專題04牛頓運動定律-高考物理必背知識手冊

專題04牛頓運動定律考點內容要求課程標準要求牛頓第一定律c1.理解牛頓運動定律2.能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關現(xiàn)象、解決有關問題。3.通過實驗，認識超重和失重現(xiàn)象。牛頓第二定律c牛頓第三定律c牛頓運動定律應用d超重與失重b關于力與運動的關系的認識關于力與運動的關系的認識內容內容對牛頓第一定律的理解對牛頓第一定律的理解定義牛頓第一定律定義牛頓第一定律慣性的決定因素慣性慣性的決定因素慣性對慣性的理解牛頓運動定律對慣性的理解牛頓運動定律內容內容公式：F=ma牛頓第二定律公式：F=ma牛頓第二定律對牛頓第二定律的理解對牛頓第二定律的理解已知運動求力已知運動求力已知力求運動應用已知力求運動應用適用范圍適用范圍與一對平衡力的區(qū)別？作用力與反作用力牛頓第三與一對平衡力的區(qū)別？作用力與反作用力牛頓第三定律內容內容對牛頓第三定律的理解對牛頓第三定律的理解定義、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生條件超重定義、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生條件超重定義、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生條件失重超重與定義、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生條件失重超重與失重完全失重完全失重一、牛頓第一定律1.內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)為止.①牛頓第一定律揭示了運動和力的關系，運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持，力是改變物體運動狀態(tài)的原因.②保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)是物體的固有屬性，這一屬性稱為慣性，因此牛頓第一定律也叫作慣性定律.③牛頓第一定律不能用實驗直接驗證.不受力的物體是不存在的.牛頓第一定律是在可靠的實驗事實(如伽利略斜面實驗)基礎上采用科學的邏輯推理得出的結論.它告訴了人們研究物理問題的另一種新方法:通過觀察大量的實驗現(xiàn)象，利用人的邏輯思維，從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律.④頓第一定律是牛頓第二定律的基礎，不能簡單地認為它是牛頓第二定律不受外力時的特例，牛頓第一定律定性地給出了力與運動的關系，牛頓第二定律定量地給出力與運動的關系.2.慣性:①定義：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質.②決定因素：質量是物體慣性大小的唯一量度,與物體是否受力、是否運動及所處的位置無關.③對慣性的理解：慣性是物體的固有屬性，是物體固有的，即一切物體都有慣性，與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關.因此說，人們只能“利用”慣性而不能“克服”慣性.二、牛頓第二定律1.定義：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同.2.表達式:3.對牛頓第二定律的理解①牛頓第二定律定量揭示了力與運動的關系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律，分析出物體的運動規(guī)律;反過來，知道了運動，可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況。牛頓第二定律為設計運動，控制運動提供了理論基礎.②對牛頓第二定律的數(shù)學表達式，是力，是力的作用效果，特別要注意不能把看作是力.③加速度的方向由物體所受合外力的方向決定,二者總是相同.即任一瞬間,a的方向均與合外力方向相同.④牛頓第二定律揭示的是力的瞬間效果，F(xiàn)=ma對運動過程的每一瞬間成立,且瞬時力決定瞬時加速度.即作用在物體上的力與它的效果是瞬時對應關系，物體在某一時刻加速度的大小和方向是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向決定的，力變加速度就變，力撤除加速度就為零.注意力的瞬間效果是加速度而不是速度，加速度可以突變，速度不能突變.④牛頓第二定律，是矢量，也是矢量，且與的方向總是一致的.可以進行合成與分解，也可以進行合成與分解.4.牛頓運動定律的適用范圍:宏觀低速的物體和在慣性系中三、牛頓第三定律1.定義：兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上.①牛頓第三運動定律指出了兩物體之間的作用是相互的，因而力總是成對出現(xiàn)的，它們總是同時產(chǎn)生，同時消失.②作用力和反作用力總是同種性質的力.③作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可疊加.④對于不宜直接分析的物體,如地面,可轉而分析與之接觸的物體,解出作用力后,再利用牛頓第三定律說明反作用力的大小和方向.四、超重和失重1.超重:（或對懸掛物的拉力）大于物體的重力，即.2.失重:（或對懸掛物的拉力）小于物體的重力.即.3.當時，物體處于完全失重.技巧點撥：①不管物體處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài)，物體本身的重力并沒有改變，只是物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）不等于物體本身的重力.②超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無關，只決定于加速度的方向.“加速上升”和“減速下降”都是超重;“加速下降”和“減速上升”都是失重.③在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強等.一、牛頓第二定律的“五性”矢量性公式是矢量式,任一時刻,與總同向瞬時性與對應同一時刻,即為某時刻的加速度時,為該時刻物體所受的合外力因果性是產(chǎn)生加速度的原因,加速度是作用的結果同一性(1)加速度a是相對同一個慣性參考系(一般指地面)的;(2)中,對應同一個物體或同一個系統(tǒng);(3)中,各量統(tǒng)一使用國際單位獨立性(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足;(2)物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和;(3)力和加速度在各個方向上的分量也滿足,即,二、牛頓第二定律兩類基本問題的求解步驟1.