牛顿运动定律知识点整理单.doc

如皋市搬经中学2018-2019学年度高一物理复习讲义
牛顿运动定律知识点整理
一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律：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。
理解要点：
（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持；
（2）它定性地揭示了运动与力的关系，即力是改变物体运动状态的原因，力是使物体产生加速度的原因。
（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性；一切物体都有保持原有运动状态的性质，这就是惯性。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）。质量是物体惯性大小的唯一量度。
典型例题
1.(多选)关于牛顿第一定律的说法正确的是(　BD　)
A．牛顿第一定律是理想的实验定律
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C．惯性定律与惯性的实质是相同的
D．物体的运动不需要力来维持
2.物体A的质量为10 kg，物体B的质量为20 kg，A、B分别以20 m/s 和10 m/s的速度运动，则下列说法中正确的是(　B　)
A．A的惯性比B大
B．B的惯性比A大
C．A和B的惯性一样大
D．不能确定A、B的惯性大小关系

二、牛顿第二定律
1.内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。公式F=ma.
理解要点：

（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律研究其效果，分析出物体的运动规律；反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况
（2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速度而不是速度；
（3）牛顿第二定律是矢量关系，加速度的方向总是和合外力的方向相同的。
（4）牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿（使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.）
（5）应用牛顿第二定律解题的步骤：
①明确研究对象 ②受力分析 ③运动分析④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。
（6）运用牛顿运动定律解决的动力学问题
解题思路图解如下：

典型例题：
1.（矢量性）如图，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向
右做匀加速运动时，球所受合外力的方向沿图中的(　D　)
A．OA方向　　 　B．OB方向
C．OC方向 D．OD方向

2.（瞬时性）如图所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为　（　B　）
A.0　　　 B.　 C.g 　D.
3.(多选)如图所示，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足够长的水平轻弹簧，则当木块接触弹簧后，下列判断正确的是( BCD　)
A．木块立即做减速运动
B．木块在一段时间内速度仍增大
C．当F等于弹簧弹力时，木块速度最大
D．弹簧压缩量最大时，木块速度为零但加速度不为零
4.（临界问题）如图所示，细线的一端固定于倾角为450的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度a= 向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以a=2g的加速度向左运动时，线中拉力T= 。
mg
a
T
N
450
分析与解：当滑块具有向左的加速度a时，小球受重力mg、绳的拉力T和斜面的支持力N作用，如图12所示。
在水平方向有Tcos450-Ncos450=ma; 在竖直方向有Tsin450-Nsin450-mg=0.
由上述两式可解出：
mg
a
T
α
由此两式可看出，当加速度a增大时，球受支持力N减小，绳拉力T增加。当a=g时，N=0，此时小球虽与斜面有接触但无压力，处于临界状态。这时绳的拉力T=mg/cos450=.
当滑块加速度a>g时，则小球将“飘”离斜面，只受两力作用，如图13所示，此时细线与水平方向间的夹角α<450.由牛顿第二定律得：Tcosα=ma,Tsinα=mg,解得。
（连接体问题）
1.已知外力求内力（先整体后隔离）
如果已知连接体在合外力的作用下一起运动，可以先把连接体系统作为一个整体，根据牛顿第二定律求出他们共同的加速度；再隔离其中的一个物体，求相互作用力。
2.已知内力求外力（先隔离后整体）
如果已知连接体物体间的相互作用力，可以先隔离其中一个物体，根据牛顿第二定律求出他们共同的加速度；再把连接体系统看成一个整体，求解外力的大小。
5. 如上图所示，质量分别为m1、m2的两个物块放在光滑的水平面上，中间用细绳相连，在F拉力的作用下一起向右做匀加速运动，求中间细绳的拉力为多大？
解析：两个物块组成连接体系统，具有共同的加速度，把他们看作整体，根据牛顿第二定律可得：
m1
m2
F
解得：加速度
再隔离后面的物块m1，它受重力G、支持力N和拉力T三个力作用，根据牛顿第二定律可得： 带入可得：
m1
F
m2
m1
m2
F
6.如图所示，质量分别为m1、m2的两个物块，中间用细绳相连，在拉力的作用下一起向上做匀加速运动，已知中间细绳的拉力为T，求F的大小？
解析：
先隔离后面的物块m1，它受重力G、和拉力T两个力作用，根据牛顿第二定律可得：T-m1g =m1a ，求得：a=
再分析整体两个物块具有共同的加速度，把他们看作整体，根据牛顿第二定律可 得：

解得：F = （m1+m2）g +

7.水平传送带A、B以v=2m/s的速度匀速运动，A、B相距11m，一物体从A点由静止释放，物体与传送带间的动摩擦因数=0.2，（取g=10m／s2）求：
v
L
（1）物体加速时的加速度多大？
（2）则物体从A沿传送带运动到B所需的时间是多少？
解：（1）对物体受力分析： f =ma,μmg=ma ,a =μg=2 m/s2
(2)匀加速运动的时间 t1 =v/a =1s，匀加速直线运动的位移x1==1m，匀速运动的位移x2=11-1=10m，匀速运动时间t2=5s，所以总时间t=6s
8.（超重和失重）探究超重和失重规律时，一位体重为G的同学站在一个压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图像，则下列图像中可能正确的是 (　D　)
m1
m2
F

三、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，作用在同一直线上。
理解要点：
(1)作用力和反作用力相互依赖性，它们是相互依存，互以对方作为自已存在的前提；
（2）作用力和反作用力的同时性，它们是同时产生、同时消失，同时变化，不是先有作用力后有反作用力；
（3）作用力和反作用力是同一性质的力；
（4）作用力和反作用力是不可叠加的，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力，两个力的作用效果不能相互抵消，这应注意同二力平衡加以区别。
（5）区分一对作用力反作用力和一对平衡力：一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。不同点有：作用力反作用力作用在两个不同物体上，而平衡力作用在同一个物体上；作用力反作用力一定是同种性质的力，而平衡力可能是不同性质的力；作用力反作用力一定是同时产生同时消失的，而平衡力中的一个消失后，另一个可能仍然存在。
典型例题：
1.物体静止于水平桌面上，则(　D　)
A．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力
B．物体的重力和桌面对它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，这两个力是同性质的力
D．桌面对物体的支持力大小等于物体的重力大小，这两个力是一对平衡力

四、探究牛顿第二定律实验
1、实验器材
小车、砝码、小盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、电磁打点计时器、低压交流电源、纸带，复写纸，托盘天平、刻度尺等
2、实验步骤
（1）用天平测出小车和小盘（包括盘中砝码）的质量分别为M、m0
（2）按图将实验器材安装好（小车上先不系绳子）
（3）平衡摩擦力
（4）将小盘（包括盘中砝码）通过细绳系在小车上，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上此时所挂小盘（包括盘中砝码）的重力F1。
（5）保持小车的质量不变，增减小盘中的重物，重复步骤（4）多做几次实验，并记录好相应纸带和小盘（包括盘中砝码）的重力。
（6）保持小车所受的合力（即小盘和重物的总重力）不变，在小车上加重物，并测出小车和放上重物后的总质量m1，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上小车与重物的总质量。
（7）继续在小车上加重物，重复步骤（6）多做几次实验，并记录好相应纸带和小车与重物的总质量。
（8）求出速度a，将得到的数据填入表中，以便进行数据研究。
3、注意事项
（1）平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘中砝码的质量，还是改变小车上所加重物的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
（2）实验时要先接通电源后放开小车。
（3）本实验小车的总质量M（包括车上重物的质量）远大于小盘和盘中砝码的总质量m，只有这样，小盘和盘中砝码的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
（4）每次开始时小车应尽量靠近打点计时器。
（5）作图时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧，离直线较远的点应该舍弃不予考虑。
4、数据处理
（1）利用Δx=aT2及逐差法求a.
（2）以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比
（3）以a为纵坐标,1/m为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a与m成反比.
5、误差分析
①a-F图像与纵轴有交点：平衡摩擦力过度（倾角过大），未计砝码盘的质量
②a-F图像与横轴有交点：未完全平衡摩擦力（倾角过小）
a
1/M
o
③图像弯曲：未满足M>>m
a
F
o
①
②
③

典型例题
1.某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验过程是：

(1)图甲所示为实验装置图。图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为______ m/s2(结果保留两位有效数字)。
(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量。根据实验数据做出了加速度a随拉力F的变化图线，如图所示。图中直线没有通过原点，其主要原因是______________________________________________________________________。
(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a、质量m及其对应的的数据如表中所示：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/(m·s－2)
1.90
1.72
1.49
1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车和砝码质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
/kg－1
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
a．请在坐标纸中画出a­图线：
b．根据作出的a­图线可以得到的结论是：__________________________________。

解析：
(1)0.43　(2)实验前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分)
(3)a.如图所示
b．图线为过原点的直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比

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