高考物理大一轮复习专题三牛顿运动定律共张.ppt

专题专题三三 牛顿牛顿运动定律运动定律【物理】：专题三 牛顿运动定律考考考考情精解读情精解读情精解读情精解读A.A.A.A.考点帮考点帮考点帮考点帮知识全通关知识全通关知识全通关知识全通关目录目录CONTENTS考纲要求考纲要求命题规律命题规律命题分析命题分析预测预测考点考点1 1 牛顿牛顿运动定律的理解与应用运动定律的理解与应用考点考点2 2 动力学动力学两类基本问题及四大典型模型两类基本问题及四大典型模型考点考点3 3 实验实验：探究加速度与力、质量的关系：探究加速度与力、质量的关系核心素养聚核心素养聚焦焦方法方法1 1 牛顿牛顿运动定律的理解及应用方法运动定律的理解及应用方法方法方法2 2 求解求解动力学两类基本问题的方法动力学两类基本问题的方法方法方法3 3 实验实验改进与创新问题的求解改进与创新问题的求解方法方法 B.B.B.B.方法帮方法帮方法帮方法帮题型全突破题型全突破题型全突破题型全突破C.C.C.C.考法帮考法帮考法帮考法帮考向全扫描考向全扫描考向全扫描考向全扫描考向考向1 1 运用运用牛顿第二定律分析力和运动的关系牛顿第二定律分析力和运动的关系考向考向2 2 分析分析动力学中的三个典型模型动力学中的三个典型模型考向考向3 3 探究探究加速度与力、质量的关系加速度与力、质量的关系物理 专题三：牛顿运动定律 考情精解读考情精解读考纲要求考纲要求核心考点核心考点命题规律命题规律考向必究考向必究核心素养聚焦核心素养聚焦命题分析预测命题分析预测物理 专题三：牛顿运动定律 牛顿运动定律及其应用超重和失重实验:验证牛顿运动定律考纲要求核心考点核心考点考题取样考题取样考向必究考向必究1.牛顿运动定律的理解与应用2018全国,T152016全国,T182016全国,T162014全国,T24考查F-x图象、受力分析及牛顿运动定律等相关知识点(考向2)考查牛顿运动定律及运动和力的关系(考向1)考查牛顿第二定律及机械能守恒定律(考向1)已知物体运动情况求解受力情况(考向1)2.动力学两类基本问题及四大典型模型2018江苏,T72017全国,T252015全国,T25考查牛顿第二定律、受力分析等相关知识点(考向2)通过滑板滑块模型考查牛顿运动定律等知识点(考向2)借助斜面上叠加体的相对运动考查学生的分析综合能力(考向2)3.实验:探究加速度与力、质量的关系2016全国,T232015全国,T222014全国,T22考查探究加速度与所受合外力关系的实验(考向3)根据牛顿运动定律考查设计性实验(考向3)考查实验原理、实验方法及实验误差等内容(考向3)命题规律重点考查对牛顿运动定律的理解及灵活应用,试题联系生产、生活实际,涉及临界、极值并与图象相结合等的综合应用,对学生的理解能力、分析综合能力及应用数学方法解题的能力等要求较高.命题分析预测A.A.考点帮考点帮知识知识全通关全通关考点考点1 1 牛顿运动定律的理解与牛顿运动定律的理解与应用应用 考点考点2 2 动力学两类基本问题及动力学两类基本问题及四大典型模型四大典型模型 考点考点3 3 实验：探究加速度与力、实验：探究加速度与力、质量的关系质量的关系物理 专题三：牛顿运动定律 1.对牛顿第一定律的理解一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.考点1 运动的描述提醒:(1)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.(2)运动状态的改变就是速度的改变,包含速度的大小和方向任意一个发生改变或两者同时发生改变.(3)一切有质量的物体都具有惯性,质量是惯性大小唯一的量度.物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 矢量性 公式F=ma是矢量式,任一时刻,a与F同向.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了力.同一性 F=ma中,F、m、a对应同一物体或同一系统.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)力和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、低速运动情况,不适用于微观、高速运动情况;(2)只适用于惯性参考系.物理 专题三：牛顿运动定律 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“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,在此基础上,牛顿第二定律定量地指出了力和运动的联系,即F=ma.物理 专题三：牛顿运动定律 3.对牛顿第三定律的理解(1)作用力和反作用力两个物体之间力的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,另一个物体一定同时也对这个物体施加了力.力是物体与物体间的相互作用,物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作用力.(2)牛顿第三定律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、作用在同一条直线上.(3)一对平衡力与作用力和反作用力的比较物理 专题三：牛顿运动定律 作用力和反作用力一对平衡力相同点等大、反向、作用在同一条直线上.不同点受力物体作用在两个不同的物体上.作用在同一个物体上.依赖关系相互依存,不可单独存在.无依赖关系,解除一个,另一个可依然存在,只是不再平衡.力的效果两力作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力.