1、1牛顿运动定律讲义知识点必背1、牛顿第一定律 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。 牛顿第一定律的意义指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 对牛顿第一定律的理解揭示了不受力作用时物体的运动规律牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力作用，但所受合力为零时，其作用效果跟不受外力作用时相同，因此，我们可以把理想情况下的“不受外力作用”理解为实际情况中的“所受合外力为零”。牛顿第一定律不是实验定律牛顿第一定律是不受任何
2、外力作用下的理想化情况，无法用实验直接验证。牛顿第一定律是以伽利略的“理想实验”为基础，将实验结论经过科学抽象、归纳推理而总结出来的。因此，牛顿第一定律是来源于大量实验的基础之上的一个理想实验定律，是一种科学的抽象思维方法，它并不是实验定律。2、惯性 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。 惯性的性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。 惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持静止或匀速直线运动状态的性质；物体受到外力作用时，其惯性大小表现在运动状态改变的难易程度上。 惯性大小的量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量
3、小的物体惯性小。3、牛顿第三定律 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，作用在同一条直线上。 作用力与反作用力的关系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，作用在同一条直线上。总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失。作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，各自产生其效果，永远不会抵消。作用力和反作用力是同一性质的力。 4、牛顿第二定律 内容：物体的加速度与所受合外力成正比，跟物体的质量成反比。 表达式：Fma。 瞬时性：牛顿第二定律对运动物体在运动过程中的任何一个时刻都成立。当合外力的大小和方向发生变化时，物体的加速度的大小和方向也同时发生相应的变化。若
4、合外力为零，加速度也立即为零；合外力为恒力，物体就做匀变速运动。加速度时刻随着合外力的变化而变化，加速度的改变不需要时间的积累。 矢量性：加速度是矢量，其方向始终与物体受到的合外力的方向一致，与速度的方向没有直接关系。 独立性：如果几个力同时作用于一个物体，则物体所产生的加速度等于每个力单独作用时产生的加速度的矢量和。 牛顿运动定律解题正交分解法的应用当物体受多个力作用时，通常采用正交分解法。为减少矢量的分解，建立坐标系，确定 x 轴正方向有两种方法：分解力不分解加速度，此时一般规定 a 方向为 x 轴正方向。分解加速度不分解力，此种方法以某种力的方向为 x 轴正方向，把加速度分解在 x 轴和
5、 y 轴上。5、力和运动关系的分析 物体所受合力的方向决定了其加速度的方向，合力与加速度的大小关系是 F 合 ma，只要有合力，不管速度是大还是小，或是零，都有加速度，只有合力为零时，加速度才能为零。 合力与速度同向时，物体加速，合力与速度反向时，物体减速。 物体的运动情况取决于物体受的力和物体的初始条件（即初速度）。6、瞬时性问题 研究某一时刻物体的受力和运动突变的关系称为力和运动的瞬时问题，简称“瞬时问题”。“瞬时问题”常常伴随着这样一些标志性词语：“瞬时”、“突然”、“猛地”、“刚刚”等。2 牛顿第二定律本身就是瞬时关系的表征，解题时应抓住某瞬间前后物体所受合外力的分析，特别注意有那些力
6、变化了，那些力来不及变化。 两种模型 中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型，具有以下几个特性：轻：其质量和重力均可视为等于零，且一根绳(或线)中各点的张力大小相等，其方向总是沿着绳子且背离受力物体的方向。不可伸长：即无论绳子受力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的张力可以突变。刚性杆、绳(线)或接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型来处理。 中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有以下几个特性：轻：其质量和重力均可视为等于零，同一弹簧两端
7、及其中间各点的弹力大小相等。弹簧既能承受拉力，也能承受压力；橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力。由于弹簧和橡皮绳受力时，要恢复形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变。例题：如图所示，质量分别为 MA、M B 的两小球 A、B，且 MAMB，A、B 穿过一绕过一定滑轮的轻绳，绳子末端与地面的距离相同，两小球在同一高度。小球 A、B 与轻绳的滑动摩擦力都为重力的 K 倍（0 3 mg 时，A相对B滑动 D无论 F为何值，B的加速度不会超过 2考向 3拓展：系统牛顿第二定律解决连接体问题系统中的牛顿第二定律：若将系统受到的每一个外力，系统内每一物体的加速度均沿正交坐标系的 x 轴与 y 轴分
8、解，则系统的牛顿第二定律的数学表达式如下：F1x+F2x+=m1a1x+m2a2x+ ； F 1y+F2y+=m1a1y+m2a2y+与采用隔离法、分别对每一物体应用牛顿第二定律求解不同的是，应用系统的牛顿第二定律解题时将使得系统内物体间的相互作用力变成内力，因而可以减少不必求解的物理量的个数5，导致所列方程数减少，从而达到简化求解的目的。例题 1、如图 3 所示，质量为 M 的斜劈形物体放在水平地面上，质量为 m 的粗糙物块以某一初速度沿劈的斜面向上滑，至速度为零后加速返回，而物体 M 始终保持静止，则在物块 m 上、下滑动的整个过程中（ ）A. 地面对物体 M 的摩擦力方向没有改变； B.
