2022年高考物理專題復(fù)習(xí)講義 專題四 牛頓定律 新人教版

2022年高考物理專題復(fù)習(xí)講義 專題四 牛頓定律 新人教版目標(biāo)：1理解牛頓第一定律、慣性；理解質(zhì)量是慣性大小的量度2理解牛頓第三定律，能夠區(qū)別一對作用力和一對平衡力3掌握應(yīng)用牛頓第一定律、第三定律分析問題的基本方法和基本技能重點：理解牛頓第一定律、慣性概念難點：慣性過程：一、牛頓第一定律1牛頓第一定律（慣性定律）：一切物體總是保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這個定律有兩層含義：（1）保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)是物體的固有屬性；物體的運動不需要用力 來維持。（2）要使物體的運動狀態(tài)（即速度包括大小和方向）改變，必須施加力的作用，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。點評：牛頓第一定律導(dǎo)出了力的概念力是改變物體運動狀態(tài)的原因。（運動狀態(tài)指物體的速度）又根據(jù)加速度定義：，有速度變化就一定有加速度，所以可以說：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。（不能說“力是產(chǎn)生速度的原因”、“力是維持速度的原因”，也不能說“力是改變加速度的原因”。） 牛頓第一定律導(dǎo)出了慣性的概念一切物體都有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)，這就是慣性。慣性反映了物體運動狀態(tài)改變的難易程度（慣性大的物體運動狀態(tài)不容易改變）。質(zhì)量是物體慣性大小的量度。牛頓第一定律描述的是理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體在不受任何外力時的狀態(tài)。而不受外力的物體是不存在的。物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的，所以不能把牛頓第一定律當(dāng)成牛頓第二定律在F=0時的特例。2慣性：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。對于慣性理解應(yīng)注意以下三點：（1）慣性是物體本身固有的屬性，跟物體的運動狀態(tài)無關(guān)，跟物體的受力無關(guān)，跟物體所處的地理位置無關(guān)。（2）質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量大則慣性大，其運動狀態(tài)難以改變。（3）外力作用于物體上能使物體的運動狀態(tài)改變，但不能認(rèn)為克服了物體的慣性?！纠?】下列關(guān)于慣性的說法中正確的是物體只有靜止或做勻速直線運動時才有慣性物體只有受外力作用時才有慣性物體的運動速度大時慣性大 物體在任何情況下都有慣性點評：處理有關(guān)慣性問題，必須深刻理解慣性的物理意義，拋開表面現(xiàn)象，抓住問題本質(zhì)?！纠?】關(guān)于牛頓第一定律的下列說法中，正確的是A牛頓第一定律是實驗定律B 牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因C慣性定律與慣性的實質(zhì)是相同的D 物體的運動不需要力來維持【例3】在一艘勻速向北行駛的輪船甲板上，一運動員做立定跳遠(yuǎn)，若向各個方向都用相同的力，則 （ ）A向北跳最遠(yuǎn) B向南跳最遠(yuǎn)C向東向西跳一樣遠(yuǎn)，但沒有向南跳遠(yuǎn) D 無論向哪個方向都一樣遠(yuǎn)點評：此題主要考查對慣性及慣性定律的理解，解答此題的關(guān)鍵是理解運動員起跳過程中，水平方向若不受外力作用將保持原有勻速運動的慣性，從而選出正確答案【例4】某人用力推原來靜止在水平面上的小車，使小車開始運動，此后改用較小的力就可以維持小車做勻速直線運動，可見（ ）A力是使物體產(chǎn)生運動的原因B力是維持物體運動速度的原因C 力是使物體速度發(fā)生改變的原因D力是使物體慣性改變的原因【例5】如圖中的甲圖所示，重球系于線DC下端，重球下再系一根同樣的線BA，下面說法中正確的是（ ）A 在線的A端慢慢增加拉力，結(jié)果CD線拉斷B在線的A端慢慢增加拉力，結(jié)果AB線拉斷C 在線的A端突然猛力一拉，結(jié)果AB線拉斷D在線的A端突然猛力一拉，結(jié)果CD線拉斷二、牛頓第三定律1 對牛頓第三定律理解應(yīng)注意：（1）兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條上（2）作用力與反作用力總是成對出現(xiàn)同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失（3）作用力和反作用力在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，永遠(yuǎn)不會抵消（4）作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力（5）物體間的相互作用力既可以是接觸力，也可以是“場”力定律內(nèi)容可歸納為：同時、同性、異物、等值、反向、共線2區(qū)分一對作用力反作用力和一對平衡力一對作用力反作用力和一對平衡力的共同點有：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點有：作用力反作用力作用在兩個不同物體上，而平衡力作用在同一個物體上；作用力反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力可能是不同性質(zhì)的力；作用力反作用力一定是同時產(chǎn)生同時消失的，而平衡力中的一個消失后，另一個可能仍然存在。