最新高考知识总结:牛顿运动定律考点例析汇总
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牛顿运动定律及应用例题和知识点总结牛顿运动定律是经典力学的基础,对于理解物体的运动和受力情况具有至关重要的意义。
接下来,让我们一起深入探讨牛顿运动定律的相关知识点,并通过具体的例题来加深对其的理解和应用。
一、牛顿第一定律牛顿第一定律,也称为惯性定律,其内容为:任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
惯性是物体保持原有运动状态的性质,质量是衡量物体惯性大小的唯一量度。
质量越大,惯性越大,物体的运动状态就越难改变。
例如,在一辆行驶的公交车上,当车突然刹车时,站着的乘客会向前倾。
这是因为乘客原本具有向前的运动惯性,而车的刹车力使车的运动状态改变,但乘客的身体由于惯性仍要保持向前运动的趋势。
二、牛顿第二定律牛顿第二定律的表达式为:F = ma,其中 F 表示物体所受的合力,m 表示物体的质量,a 表示物体的加速度。
这一定律表明,物体的加速度与作用在它上面的合力成正比,与物体的质量成反比。
当合力为零时,加速度为零,物体将保持匀速直线运动或静止状态。
例题:一个质量为 2kg 的物体,受到水平方向上大小为 6N 的合力作用,求物体的加速度。
解:根据牛顿第二定律 F = ma,可得 a = F/m = 6/2 = 3m/s²,所以物体的加速度为 3m/s²。
在实际应用中,需要注意合力的计算和方向的确定。
例如,一个物体在斜面上运动,需要将重力分解为沿斜面和垂直斜面的两个分力,然后计算沿斜面方向的合力。
三、牛顿第三定律牛顿第三定律指出: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。
作用力和反作用力同时产生、同时消失,且性质相同。
比如,当你用力推墙时,墙也会对你施加一个大小相等、方向相反的反作用力。
例题:一个人在冰面上行走,他向后蹬冰面,冰面对他的反作用力使人向前运动。
如果人对冰面的作用力为 100N,那么冰面对人的反作用力也是 100N。
【高中物理】知识点总结:牛顿运动定律1.牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种运动状态为止.(1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持.(2)定律说明了任何物体都有惯性.(3)不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律不能用实验直接验证.但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律.(4)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系.2.惯性:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.(1)惯性是物体的固有属性,即一切物体都有惯性,与物体的受力情况及运动状态无关.因此说,人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性.(2)质量是物体惯性大小的量度.3.牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同,表达式F 合 =ma(1)对牛顿第二定律的数学表达式F 合 =ma,F 合是力,ma 是力的作用效果,特别要注意不能把ma看作是力.(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬间效果是加速度而不是速度.(3)牛顿第二定律F 合 =ma,F合是矢量,ma也是矢量,且ma与F 合的方向总是一致的.F 合可以进行合成与分解,ma也可以进行合成与分解.(4)两种类型:已知受力情况,求运动情况;已知运动情况求受力情况;中间桥梁是加速度。
4. 牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上.(1)牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的,因而力总是成对出现的,它们总是同时产生,同时消失.(2)作用力和反作用力总是同种性质的力.(3)作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可叠加.5.牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中.6.超重和失重(1)超重:物体有向上的加速度称物体处于超重。
牛顿运动定律知识点归纳牛顿运动定律知识点一: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,直到有外力迫使它改变这种状态为止.2、理解:①它说明了一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质.质量是物体惯性大小的量度(惯性与物体的速度大小、受力大小、运动状态无关).②它揭示了力与运动的关系:力是改变物体运动状态(产生加速度)的原因,而不是维持运动的原因。
