第3章第1讲牛顿运动定律

1、第1讲牛顿运动定律考纲点击备考指南1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用1.理解牛顿第一定律、牛顿第三定律，认识惯性和作用力、反作用力的特点2.熟练掌握牛顿第二定律，会用牛顿运动定律分析解决两类典型的动力学问题 3.综合应用匀变速直线运动的规律及运动图象、运动和力的关系、牛顿运动定律进行受力分析、运动过程分析4.本章是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高.2.超重和失重3.单位制实验四：验证牛顿运动定律知识一牛顿第一定律1内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态2物理意义(

2、1)揭示了物体在不受外力或受合外力为零时的运动规律(2)提出了一切物体都具有惯性，即保持原来运动状态(静止或匀速直线运动)的特性因此牛顿第一定律又称为惯性定律(3)揭示了力与运动的关系，说明力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因3惯性(1)定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性(2)量度质量是物体惯性大小的唯一量度物体的质量越大，惯性越大；物体的质量越小，惯性越小(3)表现形式物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态物体受到外力时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度惯性越大，物体的运动状态越难改变(1)牛顿第一定律是由实

3、验直接总结出来的(×)(2)物体在不受外力作用时一定处于静止状态(×)(3)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小(×)知识二牛顿第二定律1内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同2公式：Fma.3物理意义反映了物体运动的加速度与外力的关系，且这种关系是瞬时对应的4适用范围：宏观物体、低速运动5单位制(1)单位制由基本单位和导出单位共同组成(2)在力学中，选出长度、质量和时间三个物理量的单位为基本单位，在国际单位制中分别为米、千克、秒(3)加速度和力的单位为导出单位，在国际单位制中的符号为m/s2和N.(1)物体由于

4、做加速运动，所以才受外力作用(×)(2)牛顿第二定律适用于一切运动物体(×)(3)力的单位“牛顿”是基本单位(×)知识三牛顿第三定律1作用力和反作用力两个物体之间的作用总是相互的一个物体对另一个物体施加了力另一个物体一定同时对这一个物体也施加了力2牛顿第三定律(1)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上(2)表达式：FF.(1)作用力与反作用力可以作用在同一物体上(×)(2)作用力与反作用力可以是不同性质的力(×)(3)人走在松软的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力(×)1(多选)

5、伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是()A物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B没有力的作用，物体只能处于静止状态C行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动【解析】物体的惯性指物体本身要保持原来运动状态不变的性质，或者说是物体抵抗运动状态变化的性质，选项A正确；没有力的作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，选项B错误；行星在圆周轨道上做匀速圆周运动，而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态，选项C错误；运动物体如果没有受到力的作用，根

6、据牛顿第一定律可知，物体将继续以同一速度沿同一直线一直运动下去，选项D正确【答案】AD2在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时，它受到的磁力()A小于受到的弹力B大于受到的弹力C和受到的弹力是一对作用力与反作用力D和受到的弹力是一对平衡力【解析】因磁性冰箱贴静止不动，在水平方向上受到两个力：磁力与弹力，应为平衡力，所以D正确，A、B、C错误【答案】D3.图311建筑工人用如图311所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为70.0 kg的建筑工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度提升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦

7、，则建筑工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()A510 NB490 NC890 N D910 N【解析】设建筑材料的质量为m，加速度的大小为a，对建筑材料由牛顿第二定律得Fmgma，解得F210 N.设地面对建筑工人的支持力为FN，建筑工人的质量为M，对建筑工人由平衡条件得FNFMg，解得FN490 N.根据牛顿第三定律可得建筑工人对地面的压力大小为FNFN490 N，B正确【答案】B4(多选)(2013·山东高考)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有()A力不是维持物体运动的原因B物体之间普遍存在相互吸引力C忽略空气阻

8、力，重物与轻物下落得同样快D物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反【解析】伽利略通过实验研究和逻辑推理得到了力不是维持物体运动的原因及在忽略空气阻力时，轻、重物体下落一样快，都做自由落体运动，而B选项考查的是万有引力定律，D选项是牛顿第三定律，因此只有选项A、C正确【答案】AC5(2012·海南高考)根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是()A物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比【解析】根据牛

