1、第第1 1讲牛顿运动定律的认识讲牛顿运动定律的认识一 牛顿第一定律二 牛顿第二定律三 牛顿第三定律四 单位制知知识识梳梳理理考点一 对牛顿第一定律和惯性的理解考点二 力的相互作用和力的平衡的区别考点三 牛顿第二定律深深化化拓拓展展知识梳理一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律1.内容内容: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。2.意义意义:揭示了力与运动的关系,即力不是维持运动的原因,力是改变运动状态的原因;表明了一切物体都具有惯性,即保持原来运动状态不变的性质。3.惯性惯性:质量是物体惯性大小的量度,即物体的惯性仅与质量有关。二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律1
2、.内容内容:物体的加速度与所受的合力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与合力的方向相同。2.表达式表达式:F=ma。3.意义意义:定量地揭示了力和运动的关系,即物体所受的合力和质量决定了加速度。三、牛顿第三定律三、牛顿第三定律1.内容内容: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,作用在同一直线上。2.意义意义:建立了相互作用的物体之间的联系及作用力和反作用力的相互依赖关系。四、单位制四、单位制1.单位制单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。2.力学中的基本单位力学中的基本单位:力学单位制中的基本单位有千克(kg)、米(m)和秒(s)。3.导出单位导出单位:导出单位有N
3、、m/s、m/s2等。1.下列对运动的认识不正确的是(A )A.必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就静止B.伽利略认为如果完全排除空气的阻力,所有的物体将下落得同样快C.牛顿认为力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因D.伽利略根据理想实验推出,若没有摩擦,在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去解析解析 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,选项A错。2.下列说法正确的是(D )A.物体所受合力为零时,物体的加速度可以不为零B.物体所受合力越大,速度越大C.速度方向、加速度方向、合力方向总是相同的D.速度方向可与加速度方向成任意夹角,但加速度
4、方向总是与合力方向相同解析解析 由牛顿第二定律F=ma知,F合为零,加速度为零,由惯性定律知速度不一定为零;对某一物体,F合越大,a越大,由a=知,a大只能说明速度变化率大,速度不一定大,故A、B项错误;F合、a、v三者方向一定相同,而速度方向与这三者方向不一定相同,故C项错误,D项正确。vt3.(多选)如图所示,质量为20kg的物体,沿水平面向右运动,它与水平面间的动摩擦因数为0.1,同时还受到大小为10N的水平向右的力的作用,则该物体(g取10m/s2)(AD )A.受到的摩擦力大小为20N,方向向左B.受到的摩擦力大小为20N,方向向右C.运动的加速度大小为1.5m/s2,方向向右D.运
5、动的加速度大小为0.5m/s2,方向向左解析解析 受到的摩擦力大小为f=N=mg=20N,方向向左;加速度大小a=0.5m/s2,方向向左。fFm4.汽车拉着拖车在平直的公路上运动,下列说法正确的是(D )A.汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力B.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力C.匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力;加速前进时,汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力D.拖车加速前进,是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力,汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力解析解析 汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一
6、对相互作用力,而一对相互作用力总是大小相等,所以A、C均错误;因一对相互作用力总是同时产生的,所以B错误;拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力,汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力,所以D正确。5.如图所示,A、B为两个质量相等的小球,由细线相连,再用轻质弹簧悬挂起来,在A、B间细线烧断后的瞬间,A、B的加速度分别是(C)A.A、B的加速度大小均为g,方向都竖直向下B.A的加速度为0,B的加速度大小为g、竖直向下C.A的加速度大小为g、竖直向上,B的加速度大小为g、竖直向下D.A的加速度大小g、竖直向下,B的加速度大小为g、竖直向下解析解析在细线烧断
