高三物理第一轮总复习 第三章 牛顿运动定律

高三物理第一轮总复习一、知识要点１．牛顿第一定律（1）牛顿第一定律的内容：一切物体总保持状态或状态，直到有迫使它改变这种状态为止.匀速直线运动静止外力（２）对牛顿第一定律的理解①牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是通过如伽里略斜面实验等大量事实基础上的逻辑推理结果。②揭示了力和运动的关系:力不是维持物体的原因，而是改变物体的原因，即力是产生的原因．③明确了惯性的概念:物体保持或状态的性质，揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性．运动运动状态加速度匀速直线运动状态静止3、说明：牛顿第一定律描述的是理想化状态，是物体在不受任何外力时的状态。而不受外力的物体是不存在的。物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F＝0时的特例。二、惯性1、定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性．2、惯性的性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关．3、惯性的量度：质量是惯性大小的唯一量度．①惯性反映了物体运动状态改变的难易程度(惯性大的物体运动状态不容易改变)．②物体的惯性总是以“保持原状”或“反抗改变”两种形式体现，即不受外力时，物体将保持原有状态，受到外力时，体现了运动状态改变的难易程度．4、说明：③惯性是物体的固有属性，与物体是否运动，如何运动无关，与物体所处位置，是否受力无关，由质量惟一决定，外力改变的是运动状态，而不是惯性．④惯性不是一种力，惯性是物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，力是物体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念．根据牛顿运动定律，以下选项中正确的是()A．人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位置B．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方C．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方D．人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方C【例题】D1、关于惯性，下列说法中正确的是()A．磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了B．卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了C．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大惯性，飞得更远D．月球上物体的重力只有在地面上的1/6，但是惯性没有变化例与练如图所示，重球系于易断的DC下端，重球下再系一根同样的线BA，下面说法中正确的是()A.在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线拉断B.在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线拉断C.在线的A端突然猛力一拉，结果AB线拉断D.在线的A端突然猛力一拉，结果CD线拉断AC例与练如图所示，一个劈形物体M，各表面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球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B例与练一、牛顿第二定律1、内容：物体加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。2、公式：F＝ma。3、物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受合外力的关系，且这种关系是瞬时的．合力为零，a＝0；合外力增大，a增大；合外力减小，a减小。4、适用范围：⑴牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)．⑵牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况，不适用于高速(接近光速)运动的微观粒子．矢量性公式F＝ma是矢量式，任一时刻，F合与a同向瞬时性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有三层意思：①加速度a相对同一惯性系(一般指地面)②F＝ma中，F、m、a对应同一物质或同一系统③F＝ma中，各量统一使用国际单位独立性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三、对牛顿第二定律的进一步理解加速度是联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带二、单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制。1、基本单位：基本物理量的单位．力学中的基本量有三个，它们是质量、长度、时间；它们的国际单位分别是千克、米、秒。2、导出单位：由基本量根据物理关系推导出的其他物理量的单位。3、单位制的意义：选用了统一的单位制后，可使物理运算简化。4、单位制的应用：单位制在物理计算中可以检验计算的结果是否正确。若发现等式两边的单位不一致，则说明计算有误。如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是()A.向右做加速运动B.向右做减速运动C.向左做加速运动D.向左做减速运动AD四、牛顿第二运动定律的应用例与练电梯内有一个物体，质量为m，用绳子挂在电梯的天花板上，当电梯以g/3的加速度竖直加速下降时，细线对物体的拉力为()A．mgB.2mg3C.4mg3D.5mg3B例与练有一个恒力能使质量为m1的物体获得3m/s2的加速度，如将其作用在质量为m2的物体上能产生1.5m/s2的加速度．若将m1和m2合为一体，该力能使它们产生多大的加速度()A．2.25m/s2B．3m/s2C．1.5m/s2D．1m/s2D例与练B如图所示，一根轻质弹簧的一端系着一个物体，手拉轻质弹簧的一端，轻质弹簧与物体一起在粗糙水平面上向左做匀加速运动，当手突然停止运动后的很短时间内，物体将()A．立即停止运动B．向左做变加速运动C．向左做匀加速运动D．