高考物理必修知識點知識講解 牛頓運(yùn)動定律復(fù)習(xí)與鞏固 基礎(chǔ)

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1、 牛頓定律的復(fù)習(xí)與鞏固 編輯：周軍 審稿：吳楠楠 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.理解牛頓第一定律及慣性,并能運(yùn)用它解釋有關(guān)現(xiàn)象。 2.理解牛頓第二定律及其應(yīng)用。 3.理解牛頓第三定律,分清作用力和反作用力與一對平衡力的區(qū)別。 【知識網(wǎng)絡(luò)】 【要點梳理】 要點一、牛頓第一定律 要點詮釋： 1、前人的思想 亞里士多德：運(yùn)動與推、拉等動作相聯(lián)系。有推、拉的作用，物體就會運(yùn)動；沒有推、拉的作用，原來運(yùn)動的物體就會靜止下來。靜止是水平地面上物體的“自然狀態(tài)”。 伽利略：物體一旦具有一定的速度，如果沒有加速原因（如推、拉）和減速原因（如摩擦），物體的速度將保持不變。 笛卡爾

2、：物體一旦具有某一速度，沒有加速和減速的原因，物體將以這個速度沿一條直線運(yùn)動下去，既不會停下來，也不會偏離原來的軌道，即不會使自己沿曲線運(yùn)動。 伽利略和笛卡爾對物體的運(yùn)動做了準(zhǔn)確的描述，指出物體能夠保持原有的速度沿直線運(yùn)動，但是他們并沒有弄清楚是什么原因使物體保持這個速度，也沒有弄清楚是什么原因改變了物體的速度。 2、牛頓第一定律 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。 理解： ①保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)是物體的固有屬性；物體的運(yùn)動不需要用力來維持； ②要使物體的運(yùn)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(yùn)

3、動狀態(tài)的原因 關(guān)注：力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因。力不是產(chǎn)生速度的原因，力也不是維持速度的原因。 3、質(zhì)量是慣性大小的唯一量度 一切物體都有保持原有運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)，這就是慣性。慣性反映了物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度。慣性是物體本身固有的屬性，跟物體的運(yùn)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)，質(zhì)量是物體慣性大小的量度。 要點二、牛頓第二定律 要點詮釋： 1、牛頓第二定律的表述 物體的加速度跟物體所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。公式為：F合=ma 2、四點理解牛頓第二定律 （1）同體性 F合、m、a對同

4、一個物體而言。即：計算A物體的加速度時，只分析A的受力，不要將B物體受到的力計算到A的表達(dá)式中。 （2）矢量性 由公式可以看出，物體受的合力與加速度是同一方向的。 （3）瞬時性 外力消失后，加速度也就立刻消失。比如，壓縮的彈簧將一個小球彈起的過程中，小球受到彈力和重力的作用，加速度向上。當(dāng)彈簧恢復(fù)原長后，小球就不再受到彈簧的彈力作用，加速度就變成重力加速度，方向向下。 （4）獨立性 作用在物體上的幾個力，各自產(chǎn)生加速度，互不影響。 比如，物體受到多個力的作用，產(chǎn)生一個合加速度時，我們可以先求合力，再由此求加速度，得到的就是合加速度。也可以求各個力獨自產(chǎn)生的加速度，再把這些分加速度

5、合成，得到的也是最后的合加速度。 要點三、牛頓第三定律 要點詮釋： 1、牛頓第三定律的表述 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、作用在同一直線上。 2、一對平衡力與一對相互作用力的區(qū)別 一對相互作用力 一對平衡力 作用對象 相互作用的兩個物體 同一個物體 性質(zhì) 同種性質(zhì)的力 不一定同種性質(zhì) 作用時間 同時產(chǎn)生、同時消失、同變化 一個力的變化，不影響另一個力的變化 要點四、物體的平衡 要點詮釋： 1．共點力 作用點相同或作用線相交于同一點的幾個力叫共點力　 2．平衡狀態(tài) 物體處于靜止或做勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。 3．平衡