7、前,A、B两球的受力情况如图甲所示,由平衡条件可得对B球有F线=mg对A球有F弹=mg+F线又F线=F线在细线烧断后,绳的弹力立即消失,弹簧弹力及各球重力不变,两球的受力情况如图乙所示。由牛顿第二定律可得B球有向下的重力加速度g对A球有F弹-mg=maA解得aA=g,方向向上。综上分析,选C。6.物块以初速度v0从底端沿足够长的斜面上滑,该物块的速度图像不可能是(C )解析解析 若斜面光滑,物块上滑时的加速度与下滑时的加速度大小一样,因此v-t图线的斜率保持不变,A可能;若斜面粗糙,物块可能滑到顶端时由于最大静摩擦力大于物块的重力沿斜面向下的分力,物块会静止在最高点,D可能;也可能物块重力沿斜
8、面向下的分力大于最大静摩擦力再从最高点滑下来,这时由于向下滑时摩擦力向上,物块加速度小于上滑时的加速度,图像的斜率减小,B有可能,因此只有C不可能。深化拓展考点一对牛顿第一定律和惯性的理解考点一对牛顿第一定律和惯性的理解一、伽利略对运动和力的关系的研究一、伽利略对运动和力的关系的研究1.伽利略通过理想斜面实验揭示伽利略通过理想斜面实验揭示:力不是维持物体运动的原因2.重要意义重要意义:从实际实验出发,通过条件的理想化和合理的逻辑推理,深刻揭示出运动的本质。其精妙绝伦的独特的研究方法,给物理的科学研究指明了方向,标志着物理学的真正开端。二、惯性二、惯性一切物体都具有保持原有运动状态不变的性质,这
9、就是惯性。1.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性。惯性大小的唯一量度是物体的质量。2.惯性不是一种力。惯性大小反映了改变物体运动状态的难易程度。物体的惯性越大,它的运动状态越难以改变。三、力的本质作用三、力的本质作用力是改变物体运动状态的原因,有速度变化就一定有加速度,所以说力是使物体产生加速度的原因。1-1(2014北京理综,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
10、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()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,它的加速度越小答案答案A根据实验结果,得到的最直接的结论是如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置,A项正确。而小球不受力时状态不变,小球受力时状态发生变化,是在假设和逻辑推理下得出的结论,不是实验直接得出的结论,所以B和C选项错误。而D项不是本实验所说明的问题,故错误。1-2(多选)一汽车在各处路面情况相同的公路上沿直线行驶,下面关于车速、惯
11、性、质量和滑行位移的讨论,正确的是(BC )A.车速越大,它的惯性越大B.质量越大,它的惯性越大C.车速越大,刹车后滑行的位移越长D.车速越大,刹车后滑行的位移越长,所以惯性越大解析解析 要理解质量是惯性大小的唯一决定因素,惯性是物体的固有属性,其大小由物体的质量决定,质量越大,惯性越大,所以A错、B对。滑行位移与刹车时的速度有关,因为刹车过程中,其加速度是一定的,根据v2-=2ax,知车速越大,其滑行位移越大,而与其惯性大小无关,所以C对、D错。20v考点二力的相互作用和力的平衡的区别考点二力的相互作用和力的平衡的区别 相互作用力平衡力不同点不同点受力物体受力物体作用在两个相互作用的物体上作
12、用在同一物体上依赖关系依赖关系同时产生,同时变化,同时消失,相互依存,不可单独存在无依赖关系,撤除一个,另一个可依然存在,只是不再平衡叠加性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,且合力为零力的性质力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力,也可以不是同性质的力相同点相同点大小、方向大小、方向大小相等、方向相反、作用在同一条直线上2-1下列说法中正确的是(C)A.以鸡蛋击石头,鸡蛋破而石头没损伤,是因为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力B.点电荷A的电荷量是点电荷B电荷量的10倍,所以A对B的库仑力是B对A的库仑力的10倍C.一本书静止在水
13、平桌面上,书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力D.一本书静止在水平桌面上,书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力解析解析鸡蛋对石头和石头对鸡蛋、点电荷A对点电荷B和点电荷B对点电荷A、书对桌面和桌面对书的相互作用力均为一对作用力和反作用力,大小相等、方向相反,所以A、B、D选项均错,C选项正确。2-2在滑冰场上,甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上,原来静止不动,在相互猛推一下后分别向相反方向运动,假定两板与冰面间的动摩擦因数相同,已知甲在冰上滑行的距离比乙远,这是由于(C )A.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力B.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间C.在刚分开时
14、,甲的初速度的大小大于乙的初速度的大小D.在分开后,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小解析解析 甲、乙相互推的过程中作用力和反作用力一定大小相等,且作用时间也一定相等,故选项A、B均错误。由于两板与冰面间的动摩擦因数相同,故二者的加速度也相等,大小都等于g,故选项D错误。甲在冰上滑行的距离比乙远,一定是刚分开时甲的初速度的大小大于乙的初速度的大小,故选项C正确。考点三牛顿第二定律考点三牛顿第二定律一、理解牛顿第二定律中的一、理解牛顿第二定律中的“五性五性”3-1给静止在光滑水平面上的物体,施加一个水平拉力,当拉力刚开始作用的瞬间,下列说法正确的是(B )A.物体同时获得速度和加速度B.物体立