向左做减速运动例与练如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，自由伸长到B点。今用一小物体m把弹簧压缩到A点(m与弹簧不连接)，然后释放，小物体能经B点运动到C点而静止。小物体m与水平面间的动摩擦因数μ恒定，则下列说法中正确的是（）A．物体从A到B速度越来越大B．物体从A到B速度先增加后减小C．物体从A到B加速度越来越小D．物体从A到B加速度先减小后增加BD例与练C如图所示，自由落下的小球，从接触竖直放置的弹簧开始到弹簧的压缩量最大的过程中，小球的速度及所受的合外力的变化情况是()A.合力变小，速度变小B.合力变小，速度变大C.合力先变小后变大，速度先变大后变小D.合力先变大后变小，速度先变小后变大例与练三、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同时出现的，一个物体对另一个物体施力，另一个物体也一定同时对这个物体施力．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，作用在一条直线上．3、意义：建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．(3)三无关4、作用力和反作用力的关系可总结为“四同、三异、三无关”(1)四同同大小同时产生、变化、消失同性质同一直线(2)三异反向异体不同效果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还受其他作用力无关内容作用力和反作用力二力平衡不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一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，另一个可依然存在叠加性两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力且合力为零力的性质一定是同性质的力可以是同种性质的力，也可以不是相同点大小、方向大小相等、方向相反、作用在一条直线上5、相互作用力与平衡力的比较关于作用力与反作用力，下列说法正确的是()A.马拉车加速行驶，马拉车的力大于车拉马的力B.从井里将水桶提上来，绳子对桶的拉力大于桶对绳的拉力C.不论电梯是加速、匀速,还是减速上升，人对电梯底板的压力和底板对人的支持力总是大小相等的D.作用力是弹力，其反作用力也一定是弹力，因为作用力与反作用力是性质相同的力CD例与练有人做过这样一个实验：如图所示，把鸡蛋A快速向另一个完全一样的静止的鸡蛋B撞去(用同一部分撞击)，结果每次都是被撞击的鸡蛋B被撞破．则下面说法正确的是()A．A对B的作用力的大小等于B对A的作用力的大小B．A对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小C．A蛋碰撞瞬间，其内蛋黄和蛋白由于惯性会对A蛋壳产生向前的作用力D．A蛋碰撞部位除受到B对它的作用力外，还受到A蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力，所以所受合力较小ACD例与练【解析】环在竖直方向上受力情况如图(甲)所示，受重力mg及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力f，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力f，故箱子竖直方向上受力图如图(乙)所示，受重力Mg，地面对它的支持力FN，及环给它的摩擦力f，由于箱子处于平衡状态，可得FN=f+Mg。根据牛顿第三定律，箱子给地面的压力大小等于地面给箱子的弹力。所以FN′=f+Mg。一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱对地面的压力大小为多少？【答案】f+Mg例与练如图所示，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θ。求人受到的支持力和摩擦力。解析：解法一：以人为研究对象，受力分析如图所示，因摩擦力f为待求量，且必沿水平方向，设水平向右．为了不分解加速度a，建立图示坐标．并规定正方向．根据牛顿第二定律得：沿x方向：mgsinθ－Nsinθ－fcosθ＝ma沿y方向：mgcosθ＋fsinθ－Ncosθ＝0由以上两式可解得：N＝m(g－asinθ)，f＝－macosθf为负值，说明摩擦力的实际方向与假设相反，为水平向左．例与练yxNfmgθ解法二：将加速度a沿水平、竖直方向分解，如图所示，ax＝acosθ，ay＝asinθ.根据牛顿第二定律有：水平方向：f＝max＝macosθ竖直方向：mg－N＝may＝masinθ由此得人受的摩擦力f＝macosθ，方向水平向左；受的支持力N＝m(g－asinθ)，方向竖直向上．求解物体的瞬时加速度时，经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型．全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题．瞬时加速度的分析方法(1)这些模型的共同点是：都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关．(2)这些模型的不同点是：①轻绳(非弹性绳)：只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变(只要不被拉断)；绳子的弹力可以发生突变——瞬时产生，瞬时改变，瞬时消失．②轻杆：既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆的轴向(只有“二力杆件”才沿杆的轴向)；认为杆子既不可伸长，也不可缩短，杆子的弹力也可以发生突变．③轻弹簧：既能承受拉力，又可承受压力，力的方向沿弹簧的轴线；受力后发生较大形变，弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可认为弹力不变；当弹簧被剪断时，弹力立即消失．④橡皮绳(弹性绳)：只能受拉力，不能承受压力；其长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮绳的弹力同样不能突变，在极短时间内可认为弹力不变；当橡皮绳被剪断时，弹力立即消失．如图所示，物体A、B质量均为m，中间有一轻质弹簧相连，A用绳悬于O点，当突然剪断OA绳时，关于A物体的加速度，下列说法正确的是()A．0B．gC．2gD．无法确定C例与练如图(a)(b)所示，图中细线均不可伸长，物体均处于平衡状态。如果突然把两水平细线剪断，求剪断瞬间小球A、B的加速度怎样？(角已知)【答案】gsingtan例与练如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg.