2021新高考物理選擇性考試B方案一輪復習學案第3章第1講牛頓第一定律第二定律的理解

第三章牛頓運動定律考情分析本章內(nèi)容是高考的重點，單獨考查的題目多為選擇題，與直線運動、曲線運動、電磁學等知識結(jié)合的題目多為計算題。重要考點1.牛頓運動定律及其應用(Ⅱ)2．超重和失重(Ⅰ)實驗四：驗證牛頓運動定律考點解讀1.從近幾年的高考考點分布知道，本章主要考查考生能否準確理解牛頓運動定律的意義，能否熟練應用牛頓第二定律、牛頓第三定律和受力分析解決運動和力的問題，以及對超重和失重現(xiàn)象的理解，對探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的方法和原理的掌握。2．高考命題中有關(guān)本章內(nèi)容的題型有選擇題、實驗題、計算題。高考試題往往綜合牛頓運動定律和運動學規(guī)律進行考查，考題中注重與電場、磁場的滲透，并常常與生活、科技、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等實際問題相聯(lián)系。3．本章內(nèi)容含有中學物理的基本規(guī)律和核心知識，在整個物理學中占有非常重要的地位，且為高考命題的重點和熱點，考查和要求的程度往往較高。第1講牛頓第一定律、第二定律的理解主干梳理對點激活知識點牛頓第一定律Ⅱ1．牛頓第一定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持eq\x(\s\up1(01))勻速直線運動狀態(tài)或eq\x(\s\up1(02))靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它eq\x(\s\up1(03))改變這種狀態(tài)。(2)意義①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有eq\x(\s\up1(04))慣性，因此牛頓第一定律又叫eq\x(\s\up1(05))慣性定律。②揭示了力與運動的關(guān)系：力不是eq\x(\s\up1(06))維持物體運動的原因，而是eq\x(\s\up1(07))改變物體運動狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生eq\x(\s\up1(08))加速度的原因。(3)適用范圍：慣性參考系。2．慣性(1)定義：物體具有保持原來eq\x(\s\up1(09))勻速直線運動狀態(tài)或eq\x(\s\up1(10))靜止狀態(tài)的性質(zhì)。(2)慣性的兩種表現(xiàn)①物體不受外力作用時，其慣性表現(xiàn)在保持靜止或eq\x(\s\up1(11))勻速直線運動狀態(tài)。②物體受外力作用時，其慣性表現(xiàn)在反抗運動狀態(tài)的eq\x(\s\up1(12))改變。(3)量度：eq\x(\s\up1(13))質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，eq\x(\s\up1(14))質(zhì)量大的物體慣性大，eq\x(\s\up1(15))質(zhì)量小的物體慣性小。(4)普遍性：慣性是物體的eq\x(\s\up1(16))固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運動情況和受力情況eq\x(\s\up1(17))無關(guān)(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。知識點牛頓第二定律Ⅱ單位制Ⅰ1.牛頓第二定律(1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的eq\x(\s\up1(01))作用力成正比，跟它的eq\x(\s\up1(02))質(zhì)量成反比，加速度的方向跟eq\x(\s\up1(03))作用力的方向相同。(2)表達式：F＝kma，當F、m、a單位采用國際單位制時k＝eq\x(\s\up1(04))1，F(xiàn)＝eq\x(\s\up1(05))ma。(3)適用范圍①牛頓第二定律只適用于eq\x(\s\up1(06))慣性參考系(相對地面靜止或做勻速直線運動的參考系)。②牛頓第二定律只適用于eq\x(\s\up1(07))宏觀物體(相對于分子、原子)、eq\x(\s\up1(08))低速運動(遠小于光速)的情況。2．單位制、基本單位、導出單位(1)單位制：eq\x(\s\up1(09))基本單位和eq\x(\s\up1(10))導出單位一起組成了單位制。①基本物理量：只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理公式推導出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫做基本物理量。