高三物理一轮复习牛顿运动定律资料课件.pptx

1、一、牛顿第一定律一、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,直到有外力迫使它改变这种状态为止。知识梳理知识梳理2.意义(1)揭示了物体在不受外力或所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的特性。(3)揭示了力与运动的关系,说明力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因。3.惯性:物体保持原来运动状态的性质叫惯性,质量是物体惯性大小的唯一量度。4.辨析(1)速度大的物体惯性大,静止的物体惯性小()(2)物体的运动不需要力来维持()(3)牛顿第一定律是实验定律()二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟

2、它受到的合外力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。2.表达式:F合=ma。3.适用范围(1)只适用于惯性参考系。(2)只适用于宏观物体低速运动的情况。4.辨析(1)合外力越大的物体,加速度一定越大()(2)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力,在力开始作用的瞬间,物体立即获得加速度()(3)牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形()三、牛顿第三定律三、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.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,作用在同一直线上。3.意义建

3、立了相互作用的物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。4.辨析(1)作用力与反作用力的作用效果可以抵消()(2)作用力与反作用力可以作用在同一物体上()(3)人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力()四、单位制四、单位制1.单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。2.在国际单位制中,力学的基本物理量是长度、时间、质量;基本单位为m(米)、s(秒)、kg(千克)。3.辨析(1)牛顿是基本单位()(2)在国际单位制中,力的单位是根据牛顿第二定律定义的()1.一个物体受几个力作用而处于静止状态,若保持其余几个力不变,而将其中的一个力F1逐渐减小到零(方向不变),然后又

4、逐渐增大为F1,在这个过程中,物体的()A.加速度增大,速度增大B.加速度减小,速度增大C.加速度先增大后减小,速度增大D.加速度和速度都是先增大后减小答案C物体静止时,F1与其余几个力的合力等大反向,在F1逐渐减小到零,又逐渐增大为F1的过程中,物体所受的合力先逐渐增大,再逐渐减小为零,根据牛顿第二定律,物体的加速度先增大后减小到零,由于加速度方向不变,物体的速度一直增大。1.一个物体受几个力作用而处于静止状态,若保持其余几个力不变,而将其中的一个力F1逐渐减小到零(方向不变),然后又逐渐增大为F1,在这个过程中,物体的()2.大人拉小孩时,下列说法正确的是()A.当小孩被大人拉走时,大人拉

5、力大于小孩拉力B.当小孩赖着不动时,大人拉力小于小孩拉力C.不论什么情况下,大人拉力总大于小孩拉力,因为大人的力气总比小孩的大D.无论什么情况下,大人拉力与小孩拉力大小相等答案D大人的拉力与小孩的拉力是大人与小孩之间的一对作用力和反作用力,始终遵循牛顿第三定律,因此无论什么情况,大人的拉力与小孩的拉力始终是等大反向的。3.静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用,该力随时间变化的关系如图所示,则下列说法正确的是()A.物体在2s内的位移为零B.4s末物体将回到出发点C.2s末物体的速度为零D.物体一直在朝一个方向运动答案CD由F=ma知,物体各段加速度大小不变、方向改变,由物体的运动过程

6、分析可知,01s内物体朝正方向做匀加速直线运动,1s末达到一定速度,此时加速度反向,物体并不会立即反向运动,而是向前匀减速运动,到2s末速度恰为零,之后重复上述过程,由以上分析知正确选项为C、D。4.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答案A抛出去的标枪、手榴弹等因有惯性要继续向前运动,A正确;质量是物体惯性大小的唯一量度,B、C均错误;因两物体

7、材料不同,物体与地面的动摩擦因数不同,故用同样的水平力难以推动的,不一定是质量大的,D错误。重难一对牛顿第一定律、惯性的理解重难一对牛顿第一定律、惯性的理解1.惯性的表现形式(1)物体在不受外力或所受合外力为零时,惯性表现为物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变。(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。惯性大,物体运动状态难以改变;惯性小,物体运动状态容易改变。2.惯性定律与惯性的实质是不同的(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质,与物体是否受力、受力的大小无关。(2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律。重难突破重难突破3.牛顿第一定

8、律与牛顿第二定律的关系(1)牛顿第一定律不是实验定律,它是以伽利略的“理想实验”为基础,经过科学抽象、归纳推理而总结出来的;牛顿第二定律是通过探究加速度与力、质量的关系得出的实验定律。(2)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,而是不受任何外力的理想情况,在此基础上,牛顿第二定律定量地指出了力和运动的关系。典例典例1如图所示,一个劈形物体M各面均光滑,放在固定的斜面上,上面成水平,放一光滑小球m,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()A.沿斜面向下的直线B.竖直向下的直线C.无规则曲线D.抛物线解析对m进行受力分析可知m只受重力和劈形物体对它的支持力,如图所示,水平方向上不受

