知識點一、牛頓第一定律
1.力的效果
牛頓第一定律也說明了力不是維持物體速度的原因,而是改變物體速度的原因。
2.慣性
(1)慣性是物體本身的固有屬性,不論物體處於怎樣的運動狀態,物體均具有慣性。
(2)質量是物體慣性大小的量度。質量越大,慣性也就越大。
二、牛頓第二定律
(1)牛頓第二定律揭示了物體的加速度跟它受到的合外力及物體本身質量之間的定量關係,
其數學表示式為f合=ma
(2)速度改變量的方向也就決定於合外力的方向。
(3)f一定是合外力。
2.用牛頓第二定律解題的一般方法和步驟
(1)確定研究物件。
(2)對物體進行受力分析和運動狀態分析。
(3)受力情況若比較簡單,求出f合;受力情況若比較複雜,可以用正交分解法,把力正交分解在加速度方向和垂直於加速度方向,求出在這兩個方向上的合力。
(4)根據牛頓第二定律列出方程 f合=ma或
重難點:物體的加速度與物體所受合外力同時產生、同時變化、同時消失。
3、牛頓第三定律
1.力是物體間的相互作用,物體間相互作用的這一對力其中之一叫作用力,另乙個力則稱之為反作用力。
2.作用力和反作用力是同一性質的力。 例如一對摩擦力,一對場力,一對彈力等等。 不可能出現乙個摩擦力和另外乙個彈力是一對作用力和反作用力的關係。
3.作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在一條直線上,這種關係是不隨物體運動狀態變化而變化的。
【難點突破】
作用力與反作用力和一對平衡力的區別:
1.作用力與反作用力是作用在二個物體上的力;平衡力是作用在乙個物體上的力。
2.作用力與反作用是同一性質的力;平衡力不一定是同一性質的力。
3.作用力與反作用力在任何情況下都是大小相等,方向相反作用在一條直線上的;平衡力中的任乙個力發生變化,平衡有可能被打破,或物體運動狀態發生變化時,平衡也有可能被打破。
四、牛頓定律的應用及適用範圍超重和失重
牛頓定律適應於處理巨集觀物體的低速運動問題。
超重:受到支援力大於重力(只要加速度向上就是超重)
失重:受到的支援力小於重力(只要加速度向下就是失重)
運用牛頓定律解題的關鍵是:
1.要能夠正確分析物體的運動情況,搞清物體各個過程的運動性質,各物理量的已知和未知狀況。
2.要能夠正確分析物體的受力情況,搞清物體的加速度方向,以便正確建立座標軸求解。
1.如圖所示,一質量為m的物體系於長度分別為l1、l2的兩根細繩上,與豎直方向夾角為θ,l2水平拉直,物體處於平衡狀態,現將l2線剪斷
(1)求剪斷瞬間物體的加速度。
(2)若將l2變成等長的輕質彈簧,求剪短瞬間物體的加速度。
解:(1)剪短l2瞬間,l1為細繩張力發生瞬間變化,則合力的方向垂直於l1向下,則f=mgsinθ,所以加速度a=gsinθ,方向垂直於l1向下
(2)因為l2為彈簧,張力不會發生瞬變,剪短l1瞬間合外力f平行向右,則f=mgtanθ,則加速度a=gtanθ
方向水平向右
易錯點:繩的張力可以發生瞬間變化,而彈簧不可以發生瞬間變化。
2.一根勁度係數為k,質量不計的輕彈簧,上端固定,下端系一質量為m的物體,有一水平板將物體托住,並使彈簧處於自然長度。如圖7所示。
現讓木板由靜止開始以加速度a(a<g)勻加速向下移動。求經過多長時間木板開始與物體分離。
分析與解:設物體與平板一起向下運動的距離為x時,物體受重力mg,彈簧的彈力f=kx和平板的支援力n作用。據牛頓第二定律有:
mg-kx-n=ma得n=mg-kx-ma,當n=0時,物體與平板分離,所以此時
因為,所以
3.跨過定滑輪的繩的一端掛一吊板,另一端被吊板上的人拴住,如圖所示。已知人的質量為70kg,吊板的質量為10kg,繩及定滑輪的質量、滑輪的摩擦均可不計,取重力加速度g=10m/s2,當人以440n的力拉繩時,人與吊板的加速度a和人對吊板的壓力f分別為:
(2023年,河南)
a. a=1.0 m/s2,f=260 n
b. a=1.0 m/s2,f=330 n
c. a=3.0 m/s2,f=110 n
d. a=3.0 m/s2,f=50 n
【分析】
【題解】
4.物體放置在傾角為θ的斜面上,斜面固定於加速上公升的電梯中,加速度為a,如圖所示,在物體始終相對於斜面靜止的條件下,下列說法中正確的是:
a.當θ一定時,a越大,斜面對物體的正壓力越小
b.當θ一定時,a越大,斜面對物體的摩擦力越大
c.當a一定時,θ越大,斜面對物體的正壓力越小
d.當a一定時,θ越大,斜面對物體的摩擦力越小
解題心得:首先要正交分解,建立座標系,受力分析,然後運用牛二定律列公式解答。
5.如圖所示傳送帶與地面夾角θ=37°,傳送帶長度ab=16 m,傳送帶以10 m/s的速度逆時針傳動。在傳送帶的a端無初速釋放乙個質量為0.
