1、高中物理 牛顿运动定律（二）重难点详解知识点一 判断物体运动状态是否发生变化的方法1. 从条件出发进行判断当物体所受合外力不为零时，物体的运动状态必发生变化。2. 从结果出发进行判断（1）当速度的大小发生了变化时，物体的运动状态也随之发生变化。（）当速度的方向发生了变化时，物体的运动状态也随之发生变化。（）当速度的大小、方向同时发生变化时，物体的运动状态也随之发生变化。3. 从运动的状态进行判断只要不是静止或匀速直线运动状态，则物体的运动状态必定发生变化。【名师点睛】判断物体运动状态是否发生变化就是要判断物体的速度是否发生变化，而速度是矢量，因此只要是速度的大小变化或是速度的方向发生了变化，则
2、物体的运动状态就发生了改变。知识点一 判断物体运动状态是否发生变化的方法【典例探究】【典例1】关于运动状态的改变，下列说法正确的是（ ）A. 速度方向不变，速度大小改变的物体，运动状态发生了变化B. 速度大小不变，速度方向改变的物体，运动状态发生了变化C. 速度大小和方向同时改变的物体，运动状态一定发生了变化D. 做匀速圆周运动的物体，运动状态没有改变【典例2】在以下各种情况中，物体运动状态发生了改变的有（ ） A. 静止的物体 B. 物体沿着圆弧运动，在相等的时间内通过相同的路程 C. 物体做竖直上抛运动，到达最高点过程 D. 跳伞运动员竖直下落过程，速率不变知识点二 对牛顿第一定律及惯性的
3、理解1. 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，即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。2. 揭示了力的本质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。3. 理想化状态牛顿第一定律描述的是物体不受外力的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力的表现是相同的。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。【名师点睛】1. 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
4、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)。2. 牛顿第一定律的应用技巧如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况。知识点二 对牛顿第一定律及惯性的理解【典例3】下列关于惯性的说法中正确的是A. 速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以速度大的物体惯性大B. 同一个物体在光滑水平面上时的惯性小，在粗糙水平面上时的惯性大C. 乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小D. 在“嫦娥二号”卫星中的物体不存在惯性【典例4】下列说法正确的是()A. 在高速公路上高速行
5、驶的轿车的惯性比静止在货运场的集装箱货车的惯性大B. 牛顿第一定律是根据理论推导出来的C. 在粗糙水平面上滚动的小球最后会停下来是因为小球的惯性逐渐变为零D. 物体的速度逐渐增大同时加速度逐渐减小是有可能的知识点三 用合成法解动力学问题合成法即平行四边形定则，当物体受两个力作用而产生加速度时，应用合成法比较简单，根据牛顿第二定律的因果性和矢量性原理，合外力的方向就是加速度的方向，解题时只要知道加速度的方向，就可知道合外力的方向，反之亦然。解题时准确作出力的平行四边形，然后用几何知识求解即可。【名师点睛】当物体受两个以上的力作用产生加速度时一般用正交分解法。知识点三 用合成法解动力学问题【典例5
6、】如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为ml的物体，与物体l相连接的绳与竖直方向成角，则（ ）A. 车厢的加速度为gsin B. 绳对物体1的拉力为m1g/cosC. 底板对物体2的支持力为(m2一m1)g D. 物体2所受底板的摩擦力为m2 g tan知识点四 利用正交分解法求解当物体受到三个或三个以上的力作用产生加速度时，根据牛顿第二定律的独立性原理，常用正交分解法解题，大多数情况下是把力正交分解在加速度的方向和垂直加速度的方向上。正交分解的方法步骤：（1）选取研究对象；（2）对研究对象进行受力分析和运动情况分析；（3）建立直
7、角坐标系（可以选x方向和a方向一致）（4）根据牛顿第二定律列方程Fx=ma,(沿加速度的方向)；Fy=0（沿垂直于加速度的方向）（5）统一单位求解特别提醒：特殊情况下分解加速度比分解力更简单。知识点四 利用正交分解法求解【典例6】风洞实验中可产生水平方向的、大小可以调节的风力，先将一套有小球的细杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图所示。（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动，这时所受风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆的动摩因数。（2）保持小球所示风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s的时间为多少（sin370=
