高三物理008.doc

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期数： 0509 WLG3 008
学科：物理 年级：高三 编稿老师：王晔
审稿老师：张凤莲

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复 习 篇

高考物理总复习
第三章 牛顿运动定律

【考试要求】
内容
要求
说明
1．牛顿第一定律　惯性
2．牛顿第二定律　质量
3．牛顿第三定律
4．牛顿力学的适用范围
5．牛顿定律的应用
4．超重和失重
5．国际单位制（SI）中的力学单位
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
1．在牛顿力学的适用范围问题中可介绍质量和速度的关系．
2．用牛顿定律处理连接体的问题时，只限于各个物体的加速度的大小和方向都相同的情况．
【知识结构图】 牛顿定律

牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律

惯 性

物体的平衡：静止、匀速直线运动 ① 动力学两类基本问题

受力情况 运动情况

② 连接体问题：隔离法、整体法

匀变速
直线运动

平行四边
形定则 ＝

研究对象
简谐振动

（一）牛顿第一定律
1. 牛顿第一定律内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种
状态为止。
2. 惯性：一切物体都具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。
3. 牛顿第一定律的理解要点：
（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。
（2）它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速的原因。
（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的性质——惯性。
（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，它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新方法：通过观察大量的实验现象，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。
4. 物体的惯性的理解要点：
（1）惯性是指物体总有保持自己原来状态（速度）的本性，不能克服和避免。
（2）惯性只与物体本身有关而与物体是否运动，是否受力无关。对任何物体，无论它是运动还是静止，无论是运动状态改变还是不变，物体都有惯性。
（3）物体惯性的大小是描述物体保持原来的运动状态的本领强弱，物体惯性大，保持原来的运动状态的本领强，物体的运动状态难改变，惯性大小仅与物体的质量有关，质量是物体惯性大小的量度。物体质量越大，运动状态越难改变，即惯性越大。
（4）惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质，力是物体对物体的作用，
1. 做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突
然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？ （向左）

2. 火车在平直轨道上匀速行驶，门窗密闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落
回到车上原处，这是因为D
A. 人跳起后，厢内空气所给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动
B. 人跳起的瞬间，车厢地板给它的一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动
C. 人跳起后，车继续向前运动，所以人下落后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已
D. 人跳起后直到落地，在水平方向上人和车绐终具有相同的速度
（二）牛顿第二定律
1. 牛顿第二定律内容：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方面相同。
2. 牛顿第二定律的理解要点：
（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律研究其效果，分析出物体的运动规律；反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其力情况，为设计运动，控制运动提供了理论基础。对牛顿第二定律的数学表达式，是力，ma是力的作用效果，特别要注意不能把ma看作是力。
（2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬间效果是加速度而不是速度。
（3）牛顿第二定律，是矢量，ma也是矢量且ma与的方向总是一致的，可以进行合成与分解，ma也可以进行合成与分解，用牛顿第二定律研究三维平面或三维空间问题时，往往选择适当的坐标系，牛顿第二定律的分量式为。
3.如图所示，电梯与水平面夹角为300,当电梯加速向上运动时，人对梯面压力是其重力的6/5，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？
分析与解：对人受力分析，他受到重力mg、支持力FN和摩擦力Ff作用，如图1所示.取水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，此时只需分解加速度，据牛顿第二定律可得：
Ff=macos300, FN-mg=masin300
因为，解得.
300
a
FN
mg
Ff

x
yx
ax
ayx

（4）牛顿第二定律定义了力的基本单位：牛顿。因为根据加速度与力的关系和加速度与质量关系有，写成等式有，为了使表达式最简单，定义使质量为1kg的物体产生的加速度的作用力为1N，从而使比例系数K=1。因此用研究问题时要用统一的单位制：m用kg，a用，用N。
（5）牛顿第二定律具有同体性：加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的，所以解题时一定要把研究对象确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。
(m+M)g
F
F

4.一人在井下站在吊台上，用如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s2,求这时人的拉力。(g=9.8m/s2)
分析与解：选人和吊台组成的系统为研究对象，受力如图所示，F为绳的拉力,由牛顿第二定律有：2F-(m+M)g=(M+m)a
则拉力大小为：

（6）牛顿第二定律只适用于宏观世界的物体，不适用于微观粒子；只适用于低速运动的物体，不适用于高速（相对于光速）运动的物体；只适用于惯性参考系．
（三）超重和失重
1．超重
(1)概念：物体对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力大于物体重力的现象，叫超重．
(2)物体加速上升或减速下降时，即具有向上的加速度时，处于超重状态
2．失重
　(1)概念：物体对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力小于物体重力的现象，叫失重.
(2)物体加速下降或减速上升时，即具有向下的加速度时，
3．完全失重
　(1)物体对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力为零的现象，叫完全失重
　(2)物体以a=g加速下降或减速上升时,物体处于完全失重状态
注意：超重不是物体的重力增加了，失重不是物体的重力减小了，完全失重不是重力消失了．所谓超重和失重是指由于物体产生加速度而产生了视重的变化．
5.在升降机的地板上放一台秤，一人站在秤上，用G表示升降机匀速运动时秤的示数，用G1和G2分
别表示升降机以大小为a的加速度匀加速上升和匀减速下降时秤的示数，则C
A．G2 <G<G1 B．G < G2<G1 C．G<G1 =G2 D．G1= G2<G

