高考物理一轮复习考点归纳03牛顿运动定律

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：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． 【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与应用 1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关” (1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同． (2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同． (3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③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． 第二节　 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：F＝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 ①一个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁． ②两类分析——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 ①合成法： 物体受2个或3个力时，一般采用“合成法”． ②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 ①明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点． ②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． ③应用牛顿运动定律和运动学公式求解． 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(v0≥0)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，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 (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a＝g，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