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1、专题03 牛顿运动定律目录第一节牛顿第一、第三定律1【基本概念、规律】1【重要考点归纳】2考点一牛顿第一定律2考点二牛顿第三定律的理解与应用2【思想方法与技巧】3用牛顿第三定律转换研究对象3第二节牛顿第二定律两类动力学问题3【基本概念、规律】3【重要考点归纳】4考点一用牛顿第二定律求解瞬时加速度4考点二动力学两类基本问题4考点三动力学图象问题5【思想方法与技巧】5传送带模型中的动力学问题5第三节牛顿运动定律的综合应用6【基本概念、规律】6【重要考点归纳】7考点一超重和失重现象7考点二整体法和隔离法解决连接体问题7考点三分解加速度求解受力问题8【思想方法与技巧】8“滑块滑板”模型的分析8动力学中
2、的临界条件及应用8实验四验证牛顿运动定律9第一节牛顿第一、第三定律【基本概念、规律】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2意义(1)揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，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二、惯性1定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质3量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小3普遍性：惯性是物体的本质属性，一切物体都有惯性与物体的运动情况和受力情况无关三、牛顿第三定
3、律1内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，而且在一条直线上2表达式：FF.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【重要考点归纳】考点一牛顿第一定律1明确了惯性的概念2揭示了力的本质3揭示了不受力作用时物体的运动状态4.(1)牛顿第一定律并非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(2)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种固有属性，与物体是否受力、受力的大小无关，与物体是否运动、运动速度的大小也无关考点二牛顿第三定律的理解
4、与应用1作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：大小相同；性质相同；变化情况相同(2)“三异”：方向不同；受力物体不同；产生效果不同(3)“三无关”：与物体的种类无关；与物体的运动状态无关；与物体是否和其他物体存在相互作用无关2相互作用力与平衡力的比较作用力和反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失叠加性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是同性质的力性质不一定相同相同点大小、方向大小相等、方向相反、作用在同一条直线上【思想方法
5、与技巧】用牛顿第三定律转换研究对象作用力与反作用力，二者一定等大反向，分别作用在两个物体上当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力如求压力时，可先求支持力在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此第2节 牛顿第二定律两类动力学问题【基本概念、规律】一、牛顿第二定律1内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同2表达式：Fma.3适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况二、两类动力学问题1已知物体的受力情况，求
6、物体的运动情况2已知物体的运动情况，求物体的受力情况特别提示：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三、力学单位制1单位制：由基本单位和导出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，它们是长度、质量、时间，它们的单位分别是米、千克、秒3导出单位：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位【重要考点归纳】考点一用牛顿第二定律求解瞬时加速度1求解思路求解物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况或运动状态，再由牛顿第二定律求
7、出瞬时加速度2牛顿第二定律瞬时性的“两种”模型(1)刚性绳(或接触面)不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间(2)弹簧(或橡皮绳)两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变3在求解瞬时加速度时应注意的问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变4.解决瞬时加速度问题的关键是弄清哪些力发生了突变，哪些力瞬间不变，正确画出变
8、化前后的受力图考点二动力学两类基本问题1.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度2.(1)解决两类动力学基本问题应把握的关键一个桥梁加速度是联系运动和力的桥梁两类分析受力分析和运动过程分析(2)解决动力学基本问题时对力的两种处理方法合成法：物体受2个或3个力时，一般采用“合成法”正交分解法：物体受3个或3个以上的力时，则采用“正交分解法”(3)解答动力学两类问题的基本程序明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行受力分析和运动过程分析，并画出示意图应用牛顿运动定律和运动学公式求解
9、考点三动力学图象问题1图象类型(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图象，要求分析物体的运动情况(2)已知物体在一运动过程中位移、速度、加速度随时间变化的图象，要求分析物体的受力情况(3)已知物体在物理图景中的运动初始条件，分析物体位移、速度、加速度随时间的变化情况2问题的实质：是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能3.数形结合解决动力学问题(1)物理公式与物理图象的结合是一种重要题型对于已知图象求解相关物理量的问题，往往是结合物理过程从分析图象的横、纵坐标轴所对应的物理量的函数入手，分析图线的斜率、截距所代表的物理意义
10、得出所求结果(2)解决这类问题必须把物体的实际运动过程与图象结合，相互对应起来【思想方法与技巧】传送带模型中的动力学问题1模型特征一个物体以速度v0(v00)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图甲、乙、丙所示2建模指导传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题(1)水平传送带问题：求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断根据物体与传送带的相对速度方向判断摩擦力方向两者速度相等是摩擦力突变的临界条件(2)倾斜传送带问题：求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向，
11、然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变3.解答传送带问题应注意的事项(1)水平传送带上物体的运动情况取决于物体的受力情况，即物体所受摩擦力的情况(2)倾斜传送带问题，一定要比较斜面倾角与动摩擦因数的大小关系(3)传送带上物体的运动情况可按下列思路判定：相对运动摩擦力方向加速度方向速度变化情况共速，并且明确摩擦力发生突变的时刻是v物v传第三节牛顿运动定律的综合应用【基本概念、规律】一、超重和失重1超重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象(2)产生条件：物体具有向上的加速度2失重(
