2026届高三物理一轮复习课件：专题三 运动和力的关系

授课人： 高三物理一轮复习课件 专题三： 运动和力的关系 O1 牛顿三定律 O2 牛顿第二定律的综合应用 O3 传送带模型 O4 实验： 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 目 录 CONTENTS 滑块—模板模型 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,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 2.惯性:物体 　保持　⁠原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。牛顿第一定律也叫作惯性定律。 匀速直线运动　 静止　 保持　 3.惯性与质量 （1）.描述物体惯性的物理量是它的 　质量　⁠。质量大的物体惯性大。 （2）.质量:只有大小,没有方向,是 　标　⁠量。在国际单位制中,质量的单位是千克,符号为kg。 质量　 标　 一、牛顿三定律 （一）牛顿第一定律 ⁠ （二）牛顿第二定律 1.牛顿第二定律的内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成 　正比　⁠,跟它的质量成 　反比　⁠,加速度的方向跟作用力的方向 　相同　⁠。 2.牛顿第二定律的表达式:F＝ 　kma　⁠,其中k为比例系数。 正比　 反比　 相同　 kma　 3.力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为N。 4.“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N,即1 N＝ 　1 kg·m/s2　⁠。  5.国际单位制中k＝1,牛顿第二定律的表达式为F＝ 　ma　⁠,式中F、m、a的单位分别为牛顿、千克、米每二次方秒。 1 kg·m/s2　 ma　 6.牛顿第二定律的五个性质 因果性 力是产生加速度的原因 矢量性 F＝ma是矢量式,加速度的方向与合力的方向相同 瞬时性 加速度与合力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失 同体性 F＝ma中F、m、a对应同一物体 独立性 作用在物体上的每一个力都产生加速度,且彼此独立,互不影响,物体的实际加速度是这些加速度的矢量和 1.力是 之间的相互作用。只要有力，就一定存在 物体和_____物体。 2.两个物体之间的作用力总是 的，两个物体间的这种相互作用力称为 与 。 作用力 反作用力 物体与物体 受力 施力 相互 （三）牛顿第三定律 3.作用力和反作用力的三个性质 典例1.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.g,1.5g C.2g,0.5g D.2g,0.5g A 典例2.如图所示,在一辆表面光滑的小车上,有质量分别为m1和m2的两个小球(m1＞m2,空气阻力不计)随车一起做匀速直线运动。当车突然停止时,如不考虑其他阻力,设车无限长,则两个小球(　　) A.一定不相碰 B.一定相碰 C.不一定相碰 D.难以确定 A　 典例3.如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，A的上表面水平，在A的上表面上放一光滑的小球B，A由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 A.沿斜面向下的直线 B.无规则曲线 C.竖直向下的直线 D.抛物线 C 二　动力学的两类基本问题 1.从受力确定运动情况 如果已知物体的受力情况,可以由 　牛顿第二定律　⁠求出物体的加速度,再通过 　运动学　⁠的规律确定物体的运动情况。 2.从运动情况确定受力 如果已知物体的运动情况,根据运动学规律求出物体的 　加速度　⁠,结合受力分析,再根据 　牛顿第二定律　⁠求出力。 牛顿第二定律　 运动学　 牛顿第二定律　 加速度　 从运动情况确定受力情况 从受力情况确定运动情况 典例4.滑雪运动中当滑雪板压在雪地上时会把雪内的空气逼出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”,从而减小雪地对滑雪板的摩擦,然而当滑雪板相对雪地速度较小时,与雪地接触时间超过某一值就会陷下去,使得它们间的摩擦力增大。假设滑雪者的速度超过4 m/s 时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1＝0.25突变为μ2＝0.125,如图所示,一滑雪者从倾角θ＝37°、坡长L＝26 m的雪坡顶端A处由静止开始自由下滑,滑至坡底B后又滑上一段水平雪地。不计空气阻力,取g＝10 m/s2,sin 37°＝0.6,cos 37°＝0.8。求: (1)滑雪者从开始下滑到动摩擦因数第一次发生突变所经历的时间; (2)滑雪者到达B处的速度大小。 (1)设滑雪者质量为m, 滑雪者在雪坡上从静止开始加速至速度v1＝4 m/s期间, 由牛顿第二定律有mgsin 37°-μ1mgcos 37°＝ma1,解得a1＝4 m/s2,故滑雪者由静止开始到动摩擦因数第一次发生突变所经历的时间为t＝＝1 s。 (2)根据牛顿运动定律和运动学公式有 x1＝a1t2,mgsin 37°-μ2mgcos 37°＝ma2,x2＝L-x1, 根据运动学公式有-＝2a2x2, 代入数据解得vB＝16 m/s。 典例5.如图所示,小强在一条长直坡路上玩陆地冲浪板运动。图中长直坡路总长度为500 m,落差为100 m。他从坡路顶端由静止开始顺势匀加速下滑,经20 s滑行200 m后立即启动制动装置,此后匀减速滑行到坡路底端时速度为2 m/s。已知小强和冲浪板总质量为60 kg,重力加速度g取10 m/s2,求小强和冲浪板 (1)启动制动装置时速度大小; (2)启动制动装置前所受阻力大小; (3)启动制动装置后加速度大小。 (1)由x＝t解得v1＝20 m/s。 (2)设斜坡倾角为θ,有sin θ＝,a＝＝1 m/s2,mgsin θ-Ff＝ma解得Ff＝60 N。 (3)由运动学公式可得a＝＝0.66 m/s2。 三、传送带模型 滑块—模板模型 ⁠ 1. 物块在传送带上运动的六类常见情形 ⁠ (1)v0＝v时,一直匀速; (2)v0＜v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速; (3)v0＞v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速 ⁠ (1)传送带较短时,一直减速; (2)传送带较长时,先减速后返回 ①v0≤v时,返回速度为v0; ②v0＞v时,返回速度为v ⁠ (1)可能一直加速; (2)可能先加速后匀速 ⁠ (1)可能一直加速; (2)可能先加速后匀速; (3)可能先以a1加速,后以a2加速 ⁠ (1)可能一直加速; (2)可能先加速后匀速; (3)可能先以a1加速,后以a2加速; (4)可能一直匀速; (5)可能先减速后匀速; (6)可能一直减速 ⁠ (1)可能一直加速; (2)可能一直匀速; (3)可能一直减速; (4)可能先减速后返回 ①v0≤v时,返回速度为v0; ②v0＞v时,返回速度为v 典例6.(多选)如图所示,水平传送带AB两端相距x＝4 m,以v0＝4 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转。今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放在A端,由于煤块与传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕。已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4,重力加速度g取10 m/s2。则煤块从A运动到B的过程中,下列说法正确的是(　　) A.煤块从A运动到B的时间是1.25 s B.煤块从A运动到B的时间是1.5 s C.划痕长度是1.5 m D.划痕长度是2 m BD 2.明确滑块和木板间的位移关系 滑块和木板同向运动时,位移之差Δx=x1-x2=L(板长) 滑块和木板反向运动时,位移之和Δx=x2+x1=L 典例7.如图所示,一质量M=2 kg的木板长度为L=50 m,静止放在水平面上,另一质量m=2 kg、大小可以忽略的铁块静止放在木板的左端,已知铁块与木板之间的动摩擦因数μ1=0.5,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。现给铁块施加一个水平向右的力F, 求: (1)若F为变力,且从零开始不断增大,当F增大到多少时,铁块与木板即将开始相对滑动? (2)若F恒定为20 N,试通过计算说明,在此情况下,铁块与木板是否分离,若不分离求两者共同的加速度;若分离,求从静止开始经过多长时间,二者分离。 [1]　二者即将相对滑动时,对整体有 F-μ2(M+m)g=(M+m)a, 对木板有μ1mg-μ2(M+m)g=Ma , 联立解得F=12 N。 [2]由于F=20N>12N,因此铁块与木板两者会分离,对铁块和木板由牛顿第二定律分别有F-μ1mg=ma1,μ1mg-μ2(m+M)g=Ma2, 解得a1=5m/s2,a2=1m/s2。 二者分离时的相对位移L=a1t2-a2t2, 解得分离所需时间t=5s。 在“验证牛顿第二定律”实验中需注意以下几个方面： 1.平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的摩擦力，在平衡摩擦力时，不要把悬挂钩码的细绳系在小车上，让小车拉着纸带匀速运动。 2.不重复平衡摩擦力。 3.实验条件：小车的质量m远大于钩码的质量m′。 4.一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车。 5.作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。 四、实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 【典例1】　某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验,图甲为实验装置简图。 (1)某次实验得到的纸带如图乙所示,根据纸带可求出小车的加速度大小为 　　　　⁠ m/s2(保留2位有效数字,交流电的频率为50 Hz)。  3.2 (2)保持槽码质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的,数据如表所示。 　 　实验次数 物理量　　 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度 a/(m·s-2) 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小车质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 /kg-1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 (3)保持小车质量不变,改变槽码质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随力F变化的图像,如图丁所示。该图像不通过原点,请你分析其主要原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 实验前没有补偿阻力或未完全补偿阻力 1.质量为M的人站在水平地面上，用绳通过光滑轻质定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降(a<g，g为重力加速度)，则人对地面的压力大小为 A.(M＋m)g－ma B.Mg－ma C.(M－m)g＋ma D.M(g－a)－ma C 2.