名师教案河南省高考物理二轮讲义教案 第3章第1讲牛顿运动定律.docx

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名师教案河南省高考物理二轮讲义教案第3章第1讲牛顿运动定律

第三章　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Ⅱ

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Ⅰ

3.单位制Ⅰ

实验四：

验证牛顿运动定律

第1讲　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

（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

①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．

②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：

F＝ma.

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：

F＝－F′.

（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）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】　AD

2．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】　D

3.

图3－1－1

建筑工人用如图3－1－1所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0kg的建筑工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.5m/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，则建筑工人对地面的压力大小为（g取10m/s2）（　　）

A．510N　　　　　　　B．490N

C．890ND．910N

【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F－mg＝ma，解得F＝210N.

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FN＋F＝Mg，解得FN＝490N.

根据牛顿第三定律可得建筑工人对地面的压力大小为FN′＝FN＝490N，B正确．

【答案】　B

4．（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】　AC

5．（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　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，物体将保持静止或匀速直线运动状态．第三章　牛顿运动定律

————————————

　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，但物体的惯性与运动速度大小无关，D项错误．

【答案】　B

————————————

　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　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

F＝ma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：

Fx＝max，Fy＝may

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．

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图3－1－2

（2014·保定一中质检）如图3－1－2所示，质量为m的球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q.球静止时，Ⅰ中拉力大小T1，Ⅱ中拉力大小T2，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬间，球的加速度a应是（　　）

A．若剪断Ⅰ，则a＝g，方向水平向右

B．若剪断Ⅱ，则a＝，方向水平向左

C．若剪断Ⅰ，则a＝，方向沿Ⅰ的延长线

D．若剪断Ⅱ，则a＝g，方向竖直向上

【解析】　因为球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ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Ⅱ时弹力和重力的合力大小仍然是T2，加速度是a＝.若剪断Ⅰ时加速度是a＝g，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．

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图3－1－3

如图3－1－3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（　　）

A．a1＝a2＝a3＝a4＝0

B．a1＝a2＝a3＝a4＝g

C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g

D．a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g

【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a1＝a2＝g；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