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1、專題三 牛頓運動定律,【高考幫物理】：專題三 牛頓運動定律,考情精解讀,A.考點幫知識全通關(guān),目錄 CONTENTS,考綱要求,命題規(guī)律,命題分析預(yù)測,考點1 牛頓運動定律的理解與應(yīng)用,考點2 兩類典型的動力學(xué)問題及動力學(xué)問題中的三大模型,考點3 實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,方法2 求解動力學(xué)兩類基本問題的方法,方法3 實驗改進(jìn)與創(chuàng)新問題的求解方法,B.方法幫題型全突破,C.考法幫考向全掃描,考向1 運用牛頓第二定律分析力和運動的關(guān)系,考向2 考查動力學(xué)中的圖象問題,考向3 考查動力學(xué)中的臨界與極值問題,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,考向5 考查

2、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗,物理 專題三：牛頓運動定律,考情精解讀,考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預(yù)測,物理 專題三：牛頓運動定律,1.牛頓運動定律及其應(yīng)用 2.超重和失重 3.實驗:驗證牛頓運動定律,,考綱要求,,命題規(guī)律,重點考查對牛頓運動定律的理解及靈活應(yīng)用,試題聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際,涉及臨界、極值并與圖象相結(jié)合等綜合應(yīng)用,對學(xué)生的理解能力、分析綜合能力及應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解題的能力等要求較高,,命題分析預(yù)測,A.考點幫知識全通關(guān),考點1 牛頓運動定律的理解與應(yīng)用 考點2 兩類典型的動力學(xué)問題及動力學(xué)問題中的三大模型 考點3 實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,物理 專題三：牛頓運動定律,,,,

3、考點1 牛頓運動定律的理解與應(yīng)用,,物理 專題三：牛頓運動定律,3.對牛頓第三定律的理解 (1)作用力和反作用力 兩個物體之間力的作用總是相互的,一個物體對另一個物體施加了力,另一個 物體一定同時對這個物體也施加了力.力是物體與物體間的相互作用,物體間 相互作用的這一對力通常叫做作用力和反作用力. (2)牛頓第三定律 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、作用在同一條 直線上. (3)一對平衡力與作用力和反作用力的比較,物理 專題三：牛頓運動定律,4.對超重和失重的理解 (1)超重、失重和完全失重的比較,物理 專題三：牛頓運動定律,(2)不管物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài),物體本

4、身的重力并沒有改變,只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?不等于物體本身的重力. (3)超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無關(guān),只取決于加速度的方向.加速度向上(包括“加速上升”和“減速下降”)是超重;加速度向下(包括“加速下降”和“減速上升”)是失重. (4)在完全失重的狀態(tài)下,日常生活中一切由于重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失,如物體間不再相互擠壓、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強等.,物理 專題三：牛頓運動定律,1.兩類典型的動力學(xué)問題 (1)已知物體受力情況,判斷其運動情況; (2)已知物體運動情況,判斷其受力情況. 應(yīng)用牛頓第二定律解決動力學(xué)問題,受力分析和運動分析是

5、關(guān)鍵,加速度是解決此類問題的紐帶,分析流程如下: 2.動力學(xué)問題中的三大模型 (1)“彈簧問題”模型,,,考點2兩類典型的動力學(xué)問題及動力學(xué),彈簧問題特征 在高中階段,彈簧的質(zhì)量可忽略不計,即“輕質(zhì)彈簧”,當(dāng)受到外力作用時,彈簧發(fā)生彈性形變,遵守胡克定律:F=kx. 彈簧問題分類 a.彈簧秤兩端受力F1、F2與彈簧秤示數(shù)F3的關(guān)系 對于輕彈簧來說,有F1必有F2、F3,且它們的大小均相等,F1=F2=F3. b.彈力的雙向性 彈簧的形變,既可以是壓縮也可以是拉伸,在不知道是什么形變時要討論多解. c.彈簧彈力的變化量F與彈簧長度的變化量x的關(guān)系 設(shè)彈簧原長為x0,當(dāng)拉力為F1時,彈簧長度為x1

6、,則F1=k(x1-x0);當(dāng)拉力為F2時,彈簧長度為x2,則F2=k(x2-x0),,物理 專題三：牛頓運動定律,則F2-F1=k(x2-x1),即F=kx. 故彈力的變化量F與彈簧長度的變化量x仍遵守胡克定律. d.彈力不能突變求瞬時加速度 彈簧長度變化需要一段時間,所以彈力不能發(fā)生突變,即某瞬間可以認(rèn)為彈力大小和方向不變,而輕繩和輕桿的彈力是可以發(fā)生突變的. e.與彈簧相關(guān)聯(lián)物體的最大或最小拉力問題 彈力隨彈簧形變量改變,其關(guān)聯(lián)物所受拉力也會改變,存在著最大值或最小值問題. (2)“滑板滑塊”問題模型 疊放在一起的滑塊,它們之間存在相互作用力,在其他外力作用下它們以相同或不同的加速度運動