9、顿第二定律a可知物体的加速度与速度无关，所以A错；即使合力很小，也能使物体产生加速度，所以B错；物体加速度的大小与物体所受的合力成正比，所以C错；力和加速度为矢量，物体的加速度与质量成反比，所以D正确【答案】D考点一 16对牛顿第一定律的理解一、明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示物体所具有的一个重要属性惯性，即物体总是保持原有运动状态不变的一种性质二、揭示了力的本质牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持三、揭示了物体不受力作用时的运动状态实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力但受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将

10、保持静止或匀速直线运动状态第三章牛顿运动定律1个示范例下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是()A牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态B物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用C惯性定律与惯性的实质是相同的D物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大【解析】当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，故A项错误由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B项正确惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，C项错误虽然物体的运动不需要力来维持，但物

11、体的惯性与运动速度大小无关，D项错误【答案】B1个预测例下列关于惯性的各种说法中，你认为正确的是()A抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的B在完全失重的情况下，物体的惯性将消失C把手中的球由静止释放后，球能竖直加速下落，说明力是改变物体惯性的原因D材料不同的两个物体放在地面上，用一个相同的水平力分别推它们，则难以推动的物体惯性大【解析】质量是惯性大小的量度，一切物体都具有惯性，惯性与物体的受力情况无关，与物体的运动状态无关，综上所述，只有选项A正确【答案】A考点二 17对牛顿第二定律的理解一、牛顿第二定律的4个特性矢量性Fma是矢量式，a与F方向相同瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻

12、的加速度时，F为该时刻物体所受合力因果性F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力独立性1.作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律2.物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和3.分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即：Fxmax，Fymay二、瞬时加速度问题1一般思路2两种模型(1)刚性绳(或接触面)模型：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理(2)弹簧(或橡皮绳)模型：当弹簧的两端与物体相连(即两端为固定端)时，由于物体有

13、惯性，弹簧的长度不会发生突变，所以在瞬时问题中，其弹力的大小认为是不变的，即此时弹簧的弹力不突变1个示范例图312(2014·保定一中质检)如图312所示，质量为m的球与弹簧和水平细线相连，、的另一端分别固定于P、Q.球静止时，中拉力大小T1，中拉力大小T2，当仅剪断、中的一根的瞬间，球的加速度a应是()A若剪断，则ag，方向水平向右B若剪断，则a，方向水平向左C若剪断，则a，方向沿的延长线D若剪断，则ag，方向竖直向上【解析】因为球与弹簧和水平细线相连处于平衡状态，弹簧的弹力瞬间不会发生突然变化，而绳子的弹力会发生突然变化，所以若剪断时弹力和重力的合力大小仍然是T2，加速度是a.若

14、剪断时加速度是ag，方向竖直向下【答案】B在求解瞬时性问题时应注意：(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变1个预测例图313如图313所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m,2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有()Aa1a2a3a40Ba1a2a3a4gCa

15、1a2g，a30，a4gDa1g，a2g，a30，a4g【审题指导】(1)注意两物块之间连接物的特点(2)光滑木板突然抽出，两个系统在水平方向均不受力【解析】在抽出木板的瞬时，物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛顿第二定律知a1a2g；而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变，此时弹簧对3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg，因此物块3满足mgF，a30；由牛顿第二定律得物块4满足a4g，所以C对【答案】C考点三 18对牛顿第三定律的理解及应用一、作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”1“三同”(1)大小相同；(2)性质相同；(3)变化情况相

16、同2“三异”(1)方向不同；(2)受力物体不同；(3)产生效果不同3“三无关”(1)与物体的种类无关；(2)与物体的运动状态无关；(3)与是否和另外物体相互作用无关二、相互作用力与平衡力的比较1受力物体不同：作用力和反作用力作用在两个物体上，不可求合力一对平衡力作用在同一物体上，可求合力，合力为零2依赖关系不同：作用力和反作用力同时产生、同时消失一对平衡力不一定同时产生、同时消失3力的性质不同：作用力和反作用力一定是同性质的力，一对平衡力性质不一定相同1个示范例(2013·武钢二中模拟)用一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如图所示，下球和弹簧的受力如图314所示，下列说法正