两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,合力为零.力的性质一定相同.不一定相同.物理 专题三：牛顿运动定律 4.对超重和失重的理解(1)超重、失重和完全失重的比较超重失重完全失重概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象.物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象.物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象.产生条件物体的加速度方向竖直向上.物体的加速度方向竖直向下.物体的加速度方向竖直向下,大小等于g.原理方程F-mg=maF=m(g+a)mg-F=maF=m(g-a)mg-F=ma,a=gF=0运动状态加速上升或减速下降.加速下降或减速上升.以a=g加速下降或减速上升.物理 专题三：牛顿运动定律 (2)不管物体处于超重状态还是失重状态,物体本身的重力并没有改变,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不等于物体本身的重力.(3)超重或失重现象与物体的速度无关,只取决于加速度的方向.加速度向上(包括“加速上升”和“减速下降”)是超重;加速度向下(包括“加速下降”和“减速上升”)是失重.(4)在完全失重的状态下,日常生活中一切由于重力的作用产生的物理现象都会完全消失,如物体间不再相互挤压、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.物理 专题三：牛顿运动定律 5.单位制(1)基本单位和导出单位一起组成了单位制.(2)国际单位制中的基本单位基本物理量符号单位名称单位符号质量m千克(公斤)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cd物理 专题三：牛顿运动定律 考点2 动力学两类基本问题及四大典型模型1.两类基本的动力学问题(1)已知物体受力情况,判断其运动情况;(2)已知物体运动情况,判断其受力情况.应用牛顿第二定律解决动力学问题,受力分析和运动分析是关键,加速度是解决此类问题的纽带,分析流程如下:2.动力学问题中的四大典型模型(1)“等时圆”模型三种典型情况a.质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等,如图甲所示.b.质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等,如图乙所示.c.两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点,质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等,如图丙所示.物理 专题三：牛顿运动定律 模型的应用方法物理 专题三：牛顿运动定律 (2)“弹簧”模型弹簧问题特征在高中阶段,弹簧的质量可忽略不计,即“轻质弹簧”,当受到外力作用时,弹簧发生弹性形变,遵守胡克定律:F=kx.弹簧问题分类a.弹簧秤两端受力F1、F2与弹簧秤示数F3的关系对于轻弹簧来说,有F1必有F2、F3,且它们的大小均相等,F1=F2=F3.物理 专题三：牛顿运动定律 b.弹力的双向性弹簧的形变,既可以是压缩也可以是拉伸,在不知道是什么形变时要讨论多解.F2-F1=k(x2-x1),即F=kx.故弹力的变化量F与弹簧长度的变化量x仍遵守胡克定律.c.弹力不能突变求瞬时加速度弹簧长度变化需要一段时间,所以弹力不能发生突变,即某瞬间可以认为弹力大小和方向不变,而轻绳和轻杆的弹力是可以发生突变的.物理 专题三：牛顿运动定律 d.与弹簧相关联物体的最大或最小拉力问题弹力随弹簧形变量改变,其关联物所受拉力也会改变,存在着最大值或最小值问题.(3)“滑板滑块”模型叠放在一起的滑块,它们之间存在相互作用力,在其他外力作用下它们以相同或不同的加速度运动,当然无论是哪种情况,受力分析和运动过程分析都是解题的关键.对此类问题的分析,必须清楚加速度、速度、位移等物理量之间的关系.物理 专题三：牛顿运动定律 加速度关系如果滑块之间没有发生相对运动,可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度;如果滑块之间发生相对运动,应采用“隔离法”求出每一个滑块运动的加速度.应注意找出滑块是否发生相对运动等隐含的条件.速度关系滑块之间发生相对运动时,认清滑块间的速度关系,从而确定滑块受到的摩擦力.应注意当滑块的速度相同时,摩擦力会发生突变的情况.物理 专题三：牛顿运动定律 位移关系滑块叠放在一起运动时,应仔细分析各个滑块的运动过程,弄清滑块对地的位移和滑块的相对位移之间的关系.各种关系找到了,自然也就容易列出所需要的方程式.(4)“传送带”模型牛顿第二定律在生活中的应用皮带运输.物理 专题三：牛顿运动定律 常见传送带类型类型图示滑块运动情况水平传送带a.可能一直加速;b.可能先加速后匀速.a.v0v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速;b.v0v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速.a.传送带较短时,滑块一直减速到达左端;b.传送带较长时,滑块先向左端运动再回到右端.倾斜传送带a.可能一直加速;b.可能先加速后匀速.a.可能一直加速;b.可能先加速后匀速;c.可能先以a1加速然后再以a2加速.组合传送带运动情况较复杂,根据受力情况,分析运动情况.