7、,當(dāng)然無論是哪種情況,受力分析和運動過程分析都是解題的關(guān)鍵.對此類問題的分析,必須清楚加速度、速度、位移等物理量之間的關(guān)系.,物理 專題三：牛頓運動定律,加速度關(guān)系 如果滑塊之間沒有發(fā)生相對運動,可以用“整體法”求出它們一起運動的加速度;如果滑塊之間發(fā)生相對運動,應(yīng)采用“隔離法”求出每一個滑塊運動的加速度.應(yīng)注意找出滑塊是否發(fā)生相對運動等隱含的條件. 速度關(guān)系 滑塊之間發(fā)生相對運動時,認(rèn)清滑塊間的速度關(guān)系,從而確定滑塊受到的摩擦力.應(yīng)注意當(dāng)滑塊的速度相同時,摩擦力會發(fā)生突變的情況. 位移關(guān)系 滑塊疊放在一起運動時,應(yīng)仔細(xì)分析各個滑塊的運動過程,弄清滑塊對地的位移和滑塊的相對位移之間的關(guān)系.這些

8、關(guān)系就是解題過程中列方程所必需的關(guān)系,各種關(guān)系找到了,自然也就容易列出所需要的方程式.,物理 專題三：牛頓運動定律,(3)“傳送帶”問題模型 皮帶運輸是利用貨物和傳送帶之間的摩擦力將貨物運送到別的地方去,它是牛頓第二定律在生活中的應(yīng)用.傳送帶問題涉及摩擦力的判斷、物體運動狀態(tài)的分析和運動學(xué)知識的運用,具有較強的綜合性和靈活性,應(yīng)該很好地落實訓(xùn)練. 常見傳送帶類型,物理 專題三：牛頓運動定律,物理 專題三：牛頓運動定律,傳送帶模型分析流程,物理 專題三：牛頓運動定律,,,考點3實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,1.學(xué)會運用控制變量法研究物理規(guī)律 要探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)用的基本方法

9、是控制變量法,即先 控制一個參量小車的質(zhì)量M不變,探究加速度a與力F的關(guān)系;再控制小 盤和砝碼的質(zhì)量不變,即力F不變,改變小車質(zhì)量M,探究加速度a與質(zhì)量M的 關(guān)系. 2.理解實驗必須控制的兩個條件,物理 專題三：牛頓運動定律,,物理 專題三：牛頓運動定律,,物理 專題三：牛頓運動定律,4.從圖象分析實驗誤差原因 (1)若實驗中得到的圖象如圖所示,說明拉力F很大時AB段明顯偏離直線,即所掛小盤及盤中砝碼的總質(zhì)量太大,不滿足遠(yuǎn)小于小車和車中砝碼的總質(zhì)量的條件. (2)若得到如圖甲所示的圖線,說明平衡摩擦力過大或平衡摩擦力時木板傾角過大;若得到如圖甲所示的圖線,說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時木板傾

10、角過小.,(3)若得到圖乙所示圖線,說明平衡摩擦力過大;若得到圖乙所示圖線,說明平衡摩擦力不夠,因為拉力大于F0時才產(chǎn)生加速度.,物理 專題三：牛頓運動定律,B.方法幫題型全突破,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法 方法2 求解動力學(xué)兩類基本問題的方法 方法3 實驗改進(jìn)與創(chuàng)新問題的求解方法,物理 專題三：牛頓運動定律,,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,方法解讀： 1.對牛頓運動定律的理解 牛頓運動定律告訴我們,物體固有的屬性慣性,以及物體不受力與其他物體發(fā)生相互作用時的運動規(guī)律,包括對慣性等基本概念的理解,對超重、失重現(xiàn)象的理解和分析.應(yīng)用牛頓運動定律分析求解動力學(xué)問題,包括動力學(xué)的

11、瞬時、臨界與極值等問題,還有動力學(xué)圖象問題的分析與應(yīng)用及連接體問題的分析與應(yīng)用.,,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,2.應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟.,,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,3.幾個典型動力學(xué)問題的求解方法 (1)牛頓第二定律瞬時性問題的分析方法 在應(yīng)用牛頓第二定律求解物體的瞬時加速度時,需要利用情境突變前的受力來確定情境突變后瞬間的受力及加速度.經(jīng)常會遇到輕繩、輕桿、輕彈簧和橡皮條這些常見的物理模型. 兩種模型及特征 加速度與合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系,二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失,具體可簡化為以下兩種模型:,,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,求解瞬時加

12、速度的一般思路,,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,(2)動力學(xué)中臨界問題的分析方法 應(yīng)用牛頓第二定律求解動力學(xué)問題的過程中,當(dāng)物體的加速度不同時,物體有可能處于不同的運動狀態(tài),當(dāng)題中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語時,往往會有臨界現(xiàn)象,此時要用極限分析法,看物體加速度不同時,會有哪些現(xiàn)象發(fā)生,找出臨界點,求出臨界條件,臨界問題一般都具有一定的隱蔽性,審題時應(yīng)盡量還原物理情境,利用變化的觀點分析物體的運動規(guī)律,利用極限分析法確定臨界點,抓住臨界狀態(tài)的特征,找到正確的解題方向.對于存在多種可能的臨界問題,或變化過程中不確定是否出現(xiàn)臨界條件的問題,往往用假設(shè)法解決. (3)動力學(xué)中的圖象問

