高三一轮复习牛顿运动定律.docx
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禹王学校物理复习资料使用时间：
2018.1编制人：
李明佛审核：
高中物理复习-牛顿运动定律
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一、牛顿第一定律（内容）：
（1）保持匀速直线运动或静止是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来维持
（2）要使物体的运动状态（即速度包括大小和方向）改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的原因
1.牛顿第一定律导出了力的概念
力是改变物体运动状态的原因。
（运动状态指物体的速度）又根据加速度定义：
，有速度变化就一定有加速度，所以可以说：
力是使物体产生加速度的原因。
（不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”，也不能说“力是改变加速度的原因”。
）
2.牛顿第一定律导出了惯性的概念
惯性：
物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
惯性应注意以下三点：
（1）惯性是物体本身固有的属性，跟物体的运动状态无关，跟物体的受力无关，跟物体所处的地理位置无关
（2）质量是物体惯性大小的量度，质量大则惯性大，其运动状态难以改变
（3）外力作用于物体上能使物体的运动状态改变，但不能认为克服了物体的惯性
3.牛顿第一定律描述的是理想化状态
牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态。
而不受外力的物体是不存在的。
物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F=0时的特例。
4、不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验直接验证，但是建立在大量实验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而发现的。
它告诉了人们研究物理问题的另一种方法，即通过大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律。
5、牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
二、牛顿第三定律（12个字——等值、反向、共线同时、同性、异体、）
1.区分一对作用力反作用力和一对平衡力
一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有：
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
不同点有：
作用力反作用力作用在两个不同物体上，而平衡力作用在同一个物体上；作用力反作用力一定是同种性质的力，而平衡力可能是不同性质的力；作用力反作用力一定是同时产生同时消失的，而平衡力中的一个消失后，另一个可能仍然存在。
2.一对作用力和反作用力的冲量和功
一对作用力和反作用力在同一个过程中（同一段时间或同一段位移）的总冲量一定为零，但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负。
这是因为作用力和反作用力的作用时间一定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的。
3、效果不能相互抵消
三、牛顿第二定律
1．定律的表述
物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma（其中的F和m、a必须相对应）
特别要注意表述的第三句话。
因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。
明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。
2．对定律的理解：
（1）瞬时性：
加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这种对应关系表现为：
合外力恒定不变时，加速度也保持不变。
合外力变化时加速度也随之变化。
合外力为零时，加速度也为零
（2）矢量性：
牛顿第二定律公式是矢量式。
公式只表示加速度与合外力的大小关系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.
（3）同一性：
加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体（或物体系）而言，即F与a均是对同一个研究对象而言.
（4）相对性；牛顿第二定律只适用于惯性参照系
3．牛顿第二定律确立了力和运动的关系
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。
联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度。
4．应用牛顿第二定律解题的步骤
①明确研究对象。
可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。
设每个质点的质量为mi，对应的加速度为ai，则有：
F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan
对这个结论可以这样理解：
先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律：
∑F1=m1a1，∑F2=m2a2，……∑Fn=mnan，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。
②对研究对象进行受力分析。
同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。
③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则（或三角形定则）解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。
④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。
F
θ
例1：
如图，质量m=4kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，在与水平成θ=37°角的恒力F作用下，从静止起向右前进t1=2.0s后撤去F，又经过t2=4.0s物体刚好停下。
求：
F的大小、最大速度vm、总位移s。
四、超重和失重问题
升降机中人m=50kg，a=2m/s2向上或向下，求秤的示数
1、静止或匀速直线:
N＝mg,视重＝重力,平衡,a=0
2、向上加速或向下减速，a向上,N－mg＝ma,N＝mg＋ma，视重＞重力，超重。
3、向下加速或向上减速，a向下，mg－N＝ma，N＝mg－ma，视重＜重力，失重。
4、如果a＝g向下，则N＝0，台秤无示数，完全失重。
注意：
①、物体处于“超重”或“失重”状态，地球作用于物体的重力始终存在，大小也无变化；
②、发生“超重”或“失重”现象与物体速度方向无关，只决定于物体的加速度方向；
③、在完全失重状态，平常一切由重力产生的物理现象完全消失。
如单摆停摆、浸在水中的物体不受浮力等。
五、牛顿定律的适用范围：
（1）只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系；
（2）只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；
（3）只适用于宏观物体，一般不适用微观粒子。
六、牛顿运动定律在动力学问题中的应用
1．运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型
（1）已知受力情况，要求物体的运动情况．如物体运动的位移、速度及时间等．
（2）已知运动情况，要求物体的受力情况（求力的大小和方向）．
但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度，然后再由此得出问题的答案．常用的运动学公式为匀变速直线运动公式（要求会写5个公式）。
2．应用牛顿运动定律解题的一般步骤
（1）认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问题的类型.
