向下,所以g a P 2=,物体Q 受到的力不变,合力为零,所以0=Q a ,B 正确。
6. BC 解析:细线剪断前,Q 球受弹簧的弹力为:θsin mg F =,轻绳剪断的瞬时,弹簧的弹力不能突变,则Q 受的合外力不变,故加速度为零,选项B 正确,A 错误;细线剪断前细绳的拉力:θsin 21mg F =,轻绳剪断的瞬时,细绳的拉力突然变为零,而弹簧的弹力不能突变,故此时P 所受的合外力为:θsin 21mg F F ==合,此时的加速度为:a P =2gsinθ,选项C 正确,D 错误。
7. 解:(1)球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零。
即kx m =mg sin θ,解得x m =sin mg kθ。
(2)设球与挡板分离时位移为s ,经历的时间为t ,从开始运动到分离的过程中,m 受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力F N ,沿斜面向上的挡板支持力F 1和弹簧弹力F 。
据牛顿第二定律有:mg sin θ-F -F 1=ma ,F =kx 。
随着x 的增大,F 增大,F 1减小,保持a 不变,当m 与挡板分离时,x 增大到等于s ,F 1减小到零,则有:mg sin θ-ks =ma ,又 s =12at 2联立解得:mg sin θ-k ·12at 2=ma ,t 8. 解:(1)0=t 时,对AB 系统由牛顿第二定律得:a m m F F )(2121+=-对B 物块由牛顿第二定律有:a m F F 22=-弹解得:N 8=弹F(2)对任意时刻t ,在AB 两物块没有分离前对AB 系统由牛顿第二定律有:a m m F F )(2121+=-对B 物块由牛顿第二定律有:a m F F 22=-弹解得:N t F )28(-=弹经过s 0.4=t A 、B 两物体分离,分离后的一段时间内A 、B 分别以不同的加速度向右做加速运动。
当s 0.4≤t 时:对A 、B 系统:a m m F F )(2121+=-A 、B 共同的加速度:2m /s 2=a 当s t 0.4>时对A :111a m F =;)m/s (21021t a -=(s 0.4>t ) 对B :222a m F =;)m/s (0.222-=t a (s 0.4>t )两物块的加速度a 1和a 2随时间t 变化的图象如图所示(3)由加速度的定义式a =t v ∆∆,可知“a -t ”图线下的“面积”在数值上应等于物块在这段时间内速度的变化对A :m/s 0.9=A v 对B :m/s 5.10=B v情感语录1.爱情合适就好,不要委屈将就,只要随意,彼此之间不要太大压力2.时间会把最正确的人带到你身边,在此之前,你要做的,是好好的照顾自己3.女人的眼泪是最无用的液体,但你让女人流泪说明你很无用4.总有一天,你会遇上那个人,陪你看日出,直到你的人生落幕5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在6.我莫名其妙的地笑了,原来只因为想到了你7.会离开的都是废品,能抢走的都是垃圾8.其实你不知道,如果可以,我愿意把整颗心都刻满你的名字9.女人谁不愿意青春永驻,但我愿意用来换一个疼我的你10.我们和好吧,我想和你拌嘴吵架,想闹小脾气,想为了你哭鼻子,我想你了11.如此情深,却难以启齿。
其实你若真爱一个人,内心酸涩,反而会说不出话来12.生命中有一些人与我们擦肩了,却来不及遇见;遇见了,却来不及相识;相识了,却来不及熟悉,却还要是再见13.对自己好点,因为一辈子不长;对身边的人好点,因为下辈子不一定能遇见14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心15.离开之后,我想你不要忘记一件事:不要忘记想念我。
想念我的时候,不要忘记我也在想念你16.有一种缘分叫钟情,有一种感觉叫曾经拥有,有一种结局叫命中注定,有一种心痛叫绵绵无期17.冷战也好,委屈也罢,不管什么时候,只要你一句软话,一个微笑或者一个拥抱,我都能笑着原谅18.不要等到秋天,才说春风曾经吹过;不要等到分别,才说彼此曾经爱过19.从没想过,自己可以爱的这么卑微,卑微的只因为你的一句话就欣喜不已20.当我为你掉眼泪时,你有没有心疼过。