13、題分析 物理公式與物理圖象結(jié)合的題目是一種重要題型.動力學(xué)中常見的圖象有v-t圖象、x-t圖象、F-t圖象、F-a圖象等,解決圖象問題的關(guān)鍵有: 分清圖象的橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量及單位,并且注意坐標(biāo)原點是否從零開始,明確其物理意義.,,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,明確圖線斜率的物理意義.如v-t圖線的斜率表示加速度,注意圖線中一些特殊點(圖線與橫、縱坐標(biāo)軸的交點,圖線的轉(zhuǎn)折點,兩圖線的交點等)所表示的物理意義. 把圖象與具體的題意、情境相結(jié)合,弄清斜率、特殊點等的物理意義,確定從圖象中反饋出來的有用信息(如v-t圖線與t軸所圍面積表示位移等),結(jié)合牛頓運動定律進(jìn)行分析求解. 4.

14、連接體問題的分析方法 解決連接體問題的基本方法:整體法與隔離法. (1)整體法:把整個系統(tǒng)作為一個研究對象來分析的方法.不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力的影響,只考慮系統(tǒng)受到的外力,依據(jù)牛頓第二定律列方程求解.此方法適用于系統(tǒng)中各部分物體的加速度大小和方向相同的情況.,,,方法1 牛頓運動定律的理解及應(yīng)用方法,(2)隔離法:把系統(tǒng)中的各個部分(或某一部分)隔離,作為一個單獨的研究對象來分析的方法.在分析時應(yīng)注意此時系統(tǒng)的內(nèi)力就有可能成為該研究對象的外力,然后依據(jù)牛頓第二定律列方程求解. 此方法對于系統(tǒng)中各部分物體的加速度大小、方向相同或不相同的情況均適用. (3)整體法與隔離法的選用 求各部分加速度相同的連接

15、體的加速度或合力時,優(yōu)先考慮整體法,如果還要求物體之間的作用力,再用隔離法;如果連接體中各部分加速度不同,一般選用隔離法. 解決連接體問題的關(guān)鍵是靈活應(yīng)用整體法和隔離法,合理選取研究對象,并對所選取的研究對象進(jìn)行正確的受力分析.,題型 1對牛頓運動定律的理解 考法示例12014北京高考,19,6分伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法,有力 地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展.利用如圖所示的裝置做如下實驗:小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動,并沿右側(cè)斜面上升.斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時,小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比,可

16、以得到的最直接的結(jié)論是 A.如果斜面光滑,小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置 B.如果小球不受力,它將一直保持勻速運動或靜止?fàn)顟B(tài) C.如果小球受到力的作用,它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變 D.小球受到的力一定時,質(zhì)量越大,它的加速度越小,,物理 專題三：牛頓運動定律,解析斜面粗糙程度越小,小球機械能損失越少,小球上升的高度越接近與O點等高的位置.若斜面光滑,小球無機械能損失,將上升到與O點等高的位置,A正確.B、C兩項是A選項的推論,并非“最直接”的結(jié)論.D項不能從本實驗中看出. 答案A 易錯警示 本題變換情境,考查伽利略開創(chuàng)的“實驗研究與邏輯推理相結(jié)合”的科學(xué)方法的應(yīng)用,審題時要注意題目中要求得到“最直接

17、的結(jié)論”.盡管B、C、D選項說法也是正確的,但它們并不是由該實驗結(jié)果所得出的最直接的結(jié)論,這一點是很容易誤判的.,,物理 專題三：牛頓運動定律,考法示例2一質(zhì)點受多個力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)使其中一個力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小.在此過程中,其他力保持不變,則質(zhì)點的加速度大小a和速度大小v的變化情況是 A.a和v都始終增大B.a和v都先增大后減小 C.a先增大后減小,v始終增大D.a和v都先減小后增大 解析 質(zhì)點在多個力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時,其中一個力必與其余各力的合力等值反向.當(dāng)該力大小逐漸減小到零的過程中,質(zhì)點所受合力從零開始逐漸增大,做加速度逐漸增大的加速運動;

18、當(dāng)該力再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來大小的過程中,質(zhì)點所受合力方向仍不變,大小逐漸減小到零,質(zhì)點沿原方向做加速度逐漸減小的加速運動,故C正確. 答案 C,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,特別提醒 力與運動的關(guān)系 1.力是產(chǎn)生加速度的原因; 2.作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律; 3.速度的改變需經(jīng)歷一定的時間,不能突變;有力就一定有加速度,但有力不一定有速度.,,物理 專題三：牛頓運動定律,考法示例3如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”.兩人中間位置處有一分界線,約定先使對方過分界線者為贏.若繩子質(zhì)量不計,冰面可看成光滑,則下列說法正確的是 A.甲對繩