③它是通过理想实验得出的,它不能由实际的实验来验证.牛顿运动定律知识点二:牛顿第二定律1、内容:物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量m 成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.2、理解:①瞬时性:力和加速度同时产生、同时变化、同时消失.②矢量性:加速度的方向与合外力的方向相同。
③同体性:合外力、质量和加速度是针对同一物体(同一研究对象)④同一性:合外力、质量和加速度的单位统一用SI制主单位⑤相对性:加速度是相对于惯性参照系的。
牛顿运动定律知识点三: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,作用在一条直线上.2理解:①作用力和反作用力的同时性.它们是同时产生,同时变化,同时消失,不是先有作用力后有反作用力.②作用力和反作用力的性质相同.即作用力和反作用力是属同种性质的力.③作用力和反作用力的相互依赖性:它们是相互依存,互以对方作为自己存在的前提.④作用力和反作用力的不可叠加性.作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两力的作用效果不能相互抵消.3、牛顿运动定律的适用范围:对于宏观物体低速的运动(运动速度远小于光速的运动),牛顿运动定律是成立的,但对于物体的高速运动(运动速度接近光速)和微观粒子的运动,牛顿运动定律就不适用了,要用相对论观点、量子力学理论处理.4、易错现象:(1)错误地认为惯性与物体的速度有关,速度越大惯性越大,速度越小惯性越小;另外一种错误是认为惯性和力是同一个概念。
高考物理牛顿运动定律考点总结高考物理牛顿运动定律考点一:对牛顿运动定律的理解1. 对牛顿第必然律的理解:(1) 揭示了物体不受外力作用时的运动规律(2) 牛顿第必然律是惯性定律,它指出一切物体都有惯性,惯性只与质量有关(3) 肯定了力和运动的关系:力是改变物体运动形状的缘由,不是保持物体运动的缘由(4) 牛顿第必然律是用理想化的实验总结出来的一条独立的规律,并非牛顿第二定律的特例(5) 当物体所受合力为零时,从运动效果上说,相当于物体不受力,此时可以运用牛顿第必然律2. 对牛顿第二定律的理解:(1) 揭示了a与F、m的定量关系,特别是a与F的几种特殊的对应关系:同时性、同向性、同体性、绝对性、独立性(2) 牛顿第二定律进一步揭示了力与运动的关系,一个物体的运动情况决定于物体的受力情况和初始形状(3) 加速度是联系受力情况和运动情况的桥梁,不管是由受力情况确定运动情况,还是由运动情况确定受力情况,都需求出加速度3. 对牛顿第三定律的理解:(1) 力总是成对出现于同一对物体之间,物体间的这对力一个是作用力,另一个是反作用力(2) 指出了物体间的彼此作用的特点:“四同”指大小相等,性质相等,作用在同不断线上,同时出现、消逝、存在;“三不同”指方向不同,施力物体和受力物体不同,效果不同高考物理牛顿运动定律考点二:运用牛顿运动定律经常用的方法、技巧1. 理想实验法2. 控制变量法3. 全体与隔离法4. 图解法5. 正交分解法6. 关于临界成绩处理的基本方法是:根据条件变化或过程的发展,分析引发的受力情况的变化和形状的变化,找到临界点或临界条件(更多类型见错题本)高考物理牛顿运动定律考点三:运用牛顿运动定律解决的几个典型成绩1. 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,合力与加速度的关系,合力只需不为零,不管速度是多大,加速度都不为零(2) 合力与速度无必然联系,只需速度变化才与合力有必然联系(3) 速度大小如何变化,取决于速度方向与所受合力方向之间的关系,当二者夹角为锐角或方向相反时,速度添加,否则速度减小2. 关于轻绳、轻杆、轻弹簧的成绩:(1) 轻绳:① 拉力的方向必然沿绳指向绳膨胀的方向②同一根绳上各处的拉力大小都相等③ 认为受力形变极微,看做不可伸长④ 弹力可做瞬时变化(2) 轻杆:① 作用力方向不必然沿杆的方向② 各处作用力的大小相等③ 轻杆不能伸长或紧缩④ 轻杆遭到的弹力方式有:拉力、压力⑤ 弹力变化所需工夫极短,可忽略不计(3) 轻弹簧:① 各处的弹力大小相等,方向与弹簧形变的方向相反② 弹力的大小恪守的关系③ 弹簧的弹力不能发生渐变3. 关于超重和失重的成绩:(1) 物体超重或失重是物体对支持面的压力或对悬挂物体的拉力大于或小于物体的实践重力(2) 物体超重或失重与速度方向和大小无关。
牛顿运动定律与动量守恒知识点总结一、牛顿运动定律(一)牛顿第一定律(惯性定律)任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
理解这一定律时,要注意“惯性”这一概念。
惯性是物体保持原有运动状态的性质,质量是惯性大小的唯一量度。
质量越大,惯性越大,物体的运动状态就越难改变。
例如,一辆重型卡车和一辆小汽车,在相同的外力作用下,重型卡车的运动状态改变更困难,就是因为它的质量大,惯性大。
(二)牛顿第二定律物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
其表达式为 F = ma。
这一定律揭示了力与运动的关系。
当合外力为零时,加速度为零,物体将保持匀速直线运动或静止状态;当合外力不为零时,物体将产生加速度。
比如,用力推一个静止的箱子,推力越大,箱子的加速度就越大;箱子的质量越大,相同推力下产生的加速度就越小。
