搜索
考点一牛顿运动定律考点清单考点基础一、牛顿第一定律1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。2.意义:(1)揭示了物体在不受外力或受合外力为零时的运动规律。(2)提出了一切物体都具有惯性,即保持原来运动状态不变的特性。(3)揭示了力与运动的关系,说明力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。3.惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质。质量是物体惯性大小的唯一量度。惯性与物体是否受力及受力大小无关,与物体是否运动及速度大小无关。二、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。2.表达式:F=ma。3.物理意义反映物体运动的加速度的大小、方向与其所受作用力的关系,且这种关系是瞬时的。4.力的单位:当质量单位为kg,加速度单位为m/s2时,力的单位为N,即1N=1kg·m/s2。5.牛顿第二定律的适用范围(1)牛顿第二定律只适用于相对地面静止或匀速直线运动的参考系,即惯性参考系。(2)牛顿第二定律只适用于宏观、低速运动的物体。三、单位制、基本单位、导出单位1.单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。(1)基本量:只要选定几个物理量的单位,就能够利用这几个单位推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量叫做基本量。(2)基本单位:基本量的单位。力学中的基本量有三个,它们是质量、长度、时间;它们的单位是基本单位,在国际单位制中分别是kg、m、s。(3)导出单位:由基本单位根据物理公式推导出来的其他物理量的单位。基本物理量物理量符号单位名称单位符号质量m千克kg时间t秒s长度l米m电流I安[培]A热力学温度T开[尔文]K物质的量n摩[尔]mol发光强度I,(IV)坎[德拉]cd2.国际单位制中的基本物理量及其单位四、牛顿第三定律1.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,作用在同一直线上。2.说明:(1)作用力和反作用力是作用在两个物体上的,它们的作用效果永远不会抵消。(2)有作用力,就有反作用力,它们总是成对出现的,同时产生,同时消失,同时变化。(3)作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在两个物体上,与两个物体的运动状态无关,与两个物体的大小无关。(4)作用力与反作用力必定是同种性质的力,如作用力是弹力,反作用力必定也是弹力。考向突破考向一牛顿第一定律1.对伽利略理想斜面实验的认识伽利略是物理理想实验的开拓者。理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验,可以完美地解释物理学规律或理论。实验程序程序类型小球从斜面一端释放,上升到另一端事实如果没有摩擦,将上升到原来高度推论减小第二个斜面的倾角,小球运动得更远事实若将第二个斜面完全放平,球将永远滚动下去推论2.惯性的表现形式(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变。(2)物体受到外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大,物体运动状态难以改变;惯性小,物体运动状态容易改变。3.惯性定律与惯性的实质是不同的(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质,与物体是否受力、受力的大小无关。(2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律。4.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系(1)牛顿第一定律不是实验定律,它是以伽利略的“理想实验”为基础,经过科学抽象、归纳推理而总结出来的;牛顿第二定律是通过探究加速度与力和质量的关系得出的实验定律。(2)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,而是不受任何外力的理想情况,在此基础上,牛顿第二定律定量地指出了力和运动的联系:F=ma。注意(1)惯性不是一种力,对物体受力分析时,不能把“惯性力”作为物体实际受到的力。(2)物体的惯性总是以“保持原状态”或“反抗改变”两种形式表现出来。例1(2018浙江宁波科学中学模拟)伽利略理想实验将可靠的事实和科学推理相结合,是物理学中重要的研究方法之一,能更深刻地反映自然规律。有关的实验程序内容如下:①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度;②将两个斜面对接,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动。请按程序先后次序排列,并指出它是属于可靠的事实,还是属于抽象思维的推论。下列选项正确的是(数字表示上述程序的号码,“事实”或“推论”代表上述程序的类型) ()A.事实②→事实①→推论③→推论④B.事实②→推论①→推论③→推论④C.事实②→推论③→推论①→推论④D.事实②→推论①→推论④解析伽利略理想实验根据可靠的事实②,进行科学推理③,更深刻地推理出①④,提出力不是维持物体运动状态的原因,C正确,A、B、D错。答案C考向二牛顿第二定律1.牛顿第二定律的特性同向性公式F=ma是矢量式,任一时刻,F与a同向正比性m一定时,a∝F瞬时性a与F对应同一时刻,即a为某时刻的加速度时,F为该时刻物体所受的合外力因果性F是产生a的原因,物体具有加速度是因为物体受到的合外力不为0同一性有三层意思:①任意时刻,加速度a相对同一惯性系(一般指地面)②F=ma中,F、m、a对应同一物体或同一系统③F=ma中,各量统一使用国际单位制单位独立性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力、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局限性①只适用于宏观、低速运动的物体,不适用于微观、高速运动的粒子②物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系(惯性系)而言的2.应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体。