高考物理牛顿运动定律专题复习

1、牛顿运动定律、高考考试说明一、牛顿定律内 容要求说 明16.牛顿第一定律.惯性n知道国际单位制中规定的单位:17.牛顿第二定律.质量n符号18.牛顿第三定律n19.牛顿力学的适用范围I20.牛顿定律的应用n23.超重和失重I112.单位制.中学物理中涉及到的国际单位制的基本I单位和其他物理量的单位定律说明了任何物体都有一个极其重要的性质惯性。不受力的物体是不存在的。牛顿第一定律不能用实验直接验证，但它是建立在大量实 验现象的基础之上，通过逻辑推理而发现的。牛顿第一运动定律是牛顿第二运动定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律的 特例，牛顿第一运动定律定性地说明了运动和力的关系，牛顿第二运动定

2、律定量地说明了运动和力的关系。、惯性：物体的这种保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。（1）惯性是物体保持自己原来运动状态（速度）的本性，不能克服和避免。一切物体无论处于什么运动状态，无论是否受力都有惯性。（3）物体的惯性大小是描述物体保持原来的运动状态的本领的强弱，物体的惯性大，保 持原来的运动状态的本领的强，物体的运动状态难改变。物体的惯性大小只与物体的质量有关， 与物体的运动状态无关。（4）惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，力是物 体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念。（二）牛顿第三运动定律：1、内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小

3、相等方向相反，作用在同一直线上。2、作用与反作用力和二力平衡的区别：二、本章高考热点问题分析牛顿运动定律是经典力学的核心内容，是历年高考重点考查的内容之一高考对牛顿定律的考查不仅局限在力学范围内，常常结合带电粒子在电场、磁场中的运动、导体棒切割磁感线的运动等问题，考查考生综合应用牛顿运动定律和其他相关规律分析解决问题的能力.应用牛顿第二定律分析物体的瞬时加速度问题。分析物体在谋一时刻的瞬时加速 度，关键在于分析瞬时变化前后物体的受力情况和运动状态，再用牛顿第二定律求出瞬时加速度。应用牛顿运动定律解决动力学问题，要对物体进行受力分析，进行力的分解和合成；要对 物体运动规律进行分析， 然后根据牛顿

4、第二定律， 把物体受的力和运动联系起来，列方程求解这是对多方面力学知识、分析综合能力、推理能力、应用数学知识解决物理问题的能力的综合 考查.要深刻理解牛顿运动定律的物理意义，要能够熟练地应用牛顿运动定律解题.即便是向应用型、能力型变革的高考试题中，无非是增加些结合实际生产、生活的一些实例，在把这些实 例抽象成物理模型的过程中考查学生的能力和物理学的思想方法，最后解决物理问题，仍然离不开基本的物理知识和规律 .三、知识要点（一）牛顿第一运动定律：1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状 态为止。2、理解要点：牛顿第一运动定律定性地揭示了运动和力的关系，力不是

5、维持物体运动 的原因，而改变物体运动状态的原因。内容作用力与反作用力二力平衡受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一个物体上依赖关系同时产生同时消失撤掉一个，另一个可依然存在叠加性两力作用效果不可相互抵消，不可求合力两力作用效果可相互抵消，合力为 零力的性质一定是同种性质的力不一定是同种性质的力（三）牛顿第二定律：1、内容：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合 力的方向相同。2、数学表达式：F合=ma3、牛顿第二定律理解要点：（1）矢量性：a与F合方向相同。（2）瞬时性：a与F合是瞬时对应关系，同时产生，同时消失，同时变化。（3）同体性：m、a与F合都是对同

6、一个物体而言。（4）因果性：合力是使物体产生加速度的原因。（5）力的独立性：作用在物体上大的每个力都将独立地产生各自的加速度，与其它力无关，合力的加速度是这些加速度的矢量和。4、用牛顿第二定律解题的一般步骤：（1）选对象；（2）分析力（画受力图）；（3）建坐标；（4）分解力；（5）列方程；（6）解 联立方程，求解结果。（四）牛顿第二定律的应用1、动力学的两类基本问题：(1)已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以求出物 体的加速度，再利用物体的初始条件(初位置和初速度) ，根据运动学公式就可以求出物体的 位移和速度，也就

