高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律-人教版高三物理试题

第三章 牛顿运动定律必须掌握的概念、公式或规律必须理解的3个关键点必须明确的4个易错易混点1. 必须掌握的重要概念惯性、作用力与反作用力、超重与失重2.必须掌握的3个定律牛顿第一、二、三定律2. 必须掌握的1个公式3. Fma1.牛顿第一定律揭示了力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因；一切物体都具有惯性2.牛顿第二定律，给出了力与运动状态改变的定量关系，要注意其“五个”特性3.牛顿第三定律指出了作用力与反作用力是相互等大反向是同性质的力.1.误认为惯性与运动状态，受力大小有关2.误认为物体受到哪个方向的力就向哪个方向运动3.误认为作用力与反作用力能抵消4.误认为“超重”就是重力增加了，“失重”就是重力减少了.第1节牛顿运动定律真题回放1(2013·课标全国卷)图3­1­1是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片，照片左上角的三列数据如下表所示表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的 图3­1­1根据表中的数据，伽利略可以得出的结论是()113242130932981645262558243661 1924971 6006482 104A.物体具有惯性B斜面倾角一定时，加速度与质量无关C物体运动的距离与时间的平方成正比D物体运动的加速度与重力加速度成正比【解析】由图表可知，图表中的物理量未涉及物体的惯性、质量以及加速度与重力加速度的关系，所以A、B、D错误；由表中数据可以看出，在前1秒、前2秒、前3秒内位移与时间的平方成正比，所以C正确【答案】C2(2013·课标全国卷)一物块静止在粗糙的水平桌面上从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小能正确描述F与a之间关系的图象是()【解析】物块的受力如图所示，当F不大于最大静摩擦力时，物块仍处于静止状态，故其加速度为0；当F大于最大静摩擦力后，由牛顿第二定律得FFNma，即FFNma，F与a成线性关系，选项C正确【答案】C3(2013·山东高考)(多选)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有()A力不是维持物体运动的原因B物体之间普遍存在相互吸引力C忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快D物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反【解析】伽利略的斜面实验表明物体的运动不需要外力来维持，A正确；伽利略假想将轻重不同的物体绑在一起时，重的物体会因轻的物体阻碍而下落变慢，轻的物体会因重的物体拖动而下落变快，即二者一起下落快慢应介于单独下落时之间而从绑在一起后更重的角度考虑二者一起下落时应该更快， 从而由逻辑上否定了重的物体比轻的物体下落得快的结论，并用实验证明了轻重物体下落快慢相同的规律，C正确；物体间普遍存在相互吸引力，物体间相互作用力的规律是牛顿总结的，对应于万有引力定律与牛顿第三定律，故B、D皆错误【答案】AC考向分析1.考纲展示牛顿运动定律2.命题趋势牛顿运动定律是高考必考内容之一，尤其牛顿第二定律是高考命题重点，可能出选择题，也可能出计算题，多数情况是综合考查，牛顿第一定律多数情况下以选择题题型出现，牛顿第三定律较少单独考核，多数情况下与受力分析联系在一起综合考查3.选材特点本节内容的考查，侧重对规律本身的理解，常结合物理学史、物理实验、图象和简单生活情景进行考查考点一 对牛顿第一定律的理解1.揭示了物体的一种固有属性牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性惯性2揭示了力的本质牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持3揭示了物体不受力作用时的运动状态牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态【例1】(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用下列说法符合历史事实的是()A亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变B伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向D牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质【解析】亚里士多德认为物体的运动需要力来维持；伽利略通过实验推翻了亚里士多德的错误结论，笛卡儿对伽利略的实验结果进行了完善，牛顿总结了伽利略和笛卡儿的理论，得出了牛顿第一定律【答案】BCD突破训练1(2014·北京高考)伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展利用如图3­1­2所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是()图3­1­2A如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小【解析】根据实验结果，得到的最直接的结论是如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置，A项正确而小球不受力时状态不变，小球受力时状态发生变化，是在假设和逻辑推理下得出的结论，不是实验直接结论，所以B和C选项错误；而D项不是本实验所说明的问题，故错误【答案】A考点二 对牛顿第二定律的理解1.