一對作用力和反作用力一對平衡力作用對象兩個物體同一個物體作用時間同時產(chǎn)生，同時消失不一定同時產(chǎn)生或消失力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力不一定是同性質(zhì)的力力的大小關(guān)系大小相等大小相等力的方向關(guān)系方向相反且共線方向相反且共線3一對作用力和反作用力的沖量和功一對作用力和反作用力在同一個過程中（同一段時間或同一段位移）的總沖量一定為零，但作的總功可能為零、可能為正、也可能為負(fù)。這是因為作用力和反作用力的作用時間一定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的?！纠?】汽車?yán)宪囋谒降缆飞涎刂本€加速行駛，根據(jù)牛頓運動定律可知（ ）A汽車?yán)宪嚨牧Υ笥谕宪嚴(yán)嚨牧 汽車?yán)宪嚨牧Φ扔谕宪嚴(yán)嚨牧 汽車?yán)宪嚨牧Υ笥谕宪囀艿降淖枇汽車?yán)宪嚨牧Φ扔谕宪囀艿降淖枇Α纠?】甲、乙二人拔河，甲拉動乙向左運動，下面說法中正確的是A 做勻速運動時，甲、乙二人對繩的拉力大小一定相等B不論做何種運動，根據(jù)牛頓第三定律，甲、乙二人對繩的拉力大小一定相等C 繩的質(zhì)量可以忽略不計時，甲乙二人對繩的拉力大小一定相等D繩的質(zhì)量不能忽略不計時，甲對繩的拉力一定大于乙對繩的拉力【例8】物體靜止在斜面上，以下幾種分析中正確的是A物體受到的靜摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力B物體所受重力沿垂直于斜面的分力就是物體對斜面的壓力C物體所受重力的反作用力就是斜面對它的靜摩擦力和支持力這兩個力的合力D 物體受到的支持力的反作用力，就是物體對斜面的壓力【例9】人走路時，人和地球間的作用力和反作用力的對數(shù)有A一對 B二對 C 三對 D四對【例10】物體靜止于水平桌面上，則 桌面對物體的支持力的大小等于物體的重力，這兩個力是一對平衡力物體所受的重力和桌面對它的支持力是一對作用力與反作用力物體對桌面的壓力就是物體的重力，這兩個力是同一種性質(zhì)的力物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對平衡的力點評： （1）一對作用力和反作用力與一對平衡力的最直觀的區(qū)別就是：看作用點，二力平衡時此兩力作用點一定是同一物體；作用力和反作用力的作用點一定是分別在兩個物體上（2）兩個力是否是“作用力和反作用力”的最直觀區(qū)別是：看它們是否是因相互作用而產(chǎn)生的如B選項中的重力和支持力，由于重力不是因支持才產(chǎn)生的，因此，這一對力不是作用力和反作用力三、針對訓(xùn)練1火車在長直水平軌道上勻速行駛，坐在門窗密閉的車廂內(nèi)的一人將手中的鑰匙相對車豎直上拋，當(dāng)鑰匙（相對車）落下來時（ ）A落在手的后方 B落在在手的前方 C落在手中 D無法確定2根據(jù)牛頓第一定律，我們可以得到如下的推論 （ ）A靜止的物體一定不受其它外力作用B慣性就是質(zhì)量，慣性是一種保持勻速運動或靜止?fàn)顟B(tài)的特性C物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，必定受到外力的作用D力停止作用后，物體就慢慢停下來3關(guān)于物體的慣性，下列說法中正確的是（ ）A只有處于靜止或勻速運動狀態(tài)的物體才具有慣性B只有運動的物體才能表現(xiàn)出它的慣性C物體做變速運動時，其慣性不斷變化D以上結(jié)論不正確4伽利略的理想實驗證明了（ ）A要物體運動必須有力作用，沒有力作用物體將靜止B要物體靜止必須有力作用，沒有力作用物體就運動C物體不受外力作用時，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D物體不受外力作用時，總保持原來的勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)5關(guān)于慣性，下述哪些說法是正確的（ ）A慣性除了跟物體質(zhì)量有關(guān)外，還跟物體速度有關(guān)B物體只有在不受外力作用的情況下才能表現(xiàn)出慣性C乒乓球可快速抽殺，是因為乒乓球的慣性小的緣故D戰(zhàn)斗機(jī)投人戰(zhàn)斗時，必須丟掉副油箱，減小慣性以保證其運動的靈活性6如圖所示，一個劈形物體M放在固定的粗糙的斜面上，上面成水平在水平面上放一光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是（ ）A沿斜面向下的直線 B豎直向下的直線C無規(guī)則曲線 D拋物線7關(guān)于作用力與反作用力以及相互平衡的兩個力的下列說法中，正確的是（ ）A作用力與反作用力一定是同一性質(zhì)的力B作用力與反作用力大小相等，方向相反，因而可以互相抵消C相互平衡的兩個力的性質(zhì)，可以相同，也可以不同D相互平衡的兩個力大小相等，方向相反，同時出現(xiàn)，同時消失8質(zhì)量為M的木塊靜止在傾角為的斜面上，設(shè)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，則下列說法正確的是 （ ）A木塊受重力，斜面對它的支持力和摩擦力的作用B木塊對斜面的壓力與斜面對木塊的支持力大小相等，方向相反C斜面對木塊的摩擦力與重力沿科面向下的分力Mgsin大小相等，方向相反D斜面對木塊的摩擦力大小可以寫成Mgcos9下面關(guān)于慣性的說法中，正確的是A運動速度大的物體比速度小的物體難以停下來，所以運動速度大的物體具有較大的慣性B物體受的力越大，要它停下來就越困難，所以物體受的推力越大，則慣性越大C物體的體積越大，慣性越大D物體含的物質(zhì)越多，慣性越大10關(guān)于作用力與反作用力，下列說法中正確的有A物體相互作用時，先有作用力，后有反作用力B作用力與反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，因而這二力平衡C作用力與反作用力可以是不同性質(zhì)的力，例如，作用力是彈力，其反作用力可能是摩擦力D作用力和反作用力總是同時分別作用在相互作用的兩個物體上11（xx年春上海大綜試題）根據(jù)牛頓運動定律，以下選項中正確的是A人只有在靜止的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，才會落在車廂的原來位置B人在沿直線勻速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方C人在沿直線加速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方D人在沿直線減速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方12關(guān)于物體的慣性，下列說法正確的是A只有處于靜止或勻速直線運動的物體才具有慣性B只有運動的物體才能表現(xiàn)出它的慣性C物體做變速運動時，其慣性不斷變化D以上說法均不正確13下列現(xiàn)象中能直接由牛頓第一定律解釋的是A豎直上升的氣球上掉下的物體，仍能繼續(xù)上升一定高度后才豎直下落B水平勻速飛行的飛機(jī)上釋放的物體，從飛機(jī)上看是做自由落體運動C水平公路上運動的卡車，速度逐漸減小直至停止D用力將完好的雞蛋敲碎14火車在平直軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回車上原處，這是因為A人跳起時，車廂內(nèi)的空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動B人跳起瞬間，車廂地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動C人跳起后，車在繼續(xù)向前運動，所以人落下必定偏后一些，只是由于時間很短，偏后距離太小，不明顯而已D人跳起后直到落地，在水平方向上保持與車相同的速度15大人拉小孩，下列說法正確的是A當(dāng)小孩被大人拉走時，大人拉力大于小孩拉力B當(dāng)小孩賴著不動時，大人拉力大于小孩的拉力C不管什么情況下，大人拉力總大于小孩的拉力，因為大人的力氣總比小孩大D不管什么情況下，大人拉力與小孩拉力大小相等參考答案：1C 2C 3D 4D 5CD 6B 7AC 8ABC 9D 10D 11C 12D 13AB 14D 15D 教學(xué)反饋 動力學(xué)是力與運動學(xué)的結(jié)合，經(jīng)過前兩章的復(fù)習(xí)以及學(xué)生在高一所學(xué)的基礎(chǔ)上，從課堂氣氛可以反映出學(xué)生已經(jīng)進(jìn)入高三復(fù)習(xí)狀態(tài)，從學(xué)生反映看，學(xué)生對牛頓運動定律很熟悉，區(qū)分作用力反作用力與一對平衡力部分學(xué)生還掌握不是很好，但是這些主要靠記憶，相信學(xué)生通過復(fù)習(xí)應(yīng)該能加深印象。 牛頓第二定律目標(biāo)：1理解牛頓第二定律，能夠運用牛頓第二定律解決力學(xué)問題2理解力與運動的關(guān)系，會進(jìn)行相關(guān)的判斷3掌握應(yīng)用牛頓第二定律分析問題的基本方法和基本技能重點：理解牛頓第二定律難點： 力與運動的關(guān)系方法：講練結(jié)合，計算機(jī)輔助教學(xué)過程：一、牛 頓 第 二 定 律1定律的表述物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必須相對應(yīng)）點評：特別要注意表述的第三句話。因為力和加速度都是矢量，它們的關(guān)系除了數(shù)量大小的關(guān)系外，還有方向之間的關(guān)系。明確力和加速度方向，也是正確列出方程的重要環(huán)節(jié)。若F為物體受的合外力，那么a表示物體的實際加速度；若F為物體受的某一個方向上的所有力的合力，那么a表示物體在該方向上的分加速度；若F為物體受的若干力中的某一個力，那么a僅表示該力產(chǎn)生的加速度，不是物體的實際加速度。2對定律的理解：（1）瞬時性：加速度與合外力在每個瞬時都有大小、方向上的對應(yīng)關(guān)系，這種對應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)為：合外力恒定不變時，加速度也保持不變。合外力變化時加速度也隨之變化。合外力為零時，加速度也為零。（2）矢量性：牛頓第二定律公式是矢量式。公式只表示加速度與合外力的大小關(guān)系.矢量式的含義在于加速度的方向與合外力的方向始終一致.（3）同一性：加速度與合外力及質(zhì)量的關(guān)系，是對同一個物體（或物體系）而言。即 F與a均是對同一個研究對象而言。 （4）相對性：牛頓第二定律只適用于慣性參照系。（5）局限性：牛頓第二定律只適用于低速運動的宏觀物體，不適用于高速運動的微觀粒子。3牛頓第二定律確立了力和運動的關(guān)系牛頓第二定律明確了物體的受力情況和運動情況之間的定量關(guān)系。聯(lián)系物體的受力情況和運動情況的橋梁或紐帶就是加速度。4應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟（1）明確研究對象?？梢砸阅骋粋€物體為對象，也可以以幾個物體組成的質(zhì)點組為對象。設(shè)每個質(zhì)點的質(zhì)量為mi，對應(yīng)的加速度為ai，則有： F合=m1a1+m2a2+m3a3+mnan對這個結(jié)論可以這樣理解：先分別以質(zhì)點組中的每個物體為研究對象用牛頓第二定律： F1=m1a1，F(xiàn)2=m2a2，F(xiàn)n=mnan，將以上各式等號左、右分別相加，其中左邊所有力中，凡屬于系統(tǒng)內(nèi)力的，總是成對出現(xiàn)并且大小相等方向相反的，其矢量和必為零，所以最后得到的是該質(zhì)點組所受的所有外力之和，即合外力F。 （2）對研究對象進(jìn)行受力分析。同時還應(yīng)該分析研究對象的運動情況（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力圖旁邊畫出來。 （3）若研究對象在不共線的兩個力作用下做加速運動，一般用平行四邊形定則（或三角形定則）解題；若研究對象在不共線的三個以上的力作用下做加速運動，一般用正交分解法解題（注意靈活選取坐標(biāo)軸的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。 （4）當(dāng)研究對象在研究過程的不同階段受力情況有變化時，那就必須分階段進(jìn)行受力分析，分階段列方程求解。解題要養(yǎng)成良好的習(xí)慣。只要嚴(yán)格按照以上步驟解題，同時認(rèn)真畫出受力分析圖，標(biāo)出運動情況，那么問題都能迎刃而解。二、應(yīng)用舉例1力與運動關(guān)系的定性分析【例1】 如圖所示，如圖所示，輕彈簧下端固定在水平面上。一個小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落，接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落。在小球下落的這一全過程中，下列說法中正確的是A小球剛接觸彈簧瞬間速度最大B從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上C 從小球接觸彈簧到到達(dá)最低點，小球的速度先增大后減小D 從小球接觸彈簧到到達(dá)最低點，小球的加速度先減小后增大【例2】如圖所示彈簧左端固定，右端自由伸長到O點并系住物體m現(xiàn)將彈簧壓縮到A點，然后釋放，物體一直可以運動到B點如果物體受到的阻力恒定，則A 物體從A到O先加速后減速B物體從A到O加速運動，從O到B減速運動C 物體運動到O點時所受合力為零點評：（1）解答此題容易犯的錯誤就是認(rèn)為彈簧無形變時物體的速度最大，加速度為零這顯然是沒對物理過程認(rèn)真分析，靠定勢思維得出的結(jié)論要學(xué)會分析動態(tài)變化過程，分析時要先在腦子里建立起一幅較為清晰的動態(tài)圖景，再運用概念和規(guī)律進(jìn)行推理和判斷（2）通過此題，可加深對牛頓第二定律中合外力與加速度間的瞬時關(guān)系的理解，加深對速度和加速度間關(guān)系的理解譬如，本題中物體在初始階段，盡管加速度在逐漸減小，但由于它與速度同向，所以速度仍繼續(xù)增大2牛頓第二定律的瞬時性【例3】（xx年上海高考題）如圖（1）所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1 、L2的兩根細(xì)線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加速度。（1）下面是某同學(xué)對該題的某種解法：解：設(shè)L1線上拉力為T1，L2線上拉力為T2，重力為mg，物體在三力作用下處于平衡。mg，解得 =mgtan，剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體卻在T2反方向獲得加速度，因為mgtan=ma所以加速度a=gtan，方向在T2反方向。你認(rèn)為這個結(jié)果正確嗎？說明理由。（2）若將圖（1）中的細(xì)線L1改為長度相同，質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖（2）所示，其它條件不變，求解的步驟和結(jié)果與（1）完全相同，即a=gtan，你認(rèn)為這個結(jié)果正確嗎？請說明理由。 點評：牛頓第二定律F合ma反映了物體的加速度a跟它所受合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系物體受到外力作用，同時產(chǎn)生了相應(yīng)的加速度，外力恒定不變，物體的加速度也恒定不變；外力隨著時間改變時，加速度也隨著時間改變；某一時刻，外力停止作用，其加速度也同時消失3正交分解法【例4】如圖所示，質(zhì)量為4 kg的物體靜止于水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5，物體受到大小為20，與水平方向成30°角斜向上的拉力F作用時沿水平面做勻加速運動，求物體的加速度是多大?（g取10 m/s2） 點評：當(dāng)物體的受力情況較復(fù)雜時，根據(jù)物體所受力的具體情況和運動情況建立合適的直角坐標(biāo)系，利用正交分解法來解4合成法與分解法【例5】如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角，球和車廂相對靜止，球的質(zhì)量為1kg（g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8）（1）求車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況（2）求懸線對球的拉力 點評：本題解題的關(guān)鍵是根據(jù)小球的加速度方向，判斷出物體所受合外力的方向，然后畫出平行四邊形，解其中的三角形就可求得結(jié)果【例6】如圖所示， m =4kg的小球掛在小車后壁上，細(xì)線與豎直方向成37°角。求：（1）小車以a=g向右加速；（2）小車以a=g向右減速時，細(xì)線對小球的拉力F1和后壁對小球的壓力F2各多大？ 解析：（1）向右加速時小球?qū)蟊诒厝挥袎毫?，球在三個共點力作用下向右加速。合外力向右，F(xiàn)2向右，因此G和F1的合力一定水平向左，所以 F1的大小可以用平行四邊形定則求出：F1=50N，可見向右加速時F1的大小與a無關(guān)；F2可在水平方向上用牛頓第二定律列方程：F2-0.75G =ma計算得F2=70N?？梢钥闯鯢2將隨a的增大而增大。（這種情況下用平行四邊形定則比用正交分解法簡單。） （2）必須注意到：向右減速時，F(xiàn)2有可能減為零，這時小球?qū)㈦x開后壁而“飛”起來。這時細(xì)線跟豎直方向的夾角會改變，因此F1的方向會改變。所以必須先求出這個臨界值。