5 kg的工件,它與傳送帶之間的動摩擦因數為0.5。求工件從a運動到b所需時間?
(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【分析】
【題解】
6.原來做勻速運動的公升降機內,有一被伸長彈簧拉住的、具有一定質量的物體a靜止在地板上,如圖所示,現發現a突然被彈簧拉向右方。由此可以判斷,此時公升降機的運動可能是:
a. 加速上公升 b. 減速上公升 c. 加速下降 d. 減速下降
【分析】
【題解】
7. 如圖所示,用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上,系統處於平衡狀態.現使小車從靜止開始向左加速,加速度從零開始逐漸增大到某一值,然後保持此值,小球穩定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內).與穩定在豎直位置時相比,小球的高度( )
a.一定公升高
b.一定降低
c.保持不變
d.公升高或降低由橡皮筋的勁度係數決定
a [解析] 本題考查了牛頓第二定律與受力分析.設橡皮筋原長為l0,小球靜止時設橡皮筋伸長x1,由平衡條件有kx1=mg,小球距離懸點高度h=l0+x1=l0+,加速時,設橡皮筋與水平方向夾角為θ,此時橡皮筋伸長x2,小球在豎直方向上受力平衡,有kx2sin θ=mg,小球距離懸點高度h′=(l0+x2)sin θ=l0sin θ+,因此小球高度公升高了.
易錯點:橡皮筋與細繩的區別
8.[2014·江蘇卷] 如圖所示,a、b兩物塊的質量分別為2m和m,靜止疊放在水平地面上.a、b間的動摩擦因數為μ,b與地面間的動摩擦因數為μ.最大靜摩擦力等於滑動摩擦力,重力加速度為g.現對a施加一水平拉力f,則( )
a.當f<2μmg 時,a、b都相對地面靜止
b.當f=μmg時,a的加速度為μg
c.當f>3μmg時,a相對b滑動
d.無論f為何值,b的加速度不會超過μg
bcd [解析] 設b對a的摩擦力為f1,a對b的摩擦力為f2,地面對b的摩擦力為f3,由牛頓第三定律可知f1與f2大小相等,方向相反,f1和f2的最大值均為2μmg,f3的最大值為μmg.故當03μmg時,a相對於b滑動.由以上分析可知a錯誤,c正確.當f=μmg時,a、b以共同的加速度開始運動,將a、b看作整體,由牛頓第二定律有f-μmg=3ma,解得a=,b正確.對b來說,其所受合力的最大值fm=2μmg-μmg=μmg,即b的加速度不會超過μg,d正確.
