高中物理总复习知识点与典型题专题讲解8---牛顿运动定律与简单直线过程(解析版)
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2024高考物理复习重难点解析—牛顿运动定律与直线运动高考对本讲的命题热点集中在匀变速直线运动相关规律及公式的应用、运动图象的分析。
题型以选择题为主,较为综合的题目会涉及计算题。
考查学生提取信息的能力和推理能力。
命题的情境主要来自生活生产和体育活动的与直线运动的问题。
命题难点体现在临界极值问题,整体法和隔离法在牛顿运动定律中的应用。
例题1.(2022·全国·高考真题)如图,质量相等的两滑块P 、Q 置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。
重力加速度大小为g 。
用水平向右的拉力F 拉动P ,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前()A .P 的加速度大小的最大值为2gμB .Q 的加速度大小的最大值为2gμC .P 的位移大小一定大于Q 的位移大小D .P 的速度大小均不大于同一时刻Q 的速度大小【答案】AD【解析】设两物块的质量均为m ,撤去拉力前,两滑块均做匀速直线运动,则拉力大小为2F mgμ=撤去拉力前对Q 受力分析可知,弹簧的弹力为0T mgμ=AB .从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前的过程中,以向右为正方向,撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为μmg ,两滑块与地面间仍然保持相对滑动,此时滑块P 的加速度为0P1T mg ma μ--=解得P12a gμ=-此刻滑块Q 所受的外力不变,加速度仍为零,过后滑块P 做减速运动,故PQ 间距离减小,弹簧的伸长量变小,弹簧弹力变小。
根据牛顿第二定律可知P 减速的加速度减小,滑块Q 的合外力增大,合力向左,做加速度增大的减速运动。
故P 加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为2g μ。
Q 加速度大小最大值为弹簧恢复原长时Qmmg ma μ-=解得Qm a gμ=-故滑块Q 加速度大小最大值为g μ,A 正确,B 错误;C .滑块PQ 水平向右运动,PQ 间的距离在减小,故P 的位移一定小于Q 的位移,C 错误;D .滑块P 在弹簧恢复到原长时的加速度为P2mg ma μ-=解得P2a gμ=-撤去拉力时,PQ 的初速度相等,滑块P 由开始的加速度大小为2g μ做加速度减小的减速运动,最后弹簧原长时加速度大小为g μ;滑块Q 由开始的加速度为0做加速度增大的减速运动,最后弹簧原长时加速度大小也为g μ。
牛顿运动定律与直线运动热点精讲牛顿运动定律是物理学中的经典理论之一,它对于物体的运动规律以及力的作用机制提供了重要的解释和认识。
在直线运动方面,牛顿运动定律的应用十分广泛。
本文将介绍牛顿运动定律以及直线运动的相关知识,并对热点问题进行精讲。
1.牛顿运动定律牛顿运动定律包括三条基本定律,分别为:第一定律:物体在没有外力作用的情况下,将保持静止或匀速直线运动的状态。
第二定律:物体所受合力等于它们的质量乘以加速度,即F=ma(力等于质量乘以加速度)。
第三定律:任何一个物体受到另一个物体的作用力,必然会对另一个物体产生一个大小相等、方向相反的反作用力。
在牛顿运动定律中,第二定律是最为重要的,它揭示了力对于物体运动状态的影响规律。
根据第二定律,物体所受合力越大,它的加速度也就越大;而不同质量的物体受到相同大小的力所产生的加速度则不同,质量越大的物体受到的加速度就越小。
因此,物体的受力状态和质量大小是影响它的运动状态的重要因素。
2.直线运动在牛顿运动定律中,直线运动是一个重要的概念。
直线运动是指物体在一条直线上做匀速或变速运动的状态。
在运动过程中,物体所受合力对于它的加速度和速度有着重要的影响。
在匀速直线运动中,物体的速度不变,加速度为零,因此物体所受的合力等于零。
在变速直线运动中,物体的速度随着时间或者位置的变化而变化,因此它的加速度也随之变化。
物体所受的合力与物体的加速度成正比例关系,比例系数为物体的质量。
因此,物体的运动状态由所受合力的大小和方向、物体的质量以及运动状态的初值所共同决定。
3.直线运动的热点问题在直线运动方面,有一些热点问题引起了广泛的关注和研究。
下面将以常见的一个问题为例进行讲解。
问题:一个自由落体绳索系统,一端用木块牢固固定,另一端连接一质量为m的物体,从木块处开始释放,并沿细而光滑的竖直壁滑下,绳索为轻绳。
当自由落体没有加速度时,求绳的张力与物体所受的重力之间的关系。
解析:在自由落体没有加速度时,物体所受合力为零,因此绳的张力必须等于物体所受的重力。
牛顿运动定律高中物理知识点牛顿运动定律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.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)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,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)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.(3)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.(4)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. 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.处于超重的物体对支持面的压力F N (或对悬挂物的拉力)大于物体的重力mg,即F N =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FN(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg.即FN=mg-ma.当a=g时F N =0,物体处于完全失重.(3)对超重和失重的理解应当注意的问题①不管物体处于失重状态还是超重状态,物体本身的重力并没有改变,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不等于物体本身的重力.②超重或失重现象与物体的速度无关,只决定于加速度的方向.〝加速上升〞和〝减速下降〞都是超重;〝加速下降〞和〝减速上升〞都是失重.③在完全失重的状态下,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆.天平失效.浸在水中的物体不再受浮力.液体柱不再产生压强等.7.处理连接题问题----通常是用整体法求加速度,用隔离法求力.牛顿运动定律高中物理知识点。
