2010屆高三物理專題復習 第三專題 牛頓運動定律

1、2010屆高三物理專題復習 第三專題 牛頓運動定律一、復習要點1牛頓第一定律、物體的慣性2牛頓第二定律3牛頓第三定律4牛頓運動定律的應用：已知運動求受力；已知受力求運動5超重與失重二、難點剖析（同學自己復習） 1牛頓第一定律內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止說明：牛頓第一定律是物體不受外力作用時的規(guī)律，是獨立的，與牛頓第二定律無關(guān)牛頓第一定律不能用實驗來驗證，是通過理想實驗方法總結(jié)出來的牛頓第一定律的意義在于它科學的闡述了力和慣性的概念，正確揭示了力和運動的關(guān)系：力不是維持物體運動的原因，力是產(chǎn)生加速度、改變運動狀態(tài)的原因理想實驗：是在可靠的實驗基

2、礎(chǔ)上采用科學的抽象思維來展開的實驗，是人們在思想上塑造的理想過程牛頓第一定律是通過理想實驗得出的，它不能由實際的實驗來驗證2慣性概念：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)叫做慣性說明：慣性是一切物體都具有的性質(zhì)，是物體的固有屬性，質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，與物體的速度和受力等無關(guān)慣性的表現(xiàn)：物體不受外力作用時，有保持靜止或勻速直線運動的性質(zhì)；物體受到外力作用時其慣性大小表現(xiàn)在運動狀態(tài)改變的難易程度上力和物體的慣性3牛頓第二定律內(nèi)容：物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同 F=ma說明：加速度與合外力關(guān)系的四性：相對性、矢量性、瞬時性、

3、獨立性“相對性”指物體的加速度a是相對慣性參考系（相對于地面靜止或勻速直線運動的參照系）；“矢量性”指加速度和合外力都是矢量，加速度的方向取決于合外力的方向；“瞬時性”指加速度與合外力存在瞬時對應關(guān)系，合外力改變，加速度隨即相應改變，物體的加速度a總是與合外力F同步變化；“獨立性”是指作用在物體上的每個力都將獨立地產(chǎn)生各自的加速度，合外力的加速度即是這些加速度的矢量和。 Fma只在一定的單位制里才適用。 力、加速度、速度的關(guān)系：牛頓第二定律反映了力和加速度的瞬時關(guān)系速度是描述物體運動的物理量，它與物體受的合外力和運動的加速度沒有直接關(guān)系當合外力為零時，加速度一定為零，但速度不一定為零在直線運動

4、中當物體的加速度與速度的方向相同時，物體的速度必增大，當物體的加速度方向與速度的方向相反時物體的速度必減小，與加速度的大小如何變化無關(guān)物體受恒力作用時速度變化量的方向與加速度的方向一致物體的運動狀態(tài)由物體受的合外力和初始條件決定特別提示：要學會通過分析物體的受力以及初始速度來分析物體的運動性質(zhì)。4.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，作用在一條直線上（2）作用力和反作用力的關(guān)系研究兩個物體間的相互作用時，區(qū)別哪個力是作用力、哪個是反作用力，是沒有實際意義的，作用力和反作用力可以任意選取。作用力和反作用力是同時存在、同時消失、同時變化的。世界上沒有一個物

5、體只受到其他物體的作用而不對其他物體發(fā)生作用；也沒有一個物體只對其他物體作用而不同時受到其他物體對它的作用。一旦它不對其他物體作用，也一定同時不受其他物體的作用；一旦它不受其他物體作用，同時就不對其他物體作用。作用力和反作用力是作用在兩個不同的物體上，各自產(chǎn)生其作用效果。因為作用力和反作用力不是作用在同一個物體上的兩個力，所以是不能進行合成運算的，它們永遠不會抵消，永遠不會達到“平衡”。作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力。如果作用力是萬有引力，反作用力也必定是萬有引力；同樣，作用力是彈力，反作用力必定是彈力。(3)作用力和反作用力與平衡力的區(qū)別：比較項目作用力與反作用力平衡力受力物體作用在不同的物