(三)牛顿第三定律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。
作用力与反作用力具有同时性、同性质、异体性等特点。
比如,人在地面上行走,脚对地面有向后的摩擦力,地面就对脚有向前的摩擦力,使人能够向前移动。
二、动量守恒定律(一)动量动量是物体的质量与速度的乘积,即 p = mv。
动量是矢量,其方向与速度的方向相同。
(二)动量守恒定律如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变。
例如,在光滑水平面上,两个质量分别为 m1 和 m2 的小球,速度分别为 v1 和 v2 ,它们发生碰撞后,速度分别变为 v1' 和 v2' 。
根据动量守恒定律,有 m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' 。
(三)动量守恒定律的适用条件1、系统不受外力或所受外力的合力为零。
2、系统所受内力远远大于外力,如爆炸、碰撞等过程。
3、系统在某一方向上所受合力为零,则在该方向上动量守恒。
牛顿运动定律--(第一定律第三定律)一、牛顿第一定律:1.内容:一切物体总保持匀速直线运动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.理解:①定律的前一句话揭示了物体所具有的一个重要属性,即“保持匀速直线运动状态或静止状态”,这种性质叫惯性.牛顿第一定律指出了一切物体在任何情况下都具有惯性.②定律的后一句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”这实际上是给力下的定义,即力是改变运动状态的原因(力并不是产生和维持物体运动的原因).③牛顿第一定律指出了物体不受外力作用时的运动规律.实际上,不受外力作用的物体是不存在的.物体所受到的几个力的合力为零时,其运动效果就跟不受外力相同,这时物体的运动状态是匀速直线运动或静止状态.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,作用在同一直线上.2.表达式:F甲对乙=-F乙对甲,负号表示方向相反.3.意义:揭示了力的作用的相互性,即两个物体间只要有作用就必然会出现一对作用力和反作用力.4.特点:(1).是同种性质的力如G与G/、F N与F N/、f与f/.(2).作用在两个物体上,如G作用于人,G/作用于地球.(3).同时产生、同时消失(甲对乙无作用、乙对甲也无作用).(4).不管静止或运动,作用力和反作用力总是大小相等,方向相反.(5).与物体是否平衡无关.题型1:怎样判断物体运动状态是否发生变化?例1关于运动状态的改变,下列说法正确的是()A.速度方向不变,速度大小改变的物体,运动状态发生了变化B.速度大小不变,速度方向改变的物体,运动状态发生了变化C.速度大小和方向同时改变的物体,运动状态一定发生了变化D.做匀速圆周运动的物体,运动状态没有改变1. 在以下各种情况中,物体运动状态发生了改变的有()A.静止的物体 B.物体沿着圆弧运动,在相等的时间内通过相同的路程C.物体做竖直上抛运动,到达最高点过程 D.跳伞运动员竖直下落过程,速率不变2.跳高运动员从地面上跳起,是由于()A.地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力 B.运动员给地面的压力大于运动员受的重力C.地面给运动员的支持力大于运动员受的重力 D.运动员给地面的压力等于地面给运动员的支持力3.某人用力推原来静止在水平面上的小车,使小车开始运动,此后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动。
高中物理重难点及高考题解牛顿运动定律一.牛顿第一定律一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止,这就是牛顿第一定律,又叫惯性定律。
这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。
1.牛顿第一定律牛顿第一定律揭示了宇宙中一切物体(或物质)的存在形式,即一切物体在不受外力作用时处于匀速直线运动状态,或处于静止状态,并且运动是绝对的,而静止是相对的。
同时牛顿第一定律也说明了力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因。
2.惯性(1)惯性是物体本身的固有属性,不论物体处于怎样的运动状态,物体均具有惯性。
(2)质量是物体惯性大小的量度。
质量越大,惯性也就越大。
【难点突破】惯性是物体最基本的属性。
表现为:当物体不受外力或所受合外力为零时,惯性表现为物体运动状态不改变;当物体所受合外力不为零时,惯性表现为改变物体运动状态的难易程度。
【例题】如图所示,水平放置的小瓶内有水,其中有一气泡。
当瓶从静止状态突然向右运动时,小气泡在瓶内将向何方运动?(1)甲同学认为:在瓶内的小气泡由于惯性将向左运动,你认为这个结论正确吗?并说明理由。
(2)乙同学认为:瓶中的水由于惯性保持原来的静止状态,相对于瓶子来说向左运动,而瓶中的气泡就向右移动,你认为这个结论正确吗,请说明理由。
【分析】【题解】【答案】二.牛顿第二定律物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