17、确的是()图314AF1的施力物体是弹簧BF2的反作用力是F3CF3的施力物体是地球DF4的反作用力是F1【答案】B1个预测例图315如图315所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是()A甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利【审题指导】(1)绳子质量不计，甲、乙两人所受绳的拉力大小相等(2)地面光滑，两人在水平方向只受绳的拉力【解析】甲对绳的拉力与绳对甲

18、的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A错误甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，不是作用力与反作用力，故选项B错误设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲>m乙，则由a得，a甲<a乙，由xat2得，在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，则乙会过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C正确收绳速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D错误【答案】C应用牛顿定律解题巧用合成法与正交分解法一、合成法若物体只受两个力作用而产生加速度时，根据牛顿第二定律可知，利用平行四边形定则求出的两个力的合外力方向就是加速度方向特别是两个力互相垂直或

19、相等时，应用力的合成法比较简单二、正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，通常采用正交分解法解题，为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定x轴的正方向常有以下两种方法：1分解力而不分解加速度分解力而不分解加速度，通常以加速度a的方向为x轴的正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上，分别求得x轴和y轴上的合力Fx和Fy.根据力的独立作用原理，各个方向上的力分别产生各自的加速度，得Fxma，Fy0.2分解加速度而不分解力分解加速度a为ax和ay，根据牛顿第二定律得Fxmax，Fymay，再求解这种方法一般是在以某个力的方向为x轴正方向时，其他的力都落在或大多数力落在两个

20、坐标轴上而不需再分解的情况下应用【规范解答】箱匀加速上升，木块所受合力竖直向上，其受力情况如图甲所示(注意在受力图的旁边标出加速度的方向)用F表示F1、F2的合力，一定竖直向上由牛顿第二定律得Fmgma解得Fmgma再由力的分解得F1Fsin 和F2Fcos 解得F1m(ga)sin ，F2m(ga)cos .箱向左匀加速，木块的受力情况如图乙所示，选择沿斜面方向和垂直于斜面方向建立直角坐标系，沿x轴由牛顿第二定律得mgsin F1macos 解得F1m(gsin acos )沿y轴由牛顿第二定律得F2mgcos masin 解得F2m(gcos asin )【答案】向上加速时F1m(ga)s

21、in F2m(ga)cos 向左加速时F1m(gsin acos )F2m(gcos asin )图317(2012·上海高考)如图317，将质量m0.1 kg的圆环套在固定的水平直杆上环的直径略大于杆的截面直径环与杆间动摩擦因数0.8.对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角53°的拉力F，使圆环以a4.4 m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小(取sin 53°0.8，cos 53°0.6，g10 m/s2)【解析】甲令Fsin 53°mg0，F1.25 N.当F1.25 N时，环与杆的上部接触，受力如图甲由牛顿定律得Fcos FNma，FN

22、Fsin mg，解得F1 N乙当F1.25 N时，环与杆的下部接触，受力如图乙由牛顿定律得Fcos FNmaFsin mgFN解得F9 N.【答案】1 N或9 N牛顿第一定律的应用1(多选)图318在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图318所示，则关于小车的运动情况，下列叙述正确的是()A小车匀速向左运动B小车可能突然向左加速C小车可能突然向左减速 D小车可能突然向右减速【解析】原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：原来小车向左运动，突然加速，碗中水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出原来小车向右运动，突然减

23、速，碗中水由于惯性保持原速度不变，相对碗向右洒出，故B、D正确【答案】BD正交分解法的应用图3192(2013·安徽高考)如图319所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为(重力加速度为g)()ATm(gsin acos )FNm(gcos asin )BTm(gcos asin )FNm(gsin acos )CTm(acos gsin )FNm(gcos asin )DTm(asin gcos )FNm(gsin acos )【解析】准确分析受力情况，分解加速度是比较简便的求解方法选小球为研究对象，小球受重力mg、拉力T和支持力FN三个力作用，将加速度a沿斜面和垂直于斜面两个方向分解，如图所示由牛顿第二定律得Tmgsin macos mgcos FNmasin 由式得Tm(gsin acos )由式得FNm(gcos asin )故选项A正确【答案】A牛顿第二定律与图象问题的综合3(2013·新课标全国卷)一物块静止在粗糙的水平桌面上从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力