6、體上作用在同一物體上力的性質(zhì)一定是同種性質(zhì)的力可以是不同性質(zhì)的力作用時間一定是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失的可以不同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失作用效果作用效果不能抵消作用效果可以抵消5.超重和失重(1)超重現(xiàn)象：當物體具有向上的加速度時，物體對水平面的壓力（或?qū)依K的拉力）大于本身重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象(2)失重現(xiàn)象：當物體具有向下的加速度時，物體對水平面的壓力（或?qū)依K的拉力）小于本身重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象當向下的加速度為g時，壓力或拉力為零，稱為完全失重現(xiàn)象處于完全失重時，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象會消失，如單擺停擺，天平失效，浮力消失等等超重不是重力增加，失重不是重力減小，完全失重

7、不是重力完全消失；在發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時，物體受的重力依然存在，而且是不變的三、方法介紹正交分解法正交分解法是應用牛頓第二定律最普遍、最常用的方法。 Fx=max Fy=may牛頓第二定律正交表達式為為解題方便，在建立直角坐標系時，要考慮盡量減少矢量的分解。有時分解力而不分解加速度；有時分解加速度而不分解力?！纠}與習題】（09年安徽卷）17. 為了節(jié)省能量，某商場安裝了智能化的電動扶梯。無人乘行時，扶梯運轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時，它會先慢慢加速，再勻速運轉(zhuǎn)。一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個過程，如圖所示。那么下列說法中正確的是A. 顧客始終受到三個力的作用B. 顧客始終處于超重狀態(tài)C. 顧

8、客對扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下FNmgfaD. 顧客對扶梯作用的方向先指向右下方，再豎直向下答案：C解析：在慢慢加速的過程中顧客受到的摩擦力水平向左，電梯對其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛頓第三定律，它的反作用力即人對電梯的作用方向指向向左下；在勻速運動的過程中，顧客與電梯間的摩擦力等于零，顧客對扶梯的作用僅剩下壓力，方向沿豎直向下。整體法和隔離法整體法和隔離法是牛頓第二定律應用中極為普遍的方法。隔離法是根本，但有時較煩瑣；整體法較簡便，但無法求解系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用力。所以只有兩種方法配合使用，才能有效解題。故二者不可取其輕重。在物理的學習中，學會對整體的、局部的、對

9、變化全過程、對變化過程的細節(jié)進行細致的分析是一項十分重要的基本功?！纠}與習題】1. 如圖所示，A物體質(zhì)量為1千克，放于光滑的水平桌面上，在下列兩種情況下，A的加速度為多少？ 用F=1牛頓的力拉繩子。 在繩子上掛一個重1牛頓的物體。（g=10m/s2）2. 一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套有一個環(huán)，箱與桿的總質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示，已知環(huán)沿桿加速下滑，環(huán)與桿的摩擦力大小為f，則此時箱對地面的壓力為：AMg ； B(M+m)g ； CMg+f ； D(M+m)g-f 。牛頓第二定律瞬時效應的應用牛頓第二定律本身就是瞬時關(guān)系的表征，解題時應抓住某瞬間前后物體所受合外

10、力的分析，特別注意有那些力變化了，那些力來不及變化。要特別注意：區(qū)別彈性連接物與非彈性連接物的不同作用：PQ 彈性連接物要發(fā)生形變，其彈力及彈力的變化才能呈現(xiàn)出來，所以彈簧中、彈性繩中的彈力不能發(fā)生突變； 非彈性連接物中的彈力可以發(fā)生突變。【例題與習題】1. 如圖所示，兩物體PQ分別固定在質(zhì)量可以忽略不計的彈簧兩端，豎直放在一塊水平板上并處于平衡狀態(tài)，兩物體的質(zhì)量相等，若突然把平板撤開，則在剛撤開平板的瞬間：A.P的加速度為零； B.P的加速度大小為g；C.Q的加速度大小為g； D.Q的加速度大小為2g。2. 如圖所示，一條輕彈簧和一跟細線共同拉住質(zhì)量為m 的小球，平衡時細線是水平的，彈簧與豎

