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赢在微点 高考复习顶层设计 物理
第三章
运动与力的关系
第1讲
第三章 运动与力的关系
牛顿第一定律 牛顿第二定律
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目
标
要
求
1.理解牛顿第一定律和惯性,会用牛顿第一定律和惯性解释生活中的现象。2.理解牛顿第二定律的内容和表达式,并能利用牛顿第二定律解决瞬时加速度问题和超重、失重问题。3.了解单位制,会用单位制检查物理表达式的正确性。
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考点1 牛顿第一定律 惯性
考点2 对牛顿第二定律的理解 力学单位制
内容
索引
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考点3 超重与失重
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牛顿第一定律 惯性
考点1
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内容索引
6
必|备|知|识
1.牛顿第一定律。
(1)内容:一切物体总保持 状态或 状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
(2)意义。
①指出了一切物体都有 ,因此牛顿第一定律又叫 。
②指出力不是 物体运动状态的原因,而是 物体运动状态的原因,即产生 的原因。
匀速直线运动
静止
惯性
惯性定律
维持
加速度
改变
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2.惯性。
(1)定义:物体具有保持原来 状态或 状态的性质。
(2)普遍性:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的 ,与物体的运动情况和受力情况 。
(3)量度: 是惯性大小的唯一量度, 的物体惯性大,
的物体惯性小。
匀速直线运动
静止
固有属性
无关
质量
质量大
质量小
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(1)牛顿第一定律可用实验验证( )
(2)速度大的物体用较长时间才能停下来,是因为其惯性大( )
(3)物体不受力时,将处于静止状态或匀速直线运动状态( )
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关|键|能|力
1.惯性的两种表现形式。
(1)保持“原状”:物体在不受力或所受合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)。
(2)反抗改变:物体受到外力作用时,惯性表现为运动状态改变的难易程度,惯性越大,物体的运动状态越难以被改变。
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2.牛顿第一定律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。
(1)牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力,牛顿第二定律则回答了如何改变物体的运动状态。
(2)牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的,无法用实验来验证,而牛顿第二定律是一条实验定律。
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【典例1】 (多选)17世纪,意大利物理学家伽利略根据实验指出:在水平面上运动的物体之所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故。设想若没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这一速度继续运动下去。伽利略设想了一个实验——“伽利略斜面实验”,关于该实验,下列说法正确的是( )
A.该实验是伽利略设想的,是在思维中进行的,无真实的实验基础,结论是荒谬的
B.该实验是以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地反映自然规律
C.该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论
D.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据
考向1
伽利略的理想斜面实验
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伽利略的斜面实验是以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,推理得出的结论,A项错误,B项正确;伽利略由此推翻了亚里士多德的观点,认为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,C项错误;牛顿总结了前人的经验,指出了物体运动的原因,即牛顿第一定律,D项正确。
解析
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【典例2】 下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的,没有实验依据
B.牛顿第一定律无法用实验直接验证,因此是不成立的
C.理想实验的思维方法与质点概念的建立一样,都是一种科学抽象的思维方法
D.由牛顿第一定律可知,物体的运动需要力来维持
考向2
牛顿第一定律
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牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理归纳总结出来的,但无法用实验来直接验证,但其结论是正确的,A、B两项错误;理想实验的思维方法与质点概念的建立相同,都是突出主要因素、忽略次要因素的科学抽象的思维方法,C项正确;物体的运动不需要力来维持,D项错误。
解析
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【典例3】 物理老师给同学们做了一个有趣的实
验,用一根筷子穿透了一颗土豆,现在他一手拿
筷子,另一只手拿锤子敲击筷子上端,那么你认
为该演示实验的现象或原理正确的是( )
A.土豆会沿着筷子向上爬
B.该实验原理是利用牛顿第二定律
C.该实验原理是利用牛顿第三定律
D.土豆越大越难完成该实验
考向3
惯性
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该实验的原理是牛顿第一定律,即惯性定律,任何物体总要保持原有的运动状态(静止或匀速直线运动),除非外力迫使它改变这种状态。当拿锤子敲击筷子上端时,筷子快速下降,而土豆由于具有惯性,要保持原有的运动状态,位置保持不变,但筷子下降,则土豆相对筷子在向上运动,即土豆会沿着筷子向上爬,A项正确,B、C两项错误;土豆越大,其质量越大,则惯性越大,越容易完成实验,D项错误。
解析
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对牛顿第二定律的理解 力学单位制
考点2
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18
必|备|知|识
1.牛顿第二定律。
(1)内容。
物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ,跟它的质量成
。加速度的方向跟 的方向相同。
(2)表达式:F= 。
正比
反比
作用力
ma
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2.力学单位制。
(1)单位制。
由 和 一起组成了单位制。
(2)基本单位。
基本物理量的单位。力学中的基本量有三个,它们分别是 、
和 ,它们的国际单位分别是 、 和 。
(3)导出单位。
由 根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