②基本單位：基本物理量的單位。力學中的基本物理量有三個，它們是eq\x(\s\up1(11))質(zhì)量、eq\x(\s\up1(12))時間、eq\x(\s\up1(13))長度，它們的單位千克、秒、米就是基本單位。③導出單位：由eq\x(\s\up1(14))基本單位根據(jù)物理關(guān)系推導出來的其他物理量的單位。(2)國際單位制中的基本單位基本物理量符號單位名稱單位符號質(zhì)量m千克kg時間t秒s長度l米m電流I安[培]A熱力學溫度T開[爾文]K物質(zhì)的量n摩[爾]mol發(fā)光強度I，(IV)坎[德拉]cd一堵點疏通1．牛頓第一定律是根據(jù)實驗得到的定律，可以通過實驗驗證。()2．環(huán)繞地球運動的宇宙飛船處于完全失重狀態(tài)，沒有慣性。()3．汽車速度越大，剎車時越難停下來，表明物體的速度越大，其慣性越大。()4．牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例。()5．力的單位是牛頓，簡稱牛，也屬于基本單位。()6．物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系，同時也確定了物理量間的單位關(guān)系。()答案1.×2.×3.×4.×5.×6.√二對點激活1．(人教版必修1·P70·T1～3改編)(多選)下列對牛頓第一定律和慣性的分析正確的是()A．飛機投彈時，如果當目標在飛機的正下方時投下炸彈，則能擊中目標B．地球自西向東自轉(zhuǎn)，人向上跳起來后，還會落到原地C．安全帶的作用是防止汽車剎車時人由于具有慣性仍向前運動而發(fā)生危險D．向上拋出的物體，在空中向上運動時，肯定受到了向上的作用力答案BC解析飛機投下的炸彈由于慣性做平拋運動，所以目標在正下方時不能擊中；地球自西向東轉(zhuǎn)，人向上跳起后，由于慣性人也跟地球一起從西向東運動，故人仍落到原地；緊急剎車時，汽車停止運動，人由于慣性仍向前運動，容易撞傷，所以系上安全帶對人起到保護作用；向上拋出的物體，由于慣性，在空中繼續(xù)向上運動，而不是受到向上的作用力。所以B、C正確。2．(多選)關(guān)于力學單位制，以下說法中正確的是()A．kg、m/s、N等單位為導出單位B．kg、m、s都是基本單位C．牛頓第二定律的表達式F＝kma，式中各物理量取國際單位時k＝1D．在國際單位制中，質(zhì)量的單位可以是kg，也可以是g答案BC解析kg為基本單位，故A錯誤；kg、m、s是國際單位制中的基本單位，故B正確；F＝kma，質(zhì)量取“kg”，a取“m/s2”，F(xiàn)取“N”時k考點細研悟法培優(yōu)考點1牛頓第一定律的理解 對牛頓第一定律的四點說明(1)明確慣性的概念：牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性。(2)揭示力的本質(zhì)：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。(3)理想化狀態(tài)：牛頓第一定律描述的是物體不受外力時的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的。在實際情況中，如果物體所受的合外力等于零，與物體不受外力時的表現(xiàn)是相同的。(4)與牛頓第二定律的關(guān)系：牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨立的。力是如何改變物體運動狀態(tài)的問題由牛頓第二定律來回答。牛頓第一定律是經(jīng)過科學抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓第二定律是一條實驗定律。例1伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設和邏輯推理相結(jié)合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的結(jié)論是()A．如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置B．如果小球不受力，它將一直保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)C．如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變D．小球受到的力一定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小(1)由題干可知，小球受到的阻力越小，小球上升的位置越高還是越低？提示：越高。(2)直接結(jié)論包括推理過程后的結(jié)論嗎？