（2）选取研究对象.可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.
（3）分析研究对象的受力情况和运动情况.
（4）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算.
【例2】一斜面AB长为10m，倾角为30°，一质量为2kg的小物体（大小不计）从斜面顶端A点由静止开始下滑，如图所示（g取10m/s2）若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5，求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间．
【例3】静止在水平地面上的物体的质量为2kg，在水平恒力F推动下开始运动，4s末它的速度达到4m/s，此时将F撤去，又经6s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小。
3、整体法与隔离法
（1）．整体法：
在研究物理问题时，把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。
采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体，也可以把几个物理过程作为一个整体，采用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分析，常常使问题解答更简便、明了。
（2）．隔离法：
把所研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法称为隔离法。
可以把整个物体隔离成几个部分来处理，也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理，还可以对同一个物体，同一过程中不同物理量的变化进行分别处理。
采用隔离物体法能排除与研究对象无关的因素，使事物的特征明显地显示出来，从而进行有效的处理。
【例4】在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。
为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。
一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。
设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。
重力加速度取g=10m/s2。
当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时，试求
（1）运动员竖直向下拉绳的力；
（2）运动员对吊椅的压力。
七应用牛顿运动定律注意的问题
问题1：
必须弄清牛顿第二定律的矢量性。
牛顿第二定律F=ma是矢量式，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同。
L1
L2
θ
图2（a）
问题2：
必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。
牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。
加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失。
L1
L2
θ
图2（b）
【例5】图2（a）所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态。
现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。
若将图2（a）中的细线L1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图2（b）所示，其他条件不变，。
现将L2线剪断瞬时物体的加速度多大？
问题3：
必须弄清牛顿第二定律的独立性。
当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度（力的独立作用原理），而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。
那个方向的力就产生那个方向的加速度。
问题4：
必须弄清牛顿第二定律的同体性。
问题5：
必须弄清面接触物体分离的条件及应用。
相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。
对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。
【例6】一弹簧秤的秤盘质量m1=1．5kg，盘内放一质量为m2=10．5kg的物体P，弹簧质量不计，其劲度系数为k=800N/m，系统处于静止状态，如图9所示。
现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初0．2s内F是变化的，在0．2s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？
（g=10m/s2）
问题6：
必须会分析临界问题。
【例7】如图在光滑水平面上放着紧靠在一起的ＡＢ两物体，Ｂ的质量是Ａ的2倍，Ｂ受到向右的恒力ＦB=2N，Ａ受到的水平力ＦA=（9-2t）N，（t的单位是s）。
从t＝0开始计时，则：
A．Ａ物体3s末时的加速度是初始时的5／11倍；
B．t＞４s后,Ｂ物体做匀加速直线运动；
C．t＝4.5s时,Ａ物体的速度为零；
D．t＞4.5s后,ＡＢ的加速度方向相反。
问题7：
必须会用整体法和隔离法解题。
在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，可以取一组物体（一组质点）为研究对象。
这一组物体一般具有相同的速度和加速度，但也可以有不同的速度和加速度。
以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间的相互作用.
问题8：
必须会分析与斜面体有关的问题。
（系统牛顿第二定律）
问题9：
必须会分析传送带有关的问题。
如图所示，某工厂用水平传送带传送零件，设两轮子圆心的距离为S，传送带与零件间的动摩擦因数为μ，传送带的速度恒为V，在P点轻放一质量为m的零件，并使被传送到右边的Q处。
分析零件运动。
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