1、第三章牛頓運動定律2018級福建省普通高中教學指導意見與2021年選擇考預測內容標準1.通過實驗,探究加速度與物體質量、物體受力的關系.理解牛頓運動定律,用牛頓運動定律解釋生活中的有關問題.通過實驗認識超重和失重現象.2.認識單位制在物理學中的重要意義.知道國際單位制中的力學單位.實驗:驗證牛頓運動定律選擇考預測牛頓運動定律是高考重點考查的內容之一,每年必考,且分值較高.題型既有選擇題,又有計算題;既有單獨考查,又有與其他章節知識的綜合考查.能力的考查側重推理能力.2021年選擇性考試改為福建本省自主命題且實行單科考試后,考試時長和試題題量均會相應增加,預計2021年的考試中,試題以實際生活、

2、生產和科技實驗等有關問題為背景考查物理知識.其中整體法和隔離法、瞬時關系、連接體問題、力和運動關系、超重和失重問題、彈簧問題、傳送帶問題、圖象問題、板塊模型等都是考查的熱點和難點.驗證牛頓第二定律的實驗是力學實驗中常考的實驗之一.全國卷考情分析供老師參考考點內容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201720182019牛頓運動定律及其應用卷t25:“滑塊滑板”模型(兩個滑塊)卷t15:動力學中的圖象問題、胡克定律卷t20:動力學中圖象與滑塊結合問題卷t22:借助打點計時器考查動摩擦因數,可視為驗證牛頓第二定律的拓展實驗超重和失重實驗四:驗證牛頓運動定律備考策略:1.考查方式:牛頓運動定律是

3、高考的必考內容,在歷年高考試題中既有選擇題,也有計算題和實驗題.選擇題中經?？疾閯恿W的圖象問題,計算題主要考查兩類動力學問題,實驗命題側重于考查驗證牛頓運動定律.“滑塊滑板”模型是常考模型.2.命題趨勢:分析歷年高考命題情況可以發現有三大趨勢:一是動力學的圖象問題,二是“滑塊滑板”問題,三是教材中的原型實驗拓展與創新.第1節牛頓第一定律牛頓第三定律一、牛頓第一定律1.內容一切物體總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止.2.意義(1)指出力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態的原因,即力是產生加速度的原因.(2)指出了一切物體都有慣性,因此牛頓第一定律又稱慣

4、性定律.3.慣性(1)定義:任何物體都有保持原來靜止狀態或勻速直線運動狀態的性質.(2)量度:質量是物體慣性大小的唯一量度.(3)普遍性:慣性是物體的固有屬性,一切物體都有慣性.與物體的運動情況和受力情況無關.注意:慣性不是一種力.4.物理學史對力和運動關系的認識,各物理學家的觀點如下:(1)亞里士多德:有外力的作用才有速度,要維持物體的運動速度就需要外力.(2)伽利略:力不是維持物體運動的原因.(3)笛卡兒:如果沒有其他原因,運動的物體將繼續以原來的速度沿著一條直線運動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向.自主探究在一節火車車廂內有一個水平的光滑桌面,當火車在平直鐵路上向右勻速行駛時,坐在座

5、椅上的同學將一個小球輕輕地放在桌面上.若該同學發現小球突然向他運動過來,如圖所示,這時火車是加速運動還是減速運動?答案:火車減速運動.二、牛頓第三定律1.內容:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上.2.表達式:f=-f.知識解讀把a,b兩個彈簧測力計連接在一起,b的一端固定,用手拉測力計a.如圖所示,可以看到兩個測力計的指針同時移動.則兩個彈簧測力計的讀數有什么關系?它們受力的方向有什么關系?答案:讀數總是相等,方向相反.1.思考判斷(1)牛頓第一定律是實驗定律.()(2)牛頓第一定律指出,當物體受到的合外力為零時,物體將處于靜止狀態.()(3)物體運動必須