(左图为组合传送带的其中一种情况)物理 专题三：牛顿运动定律 “传送带”模型分析流程物理 专题三：牛顿运动定律 考点3 实验:探究加速度与力、质量的关系1.运用“控制变量法”研究物理规律要探究加速度a与力F及质量M的关系,应用的基本方法是控制变量法,即先控制一个参量小车的质量M不变,探究加速度a与力F的关系;再控制小盘和砝码的质量不变,即力F不变,改变小车质量M,探究加速度a与质量M的关系.2.理解实验必须控制的两个条件实验装置如图所示.小车在重物的作用下做匀加速运动.设小车质量为M,重物(含小盘)质量为m,细绳的拉力为FT.显然,牵引小车做加速运动的并不是重物的重力mg.如果实验中要把重物的重力mg作为牵引小车做加速运动的外力,就必须注意控制实验条件,把握好如下两点:(1)平衡摩擦力:即通过垫高打点计时器所在的木板的一端,让小车在不挂重物时受到的阻力跟它的重力沿斜面方向的分力平衡.(2)使mM:即让重物的质量远小于小车的质量.物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 4.从图象分析实验误差原因(1)若实验中得到的图象如图甲所示,说明拉力F很大时AB段明显偏离直线,即所挂小盘及盘中砝码的总质量太大,不满足远小于小车和车中砝码的总质量的条件.(2)若得到如图乙所示的图线,说明平衡摩擦力时木板倾角过大;若得到如图乙所示的图线,说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时木板倾角过小.物理 专题三：牛顿运动定律 (3)若得到图丙所示图线,说明平衡摩擦力过大;若得到图丙所示图线,说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够,因此拉力大于F0时才产生加速度.物理 专题三：牛顿运动定律 B.B.方法帮方法帮题型题型全全突破突破方法方法1 1 牛顿运动定律的理解牛顿运动定律的理解及应用方法及应用方法 方法方法2 2 求解动力学两类基本问求解动力学两类基本问题的方法题的方法方法方法3 3 实验改进与创新问题的实验改进与创新问题的求解方法求解方法物理 专题三：牛顿运动定律 方法1 牛顿运动定律的理解及应用方法 方法解读方法解读1.对牛顿运动定律的理解牛顿运动定律告诉了我们物体固有的属性惯性,以及物体与其他物体发生相互作用时的运动规律,包括对惯性等基本概念的理解,对超重、失重现象的理解和分析,应用牛顿运动定律分析求解动力学问题,包括动力学的瞬时、临界与极值等问题,还有动力学图象问题及连接体问题.方法1 匀变速直线运动规律的应用方法2.应用牛顿第二定律的解题步骤题型题型 1 1牛顿第一定律的理解与应用牛顿第一定律的理解与应用示例示例1 12014北京高考,19,6分伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展.利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升.斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是物理 专题三：牛顿运动定律 A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小物理 专题三：牛顿运动定律 解析解析斜面粗糙程度越小,小球机械能损失越少,小球上升的高度越接近与O点等高的位置.若斜面光滑,小球无机械能损失,将上升到与O点等高的位置,A正确.B、C两项是A项的推论,并非“最直接”的结论.D项不能从本实验中得出.答案答案A物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 本题变换情境,考查对伽利略开创的“实验研究与逻辑推理相结合”的科学方法的应用,审题时要注意题目中要求得到“最直接的结论”.尽管B、C、D选项的说法也是正确的,但它们并不是由该实验结果所得出的最直接的结论,这一点很容易误判.物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型 2 2牛顿第二定律的理解与应用牛顿第二定律的理解与应用示例示例2 2一质点受多个力的作用,处于静止状态.现使其中一个力的大小逐渐减小到零,再沿原方向逐渐恢复到原来的大小.在此过程中,其他力保持不变,则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是A.a和v都始终增大B.a和v都先增大后减小C.a先增大后减小,v始终增大 D.a和v都先减小后增大物理 专题三：牛顿运动定律 解析解析质点在多个力作用下处于静止状态时,其中一个力必与其余各力的合力等值反向.当该力大小逐渐减小到零的过程中,质点所受合力从零开始逐渐增大,做加速度逐渐增大的加速运动;当该力再沿原方向逐渐恢复到原来大小的过程中,质点所受合力方向仍不变,大小逐渐减小到零,质点沿原方向做加速度逐渐减小的加速运动,故C正确.答案答案 C获取正能量获取正能量 速度的改变需经历一定的时间,不能突变;物体受力不平衡就一定有加速度.物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型3 3 牛顿第三定律的理解与应用牛顿第三定律的理解与应用示例示例3 3如图所示 甲、乙两人在冰面上“拔河”.两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者获得胜利.若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C.若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D.若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 1.