1.牛顿第二定律(1)牛顿第二定律揭示了物体的加速度跟它受到的合外力及物体本身质量之间的定量关系,其数学表达式为a ∝mF 式中各物理量取国际单位制中的单位后可以写为F 合=ma(2)牛顿第二定律反映了合外力的方向决定加速度的方向,而加速度的方向和速度改变量的方向一致,所以速度改变量的方向也就决定于合外力的方向。
(3)作用在物体上的每一个力都会使物体产生一个加速度,物体最终表现出来的加速度是这些加速度的矢量和,由此可以提供计算物体加速度的两条途径,即可以先求合外力,再求合外力产生的加速度;可以先求所有外力产生的加速度,再求这些加速度的矢量和。
2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题14 牛顿三大定律导练目标导练内容目标1牛顿第一定律和惯性目标2牛顿第三定律目标3牛顿第二定律及瞬时加速度问题【知识导学与典例导练】一、牛顿第一定律和惯性1.牛顿第一定律: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。
(1)揭示了物体的惯性:不受力的作用时,一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。
(2)揭示了力的作用对运动的影响:力是改变物体运动状态的原因。
2.对惯性的理解(1)保持“原状”:物体在不受力或所受合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)。
(2)反抗改变:物体受到外力时,惯性表现为抗拒运动状态改变。
惯性越大,物体的运动状态越难以被改变。
(3)惯性的量度:质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大,与物体的速度和受力情况无关。
3.牛顿第一、第二定律的关系(1)牛顿第一定律是以理解实验为基础,经过科学抽象、归纳推理总结出来的,牛顿第二定律是实验定律。
(2)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,它揭示了物体运动的原因和力的作用对运动的影响;牛顿第二定律则定量指出了力和运动的联系。
【例1】如图所示,小华坐在一列正在行驶的火车车厢里,突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,假设桌面是光滑的,则下列说法错误..的是()A.小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动B.小球所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变C .火车一定是在向前加速D .以火车为参考系,此时牛顿第一定律已经不能适用【答案】A【详解】A .小球在水平方向上没有施力物体,所以不受力。
A 错误,符合题意;B .小球水平方向不受力,所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变。
B 正确,不符合题意;C .小球因为有惯性,要保持原来的匀速直线运动状态,若突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,是小球相对于火车向后运动,说明火车正在向前做加速运动。
高考物理牛顿运动定律考点归纳考点一:对牛顿运动定律的理解1.对牛顿第一定律的理解1揭示了物体不受外力作用时的运动规律2牛顿第一定律是惯性定律,它指出一切物体都有惯性,惯性只与质量有关3肯定了力和运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因4牛顿第一定律是用理想化的实验总结出来的一条独立的规律,并非牛顿第二定律的特例5当物体所受合力为零时,从运动效果上说,相当于物体不受力,此时可以应用牛顿第一定律2.对牛顿第二定律的理解1揭示了a与F、m的定量关系,特别是a与F的几种特殊的对应关系:同时性、同向性、同体性、相对性、独立性2牛顿第二定律进一步揭示了力与运动的关系,一个物体的运动情况决定于物体的受力情况和初始状态3加速度是联系受力情况和运动情况的桥梁,无论是由受力情况确定运动情况,还是由运动情况确定受力情况,都需求出加速度3.对牛顿第三定律的理解1力总是成对出现于同一对物体之间,物体间的这对力一个是作用力,另一个是反作用力2指出了物体间的相互作用的特点:“四同”指大小相等,性质相等,作用在同一直线上,同时出现、消失、存在;“三不同”指方向不同,施力物体和受力物体不同,效果不同考点二:应用牛顿运动定律时常用的方法、技巧1.理想实验法2.控制变量法3.整体与隔离法4.图解法5.正交分解法6.关于临界问题处理的基本方法是:根据条件变化或过程的发展,分析引起的受力情况的变化和状态的变化,找到临界点或临界条件更多类型见错题本考点三:应用牛顿运动定律解决的几个典型问题1.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,合力与加速度的关系,合力只要不为零,无论速度是多大,加速度都不为零2合力与速度无必然联系,只有速度变化才与合力有必然联系3速度大小如何变化,取决于速度方向与所受合力方向之间的关系,当二者夹角为锐角或方向相同时,速度增加,否则速度减小2.关于轻绳、轻杆、轻弹簧的问题1轻绳①拉力的方向一定沿绳指向绳收缩的方向②同一根绳上各处的拉力大小都相等③认为受力形变极微,看做不可伸长④弹力可做瞬时变化2轻杆①作用力方向不一定沿杆的方向②各处作用力的大小相等③轻杆不能伸长或压缩④轻杆受到的弹力方式有:拉力、压力⑤弹力变化所需时间极短,可忽略不计3轻弹簧①各处的弹力大小相等,方向与弹簧形变的方向相反②弹力的大小遵循的关系③弹簧的弹力不能发生突变3.关于超重和失重的问题1物体超重或失重是物体对支持面的压力或对悬挂物体的拉力大于或小于物体的实际重力2物体超重或失重与速度方向和大小无关。
