2017届高考物理一轮复习 专题三 牛顿运动定律 考点1 牛顿运动定律教案.doc

专题三　牛顿运动定律 考纲展示　命题探究 基础点 知识点1　　牛顿第一定律 ‎1．牛顿第一定律 ‎(1)内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。‎ ‎(2)意义 ‎①揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。‎ ‎②揭示了力与运动的关系：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。‎ ‎2．惯性 ‎(1)定义：物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质。‎ ‎(2)特点：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关(选填“有关”或“无关”)。‎ ‎(3)表现 ‎①物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或匀速直线运动状态。‎ ‎②物体受外力作用时其惯性表现在反抗运动状态的改变。‎ ‎(4)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。‎ 知识点2　　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．表达式：a＝。‎ ‎3．物理意义 反映物体运动的加速度的大小、方向与其所受作用力的关系，且这种关系是瞬时的。‎ ‎4．力的单位：当质量单位为千克(kg)，加速度单位为米每二次方秒(m/s2)时，力的单位为N，即1 N＝‎1 kg·m/s2。‎ 10‎ ‎5．牛顿第二定律的适用范围 ‎(1)牛顿第二定律只适用于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、低速运动的物体。‎ 知识点3　　牛顿第三定律 ‎1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体同时对这个物体也施加了力。‎ ‎2．牛顿第三定律 ‎(1)内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上的不同物体上。‎ ‎(2)表达式：F＝－F′。‎ ‎(3)物理意义：①体现力的作用的相互性。‎ ‎②建立了作用力与反作用力的相互依存关系。‎ 知识点4　　单位制、基本单位、导出单位 ‎1．单位制 基本单位和导出单位一起组成了单位制。‎ ‎(1)基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用这几个单位推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量叫做基本量。‎ ‎(2)基本单位：基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们是质量、长度、时间；它们的单位都是基本单位，国际单位制中分别是千克(kg)、米(m)、秒(s)。‎ ‎(3)导出单位：由基本单位根据物理公式推导出来的其他物理量的单位。‎ ‎2．国际单位制中的基本物理量及其单位 基本物理量 物理量符号 单位名称 单位符号 质量 m 千克 kg 时间 t 秒 s 长度 l 米 m 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 重难点 一、对牛顿第一定律的理解 ‎1．对牛顿第一定律的理解 ‎ (1)牛顿第一定律是在伽利略斜面实验的基础上，经过科学抽象、归纳整理而总结出来的，通过这一定律，构建了力与运动之间正确的辩证关系，它不是牛顿第二定律的特例，而是牛顿第二定律产生的基石。‎ ‎ (2)“力不是产生并维持运动的原因，而是使物体产生加速度，从而改变运动状态的原因”，这是牛顿第一定律要表达的核心思想。这一思想使人们摆脱了“力与运动到底是什么关系”的困扰，揭示了力的本质。‎ ‎ ‎ 10‎ ‎ (3)在牛顿第一定律的基石之上，通过实验探究，牛顿第二定律定量指出了力、质量和加速度的关系，所以牛顿第二定律是对“力与运动关系”的拓展。‎ ‎2．对惯性的理解 ‎(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力，是否运动等无关。只与物体的质量有关。‎ ‎(2)惯性的表现形式：总是以“保持原态”或“反抗改变”两种形式表现出来。‎ ‎ ①物体在不受外力或所受的合外力为零时，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)不变。‎ ‎ ②物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体运动状态难以改变；惯性小，物体运动状态容易改变。‎ 特别提醒 ‎(1)牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。‎ ‎ (2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因。‎ ‎(3)“惯性力”不存在，惯性是物体固有的一种性质，不是力。‎ 二、对牛顿第二定律的理解 ‎1．牛顿第二定律是三大定律的核心，它揭示了力和运动的关系，描述了力的瞬时作用效果——使物体产生加速度，其表达式a＝反映了物体的加速度和它所受的合外力的大小和方向的关系，它体现了以下几种性质 瞬时性 a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受合力 因果性 F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力 同一性 ‎(1)加速度a相对于同一惯性系(一般指地面)‎ ‎(2)a＝中，F、m、a对应同一物体或同一系统 ‎(3)a＝中，各量统一使用国际单位 独立性 ‎(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律 ‎(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和 ‎(3)力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律，即ax＝，ay＝ 局限性 ‎(1)只适用于宏观、低速运动情况，不适用于微观、高速运动情况 ‎(2)只适用于惯性参考系 ‎2.力、加速度、速度三者间的关系 ‎(1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向，只要合力不为零，不管速度是大是小或是零，物体都有加速度，只有合力为零时，加速度才为零。一般情况下，合力与速度无必然的联系。‎ ‎(2)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。‎ ‎(3)加速度的定义式a＝是一个量度式，a与Δv、Δt无直接关系；a＝是加速度的决定式，a∝F，a∝。‎ 10‎ 特别提醒 ‎(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析。‎ ‎(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变。‎ 三、对牛顿第三定律的理解 ‎1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”‎ ‎(1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同。‎ ‎(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同。‎ ‎(3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与是否和另外物体相互作用无关。‎ ‎2．一对相互作用力与一对平衡力的对比 作用力与反作用力 一对平衡力 相同点 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 不同点 涉及物体 只涉及两个物体 要涉及三个物体(两个施力物体、一个受力物体)‎ 受力物体 分别作用在两个物体上 共同作用在一个物体上 合力问题 不能合成 合力为零 力的性质 性质一定相同 性质不一定相同 依赖关系 相互依存，同时产生，同时变化，同时消失 无依赖关系，不一定同时产生、同时变化、同时消失 作用效果 使各自的受力者产生一个分加速度，彼此间不平衡 使同一受力物体平衡 概念 作用力与反作用力是指相互作用的两个物体间的一对相互作用力 二力平衡是指作用在同一物体上的两个力，若大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡 公式 FAB＝－FBA F1－F2＝0或F1＝F2‎ ‎3.牛顿第三定律是转移研究对象的桥梁 牛顿第三定律在受力分析、处理连接体问题中都有广泛的应用。当作用力不便直接分析或求解时，可利用牛顿第三定律转化为对反作用力的分析或求解，从而实现研究对象的转移。‎ 特别提醒 ‎(1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。‎ ‎(2)牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立，因为大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力，不一定是作用力和反作用力。‎ ‎(3)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相等关系”。‎ 四、对单位制的认识 ‎1．单位制、基本单位、导出单位、国际单位、常用单位的关系 单位制 ‎2．国际单位制 10‎ ‎(1)国际单位制是在1960年第11届国际计量大会上制订的一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制。它选择物理学中七个物理量的单位作为基本单位，导出了其他的所有的物理单位。‎ ‎(2)力学单位制 选质量、长度、时间的单位作为力学中的基本单位，选定的原则是：‎ ‎①这些物理量在力学中有最基本的地位。‎ ‎②用这些物理量做基本单位后，可使基本单位的数目最少。‎ ‎(3)国际单位制的优点 国际单位制体现单位的一贯性，即在国际单位制中，对于所有的导出单位，当按一定的定义方程式从基本单位或辅助单位导出时，它们的系数都是1，而且所有的国际单位在运算过程中的系数也都是1，从而使运算简化。‎ 特别提醒 ‎(1)物理量是为了描述物理现象或规律而引入的，为了比较物理量的大小，或对“量”进行测量而建立了单位。如为了描述运动的快慢而引入了速度这个物理量，规定其单位为m/s后就可以比较速度的大小了。‎ ‎(2)基本单位是基本物理量的单位，不一定是国际单位，如km是基本单位而非国际单位，而国际单位也可以是导出单位而非基本单位，如“N”是国际单位但不是基本单位。‎ ‎(3)一个物理量的单位如果用两个或两个以上的基本单位的符号表示，这个物理量的单位一定是导出单位。如：速度m/s。但是用一个符号表示的单位不一定是基本单位，如牛顿(N)却是导出单位。‎ ‎(4)用物理规律解决问题，要将所有物理量的单位统一到国际单位制中，这样就可以省去计算过程中单位的代入，从而使计算简便，并且这样求得的物理量的单位也是国际单位。‎ ‎1．思维辨析 ‎(1)牛顿第一定律是实验定律。(　　)‎ ‎(2)在水平面上运动的物体最终停下来，是因为水平方向没有外力维持其运动的结果。(　　)‎ ‎(3)物体的惯性越大，状态越难改变。(　　)‎ ‎(4)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。(　　)‎ ‎(5)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。(　　)‎ ‎(6)物体的质量与加速度成反比。(　　)‎ ‎(7)物体受到外力作用，立即产生加速度。(　　)‎ ‎(8)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。(　　)‎ ‎(9)千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。(　　)‎ ‎(10)力的单位牛顿，简称牛，属于导出单位。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)×　(9)×　(10)√‎ 10‎ ‎2．在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是(　　)‎ A．