15、即获得加速度,但速度仍为零C.物体立即获得速度,但加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零解析解析 根据牛顿第二定律,力和加速度是瞬时对应关系,拉力刚开始作用的瞬间,物体立即获得一个加速度,但速度仍为零,因为速度的增加需要时间,B正确。3-2“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为(B)A.gB.2gC.3gD.4g解析解析“蹦极”运动的最终结果是人悬在空中处于静止状态,此时绳的拉力等于人的重力,
16、由图可知,绳子拉力最终趋于恒定时等于重力,即F0=mg,则F0=mg。当绳子拉力最大时,人处于最低点且合力最大,故加速度也最大,此时F最大=F0=3mg,方向竖直向上,由ma=F最大-mg=3mg-mg=2mg得最大加速度为2g,故B正确。355395二、动态变化问题二、动态变化问题1.由F合=ma知,当F合的大小变化时,会立即造成加速度a的大小随之变化;当F合的方向变化时,也会使加速度a的方向立即变化。2.当加速度a与速度v同向时,物体会加速,反之物体将减速。3-3如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。
17、在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是(C)A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先增大后减小解析解析小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后反向增大,因此加速度先减小后反向增大,小球的速度先增大后减小,当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。3-4雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如图所示的图像中,能正确反映雨滴下落运动情况的是(C )解析解析 雨滴在下落过
18、程中受重力和空气阻力作用,由牛顿第二定律有mg-f=ma,由于阻力随雨滴下落速度的增大而增大,所以雨滴做加速度减小的加速运动,直到加速度减小到零,速度达到最大,此后雨滴以最大速度匀速运动,只有C图符合。三、瞬时加速度问题三、瞬时加速度问题分析时要注意区分两种模型:刚性绳模型弹簧模型代表物代表物轻绳、轻杆、接触面轻弹簧、橡皮绳不同点不同点是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,弹力立即消失,不需要形变恢复的时间(一般题目中所给的轻绳、轻杆和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理)此种物体的特点是形变量大,形变恢复需要较长时间,在瞬间问题中,其弹力的大小不能发生突变,往往可以看
19、成是不变的相同点相同点都是质量可忽略的理想化模型,都会发生形变而产生弹力,通常同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关【情景素材【情景素材教师备用】教师备用】3-5(多选)如图所示,A、B球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是(BC)A.两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gsinB.B球的受力情况未变,瞬时加速度为零C.A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2gsinD.弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬时加速度向下,瞬时加速度都不为零解析解析细线烧断前后两球的受力如图所示细线烧断瞬间,弹簧的形
20、变量不能发生突变,弹簧弹力与原来相等,对B球受力平衡,aB=0,细线在烧断瞬间弹力立刻消失,不需要形变恢复时间,即发生突变,因此A球所受合力为mgsin+kx=2mgsin=maA,解得aA=2gsin,方向沿斜面向下,故A、D错误,B、C正确。3-6如图甲所示,一质量为m的物体系于两根细线L1、L2上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为,L2水平拉直,物体处于平衡状态。求解下列问题:(1)现将线L2剪断,求剪断L2的瞬间物体的加速度;(2)若将图甲中的细线L1换成质量不计的轻弹簧,此时物体的位置不变,如图乙所示,其他条件不变,求剪断L2的瞬间物体的加速度。答案答案(1)a=gsin,方向垂直L1斜向下(2)a=gtan,方向水平向右解析解析(1)当细线L2被剪断的瞬间,因细线L2对物体的弹力突然消失,而引起L1上的张力发生突变,使物体的受力情况改变,瞬时加速度沿垂直L1的方向斜向下方,大小为a=gsin。(2)当细线L2被剪断时,细线L2对物体的弹力突然消失,而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程,不能突变),因而弹簧的弹力不变,它与重力的合力与细线L2对物体的弹力是一对平衡力,等值反向,所以细线L2剪断时,物体的瞬时加速度大小为a=gtan,方向水平向右。