6、有力的作用,沒有力的作用,物體將靜止.()(4)運動的物體慣性大,靜止的物體慣性小.()(5)慣性可以阻止物體運動狀態的變化.()(6)作用力與反作用力的效果可以相互抵消.()2.(多選)下面對牛頓第一定律和慣性的分析正確的是(bc)a.飛機投彈時,當目標在飛機的正下方時投下炸彈,能擊中目標b.地球自西向東自轉,人向上跳起來后,還會落到原地c.安全帶的作用是防止汽車剎車時,人由于慣性作用發生危險d.有的同學說,向上拋出的物體,由于慣性,還會落回出發點解析:飛機在目標正上方投彈時,由于慣性,炸彈會落在目標的前方,a錯誤;地球自西向東自轉,人向上跳起后,由于慣性,還會落在原地,b正確;汽車剎車時,

7、由于慣性,人會向前沖,安全帶可以防止人向前沖發生危險,c正確;物體被向上拋出后,受到重力作用而落回出發點,而不是由于慣性,d錯誤.3.(多選)如圖所示,某人用手托著蘋果處于靜止狀態,則(ac)a.手所受壓力是由于蘋果的形變而產生的b.手所受壓力和手對蘋果的支持力是一對平衡力c.蘋果所受重力和手對蘋果的支持力是一對平衡力d.蘋果所受重力和蘋果對手的壓力是作用力和反作用力解析:蘋果對手的壓力是由于蘋果發生形變而產生的,選項a正確;手所受壓力和手對蘋果的支持力是一對作用力與反作用力,選項b錯誤;蘋果所受重力和手對蘋果的支持力都作用在蘋果上,大小相等,方向相反,是一對平衡力,選項c正確;蘋果對手的壓力

8、是由于蘋果形變而產生的,是蘋果與手之間的作用,而重力是由于地球的吸引而產生的,是蘋果與地球的相互作用,選項d錯誤.考點一牛頓第一定律的理解與應用1.理解:牛頓第一定律不是實驗定律,也不是牛頓第二定律的特例,它是在可靠的實驗事實(如伽利略斜面實驗)基礎上采用科學的邏輯推理得出的結論;物體不受外力是牛頓第一定律的理想條件,但它揭示了力和運動的關系及對運動的影響.2.慣性:是物體保持原來運動狀態的性質,與物體是否受力、是否運動及所處的位置無關,物體的慣性只與其質量有關,物體的質量越大其慣性越大.3.慣性的兩種表現形式(1)物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現出來.(2)物體在不受外

9、力或所受的合外力為零時,慣性表現為使物體保持原來的運動狀態(靜止或勻速直線運動)不變.例1 (多選)關于牛頓第一定律的理解正確的是(abd)a.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時的運動規律b.不受外力作用時,物體的運動狀態保持不變c.在水平地面上滑動的木塊最終停下來,是由于沒有外力維持木塊運動的結果d.奔跑的運動員遇到障礙而被絆倒,這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態解析:牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時的狀態,即總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態不變,選項a,b正確;在水平地面上滑動的木塊最終停下來,是由于摩擦阻力的作用而改變了木塊的運動狀態,奔跑的運動員,遇到障礙而被絆倒,是

10、因為他受到外力作用而改變了運動狀態,選項c錯誤,d正確.牛頓第一定律的應用技巧(1)應用牛頓第一定律分析實際問題時,要把生活感受和理論問題聯系起來深刻認識力和運動的關系,克服生活中一些錯誤的直觀印象,建立正確的思維習慣.(2)如果物體的運動狀態發生改變,則物體必然受到不為零的合外力作用.因此,物體的運動狀態是否改變,應通過分析物體的受力情況來判斷.針對訓練 下列說法正確的是(d)a.在高速公路上高速行駛的轎車的慣性比靜止在貨運場的集裝箱貨車的慣性大b.牛頓第一定律是根據理論推導出來的c.在粗糙水平面上滾動的小球最后會停下來是因為小球的慣性逐漸變為零d.物體的速度逐漸增大肯定是力作用的結果解析:

