内容正文:
第三章 牛顿运动定律及其应用
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第三章 牛顿运动定律及其应用
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第三章 牛顿运动定律及其应用
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第三章 牛顿运动定律及其应用
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第三章 牛顿运动定律及其应用
第1讲 牛顿运动定律
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第三章 牛顿运动定律及其应用
1.理解牛顿第一定律。
2.理解牛顿第三定律。
3.能区分作用力、反作用力和平衡力。
4.理解牛顿第二定律的内容及公式。
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第三章 牛顿运动定律及其应用
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D
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B
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BC
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第三章 牛顿运动定律及其应用
C
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第三章 牛顿运动定律及其应用
谢谢观看
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第三章 牛顿运动定律及其应用
课标
内容
1.通过实验,探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。
2.理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象,解决有关问题。
3.通过实验,认识超重和失重现象。
4.知道国际单位制中的力学单位。了解单位制在物理学中的重要意义
对应
教材
粤教版必修第一册P97~132;人教版必修第一册P82~115
学业
要求
学业要求
水平
能对物体的受力和运动情况进行分析
2、3
能理解牛顿运动定律
2、3
能用牛顿运动定律解释有关现象和解决相关问题
2、3
能完成“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验
2、3
考查
载体
1.生活实践问题情境:与大自然中物理相关的现象以及生产生活紧密联系的物理问题,传统文化与科技前沿、国家重大科技项目中关于牛顿运动定律及其应用的情境。如:体育项目、传统文化、人造地球卫星、空间站、探月工程、国产大飞机、北斗导航系统等。
2.学习探索问题情境:与物理学史、课程标准、新教材、科学探究相关的问题情境以及关于牛顿运动定律及其应用的情境。如:理想实验、弹簧模型、连接体等
命题
思路
1.命题方式:牛顿运动定律的理解和应用是高中物理教学的核心内容,从近几年高考看,考查的频率很高,题型覆盖全面,涵盖选择题、实验题与计算题。
2.命题重点:本章是高考命题的重点,考查频次高;命题趋势大体呈现从匀变速直线运动规律的应用转向动力学方法的应用。
3.命题难点:难点在于综合考查牛顿运动定律和运动学规律频次高,试题注重联系生活、科技、工农业生产等实际情境。重点考查学生将实际问题转化为物理模型的能力
广东
真题
2021年适应考:T8加速度;T9超重失重;T14粗糙斜面上的两物体运动
2021年学选考:T13算珠在杆上做匀减速运动
2022年学选考:T13碰前和碰后
2023年学选考:T3加速度;T8向心加速度;T15水平传送带传送药品盒
2024年学选考:T7F-y图像;T9瞬间的加速度;T11(1)必做实验:探究加速度与物体受力、物体质量的关系;T14(1)安全带的应用
考点一 牛顿第一定律
【考点内化】
1.伽利略理想斜面实验。
(1)伽利略理想斜面实验是“想象”的实验,但这个实验反映了一种物理思想,它是建立在可靠的事实基础之上的,以事实为依据,以抽象为指导,抓住主要因素,忽略次要因素,从而揭示了正确的自然规律。
(2)伽利略理想斜面实验把“实验事实+科学推理”和谐地结合在一 起,有力地推翻了亚里士多德的错误观点,从而推动了科学的进步。
2.理解牛顿第一定律。
(1)第一句话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是一种理想状态——物体不受力。实际上,不受力的物体是不存在的。当物体受外力作用,但所受合力为零时,其作用效果跟不受力作用相同。因此,我们可以把理想情况下的“不受力”理解为实际情况上的“所受合外力为零”。