8、0.6,cos370=0.8）知识点五 力和运动关系的定性分析分析物体的运动情况主要从两个方面分析：先分析物体的初状态（即初速度），由牛顿第一定律知物体具有维持原来的性质（即惯性），再分析物体的受力，由牛顿第二定律知力是产生加速度（即改变运动状态的原因）的原因。两者结合起来就能确定物体的运动情况。【名师点睛】(1) 加速度的大小与速度的大小无关。(2) 合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。(3) a 是加速度的定义式，a与v、t无直接关系；a 是加速度的决定式，aF，a。知识点五 力和运动关系的定性分析【典例7】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
9、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，加速度逐渐减小知识点六 对超重和失重的理解 1. 超重和失重产生的原因超重和失重产生的原因是系统在竖直方向有了加速度。无论超重还是失重都是由竖直方向的加速度的方向决定的，与物体速度方向无关。2. 对超重和失重现象的定量分析 超重物体具有向上的加速度，根据牛顿第二定律有：F-mg=ma 可解得F=m(g+a)mg 失重物体具有向下的加速度，根据牛顿第二定律有： m
10、g-F=ma 可解得F=m(g-a)mg,当a=g时，F=0。此时为完全失重状态。【名师点睛】1. 超重和失重现象只是一种表面现象，它是指支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体的拉力）大于或小于物体的重力，并非物体的所受的重力增大或减小，其实质是物体具有向上或向下的加速度，因此，先根据题目所给的表面现象得出物体的加速度，再用牛顿第二定律求解即可。2. 超重和失重现象判断的“三”技巧(1) 从受力的角度判断：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) 从加速度的角度判断：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
11、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。(3) 从速度变化的角度判断： 物体向上加速或向下减速时，超重； 物体向下加速或向上减速时，失重。知识点六 对超重和失重的理解【典例8】 如图所示是某同学站在力传感器上，做下蹲起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为N)，横坐标为时间(单位为s)。由图可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到的信息有()A. 该同学做了两次下蹲起立的动作B. 该同学做了一次下蹲起立的动作，且下蹲后约2 s起立C. 下蹲过程中人处于失重状态D. 下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态【典例9】 应用物理知识分析生活中的常
12、见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的有()A. 手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B. 手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C. 在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D. 在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度答案与解析1.【答案】ABC2.【答案】BC【解析】 只有静止或匀速直线运动的物体其运动状态不变，故A、D选项错误；除此之外的其它的运动其运动状态就一定改变，故B、C选项正确。3.【答案】C【解析】决定物体惯性大小的因素是质量，因此A、B的说法错误；乒乓球的质量较小，可
13、以快速抽杀，即运动状态容易改变，亦即乒乓球惯性小，C正确；在“嫦娥二号”卫星中的物体尽管处于失重状态，但其质量不变，因此仍然具有惯性，D错误。4.【答案】D5.【答案】BD【解析】小车在水平方向向右运动，由图可知小车的加速度沿水平向右，物体1与小车有相同加速度，根据【例1】对物体1进行受力分析，由牛顿第二定律得F=mgtan=ma,得a=gtan，故A选项错误；且由图可知绳对物体1的拉力为m1g/cos，底板对物体2的支持力为(m2g一m1g/cos)，故C错、B正确；物体2与小车也有相同加速度，由牛顿第二定律得，物体2所受底板的摩擦力为f=m2a=m2 g tan，即D选项正确。6.【答案】
14、【解析】 （1）设小球所受的风力为F，支持力为FN、摩擦力为Ff、小球质量为m，作小球受力图，如图所示，当杆水平固定，即=0时，由题意得：F=mg 所以=F/mg=0.5mg/mg=0.5 （2）沿杆方向，由牛顿第二定律得：Fcos+mgsin-Ff =ma 在垂直于杆的方向，由共点力平衡条件得： FN+Fsin-mgcos=0 又 Ff =N 联立式解得： a=将F=0.5 mg代入上式得a=g 由运动学公式得：s=at2 由得： t= 7.【答案】A8.【答案】B【解析】 在34 s下蹲过程中，先向下加速再向下减速，故人先处于失重状态后处于超重状态；在67 s起立过程中，先向上加速再向上减速，故人先处于超重状态后处于失重状态，选项A、C、D错误，B正确。9.【答案】D【解析】 物体由静止开始向上运动时，物体和手掌先一起加速向上，物体处于超重状态，之后物体和手掌分离前，应减速向上，物体处于失重状态，故A、B均错误；当物体离开手的瞬间，物体只受重力，此时物体的加速度等于重力加速度，选项C错误；手和物体分离之前速度相同，分离之后手速度的变化量比物体速度的变化量大，物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度，所以选项D正确。