11、直方向的夾角為，若突然剪斷細線，則在剛剪斷細線的瞬間，彈簧的拉力為 ，小球加速度的方向與豎直方向的夾角為 ，若上述彈簧改為鋼絲，則在剪斷細線的瞬間，鋼絲的拉力大小為 ，小球加速度的方向與豎直方向的夾角為 。（四）極限分析法在臨界問題中的應用凡題目中出現(xiàn)“最大、最小、恰好”等詞語，一般都有臨界現(xiàn)象出現(xiàn)，都要求出臨界條件。分析時，為了把臨界現(xiàn)象盡快地暴露出來，一般用臨界分析法。特別當某些題目的文字比較隱蔽、物理現(xiàn)象又比較復雜時，用臨界方法往往可以使臨界現(xiàn)象很快暴露出來?！纠}與習題】1. 如圖所示，質(zhì)量m=1千克的物塊，放在傾角為的斜面上，斜面體的質(zhì)量為M=2千克，斜面與物塊間的摩擦因數(shù)=0.2，

12、地面光滑，=370，現(xiàn)對斜面體施以水平推力F，要使物塊相對于斜面靜止，力F應為多大？（g=10m/s2）2.一個質(zhì)量為0.2千克的小球，用細繩吊在傾角為530的斜面頂端，斜面靜止時，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計摩擦，當斜面以10m/s2的加速度向右作加速運動時，求繩子的拉力及斜面對小球的彈力？3如圖所示，兩細繩與水平車頂?shù)膴A角分別是300和600，物體的質(zhì)量為m當小車以2g 的加速度向右勻加速運動時，兩細繩中的張力分別為多少？4如圖所示平行于斜面的細繩把小球系在傾角為的斜面上，為使小球在光滑的斜面上不發(fā)生相對運動，斜面體的水平加速度應為多少？四、2009年高考題1、（09年上海卷）7圖為

13、蹦極運動的示意圖。彈性繩的一端固定在點，另一端和運動員相連。運動員從點自由下落，至點彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為零的點到達最低點，然后彈起。整個過程中忽略空氣阻力。分析這一過程，下列表述正確的是 經(jīng)過點時，運動員的速率最大 經(jīng)過點時，運動員的速率最大 從點到點，運動員的加速度增大 從點到點，運動員的加速度不變A B C D2、（09年上海卷）46.與普通自行車相比，電動自行車騎行更省力。下表為某一品牌電動自行車的部分技術(shù)參數(shù)。在額定輸出功率不變的情況下，質(zhì)量為60Kg的人騎著此自行車沿平直公路行駛，所受阻力恒為車和人總重的0.04倍。當此電動車達到最大速度時，牽引力為 N,當車速為2s/m時，其

14、加速度為 m/s2(g=10m m/s2)規(guī)格后輪驅(qū)動直流永磁鐵電機車型14電動自行車額定輸出功率200W整車質(zhì)量40Kg額定電壓48V最大載重120 Kg額定電流4.5A3、（09年寧夏卷）20.如圖所示，一足夠長的木板靜止在光滑水平面上，一物塊靜止在木板上，木板和物塊間有摩擦?，F(xiàn)用水平力向右拉木板，當物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運動時，撤掉拉力，此后木板和物塊相對于水平面的運動情況為A.物塊先向左運動，再向右運動B.物塊向右運動，速度逐漸增大，直到做勻速運動C.木板向右運動，速度逐漸變小，直到做勻速運動D.木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零4、（09年廣東物理）8.某人在地面上用