9、 地面对物体 M 的摩擦力先向左后向右；C. 物块 m 上、下滑时的加速度大小相同； D. 地面对物体 M 的支持力总小于（M+m）g例题 2、如图 6 所示，质量为 A的物体 A 沿直角斜面 C 下滑，质量为 B的物体 B 上升，斜面与水平面成 角，滑轮与绳的质量及一切摩擦均忽略不计，求斜面作用于地面凸出部分的水平压力的大小。练习 如图所示，质量为 M 的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端固定一个质量为 m 的小球。小球上下振动时，框架始终没有跳起，当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为（ ）A. g B. C. 0 D.ggmM考点五 临界问题考向 1 斜面加速模型例
10、 1 如图所示，细线的一端固定于倾角为 45的光滑楔形滑块 A 的顶端 P 处，细线的另一端拴一质量为 m 的小球。当细线对小球的拉力刚好等于零时，水平向右的加速度 a 的大小为（g 为重力加速度）（ ）Ag B 2g C D 2g2g例 2 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于图示状态。设斜面对小球的支持力为 N，细绳对小球的拉力为 T，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是( )A. 若小车向左运动， N 可能为零 B. 若小车向左运动， T 可能为零C. 若小车向右运动， N 不可能为零 D. 若小车向右运动， T 不可能为零考向 2 涉及
11、摩擦力的临界问题例 1 冬天大雪过后路面结冰严重，汽车难以及时停车，经常出现事故因此某些路段通过在道路上洒一些炉灰来增加轮胎与地面的摩擦如图所示，一辆运送炉灰的自卸卡车装满炉灰，灰粒之间的动摩擦因数为 1，炉灰与车厢底板的动摩擦因数为 2，卸灰时车厢的倾角用 表示(已知 2 1)(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)下列说法正确的是 ( )A要顺利地卸干净全部炉灰，应满足 tan 2B要顺利地卸干净全部炉灰，应满足 sin 2C只卸去部分炉灰，车上还留有一部分炉灰，应满足 1tan 2D只卸去部分炉灰，车上还留有一部分炉灰，应满足 tan 1 2考向 3 传送带模型例 1 如图所示，一物体放在倾角
12、为 的传输带上，且物体始终与传输带相对静止关于物体所受到的静摩擦力，下列说法正确的是 ( )A当传输带加速向上运动时，加速度越大，静摩擦力越大B当传输带匀速运动时，速度越大，静摩擦力越大C当传输带加速向下运动时，静摩擦力的方向一定沿斜面向下D当传输带加速向下运动时，静摩擦力的方向一定沿斜面向上例 2 如图所示，传送带的水平部分长为 L，传动速率为 v，在其左端无初速释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为 ，则木块从左端运动到右端的时间不可能是（ ）A. B. C. D. Lv v2 g Lv 2L g 2LvAC6考点六 极值问题考向 1 绳连体模型例 1 如图所示,光滑水平面上放置质量
13、分别为 m 和 2m 的四个木块,其中两个质量为 m 的木块间用可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是 mg.现用水平拉力 F 拉其中一个质量为 2m 的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对 m 的最大拉力为 ( )A. 53g B. 43g C. 23g D. 3 mg例 2 如图所示,光滑水平面上放置质量分别为 m、2m 和 3m 的三个木块,其中质量为 2m 和 3m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为 T.现用水平拉力 F 拉质量为 3m 的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是( ) A. 质量为 2m 的木块受到四个力的作用 B. 当 F
14、逐渐增大到 T 时,轻绳刚好被拉断 C. 当 F 逐渐增大到 1.5T 时,轻绳还不会被拉断 D. 轻绳刚要被拉断时,质量为 m 和 2m 的木块间的摩擦力为 23T考向 2 摩擦力突变问题例 1 如图所示，质量为 1 kg 的木块 A 与质量为 2 kg 的木块 B 叠放在水平地面上， A、 B 间的最大静摩擦力 2 N， B 与地面间的动摩擦因数为 0.2.用水平力 F作用于 B，则 A、 B 保持相对静止的条件是( g10 m/s 2) ( )A F12 N B F10 N C F9 N D F6 N考点七 图像问题考向 1 由力随时间变化的图线确定物体的运动情况例 1 一实验兴趣小组做