確定研究對象：根據(jù)問題需要和解題方便，選擇某個物體或某幾個物體組成的系統(tǒng)整體為研究對象.2.分析受力情況和運動情況：畫好示意圖、情景示意圖，明確物體的運動性質和運動過程；3.選取正方向或建立坐標系：通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標軸的正方向.4.確定題目類型：①已知運動求力類問題→確定加速度：尋找題目中3個運動量（），根據(jù)運動學公式（）求解②已知運動求力類問題→確定合力：若以物體只受到兩個力作用，通常用合成法；若受到3個及3個以上的力，一般用正交分解法.求解5.列方程求解剩下物理量：根據(jù)牛頓第二定律或者列方程求解，必要時對結果進行討論技巧點撥：解題關鍵①兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析；②兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁．三、瞬時類問題1.兩種基本模型的特點①剛性繩(或接觸面)模型：這種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，形變恢復幾乎不需要時間，故認為彈力可以立即改變或消失.②彈簧(或橡皮繩)模型：此種物體的特點是形變量大，形變恢復需要較長時間，在瞬時問題中，在彈簧(或橡皮繩)的自由端連接有物體時其彈力的大小不能突變，往往可以看成是瞬間不變的.2.基本方法①分析原狀態(tài)(給定狀態(tài))下物體的受力情況，明確各力大小.②分析當狀態(tài)變化時(燒斷細線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個力等)，哪些力變化，哪些力不變，哪些力消失(被剪斷的繩、彈簧中的彈力、發(fā)生在被撤去物體接觸面上的彈力都立即消失).③求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力，利用牛頓第二定律，求出瞬時加速度.四、連接體問題：兩個或兩個以上相互作用的物體組成的具有相同運動狀態(tài)的整體叫連接體.如幾個物體疊放在一起，或并排放在一起，或用繩子、細桿等連在一起，在求解連接體問題時常用的方法為整體法與隔離法.：整體法與隔離法，正確選取研究對象是解題的關鍵.①若連接體內各物體具有相同的加速度,且不需要求系統(tǒng)內各物體之間的作用力,則可以把它們看作一個整體,根據(jù)牛頓第二定律,已知合外力則可求出加速度,已知加速度則可求出合外力.②若連接體內各物體的加速度不相同,則需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來,應用牛頓第二定律列方程求解.③若連接體內各物體具有相同的加速度,且需要求物體之間的作用力,則可以先用整體法求出加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對象,應用牛頓第二定律求作用力,即“先整體求加速度,后隔離求內力”.五、臨界值問題1.臨界、極值條件的標志①有些題目中有“剛好”“恰好”“正好”等字眼,明顯表明題述的過程存在著臨界點;②若題目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明題述的過程存在著極值,這個極值點往往是臨界點.2.“四種”典型臨界條件①接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離,臨界條件是彈力FN=0.②相對滑動的臨界條件:兩物體相接觸且相對靜止時,常存在著靜摩擦力,則相對滑動的臨界條件是靜摩擦力達到最大值.③繩子斷裂與松弛的臨界條件:繩子所能承受的張力是有限度的,繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力,繩子松弛的臨界條件是張力FT=0.④加速度變化時,速度達到最值的臨界條件:加速度變?yōu)?.六、板塊問題1.模型概述：一個物體在另一個物體上，兩者之間有相對運動.問題涉及兩個物體、多個過程，兩物體的運動速度、位移間有一定的關系.①明確各物體對地的運動和物體間的相對運動情況，確定物體間的摩擦力方向.②分別隔離兩物體進行受力分析，準確求出各物體在各個運動過程中的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變).③物體之間的位移(路程)關系或速度關系是解題的突破口.求解中應注意聯(lián)系兩個過程的紐帶，即每一個過程的末速度是下一個過程的初速度.滑塊從木板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和木板同向運動，則滑離木板的過程中滑塊的位移與木板的位移之差等于木板的長度；若滑塊和木板相向運動，滑離木板時滑塊的位移和木板的位移大小之和等于木板的長度.技巧點撥：運動學公式中的位移都是對地位移.當滑塊與木板速度相同時，二者之間的摩擦力通常會發(fā)生突變，由滑動摩擦力變?yōu)殪o摩擦力或者消失，或者摩擦力方向發(fā)生變化，速度相同是摩擦力突變的一個臨界條件.七、傳動帶問題傳送帶運輸是利用貨物和傳送帶之間的摩擦力將貨物運送到其他地方，有水平傳送帶和傾斜傳送帶兩種基本模型. 技巧點撥：求解的關鍵在于根據(jù)物體和傳送帶之間的相對運動情況，確定摩擦力的大小和方向.當物體的速度與傳送帶的速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變，速度相等前后對摩擦力的分析是解題的關鍵.①水平傳送帶常見類型及滑塊運動情況類型滑塊運動情況(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(1)v0>v時，可能一直減速，也可能先減速再勻速(2)v0＝v時，一直勻速(3)v0<v時，可能一直加速，也可能先加速再勻速(1)傳送帶較短時，滑塊一直減速到達左端(2)傳送帶足夠長時，滑塊先向左減速再向右加速回到右端②傾斜傳送帶常見類型及滑塊運動情況類型滑塊運動情況(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(3)可能先以a1加速再以a2加速八、作用力與反作用力和一對平衡的辨析作用力與反作用力一對平衡力相同點大小相等、方向相反、作用在同一條直線