2027届高三物理一轮复习课件：第三章　牛顿运动定律_含解析

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第1节 牛顿第一定律　牛顿第二定律
一、牛顿第一定律1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。2.意义(1)揭示了一切物体都具有惯性。(2)揭示了力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。
二、惯性1.定义:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。2.量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。3.普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关。
典例1    (2025届湖南郴州联考)伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图(a)、图(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法正确的是(         ) 　     A.图(a)中通过对自由落体运动的研究,合理外推得出:小球在斜面上做匀加速直线运动B.图(a)中先在倾角较小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,使时间测量更容易C.图(b)中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的,实验可实际完成D.图(b)的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出:物体的运动需要力来维持
解析　　伽利略将小球在斜面上的匀加速直线运动规律合理外推到斜面倾角为90°时的自由落体运动,得出结论:自由落体运动是匀加速直线运动,A错误。伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,来“冲淡”重力的作用效果,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,运动相同位移所用时间更长,使时间测量更容易,B正确。不存在完全没有摩擦阻力的斜面,C错误。伽利略用科学实验和逻辑推理相结合的方法得出:物体的运动不需要力来维持,D错误。
一、内容及表达式1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。2.表达式:F=ma。
二、对牛顿第二定律的理解 
重要提示(1)a= 是加速度的定义式(比值定义法),a与Δv、Δt无必然联系。(2)a= 是加速度的决定式,a的大小由合力F和质量m决定。
·········· 教考衔接 ··········
典例2    (人教版必修一P114,B组,T1改编)如图甲所示,两个质量相同的小球A和B之间用轻弹簧连接,然后用细绳悬挂起来。 (1)(回归教材)剪断细绳的瞬间,A和B的加速度分别是多少(重力加速度为g)?(2)(情境变式)如图乙所示,一质量为m的小球系于轻弹簧和长度为l2的细绳上,小球静止时细绳水平,轻弹簧与竖直方向的夹角为θ、长度为l1。重力加速度为g。
①现将水平细绳剪断,求剪断瞬间小球的加速度大小a1。②如图丙所示,将图乙中的轻弹簧改为长度为l1的细绳,其他条件不变,现将水平细绳剪断,求剪断瞬间小球的加速度大小a2。(3)(链接高考)(2024湖南,3,4分)如图,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为 (         )
A.g,1.5g    B.2g,1.5g    C.2g,0.5g    D.g,0.5g
答案(1)2g    0    (2)①g tan θ　②g sin θ    (3)A
解析(1)设A和B的质量均为m,在细绳被剪断之前,A和B的受力情况分别如图(a)和图(b)所示对A有F=F1+mg对B有F2=mg又F1=F2剪断细绳的瞬间,A和B的受力情况分别如图(c)和图(b)所示对A有maA=F1+mg
对B有maB=F2-mg联立解得aA=2g,aB=0。(2)①将水平细绳剪断前,对小球受力分析如图(d)所示,有 F1= 剪断水平细绳的瞬间,对小球受力分析如图(e)所示,有ma1=F1 sin θ联立解得a1=g tan θ。②剪断水平细绳瞬间,两根细绳上的力均发生突变,对小球受力分析如图(f)所示,小球的速度为0,随后小球开始做圆周运动【点拨:小球的速度为0,所需向心力为0,指向圆心的
合力为0,但沿垂直于绳方向的合力不为0】将重力沿绳方向和垂直于绳的方向分解,则沿绳方向有F3-mg cs θ=m 因为v=0,所以F3=mg cs θ垂直于绳方向有ma2=mg sin θ解得a2=g sin θ。(3)剪断B、C间细线前,将B、C、D看作一个整体,有FAB=6mg,将C、D看作一个整体,有FBC=3mg,单独对D受力分析,有FCD=mg,剪断细线瞬间,弹簧弹力不能发生突变,所以aB=
 = =g,aC= = =1.5g,A正确。
提分关键·方法提升用牛顿第二定律解决瞬时性问题的思维流程 
二、国际单位制的基本物理量和基本单位
典例3    (2023辽宁,2,4分)安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为ΔF=k 。比例系数k的单位是(         )A.kg·m/(s2·A)　　　    B.kg·m/(s2·A2)C.kg·m2/(s3·A)　　　    D.kg·m2/(s3·A2)
高考变式　(“量纲法”判断表达式)转动惯量(J=∑mi )是物体绕转轴转动时惯性的量度,其中ri是微元mi到转轴的距离。复摆是由大小和形状不发生变化的物体绕固定水平轴在重力作用下做微小摆动的运动体系,如图所示,l是质心到转轴的距离。复摆和单摆类似,可以视为简谐运动。根据所学物理知识,判断复摆的周期公式可能是(         ) A.2π      B.2π      C.      D. 
解析　  【关键:“量纲法”是一种基于物理量的“量纲”分析、推导或验证物理规律的科学方法。任何反映客观规律的物理公式,等号两侧的量纲必须保持一致】周期的国际单位制单位为秒(s),根据“量纲法”及题给关系式J=∑mi 可知,J的单位为kg·m2;四个选项中式子的单位分别是s、s-1、s2和s-2,故复摆的周期公式可能是T=2π ,A正确。
第2节 牛顿第二定律的应用
考点1　动力学中的两类基本问题
一、动力学中的两类基本问题
二、解决两类基本问题的要点
典例1    (2025届新疆乌鲁木齐三模)如图所示,冰坡AB与水平地面平滑连接,某人乘坐冰车从冰坡上的A点由静止开始下滑,并在水平地面上滑行一段距离后停在C点。已知冰坡的倾角为θ=30°,AB的长度为x1=10 m,BC的长度为x2=12.5 m,不计冰坡对冰车的阻力,忽略空气阻力,重力加速度的大小g取10 m/s2。求:(1)冰车从A点滑行到B点的时间t;(2)冰车与水平地面间的动摩擦因数μ。 
答案(1)2 s    (2)0.4
解析【已知受力,分析运动】冰车由A运动至B的过程,根据牛顿第二定律得mg sin 30°=ma1解得a1=g sin 30°=5 m/s2由x1= a1t2,代入数据解得t=2 s(2) 【已知运动,分析受力】在B点的速度大小vB=a1t=10 m/s,冰车由B运动至C的过程,有0- =-2a2x2可得a2=4 m/s2根据牛顿第二定律得μmg=ma2解得μ=0.4
提分关键·方法提升牛顿第二定律在多过程问题中的应用(1)分析各个过程中运动的特点,明确每一个运动过程的运动形式,注意相邻两个过程的衔接速度。(2)分析各个过程的受力情况,明确每一个过程加速度的方向,注意不同过程各力的变化特点。(3)灵活运用运动学公式、结论、图像,灵活运用合成法或正交分解法,结合牛顿第二定律求解加速度及其他相关量。
典例2    (2025届江西重点中学协作体月考)某次洪灾紧急救援行动中,某救援队发现一灾民被困在水中礁石上。如图所示,礁石可看作一半球体,过最高点的纵截面圆心为O,半径为R,离礁石最近的岸上有一定点A,已知A点到水面的距离为H,OA=L,水面上礁石最右端到岸边的水平距离x