无论物体的运动状态、力的作用效果如何,作用力和反作用力总是等大、反向、共线、同时、同性、异物的.要注意避免直观印象产生的“错觉”.2.要区别作用力和反作用力与平衡力,最直观的方法是看作用点的位置,一对平衡力的作用点在同一物体上,作用力和反作用力的作用点在两个物体上.物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 1.多选高跷运动是一项新型运动,图甲为弹簧高跷.当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后,人就向上弹起,进而带动高跷跳跃,如图乙所示.则下列说法正确的是()A.弹簧压缩到最低点时,高跷对人的作用力大于人的重力B.弹簧压缩到最低点时,高跷对人的作用力等于人的重力C.弹簧压缩到最低点时,人处于超重状态D.弹簧压缩到最低点时,人处于失重状态物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型 4 4动力学的瞬时性问题动力学的瞬时性问题示例示例4 4多选如图所示,竖直光滑杆上套有一个小球和两根轻质弹簧,两弹簧的一端与小球相连,另一端分别用销钉M、N固定于杆上,小球处于静止状态.若拔去销钉M的瞬间,小球的加速度大小为12 m/s2,若不拔去销钉M而拔去销钉N的瞬间,小球的加速度可能为(g取10 m/s2)A.22 m/s2,方向竖直向上B.22 m/s2,方向竖直向下C.2 m/s2,方向竖直向上D.2 m/s2,方向竖直向下物理 专题三：牛顿运动定律 解析解析若上面的弹簧压缩有压力,则下面的弹簧也压缩,小球受力如图甲所示静止时有k2x2=k1x1+mg只拔去M有k2x2-mg=m12 m/s2，只拔去N有k1x1+mg=ma若下面的弹簧伸长有拉力,则上面的弹簧也伸长,小球受力如图乙所示静止时有k1x1=k2x2+mg只拔去M有k2x2+mg=m12 m/s2，只拔去N有k1x1-mg=ma所以a=2 m/s2,方向竖直向上.答案答案BC物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 求解此类问题的关键是要知道加速度与力的变化具有瞬时对应关系,因此必须认真分析变化前后物体的受力情况.特别是注意区别牛顿第二定律瞬时性的两种模型:物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 2.2015海南高考,8,5分多选如图所示,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O,整个系统处于静止状态.现将细线剪断.将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别记为l1和l2,重力加速度大小为g.在剪断瞬间()A.a1=3gB.a1=0C.l1=2l2 D.l1=l2物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型 5 5动力学的临界和极值问题动力学的临界和极值问题示例示例5 5某中学的部分学生组成了一个课题小组,对海啸的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型,如图甲所示.在水平地面上放置一个质量为m=4 kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化的图象如图乙所示.已知物体与地面之间的动摩擦因数为=0.5,g=10 m/s2.求:(1)运动过程中物体的最大加速度为多少?(2)距出发点多远时物体的速度达到最大?物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 常见的几种临界条件(1)接触与脱离的临界条件是FN=0.(2)相对滑动的临界条件一般是加速度不同.(3)绳子断裂或松弛的临界条件是绳子达到最大张力或绳子拉力恰好为零.(4)加速度最大和速度最大的临界条件:合外力最大时具有最大加速度,合外力最小时具有最小加速度,合外力一直减小到零时具有最小速度或最大速度.物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 3.多选如图甲所示,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k,一端固定在倾角为的斜面底端,另一端与物块A连接,两物块A、B质量均为m,初始时均静止.现用平行于斜面向上的力F拉动物块B,使B做加速度为a的匀加速运动,A、B两物块在开始一段时间内的v-t关系分别对应图乙中A、B图线,t1时刻A、B的图线分离,则下列说法正确的是()物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型 6 6动力学中的图象问题动力学中的图象问题示例示例6 6静止于粗糙水平面上的物体,受到方向恒定的水平拉力F的作用,拉力F的大小随时间变化的图象如图甲所示.在拉力F从0逐渐增大的过程中,物体的加速度随时间变化的图象如图乙所示,g取10 m/s2.则下列说法错误的是图甲 图乙物理 专题三：牛顿运动定律 A.物体与水平面间的摩擦力先增大,后减小至某一值并保持不变B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.1C.物体的质量为6 kgD.4 s末物体的速度为4 m/s物理 专题三：牛顿运动定律 解析解析将题图甲、乙对照可以看出,在02 s时间内,物体处于静止状态,静摩擦力逐渐增大到6 N时物体开始有加速度.2 s时力F1=6 N,加速度a1=1 m/s2,利用牛顿第二定律有F1-f=ma1,4 s时力F2=12 N,加速度a2=3 m/s2,利用牛顿第二定律有F2-f=ma2,联立解得物体的质量m=3 kg,滑动摩擦力f=3 N,小于最大静摩擦力,选项A正确,C错误.