9、力,即水平方向上运动状态不发生改变,原来静止,则以后水平方向没有速度,其轨迹一定是竖直向下的直线,选B。答案B1-1一汽车在路面情况相同的公路上沿直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行位移的讨论,正确的是()A.车速越大,它的惯性越大B.质量越大,它的惯性越大C.车速越大,刹车后滑行的位移越大D.车速越大,刹车后滑行的位移越大,所以惯性越大答案BC解析要理解质量是惯性大小的唯一决定因素,惯性是物体的固有属性,其大小由物体的质量决定,质量越大,惯性越大,所以A错B对。滑行位移应由汽车刹车时的速度决定,因为刹车过程中,路面情况相同,其加速度是相同的,根据0-=2ax可知车速越大,其滑行位移越大,

10、而与其惯性大小无关,所以C对D错。20v1-2如图所示,一个盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别悬挂和拴着一个铁球和一个乒乓球,容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)()A.铁球向左,乒乓球向右B.铁球向右,乒乓球向左C.铁球和乒乓球都向左D.铁球和乒乓球都向右答案A解析因为小车突然向右运动时,由于惯性,铁球和乒乓球都有向左的运动趋势,但由于与同体积的“水球”相比,铁球的质量大,惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的水球的运动状态容易改变,即速度变化快,所以小车加速运动时,铁球相对于小车向左运动,同理由于与同体

11、积的“水球”相比乒乓球的质量小,惯性小,乒乓球相对于小车向右运动,故选A。重难二作用力与反作用力和平衡力的区别重难二作用力与反作用力和平衡力的区别1.作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”(1)三同:同大小,同时产生、变化、消失,同性质。(2)三异:异向,异体,异效果。(3)三无关:与物体的种类无关,与相互作用的两物体的运动状态无关,与是否与另外物体相互作用无关。内容作用力与反作用力平衡力受力物体作用在两个物体上作用在同一个物体上依赖关系相互依存,不可单独存在无依赖关系,撤除一个,另一个依然存在,只是不再平衡叠加性两个力的效果不可抵消,不可叠加,不可求合力两个力的作用效果可以抵消

12、,可叠加,可求合力,合力为零力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力,也可以不是同性质的力2.作用力与反作用力和平衡力的差异典例典例2物体静止于一斜面上如图所示。则下述说法正确的是()A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C.物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D.物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力解析作用力和反作用力是两个物体间相互作用时产生的,必是同性质的力,而一对平衡力是作用于同一物体的两个等大、反向、共线的力,性质上无任何必然的联系。物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体

13、对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力同属物体和斜面间的相互作用力,分别作用在斜面和物体上,因此它们为两对作用力和反作用力,所以A错B对;物体所受重力是地球施加的,其反作用力为物体对地球的吸引力,应作用在地球上,因此可知C错;至于物体所受重力,无论如何分解,各分力都应作用在物体上,而不能作用在斜面上而形成对斜面的压力,选项D亦错,故选B。答案B2-1下列说法中正确的是()A.以鸡蛋击石头,鸡蛋破而石头没损伤,是因为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力B.点电荷A的电荷量是点电荷B的电荷量的10倍,所以A对B的库仑力是B对A的库仑力的10倍C.一本书静止在水平桌面上,书对桌面的压力和桌面对书的支

14、持力是一对作用力与反作用力D.一本书静止在水平桌面上,书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力答案C解析按照“A对B的作用力与B对A的作用力一定是一对作用力和反作用力”的道理可知,“鸡蛋对石头和石头对鸡蛋”、“点电荷A对点电荷B和B对A”、“书对桌面和桌面对书”的相互作用均为一对作用力和反作用力,大小相等、方向相反,所以A、B、D选项均错,C选项正确。2-2(2014上海闸北八中月考,1)家用吊扇对悬挂点有拉力作用,在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比()A.变大B.变小C.不变D.无法判断答案B解析因为风扇在竖直方向是静止的,所以合力为零,在风扇不转时,G=F拉,在风扇转动时,

15、风扇对空气有一个向下的力,根据作用力与反作用力,空气对风扇有一个向上的力,G=F拉+F空,因为G是不变的,因此,F拉在转动时会变小,所以正确选项为B。2-2(2014上海闸北八中月考,1)家用吊扇对悬挂点有拉力作用,在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比()重难三牛顿第二定律的理解与应用重难三牛顿第二定律的理解与应用1.牛顿第二定律的特性同向性公式F=ma是矢量式,任一时刻,F与a同向正比性m一定时,aF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外力因果性F是产生a的原因,物体具有加速度是因为物体受到了力同一性F=ma中,F、m、a对应同一物体或同一系统F=

16、ma中,各量统一使用国际单位制中的单位独立性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物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和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局限性只适用于宏观、低速运动的物体,不适用于微观、高速运动的粒子只适用于惯性参考系2.应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体。(2)进行受力分析和运动状态分析,画好受力分析图,明确物体的运动性质和运动过程。(3)选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向。(4)求合外力F合。(5)

