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第1讲牛顿运动定律的认识知识梳理一、牛顿第一定律1.内容:一切物体总保持①匀速直线运动状态或②静止状态,直到有外力迫使它③改变这种状态为止。2.意义:揭示了力与运动的关系,即力不是④维持运动的原因,力是⑤改变运动状态的原因;表明了一切物体都具有⑥惯性,即保持原来运动状态不变的性质。3.惯性:⑦质量是物体惯性大小的量度,即物体的惯性仅与⑧质量有关。二、牛顿第二定律1.内容:物体的加速度与①所受的合力成正比,与②物体的质量成反比,加速度的方向与③合力的方向相同。2.表达式:④F=ma。3.意义:定量地揭示了力和运动的关系,即物体⑤所受的合力和⑥质量决定了加速度。三、力学单位制1.单位制:①基本单位和②导出单位一起组成了单位制。2.力学中的基本单位:力学单位制中的基本单位有③千克(kg)、米(m)和秒(s)。3.导出单位:导出单位有④N、⑤m/s、⑥m/s2等。 1.下列对运动的认识不正确的是 (A)A.必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就静止B.伽利略认为如果完全排除空气的阻力,所有的物体将下落得同样快C.牛顿认为力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因D.伽利略根据理想实验推出,若没有摩擦,在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去解析力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因,选项A错。2.(2020东城期末)如图所示,人站在船上撑竿使船离岸,在此过程中 (B) A.竿对岸的作用力大于岸对竿的作用力B.人与船之间存在着相互作用的摩擦力C.岸对竿的作用力使船的运动状态发生改变D.人受到的重力和竿对人的作用力是一对平衡力3.(多选)如图所示,质量为20kg的物体,沿水平面向右运动,它与水平面间的动摩擦因数为0.1,同时还受到大小为10N的水平向右的力的作用,则该物体(g取10m/s2) (AD) A.受到的摩擦力大小为20N,方向向左B.受到的摩擦力大小为20N,方向向右C.运动的加速度大小为1.5m/s2,方向向右D.运动的加速度大小为0.5m/s2,方向向左解析受到的摩擦力大小为f=μN=μmg=20N,方向向左;加速度大小a= =0.5m/s2,方向向左。-fFm4.如图所示,A、B为两个质量相等的小球,由细线相连,再用轻质弹簧悬挂起来,在A、B间细线烧断后的瞬间,A、B的加速度分别是(重力加速度为g)(C)A.A、B的加速度大小均为g,方向都竖直向下B.A的加速度为0,B的加速度大小为g、竖直向下C.A的加速度大小为g、竖直向上,B的加速度大小为g、竖直向下D.A的加速度大小为g、竖直向下,B的加速度大小为g、竖直向下解析在细线烧断前,A、B两球的受力情况如图甲所示,由平衡条件可得 对B球有F线'=mg对A球有F弹=mg+F线又F线'=F线在细线烧断后,线的弹力立即消失,弹簧弹力及各球重力不变,两球的受力情况如图乙所示。由牛顿第二定律可得B球有向下的重力加速度g对A球有F弹-mg=maA解得aA=g,方向向上。综上分析,选C。5.物块以初速度v0从底端沿足够长的固定斜面上滑,该物块的速度图像不可能是 (C) 解析若斜面光滑,物块上滑时的加速度与下滑时的加速度大小一样,因此v-t图线的斜率保持不变,A可能;若斜面粗糙,物块可能滑到顶端时由于最大静摩擦力大于物块的重力沿斜面向下的分力,物块会静止在最高点,D可能;也可能物块重力沿斜面向下的分力大于最大静摩擦力再从最高点滑下来,这时由于向下滑时摩擦力向上,物块加速度小于上滑时的加速度,图像的斜率减小,B有可能,因此只有C不可能。深化拓展考点一对牛顿第一定律和惯性的理解一、伽利略对运动和力的关系的研究1.伽利略通过理想斜面实验揭示:力不是维持物体运动的原因2.重要意义:从实际实验出发,通过条件的理想化和合理的逻辑推理,深刻揭示出运动的本质。其精妙绝伦的独特的研究方法,给物理的科学研究指明了方向,标志着物理学的真正开端。 二、惯性一切物体都具有保持原有运动状态不变的性质,这就是惯性。1.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。惯性大小的唯一量度是物体的质量。2.惯性不是一种力。惯性大小反映了改变物体运动状态的难易程度。物体的惯性越大,它的运动状态越难以改变。三、力的本质作用力是改变物体运动状态的原因,有速度变化就一定有加速度,所以说力是使物体产生加速度的原因。 1-1(2020朝阳期中)下列说法正确的是 (C)A.汽车速度越大越难停下,表明物体的速度越大其惯性越大B.汽车转弯时速度方向改变,表明其惯性也随之改变C.被抛出的小球尽管速度的大小和方向都改变了,但其惯性不变D.物体保持匀速直线运动或静止状态时,一定不受其它外力的作用解析惯性是描述物体本身特性的,与运动状态无关。1-2(多选)一汽车在各处路面情况相同的公路上沿直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行位移的讨论,正确的是 (BC)A.车速越大,它的惯性越大B.质量越大,它的惯性越大C.车速越大,刹车后滑行的位移越长D.车速越大,刹车后滑行的位移越长,所以惯性越大解析要理解质量是惯性大小的唯一决定因素,惯性是物体的固有属性,其大小由物体的质量决定,质量越大,惯性越大,所以A错、B对。