高考物理牛顿定律知识点总结一、牛顿第一定律牛顿第一定律:理想实验的魅力牛顿物理学的基石——惯性定律牛顿第一定律(惯性定律)定义: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变这种状态。
惯性定义:物体所具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
惯性与质量:描述物体惯性的物理量是它们的质量。
质量是标量,只有大小,没有方向。
质量单位:千克(kg)实验:探究加速度与力、质量的关系加速度与力的关系基本思路:保持物体质量不变,测量物体在不同的力的作用下的加速度,分析加速度与力的关系。
加速度与质量的关系基本思路:保持物体所受的力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系。
制定实验方案时的两个问题怎样由实验结果得出结论a∝F,a∝1/m二、牛顿第二定律牛顿第二定律定义:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
公式:F=kma k是比例系数,F指的是物体所受的合力。
牛顿年第二定律的数学表达式:F=ma力的单位:千克米每二次方秒。
力学单位制基本量:被选定的、可以利用物理量之间的关系推导出其他物理量的物理量。
基本单位:基本量的单位。
导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其它物理量的单位。
单位制:由基本单位和导出单位组成。
国际单位制(SI):1960年第11届国际计量大会制订的一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制。
三、牛顿第三定律作用力和反作用力定义:物体间相互作用的这一对力。
作用力和反作用力总是互相依存、同时存在的。
牛顿第三定律定义: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。
用牛顿运动定律解决问题(一)从受力确定运动情况从运动情况确定受力用牛顿运动定律解决问题(二)共点力的平衡条件平衡状态:一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态时所处的状态。
2013高考知识总结:牛顿运动定律考点例析2013届高三备考:牛顿运动定律考点例析牛顿三个运动定律是力学的基础,对整个物理学也有重大意义。
本章考查的重点是牛顿第二定律,而牛顿第一定律和第三定律在牛顿第二定律的应用中得到了完美的体现。
从近几年高考看,要求准确理解牛顿第一定律;加深理解牛顿第二定律,熟练掌握其应用,尤其是物体受力分析的方法;理解牛顿第三定律;理解和掌握运动和力的关系;理解超重和失重。
本章内容的高考试题每年都有,对本章内容单独命题大多以选择、填空形式出现,趋向于用牛顿运动定律解决生活、科技、生产实际问题。
经常与电场、磁场联系,构成难度较大的综合性试题,运动学的知识往往和牛顿运动定律连为一体,考查推理能力和综合分析能力。
一、夯实基础知识1、牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
对牛顿第一定律的理解要点:(1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持;(2)它定性地揭示了运动与力的关系,即力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因;(3)定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性;(4)不受力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证,但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的。
它告诉了人们研究物理问题的另一种方法,即通过大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律;(5)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
2、牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