19、的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力 B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力 C.若甲的質(zhì)量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利 D.若乙收繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,題型 2動力學(xué)的瞬時、臨界與極值問題 考法示例4多選如圖所示,豎直光滑桿上套有一個小球和兩根輕質(zhì)彈簧,兩彈簧的一端各與小球相連,另一端分別用銷釘M、N固定于桿上,小球處于靜止?fàn)顟B(tài).若拔去銷釘M的瞬間,小球的加速度大小為12 m/s2,若不拔去銷釘M而拔去銷釘N的瞬間,小球的加速度可能為(g取10 m/s2) A.22 m/s2,方向豎直向上

20、B.22 m/s2,方向豎直向下 C.2 m/s2,方向豎直向上 D.2 m/s2,方向豎直向下,,物理 專題三：牛頓運動定律,解析若上面的彈簧壓縮有壓力,則下面的彈簧也壓縮,小球受力如圖甲所示 靜止時有k2x2=k1x1+mg 只拔去M有k2x2-mg=m12 m/s2 只拔去N有k1x1+mg=ma 所以a=22 m/s2,方向豎直向下 若下面的彈簧伸長有拉力,則上面的彈簧也伸長,小球受力如圖乙所示 靜止時有k1x1=k2x2+mg 只拔去M有k2x2+mg=m12 m/s2 只拔去N有k1x1-mg=ma 所以a=2 m/s2,方向豎直向上. 答案BC,,物理 專題三：牛頓運動定律,方法

21、提煉 求解此類問題的關(guān)鍵是要知道加速度與力的變化具有瞬時對應(yīng)關(guān)系,因此必須認(rèn)真分析變化前后物體的受力情況.特別是注意區(qū)別牛頓第二定律瞬時性的兩種模型: 1.剛性繩(或接觸面)不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,剪斷(或脫離)后,其彈力立即消失,不需要形變恢復(fù)時間; 2.彈簧(或橡皮繩)兩端同時連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩),特點是形變量大,其形變恢復(fù)需要較長時間,在瞬時性問題中,其彈力的大小往往可以看成保持不變.,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,特別提醒 本題要求在分析問題時,從不定因素中尋找極限.因當(dāng)M增大時,可得到存在的極

22、限為M,ag,所以Fmg,結(jié)合木板不滑動的臨界條件最大靜摩擦力大于等于F,即可解出動摩擦因數(shù)應(yīng)該滿足的條件.因此審題時,要善于從關(guān)鍵字句中發(fā)現(xiàn)和確定可能存在的極限及極限產(chǎn)生的結(jié)果.,,物理 專題三：牛頓運動定律,考法示例6如圖所示,在光滑水平面上,放置著A、B兩個物體.A、B緊靠在 一起,其質(zhì)量分別為mA=3 kg,mB=6 kg,推力FA作用于A上,拉力FB作用于B上,FA、FB大小均隨時間而變化,其規(guī)律為FA=(12-2t) N,FB=(6+2t) N.問從t=0開始,到A、B相互脫離為止,A、B的共同位移是多少?,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛

23、頓運動定律,題型 3動力學(xué)中的圖象問題 考法示例7靜止于粗糙水平面上的物體,受到方向恒定的水平拉力F的作用,拉力F的大小隨時間變化如圖甲所示.在拉力F從0逐漸增大的過程中,物體的加速度隨時間變化如圖乙所示,g取10 m/s2.則下列說法中錯誤的是 圖甲圖乙 A.物體與水平面間的摩擦力先增大,后減小至某一值并保持不變 B.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1 C.物體的質(zhì)量為6 kg D.4 s末物體的速度為4 m/s,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,關(guān)鍵能力 1.理解常見的動力學(xué)圖象的物理意義 理解v-t圖象、a-t圖象、F-t圖象、F-a圖象等物理意義.

24、2.動力學(xué)圖象問題的常見類型 3.解題基本策略 (1)問題的實質(zhì)是力與運動的關(guān)系,解題的關(guān)鍵在于弄清圖象斜率、截距、交點、拐點、面積的物理意義. (2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對應(yīng)的函數(shù)方程式,進(jìn)而明確“圖象與公式”“圖象與物體”間的關(guān)系,以便對有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷.,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,方法提煉 在解簡單連接體問題中,求合力或系統(tǒng)加速度時,優(yōu)先考慮整體法;求物體之間的相互作用力時,用隔離法.實際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況,靈活交替使用.兩種方法的取舍,并無絕對的界限,必須具體問題具體分析.無論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量(中間未知量,如非待求的

25、力,非待求的中間狀態(tài)或過程等)的出現(xiàn)為原則.本題中連接體有相同的加速度,故要靈活選取研究對象,不能胡亂套用公式.,,物理 專題三：牛頓運動定律,考法示例9如圖所示,A、B兩物體的質(zhì)量分別為2 kg和1 kg,靜止疊放在水平地面上.A、B間的動摩擦因數(shù)為 0.8,B與地面間的動摩擦因數(shù)為0.4.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為10 m/s2.現(xiàn)對A施加一水平拉力F,不計空氣阻力,則 A.當(dāng)F=17 N時,物體A的加速度大小為0.5 m/s2 B.當(dāng)F=21 N時,物體A的加速度大小為3 m/s2 C.當(dāng)F=22 N時,A相對B滑動 D.當(dāng)F=39 N時,B的加速度大小為9 m/s2,,