提示：不包括。嘗試解答選A。根據(jù)實驗結(jié)果，得到的最直接的結(jié)論是如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置，A項正確；而小球不受力時狀態(tài)不變，小球受力時狀態(tài)發(fā)生變化，是在假設和邏輯推理下得出的結(jié)論，而不是實驗的直接結(jié)論，所以B和C選項錯誤；而D項不是本實驗所說明的問題，故錯誤。牛頓第一定律的應用技巧(1)應用牛頓第一定律分析實際問題時，要把生活感受和理論問題聯(lián)系起來深刻認識力和運動的關(guān)系，正確理解力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，克服生活中一些錯誤的直觀印象，建立正確的思維習慣。(2)如果物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，則物體必然受到不為零的合外力作用。因此，判斷物體的運動狀態(tài)是否改變，以及如何改變，應先分析物體所受的合外力情況。[變式1－1](2019·云南玉溪第一中學期末)(多選)如圖所示，在向右行駛的汽車車廂的天花板上懸掛有一個小球A，在A的正下方地板上有一點B，則()A．若汽車勻速行駛的過程中細線突然斷裂，小球A將落在B點上B．若汽車勻速行駛的過程中細線突然斷裂，小球A將落在B點的左側(cè)C．若汽車加速行駛的過程中細線突然斷裂，小球A將落在B點的左側(cè)D．若汽車加速行駛的過程中細線突然斷裂，小球A將落在B點的右側(cè)答案AC解析若汽車勻速行駛，細線斷裂后，小球A由于慣性在水平方向繼續(xù)向前運動，水平速度和汽車的速度相同，故小球A落地時將落在正下方的B點，A正確，B錯誤；若汽車加速行駛，細線斷裂后小球在水平方向繼續(xù)保持原來的速度水平勻速運動，汽車加速行駛，其速度大于小球的水平速度，故小球A將落在B點的左側(cè)，C正確，D錯誤。[變式1－2]某同學為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿著球筒的中部，另一手用力擊打羽毛球筒的上端，則()A．此同學無法取出羽毛球B．羽毛球會從筒的下端出來C．羽毛球筒向下運動過程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會從上端出來D．該同學是在利用羽毛球的慣性答案D解析羽毛球筒被手擊打后迅速向下運動，而羽毛球具有慣性要保持原來的靜止狀態(tài)，所以會從筒的上端出來，羽毛球筒受到羽毛球?qū)λ蛏系哪Σ亮?，而羽毛球受到筒對它向下的摩擦力，故D正確，A、B、C錯誤?？键c2牛頓第二定律的理解 例2(多選)關(guān)于速度、加速度、合力的關(guān)系，下列說法正確的是()A．原來靜止在光滑水平面上的物體，受到水平推力的瞬間，物體立刻獲得加速度B．加速度的方向與合力的方向總是一致的，但與速度的方向可能相同，也可能不同C．在初速度為0的勻加速直線運動中，速度、加速度與合力的方向總是一致的D．合力變小，物體的速度一定變小(1)a由什么決定？提示：由a＝eq\f(F,m)知a由合力F和質(zhì)量m共同決定。(2)a變小v一定變小嗎？提示：不一定，當a與v同向時v變大；當a與v反向時v變小。嘗試解答選ABC。加速度與力同時產(chǎn)生、同時消失、同時變化，A正確；加速度的方向由合力方向決定，與速度方向無關(guān)，B正確；在初速度為0的勻加速直線運動中，合力方向決定加速度方向，加速度方向決定末速度方向，C正確；合力變小，物體的加速度一定變小，但速度不一定變小，D錯誤。合力、加速度、速度間的決定關(guān)系(1)只要合力不為零，物體就會產(chǎn)生加速度，與物體的速度無關(guān)。(2)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a與Δv、Δt無必然聯(lián)系；a＝eq\f(F,m)是加速度的決定式，a∝F，a∝eq\f(1,m)。(3)合力與速度同向時，物體做加速運動；合力與速度反向時，物體做減速運動。[變式2]如圖所示，一木塊在光滑水平面上受一個恒力F作用而運動，前方固定一個輕質(zhì)彈簧，當木塊接觸彈簧后，下列判斷正確的是()A．木塊將立即做勻減速直線運動B．木塊將立即做變減速直線運動C．在彈簧彈力大小等于恒力F時，木塊的速度最大D．在彈簧壓縮量最大時，木塊的加速度為零答案C解析木塊剛接觸彈簧時形變量較小，彈力小于F，木塊依舊做加速運動，只有彈力大于F之后，木塊才減速，故A、B錯誤，C正確；當彈簧處于最大壓縮量時，彈力大于F，彈力與恒力F的合力不為零，因此加速度不為零，故D錯誤。思想方法3牛頓第三定律在受力分析中的妙用1．方法概述在對物體進行受力分析時，如果不便于分析物體受到的某些力，則可以通過分析其反作用力來解決問題，牛頓第三定律將起到非常重要的轉(zhuǎn)換研究對象的作用，使得我們對問題的分析思路更靈活、更寬闊。