亚里士多德、伽利略 B．伽利略、牛顿 C．伽利略、爱因斯坦 D．亚里士多德、牛顿 答案　B 解析　伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系，从而推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点；牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论基础上得出了经典的牛顿第一定律，即惯性定律，故选项B正确。‎ ‎3．(多选)用手托着一块砖，开始静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力(　　)‎ A．一定小于手对砖的支持力 B．一定等于手对砖的支持力 C．一定大于手对砖的支持力 D．一定大于砖的重力 答案　BD 解析　砖对手的压力与手对砖的支持力是作用力与反作用力的关系，大小一定相等，故A、C错B对；砖向上加速，由牛顿第二定律知，手对砖的支持力大于重力，因而砖对手的压力大于重力，故D对。‎ ‎　[考法综述]　本考点知识在高考中要求较高，为Ⅱ级要求，单一命题考查物理学史和物理思想的试题经常出现，试题难度较低只要熟读课本即可。交汇命题以牛顿第二定律、受力分析、圆周运动、功能关系等知识为载体，考查牛顿第三定律的试题，有一定的难度，因此复习本考点时应掌握：‎ ‎1个概念——惯性 ‎3个定律——牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律 ‎4位物理学家——亚里士多德、伽利略、笛卡儿、牛顿对力和运动之间关系的观点 ‎1个区别——平衡力与作用力、反作用力的区别 ‎1种思想方法——转换对象法 ‎1套制度——单位制 命题法1　对牛顿第一定律的理解 典例1　　对一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是(　　)‎ A．采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车(质量不变)的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度。这表明，可以通过科学手段使小质量的物体获得大惯性 B．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了 C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性 D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的 10‎ ‎[答案]　C ‎[解析]　采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，原因是功率变大了，但惯性不变，惯性只与物体的质量有关，选项A错误；射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，原因是子弹具有的动能过小，但惯性不变，选项B错误；货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，列车的质量改变了，其惯性也改变了，选项C正确；摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，调控人和车的重心位置，但整体的惯性不变，选项D错误。‎ ‎【解题法】　牛顿第一定律应用技巧 ‎(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活感受和理论问题联系起来，深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观印象，建立正确的思维习惯。‎ ‎(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况。‎ 命题法2　对牛顿第二定律的认识 典例2　　(多选)如图甲、乙所示，图中细线均不可伸长，两小球质量相同且均处于平衡状态，细线和弹簧与竖直方向的夹角均为θ。如果突然把两水平细线剪断，则剪断瞬间 (　　)‎ A．图甲中小球的加速度大小为gsinθ，方向水平向右 B．图乙中小球的加速度大小为gtanθ，方向水平向右 C．图甲中倾斜细线与图乙中弹簧的拉力之比为1∶cos2θ D．图甲中倾斜细线与图乙中弹簧的拉力之比为cos2θ∶1‎ ‎[答案]　BD ‎[解析]　设两球质量均为m，对小球A进行受力分析，剪断水平细线后，如图(a)所示，小球A将沿圆弧摆下，故剪断水平细线瞬间，小球A的加速度a1的方向沿圆周的切线方向向下，即垂直倾斜细线向下，则FT1＝mgcosθ，F1＝mgsinθ＝ma1，所以a1＝gsinθ，方向垂直倾斜细线向下，选项A错误。‎ 10‎ 对小球B进行受力分析，水平细线剪断瞬间，小球B所受重力mg和弹簧弹力FT2不变，小球B的加速度a2的方向水平向右，如图(b)所示，则FT2＝，F2＝mgtanθ＝ma2，所以a2＝gtanθ，方向水平向右，选项B正确。图甲中倾斜细线与图乙中弹簧的拉力之比为FT1∶FT2＝cos2θ∶1，选项C错误，D正确。‎ ‎【解题法】　用牛顿第二定律求瞬时加速度的两种思路 ‎(1)轻质弹簧(或橡皮绳)模型：因为形变需要时间，所以产生的弹力瞬间不会突变，可直接从受力分析入手确定合力，然后用牛顿第二定律确定加速度。‎ ‎(2)轻质刚性绳或线(或接解面)模型：因为形变很小，可以认为形变不需时间，所以产生的弹力可瞬间发生突变，应从即将要发生的实际运动入手，分析相应的受力，然后利用牛顿第二定律确定瞬时加速度。‎ 命题法3　牛顿第三定律的应用 典例3　　如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是(　　)‎ A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利 ‎[答案]　C ‎[解析]　‎ 10‎ 根据牛顿第三定律，甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，A错误。因为甲对绳的力和乙对绳的力作用在同一个物体上，故二者不是作用力与反作用力，因绳子质量不计，所以两者可认为是一对平衡力，B错误。冰面比较光滑，摩擦力可忽略不计，设绳的张力为F，根据牛顿第二定律a＝知，若m甲>m乙，则a甲