由滑动摩擦力公式f=mg,可得物体与水平面间的动摩擦因数=0.1,选项B正确.物体从2 s时开始运动,根据加速度时间图象与坐标轴围成的面积表示速度变化量可知,4 s末物体的速度为v=(1+3)/22 m/s=4 m/s,选项D正确.答案答案 C物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 1.理解常见的动力学图象的物理意义理解v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a图象等的物理意义.2.动力学图象问题的常见类型物理 专题三：牛顿运动定律 3.解题基本策略(1)问题的实质是力与运动的关系,解题的关键在于弄清图象斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义.(2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 4.如图甲所示,光滑水平面上的O处有一质量为m=2 kg的物体,物体同时受到两个水平力的作用,F1=4 N,方向向右,F2的方向向左,大小随时间均匀变化,如图乙所示.物体从零时刻开始运动.(1)求当t=0.5 s时物体的加速度大小;(2)物体在t=0至t=2 s内何时物体的加速度最大?最大值为多少?(3)物体在t=0至t=2 s内何时物体的速度最大?最大值为多少?物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型 7 7动力学中的连接体问题示例示例7 72015全国卷,20,6分多选在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着车厢以大小为 a的加速度向西行驶时,P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为A.8B.10C.15D.18物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 在解简单连接体问题中,求合力或系统加速度时,优先考虑整体法;求物体之间的相互作用力时,用隔离法.实际应用时可根据具体情况,灵活交替使用.两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体问题具体分析.无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(中间未知量,如非待求的力,非待求的中间状态或过程等)的出现为原则.本题中连接体有相同的加速度,故要灵活选取研究对象,不能胡乱套用公式.物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 如图所示,A、B两物体的质量分别为2 kg和1 kg,静止叠放在水平地面上.A、B间的动摩擦因数为 0.8,B与地面间的动摩擦因数为0.4.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为10 m/s2.现对A施加一水平拉力F,不计空气阻力,则()A.当F=17 N时,物体A的加速度大小为0.5 m/s2 B.当F=21 N时,物体A的加速度大小为3 m/s2 C.当F=22 N时,A相对B滑动D.当F=39 N时,B的加速度大小为9 m/s2物理 专题三：牛顿运动定律 方法2 求解动力学两类基本问题的方法2.从事物的内因即受力分析入手,对物体的受力情况必须有详细的了解,才能全面掌握物体的运动情况.3.注意分析物体的初始状态,因为在物体受力相同的情况下,初始状态不同,导致物体的运动性质也不同.4.注意加速度和合外力之间的对应关系,尤其是加速度或合外力发生变化时,这些对应关系显得尤为重要.方法2 求解动力学两类基本问题的方法5.牛顿第二定律中的a是惯性参考系中的加速度,所以在中学物理中,牛顿第二定律中的a一般是以地面为参考系的.6.对多物体、多过程问题,必须注意分清不同运动对象间的相互关系,注意分清各子运动过程间的相互联系.方法2 求解动力学两类基本问题的方法题型题型 8 8已知受力情况确定运动情况已知受力情况确定运动情况示例示例8 8如图所示,在光滑水平面上,放置着A、B两个物体.A、B紧靠在一起,其质量分别为mA=3 kg,mB=6 kg,推力FA作用于A上,拉力FB作用于B上,FA、FB大小均随时间而变化,其规律为FA=(12-2t)N,FB=(6+2t)N.问从t=0开始,到A、B相互脱离为止,A、B的共同位移是多少?物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 1.易错警示求解本题的关键是分析出“两物体恰好分离时,二者加速度仍相同但相互作用力为零”.有的同学认为由于FA随时间减小,将FA=0当作两物体分离的临界条件而导致错误.2.思维流程物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 6.如图所示,质量为10 kg的物体在F=200 N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角=37,力F作用2 s后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25 s后,速度减为零.求物体与斜面间的动摩擦因数和物体沿斜面向上运动的总位移x.