全国版2022高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律课件

这是一份全国版2022高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律课件，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，考点帮·必备知识通关，考法帮·解题能力提升，常见传送带类型等内容，欢迎下载使用。
课标要求1.通过实验,探究物体运动的加速度与物体受力、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、解决有关问题.通过实验,认识超重和失重现象.2.知道国际单位制中的力学单位.了解单位制在物理学中的重要意义.
命题探究1.命题分析:高考对本专题的考查以选择题为主.命题有通过运动图像提供信息,分析物体的实际运动;也有以生活中的常见现象为背景的计算题.2.趋势分析:重点考查对牛顿运动定律的理解及灵活应用.试题联系生产、生活实际,涉及临界、极值并与图像相结合等的综合应用、对学生的理解能力、分析综合能力及应用数学方法解题的能力等要求较高.
核心素养聚焦物理观念:1.理解质量的含义,理解惯性的概念;2.理解和掌握牛顿运动定律;3.能从运动与相互作用的视角分析自然与生活中的有关简单问题.科学思维:1.应用“理想实验”思想方法分析问题;2.运用牛顿运动定律分析、解决问题;3.掌握“整体法”“隔离法”“图像法”“控制变量法”“临界法”等的应用.
科学探究:1.通过实验探究加速度与力和质量的关系;2.通过实验,认识超重和失重.科学态度与责任:通过对牛顿运动定律的应用,进一步认识物理学是对自然现象的描述与理解,激发学生学习物理的兴趣,形成正确的世界观、人生观和价值观.
考点1 牛顿运动定律的理解与应用
考法1 牛顿第一定律的理解与应用
考法2 牛顿第二定律的理解与应用
高分帮·“双一流”名校冲刺
重难突破 动力学中的临界与极值问题
考法3 牛顿第三定律的理解与应用
考法4 动力学的瞬时性问题
考法5 动力学中的超重和失重问题
考点2 动力学两类基本问题
考法1 已知受力情况确定运动情况
考法2 已知运动情况确定受力情况
考法3 动力学中的图像问题
考法4 多过程力与运动问题的综合分析
模型构建1 “等时圆”模型
模型构建2 “板—块”模型问题
模型构建3 “传送带”模型
模型构建4 动力学中的“连接体”模型
考点3 实验:探究加速度与力、质量的关系
考法1 考查实验原理和操作方法
考法2 考查数据处理及误差分析
科学创新1 实验改进与创新常见方法
科学创新2 测动摩擦因数
科学创新3 计算型探究实验
考点1 牛顿运动定律的理解与应用
考点帮 必备知识通关
1.对牛顿第一定律的理解(又叫惯性定律)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.学习·理解1.力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因.2.运动状态的改变就是速度的改变,包含速度的大小和方向中任意一个发生改变或两者同时发生改变.3.一切有质量的物体都具有惯性,质量是惯性大小唯一的量度.2.牛顿第二定律的基本特性
概括·整合1.牛顿第一定律不是实验定律,它是以伽利略“理想实验”为基础,经过科学抽象、归纳推理而总结出来的;牛顿第二定律是通过探究加速度与力和质量的关系得出的实验定律.2.牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,在此基础上,牛顿第二定律定量地指出了力和运动的联系,即F=ma.
3.由牛顿第二定律确定的力和运动的关系(1)合力与加速度的关系(2)直线运动中加速度与速度的关系
5.超重、失重和完全失重的比较
6.单位制(1)基本单位和导出单位一起组成了单位制.(2)国际单位制中的基本单位
考法帮 解题能力提升
示例1 [北京高考]伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展.利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升.斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是
A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小
解析：斜面粗糙程度越小,小球机械能损失越少,小球上升的高度越接近与O点等高的位置.若斜面光滑,小球无机械能损失,将上升到与O点等高的位置,A正确.B、C两项是A项的推论,并非“最直接”的结论.D项不能从本实验中得出.
感悟反思1.体会伽利略理想斜面实验的思想和方法,知道相关物理学史的内容.[科学思维、物理观念]2.理解惯性的概念,解释惯性的有关现象.[物理观念]3.理解牛顿第一定律,应用牛顿第一定律分析求解问题.[物理观念]4.求解问题要严谨.如本题审题时要注意题目中要求得到“最直接的结论”.尽管B、C、D选项的说法也是正确的,但它们并不是由该实验结果对比所得出的最直接的结论,这一点很容易误判.
感悟反思本题考查了牛顿第二定律的应用.恰当地选取研究对象,充分利用数学知识分析推理是解题的关键.题目难度适中,区分度很好.情境来源于生活且不偏不怪,较好地考查了学生应用所学物理知识解决实际问题的能力.
归纳总结应用牛顿第二定律的解题思路
示例3 [2019浙江4月选考,6,3分]如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是A.小明与船之间存在摩擦力B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C.杆对岸的力大于岸对杆的力D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力
解析：小明与船之间存在静摩擦力,A正确;杆的弯曲是由于受到小明对杆的作用力,B错误;杆对岸的力与岸对杆的力是作用力与反作用力,大小相等,C错误;小明对杆的力和岸对杆的力受力物体都是杆,两者不是作用力与反作用力,故D错误.
