高中物理专题四牛顿运动定律（含解析）新人教版必修1

高中物理专题四牛顿运动定律（含解析）新人教版必修1专题四 牛顿运动定律重点名称重要指数重点1理解牛顿第一定律的内容，知道什么是惯性，理解质量是惯性大小的量度重点2理解牛顿第二定律的内容，知道其表达式的确切含义重点3理解牛顿第三定律，会用它解决简单问题重点4会用共点力的平衡条件解决简单的平衡问题；超重和失重重点1：理解牛顿第一定律的内容，知道什么是惯性，理解质量是惯性大小的量度。【要点解读】一、牛顿物理学的基石惯性定律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外力迫使它改变这种状态。2运动状态的改变：如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变：（1）速度的方向不变，只有大小改变。（物体做直线运动）（2）速度的大小不变，只有方向改变。（物体做匀速曲线运动）（3）速度的大小和方向同时发生改变。（物体做变速曲线运动）二、惯性与质量1惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。2惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度。3惯性与质量的关系（1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。（2）惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。（3）质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。【考向1】牛顿第一定律的理解【例题】由牛顿第一定律可知（ ）A力是维持物体运动的原因B物体只有在不受外力作用时才具有惯性C静止或匀速直线运动的物体，一定不受任何外力作用D物体做变速运动时，必定有外力作用【答案】D考点：牛顿第一定律【考向2】对惯性的理解【例题】关于惯性的大小，下列说法哪个是不对的（ ）A两个质量相同的物体，在阻力相同的情况下，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大；B上面两个物体既然质量相同，那么惯性就一定相同；C推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大；D在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小【答案】ACD【解析】惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，质量相同的物体惯性相同，故A错误，B正确推动静止的物体比推动正在运动的物体费力，是由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，不是由于静止的物体惯性大，实际上静止时与运动时物体的惯性相同，故C错误同一物体在月球上和地球上惯性一样大，故D错误，故选ACD考点：惯性【名师点睛】此题是考查对惯性的理解，需要注意的是：物体的惯性的大小只与质量有关，与其他都无关而经常出错的是认为惯性与物体的速度有关。重点2：理解牛顿第二定律的内容，知道其表达式的确切含义【要点解读】一、牛顿第二定律1 内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。2表达式（1）表达式：Fkma，式中k是比例系数，F是物体所受的合外力。（2）国际单位制中：Fma（3）牛顿第二定律的六个特性同体性Fma中F、m、a都是对同一物体而言的因果性力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度矢量性Fma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的合力方向决定，且总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，同时消失相对性物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于惯性参考系独立性作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和分力和分加速度在各个方向上的分量关系也遵循牛顿第二定律，即Fxmax，Fymay二、力的单位1国际单位：牛顿，简称牛，符合为N。2“牛顿”的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，称为1N，即1N1kgm/s23比例系数k的含义：关系式Fkma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取N、Kg、m/s2作单位时，系数k1。【考向1】国际单位制【例题】在国际单位制中，质量、长度和时间三个物理量的基本单位分别是 A N、m、s Bkg、m、s CN、m、h Dkg、s、m/s【答案】B【解析】在国际单位制中，质量、长度和时间三个物理量的基本单位分别是kg、m、s，故选B。【名师点睛】国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量它们的在国际单位制中的单位称为基本单位，而物理量之间的关系式推到出来的物理量的单位叫做导出单位，这都是需要学生自己记住的【考向2】牛顿第二定律的应用【例题】块1、2放在光滑水平面上，它们之间用轻质弹簧相连，如图1所示今对物块1、2分别施以方向相反的水平力F1、F2且F1大于F2，则弹簧秤的示数（ ）A一定等于F1 + F2 B一定等于F1 F2 C一定大于F2小于F1 D条件不足，无法确定【答案】C【名师点睛】本题关键是首先要认识到该题中的两个物体受力后不能在光滑的水平面上静止，而是一起做匀加速直线运动能否意识到这一点，与平时的对题目进行受力分析的习惯有关，要注意对大小的题目进行受力分析。重点3：理解牛顿第三定律，会用它解决简单问题。【要点解读】一、作用力与反作用力1力是物体对物体的作用。只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。