當(dāng)時G和F1的合力剛好等于ma，所以a的臨界值為。當(dāng)a=g時小球必將離開后壁。不難看出，這時F1=mg=56N， F2=0【例7】如圖所示，在箱內(nèi)傾角為的固定光滑斜面上用平行于斜面的細(xì)線固定一質(zhì)量為m的木塊。求：（1）箱以加速度a勻加速上升，（2）箱以加速度a向左勻加速運動時，線對木塊的拉力F1和斜面對箱的壓力F2各多大？點評：還應(yīng)該注意到F1的表達(dá)式F1=m（gsin-acos）顯示其有可能得負(fù)值，這意味著繩對木塊的力是推力，這是不可能的。這里又有一個臨界值的問題：當(dāng)向左的加速度agtan時F1=m（gsin-acos）沿繩向斜上方；當(dāng)a>gtan時木塊和斜面不再保持相對靜止，而是相對于斜面向上滑動，繩子松弛，拉力為零。5在動力學(xué)問題中的綜合應(yīng)用【例7】 如圖所示，質(zhì)量m=4kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)為=0.5，在與水平成=37°角的恒力F作用下，從靜止起向右前進(jìn)t1=2.0s后撤去F，又經(jīng)過t2=4.0s物體剛好停下。求：F的大小、最大速度vm、總位移s。 點評：需要引起注意的是：在撤去拉力F前后，物體受的摩擦力發(fā)生了改變?？梢姡趧恿W(xué)問題中應(yīng)用牛頓第二定律，正確的受力分析和運動分析是解題的關(guān)鍵，求解加速度是解決問題的紐帶，要牢牢地把握住這一解題的基本方法和基本思路。我本在下一專題將詳細(xì)研究這一問題。三、針對訓(xùn)練1下列關(guān)于力和運動關(guān)系的幾種說法中，正確的是A物體所受合外力的方向，就是物體運動的方向B物體所受合外力不為零時，其速度不可能為零C物體所受合外力不為零，其加速度一定不為零D合外力變小的，物體一定做減速運動2放在光滑水平面上的物體，在水平方向的兩個平衡力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，若其中一個力逐漸減小到零后，又恢復(fù)到原值，則該物體的A速度先增大后減小 B速度一直增大，直到某個定值C加速度先增大，后減小到零 D加速度一直增大到某個定值3下列對牛頓第二定律的表達(dá)式Fma及其變形公式的理解，正確的是 A由Fma可知，物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比B由可知，物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比，與其運動的加速度成反比 C由可知，物體的加速度與其所受合外力成正比，與其質(zhì)量成反比 D由可知，物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合外力而求得4在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式Fkma中，有關(guān)比例系數(shù)k的說法正確的是A在任何情況下k都等于1 B因為k，所以k可有可無Ck的數(shù)值由質(zhì)量、加速度和力的大小決定 Dk的數(shù)值由質(zhì)量、加速度和力的單位決定5對靜止在光滑水平面上的物體施加一水平拉力，當(dāng)力剛開始作用的瞬間A物體立即獲得速度 物體立即獲得加速度C物體同時獲得速度和加速度 D由于物體未來得及運動，所以速度和加速度都為零6質(zhì)量為1kg的物體受到兩個大小分別為2和2的共點力作用，則物體的加速度大小可能是A5 m/s2 B3 m/s 2 C2 m/s 2 D0.5 m/s 27如圖所示，質(zhì)量為10kg的物體，在水平地面上向左運動物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2與此同時，物體受到一個水平向右的推力F20N的作用，則物體的加速度為（g取10 m/s2）A0 B4 m/s2，水平向右C2 m/s2，水平向右 D2 m/s2，水平向左8質(zhì)量為的物體放在粗糙的水平面上，水平拉力F作用于物體上，物體產(chǎn)生的加速度為a，若作用在物體上的水平拉力變?yōu)? F，則物體產(chǎn)生的加速度A小于a B等于aC在a和2a之間 D大于2a9物體在力F作用下做加速運動，當(dāng)力F逐漸減小時，物體的加速度_，速度_；當(dāng)F減小到0時，物體的加速度將_，速度將_（填變大、變小、不變、最大、最小和零）等10如圖所示，物體A、B用彈簧相連，mB=2mA， A、B與地面間的動摩擦因數(shù)相同，均為，在力F作用下，物體系統(tǒng)做勻速運動，在力F撤去的瞬間，A的加速度為_，B的加速度為_（以原來的方向為正方向）11甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為53，所受外力大小之比為23，則甲、乙兩物體加速度大小之比為 12質(zhì)量為8×103 kg的汽車，以1.5 m/s2的加速度沿水平路面加速，阻力為2.5×103，那么汽車的牽引力為 13質(zhì)量為1.0 kg的物體，其速度圖像如圖所示，4s內(nèi)物體所受合外力的最大值是 N；合外力方向與運動方向相反時，合外力大小為 14在質(zhì)量為M的氣球下面吊一質(zhì)量為m的物體勻速上升某時刻懸掛物體的繩子斷了，若空氣阻力不計，物體所受的浮力大小不計，求氣球上升的加速度參考答案：1.C 2.BC 3.CD 4.D 5.B 6.ABC 7.B 8.D 9變小、增大、為零、不變 100；g 11. 25 12. 1.45×104 13.4 2 14. 教學(xué)后記 學(xué)生通過復(fù)習(xí)掌握了解決動力學(xué)兩類問題的方法，但是對于比較復(fù)雜的綜合性題目，學(xué)生解起來有一定的難度，在以后的復(fù)習(xí)中應(yīng)注意加強訓(xùn)練。 