1、牛顿三大定律一、牛顿第一定律1内容一切物体总保持状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它这种状态。2意义(1)揭示了力与运动的关系，即力不是物体运动的原因，而是物体运动状态的原因。匀速直线运动改变维持改变(2)提出了的概念，因此牛顿第一定律又称为。惯性惯性定律3惯性(1)定义：物体保持原来状态或状态的性质。(2)量度：是物体惯性大小的唯一量度，的物体惯性大，的物体惯性小。(3)普遍性：一切物体都有惯性，惯性是物体的属性，与物体的运动状态和受力情况无关。匀速直线运动静止质量质量大质量小固有二、牛顿第二定律1内容物体的加速度跟物体的成正比，跟物体的成反比，加速度的方向跟的方向相同。2表达式F合，
2、该表达式只能在国际单位制中成立，因为公式 F 合kma，只有在国际单位中才有k1。合外力质量合外力ma3力的单位当质量的单位为，加速度的单位为时，力的单位为 N，即 1 N1 kgm/s2。kgm/s2深化理解牛顿第二定律的五个特性三、牛顿第三定律1内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小，方向，作用在。相等相反同一条直线上2作用力和反作用力与一对平衡力的区别作用力和反作用力一对平衡力受力物体作用在个物体上作用在同一物体上力的性质 一定是同种的力不一定是同种性质的力两性质合成与作用效果不可求合力，作用效果不可抵消合力为零，作用效果相互抵消依存关系相互依存，同时产生，同时变化，同时消失无依存关
3、系 深化理解牛顿第三定律是转换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。当某个力不方便直接分析或求解时，可利用牛顿第三定律转换研究对象，通过分析或求解反作用力，从而快捷地解决问题。四、超重和失重1超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有的加速度。2失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有的加速度。大于向上小于向下3完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)的现象。(2)产生条件：物体的加速度为重力加速度。等于零五、动力学两类基本问题1解
4、决两类基本问题的方法无论从受力确定运动情况，还是从运动确定受力情况，都要以为“桥梁”，根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。加速度2两类动力学问题的解题步骤考点一 对牛顿运动定律的理解1考查斜面实验意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是()A力不是维持物体运动的原因B力是使物体产生加速度的原因C自由落体运动是一种匀变速直线运动D物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性解析：选 C 测量铜球在较小倾角斜面上的
5、运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，倾角最大的情况就是 90时，这时铜球做自由落体运动，由此得出的结论是自由落体运动是一种匀变速直线运动。故 C 正确。2考查作用力、反作用力和平衡力区别如图所示，人沿水平方向拉牛，但没有拉动，下列说法正确的是()A绳拉牛的力小于牛拉绳的力B绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是相互作用力解析：选 C 绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故 A、B 错误；由于没有拉动牛，可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故 C 正确
6、，故 D错误。3考查 F、a、v 之间的关系多选关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是()A物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零C物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零解析：选 CD 物体的速度大小与加速度大小及所受合外力大小无关，故 C、D 正确，A、B 错误。通关锦囊合力、加速度、速度间的决定关系1合力的方向决定了加速度的方向，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。2合力与速度同向时，物体做加速运动；合力与速度反向时，物体做减速
7、运动。3avt是加速度的定义式，a 与 v、t 无直接关系；aFm是加速度的决定式，aF，a1m。考点二 动力学的两类基本问题和图像题点一 动力学两类基本问题的分析与计算1考查已知受力求运动多选两实心小球甲和乙由同一种材料制成，甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速率无关。若它们下落相同的距离，则(2016全国甲卷)()A甲球用的时间比乙球长B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功解析：选 BD 设小球在下落过程中所受阻力 F 阻kR，k 为常数，R 为小球半