難點:搞清a、b物塊兒分離的臨界條件,此時f的值。
9.[2014·四川卷] 如圖所示,水平傳送帶以速度v1勻速運動,小物體p、q由通過定滑輪且不可伸長的輕繩相連,t=0時刻p在傳送帶左端具有速度v2,p與定滑輪間的繩水平,t=t0時刻p離開傳送帶.不計定滑輪質量和滑輪與繩之間的摩擦,繩足夠長.正確描述小物體p速度隨時間變化的影象可能是( )
a b c d
10.bc [解析] 若p在傳送帶左端時的速度v2小於v1,則p受到向右的摩擦力,當p受到的摩擦力大於繩的拉力時,p做加速運動,則有兩種可能:第一種是一直做加速運動,第二種是先做加速度運動,當速度達到v1後做勻速運動,所以b正確;當p受到的摩擦力小於繩的拉力時,p做減速運動,也有兩種可能:第一種是一直做減速運動,從右端滑出;第二種是先做減速運動再做反向加速運動,從左端滑出.若p在傳送帶左端具有的速度v2大於v1,則小物體p受到向左的摩擦力,使p做減速運動,則有三種可能:
第一種是一直做減速運動,第二種是速度先減到v1,之後若p受到繩的拉力和靜摩擦力作用而處於平衡狀態,則其以速度v1做勻速運動,第三種是速度先減到v1,之後若p所受的靜摩擦力小於繩的拉力,則p將繼續減速直到速度減為0,再反向做加速運動並且摩擦力反向,加速度不變,從左端滑出,所以c正確.
11. [2014·重慶卷] 以不同的初速度將兩個物體同時豎直向上丟擲並開始計時,乙個物體所受空氣阻力可忽略,另乙個物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比,下列分別用虛線和實線描述兩物體運動的vt影象可能正確的是( )
a b
c d
d [解析] 本題考查vt影象.當不計阻力上拋物體時,物體做勻減速直線運動,影象為一傾斜直線,因加速度a=-g,故該傾斜直線的斜率的絕對值等於g.當上拋物體受空氣阻力的大小與速率成正比時,對上公升過程,由牛頓第二定律得-mg-kv=ma,可知物體做加速度逐漸減小的減速運動,通過影象的斜率比較,a錯誤.從公式推導出,上公升過程中,|a|>g ,當v=0時,物體運動到最高點,此時 a=-g,而b、c影象的斜率的絕對值均小於g,故b、c錯誤,d正確.
12.[2014·新課標全國卷ⅰ] 公路上行駛的兩汽車之間應保持一定的安全距離.當前車突然停止時,後車司機可以採取剎車措施,使汽車在安全距離內停下而不會與前車相碰.通常情況下,人的反應時間和汽車系統的反應時間之和為1 s,當汽車在晴天乾燥瀝青路面上以108 km/h的速度勻速行駛時,安全距離為120 m.設雨天時汽車輪胎與瀝青路面間的動摩擦因數為晴天時的,若要求安全距離仍為120 m,求汽車在雨天安全行駛的最大速度.
24.2 m/s(或72 km/h)
[解析] 設路面乾燥時,汽車與地面的動摩擦因數為μ0,剎車時汽車的加速度大小為a0,安全距離為s,反應時間為t0,由牛頓第二定律和運動學公式得
μ0mg=ma0①
s=v0t0+②
式中,m和v0分別為汽車的質量和剎車前的速度.
設在雨天行駛時,汽車與地面的動摩擦因數為μ,依題意有
μ=μ0③
設在雨天行駛時汽車剎車的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為v,由牛頓第二定律和運動學公式得
μmg=ma④
s=vt0+⑤
聯立①②③④⑤式並代入題給資料得
v=20 m/s (72 km/h).⑥
牛頓運動定律知識點
考點一 對牛頓運動定律的理解 1.對牛頓第一定律的理解 1 揭示了物體不受外力作用時的運動規律 2 牛頓第一定律是慣性定律,它指出一切物體都有慣性,慣性只與質量有關 3 肯定了力和運動的關係 力是改變物體運動狀態的原因,不是維持物體運動的原因 4 牛頓第一定律是用理想化的實驗總結出來的一條獨立的規律...
高中物理基礎知識總結3牛頓運動定律
高考物理知識點總結3 三 牛頓運動定律 1.牛頓第一定律 一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種運動狀態為止.1 運動是物體的一種屬性,物體的運動不需要力來維持.2 定律說明了任何物體都有慣性.3 不受力的物體是不存在的.牛頓第一定律不能用實驗直接驗證.但是建立在大量實驗...
專題三牛頓運動定律知識點總結
專題三牛頓三定律 1.牛頓第一定律 即慣性定律 一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止。1 理解要點 運動是物體的一種屬性,物體的運動不需要力來維持。它定性地揭示了運動與力的關係 力是改變物體運動狀態的原因,是使物體產生加速度的原因。第一定律是牛頓以伽俐略的理想斜...