(2)第二句话揭示了力的本质。
力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因。即物体一旦受到外力的作用,要么速度大小改变,要么速度方向改变,要么速度大小和方向都改变。
【考点过关】
请判断有关伽利略理想斜面实验、牛顿第一定律和惯性的表述正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)伽利略理想斜面实验是真实的实验,实验达到“理想”。( )
(2)牛顿第一定律也叫惯性定律,惯性定律跟惯性一样。( )
(3)物体不能保持原来的运动状态是因为受到惯性力的作用。( )
(4)惯性存在于物体保持匀速直线运动状态中,不存在于加速运动中。( )
解析:(1)伽利略理想斜面实验是“想象”的实验,若真做了实验,则达不到“理想”,即小球滚动不到另一斜面等高的位置。
(2)牛顿第一定律也叫惯性定律,是物体在不受力条件下的物理规律,如果研究物体受到力的作用下的运动状态,则属于牛顿第二定律。惯性是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,但惯性是无条件的,不管物体是否受力,运动状态如何,惯性都是存在的。
(3)物体不能保持原来的运动状态的原因不在于惯性,而在于受到外力的作用。惯性是由物体自身的质量决定的,没有力的特征,所以不能称为惯性力。
(4)由(3)可知,只要物体有质量,就会有惯性,与物体的运动状态无关。
【考教衔接】
(单选)(教材改编)春秋末年齐国人的著作《考工记》中有“马力既竭,辀犹能一取焉”,意思是:(马拉车时)即使马力已经用尽(想停下来),车还能促使马前进好几步。下列有关说法正确的是( )
A.该现象表明马的惯性比车的惯性小
B.该现象说明力是使物体运动的原因
C.马对车不施加拉力时,车将做匀速直线运动
D.马对车不施加拉力时,车由于惯性并未立即停止运动
解析:此现象不能说明马的惯性与车的惯性大小关系,故A错误;由题意可知,即使马力已经用尽(想停下来),车还能促使马前进好几步,说明没有力时物体还能运动,故B错误;由题意可知,马对车不施加拉力时,车将做减速运动,最后停止,故C错误;即使马力已经用尽(想停下来),车还能促使马前进好几步,说明车由于惯性并未立即停止运动,故D正确。故选D。
【练习1】 (单选)我国高铁列车在运行过程中十分平稳。某高铁列车沿直线匀加速启动时,车厢内水平桌面上水杯内的水面形状可能是( )
A B C D
解析:当高铁列车沿直线向右匀加速启动时,由于惯性,水保持原来的运动状态,,水相对于水杯会向左偏移,故水面形状接近B图。故选B。
考点二 牛顿第三定律
【考点内化】
1.进一步理解牛顿第三定律的特点。
(1)三同
(2)三异
(3)二无关
2.比较一对平衡力与作用力和反作用力。
项目
一对平衡力
作用力与反作用力
作用对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用时间
不一定同时产生、同时消失
一定同时产生、同时消失
力的性质
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消
【考点过关】
请判断有关牛顿第三定律的表述正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)重力没有反作用力。( )
(2)因为作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,因此作用力和反作用力的合力为零。( )
(3)静止在水平桌面上的物体,当重力增大时,所受到的支持力也增大,因此一对平衡力也是同时产生、同时消失的。( )
解析:(1)物体受到的重力是因为地球对物体有吸引而产生的,同样的,物体对地球也有吸引力,所以重力是有与之对应的反作用力的。
(2)作用力和反作用力是分别作用在相互作用的两个物体上,作用效果不可抵消。
(3)地球上的物体任何情况下都会受到重力的作用,与物体是否受到支撑无关,即与物体是否受到支持力或支持力的大小无关,因此重力和支持力不是同时产生、同时消失的。
【考教衔接】
(教材改编)用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验,点击实验菜单中“力的相互作用”。如图甲所示,把两个力探头的挂钩钩在一起,向相反方向拉动,观察显示器屏幕上出现的结果,如图乙所示。观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线,可以得到什么实验结论?
甲 乙
解析:图像两条图线反映的是作用力与反作用力的关系。
答案:(1)作用力与反作用力同时变化。(2)作用力与反作用力在任何时刻大小均相等。(3)作用力与反作用力方向相反。
【练习2】 (多选)如图,大货车中间安装一个蹦床,在大货车以很大的速度做匀速直线运动的过程中,有一个运动员从蹦床中间弹起,则该运动员( )
A.落到车的后面
B.仍然落在弹起的位置
C.弹起时蹦床对运动员的力大于运动员本身的重力