滑行位移与刹车时的速度有关,因为刹车过程中,其加速度是一定的,根据v2- =2ax,知车速越大,其滑行位移越大,而与其惯性大小无关,所以C对、D错。20v考点二牛顿第二定律一、理解牛顿第二定律中的“五性”五性 2-1给静止在光滑水平面上的物体,施加一个水平拉力,当拉力刚开始作用的瞬间,下列说法正确的是 (B)A.物体同时获得速度和加速度B.物体立即获得加速度,但速度仍为零C.物体立即获得速度,但加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零解析根据牛顿第二定律,力和加速度是瞬时对应关系,拉力刚开始作用的瞬间,物体立即获得一个加速度,但速度仍为零,因为速度的增加需要时间,B正确。2-2(2020朝阳期中)飞机起飞后在某段时间内斜向上做加速直线运动,用F表示此时空气对飞机的作用力,下列关于F的示意图正确的是 (A) 解析飞机只受重力和空气对它的作用力F,做加速直线运动,则F与重力的合力应与运动方向相同,因此A正确。二、动态变化问题1.由F合=ma知,当F合的大小变化时,会立即造成加速度a的大小随之变化;当F合的方向变化时,也会使加速度a的方向立即变化。2.当加速度a与速度v同向时,物体会加速,反之物体将减速。 2-3如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是 (C)A.小球刚接触弹簧时的瞬间速度最大B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先增大后减小解析小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后反向增大,因此加速度先减小后反向增大,小球的速度先增大后减小,当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。2-4雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如图所示的图像中,能正确反映雨滴下落运动情况的是 (C) 解析雨滴在下落过程中受重力和空气阻力作用,由牛顿第二定律有mg-f=ma,由于阻力随雨滴下落速度的增大而增大,所以雨滴做加速度减小的加速运动,直到加速度减小到零,速度达到最大,此后雨滴以最大速度匀速运动,只有C图符合。三、瞬时加速度问题分析时要注意区分两种模型:刚性绳模型弹簧模型代表物轻绳、轻杆、接触面轻弹簧、橡皮绳不同点是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,弹力立即消失,不需要形变恢复的时间(一般题目中所给的轻绳、轻杆和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理)此种物体的特点是形变量大,形变恢复需要较长时间,在瞬间问题中,其弹力的大小不能发生突变,往往可以看成是不变的相同点都是质量可忽略的理想化模型,都会发生形变而产生弹力,通常同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关【情景素材·教师备用】 2-5(多选)如图所示,A、B球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为θ的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是(重力加速度为g) (BC)A.两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gsinθB.B球的受力情况未变,瞬时加速度为零C.A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2gsinθD.弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬时加速度向下,瞬时加速度都不为零解析细线烧断前后两球的受力如图所示 细线烧断瞬间,弹簧的形变量不能发生突变,弹簧弹力与原来相等,对B球受力平衡,aB=0,细线在烧断瞬间弹力立刻消失,不需要形变恢复时间,即发生突变,因此A球所受合力为mgsinθ+kx=2mgsinθ=maA,解得aA=2gsinθ,方向沿斜面向下,故A、D错误,B、C正确。2-6如图甲所示,一质量为m的物体系于两根细线L1、L2上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态。求解下列问题:(重力加速度为g) (1)现将线L2剪断,求剪断L2的瞬间物体的加速度;(2)若将图甲中的细线L1换成质量不计的轻弹簧,此时物体的位置不变,如图乙所示,其他条件不变,求剪断L2的瞬间物体的加速度。答案(1)gsinθ,方向垂直L1斜向下(2)gtanθ,方向水平向右解析(1)当细线L2被剪断的瞬间,因细线L2对物体的拉力突然消失,而引起L1上的张力发生突变,使物体的受力情况改变,瞬时加速度沿垂直L1的方向斜向下方,大小为a=gsinθ。(2)当细线L2被剪断时,细线L2对物体的弹力突然消失,而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程,不能突变),因而弹簧的弹力不变,它与重力的合力与细线L2对物体的弹力是一对平衡力,等大反向,所以细线L2剪断时,物体的瞬时加速度大小为a=gtanθ,方向水平向右。