人教版高考物理一轮复习第3章第1讲牛顿运动定律PPT课件

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1.通过实验,探究加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象和相关问题。通过实验,认识超重和失重现象。2.了解单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。
1.牛顿运动定律作为动力学规律可以独立命题,更多的是与其他部分知识相结合考查,出题综合性较强,属于高频考点。2.考生备考过程中要熟练掌握基础知识与基本规律、方法,掌握基本的物理模型的构建方法,重视阅读能力培养,重视新情景题目的训练。3.学习过程要注重理论联系实际,关注生产、生活与现代科技;注重对解题方法的把握,常与整体法、隔离法、临界极值法等相结合考查。4.注重与牛顿运动定律相关的实验的考查,注重实验方法的迁移与拓展。5.重视核心素养的考查:运动与相互作用观念、“传送带”“板块”等模型建构、科学推理与科学态度等。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
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)指出力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。(2)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又称惯性定律。
3.惯性(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。(2)量度:质量是物体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,一切物体都有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关。
追本溯源在自行车比赛中,如果高速行进的自行车受到障碍物阻碍,人会向哪个方向倒地?这是什么原因造成的?提示 人会向前倒地。自行车受到障碍物阻碍而停止运动,人由于惯性继续前进,不能立即停止,所以人向前倒地。
1.内容:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。2.表达式:F=ma。3.适用范围。(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面静止或做匀速直线运动的参考系。(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。
1.作用力和反作用力两个物体之间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,另一个物体同时对这个物体也施加了力。2.作用力和反作用力的特点(1)大小相等;(2)方向相反;(3)作用在同一条直线上。3.表达式:F=-F'。4.意义建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。
追本溯源人走在松软的土地上而下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力,对吗?提示 不对。属于作用力与反作用力,大小相等。
1.思考判断(1)物体的惯性越大,运动状态越难改变。( )(2)在水平面上运动的物体最终停下来,是因为水平方向没有外力维持其运动的结果。( )(3)物体所受合外力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小。( )(4)物体加速度的方向一定与合外力方向相同。( )(5)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。( )
2.(多选)关于牛顿第一定律的说法正确的是( )A.牛顿第一定律不能在实验室中用实验验证B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C.惯性定律与惯性的实质是相同的D.物体的运动不需要力来维持
解析:牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律,反映的是物体在不受力的情况下所遵循的规律,而自然界中不受力的物体是不存在的,所以A正确。惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质,惯性定律(即牛顿第一定律)则是反映物体在一定条件下的运动规律,故C错误。由牛顿第一定律可知,物体的运动不需要力来维持,但要改变物体的运动状态则必须有力的作用,所以B、D正确。
3.(2020·山东菏泽期末)如图所示,在我国东北寒冷的冬季,狗拉雪橇曾是人们出行的常见交通工具。狗拉着雪橇从静止开始运动,下列说法正确的是( )A.当狗拉雪橇加速前进时,狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力B.狗对雪橇的拉力先产生,运动后雪橇才对狗产生拉力C.当狗拉雪橇减速前进时,狗拉雪橇的力等于雪橇拉狗的力D.雪橇能够运动是由于狗对雪橇的拉力大于雪橇对狗的拉力
解析:狗拉雪橇的力与雪橇拉狗的力是一对相互作用力,同时产生,不论做何种运动,大小始终相等,故C正确,A、B、D错误。
整合构建1.牛顿第一定律:牛顿第一定律不是实验定律,它是在可靠的实验事实基础上采用科学的逻辑推理得出的结论。物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件,其实际意义是物体受到的合外力为零。2.惯性:惯性是物体保持原来运动状态的性质,与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关,物体的惯性只与其质量有关,物体的质量越大其惯性越大。3.惯性的两种表现形式:(1)物体的惯性总是以“保持原状”或“反抗改变”两种形式表现出来。(2)物体在不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。