8、径，由牛顿第二定律可知：mgF阻ma，由mV43R3 知：43R3gkR43R3a，即 ag 3k4 1R2，故知：R 越大，a 越大，即下落过程中 a 甲a 乙，选项 C 错误；下落相同的距离，由 h12at2 知，a 越大，t 越小，选项 A 错误；由 2ahv2v20知，v00，a 越大，v 越大，选项 B 正确；由 W 阻F阻h 知，甲球克服阻力做的功更大一些，选项 D 正确。2考查已知运动求受力一质量为 m2 kg 的滑块能在倾角为 30的足够长的斜面上以 a2.5 m/s2 的加速度匀加速下滑。如图所示，若用一水平向右恒力 F 作用于滑块，使之由静止开始在 t2 s 内沿斜面运动的
9、位移 x4 m。(g 取 10 m/s2)求：(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数；(2)恒力 F 的大小。解析：(1)根据牛顿第二定律可得mgsin mgcos ma解得 36。(2)滑块沿斜面做匀加速直线运动，则x12a1t2解得加速度大小为 a12 m/s2使滑块沿斜面做匀加速直线运动，有加速度沿斜面向上和向下两种可能。当加速度沿斜面向上时，则有Fcos mgsin FNma1FNFsin mgcos 解得 F76 35 N当加速度沿斜面向下时mgsin Fcos FNma1FNFsin mgcos 解得 F4 37 N。答案：(1)36 (2)76 35 N 或4 37 N通关锦囊解决两类
10、动力学问题的两个关键点1把握“两个分析”“一个桥梁”两个分析：受力情况分析和运动过程分析并画图。一个桥梁：加速度是联系物体运动和受力的桥梁。2寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系。如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度，而各过程的位移之间的联系可以通过画运动情景图找出。题点二 动力学的图像问题1考查 F-x 图像水平地面上有一轻质弹簧，下端固定，上端与物体 A 相连接，整个系统处于平衡状态。现用一竖直向下的力压物体 A，使 A 竖直向下做匀加速直线运动一段距离，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内。下列关于所加力 F 的大小和运动距离 x 之间的关系图像正确的是()解析：选 D 开始时，物体
11、 A 处于平衡状态，物体 A 受重力和弹力，则有 mgkx1，物体 A 向下匀加速过程，对物体 A 受力分析，受重力、弹簧向上的弹力、力 F，根据牛顿第二定律，有 FmgF 弹ma，根据胡克定律，有 F 弹k(x1x)mgkx，解得 FmamgF 弹makx，故力 F 与 x 呈线性关系，且是增函数，故 D 正确。2考查 v-t 图像多选如图甲，一物块在 t0 时刻滑上一固定斜面，其运动的 v-t 图线如图乙所示。若重力加速度及图中的 v0、v1、t1 均为已知量，则可求出(2015全国卷)()A斜面的倾角B物块的质量C物块与斜面间的动摩擦因数D物块沿斜面向上滑行的最大高度解析：选 ACD 由
12、题图乙可以求出物块上升过程中的加速度为 a1v0t1，下降过程中的加速度为 a2v1t1。物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得 mgsin fma1，mgsin fma2，由以上各式可求得 sin v0v12t1g，滑动摩擦力 fmv0v12t1，而 fFNmgcos，由以上分析可知，选项 A、C 正确；由 v-t 图像中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项 D 正确。通关锦囊1动力学图像问题的解题策略(1)弄清图像斜率、截距、交点、拐点的物理意义。(2)应用物理规律列出与图像对应的函 数 方 程 式，进 而 明 确“图 像 与 公式”“
13、图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。通关锦囊2分析图像问题时常见的误区(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位。(2)不注意坐标原点是否从零开始。(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义。(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析。考点三 牛顿第二定律的应用题点一 超重、失重现象1考查超重、失重现象的判断为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示。当此车加速上坡时，乘客()A处于失重状态B处于超重状态C受到向后的摩擦力作用D所受力的合力沿斜面向下解析：选 B 当此车加速上坡时，整体的加速