2两个物体间的作用总是相互的。相互作用的两个力中一个叫做作用力，另一个就叫反作用力。二、牛顿第三定律1内容：两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。2表达式：FF，负号表示两力的方向相反。适用范围：牛顿第三定律是个普遍定律。所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式（接触还是不接触）、物体运动状态及参考系的选择均无关。3三种常见作用力（1）重力：任何物体都受重力，方向竖直向下。（2）弹力：两个相互接触的物体相互挤压，就会产生弹力，其方向与接触面垂直。（3）摩擦力：当接触面粗糙且发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力。其方向与接触面平行。【考向1】牛顿第三定律的理解【例题】马拉车由静止开始做直线运动，先加速前进，后匀速前进以下说法正确的是（ ）A加速前进时，马向前拉车的力，大于车向后拉马的力B只有匀速前进时，马向前拉车和车向后拉马的力大小相等C无论加速或匀速前进，马向前拉车与车向后拉马的力大小相等D车或马是匀速前进还是加速前进，不取决于马拉车和车拉马的这一对力【答案】CD【解析】马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，故不论变速还是匀速运动，马向前拉车的力等于车向后拉马的力，故AB错误，C正确；车和马怎样运动，是取决于它们各自的受力情况，和相互作用力无关；故D正确；故选CD。考点：牛顿第三定律【名师点睛】对于作用力和反作有力一定要注意明确，它们是作用在两个相互作用的物体上的两个力，不论处于什么运动状态，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。【考向2】作用力和反作用力【例题】下列情景中，关于力的大小关系，说法正确的是 A运动员做引体向上在向上加速运动时，横杆对人的支持力大于人对横杆的压力B火箭加速上升时，火箭发动机的推力大于火箭的重力C鸡蛋撞击石头，鸡蛋破碎，鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力D钢丝绳吊起货物加速上升时，钢丝绳对货物的拉力大于货物对钢丝绳的拉力【答案】B考点：作用力和反作用力；物体的弹性和弹力。【名师点睛】力是改变物体运动状态的原因，若物体运动状态发生了变化，则物体所受到合外力一定不为零；作用力与反作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在同一直线上，同时产生、同时消失、同时发生变化。重点4：会用共点力的平衡条件解决简单的平衡问题；超重和失重【要点解读】一、会用共点力的平衡条件解决简单的平衡问题1共点力：物体同时受几个力作用，如果这几个力作用在物体的同一点，或者它们的作用线交与一点，那么这几个力就叫共点力。2平衡状态：一个物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，则该物体处于平衡状态。3平衡条件：共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合0。二、超重和失重1视重：所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所看到的读数。2超重（1）定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。（2）产生条件：物体具有竖直向上的加速度。3失重（1）定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。（2）产生条件：物体具有竖直向下的加速度。（3）完全失重定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于0的状态。产生条件：ag，方向竖直向下。4超重、失重的分析：【考向1】共点力的平衡【例题】把重20N的物体放在倾角为30的粗糙斜面上，物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接，如图所示，若物体与斜面间的最大静摩擦力为 12 N，则弹簧的弹力为（ ）A可以是22N，方向沿斜面向上 B可以是2N方向沿斜面向上C可以是2N，方向沿斜面向下 D不可能为零【答案】ABC【解析】将重力按照作用效果分解：平行斜面的下滑分力为mgsin30=10N，垂直斜面的垂直分力为mgcos30=10N；当最大静摩擦力平行斜面向下时，物体与斜面间的最大静摩擦力为12N，弹簧弹力为拉力，等于22N；当最大静摩擦力平行斜面向上时，物体与斜面间的最大静摩擦力为12N，弹簧弹力为推力，等于2N；故弹簧弹力可以是不大于2N推力或者不大于22N的拉力，也可以没有弹力；故ABC均正确，D错误；故选：ABC。【名师点睛】将重力按照作用效果分解为平行斜面的下滑分力和垂直斜面的垂直分力，当最大静摩擦力平行斜面向下和平行斜面向上时，分别求解出对应的弹簧弹力，得到弹簧弹力的作用范围。【考向2】超重、失重【例题】如图，电梯地板上的台秤放一物体，当电梯运行时台秤的示数比电梯静止时的示数减少了，下列判断正确的是A 电梯可能正在匀速下降 B 电梯可能正在加速上升C 电梯可能正在加速下降 D 电梯可能正在减速上升【答案】CD【名师点睛】此题考查了超重和失重；要知道加速度向上时发生超重；而加速度向下时发生失重，当加速度为向下的g时发生完全失重难点名称难度指数难点1知道运动力学的两类基本问题及其特点难点2动力学中的传送带问题难点1：知道运动力学的两类基本问题及其特点【要点解读】一、从受力情况确定运动情况1牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来。2如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。3分析思路（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析， 并画出物体的受力分析图。（2）根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）。