15、彈簧秤稱得體重為490N。他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，至時間段內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)如圖所示，電梯運行的v-t圖可能是（取電梯向上運動的方向為正）5、（09年廣東理科基礎(chǔ)）4建筑工人用圖所示的定滑輪裝置運送建筑材料。質(zhì)量為70.0kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0500ms2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取lOms2)A510 N B490 N C890 N D910 N 6、（09年廣東理科基礎(chǔ)）15搬運工人沿粗糙斜面把一個物體拉上卡車，當力沿斜面向上，大小為F時，物體的加速度為a1；若保持力的方向不變，大小變?yōu)?F時，

16、物體的加速度為a2，則Aal=a2 Ba1a22al 7、（09年山東卷）17某物體做直線運動的v-t圖象如圖甲所示，據(jù)此判斷圖乙（F表示物體所受合力，x表示物體的位移）四個選項中正確的是8、（09年山東卷）182008年9月25日至28日我國成功實施了“神舟”七號載入航天飛行并實現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠地點343千米處點火加速，由橢圓軌道變成高度為343P地球Q軌道1軌道2千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是A飛船變軌前后的機械能相等B飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)C飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度D

17、飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度9、（09年山東卷）22圖示為某探究活動小組設(shè)計的節(jié)能運動系統(tǒng)。斜面軌道傾角為30，質(zhì)量為M的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為。木箱在軌道端時，自動裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下，與輕彈簧被壓縮至最短時，自動卸貨裝置立刻將貨物卸下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，再重復上述過程。下列選項正確的是 AmM Bm2M C木箱不與彈簧接觸時，上滑的加速度大于下滑的加速度 D在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能10、（09年山東卷）24（15分）如圖所示，某貨場而將質(zhì)量

18、為m1=100 kg的貨物（可視為質(zhì)點）從高處運送至地面，為避免貨物與地面發(fā)生撞擊，現(xiàn)利用固定于地面的光滑四分之一圓軌道，使貨物中軌道頂端無初速滑下，軌道半徑R=1.8 m。地面上緊靠軌道次排放兩聲完全相同的木板A、B，長度均為l=2m，質(zhì)量均為m2=100 kg，木板上表面與軌道末端相切。貨物與木板間的動摩擦因數(shù)為1，木板與地面間的動摩擦因數(shù)=0.2。（最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，取g=10 m/s2）（1）求貨物到達圓軌道末端時對軌道的壓力。（2）若貨物滑上木板4時，木板不動，而滑上木板B時，木板B開始滑動，求1應滿足的條件。（3）若1=0.5，求貨物滑到木板A末端時的速度和在木板A

19、上運動的時間。11、（09年安徽卷）22（14分）在2008年北京殘奧會開幕式上，運動員手拉繩索向上攀登，最終點燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運動員堅忍不拔的意志和自強不息的精神。為了探究上升過程中運動員與繩索和吊椅間的作用，可將過程簡化。一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運動員拉住，如圖所示。設(shè)運動員的質(zhì)量為65kg，吊椅的質(zhì)量為15kg，不計定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度取。當運動員與吊椅一起正以加速度上升時，試求 （1）運動員豎直向下拉繩的力； （2）運動員對吊椅的壓力。12、（09年江蘇卷）13.（15分）航模興趣小組設(shè)計出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m =2，

20、動力系統(tǒng)提供的恒定升力F =28 N。試飛時，飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時所受的阻力大小不變，g取10m/s2。 （1）第一次試飛，飛行器飛行t1 = 8 s 時到達高度H = 64 m。求飛行器所阻力f的大??； （2）第二次試飛，飛行器飛行t2 = 6 s 時遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力。求飛行器能達到的最大高度h；（3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復升力的最長時間t3 。13、（09年海南物理）15（9分）一卡車拖掛一相同質(zhì)量的車廂，在水平直道上以的速度勻速行駛，其所受阻力可視為與車重成正比，與速度無關(guān)。某時刻，車廂脫落，并以大小為的加速度減速