7、是确定了物体的运动情况。(2)已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况。处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以 确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况。(3)应用牛顿第二定律解题的规律分析(直线运动)动力学的两类基本问题的解题基本思路：运动学相F = ma关公式力. 十受力分析:加速度-*位移和速度四、主要题型1、概念题：惯性、作用与反作用力和二力平衡的区别、超重和失重等。2、应用牛顿第二定律分析物体的瞬时加速度问题分析物体在谋一时刻的瞬时加速度，关键在于分析瞬时变化前后物体的受力情况和运动状态，再用牛顿第二定律求出瞬时加速度。此类问题应注意两种基

8、本模型的建立：(1)刚性绳(非弹性绳或细杆)与接触面：可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离后)，其中的弹力立即消失，不需要形变恢复时间。(2)弹簧或橡皮绳：此类模型的特点是形变量大，恢复形变需要较长时间，在瞬间变化 过程中，往往认为其弹力大小不变。例 1”,不论求解哪一类问题，加速度是解题的桥梁和纽带，是顺利求解的关键2、超重和失重：(1)超重：当物体具有竖直向上的加速度(或分加速度)时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 大于自身重力的现象，称为超重。(2)失重：当物体具有竖直向下的加速度(或分加速度)时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力的现象，称为失

9、重。完全失重：当物体具有竖直向下的加速度等于g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象，称为完全失重。(3)注意几点：超重不是重力的增加，失重不是重力的减小，在发生超重和失重时，只是视重的改变， 而物体所受的重力不变。超重与失重现象与物体的运动方向，即速度方向无关，只取决于物体的加速度方向。在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失。如：单摆停摆；浸在液体重的物理不受浮力作用；天平测不出质量；水银气压计失灵等等。3、力学单位制：(1)基本单位：选定几个基本物理量的单位。在国际单位制中，基本物理量有七个，即：长度、质量、时间、电流、光照强度、物质的 量、热力学温度。它们

10、的国际单位分别是：米、千克、秒、安培、坎德拉、摩尔、开尔文。其中力学单位中，基本物理量为长度(米)、质量(千克)、时间(秒)。(2)导出单位：根据物理公式中其他物理量和基本物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位，叫导出单位。如： N、m/s、m/s2等。物理公式在确定物理量的数量的同时，也确定了物理量的单位关系。(3)在计算中一般用国际单位。【解析】对甲图，P点剪断前分别对物体 A和B受力分析如图所示。P点剪断瞬间，悬挂 物体A的上段绳中的弹力 Ti立即消失，等于零，而细绳只能提供拉力，不能提供支持力，故 悬挂物体B的下段绳中的弹力 T2、T2也立即变为零，此时，物体 A、B都只受到重力作用

11、，aA= aB = g。对乙图，P点剪断前分别对物体 A和B受力分析如图所示。P点剪断瞬间，悬挂物体 A的 上段绳中的弹力 T立即变为零，但弓t簧中的弹力F与剪断前大小相等。mAgF 对 a： aA = 而 F = mBgmA_ mAmBmA对 B： aBmBgr = 0mB例2、如图所示，木块 A和B用一根轻弹簧相连，竖直放在木块C上,三者静止放置在地面上，它们的质量比是1:2:3,设所有的接触面都光滑，当沿水平方向迅速抽出木块 C的瞬间，A和B的加速度分别是：aA=【解析】木块抽出前，对 A, F = GA = mAgGa对 b, Nb =Gb + F = (mA +mB)g物体从左端运动

12、到右端所经历的时间：t总=t1 + t2 = 1 + 2 = 3sC抽出瞬间，F大小不变，NB立即消失。aA =0, aB =Gb FmB(mgpg mB例3、广场所放的花炮升高的最大高度是100 m.假设花炮爆炸前做竖直上抛运动，且在最高点爆炸，花炮的质量为2 kg,在炮筒中运动的时间为0.02 s,则火药对花炮的平均推力约为 N.（g 取 10 m/s2）【解析】设花炮从炮筒射出的速度为v,据竖直上抛运动公式得：3、动力学的两类基本问题：（1）已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况（2）已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况。例1、如图所示，一木箱质量为 m,与水平地面间的动摩擦因