(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2)物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型 9 9已知运动情况确定受力情况已知运动情况确定受力情况示例示例9 9质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图所示.g取10 m/s2,求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数;(2)水平推力F的大小;(3)010 s内物体运动位移的大小.物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 答案答案(1)0.2(2)6 N(3)46 m物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 1.思维流程2.特别提醒(1)无论是哪种情况,联系力和运动的“桥梁”都是加速度.(2)物体的运动情况由受力情况及物体运动的初速度共同决定.物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 物理 专题三：牛顿运动定律 THANK YOUSUCCESS2024/4/17 周三80可编辑题型题型 1010复杂多过程问题的力与运动的综合复杂多过程问题的力与运动的综合示例示例1010在一水平放置的浅色长传送带上放一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为.初始时,传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度达到v0后,便以此速度做匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动.求此黑色痕迹的长度.物理 专题三：牛顿运动定律 思路分析思路分析本题难度较大,传送带在开始阶段也做匀加速运动,后来变为匀速运动,煤块的运动情况则受传送带运动情况的制约.解答该题的重点应在对煤块相对运动的情境分析和相对位移的求解上.本题题目中明确写道:“经过一段时间,煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动.”这说明煤块与传送带之间发生了相对滑动,则第一阶段传送带的加速度a0大于煤块的加速度g.当传送带速度达到v0时,煤块速度v v0,此过程中传送带的位移大于煤块的位移;接下来煤块还要继续加速到v0,传送带则以v0做匀速运动.两阶段传送带与煤块的位移之差即黑色痕迹的长度.物理 专题三：牛顿运动定律 解析解析解法一根据传送带上有黑色痕迹可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a=g应小于传送带的加速度a0设经历时间t,传送带由静止开始加速到速度等于v0,煤块则由静止加速到v,有v0=a0 t,v=at由于a a0,故v v0,传送带速度达到v0时,煤块继续受到滑动摩擦力的作用再经过时间t,煤块的速度由v增大到v0,有v0=v+at此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 求解复杂多过程问题的注意要点(1)任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成的,有些是承上启下,上一过程的结果是下一过程的已知条件,这种情况需一步一步完成.(2)有些是树枝形,告诉的只是旁支,要求的是主干(或另一旁支),这就要求仔细审题,找出各过程之间的关联,按顺序逐个分析;对于每一个研究过程,选择什么规律,应用哪一个运动学公式要明确.(3)注意两个过程的连接处,通常加速度会发生突变,但速度不会突变,速度是联系前后两个过程的桥梁.物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 8.质量为10 kg的环在F=140 N的恒定拉力作用下,沿粗糙直杆由静止从杆的底端开始运动,环与杆之间的动摩擦因数=0.5,杆与水平地面的夹角为=37,拉力F与杆的夹角=37,力F作用一段时间后撤去,环在杆上继续上滑了0.5 s后,速度减为零,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,杆足够长.求:(1)拉力F作用的时间;(2)环运动到杆底端时的速度大小.物理 专题三：牛顿运动定律 方法3 实验改进与创新问题的求解方法1.实验器材的改进(1)为了减小摩擦,用气垫导轨替代长木板;(2)用频闪照相或光电计时器替代打点计时器.2.实验原理的创新将砂桶与小车的整体质量设置为不变,即每次调整砂桶中的砂子时,若取出的砂子完全地置入小车中,则实验可以避免因不能很好满足Mm条件而产生的系统误差.特别说明:将研究对象由小车转移为小车与砂桶组成的系统进行研究.方法3 实验改进与创新问题的求解方法3.数据处理方法的改进利用传感器,借助于计算机系统来处理数据,得到加速度,或直接得到加速度与外力、加速度与质量之间的关系.4.创新设计巧测动摩擦因数(1)测量原理当物体在水平面或斜面上做匀加速直线运动时,若能测出物体的加速度a,则根据牛顿第二定律就可以建立动摩擦因数与a的关系式,从而求出动摩擦因数转化法.方法3 实验改进与创新问题的求解方法题型题型 1111实验原理的迁移实验原理的迁移示例示例1111如图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,打点的时间间隔用t表示,在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量的关系”.