高三物理复习必备精品：牛顿运动定律

广西意志教育/物理第1页共34页第3章牛顿运动定律课标导航课程内容标准：1.通过实验，探究加速度与物体质量、受力之间的关系。理解牛顿运动定律，用它解释生活中的有关问题，通过实验认识超重与失重现象。2.认识单位制在物理学中的物理意义。知道国际单位制中的力学单位。复习导航1.对研究对象的受力分析是解题的关键。要根据力的概念、力产生的条件去进行分析，更要注意结合物体的运动状态去研究。2.选取适当的坐标系，会对建立方程和求解带来方便。无论是分解物体的受力还是分解物体的加速度，都要根据题目的具体条件和所求，灵活地建立直角坐标系。3.注意合外力与加速度的瞬时对应关系，牛顿运动定律是力学的核心，其物理过程的分析和理解能体现学生的综合分析能力、推理能力，是考查的重点。4.理解超重和失重的本质，然后灵活运用其知识去分析和解决问题。第1课时牛顿运动定律1、高考解读真题品析知识：牛顿第二、三定律例1.（09年广东理科基础）4．建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0．500m／s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取lOm／s2)A．510NB．490NC．890ND．910N解析：对建筑材料进行受力分析根据牛顿第二定律有mamgF,得绳子的拉力大小等于F=210N,然后再对人受力分析由平衡的知识得NFFMg,得FN=490N,根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为490N.B选项对。答案：B点评：此题为牛顿运动定律的基本应用。广西意志教育/物理第2页共34页热点关注知识：v-t图象、牛顿第二定律例2.（09年山东卷）17．某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力，x表示物体的位移）四个选项中正确的是解析：由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动，所以前两秒受力恒定，2s-4s做正方向匀加速直线运动，所以受力为负，且恒定，4s-6s做负方向匀加速直线运动，所以受力为负，恒定，6s-8s做负方向匀减速直线运动，所以受力为正，恒定，综上分析B正确。答案：B点评：在v-t图象中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动，加速度恒定，受力恒定速度——时间图象特点：①因速度是矢量，故速度——时间图象上只能表示物体运动的两个方向，t轴上方代表的“正方向”，t轴下方代表的是“负方向”，所以“速度——时间”图象只能描述物体做“直线运动”的情况，如果做曲线运动，则画不出物体的“位移——时间”图象；②“速度——时间”图象没有时间t的“负轴”，因时间没有负值，画图要注意这一点；③“速度——时间”图象上图线上每一点的斜率代表的该点的加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向；④“速度——时间”图象上表示速度的图线与时间轴所夹的“面积”表示物体的位移。2、知识网络广西意志教育/物理第3页共34页考点1.牛顿第一定律（惯性定律）1.内容：一切物体总保持静止状态或者匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。2.意义：⑴揭示了力与运动的关系：力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，从而推翻了亚里士多德“没有力物体不能运动”的错误观点。⑵揭示了任何物体都有保持静止或运动直线运动的性质------惯性考点2.惯性1.定义：物体所具有的保持静止状态或匀速直线运动状态的性质叫惯性。2.说明：⑴惯性是物体本身的固有属性。与物体受力情况无关，与物体所处的地理位置无关，一切物体都具有惯性。⑵质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大惯性大。⑶惯性不是一种力，惯性不是一种力，惯性的大小反映了改变物体运动状态的难易程度。考点3.牛顿第二定律1.内容：物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，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：maF合3.适用范围：宏观、低速运动的物体。考点4.牛顿第三定律1.内容：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。2.表达式：FF3.说明：作用力与反作用力有“三同、三不同”。⑴三同：大小相同、性质相同、同时存在消失具有同时性⑵三不同：方向不同、作用对象不同、作用的效果不同。考点5：力学单位制广西意志教育/物理第4页共34页AB在力学中，选用质量、时间、长度三个物理量的单位作为基本单位，选定基本单位后，由物理公式推导出的单位叫导出单位。基本单位和导出单位一起组成国际单位制。3、复习方案基础过关重难点：牛顿第三定律（原创）例3.物体静止在水平桌面上，则（）A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力。B.物体所受的重力和桌面对它的的支持力是一对作用力与反作用力。C.物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力。D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力。解析：AB选项：受力分析可以得到A选项对BD选项错。C选项：物体对桌面的压力的性质是弹力所以C选项错。答案：A点评：解决这类问题的关键：是对牛顿第三定律的全面理解，任何运动状态下一对任何性质的作用力和反作用力大小相等、方向相反，要注意区分平衡力与作用力、反作用力。典型例题例4．物体A、B都静止在同一水平面上，它们的质量分别是mA和mB，与水平面之间的动摩擦因数分别为μA和μB.用平行于水平面的力F分别拉物体A、B，得到加速度a和拉力F的关系图象分别如图中A、B所示（1）利用图象求出两个物体的质量mA和mB.甲同学分析的过程是：从图象中得到F=12N时，A物体的加速度aA=4m/s2，B物体的加广西意志教育/物理第5页共34页速度aB=2m/s2，根据牛顿定律导出：,3,6ABFmmkgmkga得;乙同学的分析过程是：从图象中得出直线A、B的斜率为：kA＝tan45°=1,kB=tan26°34′=0.5,而1,1,2ABkmkgmkgm得.