13、数为现用斜向右下方与v= J2gh= J2M 10M100花炮在炮筒中运动的加速度为v- 044.7m/s=44.7 m/s水平方向成日角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。【解析】画受力分析图分析：木箱受 4个力，将力F沿运动方向和垂直运动方向分解水平分力为FcosQ,竖直分力为Fsin8,据牛顿第二定律列方程,竖直方向：NFsinBG=0水平万向：FcosQ f=ma vv =at联立以上各式解得t秒时木箱的速度:F cos 0-(mgF sin 0a= t 0。2 m/s2=2.236X 103 m/s2由牛顿第二定律：F mg=maF=ma+mg=2 x (2.236 x 103+1

14、0) N =4.5 X 103 N.4、连接体问题处理方法：整体法和隔离法例2、如图所示，传送带保持 1m/s的速度运动，现将一质量为 放上。设物体与皮带间的动摩擦因数为 0.1 ,传送带两端水平距离为 到右端所经历的时间为多少？【解析】（1）首先分析物体的运动状态。物体放在传送带左端后，在摩擦力作用下向右做匀加速直线运动，摩擦力提供动力。物体的加速度a =% =0.1父10 =1m/s2m的小物体从传送带左端2.5m,则物体从左端运动在应用牛顿第二定律解题时， 有时为了方便，可以取一组物体（一组质点）为研究对象（整 体法）。这一组物体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。

15、以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间的相互作用，这往往给解题带来很大方便。使解题过程简单明了。例1、如图所示，A、B两木块的质量分别为 mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动，求 A、B间的弹力Fn。乎v【解析】这里有a、FN两个未知数，需要要建立两个方程，要取两F1+ a次研究对象。比较后可知分别以B、（A+B）为对象较为简单（它们在T A | B |（2）计算物体的速度达到传送带的速度时相对传送带的位移 若As L ,则物体已知做匀加速直线运动；As与传送带长度L的关系。若As v L ,物体将先做匀加速直线运动，而后做匀速直线运动，相对皮带静止。水平方向上都

16、只受到一个力作用）。可得FN =mBFmA mB物体的速度达到传送带的速度时，所需时间:121其位移：s = at =M1M1=0.5m 区22这个结论还可以推广到水平面粗糙时（A、B与水平面间科相同）；也可以推广到沿斜面方向推A、B向上加速的问题，有趣的是，答案是完全一样的。例2、如图所示，质量均为 M的两个木块A、B在水平力F的作用下，一起沿光滑的水平 面运动，A与B的接触面光滑，且与水平面的夹角为60 ,求使A与B 一起运动时的水平力加 L , .物体将先做匀加速直线运动，而后做匀速直线运动，最后相对皮带静止。 物体加速时间：t1 =t =1s则匀速运动时间：t2 = =2.50.5 =

17、2s v 1G物体相对传送带的位移： As=s -s = vt-s = 1x1-0.5 = 0.5m F的范围。【解析】当水平推力F很小时，A与B 一起作匀加速运动， 当F较大时，B对A的弹力竖直向上的分力等于 A的重力时，地 面对A的支持力为零，此后，物体 A将会相对B滑动。显而易 见，本题的临界条件就是水平力F为某一值时，恰好使 A沿AB面向上滑动，即物体 A对地面的压力恰好为零，受力分析如图。对整体：F =2Ma隔离A: Na =0F -N sin600 = Ma说明解决问题的关键是：通过极限思维找出临界状态的隐含条件NA=0。N cos600 - Mg =0联立上式解得：F=2. 3M

18、g水平力F的范围是：0 a0小球已离开斜面，斜面的支持力N = 0,同理，由图的受力分析可知，(注意：此时细绳与斜面的夹角大于 6 )细绳的拉力：T = f(mg)2十(ma)2 =2，2 = 2.83牛方向沿着细绳向上。(3)数学方法：将物理过程转化为数学表达式，然后根据数学中求极值的方法，求出临界条件。如二次函 数、不等式、三角函数等等。例3、如图所示，质量为 M=2kg的木块与水平地面的动摩条/擦因数N=0.4,木块用轻绳绕过光滑的定滑轮，轻绳另一端施一大小为20N的恒力F,使木块沿地面向右作直线运动，定滑轮离/地面的高度h=10cm ,木块M可视为质点，问木块从较远处向右F运动到离定滑