26、物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,方法提煉 本題屬于加速度不同的連接體問題,求解時一般需要運用隔離法,即分別以各物體為研究對象,對每個研究對象的受力和運動狀態(tài)進(jìn)行分析,分別應(yīng)用牛頓第二定律建立方程,并注意應(yīng)用各個物體間的相互作用關(guān)系,聯(lián)立求解.另外分析求解本題時,還要注意臨界條件.,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,方法2 求解動力學(xué)兩類基本問題的方法,方法解讀： 動力學(xué)的兩類基本問題分別是由受力情況求解運動情況和由運動情況求解受力情況.能明確表示受力情況的物理量有力F、質(zhì)量m、動摩擦數(shù)因數(shù)等,代表運動情況的物理量有位移x、速度v0、vt、時間t等,兩種情況聯(lián)系的紐帶

27、是加速度a.本部分是本專題前面知識的綜合,也是高考對動力學(xué)問題最重要的考查方式.試題往往緊密聯(lián)系現(xiàn)實生活,要求從物體的受力情況和運動情況兩個方面分析問題,并能熟練運用牛頓運動定律與運動學(xué)規(guī)律,列出方程聯(lián)立求解,對分析推理能力及運用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力要求較高,通常以計算題的形式出現(xiàn).在分析求解問題時應(yīng)注意把握如下幾點:,,,方法1 勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用方法,,方法2 豎直上拋運動的處理方法,題型 5已知受力情況確定運動情況 考法示例10如圖所示,將質(zhì)量m=1 kg的圓環(huán)套在固定的傾斜直桿上,桿的傾角為37,環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑.對環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上與桿夾角為37的拉力F=

28、10 N,使圓環(huán)由靜止開始沿桿加速向上運動,已知環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)=0.5.(g取10 m/s2) (1)F作用2 s時圓環(huán)的速度是多大? (2)2 s后撤去力F,求圓環(huán)繼續(xù)沿桿上滑的最大距離是多少?,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,方法提煉 解決根據(jù)物體受力求解物體運動的問題,一般是應(yīng)用牛頓運動定律求出物體的加速度,再根據(jù)物體的初始條件,應(yīng)用運動學(xué)公式,求出物體的運動情況,即求出物體在任一時刻的位置、速度及運動軌跡.流程圖如下:,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,題型 6已知運動情況確定受力情況 考法示例11質(zhì)量為

29、2 kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運動,一段時間后撤去F,其運動的v-t圖象如圖所示.g取10 m/s2,求: (1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù); (2)水平推力F的大小; (3)010 s內(nèi)物體運動位移的大小.,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,方法提煉 解決這類題目,一般是先應(yīng)用運動學(xué)公式求出物體的加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合力,進(jìn)而分析出物體的受力情況.流程圖如下:,,物理 專題三：牛頓運動定律,題型 7“彈簧問題”模型求解 考法示例12如圖所示,物體A靜止在臺秤的秤盤B上,A的質(zhì)量mA=10.5 kg,B的質(zhì)量mB=1.5 k

30、g,彈簧的質(zhì)量可忽略不計,彈簧的勁度系數(shù)k=800 N/m.現(xiàn)給物體A施加一個豎直向上的變力F,使它向上做勻加速直線運動.已知t=0.2 s時A與B分離.求力F在0.2 s內(nèi)的最大值與最小值.(取g=10 m/s2) 思路點撥在0.2 s內(nèi),A、B接觸,兩者一起運動,可看作一個整體,因A、B整體做勻加速運動,所以所受合力不變,但由于越向上運動,彈簧的彈力越小,所以向上的拉力越大.可見在0.2 s內(nèi),力F是不斷增大的,Fmax出現(xiàn)在A、B剛要分離時,而Fmin則應(yīng)出現(xiàn)在整體剛開始運動時.,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,題型 8“滑板滑塊”問題求解 考法示例13多

31、選如圖甲所示,質(zhì)量為M=2 kg的木板靜止在光滑水平面上,可視為質(zhì)點的物塊(質(zhì)量設(shè)為m)從木板的左側(cè)沿木板表面水平?jīng)_上木板.物塊和木板的速度時間圖象如圖乙所示,g=10 m/s2,結(jié)合圖象,下列說法正確的是 A.可求得物塊在前2 s內(nèi)的位移5 m B.可求得物塊與木板間的動摩擦因數(shù)=0.2 C.可求得物塊的質(zhì)量m=2 kg D.可求得木板的長度L=2 m,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,素養(yǎng)提升 以“科學(xué)思維”處理滑板滑塊問題時,注意把握以下兩點. 1.兩種位移關(guān)系 滑塊從滑板的一端運動到另一端的過程中,若滑塊和滑板向同一方向運動,則滑塊的位移和滑板的位移之差等