15、了一次实验，实验时让某同学从桌子上跳下，自由下落 H 后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了 h 后停住，利用传感器和计算机显示该同学受到地面的支持力 F 随时间变化的图象如图所示根据图象提供的信息，以下判断正确的是 ( )A t2时刻该同学的脚刚接触地面 B t3时刻该同学的加速度为零C在 t2至 t3时间内该同学处于下落阶段 D在 t3至 t4时间内该同学处于加速下落阶段例 2 如图甲所示，静止在光滑水平面上的长木板 B(长木板足够长)的左端放着小物块 A，某时刻， B 受到水平向左的外力 F 的作用， F 随时间 t 的变化规律如图乙所示，即 F kt，其中 k 为已知常数若A、
16、B 之间的滑动摩擦力 Ff的大小等于最大静摩擦力，且 A、 B 的质量相等，则下列图中可以定性地描述物块 A 的 v t 图象的是 ( )考向 2 由运动图像确定物体的受力情况例 1 如图所示，在一升降机内，一物块被一轻质弹簧紧压在天花板上，弹簧的下端固定在升降机的地板上，弹簧保持竖直。在升降机运行过程中，物块未曾离开升降机的天花板。当升降机向上运动时，其vt 图象如图所示，下面给出的地板所受压力 F1和升降机天花板所受压力 F2随时间变化的定性图象，可能正确的是( )7考向 3 传送带模型的图像问题例 2 如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率 v1运行初速度大小为 v2的小物块从与传送
17、带等高的光滑水平面上的 A 处滑上传送带若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的 v-t图象（以地面为参考系）如图乙所示已知 v2v 1则（ ）At 2时刻，小物块离 A 处的距离达到最大 Bt 1时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大Ct 2-t3时间内，小物块受到的摩擦力方向向右 D0-t 2时间内，小物块受到摩擦力的大小和方向都不变考点八 超重失重问题例 如图所示， A、 B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)下列说法正确的是 ( )A在上升和下降过程中 A 对 B 的压力一定为零B上升过程中 A 对 B 的压力大于 A 物体受到的重力C下降过程中 A 对
18、 B 的压力大于 A 物体受到的重力D在上升和下降过程中 A 对 B 的压力等于 A 物体受到的重力 考点九 实验-探究加速度与力和质量的关系考向 1 基础型实验例 1 某实验小组利用图所示的装置探究加速度与力、质量的关系下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量_木块和
19、木块上砝码的总质量(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉力F 的关系，分别得到下图中甲、乙两条直线设甲、乙用的木块质量分别为 m 甲 、 m 乙 ，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为 甲 、 乙 ，由图可知， m 甲 _m 乙 ， 甲 _ 乙 (选填“大于”、“小于”或“等于”)考向 2 创新型实验例 2 利用图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动当一带有遮光片的滑块自斜面上
20、滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲滑至乙所用的时间 t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离 s，记下相应的 t 值；所得数据如下表所示.完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小 a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度 vt、测量值 s 和t 四个物理量之间所满足的关系式是_；(2)根据表中给出的数据，在图中给出的坐标纸上画出 t 图线；st(3)由所画出的 t 图线，得出滑块加速度的大小为 a_m/s 2(保留 2 位有效数字)sts(m) 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950t(ms) 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4s/t(ms1 ) 1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.228