19、轮多远时加速度最大？最大加速度为多少？/ / /7 / 7 / 7【解析】设当轻绳与水平方向成角 9时，M的加速度最大，对M有,【解析】设圆盘的质量为 m,桌长为1,在桌布从圆盘上抽出的过程中，盘的加速度为aF cos - N(Mg - F sin 8) = Ma 有 41mg =ma整理得：F(cosH+Nsine) NMg =Ma 桌布抽出后，盘在桌面上作匀减速运动，以a2表示加速度的大小，有令 cos 9 + ksin 9 = A 山2mg = ma2由上式可知，当 A =cosH + Nsin日取最大值时，a最大。设盘刚离开桌布时的速度为v1 ,移动的距离为x1 ,离开桌布后在桌面上再

20、运动距离x2后A =、：l 十 N2 ( , 1cos日+:sin)=y1 + N2 sin(e 十中)i . J2i .2.1、其中 =arcsin( ).2三1. 一而Amax=1+N ，与此相对应的角 日为： = - -arcsin()2.1 2便停下，有v12 = 2a1x1v2 = 2a2x2盘没有从桌面上掉下的条件是设桌布从盘下抽出所经历时间为xat26Xix2 1 - x12 t,在这段时间内桌布移动的距离为X,有1. 2= -a1t一、F 1 J ,加速度a的取大值： amax = g g M解得：amax =6.8m/s2此时木块离定滑轮的水平距离：s = h cot日 解得

21、：s = 25cm说明此题并非在任何条件下都能达到上述最大加速度的，因为当8达到一定值时，就有可能使物体脱离地面，因此，F、M、”必须满足一定的取值，即Fsin9wMg。1 .x = 1x1而 2由以上各式解得6、综合问题例2、一质量为m = 40kg的小孩子站在电梯内的体重计 上。电梯从t= 0时刻由静止开始上升，在 。到6s内体重计 示数F的变化如图所示。 试问：在这段时间内电梯上升的高 度是多少？取重力加速度 g=10m/s2。【解析】由图可知，在t=0至ij t=t1=2s的时间内，体重计的示数大于 mg,故电梯应做向上的加速运动。设这段时间内体重计作用于小孩的力为力,例1、（04全国

22、理综）一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的ABi重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数为匕，盘与桌面间的动摩擦因数为2 0现突然以恒定加速度 a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于 AB边。若圆盘最后未从桌面掉 下，则加速度a满足的条件是什么？（以g表示重力加速度）电梯及小孩的加速度为 a1，由牛顿第二定律，得f1一 mg=ma1，在这段时间内电梯上升的高度h1 =51t2。在t1到t= t2= 5s的时间内，体重计的示数等于mg,故电梯应做匀速上升运动，速度为t1时刻电梯的速度，即V1 = a1t1 )在这段时间内电梯上升的高度h2= V2 ( t211)

23、。在t2到t=t3 = 6s的时间内，体重计的示数小于mg,故电梯应做向上的减速运动。设这段时间内体重计作用于小孩的力为f1,电梯及小孩的加速度为 a2,由牛顿第二定律，得mg f2 = ma2,在这段时间内电梯上升的高度例4、如图所示，在倾角为 0的光滑斜面上有两个用轻质弹 簧相连接的物块 A、B .它们的质量分别为 mA、mB,弹簧的劲 度系数为k ,C为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一 恒力F沿斜面方向拉物块 A使之向上运动，求物块 B刚要离开 C时物块A的加速度a和从开始到此时物块 A的位移do重力 加速度为g。电梯上升的总高度12h3= V1伽一匕)一ga 2(t3-t2)。

24、【解析】令X1表示未加F时弹簧的压缩量，由胡克定律和牛顿定律可知mAgsin 0 =kxih= hi + h2+ h3。由以上各式，利用牛顿第三定律和题文及题图中的数据，解得h= 9 m。令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量，a表示此时A的加速度，由胡克定律和牛顿定律可知例3、如图所示，一辆汽车 A拉着装有集装箱的拖车 B,以速度v1 = 30 m/s进入向下倾斜 的直车道。车道每 100 m下降2 m。为了使汽车速度在 s= 200 m的距离内减到v2 = 10 m/s,驾 驶员必须刹车。假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力，且该力的70%作用于拖车B, 30%作用于汽车Ao已知A的质量m1 = 2000 kg, B的质量m2= 6000 kg。求汽车与拖车的连接处沿运动方 向的相互作用力。取重力加速度g= 10 m/s2。【解析】汽车沿倾角斜车作匀减速运动，