牛頓運動定律的應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)：1掌握運用牛頓三定律解決動力學(xué)問題的基本方法、步驟2學(xué)會用整體法、隔離法進(jìn)行受力分析，并熟練應(yīng)用牛頓定律求解3理解超重、失重的概念，并能解決有關(guān)的問題4掌握應(yīng)用牛頓運動定律分析問題的基本方法和基本技能教學(xué)重點：牛頓運動定律的綜合應(yīng)用教學(xué)難點： 受力分析，牛頓第二定律在實際問題中的應(yīng)用教學(xué)方法：講練結(jié)合，計算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過程：一、牛頓運動定律在動力學(xué)問題中的應(yīng)用1運用牛頓運動定律解決的動力學(xué)問題常?？梢苑譃閮煞N類型（兩類動力學(xué)基本問題）：（1）已知物體的受力情況，要求物體的運動情況如物體運動的位移、速度及時間等（2）已知物體的運動情況，要求物體的受力情況（求力的大小和方向）但不管哪種類型，一般總是先根據(jù)已知條件求出物體運動的加速度，然后再由此得出問題的答案兩類動力學(xué)基本問題的解題思路圖解如下：牛頓第二定律加速度a運動學(xué)公式運動情況第一類問題受力情況加速度a另一類問題牛頓第二定律運動學(xué)公式可見，不論求解那一類問題，求解加速度是解題的橋梁和紐帶，是順利求解的關(guān)鍵。點評：我們遇到的問題中，物體受力情況一般不變，即受恒力作用，物體做勻變速直線運動，故常用的運動學(xué)公式為勻變速直線運動公式，如等.2應(yīng)用牛頓運動定律解題的一般步驟（1）認(rèn)真分析題意，明確已知條件和所求量，搞清所求問題的類型。（2）選取研究對象.所選取的研究對象可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的整體.同一題目，根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對象。（3）分析研究對象的受力情況和運動情況。（4）當(dāng)研究對象所受的外力不在一條直線上時：如果物體只受兩個力，可以用平行四邊形定則求其合力；如果物體受力較多，一般把它們正交分解到兩個方向上去分別求合力；如果物體做直線運動，一般把各個力分解到沿運動方向和垂直運動的方向上。（5）根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式列方程，物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負(fù)值代入公式，按代數(shù)和進(jìn)行運算。（6）求解方程，檢驗結(jié)果，必要時對結(jié)果進(jìn)行討論。3應(yīng)用例析【例1】一斜面AB長為10m，傾角為30°，一質(zhì)量為2kg的小物體（大小不計）從斜面頂端A點由靜止開始下滑，如圖所示（g取10 m/s2）（1）若斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為0.5，求小物體下滑到斜面底端B點時的速度及所用時間（2）若給小物體一個沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面勻速下滑，則小物體與斜面間的動摩擦因數(shù)是多少? 【例2】如圖所示，一高度為h=0.8m粗糙的水平面在B點處與一傾角為=30°光滑的斜面BC連接，一小滑塊從水平面上的A點以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右運動。運動到B點時小滑塊恰能沿光滑斜面下滑。已知AB間的距離s=5m，求：（1）小滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)；（2）小滑塊從A點運動到地面所需的時間；【例3】靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2 kg，在水平恒力F推動下開始運動，4 s末它的速度達(dá)到4m/s，此時將F撤去，又經(jīng)6 s物體停下來，如果物體與地面的動摩擦因數(shù)不變，求F的大小。點評：解決動力學(xué)問題時，受力分析是關(guān)鍵，對物體運動情況的分析同樣重要，特別是像這類運動過程較復(fù)雜的問題，更應(yīng)注意對運動過程的分析。在分析物體的運動過程時，一定弄清整個運動過程中物體的加速度是否相同，若不同，必須分段處理，加速度改變時的瞬時速度即是前后過程的聯(lián)系量。分析受力時要注意前后過程中哪些力發(fā)生了變化，哪些力沒發(fā)生變化。四、連接體（質(zhì)點組）在應(yīng)用牛頓第二定律解題時，有時為了方便，可以取一組物體（一組質(zhì)點）為研究對象。這一組物體一般具有相同的速度和加速度，但也可以有不同的速度和加速度。以質(zhì)點組為研究對象的好處是可以不考慮組內(nèi)各物體間的相互作用，這往往給解題帶來很大方便。使解題過程簡單明了。二、整體法與隔離法1整體法：在研究物理問題時，把所研究的對象作為一個整體來處理的方法稱為整體法。采用整體法時不僅可以把幾個物體作為整體，也可以把幾個物理過程作為一個整體，采用整體法可以避免對整體內(nèi)部進(jìn)行繁鎖的分析，常常使問題解答更簡便、明了。運用整體法解題的基本步驟：（1）明確研究的系統(tǒng)或運動的全過程.（2）畫出系統(tǒng)的受力圖和運動全過程的示意圖.（3）尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解2隔離法：把所研究對象從整體中隔離出來進(jìn)行研究，最終得出結(jié)論的方法稱為隔離法?？梢园颜麄€物體隔離成幾個部分來處理，也可以把整個過程隔離成幾個階段來處理，還可以對同一個物體，同一過程中不同物理量的變化進(jìn)行分別處理。采用隔離物體法能排除與研究對象無關(guān)的因素，使事物的特征明顯地顯示出來，從而進(jìn)行有效的處理。運用隔離法解題的基本步驟：（1）明確研究對象或過程、狀態(tài)，選擇隔離對象.