11、慣性大小與物體的質量有關,與速度無關,轎車質量小于貨車質量,所以高速行駛的轎車的慣性比靜止在貨運場的集裝箱貨車的慣性小,故a錯誤;牛頓第一定律是根據實驗和邏輯推理得出來的,故b錯誤;在粗糙水平面上滾動的小球最后會停下來是因為小球受到阻力,小球的慣性不變,故c錯誤;力是改變物體運動狀態的原因,故d正確.考點二牛頓第三定律的理解與應用1.作用力與反作用力的“六同、三異、二無關”(1)六同:大小相同、性質相同、同一直線、同時產生、同時變化、同時消失.(2)三異:方向相反、不同物體、不同效果.(3)二無關:與物體的運動狀態無關、與物體是否受其他力無關.2.一對平衡力與作用力、反作用力的比較名稱項目一對

12、平衡力作用力與反作用力作用對象同一個物體兩個相互作用的不同物體作用時間不一定同時產生、同時消失一定同時產生、同時消失力的性質不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消例2 在長期研究的基礎上,牛頓提出了著名的牛頓第三定律,闡述了作用力和反作用力的關系,從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學體系.下列關于作用力和反作用力的說法正確的是(b)a.物體先對地面產生壓力,然后地面才對物體產生支持力b.物體對地面的壓力和地面對物體的支持力是一對作用力和反作用力c.人推車前進,人對車的作用力大于車對人的作用力大小d.物體在地面上滑行,物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力是一對平衡力解析:

13、物體對地面的壓力和地面對物體的支持力是一對作用力與反作用力,是同時產生的,選項a錯誤;物體對地面的壓力和地面對物體的支持力分別作用在地面和物體上,是一對作用力與反作用力,選項b正確;人對車的作用力與車對人的作用力是一對作用力與反作用力,大小相等,選項c錯誤;物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力是一對作用力與反作用力,選項d錯誤.區分作用力、反作用力與平衡力“兩看”一看:受力物體.作用力和反作用力應作用在兩個相互作用的物體上.二看:產生的原因.作用力和反作用力是由于相互作用而產生的,一定是同種性質的力.1.2019年4月20日22時41分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射第

14、四十四顆北斗導航衛星.關于這次衛星與火箭上天的情形敘述正確的是(a)a.火箭尾部向外噴氣,噴出的氣體反過來對火箭產生一個反作用力,從而讓火箭獲得了向前的推力b.火箭尾部噴出的氣體對空氣產生一個作用力,空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力c.火箭飛出大氣層后,由于沒有了空氣,火箭雖然向后噴氣,但也無法獲得前進的動力d.衛星進入預定軌道之后,與地球之間不存在相互作用解析:火箭升空時,其尾部向下噴氣,火箭箭體與被噴出的氣體是一對相互作用的物體,噴出的氣體同時對火箭產生向上的反作用力,即為火箭上升的推動力,此動力并不是由周圍的空氣提供的,因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無關,因而選項b,c錯誤,a正確

15、;火箭運載衛星進入軌道之后,衛星與地球之間依然存在相互吸引力,這是一對作用力與反作用力,選項d錯誤.2.(多選)物體靜止于水平桌面上,則(ad)a.若在物體上增加一個豎直向下的作用力,則物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力會同時增加b.物體的重力和桌面對它的支持力是一對作用力與反作用力c.物體對桌面的壓力就是物體的重力,這兩個力性質相同d.桌面對物體的支持力大小等于物體的重力大小,這兩個力是一對平衡力解析:物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對作用力與反作用力,同時變化,故a正確;物體的重力和物體對地球的吸引力是一對作用力與反作用力,故b錯誤;壓力屬于彈力,與重力性質不同,故c錯誤;物體的

16、重力是作用在物體上的力,支持力也是作用在這個物體上的力,這兩個力大小相等、方向相反且作用在同一直線上,所以這兩個力是一對平衡力,故d正確.考點三“轉移研究對象法”在受力分析中的應用1.應用原則:在研究某些力學問題時,如果不能直接求解物體受到的某個力,可先求它的反作用力.例如,要求物體對地面的壓力,不妨先求地面對物體的支持力.2.本質:“轉移研究對象法”在受力分析中的應用,其本質是牛頓第三定律的應用.例3 建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運送建筑材料,質量為70.0 kg的工人站在水平地面上,通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以1.0 m/s2的加速度拉升,忽略繩子和定滑輪的質量及兩者間的摩擦,

17、求地面受到的壓力和摩擦力的大小.(g取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6)思路點撥: 解此題按以下思路:分析建筑材料受力求繩拉力分析工人受力定支持力和摩擦力求壓力和摩擦力解析:首先以建筑材料為研究對象,受力如圖(甲)所示.由牛頓第二定律得f1-mg=ma代入數據解得f1=220 n以工人為研究對象,繩對人的拉力f2=f1=220 n工人受力如圖(乙)所示由平衡條件得f2cos 53=ff2sin 53+n=mg代入數據解得n=524 n,f=132 n由牛頓第三定律得,地面受到的壓力大小為524 n,方向豎直向下;地面受到的摩擦力大小為132 n.答案:524 n132

18、 n 應用“轉換研究對象法”的一般步驟(1)對于不宜直接分析的物體,如地面,可先分析與之接觸的物體,一般以受力較少、分析起來較容易的物體先作為研究對象,有時“整體法”與“隔離法”綜合應用.(2)對研究對象進行受力分析和運動情況分析,確定哪些力是作用力和反作用力.(3)利用牛頓第三定律把已知力或所求力轉移至最終待求物體上.1.如圖所示,質量為m的木塊在質量為m的長木板上水平向右加速滑行,長木板與地面間的動摩擦因數為1,木塊與長木板間的動摩擦因數為2,若長木板始終處于靜止狀態,則長木板對地面的摩擦力大小一定為(b)a.1(m+m)gb.2mgc.1mgd.1mg+2mg解析:木塊在長木板上向右滑行

19、過程中,受到長木板對其水平向左的滑動摩擦力,由牛頓第三定律可知,木塊對長木板有水平向右的滑動摩擦力,大小為2mg,由于長木板處于靜止狀態,水平方向合力為零,故地面對長木板的靜摩擦力方向水平向左,大小為2mg,由牛頓第三定律可知,長木板對地面的摩擦力大小為2mg,故b正確.2.如圖所示,圓環的質量為m,經過環心的豎直鋼絲ab上套有一個質量為m的小球,今讓小球沿鋼絲ab以初速度v0豎直向上運動,要使圓環對地面無壓力,則小球的加速度大小和小球能達到的最大高度是多少?(設小球不會到達a點)解析:由牛頓第三定律知,若圓環對地面無壓力,則地面對圓環無支持力,取小球為研究對象,受重力mg和鋼絲對小球豎直向下

20、的摩擦力f,由牛頓第二定律得mg+f=ma由牛頓第三定律可知小球對鋼絲豎直向上的摩擦力f=f對圓環受力分析可知,圓環受重力mg和豎直向上的摩擦力f作用,則mg=f由以上各式解得a=g小球沿鋼絲做勻減速運動,由運動學公式可得上升的最大高度s=.答案:g1.(2017上海卷,6)一碗水置于火車車廂內的水平桌面上.當火車向右做勻減速運動時,水面形狀接近于圖(a)解析:當火車向右做勻減速運動時,碗內的水由于慣性,保持原來較大的速度向右運動,則只有圖a所示的情形符合要求,選項a正確.2.(2019云南昆明期末)(多選)如圖所示,我國有一種傳統的民族體育項目叫作“押加”,實際上相當于兩個人拔河.如果甲、乙兩人在“押加”比賽中,甲獲勝,則下列說法中正確的是(bd)a.甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力,所以甲獲勝b.當甲把乙勻速拉過去時,甲對乙的拉力大小等于乙對甲的拉力大小c.當甲把乙加速拉過去時,甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力d.甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小,只是地面對甲的摩擦力大于地面對乙的摩擦力,所以甲獲勝解析:甲對乙的拉力和乙對甲的拉力屬于作用力與反作用力,總是大小相等,與甲、乙運動狀態無關,故b正