6、條件 共點力作用下物體的平衡條件是合外力為零。 如果物體受幾個共點力F1，F(xiàn)2……Fn共同的作用，則物體平衡條件是這些所有力的矢量和為零，記作:∑F=0 要點五、超重與失重 要點詮釋： 1、超重 物體對支持物的壓力（或?qū)ξ矬w的拉力）大于物體所受到重力的情況，稱為超重現(xiàn)象。因此，當(dāng)物體加速度向上時，物體處在超重狀態(tài)。 2、失重 物體對支持物的壓力（或?qū)ξ矬w的拉力）小于物體所受到重力的情況，稱為失重現(xiàn)象。因此，當(dāng)物體加速度向下時，物體處在失重狀態(tài)。 當(dāng)物體具有向下的加速度并且大小等于g時，物體處在完全失重的狀態(tài)。 【典型例題】 類型一、質(zhì)量是慣性大小的唯一量度 例1、關(guān)于物

7、體的慣性，下述說法中正確的有（ ） A．運(yùn)動速度大的物體不能很快停下來，是因為物體運(yùn)動速度越大，慣性也越大； B．人推不動一輛大卡車，是因為大卡車的慣性很大； C．快速飛來的乒乓球，可以用球拍在很短時間內(nèi)將其打回去，是因為乒乓球的慣性很??； D．在遠(yuǎn)離星球的宇宙空間中的物體不存在慣性； E．物體受外力大，慣性大；受外力小，慣性大 【思路點撥】把握決定慣性大小的因素是解決本題的關(guān)鍵。 【答案】C 【解析】質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，因此A、E錯誤。慣性是我們這個宇宙中一切有質(zhì)量的物體都有的一種屬性，因此D錯誤。對于B選項，人推不動卡車，并不是因為車的慣性大，而是車受到地面的阻力大

8、；試想，如果卡車放在非常光滑的冰面上，用比較小的力氣就能夠推動它；所以B錯誤。因此，C選項是正確的。 【總結(jié)升華】慣性是物體的一種屬性，慣性的存在是無條件的，一切物體都有慣性，其大小由物體的質(zhì)量決定；慣性定律（即牛頓第一定律）是物體運(yùn)動的一種規(guī)律；慣性定律的成立是有條件的，即物體不受外力或受外力的合力為零。 舉一反三 【高清課程：牛頓運(yùn)動定律基本概念和基本定律 例2】 【變式】關(guān)于物體的慣性，下述說法中正確的有（ ） A．運(yùn)動速度大的物體不能很快停下來，是因為 物體運(yùn)動速度越大，慣性也越大； B．物體受外力大，慣性大；受外力小，慣性大； C．快速飛來的乒乓球，可以用球拍在

9、很短時間內(nèi)將 其打回去，是因為乒乓球的慣性很??； D．在遠(yuǎn)離星球的宇宙空間中的物體不存在慣性； 【答案】C 類型二、牛頓第二定律的理解 例2、如圖所示，用力F拉物體A向右加速運(yùn)動，A與地面的摩擦因數(shù)是，B與A間的摩擦因數(shù)是。對于A的加速度，下面表述正確的是（ ） A． B． C． D． 【思路點撥】本題要求解A的加速度，要對A物體做受力分析。 【答案】C 【解析】對于A、B選項我們應(yīng)該知道它們錯在哪里。A選項誤把A受到的力算到AB整個上面了。B選項則沒有分析正確地面給A的摩擦力，A對地面的壓力是，因此摩擦力是。D選項把AB之間的摩擦力方向搞反了。 【總結(jié)

10、升華】對牛頓第二定律要理解加速度和合外力的對應(yīng)：①瞬時性：牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律，力是加速度產(chǎn)生的根本原因，加速度與力同時存在、同時變化、同時消失。②矢量性：是一個矢量方程，加速度a與力F方向相同。③獨立性：物體受到幾個力的作用，一個力產(chǎn)生的加速度只與此力有關(guān)，與其他力無關(guān)。④同體性：指作用于物體上的力使該物體產(chǎn)生加速度。 類型三、一對平衡力與一對相互作用力的區(qū)別 例3、物體靜止在水平桌面上，則（ ） A．桌面對物體的支持力與物體的重力是一對平衡力 B．物體的重力和桌面對它的支持力是一對作用力和反作用力 C．物體對桌面的壓力就是物體的重力，這兩個力是同一種力 D．物體

11、對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對平衡力 【思路點撥】熟悉作用力和反作用力與一對平衡力的聯(lián)系與區(qū)別是解決本題的關(guān)鍵。 【答案】A 【解析】桌面對物體的支持力與物體自身的重力，都作用在物體上，是一對平衡力。物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力作用在不同的物體上，是一對相互作用力。因此選A。 【總結(jié)升華】作用力與反作用力的關(guān)系與物體所處運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。與相互作用的物體被作用的效果也無關(guān)。作用力和反作用力與一對平衡力有聯(lián)系也有區(qū)別。 （1）聯(lián)系：都是大小相等、方向相反，作用在一條直線上。 （2）區(qū)別：①作用力和反作用力都是同種性質(zhì)的力，而一對平衡力不一定是同種性質(zhì)的力。 ②作用力和反