D.弹起过程蹦床对运动员的力大于运动员对蹦床的力
解析:因为惯性,运动员仍然落在弹起的位置。弹起过程蹦床对运动员的力大于运动员本身的重力,从而产生向上的加速度。根据牛顿第三定律,蹦床对运动员的力大小等于运动员对蹦床的力大小。故选BC。
【练习3】 (单选)如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力,当手拉木板从木块下加速抽出时,弹簧测力计的示数为f,由此可知( )
A.木板与桌面间的滑动摩擦力等于f
B.木块与木板间的滑动摩擦力小于f
C.绳子对木板的拉力大于f
D.手对绳子的拉力大于绳子对手的拉力
解析:根据题中所给条件无法判断木板与桌面间的滑动摩擦力是否等于f,故A错误;由于木块静止,根据平衡条件可知,木块水平方向所受木板对它的滑动摩擦力等于弹簧测力计的拉力f,故B错误;手拉木板从木块下加速抽出,由牛顿第二定律可知,绳子对木板的拉力大于木块对木板的滑动摩擦力与桌面对木板的滑动摩擦力之和,根据牛顿第三定律知木块对木板的摩擦力等于木板对木块的摩擦力,木块所受滑动摩擦力又等于弹簧测力计的拉力f,所以可推知绳子的拉力一定大于弹簧测力计的示数f,故C正确;手对绳子的拉力与绳子对手的拉力是一对相互作用力,大小相等,故D错误。故选C。
考点三 牛顿第二定律
【考点内化】
进一步理解牛顿第二定律的内涵。
牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。而加速度是联系力与运动变化的桥梁。牛顿第二定律表达式F=ma仅仅只有三个物理量,具有简洁之美,却蕴含着强大的物理逻辑关系,如下表所示:
因果性
力决定加速度,只要物体所受合外力不为零(无论合力多么小),物体就获得加速度,即力是产生加速度的原因。力与速度没有直接的关系。当合外力为零,即加速度为零时,速度却可能最大或最小
矢量性
物体加速度的方向与物体所受合外力的方向总是相同的
瞬时性
物体的加速度与物体所受的合外力总是同时产生,同时变化,同时消失。所以牛顿第二定律反映的是力的瞬时效应,它是力的瞬时作用规律
同体性
加速度、合外力、质量是对应于同一个物体的,所以分析问题时一定要确定好研究对象,把研究对象在不同运动过程的受力情况搞清楚
独立性
作用在物体上的每个力都独立地产生各自的加速度,与物体是否受其他力的作用无关,合力的加速度就是这些加速度的矢量和
适应性
物体的加速度必须是对静止或匀速直线运动的参考系而言的
【考点过关】
请判断有关牛顿第二定律的表述正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)由F=ma可知,物体所受合外力跟其质量和加速度的乘积成正比。( )
(2)由m=可知,物体的质量与其所受合外力成正比,与加速度成反比。( )
(3)若物体的加速度大小不变,则其所受的合外力是恒力。( )
解析:(1)力是外部因素,不是由物体的质量和加速度决定的。
(2)质量是物体的固有属性,不是由合外力和加速度决定的。
(3)加速度大小不变,但是加速度的方向可能是变化的,即加速度可能是变化的,则物体所受的合外力不一定是恒力。
【考教衔接】
(单选)(教材改编)为满足高速运行的需要,高铁列车的前端和尾端各有一节机车,可以提供大小相等的动力。某高铁列车,机车和车厢共16节,假设每节机车和车厢的质量均相等,运行时受到的摩擦力和空气阻力相同,每节机车提供大小为F的动力。当列车沿平直铁道运行时,第12节车厢对第13节车厢的作用力大小和方向为( )
A.F,向后 B.F,向前 C.F,向后 D.F,向前
解析:前后两机车提供的力均为F,以16节车厢为研究对象,动力为2F,设每节车厢所受摩擦力和空气阻力为Ff,每节车厢的质量为m,向前的方向为正方向,由牛顿第二定律得2F-16Ff=16ma;设第12节车厢对第13节车厢的作用力为F1,以最后四节车厢为研究对象,由牛顿第二定律得F+F1-4Ff=4ma,解得F1=-,负号表示方向向后。故选A。
【练习4】 (多选)甲、乙两队各十位同学在水平地面上进行拔河比赛,如图所示。假设每个队员的质量均为50 kg,地面对甲队每个队员的摩擦力为60 N,对乙队每个队员的摩擦力为50 N,绳上的A、B两点分别位于甲1和乙1、乙1和乙2间。不考虑绳子的质量,下列说法正确的是( )
A.甲队胜出
B.绳上A处的拉力为550 N
C.绳上B处的拉力为500 N
D.借助A处那段绳,甲队对乙队的力要大于乙队对甲队的力
解析:首先要明确拔河比赛比的是地面对每队的总摩擦力,谁大谁胜出,由题意知甲队胜出,故A正确;其次要应用整体法确定整体的加速度a==0.1 m/s2。最后采用隔离法计算某一点的拉力(指该点受到某一方向的作用力),以乙队为研究对象,有TA-10f乙=10m0a,得TA=550 N,故B正确;以乙队后面九个队员为研究对象,则TB-9f乙
=9m0a,得TB=495 N,故C错误;借助A处那段绳,甲队对乙队的力与乙队对甲队的力是一对作用力与反作用力,大小相等,故D错误。故选AB。
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