公式F=ma.对牛顿第二定律的理解要点:(1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律研究其效果,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础;(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果,即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬时效果是加速度而不是速度;(3)牛顿第二定律是矢量关系,加速度的方向总是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,F x=ma x, F y=ma y,F z=ma z;(4)牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿(定义使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.3、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
对牛顿第三定律的理解要点:(1)作用力和反作用力相互依赖性,它们是相互依存,互以对方作为自已存在的前提;(2)作用力和反作用力的同时性,它们是同时产生、同时消失,同时变化,不是先有作用力后有反作用力;(3)作用力和反作用力是同一性质的力;(4)作用力和反作用力是不可叠加的,作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两个力的作用效果不能相互抵消,这应注意同二力平衡加以区别。
4.物体受力分析的基本程序:(1)确定研究对象;(2)采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力;(3)按照先重力,然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力,最后分析其他场力;(4)画物体受力图,没有特别要求,则画示意图即可。
5.超重和失重:(1)超重:物体有向上的加速度称物体处于超重。
处于失重的物体的物体对支持面的压力F(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力,即F=mg+ma.;(2)失重:物体有向下的加速度称物体处于失重。
处于失重的物体对支持面的压力F N(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg,即F N=mg-ma,当a=g时,F N=0,即物体处于完全失重。
6、牛顿定律的适用范围:(1)只适用于研究惯性系中运动与力的关系,不能用于非惯性系;(2)只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能用来处理高速运动问题;(3)只适用于宏观物体,一般不适用微观粒子。
二、解析典型问题问题1:必须弄清牛顿第二定律的矢量性。
牛顿第二定律F=ma是矢量式,加速度的方向与物体所受合外力的方向相同。
在解题时,可以利用正交分解法进行求解。
例1、如图1所示,电梯与水平面夹角为300,当电梯加速向上运动时,人对梯面压力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?分析与解:对人受力分析,他受到重力mg、支持力F N和摩擦力F f作用,如图1所示.取水平向右为x轴正向,竖直向上为y轴正向,此时只需分解加速度,据牛顿第二定律可得:F f=macos300, F N问题2:必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。
牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律,描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。
物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。
当物体所受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,F=ma 对运动过程的每一瞬间成立,加速度与力是同一时刻的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失。
例2、如图2(a )所示,一质量为m 的物体系于长度分别为L 1、L 2的两根细线上,L 1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L 2水平拉直,物体处于平衡状态。
现将L 2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
(l )下面是某同学对该题的一种解法:分析与解:设L 1线上拉力为T 1,L 2线上拉力为T 2,重力为mg ,物体在三力作用下保持平衡,有T 1cos θ=mg , T 1sin θ=T 2, T 2=mgtan θ剪断线的瞬间,T 2突然消失,物体即在T 2反方向获得加速度。
因为mg tan θ=ma ,所以加速度a =g tan θ,方向在T 2反方向。
你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由。
(2)若将图2(a)中的细线L 1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图2(b)所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与(l )完全相同,即 a =g tan θ,你认为这个结果正确吗?请说明理由。
分析与解:(1)错。
因为L 2被剪断的瞬间,L 1上的张力大小发生了变化。
剪断瞬时物体的加速度a=gsin θ.(2)对。
因为L 2被剪断的瞬间,弹簧L 1的长度来不及发生变化,其大小和方向都不变。
问题3:必须弄清牛顿第二定律的独立性。
当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理),而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度图2(a)叠加的结果。
那个方向的力就产生那个方向的加速度。
例3、如图3所示,一个劈形物体M 放在固定的斜面上,上表面水平,在水平面上放有光滑小球m ,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是:A .沿斜面向下的直线B .抛物线C .竖直向下的直线D.无规则的曲线。
分析与解:因小球在水平方向不受外力作用,水平方向的加速度为零,且初速度为零,故小球将沿竖直向下的直线运动,即C 选项正确。
问题4:必须弄清牛顿第二定律的同体性。
加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的,所以解题时一定要把研究对象确定好,把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。
例4、一人在井下站在吊台上,用如图4所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。
图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。
吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s 2,求这时人对吊台的压力。
(g=9.8m/s 2)分析与解:选人和吊台组成的系统为研究对象,受力如图5所示,F 为绳的拉力,由牛顿第二定律有:2F-(m+M)g=(M+m)a再选人为研究对象,受力情况如图6所示,其中F N 是吊台对人的支持力。
由牛顿第二定律得:F+F N -Mg=Ma,故F N =M(a+g)-F=200N. 由牛顿第三定律知,人对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等,方向相反,因此人对吊台的压力大小为200N ,方向竖直向下。
问题5:必须弄清面接触物体分离的条件及应用。
图相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。
对于面接触的物体,在接触面间弹力变为零时,它们将要分离。
抓住相互接触物体分离的这一条件,就可顺利解答相关问题。
下面举例说明。
例5、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m 的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。
如图7所示。
现让木板由静止开始以加速度a(a <g =匀加速向下移动。
求经过多长时间木板开始与物体分离。
分析与解:设物体与平板一起向下运动的距离为x 时,物体受重力mg ,弹簧的弹力F=kx 和平板的支持力N 作用。
据牛顿第二定律有:mg-kx-N=ma 得N=mg-kx-ma当N=0例6、如图8所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P 处于静止,P 的质量m=12kg ,弹簧的劲度系数k=300N/m 。
现在给P 施加一个竖直向上的力F ,使P 从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在t=0.2s 内F 是变力,在0.2s 以后F是恒力,g=10m/s 2,则F 的最小值是 ,F 的最大值是 。
分析与解:因为在t=0.2s 内F 是变力,在t=0.2s 以后F 是恒力,所以在t=0.2s 时,P 离开秤盘。
此时P 受到盘的支持力为零,由于盘和弹簧的质量都不计,所以此时弹簧处于原长。
在0_____0.2s 这段时间内P 向上运动的距离:x=mg/k=0.4m图7P当P开始运动时拉力最小,此时对物体P有N-mg+F min=ma,又因此时N=mg,所以有F min=ma=240N.当P与盘分离时拉力F最大,F max=m(a+g)=360N.例7、一弹簧秤的秤盘质量m1=1.5kg,盘内放一质量为m2=10.5kg的物体P,弹簧质量不计,其劲度系数为k=800N/m,系统处于静止状态,如图9所示。
现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在最初0.2s内F是变化的,在0.2s后是恒定的,求F的最大值和最小值各是多少?(g=10m/s2)分析与解:因为在t=0.2s内F是变力,在t=0.2s以后F是恒力,所以在t=0.2s时,P离开秤盘。
此时P受到盘的支持力为零,由于盘的质量m1=1.5kg,所以此时弹簧不能处于原长,这与例2轻盘不同。
设在0_____0.2s 这段时间内P向上运动的距离为x,对物体P据牛顿第二定律可得: F+N-m2g=m2a对于盘和物体P整体应用牛顿第二定律可得:令N=0a=6m/s2.当P开始运动时拉力最小,此时对盘和物体P整体有F min=(m1+m2)a=72N. 当P与盘分离时拉力F最大,F max=m2(a+g)=168N.问题6:必须会分析临界问题。