基本单位
导出单位
质量
长度
时间
kg
m
s
基本单位
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(1)由m=可知,物体的质量与其所受合外力成正比,与其运动的加速度成反比( )
(2)物体所受的合外力减小,加速度一定减小,但速度不一定减小
( )
(3)千克、秒、米/秒均为国际单位制的基本单位( )
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关|键|能|力
1.牛顿第二定律的性质。
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2.合力、加速度、速度间的决定关系。
(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、Δv及Δt无直接关系;a=是加速度的决定式,a∝F,a∝。
(4)速度的改变需经历一定的时间,不能突变;有力就一定有加速度,但有力不一定有速度。
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【典例4】 (2025·汕尾模拟)如图所示,一个质量为50 kg的沙发静止在水平地面上,甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1=150 N,F2
=200 N的力推沙发,F1与F2相互垂直,且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数为0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(取g=10 m/s2),下列说法正确的是( )
考向1
牛顿第二定律的理解和简单应用
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A.沙发不会被推动
B.沙发将沿着F2的方向移动,加速度大小为1 m/s2
C.沙发的加速度大小为2 m/s2
D.沙发的加速度大小为5 m/s2
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两推力的合力F==250 N,最大静摩擦力等于滑动摩擦力f=μmg=150 N<F,沙发会被推动,A项错误;由牛顿第二定律得F-f=ma,解得a=2 m/s2,加速的方向和合外力的方向一致,B、D两项错误,C项正确。
解析
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【典例5】 (2024·湖南卷)如图,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为( )
A.g,1.5g B.2g,1.5g
C.2g,0.5g D.g,0.5g
考向2
瞬时加速度问题
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以B、C、D整体为研究对象,受力分析,由平衡条件得FAB=(3m+2m+m)g=6mg,剪断B、C间细线瞬时,对B球应用牛顿第二定律得FAB-3mg=3ma1,解得a1=g,方向竖直向上。以C、D整体为研究对象,受力分析,由平衡条件得FBC=(2m+m)g=3mg,以D球为研究对象,由平衡条件得FCD=mg,剪断B、C间细线瞬时,对C球应用牛顿第二定律得FCD+2mg=2ma1,解得a1=1.5g,方向竖直向下。综上所述,应选择A。
解析
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【典例6】 某公司的Wi-Fi6+采用了芯片级协同、动态窄频宽技术,大幅提升了手机等终端侧的功率谱密度(PSD),带来了信号穿墙能力的大幅提升。功率谱密度的单位是瓦特每纳米(W/nm),改用国际单位制基本单位表示正确的是( )
A.kg·m/s3 B.kg·m/s4
C.kg·m2/s4 D.kg·m2/s2
考向3
单位制
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根据功率的公式和牛顿第二定律可知===109 kg·m/s3,所以国际单位制中其单位应为kg·m/s3,A项正确。
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超重与失重
考点3
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31
必|备|知|识
1.超重。
(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象。
(2)产生条件:物体具有 的加速度。
2.失重。
(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象。
(2)产生条件:物体具有 的加速度。
大于
向上
小于
向下
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3.完全失重。
(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于 的现象称为完全失重现象。
(2)产生条件:物体的加速度a= ,方向竖直向下。
4.实重和视重。
(1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态 。
(2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将 物体的重力,此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。
0
g
无关
不等于
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(1)超重就是物体重力变大的现象,失重就是物体重力变小的现象
( )
(2)处于超重状态的物体,具有向上的加速度或向上的加速度分量
( )
(3)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态( )
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关|键|能|力
1.对超重和失重的理解。
(1)不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改
变。
(2)在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失。
(3)假如物体的加速度不是竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态。
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2.判断超重和失重的方法。
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,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态
从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态
从速度变化的角度判断 ①物体向上加速或向下减速时,超重
②物体向下加速或向上减速时,失重
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【典例7】 某同学用弹簧来研究竖直电梯的运行规律。如图所示,当电梯静止时,弹簧下端挂一重物,指针指在O点。当电梯运动时指针指在A位置,下列说法正确的是( )
A.重物处于失重状态
B.重物处于超重状态
C.电梯一定是上行
D.电梯一定是下行
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当电梯静止时,指针指在O点,则重力等于弹力;当指针指在A点时,重力大于弹力,加速度向下,则重物处于失重状态,电梯可能加速下行,也可能减速上行,A项正确。
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把握高考微点,实现素能提升
完成——微练12
本部分内容讲解结束
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