(多选)两小球A、B先后用弹簧和轻杆相连,放在光滑斜面上静止。挡板C与斜面垂直,弹簧、轻杆均与斜面平行,如图甲、乙所示。A、B质量相等,重力加速度为g,斜面的倾角为θ。在突然撤去挡板的瞬间(　　) A.两图中A球的加速度均为零 B.两图中两球加速度均为gsin θ C.图甲中B球的加速度为2gsin θ D.图乙中B球的加速度为gsin θ CD 3.如图所示,底板光滑的小车上用两个量程为20 N、完全相同的轻质弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg的物块。在水平地面上,当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10 N。当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8 N,这时小车运动的加速度大小是(　　) C　 A.8 m/s2 B.6 m/s2 C.4 m/s2 D.2 m/s2 4.如图所示，小孩与冰车的总质量为30 kg，静止在冰面上。大人用与水平方向夹角为θ＝37°、F＝60 N的恒定拉力，使其沿水平冰面由静止开始移动。已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ＝0.05，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)小孩与冰车的加速度的大小； (2)冰车运动3 s时的位移的大小； (3)冰车运动5 s时的速度大小。 a＝1.16 m/s2 s＝5.22 m v＝5.8 m/s 5.一质量为m＝2 kg的滑块在倾角为θ＝30°的足够长的固定斜面上在无外力F的情况下以加速度a＝2.5 m/s2匀加速下滑。若用一水平向右的恒力F作用于滑块，如图所示，使滑块由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，在0～2 s时间内沿斜面运动的位移s＝4 m。求：(g取10 m/s2) (1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ； (2)恒力F的大小。 6.如图所示,飞船与空间站对接后,在推力F作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为m和M,则飞船和空间站之间的作用力大小为(　　)  A.F　　　　　　B.F C.F D.F A 7.如图所示,传送带与地面夹角θ=37°,A、B间的距离L=10.25 m,传送带以v0=10 m/s的速率逆时针转动。在传送带上端A处无初速度地放一个质量为m=0.5 kg的黑色煤块,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5,煤块在传送带上经过会留下黑色痕迹。已知sin 37°=0.6,g取10 m/s2,求: (1)煤块从A到B的时间; (2)煤块从A到B的过程中传送带上形成痕迹的长度。 [1]　煤块刚放上传送带时,受到向下的摩擦力,其加速度为 a1==g(sinθ+μcosθ)=10m/s2 加速时间t1==1s 位移x1=a1=5m<L 达到v0后,煤块受到向上的摩擦力,则 a2==g(sinθ-μcosθ)=2m/s2 位移x2=L-x1=v0t2+a2 解得t2=0.5s 煤块从A到B的时间为t=t1+t2=1.5s。 [2] 第一过程煤块相对于传送带向后留下的痕迹长为Δx1=v0t1-x1=5 m 第二过程煤块相对于传送带向前留下的痕迹长为Δx2=x2-v0t2=0.25 m Δx1与Δx2部分重合,故痕迹总长为5 m。 8.如图所示，在光滑的水平地面上有一个长为L＝0.64 m、质量为mA＝4 kg的木板A，在木板的左端有一个大小不计、质量为mB＝2 kg的小物体B，A、B间的动摩擦因数为μ＝0.2，求：(g取10 m/s2) (1)当对B施加水平向右的力F＝4 N时， A、B加速度各为多大？ (2)当F＝10 N时，A、B加速度各为多大？ (1)若A、B间恰好不发生相对滑动，则对A、B整体：F0＝(mA＋mB)a 对A：μmBg＝mA·a 联立解得F0＝6 N 因F＝4 N<6 N，则A、B未发生相对滑动， (2)F＝10 N>6 N，A、B发生相对滑动，A、B间的摩擦力f＝μmBg＝4 N 以B为研究对象，根据牛顿第二定律得F－f＝mBaB′ 解得aB′＝3 m/s2 以A为研究对象，根据牛顿第二定律得f′＝mAaA′， 由牛顿第三定律有f′＝f 解得aA′＝1 m/s2。 9.用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)以下操作正确的是　　　　。  A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力 C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 B (2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示,相邻两点之间的距离分别为s1,s2,…,s8,时间间隔均为T。下列加速度算式中,最优的是　　　　。  A.a=(++++++) B.a=(+++++) C.a=(++++) D.a=(+++) D (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标,加速度 的倒数为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的 -M图像如图3所示。  由图可知,在所受外力一定的条件下,a与M成 　　　　(选填“正比”或“反比”);甲组所用的 　　　　(选填“小车”“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。  反比　 槽码 高三物理一轮复习课件 专题三： 运动和力的关系 答案　 答案　 N $