32、于滑板的長度;若滑塊和滑板向相反方向運動,則滑塊的位移和滑板的位移之和等于滑板的長度. 2.解題基本程序,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,題型 9“傳送帶”問題求解 考法示例14如圖所示,工廠利用皮帶傳輸機把貨物從地面運送到高出水平地面的C平臺上,C平臺離地面的高度一定.運輸機的皮帶以一定的速度v順時針轉(zhuǎn)動且不打滑.將貨物(可視為質(zhì)點)輕輕地放在A處,貨物隨皮帶到達(dá)平臺.貨物在皮帶上相對滑動時,會留下一定長度的痕跡.已知所有貨物與皮帶間的動摩擦因數(shù)均為.若皮帶的傾角、運行速度v和貨物質(zhì)量m都可以改變,始終滿足tan <.可以認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.則 A.當(dāng)速度

33、v一定時,角越大,運送時間越短 B.當(dāng)傾角一定時,改變運行速度v,運送時間不變 C.當(dāng)傾角和速度v一定時,貨物質(zhì)量m越大, 皮帶上留下的痕跡越長 D.當(dāng)傾角和速度v一定時,貨物質(zhì)量m越大,皮帶上因摩擦產(chǎn)生的熱量越多,,物理 專題三：牛頓運動定律,解析由于tan ,即mgcos mgsin ,貨物隨傳送帶向上做勻加速運動,但是貨物有可能一直勻加速運動至C平臺,也可能在皮帶上先做勻加速運動,當(dāng)速度達(dá)到皮帶的運行速度時做勻速運動.貨物勻加速運動時,根據(jù)牛頓第二定律可求出加速度,貨物速度增加到與皮帶運行速度相同時與皮帶一起做勻速運動,求出貨物與皮帶的相對位移,根據(jù)Q=mgcos x可求出因滑動摩擦產(chǎn)生

34、的熱量.對于A選項,分析可知當(dāng)速度v一定時,隨著角的增大,加速度減小,運送時間增大,A錯誤.當(dāng)傾角一定時,貨物做勻加速運動的加速度一定,貨物到達(dá)C平臺的位移一定,改變速度v,運送時間可能變化,B錯誤.當(dāng)傾角和速度v一定時,貨物做勻加速運動的加速度一定,貨物在皮帶上做勻加速運動的位移一定,故貨物在皮帶上留下的痕跡長度一定,根據(jù)Q=mgcos x可知貨物質(zhì)量m越大,皮帶上摩擦產(chǎn)生的熱量越多,故C錯誤、D正確. 答案 D,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,方法提煉 對傾斜傳送帶問題,注意分析如下情況. 1.物體和傳送帶一起勻速運動 勻速運動說明物體處于平衡狀態(tài),則物體受到的摩擦力

35、和重力沿傳送帶方向的分力等大、反向,即物體受到的靜摩擦力的方向沿傳送帶向上,大小為mgsin (為傳送帶的傾角). 2.物體和傳送帶一起加速運動 (1)若物體和傳送帶一起向上加速運動,傳送帶的傾角為,則對物體有f-mgsin =ma,即物體受到的靜摩擦力方向沿傳送帶向上,大小為f=ma+mgsin . (2)若物體和傳送帶一起向下加速運動,傳送帶的傾角為,則靜摩擦力的大小和方向取決于加速度a的大小.,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,當(dāng)a=gsin 時,無靜摩擦力; 當(dāng)agsin 時,有mgsin +f=ma,即物體受到的靜摩擦力方向沿傳送帶向下,大小為f=ma-mgsin

36、 .在這種情況下,重力沿傳送帶向下的分力不足以提供物體的加速度a,物體有相對于傳送帶向上的運動趨勢,受到的靜摩擦力沿傳送帶向下; 當(dāng)a

37、到v0后,便以此速度做勻速運動.經(jīng)過一段時間,煤塊在傳送帶上留下一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動.求此黑色痕跡的長度. 思路分析本題難度較大,傳送帶在開始階段也做勻加速運動,后來變?yōu)閯蛩龠\動,煤塊的運動情況則受傳送帶運動情況的制約.解答該題的重點應(yīng)在對煤塊相對運動的情境分析和相對位移的求解上. 本題題目中明確寫道:“經(jīng)過一段時間,煤塊在傳送帶上留下一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動.”這說明第一階段傳送帶的加速度a0大于煤塊的加速度g.當(dāng)傳送帶速度達(dá)到v0時,煤塊速度v

38、與煤塊的位移之差即為黑色痕跡的長度.,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,方法3 實驗改進(jìn)與創(chuàng)新問題的求解方法,方法解讀： 1.實驗器材的改進(jìn) (1)為了減小摩擦,用氣墊導(dǎo)軌替代長木板; (2)用頻閃照相或光電計時器替代打點計時器. 2.實驗原理的創(chuàng)新 將砂桶與小車的整體質(zhì)量設(shè)置為不變,即每次調(diào)整砂桶中的砂子時,若取出的砂子完全地置入小車中,則實驗可以

39、避免因不能很好滿足Mm條件而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差. 特別說明:將研究對象由小車轉(zhuǎn)移為小車與砂桶組成的系統(tǒng)進(jìn)行研究. 3.數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn) 利用傳感器,借助于計算機系統(tǒng)來處理數(shù)據(jù),得到加速度,或直接得到加速度與外力、加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系.,,,方法3 實驗改進(jìn)與創(chuàng)新問題的求解方法,,題型 10實驗原理的遷移 考法示例16如圖甲為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖.圖中打點計時器的電源為50 Hz的交流電源,打點的時間間隔用t表示,在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計了一種方法來探究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”.,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題

