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2019-2020年高考物理總復(fù)習講義 第3章 第1講 牛頓運動定律 考　綱　點　擊 備　考　指　南 1.牛頓運動定律、牛頓定律的應(yīng)用Ⅱ 1.理解牛頓第一定律、牛頓第三定律，認識慣性和作用力、反作用力的特點． 2.熟練掌握牛頓第二定律，會用牛頓運動定律分析解決兩類典型的動力學問題． 3.綜合應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律及運動圖象、運動和力的關(guān)系、牛頓運動定律進行受力分析、運動過程分析． 4.本章是中學物理的基本規(guī)律和核心知識，在整個物理學中占有非常重要的地位，仍將為高考命題的重點和熱點，考查和要求的程度往往層次較高. 2.超重和失重 3.單位制Ⅰ 實驗四：驗證牛頓運動定律 知識一　牛頓第一定律 1．內(nèi)容 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)． 2．物理意義 (1)揭示了物體在不受外力或受合外力為零時的運動規(guī)律． (2)提出了一切物體都具有慣性，即保持原來運動狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)的特性．因此牛頓第一定律又稱為慣性定律． (3)揭示了力與運動的關(guān)系，說明力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因． 3．慣性 (1)定義：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性． (2)量度 質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度．物體的質(zhì)量越大，慣性越大；物體的質(zhì)量越小，慣性越小． (3)表現(xiàn)形式 ①物體不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)． ②物體受到外力時，慣性表現(xiàn)為物體運動狀態(tài)改變的難易程度．慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變． (1)牛頓第一定律是由實驗直接總結(jié)出來的．() (2)物體在不受外力作用時一定處于靜止狀態(tài)．() (3)運動的物體慣性大，靜止的物體慣性?。?) 知識二　牛頓第二定律 1．內(nèi)容 物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同． 2．公式：F＝ma. 3．物理意義 反映了物體運動的加速度與外力的關(guān)系，且這種關(guān)系是瞬時對應(yīng)的． 4．適用范圍：宏觀物體、低速運動． 5．單位制 (1)單位制由基本單位和導(dǎo)出單位共同組成． (2)在力學中，選出長度、質(zhì)量和時間．三個物理量的單位為基本單位，在國際單位制中分別為米、千克、秒． (3)加速度和力的單位為導(dǎo)出單位，在國際單位制中的符號為m/s2和N. (1)物體由于做加速運動，所以才受外力作用．() (2)牛頓第二定律適用于一切運動物體．() (3)力的單位“牛頓”是基本單位．() 知識三　牛頓第三定律 1．作用力和反作用力 兩個物體之間的作用總是相互的．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一個物體也施加了力． 2．牛頓第三定律 (1)內(nèi)容：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． (2)表達式：F＝－F′. 　(1)作用力與反作用力可以作用在同一物體上．() (2)作用力與反作用力可以是不同性質(zhì)的力．() (3)人走在松軟的土地上下陷時，人對地面的壓力大于地面對人的支持力．() 1．(多選)伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學的基礎(chǔ)．早期物理學家關(guān)于慣性有下列說法，其中正確的是(　　) A．物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性 B．沒有力的作用，物體只能處于靜止狀態(tài) C．行星在圓周軌道上保持勻速率運動的性質(zhì)是慣性 D．運動物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動 【解析】　物體的慣性指物體本身要保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，或者說是物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)，選項A正確；沒有力的作用，物體將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，選項B錯誤；行星在圓周軌道上做勻速圓周運動，而慣性是指物體保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)，選項C錯誤；運動物體如果沒有受到力的作用，根據(jù)牛頓第一定律可知，物體將繼續(xù)以同一速度沿同一直線一直運動下去，選項D正確． 【答案】　AD 2．在日常生活中，小巧美觀的冰箱貼使用廣泛．一磁性冰箱貼貼在冰箱的豎直表面上靜止不動時，它受到的磁力(　　) A．小于受到的彈力 B．大于受到的彈力 C．和受到的彈力是一對作用力與反作用力 D．和受到的彈力是一對平衡力 【解析】　因磁性冰箱貼靜止不動，在水平方向上受到兩個力：磁力與彈力，應(yīng)為平衡力，所以D正確，A、B、C錯誤． 【答案】　D 3. 圖3－1－1 建筑工人用如圖3－1－1所示的定滑輪裝置運送建筑材料．質(zhì)量為70.0 kg的建筑工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度提升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則建筑工人對地面的壓力大小為(g取10 m/s2)(　　) A．510 N　　　　　　　 B．490 N C．890 N D．910 N 【解析】　設(shè)建筑材料的質(zhì)量為m，加速度的大小為a，對建筑材料由牛頓第二定律得F－mg＝ma，解得F＝210 N. 設(shè)地面對建筑工人的支持力為FN，建筑工人的質(zhì)量為M，對建筑工人由平衡條件得FN＋F＝Mg，解得FN＝490 N. 