2．常見類型物體與地面(或其他受力未知的物體)相互作用，求物體對地面(或其他物體)的作用力。3．解題思路(1)根據(jù)所求問題應用整體法或隔離法選擇研究對象。(2)根據(jù)牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對象，進行受力分析?！镜漕}例證】一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示。已知環(huán)沿桿勻加速下滑時，環(huán)與桿間的摩擦力大小為f，則此時箱對地面的壓力大小為()A．Mg＋f B.Mg－fC.Mg＋mg D.Mg－mg[解析]環(huán)在豎直方向上受重力及桿給它的豎直向上的摩擦力f，受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應給桿一個豎直向下的摩擦力f′，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力N及環(huán)給它的摩擦力f′，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg。根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力，即N′＝Mg＋f，故選項A正確。[答案]A名師點睛題中箱對地面的壓力作用在地面上，因不能以地面為研究對象，這時必須轉(zhuǎn)換研究對象，先以箱為研究對象，求地面對箱的支持力，再通過牛頓第三定律求箱對地面的壓力。而求地面對箱的支持力時，要先分析箱的受力；求環(huán)對桿的摩擦力時，也要轉(zhuǎn)換研究對象，先以環(huán)為研究對象，求桿對環(huán)的摩擦力，再通過牛頓第三定律求環(huán)對桿的摩擦力?！踞槍τ柧殹咳鐖D所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長木板上以加速度a水平向右加速滑行，長木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ1，木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ2，若長木板仍處于靜止狀態(tài)，則長木板對地面的摩擦力大小和方向一定為()A．μ1(m＋M)g，向左 B．μ2mg，向右C．μ2mg＋ma，向右 D．μ1mg＋μ2Mg，向左答案B解析長木板處于靜止狀態(tài)，水平方向受兩個力：木塊對長木板向右的滑動摩擦力，大小為f1＝μ2mg，地面對長木板向左的靜摩擦力f2，據(jù)平衡條件得f2＝f1＝μ2mg，根據(jù)牛頓第三定律，長木板對地面的摩擦力大小為μ2mg，方向向右，故B正確。高考模擬隨堂集訓1．(2016·全國卷Ⅰ)(多選)一質(zhì)點做勻速直線運動?，F(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變，則()A．質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B．質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C．質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D．質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變答案BC解析由題意知此恒力即為質(zhì)點所受合外力，若原速度與該恒力在一條直線上，則質(zhì)點做勻變速直線運動，質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變的；若原速度與該恒力不在一條直線上，則質(zhì)點做勻變速曲線運動，速度與恒力間夾角逐漸減小，質(zhì)點單位時間內(nèi)速度的變化量是不變的，但速率的變化量是變化的，A、D兩項錯誤，B項正確；由牛頓第二定律知，質(zhì)點加速度的方向總與該恒力方向相同，C項正確。2.(2017·上海高考)如圖，在勻強電場中，懸線一端固定于地面，另一端拉住一個帶電小球，使之處于靜止狀態(tài)。忽略空氣阻力，當懸線斷裂后，小球?qū)⒆?)A．曲線運動 B.勻速直線運動C．勻加速直線運動 D.變加速直線運動答案C解析在懸線斷裂前，小球受重力、電場力和懸線拉力作用而處于平衡狀態(tài)，故重力與電場力的合力與拉力等大反向。懸線斷裂后，小球所受重力與電場力的合力大小、方向均不變，故小球?qū)⒀卦瓉響揖€拉力的反方向做勻加速直線運動，C項正確。3．(2017·上海高考)一碗水置于火車車廂內(nèi)的水平桌面上。當火車向右做勻減速運動時，水面形狀接近于圖()答案