選擇原則是：一要包含待求量，二是所選隔離對象和所列方程數(shù)盡可能少。（2）將研究對象從系統(tǒng)中隔離出來；或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過程從運動的全過程中隔離出來。（3）對隔離出的研究對象、過程、狀態(tài)分析研究，畫出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運動過程示意圖。（4）尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。3整體和局部是相對統(tǒng)一相輔相成的隔離法與整體法，不是相互對立的，一般問題的求解中，隨著研究對象的轉(zhuǎn)化，往往兩種方法交叉運用，相輔相成.所以，兩種方法的取舍，并無絕對的界限，必須具體分析，靈活運用.無論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量（即中間未知量的出現(xiàn)，如非待求的力，非待求的中間狀態(tài)或過程等）的出現(xiàn)為原則4應(yīng)用例析【例4】如圖所示，A、B兩木塊的質(zhì)量分別為mA、mB，在水平推力F作用下沿光滑水平面勻加速向右運動，求A、B間的彈力FN。點評：這個結(jié)論還可以推廣到水平面粗糙時（A、B與水平面間相同）；也可以推廣到沿斜面方向推A、B向上加速的問題，有趣的是，答案是完全一樣的?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為2m的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦均不計.在已知水平推力F的作用下，A、B做加速運動.A對B的作用力為多大?點評：對連結(jié)體（多個相互關(guān)聯(lián)的物體）問題，通常先取整體為研究對象，然后再根據(jù)要求的問題取某一個物體為研究對象.AB F【例6】 如圖，傾角為的斜面與水平面間、斜面與質(zhì)量為m的木塊間的動摩擦因數(shù)均為，木塊由靜止開始沿斜面加速下滑時斜面始終保持靜止。求水平面給斜面的摩擦力大小和方向。【例7】如圖所示，mA=1kg，mB=2kg，A、B間靜摩擦力的最大值是5N，水平面光滑。用水平力F拉B，當(dāng)拉力大小分別是F=10N和F=20N時，A、B的加速度各多大？【例8】如圖所示，質(zhì)量為M的木箱放在水平面上，木箱中的立桿上套著一個質(zhì)量為m的小球，開始時小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的，即a=g，則小球在下滑的過程中，木箱對地面的壓力為多少？ 命題意圖：考查對牛頓第二定律的理解運用能力及靈活選取研究對象的能力.B級要求.錯解分析：（1）部分考生習(xí)慣于具有相同加速度連接體問題演練，對于“一動一靜”連續(xù)體問題難以對其隔離，列出正確方程.（2）思維缺乏創(chuàng)新，對整體法列出的方程感到疑惑.三、臨界問題在某些物理情境中，物體運動狀態(tài)變化的過程中，由于條件的變化，會出現(xiàn)兩種狀態(tài)的銜接，兩種現(xiàn)象的分界，同時使某個物理量在特定狀態(tài)時，具有最大值或最小值。這類問題稱為臨界問題。在解決臨界問題時，進(jìn)行正確的受力分析和運動分析，找出臨界狀態(tài)是解題的關(guān)鍵。【例9】一個質(zhì)量為0.2 kg的小球用細(xì)線吊在傾角=53°的斜面頂端，如圖，斜面靜止時，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計摩擦，當(dāng)斜面以10 m/s2的加速度向右做加速運動時，求繩的拉力及斜面對小球的彈力.命題意圖：考查對牛頓第二定律的理解應(yīng)用能力、分析推理能力及臨界條件的挖掘能力。四、超重、失重和視重1超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?大于 物體所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象。產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件是物體具有 向上 的加速度。與物體速度的大小和方向無關(guān)。產(chǎn)生超重現(xiàn)象的原因：當(dāng)物體具有向上的加速度a（向上加速運動或向下減速運動）時，支持物對物體的支持力（或懸掛物對物體的拉力）為F，由牛頓第二定律得Fmgma所以Fm（ga）mg由牛頓第三定律知，物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ〧 mg.2失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?小于 物體所受重力的情況稱為失重現(xiàn)象。產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件是物體具有 向下 的加速度，與物體速度的大小和方向無關(guān).產(chǎn)生失重現(xiàn)象的原因：當(dāng)物體具有向下的加速度a（向下加速運動或向上做減速運動）時，支持物對物體的支持力（或懸掛物對物體的拉力）為F。由牛頓第二定律mgFma，所以Fm（ga）mg由牛頓第三定律知，物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ〧 mg. 完全失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕臓顟B(tài)，叫做完全失重狀態(tài).產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象的條件：當(dāng)物體豎直向下的加速度等于重力加速度時，就產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象。