（四）牛顿第三定律
1. 牛顿第三定律内容：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
2. 牛顿第三定律的理解要点：
（1）作用力和反作用力的相互依赖性。它们是相互依存，互以对方作为自己存在的前提。
（2）作用力和反作用力的同时性。它们是同时产生，同时变化，同时消失，不是先有作用力后有反作用力。
（3）作用力和反作用力的性质相同。即作用力和反作用力是属同种性质的力。
（4）作用力和反作用力不可叠加性。作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果
（五）力学单位制
1．基本单位：长度（m），质量（kg），时间（s），电流强度（A），热力学温度（K），发光强度（cd），
物质的量（mol）
2．导出单位：如 N m/s m/s2
3．力学单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制，例如，长度（m），质量（kg），时间（s）
就组成了一种力学单位制．
4．单位制在物理计算中的作用：
（1）计算过程采用国际单位制，结果仍为国际单位，中间过程可不必写单位。
（2）检验计算过程、推导过程的正误．
【典型例题】
1.连接体问题
A
Ta
B
C
Tb
例1. 用力F拉A、B、C三个物体在光滑水平面上运动，现在B物体上加一个小物体，使它和B一起运动，且原拉力F不变，那么在加上物体以后，两段绳子中的拉力和的变化情况是（ ）A
A. 增大 B. 增大 C.变小 D. 不变

2. 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。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关问题。下面举例说明。
例2.一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图所示。现让木板由静止开始以加速度a(a＜g匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。
a
A
P
450

分析与解：设物体与平板一起向下运动的距离为x时，物体受重力mg，弹簧的弹力F=kx和平板的支持力N作用。据牛顿第二定律有：
mg-kx-N=ma得N=mg-kx-ma
当N=0时，物体与平板分离，所以此时
mg
a
T
N
450

因为，所以。
3. 必须会分析临界问题。
例3. 如图所示，细线的一端固定于倾角为450的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度a= 向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以a=2g的加速度向左运动时，线中拉力T= 。
mg
a
T
α

分析与解：当滑块具有向左的加速度a时，小球受重力mg、绳的拉力T和斜面的支持力N作用，如图所示。
在水平方向有Tcos450-Ncos450=ma; 在竖直方向有Tsin450-Nsin450-mg=0.
由上述两式可解出：
由此两式可看出，当加速度a增大时，球受支持力N减小，绳拉力T增加。当a=g时，N=0，此时小球虽与斜面有接触但无压力，处于临界状态。这时绳的拉力T=mg/cos450=.
当滑块加速度a>g时，则小球将“飘”离斜面，只受两力作用，如图所示，此时细线与水平方向间的夹角α<450.由牛顿第二定律得：Tcosα=ma,Tsinα=mg,解得。
4. 必须会分析传送带有关的问题。

S
P
Q
V
例4.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。设零件运动的后一段与传送带之间无滑动，则传送所需时间为
.
分析与解：刚放在传送带上的零件，起初有个靠滑动摩擦力加速的过程，当速度增加到与传送带速度相同时，物体与传送带间无相对运动，摩擦力大小由f=μmg突变为零，此后以速度V走完余下距离。
由于f=μmg=ma,所以a=μg.
加速时间
加速位移
通过余下距离所用时间
共用时间
例5.如图所示，传送带与地面的倾角θ=37ｏ，从A到B的长度为16ｍ，传送带以V0=10m/s的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为0.5㎏的物体，它与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，求物体从A运动到B所需的时间是多少？(sin37ｏ=0.6,cos37ｏ=0.8)

A N a1
N f2
B a2
f1
ω mg mg

(a)
(b)
分析与解：物体放在传送带上后，开始阶段，传送带的速度大于物体的速度，传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力，物体由静止开始加速下滑，受力分析如图所示；当物体加速至与传送带速度相等时，由于μ＜tanθ，物体在重力作用下将继续加速，此后物体的速度大于传送带的速度，传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力，但合力沿传送带向下，物体继续加速下滑，受力分析如图 (b)所示。综上可知，滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变” 。
开始阶段由牛顿第二定律得:ｍｇsinθ＋μｍｇcosθ=ｍa1;
所以:a1=ｇsinθ＋µｇcosθ=10m/s2;
物体加速至与传送带速度相等时需要的时间ｔ1＝ｖ／a1＝1s;发生的位移：
ｓ＝a1ｔ12/2＝5ｍ＜16ｍ;物体加速到10m/s 时仍未到达B点。
第二阶段，有：ｍｇsinθ－µｍｇcosθ＝ｍa2 ;所以：a2＝2m/s 2;设第二阶段物体滑动到B 的时间为t2 则：LAB－S＝ｖｔ2＋a２ｔ22/2 ；解得：t2＝1s , ｔ2/=-11s （舍去）。故物体经历的总时间ｔ=t1＋t 2 =2s .
从上述例题可以总结出，皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变，不论是其大小的突变，还是其方向的突变，都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。

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