14、度沿斜面向上，乘客具有竖直向上的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于超重状态，故 A 错误，B 正确；对乘客进行受力分析，乘客受重力、支持力，乘客加速度沿斜面向上，而静摩擦力必沿水平方向，乘客有水平向右的分加速度，所以受到向前(水平向右)的摩擦力作用，故 C 错误；由于乘客加速度沿斜面向上，根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向上，故 D 错误。2考查超重、失重现象的图像问题若货物随升降机运动的 v-t 图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力 F 与时间 t 关系的图像可能是(2015重庆高考)()解析：选 B 根据 v-t 图像可知电梯的运动情况：加速下降匀速下降减速下降加
15、速上升匀速上升减速上升，根据牛顿第二定律 Fmgma 可判断支持力 F 的变化情况：失重等于重力超重超重等于重力失重，故选项 B 正确。通关锦囊对超重、失重现象的理解1发生超重或失重现象时，物体的重力没有变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了)。2物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体具有向上还是向下的加速度(或分量)，这是判断物体超重或失重的根本依据。通关锦囊3当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生 ag 的加速度效果，不再有其他效果。此时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、液体
16、不再产生压强和浮力等。题点二 较简单的连接体问题的分析与计算1考查绳连接体如图所示，水平细杆上套一细环 A，环 A 和球 B 间用一轻质绳相连，质量分别为 mA、mB(mAmB)，由于球 B 受到水平风力作用，环 A 与球 B 一起向右匀速运动，已知轻质绳与竖直方向的夹角为，则下列说法正确的是()A风力增大时，轻质绳对球 B 的拉力保持不变B风力增大时，杆对环 A 的支持力保持不变C球 B 受到的风力 F 为 mAgtan D环 A 与杆间的动摩擦因数为mBmAmB解析：选 B 以整体为研究对象，分析受力如图甲所示，根据平衡条件得知，杆对环 A 的支持力 N(mAmB)g，所以杆对环 A的支持
17、力保持不变。以球 B 为研究对象，分析受力如图乙所示，由平衡条件得到，轻质绳对球 B 的拉力 T mBgcos，风力 FmBgtan，风力 F 增大时，增大，cos 减小，T 增大，故 A、C 错误，B 正确；由图甲得到 fF，环 A 与杆间的动摩擦因数为 fNmBmAmBtan，故 D 错误。2考查弹簧连接体质量分别为 m、2m 的物块 A、B 用轻弹簧相连，设两物块与接触面间的动摩擦因数都相同。当用水平力 F 作用于 B 上且两物块在粗糙的水平面上共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为 x1，如图甲所示；当用同样大小的力 F 沿竖直方向加速提升两物块时，弹簧的伸长量为 x2，如图乙所示；当用同
18、样大小的力F 沿固定斜面向上拉两物块，使之共同加速运动时，弹簧的伸长量为 x3，如图丙所示，则 x1x2x3 等于()A111 B123C121 D无法确定解析：选 A 当用水平力 F 作用于 B 上且两物块在粗糙的水平面上共同向右加速运动时，对 A、B 整体，由牛顿第二定律可得 F3mg3ma，再用隔离法单独对 A 分析，由牛顿第二定律可得 FTmgma，整理得 FTF3，即 kx113F；根据上述方法同理可求得沿竖直方向、沿斜面方向运动时：kx2kx313F。故 x1x2x3111，A 正确。3考查物块连接体如图所示，在倾角为 的固定斜面上有两个靠在一起的物体 A、B，两物体与斜面间的动摩
19、擦因数 相同，用平行于斜面的恒力 F 向上推物体 A，使两物体沿斜面向上做匀加速运动，且 B 对 A 的压力平行于斜面，则下列说法中正确的是()A只减小 A 的质量，B 对 A 的压力大小不变B只减小 B 的质量，B 对 A 的压力大小会增大C只减小斜面的倾角，B 对 A 的压力大小不变D只减小两物体与斜面间的动摩擦因数，B 对 A 的压力会增大解析：选 C 将 A、B 看成一个整体，整体在沿斜面方向上受到沿斜面向下的重力的分力，沿斜面向下的滑动摩擦力，沿斜面向上 的 推 力，根 据 牛 顿 第 二 定 律 可 得a FmAmBgsin mAmBgcos mAmBFmAmBgsin gcos，
20、对 B 分析可得 NmBgsin mBgcos mBa，解得 N mBFmAmB，由牛顿第三定律可知，B 对 A 的压力 N mBFmAmB，若只减小 A 的质量，压力变大，若只减小 B 的质量，压力变小，A、B 错误；A、B 之间的压力与斜面的倾角、与斜面间的动摩擦因数无关，C 正确，D 错误。通关锦囊选择隔离法或整体法解决连接体问题1滑轮上的连接体问题若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法。例如，如图所示，绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔离法。2水平面上的连接体问题这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解题时，一般采用先整体、后隔离的方法。通关锦囊3斜面体与上面物体组成的连接体问题当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法。
