2016-2017新课标创新全国物理总复习 第三章 牛顿运动定律
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第三单元牛顿运动定律学习内容与要求编号基础型课程拓展型课程学习水平3.1.1牛顿第一定律惯性B3.1.2用DIS研究加速度与力的关系,加速度与质量的关系(学生实验)C3.1.3牛顿第二定律C3.1.4牛顿第三定律B3.1.5国际单位制A3.1.6牛顿对科学的贡献A3.1.7经典力学的局限性A3.1.8爱因斯坦对科学的贡献A说明:用牛顿第二定律计算,仅限于受到恒力作用的单个物体,且物体质量不变。
专题1 牛顿运动定律基础知识一.牛顿第一定律1.第一定律的内容:任何物体都保持________或________状态,直到有___________迫使它改变这种状态为止。
牛顿第一定律指出了力不是产生速度的原因,也不是维持速度的原因,力是改变____________________的原因,也就是产生__________的原因。
2.惯性:物体保持静止或匀速直线运动的性质叫做惯性。
牛顿第一定律揭示了一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质,与外部条件无关,因此该定律也叫做惯性定律。
注意:惯性的大小由质量决定是由牛顿第二定律揭示的........................。
【典型例题】1.科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。
在研究和解决问题过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学的方法。
理想实验有时更能深刻地反映自然规律。
伽利略设想了一个理想实验,如图所示,其中有一个是经验事实,其余是推论。
①减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要达到原来的高度;②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动。
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列__________(只要填写序号即可)。
在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论。
下列关于事实和推论的分类正确的是()(A)①是事实,②③④是推论(B)②是事实,①③④是推论(C)③是事实,①②④是推论(D)④是事实,①②③是推论2.对下列现象解释正确的是()(A)在一定拉力作用下,车沿水平方向前进,所以力是物体运动的原因(B)向上抛出的物体由于惯性向上运动,以后惯性变小,速度越来越小(C)高速行驶的汽车由于速度大,所以惯性大,很难停下来(D)质量大的物体运动状态不容易改变是由于物体的质量大,惯性也就大的缘故3.如图所示,在一辆表面光滑足够长的小车上,有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2),两小球原来随车一起运动。
[高考导航]基础课1牛顿第一定律牛顿第三定律知识点一、牛顿第一定律1.内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2.意义(1)指出力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。
(2)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又称惯性定律。
3.惯性(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)性质:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的固有属性,与物体的运动情况和受力情况无关。
(3)量度:质量是物体惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。
知识点二牛顿第三定律1.内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
2.意义建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。
[思考判断](1)牛顿第一定律是实验定律。
()(2)牛顿第一定律指出,当物体受到的合外力为零时,物体将处于静止状态。
()(3)物体运动必须有力的作用,没有力的作用,物体将静止。
()(4)运动的物体惯性大,静止的物体惯性小。
()(5)惯性是物体抵抗运动状态变化的性质。
()(6)作用力与反作用力的效果可以相互抵消。
()(7)人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力。
()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×对牛顿第一定律的理解与应用1.牛顿第一定律:牛顿第一定律不是实验定律,它是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论;物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件,其实际意义是物体受到的合外力为零。
2.惯性:惯性是物体保持原来运动状态的性质,与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关,物体的惯性只与其质量有关,物体的质量越大其惯性越大。
3.惯性的两种表现形式(1)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。
第三章牛顿运动定律第1讲牛顿运动定律的理解考纲下载:1.牛顿运动定律(Ⅱ) 2.单位制(Ⅰ)主干知识·练中回扣——忆教材夯基提能1.牛顿第一定律(1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
(2)意义:①揭示了物体的固有属性:一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律;②揭示了力与运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。
2.惯性(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。
(3)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关。
3.牛顿第二定律(1)内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
(2)表达式:F=ma。
(3)适用范围:适用于惯性参考系中宏观物体的低速运动。
4.单位制(1)单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。
(2)基本单位:基本量的单位。
力学中的基本量有三个,它们分别是质量、时间和长度,它们的国际单位分别是千克(kg)、秒(s)和米(m)。
(3)导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
5.牛顿第三定律(1)作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,另一个物体同时对这个物体也施加了力。
(2)内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
(3)表达式:F=F′。
巩固小练1.判断正误(1)物体不受外力作用时一定处于静止状态。
(×)(2)在水平面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动的结果。
(×)(3)物体的惯性越大,状态越难改变。
(√)(4)物体加速度的方向一定与合力方向相同。
第2讲连接体问题1 连接体的定义及分类(1)两个或两个以上的物体,以某种方式连接在一起运动,这样的物体系统就是连接体。
(2)根据两物体之间相互连接的媒介不同,常见的连接体可以分为三大类。
①绳(杆)连接:两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起;②弹簧连接:两个物体通过弹簧的作用连接在一起;③接触连接:两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。