专题2 牛顿运动定律与直线运动牛顿第二定律是高考中每年必考的热点内容,既会单独考查,又会与电磁学内容结合考查学生的综合处理问题的能力。
近几年高考主要考查匀变速直线运动的公式、规律及运动图象的应用,题型多以选择题和计算题为主,题目新颖,与生活实际联系密切。
考查直线运动和力的关系时大多综合牛顿运动定律、受力分析、运动过程分析等内容。
牛顿定律是历年高考重点考查的内容之一。
对这部分内容的考查非常灵活,选择、实验、计算等题型均可以考查。
其中用整体法和隔离法处理问题,牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题,物体的平衡条件等都是高考热点;对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式呈现。
另外,牛顿运动定律在实际中的应用很多,如弹簧问题、传送带问题、传感器问题、超重失重问题、同步卫星问题等等,应用非常广泛,尤其要注意以天体问题为背景的信息给予题,这类试题不仅能考查考生对知识的掌握程度,而且还能考查考生从材料、信息中获取要用信息的能力,因此备受命题专家的青睐。
知识点一、匀变速直线运动的规律1.匀变速直线运动的公式2.匀变速直线运动的规律的应用技巧(1)任意相邻相等时间内的位移之差相等,即Δx=x2-x1=x3-x2=…=aT2,x m-x n=(m-n)aT2.(2)某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,即v t/2=(3)对于初速度为零的匀变速直线运动,可尽量利用初速度为零的运动特点解题.如第n秒的位移等于前n秒的位移与前n-1秒的位移之差,即x′n=x n-x n-1=an2-a(n-1)2=a(2n-1).(4)逆向思维法:将末速度为零的匀减速直线运动转换成初速度为零的匀加速直线运动处理.末速度为零的匀减速直线运动,其逆运动为初速度为零的匀加速直线运动,两者加速度相同.如竖直上抛运动上升阶段的逆运动为自由落体运动,竖直上抛运动上升阶段的最后1 s内的位移与自由落体运动第1 s的位移大小相等.(5)加速度不变的匀减速直线运动涉及反向运动时(先减速后反向加速),可对全过程直接应用匀变速运动的规律解题.如求解初速度为19.6 m/s的竖直上抛运动中3 s末的速度,可由v t=v0-gt直接解得v t=-9.8 m/s,负号说明速度方向与初速度相反.3.图象问题(1)两种图象(2)v-t图象的特点①v-t图象上只能表示物体运动的两个方向,t轴上方代表的是“正方向”,t轴下方代表的是“负方向”,所以v-t图象只能描述物体做“直线运动”的情况,不能描述物体做“曲线运动” 的情况.②v-t图象的交点表示同一时刻物体的速度相等.③v-t图象不能确定物体的初始位置.(3)利用运动图象分析运动问题要注意以下几点①确定图象是v-t图象还是x-t图象.②明确图象与坐标轴交点的意义.③明确图象斜率的意义:v-t图象中图线的斜率或各点切线的斜率表示物体的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负反映了加速度的方向;x-t图象中图线的斜率或各点切线的斜率表示物体的速度,斜率的大小表示速度的大小,斜率的正负反映了速度的方向.④明确图象与坐标轴所围的面积的意义.⑤明确两条图线交点的意义.知识点二、牛顿第二定律的四性。
高考物理杭州力学知识点之牛顿运动定律图文解析一、选择题1.如图所示,用平行于光滑斜面的力F拉着小车向上做匀速直线运动。
若之后力F逐渐减小,则对物体在向上继续运动的过程中的描述正确的是()A.物体的加速度减小B.物体的加速度增加C.物体的速度可能不变D.物体的速度增加2.下列关于超重和失重的说法中,正确的是()A.物体处于超重状态时,其重力增加了B.物体处于完全失重状态时,其重力为零C.物体处于超重或失重状态时,其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了D.物体处于超重或失重状态时,其质量及受到的重力都没有变化3.如图,倾斜固定直杆与水平方向成60角,直杆上套有一个圆环,圆环通过一根细线与.当圆环沿直杆下滑时,小球与圆环保持相对静止,细线伸直,且与竖直方一只小球相连接向成30角.下列说法中正确的A.圆环不一定加速下滑B.圆环可能匀速下滑C.圆环与杆之间一定没有摩擦D.圆环与杆之间一定存在摩擦4.如图所示,质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平.板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4.现用F=5N的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为( )(g取10m/s2)A .1JB .1.6JC .2JD .4J5.如图,物块a 、b 和c 的质量相同,a 和b 、b 和c 之间用完全相同的轻弹簧S 1和S 2相连,通过系在a 上的细线悬挂于固定点O ;整个系统处于静止状态;现将细绳剪断,将物块a 的加速度记为a 1,S 1和S 2相对原长的伸长分别为∆x 1和∆x 2,重力加速度大小为g ,在剪断瞬间( )A .a 1=gB .a 1=3gC .∆x 1=3∆x 2D . ∆x 1=∆x 26.甲、乙两球质量分别为1m 、2m ,从同一地点(足够高)同时静止释放.两球下落过程中所受空气阻力大小f 仅与球的速率v 成正比,与球的质量无关,即f=kv(k 为正的常量),两球的v−t 图象如图所示,落地前,经过时间0t 两球的速度都已达到各自的稳定值1v 、2v ,则下落判断正确的是( )A .甲球质量大于乙球B .m 1/m 2=v 2/v 1C .释放瞬间甲球的加速度较大D .t 0时间内,两球下落的高度相等7.关于一对平衡力、作用力和反作用力,下列叙述正确的是( )A .平衡力应是分别作用在两个不同物体上的力B .平衡力可以是同一种性质的力,也可以是不同性质的力C .作用力和反作用力可以不是同一种性质的力D .作用力施加之后才会产生反作用力,即反作用力总比作用力落后一些8.质量为2kg 的物体做匀变速直线运动,其位移随时间变化的规律为222(m)x t t =+。