40、三：牛頓運動定律,(2)完成下列填空: 本實驗中,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時,小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是. 設(shè)紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為s1、s2和s3,a可用s1、s3和t表示為a=.圖乙為用米尺測量某一紙帶上的s1、s3的情況,由圖可讀出s1= mm,s2= mm,由此求得加速度的大小a=m/s2.,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,,,數(shù)學(xué) 第四章：三角函數(shù),物理 專題三：牛頓運動定律,題型 11實驗方法的創(chuàng)新 考法示例17如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗

41、裝置.他在導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B.滑塊上固定一遮光條,滑塊用細(xì)線繞過導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連,傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從A處由靜止釋放.,,物理 專題三：牛頓運動定律,(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d,如圖乙所示,則d=mm. (2)實驗時,將滑塊從A位置由靜止釋放,由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t,若要得到滑塊的加速度,還需要測量的物理量是,可得加速度a=. (3)下列不必要的一項實驗要求是.(請?zhí)钸x項前對應(yīng)的字母) A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些 C.應(yīng)將導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平 D.應(yīng)使細(xì)線與導(dǎo)軌平行,,物理 專

42、題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,,,物理 專題三：牛頓運動定律,C.考法幫考向全掃描,考向1 運用牛頓第二定律分析力和運動的關(guān)系 考向2 考查動力學(xué)中的圖象問題 考向3 考查動力學(xué)中的臨界與極值問題 考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用 考向5 考查探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗,物理 專題三：牛頓運動定律,牛頓運動定律是力學(xué)最基本、最重要的定律,是力學(xué)的核心知識,在整個物理學(xué)中占有非常重要的地位.因此,也是高考命題的熱點.縱觀近年高考試題,主要考查學(xué)生能否準(zhǔn)確理解牛頓運動定律的含義,能否熟練應(yīng)用牛頓第二定律、牛頓第三定律和受力分析等解決運動和力的

43、問題;理解超重和失重現(xiàn)象,掌握牛頓第二定律的驗證方法和原理.有關(guān)本專題內(nèi)容高考命題的題型有選擇題、計算題.特別是試題往往綜合牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律進(jìn)行考查,并常常與生活、科技、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等實際問題相聯(lián)系.,,,考情揭秘,命題透視:牛頓第二定律是力學(xué)的基礎(chǔ),是聯(lián)系“運動”和“力”的橋梁,也是力學(xué)的核心知識,是高考命題的重點和熱點.本專題知識在高考命題中考查角度多種多樣,主要考查對牛頓第二定律的理解及應(yīng)用.有選擇題、實驗題和計算題,試題靈活多變,對能力要求較高.,,,考向1 運用牛頓第二定律分析力和運動的關(guān)系,示例18 2014全國卷,24,13分2012年10月,奧地利極限運動員菲利克斯鮑姆加

44、特納乘氣球升至約39 km的高空后跳下,經(jīng)過4分20秒到達(dá)距地面約1.5 km高度處,打開降落傘并成功落地,打破了跳傘運動的多項世界紀(jì)錄.取重力加速度的大小g=10 m/s2. (1)若忽略空氣阻力,求該運動員從靜止開始下落至1.5 km 高度處所需的時間及其在此處速度的大小; (2)實際上,物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力,高速運動時所受阻力的大小可近似表示為f=kv2,其中v為速率,k為阻力系數(shù),其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān).已知該運動員在某段時間內(nèi)高速下落的v-t圖象如圖所示.若該運動員和所帶裝備的總質(zhì)量m=100 kg,試估算該運動員在達(dá)到最大速度時所受阻力的阻力系數(shù).

45、(結(jié)果保留1位有效數(shù)字),,,考向1 運用牛頓第二定律分析力和運動的關(guān)系,命題立意本題以實際情境為命題背景,結(jié)合牛頓第二定律,確定所受合力特征,從而確定物體的受力情況,要求學(xué)生靈活掌握具體環(huán)境中的受力分析和運動分析,對學(xué)生的理解能力和靈活運用物理規(guī)律解決實際問題的能力要求較高.,,,考向1 運用牛頓第二定律分析力和運動的關(guān)系,,,,考向1 運用牛頓第二定律分析力和運動的關(guān)系,命題透視:牛頓運動定律與勻變速直線運動、圖象相結(jié)合的問題,是歷年高考命題的熱點和重點.試題緊密聯(lián)系實際,具有涉及的知識內(nèi)容多、物理過程多、信息量大、考查角度靈活等特點,對學(xué)生的分析推理能力和運用數(shù)學(xué)知識分析求解物理問題的能

46、力要求較高.,,,考向2 考查動力學(xué)中的圖象問題,示例192013全國卷,25,18分一長木板在水平地面上運動,在t=0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上,以后木板運動的速度時間圖象如圖所示.已知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且物塊始終在木板上.取重力加速度的大小g=10 m/s2,求: (1)物塊與木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù); (2)從t=0時刻到物塊與木板均停止運動時,物塊相對于木板的位移的大小.,,,考向2 考查動力學(xué)中的圖象問題,,,,考向2 考查動力學(xué)中的圖象問題,(2)在t1時刻后,地面對木板的摩擦力