力与运动的关系(1)力是产生加速度的原因(2)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律(3)速度的改变需经历一定的时间，不能突变；有力就一定有加速度，但有力不一定有速度2牛顿第二定律的瞬时性分析(1)一般思路(2)“两种”模型刚性绳(或接触面)不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间弹簧(或橡皮绳)两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变【例2】考向：力与运动关系一质点受多个力的作用，处于静止状态现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小在此过程中，其他力保持不变，则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是()Aa和v都始终增大Ba和v都先增大后减小Ca先增大后减小，v始终增大Da和v都先减小后增大【解析】质点在多个力作用下处于静止状态时，其中一个力必与其余各力的合力等值反向当该力大小逐渐减小到零的过程中，质点所受合力从零开始逐渐增大，做加速度逐渐增大的加速度运动；当该力再沿原方向逐渐恢复到原来大小的过程中，质点所受合力方向仍不变，大小逐渐减小到零，质点沿原方向做加速度逐渐减小的加速度运动，故C正确【答案】C【例3】考向：瞬时性分析如图3­1­3所示，A、B两小球分别连在轻绳两端，B球另一端用弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面上，A、B两小球的质量分别为mA、mB，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在绳被 图3­1­3剪断瞬间，A、B两球的加速度大小分别为()A都等于B.和0C.和· D.·和【思维模板】问1：细绳剪断前，弹簧的弹力等于多少？提示：(mAmB)gsin_.问2：细绳剪断瞬间，弹簧的形变量改变了吗？提示：没有问3：细绳剪断瞬间，A受绳的弹力如何变化的？提示：变为零【解析】当A、B球静止时，弹簧弹力F(mAmB)gsin ，当绳被剪断的瞬间，弹簧弹力F不变，对B分析，则FmBgsin mBaB，可解得aB·，当绳被剪断后，球A受的合力为重力沿斜面向下的分力，F合mAgsin mAaA，所以aA，综上所述选项C正确【答案】C【反思总结】在求解瞬时性问题时应注意：(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过程的积累，不会发生突变考点三 对牛顿第三定律的理解应用1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”大小相同；性质相同；变化情况相同(2)“三异”方向不同；受力物体不同；产生效果不同(3)“三无关”与物体的种类无关；与物体的运动状态无关；与是否和另外物体相互作用无关2相互作用力与平衡力的比较(1)受力物体不同：作用力和反作用力作用在两个物体上，不可求合力；一对平衡力作用在同一物体上，可求合力，合力为零(2)依赖关系不同：作用力和反作用力同时产生、同时消失；一对平衡力不一定同时产生、同时消失(3)力的性质不同：作用力和反作用力一定是同性质的力；一对平衡力性质不一定相同【例4】如图3­1­4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()图3­1­4A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【解析】甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A错误；甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，不是作用力与反作用力，故选项B错误；设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲m乙，则由a得，a甲a乙，由xat2得，在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，则乙会过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C正确；收绳速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D错误【答案】C突破训练2(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【解析】由牛顿第三定律知砖对手的压力与手对砖的支持力是作用力和反作用力，二者等大反向，B项对；对砖受力分析，则FNmgma，FNmg，D项对【答案】BD思想方法5应用牛顿定律解题涉及的两种常用方法合成法与正交分解法1合成法若物体只受两个力作用而产生加速度时，根据牛顿第二定律可知，利用平行四边形定则求出的两个力的合外力方向就是加速度方向特别是两个力互相垂直或相等时，应用力的合成法比较简单2正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，通常采用正交分解法解题，为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定x轴的正方向常有以下两种方法：(1)分解力而不分解加速度分解力