高三复习讲义第三章牛顿运动定律.doc

第三章　牛顿运动定律
一、牛顿第一定律
1．内容：一切物体总保持_____________状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．
2．意义
(1)揭示了物体的固有属性：一切物体都有_____，因此牛顿第一定律又叫惯性定律．
(2)揭示了力与运动的关系：力不是_____物体运动状态的原因，而是_____物体运动状态的原因，即产生加速度的原因．
二、惯性
1．定义：物体具有保持原来_____________状态或_____状态的性质．
2．表现：物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或匀速直线运动状态；物体受外力作用时其惯性表现在反抗运动状态的_____．
3．量度：_____是惯性大小的量度，_____大的物体惯性大，_____小的物体惯性小．
即时应用1关于物体的惯性，下列说法正确的是(　　)
A．质量相同的两个物体，在阻力相同的情况下，速度大的不易停下来，所以速度大的物体惯性大
B．质量相同的物体，惯性相同
C．推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力大，所以静止的物体惯性大
D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上惯性小
即时应用1关于物体的惯性，下列说法正确的是(　　)
A．质量相同的两个物体，在阻力相同的情况下，速度大的不易停下来，所以速度大的物体惯性大
B．质量相同的物体，惯性相同
C．推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力大，所以静止的物体惯性大
D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上惯性小
即时应用2关于牛顿第一定律的说法正确的是(　　)
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
三、牛顿第三定律
1．内容：两物体之间的作用力(F)与反作用力(F′)总是大小_____、方向_____，且作用在同一条直线上．
2．表达式：F＝－F′.
特别提示：(1)作用力和反作用力同时产生，同时消失，同种性质，作用在不同的物体上,各自产生的效果，不会相互抵消．
(2)作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关．
即时应用3 (2013·彭州中学高三模拟)如图所示，用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列说法中正确的是(　　)
A．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力
B．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力
C．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力
D．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力
热身体验
1.以下说法正确的是(　　)
A．物体不受外力作用时，一定处于静止状态
B．要物体运动必须有力作用，没有力的作用，物体将静止
C．要物体静止必须有力作用，没有力的作用，物体将运动
D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态
2．(2012·高考新课标全国卷改编)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是(　　)
A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B．不受力的物体有惯性，受力的物体没有惯性
C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动
3．关于作用力与反作用力的说法正确的是(　　)
A．只有相互作用的两个物体都处于平衡状态时，作用力与反作用力大小才相等
B．由于作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，所以两者产生的效果相互抵消
C．放在斜面上的物体受到的支持力的反作用力是物体重力在垂直斜面方向的分力
D．作用力与反作用力的性质一定相同
考点1　理想斜面实验
科学思维和科学方法是我们认识世
界的基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，如图所示，其中有一个是经验事实，其余是推论．
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；
②两个对接的斜面，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．
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列______(只要填写序号即可)．在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是(　　)
A．①是事实，②③④是推论
B．②是事实，①③④是推论
C．③是事实，①②④是推论
D．④是事实，①②③是推论
跟踪训练1如图为伽利略的“理想实验”示意图，两个斜面对接，让小球从其中一个固定的斜面滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面的倾角逐渐减小直至为零．这个实验的目的是为了说明(　　)
A．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度
B．如果没有摩擦，小球运动时机械能守恒
C．维持物体做匀速直线运动并不需要力
D．如果物体不受到力，就不会运动
考点2　牛顿第三定律的应用
如图所示为杂技“顶竿”表演的示意图：一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为(　　)
A．(M＋m)g　　　　 B．(M＋m)g－ma
C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g

跟踪训练2 (2013·石室中学高三模拟)质量为60 kg的人站在水平地面上，用定滑轮装置将质量为m＝40 kg的重物送入井中．当重物以2 m/s2的加速度加速下落时，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)(　　)

A．200 N B．280 N
C．320 N D．920 N

第二节　牛顿第二定律　两类动力学问题
一、牛顿第二定律
1．内容：物体加速度的大小跟所受的合力成____，跟物体的质量成____，加速度的方向跟合力的方向____．
2．表达式：F合＝ma
3．适用范围
(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面____或_____________的参考系．
(2)牛顿第二定律只适用于____物体(相对于分子、原子等)、____运动(远小于光速)的情况．
即时应用1对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力F，当力刚开始作用瞬间(　　)
A．物体立即获得速度
B．物体立即获得加速度
C．物体同时获得速度和加速度
D．由于物体没有来得及运动，所以速度和加速度都为零
二、两类动力学问题
1．已知物体的受力情况，求物体的________．
2．已知物体的运动情况，求物体的________．
特别提示：利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关系,是解决这类问题的思考方向．
即时应用2 (2013·扬州测试)如图所示，质量为10 kg的物体拴在一个被水平拉伸的轻质弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体处于静止状态．若小车以1 m/s2的加速度水平向右运动，物体相对小车仍然静止，则(g＝10 m/s2)(　　)
A．因为物体相对小车静止，所以其合力为0
B．因为物体向右加速运动，所受合力F＝10 N
C．因为物体相对小车静止，所以所受摩擦力未变
D．物体所受摩擦力大小仍为5 N，方向变为向右
三、力学单位制
1．单位制：由____单位和____单位一起组成了单位制．
2．基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共七个，其中力学有三个，它们是____、____、____，它们的单位分别是____、____、____．
3．导出单位：由基本物理量根据_________推导出来的其他物理量的单位．
热身体验
1.(2012·高考海南卷)根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是(　　)
A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B．物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度
C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比
D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比
2.如图所示，质量m＝10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用，则物体产生的加速度是(g取10 m/s2)(　　)
A．0 B．4 m/s2，水平向右
C．2 m/s2，水平向左 D．2 m/s2，水平向右
3．关于单位制，下列说法中正确的是(　　)
A．kg、m/s、N是导出单位
B．kg、m、C是基本单位
C．在国际单位制中，时间的基本单位是s
D．在国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的
考点1　运动过程的动态分析
如图所示，一轻弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点．今用一小物体m把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的动摩擦因数恒定，下列说法正确的是(　　)
A．物体从A到B速度越来越大，从B到C速度越来越小
B．物体从A到B速度越来越小，从B到C加速度不变
C．物体从A到B先加速后减速，从B到C一直做减速运动
D．物体在B点所受合力为零
跟踪训练1 (2013·南京外国语学校高三月考)在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根轻质弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球．某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ，在这段时间内木块与车厢保持相对静止，如图所示．不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的(　　)
A．伸长量为tanθ　　　　　　 B．压缩量为tanθ
C．伸长量为 D．压缩量为