训练突破1.在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面,桌面上有一个小球。旁边的乘客观察到,如果火车在水平铁轨上做匀速直线运动,则小球在桌面上保持静止。如果火车做加速直线运动,小球就会由静止开始向后运动。这说明( )A.以匀速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立B.以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立C.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都成立D.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都不成立
解析:牛顿运动定律适用于惯性参考系,匀加速运动的火车是非惯性参考系,牛顿第一定律并不成立,A项正确。
2.(2020·湖北武汉期末)如图所示,在车厢中的A是用绳拴在底部上的氢气球,B是用绳挂在车厢顶的金属球,开始时它们和车顶一起向右做匀速直线运动,若突然刹车使车向右做匀减速运动。则下列哪个图能正确表示刹车期间车内的情况( )
解析:开始时金属球、车厢及氢气球有向右的相同速度,突然刹车使车厢做减速运动时,由于金属球比车厢内同体积的空气质量大,惯性大,运动状态不易改变,相对车厢还是向右运动,因此B向右偏,故B、C错误。因为氢气的密度小,空气的密度大(惯性比气球大),所以氢气球向前会撞到空气,力的作用是相互的,被空气向后推开,相对车厢向左运动,故A错误,D正确。
整合构建1.牛顿第二定律的“五个性质”矢量性→a与F方向相同∣瞬时性→a与F对应同一时刻∣因果性→F是产生a的原因∣
∣独立性→每一个力都可以产生各自的加速度,物体的实际加速度等于每个力产生加速度的矢量和
2.合力、加速度、速度的关系(1)物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系。(2)合力与速度夹角为锐角,物体加速;合力与速度夹角为钝角,物体减速。
【典例1】 如图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体,现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体可以一直运动到B点。如果物体受到的阻力恒定,则( )A.物体从A到O先加速后减速B.物体从A到O做加速运动,从O到B做减速运动C.物体运动到O点时,所受合力为零D.物体从A到O的过程中,加速度逐渐减小
解析:物体从A到O,初始阶段受到的向右的弹力大于阻力,合力向右。随着物体向右运动,弹力逐渐减小,合力逐渐减小,由牛顿第二定律可知,加速度向右且逐渐减小,由于加速度与速度同向,物体的速度逐渐增大。当物体向右运动至AO间某点(设为点O')时,弹力减小到与阻力相等,物体所受合力为零,加速度为零,速度达到最大。此后,随着物体继续向右运动,弹力继续减小,阻力大于弹力,合力方向变为向左。至O点时弹力减为零,此后弹力向左且逐渐增大。所以物体越过O'点后,合力(加速度)方向向左且逐渐增大,由于加速度与速度反向,故物体做加速度逐渐增大的减速运动。综合以上分析,只有选项A正确。
归纳总结理解牛顿第二定律的三点注意(1)分析物体的运动性质,要从受力分析入手,先求合力,然后根据牛顿第二定律分析加速度的变化。(2)物体做加速运动还是减速运动取决于加速度和速度方向间的关系,与加速度的大小没有关系。(3)加速度如何变化取决于物体的质量和合外力,与物体的速度没有关系。
训练突破3.(2020·湖北十堰上学期期末)如图所示,处于自然状态下的轻弹簧一端固定在水平地面上,质量为m的小球从弹簧的另一端所在位置由静止释放,设小球和弹簧一直处于竖直方向,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g。在小球将弹簧压缩到最短的过程中,下列叙述不正确的是( )A.小球的速度先增大后减小B.小球的加速度先减小后增大
整合构建1.作用力和反作用力的关系
2.作用力和反作用力与平衡力的比较
【典例2】 (2020·河北邢台质检)一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱与杆的质量为m',环的质量为m,如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为Ff,重力加速度为g,则此时箱子对地面的压力大小为( )A.m'g+FfB.m'g-FfC.m'g+mgD.m'g-mg思维点拨(1)环沿杆匀加速下滑说明什么?(2)箱子对地面的压力等于箱子与环的重力和吗?
提示 (1)环受力不平衡,重力大于摩擦力。(2)不等于。
解析:环在竖直方向上受重力及箱子内的杆给它的竖直向上的摩擦力Ff,受力情况如图甲所示,根据牛顿第三定律,环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff',故箱子竖直方向上受重力m'g、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff',受力情况如图乙所示,由于箱子处于平衡状态,可得FN=Ff'+m'g=Ff+m'g。根据牛顿第三定律,箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小,即FN'=m'g+Ff,故选项A正确。
规律总结在对物体进行受力分析时,如果不便于分析物体受到的某些力,则可以通过分析其反作用力来解决问题,牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用,使得我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔。1.常见类型。物体与地面(或其他受力未知的物体)相互作用,求物体对地面(或其他物体)的作用力。2.解题思路。(1)根据所求问题应用整体法或隔离法选择研究对象。(2)根据牛顿第三定律转换研究对象,进行受力分析。
训练突破4.(2019·浙江卷)如图所示,小明撑竿使船离岸,下列说法正确的是( )A.小明与船之间存在摩擦力B.竿弯曲是由于它受到竿对小明的力C.竿对岸的力大于岸对竿的力D.小明对竿的力和岸对竿的力是一对相互作用力