请判断甲、乙两个同学结论的对和错，并分析错误的原因.如果两个同学都错，分析各自的错误原因后再计算正确的结果.（2）根据图象计算A、B两物体与水平面之间动摩擦因数μA和μB的数值.解析：(1)甲同学的解法是错误,因为其忽略了滑动摩擦力;乙同学的解法也是错误的,因为坐标系的纵横坐标的单位长度表示数值不同。正确的解法：对A其斜率为411242Ak因此2Amkg对B其斜率为211244Bk因此4Amkg(2)对A和B当拉力为4N时,加速度为0对A有F=μAmAg得40.2210AAFmg对B有F=μBmBg得40.1410BBFmg点评：受力分析是学好高中物理的奠基石，同学们要培养正确受力的习惯。第2课时牛顿运动定律的应用（一）：两类基本问题1、高考解读真题品析知识：牛顿运动定律中的两类基本问题：已知受力求运动和已知运动求受力例1.（09年江苏卷）13.（15分）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m=2㎏，动力系统提供的恒定升力F=28N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s2。（1）第一次试飞，飞行器飞行t1=8s时到达高度H=64m。求飞行器所阻力f的大小；（2）第二次试飞，飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求广西意志教育/物理第6页共34页飞行器能达到的最大高度h；（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。解析：（1）第一次飞行中，设加速度为1a匀加速运动21121taH由牛顿第二定律1mafmgF解得)(4Nf（2）第二次飞行中，设失去升力时的速度为1v，上升的高度为1s匀加速运动221121tas设失去升力后的速度为2a，上升的高度为2s由牛顿第二定律2mafmg211tav22122avs解得)(4221mssh（3）设失去升力下降阶段加速度为3a；恢复升力后加速度为4a，恢复升力时速度为3v由牛顿第二定律3mafmgF+f-mg=ma4且22333422vvhaaV3=a3t3解得t3=322(s)(或2.1s)答案：⑴4N⑵42m⑶2.1S点评：牛顿运动定律两类基本问题解题的一般步骤广西意志教育/物理第7页共34页⑴由物体所受的力的情况推断出物体运动的情况：①确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图②根据力的合成或分解求出合外力（大小、方向）③根据牛顿第二定律列方程，并求出物体的加速度④结合题中所给的物体运动的初始条件，选择运动学公式求出说需要的运动学量。⑵由物体运动的情况推断出物体所受的未知力的情况：①确定研究对象②根据运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度③对研究对象进行受力分析④根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力从而求出未知力。热点关注知识：受力分析、过程分析、牛顿第二定律例2.（14分）“神舟”六号飞船完成了预定空间科学和技术试验任务后，返回舱于2005年10月17日4时11分开始从太空向地球表面按预定轨道返回，在离地10km的高度打开阻力降落伞减速下降，这一过程中若返回舱所受阻力与速度的平方成正比，比例系数（空气阻力系数）为k，设返回舱总质量M=3000kg，所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落。从某时刻开始计时，返回舱的运动v-t图象如图中的AD曲线所示，图中AB是曲线在A点的切线，切线交于横轴一点B的坐标为（8，0），CD是平行横轴的直线，交纵轴于C点C的坐标为（0，8）。G=10m/s2，请解决下列问题：（1）在初始时刻v0=160m/s时，它的加速度多大？（2）推证空气阻力系数k的表达式并算出其数值。（3）返回舱在距离高度h=1m时，飞船底部的4个反推力小火箭点火工作，使其速度由8m/s迅速减至1m/s后落在地面上，若忽略燃料质量的减少对返回舱总质量的影响，并忽略此阶段速度变化而引起空气阻力的变化，试估算每支小火箭的平均推力（计算结果取两位有效数字）广西意志教育/物理第8页共34页2、知识网络考点1.两类动力学问题1.已知物体的受力情况，求物体的运动情况。2.已知物体的运动情况，求物体的受力情况。考点2.分析两类问题的基本方法1.抓住受力情况和运动情况之间的联系的桥梁-----加速度。2.分析流程图txvvaxvvattvxatvvamaFt、、、运动情况等）、受力分析合0202200221(3、复习方案基础过关重难点：受力分析+过程分析例3.（09年安徽卷）17.为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是A.顾客始终受到三个力的作用B.顾客始终处于超重状态广西意志教育/物理第9页共34页C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D.顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下解析：在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下；在匀速运动的过程中，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下。答案：C点评：运动状态的改变取决于受力情况，准确的受力分析是解决好运动情景的基础。典型例题例4．(15分)如图所示，长，高，质量的长方体木箱，在水平面上向右做直线运动．当木箱的速度时，对木箱施加一个方向水平向左的恒力，并同时将一个质量的小球轻放在距木箱右端的P点（小球可视为质点，放在P点时相对于地面的速度为零），经过一段时间，小球脱离木箱落到地面．木箱与地面的动摩擦因数为0.2，其他摩擦均不计．取．求：（1）小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间；（2）小球放上P点后，木箱向右运动的最大位移；（3）小球离开木箱时木箱的速度．解析：FNmgfa广西意志教育/物理第10页共34页第3课时牛顿运动定律的应用（二）：共点力的平衡超重和失重1、高考解读真题品