考点2　两类动力学问题的求解
如图，质量m＝2 kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L＝20 m．用大小为30 N，沿水平方向的外力拉此物体，经t0＝2 s拉至B处．(已知cos37°＝0.8，sin37°＝0.6，取g＝10 m/s2)．

(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ；
(2)用大小为30 N，与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t.
跟踪训练2 (2012·高考江苏卷)将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图像，可能正确的是(　　)

考点3　动力学图像问题
飞船返回舱返回时，打开降落伞后竖直减速下降，这一过程若返回舱所受空气阻力与速度的平方成正比，比例系数为k，从某时刻起开始计时，返回舱的v－t图像如图所示，图中AE是曲线在A点的切线，切线交横轴于一点E，其坐标为(8,0)，CD是AB的渐近线，返回舱质量M＝400 kg，g取10 m/s2.
试问：
(1)返回舱在这一阶段做什么运动？
(2)设在初始时刻vA＝120 m/s，此时它的加速度为多大？
(3)空气阻力系数k为多少？

跟踪训练3 如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m,2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有(　　)
A．a1＝a2＝a3＝a4＝0
B．a1＝a2＝a3＝a4＝g
C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g
D．a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g

第三节　牛顿运动定律的综合应用
一、超重和失重
1．超重
(1)物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) ____物体所受重力的现象称为超重现象．
(2)产生条件：物体具有____的加速度．
2．失重
(1)物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) ____物体所受重力的现象称为失重现象．
(2)产生条件：物体具有____的加速度．
3．完全失重
物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) _______的现象称为完全失重现象．
4．视重
当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重．视重大小等于秤所受的拉力或压力．
特别提示：(1)物体超重或失重时，所受重力并没有变化．
(2)物体是处于超重状态还是失重状态,与物体的速度没有关系．
即时应用1一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则(　　)

A．t3时刻火箭距地面最远
B．t2～t3的时间内，火箭在向下降落
C．t1～t2的时间内，火箭处于失重状态
D．0～t3的时间内，火箭始终处于失重状态
二、解答连接体问题的常用方法
1．整体法
当系统中各物体的_______相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的_________，当整体受到的外力已知时，可用_____________求出整体的加速度．
2．隔离法
当求解系统内物体间__________时，常把物体从系统中“隔离”出来，进行分析，依据牛顿第二定律列方程．
3．外力和内力
(1)外力：系统外的物体对研究对象的作用力；
(2)内力：系统内物体之间的作用力．
即时应用2如图所示，两个质量分别为m1＝2 kg、m2＝3 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接，两个大小分别为F1＝30 N，F2＝20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则(　　)

A．弹簧测力计的示数是10 N
B．弹簧测力计的示数是50 N
C．物体的加速度a＝2 m/s2
D．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度为4 m/s2
热身体验
1.关于超重和失重的下列说法中，正确的是(　　)
A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了
B．物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用
C．物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态
D．物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化
2．(2013·扬州中学模拟)如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块A、B，在水平推力F的作用下运动，用FAB代表A、B间的相互作用力，则(　　)

A．若地面是完全光滑的，FAB＝F
B．若地面是完全光滑的，FAB＝
C．若地面是有摩擦的，FAB＝F
D．若地面是有摩擦的，FAB＝
考点1　超失重现象的分析与计算
(2013·乐山一中高三质检)如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲－起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线．由图线可知该同学(　　)

A．体重约为650 N
B．做了两次下蹲—起立的动作
C．做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2 s起立
D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
跟踪训练1在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是(　　)
A．晓敏同学所受的重力变小了
B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C．电梯一定在竖直向下运动
D．电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下

考点2　整体法与隔离法的应用
如图所示，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的一半，即a＝g，则小球在下滑的过程中，木箱对地面的压力为(　　)
A．(M＋m)g　　　　　　　　 B.g
C.g D.g
跟踪训练2　(2012·高考江苏卷)如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是(　　)
A.
B.
C.－(m＋M)g
D.＋(m＋M)g
考点3　传送带问题
如图所示，倾角为37°，长为

l＝16 m的传送带，转动速度为v＝10 m/s，动摩擦因数μ＝0.5，在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m＝0.5 kg的物体．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2.求：
(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间；
(2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间．

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