《新高考物理一轮复习精品讲义专题3.1 牛顿运动定律的应用及实验（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习精品讲义专题3.1 牛顿运动定律的应用及实验（含解析）（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题3.1 牛顿运动定律的应用及实验【讲】目录一 讲核心素养1二 讲必备知识2【知识点一】牛顿第一定律和惯性2【知识点二】牛顿第二定律的理解和应用4【知识点三】牛顿第三定律的理解与应用6【知识点四】实验：探究加速度与力、质量的关系8三讲关键能力12【能力点一】.“转换研究对象法”在受力分析中的应用12【能力点二】会分析动力学的两类基本问题13【能力点三】会分析动力学图像问题16【能力点四】会分析临界极值问题18【能力点五】会分析实验拓展与创新21四讲模型思想26模型一瞬时问题的两类模型26模型二超重与失重模型28一 讲核心素养1.物理观念：惯性、作用力与反作用力、超重与失重、单位制。(1)知道
2、惯性是物质的基本性质其大小只由物体的质量来度量。(2)通过实验，了解力的相互性即作用力与反作用力的特点，提升相互作用观。(3).通过实例的分析与推理，理解超时重的定义、条件进而理解力与运动的关系建立运动及相互作用的观念。(4)了解常用的国际单位、导出单位并会利用物理量之间的关系推导单位之间的关系体会量纲思想的应用。2.科学思维：牛顿运动定律、整体法与隔离法、图象法、控制变量法、临界法。(1).能应用受力分析、牛顿运动定律，分析物体的运动过程体会力与运动的关系。(2)会应用整体法与隔离法的科学思维分析连接体的受力与运动的关系问题(3)体会应用控制变量法探究、设计实验来探究物体运动的加速度与物体受
3、力、物体质量的关系(4)能在具体情景中识别诸如“最大、最小、刚好离开（分离）”等临界问题的标志词并能将其转化为物理学语言，应用临界法结合牛顿运动定律来解决临界问题。3.科学探究：探究加速度与力、质量的关系(1)学会利用控制变量法来设计实验的能力。(2)体会补偿思想在物理实验中的应用。(3)会用纸带、光电门等处理实验数据4.科学态度与责任：能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。能将具体问题情景通过构建物理模型转化为物理问题进而应用物理规律来解决，以此提升分析推理能力和模型构建能力并体会物理学的应用价值激发学生学习欲望。二 讲必备知识【知识点一】牛顿第一定律和惯性1.理想化状态牛
4、顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。如果物体所受的合力等于零，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体保持静止状态或匀速直线运动状态。2.明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性惯性，即物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。3.揭示了力与物体运动状态的关系力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。4.与牛顿第二定律的关系牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。【例1】(2021河南省
5、实验中学砺锋培卓)在研究运动和力的关系时，伽利略设计了著名的理想斜面实验(如图所示)，将可靠的事实和逻辑推理结合起来，能更深刻地反映自然规律。下面给出了伽利略斜面实验的五个事件，请对事件的性质进行判断并正确排序：在A点由静止释放的小球，若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点；当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点；若没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点；若没有摩擦时当另一斜面水平放置时，小球将沿水平面一直运动下去；不能滚到另一斜面与A点等高的C点。以下正确的是()A.事实事实推论推论推论B.事实事实推论事实推论C.事实事实事
6、实推论推论D.事实事实推论事实推论【答案】A【解析】根据实验事实斜面不光滑，在A点由静止释放的小球不能滚到另一斜面与A点等高的C点，事实当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于与A点等高的C点，得出实验结果：如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度，即，进一步假设若减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度，即得出，没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续匀速运动，即，故A正确，B、C、D错误。【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学态度与责任及科学思维。要求考生知晓理想斜面实验在历史中重要意义
7、及主要操作思路和设计思想。让学生在感受物理学史的同时学会理想化实验的科学思维方式。【必备知识】伽利略的理想实验(1)特点：实践操作(实验)逻辑推理(数学演算)。(2)作用：提出力不是维持物体运动的原因。伽利略是物理理想实验的开拓者。理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验，可以完美地解释物理学规律或理论。【变式训练】(2021四川宜宾市上学期一诊)下列说法符合史实的是()A. 伽利略提出力是维持物体运动的原因B.亚里士多德猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证C.笛卡尔通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持D.牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度