12、作用力總是同時產(chǎn)生、同時消失，而一對平衡力不具有同時性。 ③作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，而一對平衡力作用在同一物體上。 ④作用力和反作用力可以處于任何運(yùn)動狀態(tài)，而一對平衡力的相關(guān)物體一定處于平衡狀態(tài)。 類型四、應(yīng)用牛頓定律解決問題 例4、如圖所示，定滑輪固定在天花板上，自身重力不計。物體A質(zhì)量是2kg，物體B的質(zhì)量是3kg。求A、B的加速度大小及天花板受到的拉力大小。 A B 【思路點撥】求A、B的加速度大小應(yīng)分別對A、B應(yīng)用牛頓第二定律求得；定滑輪自身重力不計，故天花板受到的拉力等于繩拉力的2倍。 【答案】2 m/s2 N 【解析】受力分析如圖所示

13、： A B T GA GB T 對于A，由牛頓第二定律可得： 對于B，由牛頓第二定律可得： 從而可得到：m/s2。 并且可得到T=24N。 再分析天花板的受力：N。 【總結(jié)升華】本題要注意，1、定滑輪兩端的繩子的拉力相等。2、天花板受到的拉力大小不等于AB重力之和。因為AB具有加速度，也就是A、B及定滑輪整體上不是處在受力平衡狀態(tài)。 例5、如圖所示，質(zhì)量為2m的物塊A與水平地面的摩擦可忽略不計，質(zhì)量為m的物塊B，B與地面的動摩擦因數(shù)均為μ，在已知水平力F的作用下，A、B一起做加速運(yùn)動，A對B的作用力大小是多少？ A B F 【思路點撥】本題中，A、B組

14、成連接體，A對B的作用力屬于內(nèi)力，應(yīng)用隔離法。 【答案】 【解析】先對A受力分析，A受到向右的力F和B對A的支持力N，由牛頓第二定律可得：。 再對B受力分析，B受到A給B向右的支持力N和地面給的向左的摩擦力， 由牛頓第二定律可得：。 由此兩式可得：。 再將此結(jié)果代入原式可得： 【總結(jié)升華】加速度是應(yīng)用牛頓定律解決兩類問題橋梁和紐帶。 用牛頓運(yùn)動定律解題的一般步驟：①審題，明確題意，清楚物理過程；②選取研究對象，可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)；③運(yùn)用隔離法對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖；④建立坐標(biāo)系，一般情況下可選擇物體運(yùn)動方向或加速度方向為正方向；⑤根據(jù)牛頓

15、運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)公式、題目所給的條件列方程；⑥解方程，對結(jié)果進(jìn)行分析，檢驗或討論。 舉一反三 【高清課程：牛頓運(yùn)動定律基本概念和基本定律 例11】 【變式】在電梯上有一個質(zhì)量為100kg的物體放在地板上，它對地板的壓力隨時間的變化圖線如圖所示。電梯從靜止開始運(yùn)動，在頭兩秒內(nèi)的加速度的大小為________，在4s末的速度為________，在6s內(nèi)上升的高度為________。 【答案】 60m/s 275m 類型五、共點力平衡條件及其應(yīng)用 例6、（2015 宣城市期末考）如圖所示，圓弧槽半徑R=30cm，質(zhì)量m=1kg的小物塊在沿半徑方向的輕質(zhì)彈簧擠壓下處于靜止?fàn)顟B(tài)，

16、已知彈簧的勁度系數(shù)k=50N/m，彈簧原L=40cm，一端固定在圓心O處，彈簧與豎直方向的夾角為37°，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則（ ） A． 物塊對彈簧的拉力大小是6N B． 物塊對彈簧的拉力大小是15N C． 物塊對彈簧的摩擦力大小是6N D． 槽對物塊的摩擦力大小是8N 【答案】C 【解析】對滑塊受力分析，受重力、支持力、彈簧的推力、靜摩擦力，如圖： 根據(jù)共點力平衡條件，有切線方向： ① 徑向： ② 根據(jù)胡克定律，有： 聯(lián)立解得：， 例7、如圖所示，AB為一輕桿，AC為一輕繩，物體m的重