12、1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象(2)产生条件：物体具有向下的加速度3完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的情况称为完全失重现象(2)产生条件：物体的加速度ag，方向竖直向下二、解答连接体问题的常用方法1整体法当系统中各物体的加速度相同时，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质量之和，当整体受到的外力已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度2隔离法当求解系统内物体间相互作用力时，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
13、象的作用力；(2)内力：系统内物体之间的作用力【重要考点归纳】考点一超重和失重现象1超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)2只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关3尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma.5.超重和失重现象的判断方法(1)从受力的大小判断，当物体所
14、受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态(2)从加速度的方向判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态考点二整体法和隔离法解决连接体问题1整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)2隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解3整体法、隔离
15、法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力”4.正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解考点三分解加速度求解受力问题在应用牛顿第二定律解题时，通常不分解加速度而分解力，但有一些题目要分解加速度最常见的情况是与斜面模型结合，物体所受的作用力是相互垂直的，而加速度的方向与任一方向的力不同向此时，首先分析物体受力，然后建立直角坐标系，将加速度a分解为ax
16、和ay，根据牛顿第二定律得Fxmax，Fymay，使求解更加便捷、简单【思想方法与技巧】“滑块滑板”模型的分析1模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动2模型分析解此类题的基本思路：(1)分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；(2)对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移3.(1)滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长(2)滑块是否会从滑板上掉下的临界条件是：滑块到达滑板一端时两者共速
17、(3)滑块不能从滑板上滑下的情况下，当两者共速时，两者受力、加速度发生突变动力学中的临界条件及应用一、临界状态物体在运动状态变化的过程中，相关的一些物理量也随之发生变化当物体的运动变化到某个特定状态时，相关的物理量将发生突变，该物理量的值叫临界值，这个特定状态称之为临界状态二、临界状态的判断1若题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点2若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态3临界状态的问题经常和最大值、最小值联系在一起，因此，若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼
18、，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点4若题目中有“最终”、“稳定”等文字，即是求收尾速度或加速度三、处理临界问题的思路1会分析出临界状态的存在2要抓住物体处于临界状态时的受力和运动特征，找出临界条件，这是解决问题的关键3能判断物体在不满足临界条件时的受力和运动情况4利用牛顿第二定律结合其他规律列方程求解四、力学中常见的几种临界条件1接触物体脱离的临界条件：接触面间的弹力为零，即FN0.2绳子松弛的临界条件：绳中张力为0，即FT0.3相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值，即f静fm.4滑块在滑板上不滑下的临界条件：滑块滑到滑板一端时，两者速度相同实验四验证牛顿运动定律一、实验目的
19、1学会用控制变量法研究物理规律2探究加速度与力、质量的关系3掌握灵活运用图象处理问题的方法二、实验原理(见实验原理图)1保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系2保持合外力不变，探究加速度与质量的关系3作出aF图象和a图象，确定其关系三、实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺四、实验步骤1测量：用天平测量小盘和砝码的质量m和小车的质量m.2安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑4操作：(1
20、)小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码(2)保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤(1)(3)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.(4)描点作图，作aF的图象(5)保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量m，重复步骤(1)和(3)，作a图象一、数据处理1保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度，填入表(一)中表(一)实验次数加速度a/(ms2)小车受力F/N12342.保持小盘内的砝码个数不变时，计算各次小车和砝码的总质量及对应纸带的加速度，填入表(二)中表(二)实验次数加速度a/(ms2)小
21、车和砝码的总质量m/kg12343.利用xaT2及逐差法求a.4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5以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成反比二、注意事项1平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动2不重复平衡摩擦力3实验条件：mm.4一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车5作图象时，要使尽可能多的点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两侧6作图时两轴标度比例要选择适当各量需采用国际单位三、误差分析1系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力2偶然误差：摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差