47、阻礙木板運動,物塊與木板之間的摩擦力方向改變.設(shè)物塊與木板之間的摩擦力大小為f,物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2,則由牛頓第二定律得 f=ma1 22mg-f=ma2 假設(shè)f1mg,與假設(shè)矛盾 故f=1mg,,,考向2 考查動力學(xué)中的圖象問題,,,,考向2 考查動力學(xué)中的圖象問題,命題透視:動力學(xué)中的臨界與極值問題,歷來是高考命題的熱點之一.試題往往需要通過對力和運動情境分析,確定臨界與極值條件.求解時需要運用極限法、假設(shè)法以及數(shù)學(xué)方法等,試題難度中等偏難.,,,考向3 考查動力學(xué)中的臨界與極值問題,,,,考向3 考查動力學(xué)中的臨界與極值問題,,,,考向3 考查動力學(xué)中的臨界與極值問題,

48、,,,考向3 考查動力學(xué)中的臨界與極值問題,命題透視:牛頓運動定律是動力學(xué)的基礎(chǔ),運動和力的關(guān)系是動力學(xué)的核心,牛頓運動定律的綜合應(yīng)用在高考中占有重要的位置,是高考考查的重點和熱點之一.在高考命題中主要以綜合計算題的形式考查.往往結(jié)合“斜面模型”“彈簧模型”“滑板滑塊模型”以及“傳送帶模型”等進(jìn)行命題,試題分值高,難度大、區(qū)分度較高.,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,示例212015全國卷,25,20分一長木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物塊;在木板右方有一墻壁,木板右端與墻壁的距離為4.5 m,如圖(a)所示.t=0時刻開始,小物塊與木板一起以共同速度向右運動,直至t=1 s時木

49、板與墻壁碰撞(碰撞時間極短).碰撞前后木板速度大小不變,方向相反;運動過程中小物塊始終未離開木板.已知碰撞后1 s時間內(nèi)小物塊的v-t圖線如圖(b)所示.木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍,重力加速度大小g取10 m/s2.求: 圖(a) 圖(b) (1)木板與地面間的動摩擦因數(shù)1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)2; (2)木板的最小長度; (3)木板右端離墻壁的最終距離.,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,命題立意本題主要考查牛頓運動定律、板塊模型、速度時間圖象、勻變速直線運動規(guī)律等內(nèi)容,問題具有較大的綜合性.對學(xué)生的分析綜合能力要求很高. 思路分析 分析求解綜合性較強的問

50、題的關(guān)鍵是通過認(rèn)真審題,分解物理過程,將綜合問題分解成若干個子問題.具體求解思路和步驟如下. 1.審題要點 第一步:分析對象模型.設(shè)小物塊和木板的質(zhì)量分別為m和M.小物塊和木板均可以看作質(zhì)點(初始條件v0未知,如圖1所示).,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,第二步:分解過程模型. (1)認(rèn)為地面各點的粗糙程度相同,小物塊和木板一起向右做勻變速運動,到速度大小為v1,如圖2所示. (2)木板與墻壁碰撞過程:小物塊受到滑動摩擦力(設(shè)置的初始條件),由于碰撞時間極短(t0),故碰后小物塊速度不變,木板的速度方向突變(設(shè)置的初始條件),如圖3所示.,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,(3)然

51、后小物塊向右減速,木板向左減速,經(jīng)1 s小物塊速度減小為零(如圖4所示).由于木板的加速度較小,故小物塊速度為零時,木板仍有速度.然后小物塊向左加速,木板向左減速,到二者達(dá)到共同速度v3(如圖5所示). (4)分析臨界條件,包括時間關(guān)系和空間關(guān)系,如圖5所示. (5)在小物塊和木板具有共同速度后,兩者向左做勻變速直線運動直至停止(如圖6所示). 第三步:選擇計算方法.上面的每一個過程都有特定條件要求,應(yīng)根據(jù)各自的物理規(guī)律,選擇相應(yīng)的計算方法解題. 2.思維引導(dǎo) (1)可以利用圖象求出小物塊的加速度,進(jìn)而求得小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)2. (2)碰撞前二者向右做勻減速直線運動,碰后小物塊繼續(xù)向右

52、做勻減速直線運動,木板向左做勻減速直線運動.,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,,,,考向4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,命題透視:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗,是考綱要求的必考實驗之一.對本實驗的考查主要涉及實驗原理和方法、實驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,特別是拓展創(chuàng)新實驗在近年頻頻出現(xiàn),試題有較強的區(qū)分度,應(yīng)予以高度重視.,,,考向5 考查探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗,示例222014全國卷,22,6分某同學(xué)利用圖(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖,如圖(b)所示.實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g,實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪,小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到.回答下列問題: (1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果,小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成(填“線性”或“非線性”)關(guān)系. (2)由圖(b)可知,a-m圖線不經(jīng)過原點,可能的原因是.,,,考向5 考查探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗,,,,考向5 考查探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗,,,,考向5 考查探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗,