内容正文:
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第08讲 牛顿运动定律
目录
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4
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知识点01 牛顿第一定律 4
知识点02 惯性与质量 4
知识点03 牛顿第二定律 5
知识点04 应用牛顿第二定律解题 6
知识点05 牛顿第三定律 6
知识点06 力学单位制 7
8
考向01 牛顿第一定律和惯性 8
考向02 由物体的受力情况确定运动情况 9
考向03 由物体的运动情况确定受力情况 10
考向04 牛顿第三定律牛顿的理解 11
考向05 力学单位制的理解和应用 11
12
年度
选择型
填空题
计算题
实验题
综合题
2023年
×
×
×
√
×
2024年
×
×
×
×
×
2025年
×
×
√
×
×
2026年(预)
☆☆
☆☆
☆☆☆☆
☆☆
☆☆
(2026年预测的可能性仅供参考,每颗☆代表出题的可能性为20%,以此类推)
考情分析:
1.牛顿运动定律是力学的核心知识点,在高考中出题的可能性较大,单独出题或做为综合题中的一个小题都有可能,命题形式也会比较灵活。
2.探究物体加速度与物体所受外力和物体质量的实验也是核心实验,常规题型因为比较普遍,因此出题的可能性不大,但要注意创新性考题。
3.牛顿运动定律实验的场景非常广泛,生活、体育、航空航天、汽车、智能手机等都有出题的可能性。
复习目标:
目标一:了解牛顿第一运动定律的内容,理解惯性的含义。
目标二:会运用牛顿第二运动定律解决实际物理问题,掌握基本解题方法和常见物理模型。
目标三:了解超重和失重的本质。
目标四:了解牛顿第三运动定律的内容,理解相互作用力和平衡力的区别。
知识点01 牛顿第一定律
1.内容:一切物体在没有受到外力作用的时候,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。
2.对牛顿第一定律的理解
(1)牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律,它是牛顿以伽利略的理想实验为基础,加以推理得出的一条理想条件下的规律;
(2)牛顿第一定律揭示了一切物体都具有的一种基本属性﹣﹣惯性;
(3)牛顿第一定律揭示了力和运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因,而不是产生运动,也不是维持物体运动状态的原因。
3.适用范围:宏观世界中低速运动的物体,在惯性参考系中才适用。
知识点02 惯性与质量
1.定义:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
2.惯性的量度:惯性的大小与物体运动的速度无关,与物体是否受力无关,仅与质量有关。
质量是物体惯性大小的唯一量度,质量大的物体所具有的惯性大。
3.惯性的性质:
①一切物体都具有惯性,其本质是任何物体都有惯性。
②惯性与运动状态无关:不论物体处于怎样的运动状态,惯性总是存在的。
4.惯性的表现形式:
①当物体不受外力或所受合外力为零时,惯性表现为保持原来的运动状态不变;
②当物体受到外力作用时,惯性表现为改变运动状态的难易程度,物体惯性越大,运动状态越难改变。
5.加深理解惯性概念的几个方面:
(1)惯性是物体的固有属性之一,物体的惯性与其所在的地理位置、运动状态、时间次序以及是否受力等均无关,任何物体都具有惯性;
(2)惯性大小的量度是质量,与物体运动速度的大小无关,不是运动速度大、其惯性就大;
(3)物体不受外力时,其惯性表现为物体保持静止或匀速直线运动的状态;
受外力作用时,其惯性表现为运动状态改变的难易程度不同。
6. 常见惯性有关观点的辨析:
(1)错误观点1:物体惯性的大小与物体的受力情况、运动情况、所处位置有关。
辨析:惯性是物体本身固有的属性,与物体的受力情况、运动情况、所处位置等无关。
惯性的大小用质量来量度,或者说只由质量决定。质量越大的物体,惯性越大。
(2)错误观点2:惯性是一种力。
辨析:惯性不是力,保持运动状态是物体的本能。“物体受到惯性力”的说法是不正确的。
惯性
力
物理意义
物体保持匀速直线运动或静止状态的性质
物体间的相互作用
存在条件
是物体本身的固有属性,始终具有,与外界条件无关
力只有在物体间发生相互作用时才有
可量性
有大小(无具体数值,也无单位),无方位
有大小、方向及单位
(3)错误观点3:惯性就是惯性定律。
辨析:惯性是一切物体都具有的固有属性,而惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律。
知识点03 牛顿第二定律
1.内容:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
2.表达式:F合=ma
3.单位:该表达式只能在国际单位制中成立.因为F合=k•ma,只有在国际单位制中才有k=1。
1N=1kg•m/s2.
4.因果关系:先有作用力,后产生加速度;作用力是原因,加速度是结果。
因此,可以说m一定,a与F成正比,但不能说F与a成正比。
5.牛顿第二定律的五个性质
(1)因果性:力是使物体产生加速度的原因;
因此,可以说m一定,a与F成正比,但不能说F与a成正比。
(2)矢量性:F=ma是一个矢量式,应用时应先规定正方向;
(3)瞬时性:合力与加速度具有瞬时对应关系;
(4)同一性:合力与加速度对应同一研究对象;
(5)独立性:作用于物体上的每一个力各自产生加速度,F1=ma1,F2=ma2,物体的实际加速度则是每个加速度的矢量和,合力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律。
正交分解特例:如水平和竖直方向(沿斜面和垂直于斜面)Fx=max,Fy=may
6. 质量是惯性大小的量度
在F一定的情况下,质量越大加速度越小,表示物体的运动状态越难改变,即维持原来的状态的本领越大,即惯性越大。
7.适用范围:
(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对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)、低速运动(远小于光速)的情况。
知识点04 应用牛顿第二定律解题
1.解题的步骤
2.“求合力列方程”的两种方法
(1)合成法:首先确定研究对象,画出受力示意图,当物体只受两个力作用时,利用平行四边形定则在加速度方向上直接求出合力,再列牛顿第二定律方程求解。
(2)正交分解法:当物体受多个力作用时,选水平方向为x轴,竖直方向为y轴;
或者选沿斜面为x轴,垂直于斜面为y轴,则。
3. 动力学的两类基本问题
(1)已知物体的受力情况求运动情况;
(2)已知物体运动情况求受力
其中,受力分析是基础,牛顿第二定律和运动学公式是工具,加速度是桥梁。
知识点05 牛顿第三定律
1. 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.
2. 作用力与反作用力的区别:
四同:①大小相同;②方向在同一直线上;③性质相同;④同时出现、变化、消失。
三不同:①方向不同;②作用对象不同;③作用效果不同。
3. 相互作用力与平衡力的区别:
相同点:大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
不同点:
①相互作用力是分别作用在两个物体上,而平衡力是作用在同一物体上;
②相互作用力的性质一定相同,但平衡力的性质不一定相同;
③相互作用力一定是同时产生,同时消失,但平衡力各自独立,不一定同时变化。
比较作用力和反作用力与平衡力的异同点:
一对作用力与反作用力
一对平衡力
相
同
点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
共线
共线
不
同
点
性质
一定相同
不一定相同
作用时间
同时产生、同时消失
不一定同时产生、同时消失
作用对象
不同(异体)
相同(同体
作用效果
两个力在不同物体产生不同效果,
不能抵消
两个力在同一物体上
使物体达到平衡的效果
知识点06 力学单位制
1.单位制:基本单位和导出单位共同组成了单位制。
(1)基本单位:基本物理量的单位。
力学中的基本物理量有长度、质量、时间,它们的国际单位分别是米、千克、秒。
(2)导出单位是由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
如:力(N)、速度(m/s)、加速度(m/s2) 等。
2.国际单位制中的基本物理量和基本单位
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安(培)
A
热力学温度
T
开(尔文)
K
物质的量
n
摩(尔)
mol
发光强度
I
坎(德拉)
cd
3. 单位制在物理学中的应用
(1) 简化计算过程的单位表达:在解题计算时,物理量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可。
(2) 检验结果的正误:物理公式既反映了各物理量间的数量关系,同时也确定了各物理量的单位关系。
因此,在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确,如单位制不对,结果一定错误。
考向01 牛顿第一定律和惯性
例1. 关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的
B.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义
C.牛顿第一定律表明,物体只有在不受外力作用时才具有惯性
D.牛顿第一定律表明,物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
【答案】A
【解析】A、牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上,根据逻辑推理得出的,是以实验为基础,但又不是完全通过实验得出,故A正确;
B、虽然在地球上不受力作用的物体是不存在的,但牛顿第一定律给出了物体不受力作用时的运动规律,是牛顿第二定律的基础,也为科学的发展奠定了基础,故B错误;
C、D、牛顿第一定律表明物体具有保持原来速度不变的性质,即惯性,惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关,故C错误,D也错误。
【变式训练1】以下说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性
B.速度大的物体惯性大,速度小的物体惯性小
C.力是维持物体运动的原因
D.做曲线运动的质点,若将所有外力都撤去,则该质点因惯性仍可做曲线运动
【答案】A
【解析】A、牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性,惯性是物体的固有属性,故A正确;
B、惯性的大小只跟质量有关,与其它因数无关,故B错误;
C、力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因,故C错误;
D、做曲线运动的质点,若将所有外力都撤去,物体将做匀速直线运动,故D错误。
【变式训练2】一乘客在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球做实验,用以判断火车运动的情况,并可得到如下结论:
(1)若小球在竖直方向保持静止,表明火车正在做 运动;
(2)若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆,表明火车正在做 运动;
(3)若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆,表明火车正在做 运动;
(4)若在竖直方向保持静止的小球突然向右摆,表明火车正在做 运动。
【答案】(1)匀速直线运动; (2)匀加速直线运动;(3)匀减速直线运动;(4)向左转弯
【解析】(1)小球在竖直悬线下保持静止,说明小球相对于火车是静止的,则火车做匀速直线运动;
(2)若小球突然向正后方摆动,说明火车的速度大于小球的速度,则火车在做匀加速直线运动;
(3)若小球突然向正前方摆动,说明小球的速度大于火车的速度,则火车在做减速直线运动;
(4)若小球突然向右摆动,说明火车在左转弯,则火车在做向左转弯运动。
考向02 由物体的受力情况确定运动情况
例1. (23-24高一上·上海·期末)如图 所示,某人坐在雪橇上从坡上滑下,人和雪橇的总质量为60kg ,雪坡的倾角 为,雪橇与雪地间的摩擦力恒为 180N ,则人从静止开始下滑 4s 后的速度有多大?
【答案】,方向沿斜面向下
【详解】对人受力分析,根据牛顿第二定律可得 解得
结合匀变速直线运动的规律,可得4s后人的速度 方向沿斜面向下。
【变式训练1】 如图所示,位于水平地面上的质量为M的小木块,在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做匀加速运动。若木块与地面之间的动摩擦因数为μ , 则木块的加速度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】对物体受力分析可知,物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力的作用,
在水平方向有:
竖直方向有: 滑动摩擦力
根据以上三式联立可以求得 , 故选D。
【变式训练2】(24-25高一上·上海闵行·期末)如图,质量为的物块在与水平面成角的恒力作用下,沿水平面向左做匀加速运动。
(1) 则与滑动摩擦力的合力方向为 (选填“A.竖直向上”、“B.斜向左上”或“C.斜向右上”)。
(2) 若要物块不脱离水平面,恒力需满足的条件为 。
【答案】(1)B (2)
【详解】(1)由于物块沿水平面向左做匀加速运动,则恒力的水平分力与滑动摩擦力的合力方向水平向左,而恒力的竖直分力竖直向上,所以与滑动摩擦力的合力方向为斜向左上。故选B。
(2)若要物块不脱离水平面,恒力需满足的条件为 可得
考向03 由物体的运动情况确定受力情况
例1.飞船返回舱顺利着陆,为了保证宇航员的安全,靠近地面时会放出降落伞进行减速(如右图所示)。若返回舱离地面4 km时,速度方向竖直向下,大小为200 m/s,要使返回舱最安全、最理想着陆,则放出降落伞后返回舱应获得多大的加速度?降落伞产生的阻力应为返回舱重力的几倍?(设放出降落伞后返回舱做匀减速直线运动)。
【答案】5 m/s2;1.5倍
【解析】飞船返回时,放出降落伞,以飞船为研究对象,受到竖直向下的重力mg和空气阻力f的作用。
最理想最安全着陆是末速度vt=0,才不至于着地时与地面碰撞而使仪器受到损坏。
由运动学公式:v-v=2as 变形得a== m/s2=5 m/s2
再由牛顿第二定律 F合=f-mg=ma
f=m(g+a)=mg(1+0.5)=1.5mg 则阻力应为返回舱重力的1.5倍。
【变式训练1】如图所示,自动扶梯与水平面夹角为53°,上面站着质量为60kg的人,当自动扶梯以大小为0.5m/s2加速度斜向上加速运动时,人和扶梯相对静止,求扶梯对人的摩擦力和人对扶梯的压力。
【答案】18N 624N
【解析】将人的加速度分解到水平和竖直方向上,在水平方向上,ax=acosθ=0.3m/s2
水平方向受到静摩擦力作用,根据牛顿第二定律有:f=max,代入数据解得:f=18N;
在竖直方向上,ay=asinθ=0.4m/s2
由牛顿第二定律得:FN﹣mg=may,代入数据解得:FN=624N。
考向04 牛顿第三定律牛顿的理解
例1. 关于作用力与反作用力,下列说法正确的是( )
A.作用力与反作用力的合力为零
B.先有作用力,然后才产生反作用力
C.作用力与反作用力大小相等、方向相反
D.作用力与反作用力作用在同一个物体上
【答案】C
【解析】A、作用力与反作用力,作用在两个物体上,效果不能抵消,合力不为零,故A错误;
B、作用力与反作用力,它们同时产生,同时变化,同时消失,故B错误;
C、作用力与反作用力大小相等、方向相反,作用在两个物体上,故C正确;
D、作用力与反作用力,作用在两个物体上,故D错误。
【变式训练1】汽车能拉着拖车在平直公路上做加速运动,是因为( )
A.汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力
B.汽车对拖车的拉力等于拖车对汽车的拉力
C.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力
D.汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力
【答案】D
【解析】汽车加速运动,说明所受非平衡力,拉力大于阻力,阻力为地面对汽车的摩擦力,D正确。
考向05 力学单位制的理解和应用
例1. 国际单位制中,选定7个基本物理量的单位作为基本单位,导出量的单位可以由基本量的单位组合而得到。例如,力的单位可以由牛顿第二定律导出,根据所学知识判断,电阻的单位“欧姆”用国际单位制下的基本单位组合后,可以表示为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】根据公式 W=Fx、W=UIt、U=IR 可知,电阻单位满足
用基本单位表示后 故选D。
【变式训练1】(24-25高一上·上海·期末)汽车行驶时,如果空气阻力很大,会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。经研究,人们发现空气阻力的大小F与空气密度ρ、物体进风面积S、物体与空气的相对运动速度v均有关,关系式为F=kρSvx,其中k是一个无单位的常数。请根据国际单位制推断速度v的指数x的数值为 。
【答案】2
【详解】由于 所以
即 所以
1. (2024长宁二模) 某同学在水平向右行驶的高铁车厢内,放置了一个用量角器自制的加速度测量仪,在一段时间内,测量仪上系有小球的细线与竖直方向成 θ 角,如图所示。则高铁在此时间内向右做______运动,其加速度大小为( )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
θ
A.gsinθ B.gcosθ C.gtanθ D.gcotθ
【答案】匀加速,C
【解析】重力和拉力的合力向右,即向右匀加速运动。合力F=mgtanθ=ma,所以C正确。
2. (2024长宁二模) 某汽车安全气囊的触发装置如图所示,金属球被强磁铁吸引固定。当汽车受到猛烈撞击,且加速度大于 400 m/s2 时,金属球会脱离强磁铁,并沿导轨运动而接通电路使安全气囊打开。若金属球的质量为 50 g,则强磁铁对金属球的最大引力为______N,当汽车紧急加速时,金属球对强磁铁的压力将_____(选填“变小”“变大”或“不变”)。
运动方向
导轨
金属球
强磁铁
激
发
装
置
【答案】20,变大
【解析】碰撞过程中速度减小,加速度a向左,临界点吸引力F=ma=20N
3. (2024黄浦二模) 消防员从绳上跳下,双脚触地后顺势弯曲双腿,在他的重心下降的过程中,消防员受到地面支持力 F 随时间 t 的变化如图示。下列说法正确的是( )
F/N
t/s
t1
t3
t2
O
A.t1 ~ t2 时间内消防队员的重心在加速下降
B.t2 ~t3 时间内消防队员的重心在减速下降
C.t2 时刻加速度为零
D.t2 时刻速度最大
【答案】B
【解析】0~t1时刻未着地,自由落体,t1时刻向下速度最大,t3开始人静止,F=G。
t1~t2时间内消防队员开始时重力大于地面支持力,先加速下降,后地面支持力大于重力,所受的合力向上,则加速度向上,消防员向下做减速运动,故A错误;
B. t2时刻地面支持力大于重力,则加速度向上,消防员做向下的减速运动,消防队员的重心在减速下降,故B正确;
CD. t2时刻支持力大于重力,合力不等于零,则加速度不为零,C错误;
D. t1到t2过程中重力等于地面支持力时,速度最大,故t2速度不是最大,故D错误。
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第08讲 牛顿运动定律
目录
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知识点01 牛顿第一定律 4
知识点02 惯性与质量 4
知识点03 牛顿第二定律 5
知识点04 应用牛顿第二定律解题 6
知识点05 牛顿第三定律 6
知识点06 力学单位制 7
8
考向01 牛顿第一定律和惯性 8
考向02 由物体的受力情况确定运动情况 9
考向03 由物体的运动情况确定受力情况 10
考向04 牛顿第三定律牛顿的理解 11
考向05 力学单位制的理解和应用 11
12
年度
选择型
填空题
计算题
实验题
综合题
2023年
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2024年
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2025年
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√
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2026年(预)
☆☆
☆☆
☆☆☆☆
☆☆
☆☆
(2026年预测的可能性仅供参考,每颗☆代表出题的可能性为20%,以此类推)
考情分析:
1.牛顿运动定律是力学的核心知识点,在高考中出题的可能性较大,单独出题或做为综合题中的一个小题都有可能,命题形式也会比较灵活。
2.探究物体加速度与物体所受外力和物体质量的实验也是核心实验,常规题型因为比较普遍,因此出题的可能性不大,但要注意创新性考题。
3.牛顿运动定律实验的场景非常广泛,生活、体育、航空航天、汽车、智能手机等都有出题的可能性。
复习目标:
目标一:了解牛顿第一运动定律的内容,理解惯性的含义。
目标二:会运用牛顿第二运动定律解决实际物理问题,掌握基本解题方法和常见物理模型。
目标三:了解超重和失重的本质。
目标四:了解牛顿第三运动定律的内容,理解相互作用力和平衡力的区别。
知识点01 牛顿第一定律
1.内容:一切物体在没有受到外力作用的时候,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。
2.对牛顿第一定律的理解
(1)牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律,它是牛顿以伽利略的理想实验为基础,加以推理得出的一条理想条件下的规律;
(2)牛顿第一定律揭示了一切物体都具有的一种基本属性﹣﹣惯性;
(3)牛顿第一定律揭示了力和运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因,而不是产生运动,也不是维持物体运动状态的原因。
3.适用范围:宏观世界中低速运动的物体,在惯性参考系中才适用。
知识点02 惯性与质量
1.定义:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
2.惯性的量度:惯性的大小与物体运动的速度无关,与物体是否受力无关,仅与质量有关。
质量是物体惯性大小的唯一量度,质量大的物体所具有的惯性大。
3.惯性的性质:
①一切物体都具有惯性,其本质是任何物体都有惯性。
②惯性与运动状态无关:不论物体处于怎样的运动状态,惯性总是存在的。
4.惯性的表现形式:
①当物体不受外力或所受合外力为零时,惯性表现为保持原来的运动状态不变;
②当物体受到外力作用时,惯性表现为改变运动状态的难易程度,物体惯性越大,运动状态越难改变。
5.加深理解惯性概念的几个方面:
(1)惯性是物体的固有属性之一,物体的惯性与其所在的地理位置、运动状态、时间次序以及是否受力等均无关,任何物体都具有惯性;
(2)惯性大小的量度是质量,与物体运动速度的大小无关,不是运动速度大、其惯性就大;
(3)物体不受外力时,其惯性表现为物体保持静止或匀速直线运动的状态;
受外力作用时,其惯性表现为运动状态改变的难易程度不同。
6. 常见惯性有关观点的辨析:
(1)错误观点1:物体惯性的大小与物体的受力情况、运动情况、所处位置有关。
辨析:惯性是物体本身固有的属性,与物体的受力情况、运动情况、所处位置等无关。
惯性的大小用质量来量度,或者说只由质量决定。质量越大的物体,惯性越大。
(2)错误观点2:惯性是一种力。
辨析:惯性不是力,保持运动状态是物体的本能。“物体受到惯性力”的说法是不正确的。
惯性
力
物理意义
物体保持匀速直线运动或静止状态的性质
物体间的相互作用
存在条件
是物体本身的固有属性,始终具有,与外界条件无关
力只有在物体间发生相互作用时才有
可量性
有大小(无具体数值,也无单位),无方位
有大小、方向及单位
(3)错误观点3:惯性就是惯性定律。
辨析:惯性是一切物体都具有的固有属性,而惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律。
知识点03 牛顿第二定律
1.内容:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
2.表达式:F合=ma
3.单位:该表达式只能在国际单位制中成立.因为F合=k•ma,只有在国际单位制中才有k=1。
1N=1kg•m/s2.
4.因果关系:先有作用力,后产生加速度;作用力是原因,加速度是结果。
因此,可以说m一定,a与F成正比,但不能说F与a成正比。
5.牛顿第二定律的五个性质
(1)因果性:力是使物体产生加速度的原因;
因此,可以说m一定,a与F成正比,但不能说F与a成正比。
(2)矢量性:F=ma是一个矢量式,应用时应先规定正方向;
(3)瞬时性:合力与加速度具有瞬时对应关系;
(4)同一性:合力与加速度对应同一研究对象;
(5)独立性:作用于物体上的每一个力各自产生加速度,F1=ma1,F2=ma2,物体的实际加速度则是每个加速度的矢量和,合力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律。
正交分解特例:如水平和竖直方向(沿斜面和垂直于斜面)Fx=max,Fy=may
6. 质量是惯性大小的量度
在F一定的情况下,质量越大加速度越小,表示物体的运动状态越难改变,即维持原来的状态的本领越大,即惯性越大。
7.适用范围:
(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对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)、低速运动(远小于光速)的情况。
知识点04 应用牛顿第二定律解题
1.解题的步骤
2.“求合力列方程”的两种方法
(1)合成法:首先确定研究对象,画出受力示意图,当物体只受两个力作用时,利用平行四边形定则在加速度方向上直接求出合力,再列牛顿第二定律方程求解。
(2)正交分解法:当物体受多个力作用时,选水平方向为x轴,竖直方向为y轴;
或者选沿斜面为x轴,垂直于斜面为y轴,则。
3. 动力学的两类基本问题
(1)已知物体的受力情况求运动情况;
(2)已知物体运动情况求受力
其中,受力分析是基础,牛顿第二定律和运动学公式是工具,加速度是桥梁。
知识点05 牛顿第三定律
1. 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.
2. 作用力与反作用力的区别:
四同:①大小相同;②方向在同一直线上;③性质相同;④同时出现、变化、消失。
三不同:①方向不同;②作用对象不同;③作用效果不同。
3. 相互作用力与平衡力的区别:
相同点:大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
不同点:
①相互作用力是分别作用在两个物体上,而平衡力是作用在同一物体上;
②相互作用力的性质一定相同,但平衡力的性质不一定相同;
③相互作用力一定是同时产生,同时消失,但平衡力各自独立,不一定同时变化。
比较作用力和反作用力与平衡力的异同点:
一对作用力与反作用力
一对平衡力
相
同
点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
共线
共线
不
同
点
性质
一定相同
不一定相同
作用时间
同时产生、同时消失
不一定同时产生、同时消失
作用对象
不同(异体)
相同(同体
作用效果
两个力在不同物体产生不同效果,
不能抵消
两个力在同一物体上
使物体达到平衡的效果
知识点06 力学单位制
1.单位制:基本单位和导出单位共同组成了单位制。
(1)基本单位:基本物理量的单位。
力学中的基本物理量有长度、质量、时间,它们的国际单位分别是米、千克、秒。
(2)导出单位是由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
如:力(N)、速度(m/s)、加速度(m/s2) 等。
2.国际单位制中的基本物理量和基本单位
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安(培)
A
热力学温度
T
开(尔文)
K
物质的量
n
摩(尔)
mol
发光强度
I
坎(德拉)
cd
3. 单位制在物理学中的应用
(1) 简化计算过程的单位表达:在解题计算时,物理量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可。
(2) 检验结果的正误:物理公式既反映了各物理量间的数量关系,同时也确定了各物理量的单位关系。
因此,在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确,如单位制不对,结果一定错误。
考向01 牛顿第一定律和惯性
例1. 关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的
B.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义
C.牛顿第一定律表明,物体只有在不受外力作用时才具有惯性
D.牛顿第一定律表明,物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
【变式训练1】以下说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性
B.速度大的物体惯性大,速度小的物体惯性小
C.力是维持物体运动的原因
D.做曲线运动的质点,若将所有外力都撤去,则该质点因惯性仍可做曲线运动
【变式训练2】一乘客在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球做实验,用以判断火车运动的情况,并可得到如下结论:
(1)若小球在竖直方向保持静止,表明火车正在做 运动;
(2)若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆,表明火车正在做 运动;
(3)若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆,表明火车正在做 运动;
(4)若在竖直方向保持静止的小球突然向右摆,表明火车正在做 运动。
考向02 由物体的受力情况确定运动情况
例1. (23-24高一上·上海·期末)如图 所示,某人坐在雪橇上从坡上滑下,人和雪橇的总质量为60kg ,雪坡的倾角 为,雪橇与雪地间的摩擦力恒为 180N ,则人从静止开始下滑 4s 后的速度有多大?
【变式训练1】 如图所示,位于水平地面上的质量为M的小木块,在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做匀加速运动。若木块与地面之间的动摩擦因数为μ , 则木块的加速度为( )
A. B. C. D.
【变式训练2】(24-25高一上·上海闵行·期末)如图,质量为的物块在与水平面成角的恒力作用下,沿水平面向左做匀加速运动。
(1) 则与滑动摩擦力的合力方向为 (选填“A.竖直向上”、“B.斜向左上”或“C.斜向右上”)。
(2) 若要物块不脱离水平面,恒力需满足的条件为 。
考向03 由物体的运动情况确定受力情况
例1.飞船返回舱顺利着陆,为了保证宇航员的安全,靠近地面时会放出降落伞进行减速(如右图所示)。若返回舱离地面4 km时,速度方向竖直向下,大小为200 m/s,要使返回舱最安全、最理想着陆,则放出降落伞后返回舱应获得多大的加速度?降落伞产生的阻力应为返回舱重力的几倍?(设放出降落伞后返回舱做匀减速直线运动)。
【变式训练1】如图所示,自动扶梯与水平面夹角为53°,上面站着质量为60kg的人,当自动扶梯以大小为0.5m/s2加速度斜向上加速运动时,人和扶梯相对静止,求扶梯对人的摩擦力和人对扶梯的压力。
考向04 牛顿第三定律牛顿的理解
例1. 关于作用力与反作用力,下列说法正确的是( )
A.作用力与反作用力的合力为零
B.先有作用力,然后才产生反作用力
C.作用力与反作用力大小相等、方向相反
D.作用力与反作用力作用在同一个物体上
【变式训练1】汽车能拉着拖车在平直公路上做加速运动,是因为( )
A.汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力
B.汽车对拖车的拉力等于拖车对汽车的拉力
C.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力
D.汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力
考向05 力学单位制的理解和应用
例1. 国际单位制中,选定7个基本物理量的单位作为基本单位,导出量的单位可以由基本量的单位组合而得到。例如,力的单位可以由牛顿第二定律导出,根据所学知识判断,电阻的单位“欧姆”用国际单位制下的基本单位组合后,可以表示为( )
A. B.
C. D.
【变式训练1】(24-25高一上·上海·期末)汽车行驶时,如果空气阻力很大,会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。经研究,人们发现空气阻力的大小F与空气密度ρ、物体进风面积S、物体与空气的相对运动速度v均有关,关系式为F=kρSvx,其中k是一个无单位的常数。请根据国际单位制推断速度v的指数x的数值为 。
1. (2024长宁二模) 某同学在水平向右行驶的高铁车厢内,放置了一个用量角器自制的加速度测量仪,在一段时间内,测量仪上系有小球的细线与竖直方向成 θ 角,如图所示。则高铁在此时间内向右做______运动,其加速度大小为( )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
θ
A.gsinθ B.gcosθ C.gtanθ D.gcotθ
2. (2024长宁二模) 某汽车安全气囊的触发装置如图所示,金属球被强磁铁吸引固定。当汽车受到猛烈撞击,且加速度大于 400 m/s2 时,金属球会脱离强磁铁,并沿导轨运动而接通电路使安全气囊打开。若金属球的质量为 50 g,则强磁铁对金属球的最大引力为______N,当汽车紧急加速时,金属球对强磁铁的压力将_____(选填“变小”“变大”或“不变”)。
运动方向
导轨
金属球
强磁铁
激
发
装
置
3. (2024黄浦二模) 消防员从绳上跳下,双脚触地后顺势弯曲双腿,在他的重心下降的过程中,消防员受到地面支持力 F 随时间 t 的变化如图示。下列说法正确的是( )
F/N
t/s
t1
t3
t2
O
A.t1 ~ t2 时间内消防队员的重心在加速下降
B.t2 ~t3 时间内消防队员的重心在减速下降
C.t2 时刻加速度为零
D.t2 时刻速度最大
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