21、滑行。在車廂脫落后，司機才發(fā)覺并緊急剎車，剎車時阻力為正常行駛時的3倍。假設(shè)剎車前牽引力不變，求卡車和車廂都停下后兩者之間的距離。答案與解析：1、答案：B2、（答案：40：0.63、答案：BC4、答案：A解析：由圖可知，在t0-t1時間內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)小于實際重量，則處于失重狀態(tài)，此時具有向下的加速度，在t1-t2階段彈簧秤示數(shù)等于實際重量，則既不超重也不失重，在t2-t3階段，彈簧秤示數(shù)大于實際重量，則處于超重狀態(tài)，具有向上的加速度，若電梯向下運動，則t0-t1時間內(nèi)向下加速，t1-t2階段勻速運動，t2-t3階段減速下降，A正確；BD不能實現(xiàn)人進入電梯由靜止開始運動，C項t0-t1內(nèi)超重，

22、不符合題意。5、答案：B解析：對建筑材料進行受力分析。根據(jù)牛頓第二定律有,得繩子的拉力大小等于F=210N,然后再對人受力分析由平衡的知識得,得FN=490N,根據(jù)牛頓第三定律可知人對地面間的壓力為490N.B對。6、答案：D解析：當為F時有，當為2F時有，可知，D對。7、答案：B解析：由圖甲可知前兩秒物體做初速度為零的勻加速直線運動，所以前兩秒受力恒定，2s-4s做正方向勻加速直線運動，所以受力為負，且恒定，4s-6s做負方向勻加速直線運動，所以受力為負，恒定，6s-8s做負方向勻減速直線運動，所以受力為正，恒定，綜上分析B正確?？键c：v-t圖象、牛頓第二定律提示：在v-t圖象中傾斜的直線表

23、示物體做勻變速直線運動，加速度恒定，受力恒定。8、答案：BC解析：飛船點火變軌，前后的機械能不守恒，所以A不正確。飛船在圓軌道上時萬有引力來提供向心力，航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)，B正確。飛船在此圓軌道上運動的周期90分鐘小于同步衛(wèi)星運動的周期24小時，根據(jù)可知，飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度，C正確。飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時只有萬有引力來提供加速度，變軌后沿圓軌道運動也是只有萬有引力來提供加速度，所以相等，D不正確?？键c：機械能守恒定律，完全失重，萬有引力定律提示：若物體除了重力、彈性力做功以外，還有其他力(非重力、彈性力)不做功，且其他力做功之和不為零，則機

24、械能不守恒。根據(jù)萬有引力等于衛(wèi)星做圓周運動的向心力可求衛(wèi)星的速度、周期、動能、動量等狀態(tài)量。由得，由得，由得，可求向心加速度。9、答案：BC解析：受力分析可知，下滑時加速度為，上滑時加速度為，所以C正確。設(shè)下滑的距離為l，根據(jù)能量守恒有，得m2M。也可以根據(jù)除了重力、彈性力做功以外，還有其他力(非重力、彈性力)做的功之和等于系統(tǒng)機械能的變化量，B正確。在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能和內(nèi)能，所以D不正確?？键c：能量守恒定律，機械能守恒定律，牛頓第二定律，受力分析提示：能量守恒定律的理解及應用。10、解析：（1）設(shè)貨物滑到圓軌道末端是的速度為，對貨物的下滑過程中根據(jù)機械能守恒定律得，設(shè)貨物在軌道末端所受支持力的大小為,根據(jù)牛頓第二定律得，聯(lián)立以上兩式代入數(shù)據(jù)得根據(jù)牛頓第三定律，貨物到達圓軌道末端時對軌道的壓力大小為3000N，方向豎直向下。（2）若滑上木板A時，木板不動，由受力分析得若滑上木板B時，木板B開始滑動，由受力分