17、為G=100N，α=30°，求繩上的張力TAC 【思路點撥】以結(jié)點A為研究對象，處于平衡狀態(tài)，合力為零。 【答案】200N 【解析】方法（1）：力的作用效果 將A點所受豎直向下的拉力T分解，如圖： TAC= 方法（2）：共點力平衡 A點受力如圖： 由平衡條件可得∑F=0 (3)正交分解 如圖建立坐標(biāo)系： ∵A點靜止 ∴ 【總結(jié)升華】求解平衡問題常用的方法： ①二力平衡：二力平衡時，二力等值反向共線。 ②三力平衡：三力（非平行）平衡時，三力共面共點，即任何兩個力的合力，必與第三個力等值反向。任意一個力沿另二個力的反方向分解，每一個分

18、力與該方向的力必等大反向。 ③正交分解法：物體在三個以上共點力作用下仍處于平衡時，從平衡的觀點求解，利用正交分解法建立方程求解。 ④相似三角形法：通過力三角形與幾何三角形相似求未知力 ⑤力的三角形圖解法：當(dāng)物體所受的力變化時，通過對幾個特殊狀態(tài)畫出圖對比分析，使動態(tài)問題靜態(tài)化來討論。 舉一反三 【變式】如圖所示，定滑輪的正下方有一個半徑為R的半球，用拉力F繞過定滑輪的細(xì)繩使質(zhì)量為m的小球緩慢由A處上升到B處，若小球在滑動過程中細(xì)繩的拉力大小為F，半球?qū)π∏虻闹С至Υ笮镹，不計定滑輪的大小及一切摩擦，則（ ） A、N不變，F(xiàn)不變 B、N不變，F(xiàn)變小 C、N變大，F(xiàn)變大

19、 D、N變小，F(xiàn)變小 【答案】B 【解析】在小球從A處緩慢地移動到B處的過程中，可認(rèn)為小球在不同的位置均處于平衡狀態(tài)，而小球始終受到重力、半球?qū)λ膹椓图?xì)繩對它的拉力F作用，畫出小球在某一位置A時受力如圖： 根據(jù)物體的平衡條件可知，N和F的合力恰好與mg平衡，作平行四邊形AFGN，其中△AGN與△O＇OA相似，由此可得 =和= 式中H為定滑輪到半球球心距離 N= F= 在小球A移動B過程中，球半徑R不變，H不變，OA變短，可知N不變，F(xiàn)變小，故選項B正確。 類型六、超重與失重 例8、在地面上能夠舉起100kg的杠鈴的運(yùn)動員，在加速下降的電梯中，能夠舉起多大質(zhì)量的

20、杠鈴？ 【思路點撥】不論在什么地方，運(yùn)動員的力氣是不會變的。在地面上舉起的杠鈴加速度為零，在電梯中舉起的杠鈴加速度為，合力為。 【答案】200kg 【解析】不論在什么地方，運(yùn)動員的力氣是不會變的。地面上能夠舉起100kg的杠鈴，說明他的力氣是1000N。 在加速度下降的電梯中，對杠鈴進(jìn)行受力分析可得： ， 因此得到：m=200kg。 【總結(jié)升華】①超重、失重不是重力增加或減少了，而是重力用作其它用途，對水平支持面的壓力或?qū)ωQ直懸線的拉力變大或變小了，重力的大小是沒有變化的，仍為Mg。 ②超重、失重與物體的速度無關(guān)，只取決于物體的加速度方向。 ③在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由

21、重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等。 舉一反三 【變式】（2015 棗莊市期末考）如圖所示，將物體A放在容器B中，以某一速度把容器B豎直上拋，不計空氣阻力，運(yùn)動過程中容器B的底面始終保持水平，則以下說法正確的是（ ） A． 容器B上升過程中，物體A對B有壓力，下降過程中，壓力等于零 B． 容器B上升到最高點的時候，物體A對B有壓力 C． 不論容器B上升還是下降，物體A對B都有壓力 D． 不論容器B上升還是下降，物體A對B的壓力都等于零 【思路點撥】要分析A對B的壓力可以先以AB整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得到加速度，再隔離B或A，運(yùn)用牛頓第二定律研究． 【答案】D 【解析】A、由題意，不計空氣阻力，對整體：只受重力，根據(jù)牛頓第二定律得知，整體的加速度為g，方向豎直向下；再對A或B研究可知，它們的合力都等于重力，所以A、B間沒有相互作用力，故在上升和下降過程中A對B的壓力都一定為零，故ABC錯誤．D正確．