17、根据牛顿第二定律F合=ma或列方程求解,必要时还要对结果进行讨论。xxyyFmaFma典例典例3如图所示,质量为m的人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上减速运动,a与水平方向的夹角为。求人受的支持力和摩擦力。解析方法一以人为研究对象,他站在减速上升的扶梯上,受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力FN,还受到水平方向的静摩擦力F静,由于扶梯斜向下的加速度有一个水平向左的分量,故可判断静摩擦力的方向为水平向左,人受力如图(a)所示,建立如图所示的坐标系,并将加速度分解为水平方向加速度ax和竖直方向加速度ay,如图(b)所示,则ax=acos,ay=asin。由牛顿第二定律得F静=max,mg-

18、FN=may求得F静=macos,FN=m(g-asin)。方法二以人为研究对象,受力分析如图所示。因摩擦力F静待求,且必沿水平方向,设为水平向右。建立如图所示坐标系,并规定正方向。根据牛顿第二定律得x方向mgsin-FNsin-F静cos=may方向mgcos+F静sin-FNcos=0由两式可解得FN=m(g-asin),F静=-macosF静为负值,说明摩擦力的实际方向与假设方向相反,为水平向左。答案m(g-asin),方向竖直向上macos,方向水平向左3-1如图所示,楼梯口一倾斜的天花板与水平面成=37角,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向

19、上,大小为10N,刷子的质量m=0.5kg,刷子可视为质点,刷子与天花板间的动摩擦因数=0.5,天花板长为L=4m,sin37=0.6,cos37=0.8,g取10m/s2。试求:(1)刷子沿天花板向上的加速度大小。(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间。解析(1)刷子受力如图所示,对刷子沿斜面方向由牛顿第二定律得:Fsin-mgsin-Ff=ma垂直斜面方向上受力平衡,有:Fcos=mgcos+FN其中Ff=FN由以上三式得:a=2m/s2。(2)由L=at2得:t=2s。12答案(1)2m/s2(2)2s3-2在一个倾角为的斜面上有一木块,木块上固定一支架,支架末端用丝线悬挂一小球

20、,木块在斜面上下滑时,小球与木块相对静止,共同运动。当丝线(1)沿竖直方向;(2)与斜面方向垂直;(3)沿水平方向。求上述三种情况下木块下滑的加速度大小及丝线拉力的大小。已知小球质量为m。答案(1)a1=0,T1=mg(2)a2=gsin,T2=mgcos(3)a3=,T3=解析由题意,小球与木块的加速度相同,必定沿斜面方向。(1)画出小球受力如图a所示,T1与mg都在竖直方向,因木块与小球沿斜面下滑,故不可能有加速度,木块沿斜面匀速下滑,有a1=0,T1=mg。singtanmg(2)画出小球受力如图b所示,把重力mg分解,mgsin=ma2,a2=gsin,T2=mgcos。(3)画出小球

21、受力如图c所示,利用力的合成(如图所示),=ma3,a3=,T3=。sinmgsingtanmg“转换对象转换对象”在受力分析中的应用在受力分析中的应用学习牛顿第三定律要注重其应用,而不在于背诵,通过牛顿第三定律可以转换研究对象,把简单物体的受力分析清楚,再通过牛顿第三定律把复杂物体的受力分析清楚。思想方法思想方法典例典例一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆,如图所示,在这一瞬间悬绳断了,设木杆足够长,由于小猫继续上爬,所以小猫离地面高度不变,求此时木杆下降的加速度(设小猫质量为m,木杆质量为M)。解析先对猫进行受力分析,由于猫相对地面高度不变,即猫处于平衡状态,猫受力如图甲所示,猫受重

22、力G1=mg和杆对猫向上的摩擦力Ff,即Ff=G1=mg。再对杆进行受力分析如图乙所示,杆受重力G2=Mg作用,以及猫对杆向下的摩擦力Ff(与Ff是作用力与反作用力关系)。则对杆应用牛顿第二定律,有a=g,方向竖直向下。答案g,方向竖直向下2fGFM2fGFMMmMMmM甲乙A.向前偏下B.向后偏下C.竖直向下D.水平向前针对训练针对训练如图所示,在向前匀减速行驶的车厢中有人向后推车厢,则在这一过程中人对车厢的作用力方向为()答案A解析车厢的受力情况较复杂,我们可以先分析人的受力情况,人受到车厢的作用力有三个,其中水平方向上有车对人的弹力和车对人的摩擦力,根据车向前匀减速行驶的运动情况可知人的加速度方向向后,即车对人的弹力和摩擦力的合力向后,在竖直方向车对人的弹力向上,则车对人的作用力向后偏上,根据牛顿第三定律可知,人对车厢的反作用力向前偏下。