根據(jù)牛頓第三定律可得建筑工人對地面的壓力大小為FN′＝FN＝490 N，B正確． 【答案】　B 4．(多選)(xx山東高考)伽利略開創(chuàng)了實驗研究和邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學方法，利用這種方法伽利略發(fā)現(xiàn)的規(guī)律有(　　) A．力不是維持物體運動的原因 B．物體之間普遍存在相互吸引力 C．忽略空氣阻力，重物與輕物下落得同樣快 D．物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反 【解析】　伽利略通過實驗研究和邏輯推理得到了力不是維持物體運動的原因及在忽略空氣阻力時，輕、重物體下落一樣快，都做自由落體運動，而B選項考查的是萬有引力定律，D選項是牛頓第三定律，因此只有選項A、C正確． 【答案】　AC 5．(xx海南高考)根據(jù)牛頓第二定律，下列敘述正確的是(　　) A．物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比 B．物體所受合力必須達到一定值時，才能使物體產(chǎn)生加速度 C．物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個的大小成正比 D．當物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時，物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比 【解析】　根據(jù)牛頓第二定律a＝可知物體的加速度與速度無關(guān)，所以A錯；即使合力很小，也能使物體產(chǎn)生加速度，所以B錯；物體加速度的大小與物體所受的合力成正比，所以C錯；力和加速度為矢量，物體的加速度與質(zhì)量成反比，所以D正確． 【答案】　D 考點一 [16]　對牛頓第一定律的理解 一、明確了慣性的概念 牛頓第一定律揭示物體所具有的一個重要屬性——慣性，即物體總是保持原有運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)． 二、揭示了力的本質(zhì) 牛頓第一定律明確了力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因，物體的運動不需要力來維持． 三、揭示了物體不受力作用時的運動狀態(tài) 實際中不受外力作用的物體是不存在的，當物體受外力但受合力為零時，其運動效果跟不受外力作用時相同，物體將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)．第三章　牛頓運動定律 ——————[1個示范例]—————— 　下列關(guān)于牛頓第一定律以及慣性概念的說法中，正確的是(　　) A．牛頓第一定律說明，只有不受外力的物體才保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài) B．物體運動狀態(tài)發(fā)生變化則物體一定受到力的作用 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，但物體的運動速度越大時其慣性也越大 【解析】　當物體所受的合力為零時，物體也可以處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，故A項錯誤．由牛頓第一定律可知，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故B項正確．慣性是物體保持原有運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，慣性定律(即牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運動規(guī)律，C項錯誤．雖然物體的運動不需要力來維持，但物體的慣性與運動速度大小無關(guān)，D項錯誤． 【答案】　B ——————[1個預(yù)測例]—————— 　下列關(guān)于慣性的各種說法中，你認為正確的是(　　) A．拋出去的標槍、手榴彈等是靠慣性向遠處運動的 B．在完全失重的情況下，物體的慣性將消失 C．把手中的球由靜止釋放后，球能豎直加速下落，說明力是改變物體慣性的原因 D．材料不同的兩個物體放在地面上，用一個相同的水平力分別推它們，則難以推動的物體慣性大 【解析】　質(zhì)量是慣性大小的量度，一切物體都具有慣性，慣性與物體的受力情況無關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，綜上所述，只有選項A正確． 【答案】　A 考點二 [17]　對牛頓第二定律的理解 一、牛頓第二定律的4個特性 矢量性 F＝ma是矢量式，a與F方向相同 瞬時性 a與F對應(yīng)同一時刻，即a為某時刻的加速度時，F(xiàn)為該時刻物體所受合力 因果性 F是產(chǎn)生a的原因，物體具有加速度是因為物體受到了力 獨立性 1.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 2.物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和 3.分力和加速度在各個方向上的分量也遵從牛頓第二定律，即：Fx＝max，F(xiàn)y＝may 二、瞬時加速度問題 1．一般思路 →→ 2．兩種模型 (1)剛性繩(或接觸面)模型：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時間，一般題目中所給的細線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時，均可按此模型處理． (2)彈簧(或橡皮繩)模型：當彈簧的兩端與物體相連(即兩端為固定端)時，由于物體有慣性，彈簧的長度不會發(fā)生突變，所以在瞬時問題中，其彈力的大小認為是不變的，即此時彈簧的彈力不突變． ——————[1個示范例]—————— 　 圖3－1－2 (xx保定一中質(zhì)檢)如圖3－1－2所示，質(zhì)量為m的球與彈簧Ⅰ和水平細線Ⅱ相連，Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q.球靜止時，Ⅰ中拉力大小T1，Ⅱ中拉力大小T2，當僅剪斷Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬間，球的加速度a應(yīng)是(　　) A．