(3)连接体的运动特点①轻绳——轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等的。
②轻杆——轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而杆上各点的线速度与转动半径成正比。
③轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速率不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等。
【易错警示】(1)“轻”——质量和重力均不计。
(2)在任何情况下,绳中张力的大小相等,绳、杆和弹簧两端受到的弹力大小也相等。
1.1(2018衡水中学高三10月考试)如图所示,质量为m0、倾角为θ的斜面体静止在水平地面上,一质量为m 的小物块放在斜面上,轻推一下小物块后,它沿斜面向下匀速运动。
若给小物块持续施加沿斜面向下的恒力F,斜面体始终静止,重力加速度大小为g。
施加恒力F后,下列说法正确的是()。
A.小物块沿斜面向下运动的加速度为B.斜面体对地面的压力大小等于(m+m0)g+F sin θC.地面对斜面体的摩擦力方向水平向左D.斜面体对小物块的作用力的大小和方向都变化【答案】A1.2(2019福建福州三十四中检测)如图所示,材料相同的P、Q两物块通过轻绳相连,并在拉力F作用下沿斜面向上运动,轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。
当拉力F一定时,Q受到绳的拉力()。
A.与斜面倾角θ有关B.与动摩擦因数有关C.与系统运动状态有关D.仅与两物块质量有关【答案】D2 连接体的平衡(1)关于研究对象的选取①单个物体:将物体受到的各个力的作用点全部画到物体的几何中心上。
2013——2017全国高考题型分类解析——牛顿运动定律1.【2017·全国新课标2卷】为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1(s1<s0)处分别设置一个挡板和一面小旗,如图所示。
训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。
训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处。
假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v1。
重力加速度大小为g。
求(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。
2.【2017·全国新课标1卷】真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0。
在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变。
持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点。
重力加速度大小为g。
(1)求油滴运动到B点时的速度。
(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1和v0应满足的条件。
已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍。
3.【2016·全国新课标Ⅰ卷】一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变【答案】BC4.【2015·全国新课标Ⅱ·20】在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩链接好的车厢。
当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。
第1讲牛顿运动定律的理解考纲下载:1.牛顿运动定律(Ⅱ) 2.单位制(Ⅰ)主干知识·练中回扣——忆教材夯基提能1.牛顿第一定律(1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
(2)意义:①揭示了物体的固有属性:一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律;②揭示了力与运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。
2.惯性(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。
(3)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关。
3.牛顿第二定律(1)内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
(2)表达式:F=ma。
(3)适用范围:适用于惯性参考系中宏观物体的低速运动。
4.单位制(1)单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。
(2)基本单位:基本量的单位。
力学中的基本量有三个,它们分别是质量、时间和长度,它们的国际单位分别是千克(kg)、秒(s)和米(m)。
(3)导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
5.牛顿第三定律(1)作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,另一个物体同时对这个物体也施加了力。
(2)内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
(3)表达式:F=F′。
巩固小练1.判断正误(1)物体不受外力作用时一定处于静止状态。
(×)(2)在水平面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动的结果。
(×)(3)物体的惯性越大,状态越难改变。
(√)(4)物体加速度的方向一定与合力方向相同。
(√)(5)质量越大的物体,加速度越小。
(×)(6)作用力与反作用力可以是不同性质的力。
(×)(7)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。
(√)[惯性]2.下列关于惯性的各种说法中正确的是()A.物体在任何情况下都有惯性B.在完全失重的情况下,物体的惯性将消失C.物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性D.材料不同的两个物体放在水平面上,用相同的水平力分别推它们,则难以推动的物体惯性大解析:选A质量是惯性大小的量度,物体在任何情况下都有惯性,选项A正确,选项C错误;在完全失重的情况下,物体的视重为零,仍有惯性,选项B错误;材料不同的两个物体放在水平面上,用相同的水平力分别推它们,由于材料不同,与水平面的动摩擦因数不同,所受摩擦力不同,不能推断得出难以推动的物体惯性大,选项D错误。
[牛顿第二定律]3.[多选]下列说法正确的是()A.物体的速度越大,则加速度越大,所受的合力也越大B.物体的速度为零,则加速度为零,所受的合力也为零C.物体的速度为零,但加速度可能很大,所受的合力也可能很大D.物体的速度很大,但加速度可能为零,所受的合力也可能为零解析:选CD物体的速度大小与加速度大小及所受合力大小无关,故C、D正确,A、B错误。
[牛顿第三定律]4.汽车拉着拖车在平直的公路上运动,下列说法中正确的是()A.汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力B.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力C.匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力;加速前进时,汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力D.拖车加速前进,是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力;汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力解析:选D汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对相互作用力,总是大小相等、同时产生,A、B、C错误;拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力,汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力,D正确。
核心考点·分类突破——析考点讲透练足1(1)物体在不受外力或所受的合力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。
(2)物体受到外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度。
惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态容易改变。
2.对牛顿第一定律的四点说明(1)明确惯性的概念:牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性。
(2)揭示力的本质:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。
(3)理想化状态:牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态,而物体不受外力的情形是不存在的。
在实际情况中,如果物体所受的合力等于零,与物体不受外力时的表现是相同的。
(4)与牛顿第二定律的关系:牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。
力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答。
牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的,而牛顿第二定律是一条实验定律。
1.关于牛顿第一定律的说法中正确的是( )A .由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B .牛顿第一定律只是反映惯性大小的,因此也叫惯性定律C .牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,因此,物体在不受力时才有惯性D .牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了运动状态改变的原因解析:选D 牛顿第一定律揭示了两方面问题:①物体在任何时候都有惯性,故C 错误;不受力时惯性表现为物体处于静止状态或匀速直线运动状态,故A 错误;②揭示了力和运动的关系,即力是改变物体运动状态的原因,故D 正确;牛顿第一定律揭示了这两方面问题,不只是反映惯性大小,故B 错误。
2.下列说法中正确的是( )A .高速运动的物体不容易让它停下来,所以物体运动速度越大,惯性越大B .用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动的物体惯性大C .惯性是物体的固有属性,惯性大小只与质量有关D .在月球上举重比在地球上容易,所以同一物体在月球上比在地球上的惯性小解析:选C 惯性是物体的固有属性,惯性大小仅与物体的质量有关,与其他因素无关,A 、B 、D角度一 (1)牛顿第二定律的五个特性五性瞬时性 a 与F 对应同一时刻矢量性 F =ma 是矢量式,a 与F 同向因果性 F 是产生a 的原因同一性 a 、F 、m 对应同一个物体 a 、F 、m 统一使用SI 制单位独立性每一个力都可以产生各自的加速度(2)合力、加速度、速度的关系①物体所受合力的方向决定了其加速度的方向,只要合力不为零,不管速度是大是小,或是零,物体都有加速度,只有合力为零时,加速度才为零。
一般情况下,合力与速度无必然的联系。
②合力与速度同向或夹角为锐角时,物体做加速运动;合力与速度反向或夹角为钝角时,物体做减速运动。
③a =Δv Δt 是加速度的定义式,a 与Δv 、Δt 无直接关系;a =F m是加速度的决定式,a ∝F ,a ∝1m。
1.[多选](2016·东城区模拟)一物体重为50 N ,与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,现加上如图所示的水平力F 1和F 2,若F 2=15 N 时物体做匀加速直线运动,则F 1的值可能是(g =10 m/s 2)( )A .3 NB .25 NC .30 ND .50 N解析:选ACD 若物体向左做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知 F 2-F 1-μG =ma >0,解得F 1<5 N ,A 正确;若物体向右做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知 F 1-F 2-μG =ma >0,解得F 1>25 N ,C 、D 正确。
2.(2014·全国新课标Ⅰ)如图所示,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态。
现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。
与稳定在竖直位置时相比,小球的高度( )A .一定升高B .一定降低C .保持不变D .升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定解析:选A 设橡皮筋的原长为L ,开始时系统处于平衡状态,小球受到的合力为零,橡皮筋处于竖直方向,橡皮筋悬点O 距小球的高度L 1=L +mg k;当小车向左加速,稳定时,橡皮筋与竖直方向的夹角为θ,对小球受力分析,由图可知:橡皮筋上的弹力kx =mg cos θ,橡皮筋悬点O 距小球的高度L 2=⎝⎛⎭⎫L +mg k cos θcos θ=L cos θ+mg k。
可见,L 1>L 2,A 正确,B 、C 、D 错误。
角度二 牛顿第二定律的瞬时性(1)两种模型加速度与合力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,具体可简化为以下两种模型:①刚性绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间。
②弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变。
(2)求解瞬时加速度的一般思路 分析瞬时变化前后物体的受力情况⇒列牛顿第二定律方程⇒求瞬时加速度[典题] (2016·马鞍山模拟)如图所示,质量为m 的小球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ相连,Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P 、Q 。
球静止时,Ⅰ中拉力大小为F T1,Ⅱ中拉力大小为F T2,当剪断水平细线Ⅱ的瞬间,小球的加速度a 应是( )A .a =g ,竖直向下B .a =g ,竖直向上C .a =F T2m,方向水平向左 D .a =F T1m,方向沿Ⅰ的延长线 [解析] 剪断水平细线Ⅱ的瞬间,由于弹簧的弹力不能突变,所以此时小球受到F T1和重力mg 作用,合力水平向左,大小为F T2,所以加速度为a =F T2m,方向水平向左,选项C 正确。
[答案] C3.(2016·濮阳模拟)如图所示,质量分别为m 、2m 的小球A 、B ,由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在电梯内,已知电梯正在竖直向上做匀加速直线运动,细线中的拉力为F ,此时突然剪断细线。
在线断的瞬间,弹簧的弹力的大小和小球A 的加速度的大小分别为( )A.2F 3,2F 3m +gB.F 3,2F 3m+g C.2F 3,F 3m +g D.F 3,F 3m+g 解析:选A 在剪断前,对A 、B 及弹簧整体由牛顿第二定律有F -3mg =3ma ,对B由牛顿第二定律得F 弹-2mg =2ma ,由此可得F 弹=2F 3,细线被剪断后的瞬间,弹簧弹力不变,此时对A 球来说,受到向下的重力和弹力作用,则有F 弹+mg =ma A ,解得a A =2F 3m+g ,A 正确。