點評：（1）在地球表面附近，無論物體處于什么狀態(tài)，其本身的重力Gmg始終不變。超重時，物體所受的拉力（或支持力）與重力的合力方向向上，測力計的示數(shù)大于物體的重力；失重時，物體所受的拉力（或支持力）與重力的合力方向向下，測力計的示數(shù)小于物體的重力.可見，在失重、超重現(xiàn)象中，物體所受的重力始終不變，只是測力計的示數(shù)（又稱視重）發(fā)生了變化，好像物體的重量有所增大或減小。（2）發(fā)生超重和失重現(xiàn)象，只決定于物體在豎直方向上的加速度。物體具有向上的加速度時，處于超重狀態(tài)；物體具有向下的加速度時，處于失重狀態(tài)；當(dāng)物體豎直向下的加速度為重力加速度時，處于完全失重狀態(tài).超重、失重與物體的運動方向無關(guān)。3應(yīng)用例析【例10】質(zhì)量為m的人站在升降機(jī)里，如果升降機(jī)運動時加速度的絕對值為a，升降機(jī)底板對人的支持力F=mg+ma，則可能的情況是 （ ）A.升降機(jī)以加速度a向下加速運動B .升降機(jī)以加速度a向上加速運動C.在向上運動中，以加速度a制動D .在向下運動中，以加速度a制動【例11】下列四個實驗中，能在繞地球飛行的太空實驗艙中完成的是A用天平測量物體的質(zhì)量 B用彈簧秤測物體的重力C 用溫度計測艙內(nèi)的溫度 D用水銀氣壓計測艙內(nèi)氣體的壓強五、針對訓(xùn)練：1如圖所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定一個質(zhì)量為m的小球，小球上下振動時，框架始終沒有跳起。當(dāng)框架對地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小為A.g B. g C.0 D. g2如圖所示，A、B兩小球分別連在彈簧兩端，B端用細(xì)線固定在傾角為30°的光滑斜面上，若不計彈簧質(zhì)量，在線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為A都等于 B和0C和0 D0和 3.如圖，質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧振動，振動過程中A、B之間無相對運動，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時，A、B間摩擦力的大小等于A0BkC（）kD（）k4質(zhì)量為 m的物塊B與地面的動摩擦因數(shù)為，A的質(zhì)量為2 m與地面間的摩擦不計。在已知水平推力F的作用下，A、B做勻加速直線運動，A對B的作用力為_。5質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運動時，體重計的讀數(shù)是多少？（1）升降機(jī)勻速上升（2）升降機(jī)以4 m/s2的加速度上升（3）升降機(jī)以5 m/s2的加速度下降（4）升降機(jī)以重力加速度g加速下降（5）以加速度a=12 m/s2加速下降6（xx年廣東）A的質(zhì)量m1=4 m，B的質(zhì)量m2=m，斜面固定在水平地面上。開始時將B按在地面上不動，然后放手，讓A沿斜面下滑而B上升。A與斜面無摩擦，如圖，設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑s距離后，細(xì)線突然斷了。求B上升的最大高度H。7質(zhì)量為200 kg的物體，置于升降機(jī)內(nèi)的臺秤上，從靜止開始上升。運動過程中臺秤的示數(shù)F與時間t的關(guān)系如圖所示，求升降機(jī)在7s鐘內(nèi)上升的高度（取g10 m/s2）8空間探測器從某一星球表面豎直升空。已知探測器質(zhì)量為1500Kg，發(fā)動機(jī)推動力為恒力。探測器升空后發(fā)動機(jī)因故障突然關(guān)閉，圖6是探測器從升空到落回星球表面的速度隨時間變化的圖線，則由圖象可判斷該探測器在星球表面達(dá)到的最大高度Hm為多少m？發(fā)動機(jī)的推動力F為多少N？參考答案：1D 2D 3D 4N=（F+2mg） 5以人為研究對象，受重力和體重計的支持力F的作用，由牛頓第三定律知，人受到支持力跟人對體重計的壓力大小相等，所以體重計的讀數(shù)即為支持力的大小.（1）勻速上升時，a=0，所以F-mg=0即F=mg=600 N（2）加速上升時，a向上，取向上為正方向，則根據(jù)牛頓第二定律：F-mg=ma所以F=mg+ma=m（g+a）=840 N（3）加速下降時，a向下，取向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律：mg-F=ma所以F=mg-ma=m（g-a）=300 N（4）以a=g加速下降時，取向下為正，根據(jù)牛頓第二定律：mg-F=mg故F=0，即完全失重（5）以a=12 m/s2 加速下降，以向下為正，根據(jù)牛頓第二定律：F=mg-maF=mg-ma=m（g-a）=-120 N負(fù)號表示人已離開體重計，故此時體重計示數(shù)為0.6H=1.2 s 7解析：在2s這段時間內(nèi)臺秤示數(shù)為3000，即超重1000N，這時向上的加速度；在25s這段時間內(nèi)臺秤的示數(shù)為xx N，等于物體的重力，說明物體做勻速運動；在57s這段時間內(nèi)，臺秤的示數(shù)為F31000 N，比物重小1000N，即失重，這時物體做勻減速上升運動，向下的加速度。畫出這三段時間內(nèi)的v - t圖線如圖所示，v - t圖線所圍成的面積值即表示上升的高度，由圖知上升高度為：h50 m.8Hm=480m F= 11250 N教學(xué)后記整體法與隔離法，臨界問題是牛頓運動定律應(yīng)用的重點也是難點，高考也經(jīng)常出現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生正確理解掌握這些方法是關(guān)鍵，也為后面的復(fù)習(xí)打下基礎(chǔ)。