若剪斷Ⅰ，則a＝g，方向水平向右 B．若剪斷Ⅱ，則a＝，方向水平向左 C．若剪斷Ⅰ，則a＝，方向沿Ⅰ的延長線 D．若剪斷Ⅱ，則a＝g，方向豎直向上 【解析】　因為球與彈簧Ⅰ和水平細線Ⅱ相連處于平衡狀態(tài)，彈簧的彈力瞬間不會發(fā)生突然變化，而繩子的彈力會發(fā)生突然變化，所以若剪斷Ⅱ時彈力和重力的合力大小仍然是T2，加速度是a＝.若剪斷Ⅰ時加速度是a＝g，方向豎直向下． 【答案】　B 　在求解瞬時性問題時應(yīng)注意： (1)物體的受力情況和運動情況是時刻對應(yīng)的，當外界因素發(fā)生變化時，需要重新進行受力分析和運動分析． (2)加速度可以隨著力的突變而突變，而速度的變化需要一個過程的積累，不會發(fā)生突變． ——————[1個預(yù)測例]—————— 　 圖3－1－3 如圖3－1－3所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3質(zhì)量為m,2、4質(zhì)量為M，兩個系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4.重力加速度大小為g，則有(　　) A．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝0 B．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝g C．a(chǎn)1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D．a(chǎn)1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g 【審題指導(dǎo)】　(1)注意兩物塊之間連接物的特點． (2)光滑木板突然抽出，兩個系統(tǒng)在水平方向均不受力． 【解析】　在抽出木板的瞬時，物塊1、2與剛性輕桿接觸處的形變立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛頓第二定律知a1＝a2＝g；而物塊3、4間的輕彈簧的形變還來不及改變，此時彈簧對3向上的彈力大小和對物塊4向下的彈力大小仍為mg，因此物塊3滿足mg＝F，a3＝0；由牛頓第二定律得物塊4滿足a4＝＝g，所以C對． 【答案】　C 考點三 [18]　對牛頓第三定律的理解及應(yīng)用 一、作用力與反作用力的“三同、三異、三無關(guān)” 1．“三同” (1)大小相同；(2)性質(zhì)相同；(3)變化情況相同． 2．“三異” (1)方向不同；(2)受力物體不同；(3)產(chǎn)生效果不同． 3．“三無關(guān)” (1)與物體的種類無關(guān)；(2)與物體的運動狀態(tài)無關(guān)；(3)與是否和另外物體相互作用無關(guān)． 二、相互作用力與平衡力的比較 1．受力物體不同：作用力和反作用力作用在兩個物體上，不可求合力．一對平衡力作用在同一物體上，可求合力，合力為零． 2．依賴關(guān)系不同：作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時消失．一對平衡力不一定同時產(chǎn)生、同時消失． 3．力的性質(zhì)不同：作用力和反作用力一定是同性質(zhì)的力，一對平衡力性質(zhì)不一定相同． ——————[1個示范例]—————— 　(xx武鋼二中模擬)用一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛一小球，小球和彈簧的受力如圖所示，下球和彈簧的受力如圖3－1－4所示，下列說法正確的是(　　) 圖3－1－4 A．F1的施力物體是彈簧 B．F2的反作用力是F3 C．F3的施力物體是地球 D．F4的反作用力是F1 【答案】　B ——————[1個預(yù)測例]—————— 　 圖3－1－5 如圖3－1－5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 【審題指導(dǎo)】　(1)繩子質(zhì)量不計，甲、乙兩人所受繩的拉力大小相等． (2)地面光滑，兩人在水平方向只受繩的拉力． 【解析】　甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對作用力與反作用力，故選項A錯誤．甲對繩的拉力與乙對繩的拉力作用在同一物體上，不是作用力與反作用力，故選項B錯誤．設(shè)繩子的張力為F，則甲、乙兩人受到繩子的拉力大小相等，均為F，若m甲>m乙，則由a＝得，a甲Ffmax時，a與F成一次函數(shù)關(guān)系，選項C正確． 【答案】　C ⊙瞬時加速度問題 4．(xx北京高考)“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運動．某人做蹦極運動，所受繩子拉力F的大小隨時間t變化的情況如圖3－1－10所示．將蹦極過程近似為在豎直方向的運動，重力加速度為g.據(jù)圖可知，此人在蹦極過程中最大加速度約為(　　) 圖3－1－10 A．g　　　　B．2g　　　　C．3g　　　　D．4g 【解析】　“蹦極”運動的最終結(jié)果是運動員懸在空中處于靜止狀態(tài)，此時繩的拉力等于運動員的重力，由圖可知，繩子拉力最終趨于恒定時等于重力且等于F0，即mg＝F0，得F0＝mg.當繩子拉力最大時，運動員處于最低點且合力最大，故加速度也最大，此時F最大＝F0＝3mg，方向豎直向上，由ma＝F最大－mg得最大加速度為2g，故B項正確． 【答案】　B ⊙牛頓第二、三定律的綜合應(yīng)用 5. 圖3－1－11 如圖3－1－11所示為雜技“頂竿”表演的示意圖，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時，竿對“底人”的壓力大小為(　　) A．(M＋m)g B．(M＋m)g－ma C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g 【解析】　對竿上的人進行受力分析：其受重力mg、摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma，則Ff＝m(g－a)．竿對人有摩擦力，人對竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反．對竿進行受力分析：其受重力Mg、竿上的人對竿向下的摩擦力F′f、頂竿的人對竿的支持力FN，有Mg＋F′f＝FN，又因為竿對“底人”的壓力和“底人”對竿的支持力是一對作用力和反作用力，由牛頓第三定律，得到F′N＝Mg＋F′f＝(M＋m)g－ma.故選項B正確． 【答案】　B