(2)进行受力分析和运动状态分析,画好受力分析图,明确物体的运动性质和运动过程。(3)选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向。(4)求合外力F合。(5)根据牛顿第二定律F合=ma或 列方程求解,必要时还要对结果进行讨论。xxyyFmaFma注意独立性原理是牛顿第二定律正交分解法的基础,根据独立性原理,把物体所受的各力分解在相互垂直的方向,在这两个方向分别列牛顿第二定律方程。这就是牛顿第二定律的正交分解法。例2(2018浙江宁波重点中学期末)如图所示,质量为M的小英坐在质量为m的雪橇上,狗拉着雪橇沿水平地面从静止开始向左移动了一段距离,假定狗对雪橇的拉力恒为F且与水平方向成θ角。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为μ,则下列说法正确的是 ()A.雪橇对小英的作用力大小大于MgB.雪橇受到的滑动摩擦力大小为μ(M+m)gC.雪橇受到的滑动摩擦力大小为FcosθD.地面对雪橇的支持力大小为mg-Fsinθ解析对小英进行受力分析,受到重力、雪橇对小英的支持力FN和摩擦力f的作用,在竖直方向上FN=Mg,水平方向上f=Ma,雪橇对小英的作用力大小F= = Mg,故A正确;对雪橇和小英整体受力分析,受到四个力作用:竖直向下的重力(m+M)g、斜向左上方的拉力F、水平向右的摩擦力μN、竖直向上的支持力N。22NFf22()()MgMa在竖直方向上Fsinθ+N=Mg+mg,地面对雪橇的支持力大小为N=Mg+mg-Fsinθ,雪橇受到的滑动摩擦力大小为μ(Mg+mg-Fsinθ),水平方向有Fcosθ-f=(m+M)a,所以雪橇受到的滑动摩擦力大小小于Fcosθ,故B、C、D错误。答案A考向三牛顿第三定律相互作用力与一对平衡力的对比作用力与反作用力一对平衡力相同点大小相等,方向相反,作用在同一条直线上 概念作用力与反作用力是指相互作用的两个物体间的一对相互作用力二力平衡是指作用在同一物体上的两个力,若大小相等,方向相反,并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡公式FAB=-FBAF1-F2=0或F1=F2涉及物体只涉及两个物体要涉及三个物体(两个施力物体、一个受力物体)受力物体分别作用在两个物体上共同作用在一个物体上合力问题不能合成合力为零力的性质性质一定相同性质不一定相同依赖关系相互依存,同时产生、同时变化、同时消失无依赖关系,不一定同时产生、同时变化、同时消失作用效果使各自的受力物体产生一个加速度或分加速度,彼此间不平衡使同一受力物体平衡例3(2019浙江杭州模拟八,3)为了缓解高三学生学习压力,学校往往会在高考前夕举行拔河比赛,帮助学生释放压力,激情迎考。为了分析问题的方便,我们把拔河比赛简化为两个人拔河(如图)。如果绳质量不计,且保持水平,甲、乙两人在“拔河”比赛中甲获胜,则下列说法中正确的是 ()A.甲对乙的拉力始终大于乙对甲的拉力B.甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力C.只有当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力解析甲拉乙的力与乙拉甲的力是作用力与反作用力时,大小始终相等,与运动状态无关,故A、B、C错误;不管谁获胜,甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是当地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力时,甲才能获胜,故D正确。答案D考点二牛顿运动定律的应用考点基础一、运用牛顿运动定律解决的两类基本问题1.两类动力学问题及解题思路分析解决这两类问题的关键是抓住受力情况和运动情况之间的“桥梁”——加速度。二、超重和失重1.实重和视重(1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关。(2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即视重。现象实质运动状态超重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于自身重力的现象物体具有竖直向上的加速度或加速度有竖直向上的分量加速上升或减速下降失重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力的现象物体具有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量加速下降或减速上升完全失重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象物体在竖直方向的加速度向下,且大小等于g自由落体或无阻力的抛体运动2.超重、失重和完全失重的比较考向突破考向牛顿运动定律应用1.解决动力学基本问题时对力的处理方法(1)合成法在物体受力个数较少时一般采用“合成法”。(2)正交分解法若物体的受力个数较多,则一般采用“正交分解法”。①分解力而不分解加速度,此法一般规定加速度的方向为x轴正方向。②分解加速度而不分解力,此法一般是以某个力的方向为x轴正方向。例1(2018浙江嘉兴一中期中)质量为m的物块在倾角为θ的粗糙斜面上匀加速下滑。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,则物块的加速度大小将() A.变大B.变小C.不变D.以上情况都有可能解析质量为m的物块在倾角为θ的粗糙斜面上匀加速下滑,加速度大小a= =g(sinθ-μcosθ)对物块施加一个竖直向下的恒力F,对物块受力分析,如图 则物块的加速度大小a'= =(g+ )(sinθ-μcosθ)a故A正确,B、C、D错误。故选A。asin-cosmgθμmgθm()sin-()cosmgFθμmgFθmFm答案A2.利用图像解答牛顿运动定律问题(1)处理图像问题的关键是搞清图像所揭示的物理规律或物理量间的函数关系,全面系统地看懂图像中的“轴”“线”“点”“斜率”“面积”“截距”等所表示的物理意义。在运用图像求解问题时,还需要具有将物理规律转化为图像的能力。运用图像解题包括两个方面:(1)用给定的图像解答问题;(2)根据题意去作图,运用图像去解答问题。(2)图像语言、函数语言及文字语言是表达物理过程与物理参数关系的三种语言。要求能够在任意两种语言间相互转换,以便用相对简单的方法解决物理问题。(3)文字语言、函数语言、图像语言