(1)完成下列实验步骤:平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列的点;物理 专题三：牛顿运动定律 按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码;打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m;按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤;在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1、s2、.求出与不同m相对应的加速度a;物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3,a可用s1、s3和t表示为a=.图乙为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=mm,s3=mm,由此求得加速度的大小a=m/s2.图丙为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车受到的拉力为,小车的质量为.物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 9.如图1所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置,数字化信息系统可以获得小车的加速度a与钩码的质量及小车和砝码的总质量的对应关系图.钩码的质量为m1,小车和砝码的总质量为m2,重力加速度为g.物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 (2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,测得F=m1g,作出a-F图象,他可能作出图2中(填“甲”“乙”或“丙”)图线.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是.A.小车与轨道之间存在摩擦B.轨道保持了水平状态C.钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 题型题型 1212实验方法的创新实验方法的创新示例示例1212如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在导轨上安装了一个光电门B.滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放.物理 专题三：牛顿运动定律 (1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=mm.(2)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,若要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量是,可得加速度a=.物理 专题三：牛顿运动定律 (3)下列不必要的一项实验要求是.(请填选项前对应的字母)A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B.应使A位置与光电门间的距离适当大些C.应将导轨调节水平D.应使细线与导轨平行物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 获取正能量获取正能量 物理 专题三：牛顿运动定律 测试硬实力测试硬实力 在“验证牛顿运动定律”的实验中,某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验.(1)用20分度的游标卡尺测出挡光片的宽度如图乙所示,则宽度d=cm.物理 专题三：牛顿运动定律 物理 专题三：牛顿运动定律 C C.考法帮考法帮素养素养大提升大提升考向考向1 1 运用牛顿第二定律分运用牛顿第二定律分析力和运动的关系析力和运动的关系考向考向2 2 分析动力学中的三个典分析动力学中的三个典型模型型模型考向考向3 3 探究加速度与力、质探究加速度与力、质量的关系量的关系物理 专题三：牛顿运动定律 牛顿运动定律是力学最基本、最重要的定律,是力学的核心知识,在整个物理学中占有非常重要的地位,因此也是高考命题的热点.纵观近几年相关高考试题,主要考查学生能否准确理解牛顿运动定律的含义,能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析等解决运动和力的问题;理解超重和失重现象,掌握牛顿第二定律的验证方法和原理.有关本专题内容,高考命题的题型有选择题、计算题,试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查,并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系.考情揭秘示例示例1313 2014全国卷,24,13分2012年10月,奥地利极限运动员菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39 km的高空后跳下,经过4分20秒到达距地面约1.5 km高度处,打开降落伞并成功落地,打破了跳伞运动的多项世界纪录.取重力加速度的大小g=10 m/s2.(1)若忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落至1.5 km 高度处所需的时间及其在此处速度的大小;考向1 运用牛顿第二定律分析力和运动的关系(2)实际上,物体在空气中运