8、，而不仅仅是使之运动【答案】D【解析】亚里士多德提出力是维持物体运动的原因，故A错误；伽利略用数学和逻辑推理得出了自由落体的速度与下落时间成正比，故B错误；伽利略利用“理想斜面实验”发现了物体的运动不需要力来维持，推翻了“力是维持物体运动的原因”的观点，故C错误；牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度，产生加速度，而不仅仅是使之运动，故D正确。【例2】一碗水置于火车车厢内的水平桌面上。当火车向右做匀减速运动时，水面形状接近于图()AB C D【答案】A【解析】当火车向右做匀减速运动时，碗内的水由于惯性，保持原来较大的速度向右运动，故只有图A所示的情形符合要求，A正确。【素养升华】本题考察的学科素
9、养主要是物理观念。要求考生深刻理解惯性的概念（内涵外延等）。并能应用惯性解释日常生活中的一些问题建立相互作用观和运动观。【必备知识】惯性的两种表现形式(1)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。(2)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。.【变式训练】(2020湖北宜城一中月考)如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)()A铁球向左，乒乓球向右 B铁球向右，乒乓球向左C
10、铁球和乒乓球都向左 D铁球和乒乓球都向右【答案】：A【解析】：小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都“想”保持原有的静止状态，由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，所以小车加速运动时，铁球相对于小车向左运动同理，由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球相对向右运动【知识点二】牛顿第二定律的理解和应用1牛顿第二定律的性质2合力、加速度、速度的关系(1)物体的加速度由所受合力决定，与速度无必然联系(2)合力与速度夹角为锐角，物体加速；合力与速度夹角为钝角，物体减速(3)a是加速度的定义式，a与v、v无直接关
11、系；a是加速度的决定式【例1】(多选)(2020河南省顶尖名校4月联考)如图所示，轻质弹簧上端固定，不挂重物时下端位置在C点；在下端挂一个质量为m的物体(可视为质点)后再次保持静止，此时物体位于A点；将物体向下拉至B点后释放。关于物体的运动情况，下面说法中正确的是()A. 物体由B到A的运动过程中，物体的加速度一直在减小B.物体由B到A的运动过程中，物体的速度一直在增大C.物体由B到C的运动过程中，物体的加速度一直在增大D.物体由B到C的运动过程中，物体的速度先增大后减小【答案】ABD【解析】物体在A点处于平衡状态，从B到A过程中，弹簧弹力大于重力，根据牛顿第二定律可知，物体将向A加速运动，随
12、着弹簧形变量的减小，物体加速度将逐渐减小，当到达A时弹力等于重力，物体速度达到最大，然后物体将向C做减速运动，从A到C过程中，弹簧弹力逐渐减小，因此物体做减速运动的加速度逐渐增大，故从B到C整个过程中，物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小，故A、B、D正确，C错误。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。要求考生对本题有清晰的受力分析并能应用牛顿运动定律分析物体的运动性质进一步理解相互作用观及运动观。【必备知识】理解牛顿第二定律的三点注意(1)分析物体的运动性质，要从受力分析入手，先求合力，然后根据牛顿第二定律分析加速度的变化(2)速度的大小如何变化取决于加速度和速度方向间
13、的关系，和加速度的大小没有关系(3)加速度如何变化取决于物体的质量和合外力，与物体的速度没有关系【变式训练】(2021四川广元一诊)如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体，现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体可以一直运动到B点如果物体受到的阻力恒定，则()A物体从A到O先加速后减速B物体从A到O做加速运动，从O到B做减速运动C物体运动到O点时，所受合力为零D物体从A到O的过程中，加速度逐渐减小【答案】A【解析】物体从A到O，初始阶段受到的向右的弹力大于阻力，合力向右随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向
14、，物体的速度逐渐增大当物体向右运动至A、O间某点(设为点O)时，弹力减小到与阻力相等，物体所受合力为零，加速度为零，速度达到最大此后，随着物体继续向右运动，弹力继续减小，阻力大于弹力，合力方向变为向左，至O点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大，所以物体越过O点后，合力(加速度)方向向左且逐渐增大，由于加速度与速度反向，故物体做加速度逐渐增大的减速运动综合以上分析，只有选项A正确【知识点三】牛顿第三定律的理解与应用1.相互作用力的特点(1)三同(2)三异(3)二无关2.一对平衡力与作用力、反作用力的比较名称项目一对平衡力作用力与反作用力作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时
15、产生、同时消失一定同时产生、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消【例1】 (2020山东枣庄市第二次模拟)新华社西昌3月10日电“芯级箭体直径9.5米级、近地轨道运载能力50吨至140吨、奔月转移轨道运载能力15吨至50吨、奔火(火星)转移轨道运载能力12吨至44吨”这是我国重型运载火箭长征九号研制中的一系列指标，已取得阶段性成果，预计将于2030年前后实现首飞。火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力。下列观点正确的是()A. 喷出的燃气对周围空气的挤压力就是火箭获得的推力B.因为喷出的燃气挤压空气，所以空气对燃气的反作用力就是火箭获得的推力C.燃气被喷出瞬间，火箭对燃气的作用力就是火箭获得的推力D.燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力就是火箭获得的