深度理解1.要区别作用力和反作用力与平衡力,最直观的方法是看作用点的位置,一对平衡力的作用点在同一物体上,作用力和反作用力的作用点在两个物体上.2.转换研究对象是解决力学问题时常用的解题策略,当物体受到的某个力不容易求时,可先求它的反作用力,再根据作用力与反作用力的关系求该力.在许多问题中,牛顿第三定律起到转换研究对象的重要作用.3.分析处理连接体问题时,往往需要运用整体法和隔离法进行受力分析.在应用隔离法进行受力分析时需要注意运用牛顿第三定律,根据作用力与反作用力的特点进行分析求解.
示例4如图所示,质量分别为m和2m的A、B两物块,用一轻弹簧相连,将A用轻绳悬挂于天花板上,用一木板托住物块B.调整木板的位置,当系统处于静止状态时,悬挂A物块的轻绳恰好伸直且没有拉力,此时轻弹簧的形变量为x.现突然撤去木板,已知重力加速度为g,物块运动过程中,弹簧始终在弹性限度内,则下列说法正确的是
A.撤去木板瞬间,B物块的加速度大小为gB.撤去木板瞬间,B物块的加速度大小为0.5gC.撤去木板后,B物块向下运动3x时速度最大D.撤去木板后,B物块向下运动2x时速度最大
破题关键：(1)明确速度的改变需经历一定时间,不能突变,而加速度与力是可以突变的且其变化具有瞬时对应关系,因此必须认真分析变化前后物体的受力情况.(2)明确并注意区别牛顿第二定律的瞬时性.
解析：撤去木板前,A物块受重力和弹簧弹力,处于平衡状态,可知弹簧弹力大小为mg,B物块受到木板的支持力、弹簧的弹力和重力,其合力为0,所以支持力大小为3mg.撤去木板瞬间,支持力消失,B物块受到的合力大小为F=3mg,由牛顿第二定律得F=mBaB,解得aB=1.5g,A、B项错误;B物块受到的合外力为零时,速度最大,此时弹簧弹力T=2mg=kx',又mg=kx,所以弹簧此时的伸长量x'=2x,而木板撤去前弹簧压缩量为x,所以B物块向下运动3x时速度最大,故C项正确,D项错误.
归纳总结几个常见模型瞬时性分析类比
示例5 如图所示,小明站在体重计上,当他静止时体重计的指针指在45 kg刻度处.若他快速蹲下,则在他下蹲的整个过程中,体重计的指针A.一直指在大于45 kg刻度处B.一直指在小于45 kg刻度处C.先指在大于45 kg刻度处,后指在小于45 kg刻度处D.先指在小于45 kg刻度处,后指在大于45 kg刻度处
思维导引：在小明快速下蹲的整个过程中,他的速度方向向下,大小先从零开始增大到v,后又从v减小到零,由此可判断小明加速度方向的变化情况,从而确定小明是处于超重状态还是失重状态.
解析：小明先加速下降,有方向向下的加速度,此时他对体重计的压力减小,处于失重状态,后减速下降,有方向向上的加速度,此时他对体重计的压力增加,处于超重状态,因此视重先变小后变大,则读出的质量先小于45 kg,后大于45 kg,只有选项D正确.
素养聚焦本题以体重计测体重为情境命题,创设了向下加速运动、向下减速运动的不同运动情境,让学生根据不同的运动情境判断小明是处于失重状态还是处于超重状态,促进学生形成物质观念、运动与相互作用观念,体现了对“物理观念”的考查.
归纳总结1.不管物体处于超重状态还是失重状态,物体本身的重力并没有改变,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不等于物体本身的重力.2.超重或失重现象与物体的速度无关,只取决于加速度的方向.3.在完全失重的状态下,日常生活中一切由于重力的作用产生的物理现象都会完全消失,如物体间不再相互挤压、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.
高分帮 “双一流”名校冲刺
重难突破 动力学中的临界与极值问题
1.临界与极值问题的关键词(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点.(2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等字眼,则表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就对应临界状态.(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,则表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点.2.产生临界值或极值的条件
3.求解临界或极值问题的方法在分析和求解临界问题时,要注意通过分析物理过程,并根据条件变化或随过程引起受力情况和状态的变化,找到临界点及临界条件.通常采用如下分析思路.
示例6 [单个物体的临界与极值问题]某中学的部分学生组成了一个课题小组,对海啸的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型,如图甲所示.在水平地面上放置一个质量为m=4 kg的物体,让其在随位移的增大而均匀减小的水平推力F的作用下运动,推力F随位移x变化的图像如图乙所示.已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10 m/s2.求:(1)运动过程中物体的最大加速度为多少?(2)距出发点多远时物体的速度达到最大?
感悟反思　涉及多物体相互作用,且物理过程复杂的临界与极值问题时,除了要对物体进行正确的受力分析外,还必须要正确分析物体的运动情况,确立相互作用的物体间的临界条件;当两个物体发生相对运动时,找出这两个物体之间的位移关系或速度关系尤其重要,另外还要注意分析多过程问题中各子过程的联系.
考点2 动力学两类基本问题
1.两类基本的动力学问题(1)已知物体受力情况,判断其运动情况;(2)已知物体运动情况,判断其受力情况.应用牛顿第二定律解决动力学问题,受力分析和运动分析是关键,加速度是解决此类问题的纽带,分析流程如下:
2.动力学中的图像问题
示例1如图所示,在光滑水平面上,放置着A、B两个物体.A、B紧靠在一起但不粘连,其质量分别为mA=3 kg,mB=6 kg,推力FA作用于A上,拉力FB作用于B上,FA、FB大小均随时间而变化,其规律为FA=(12-2t) N,FB=(6+2t) N.问从t=0时刻A、B静止开始,到A、B相互脱离为止,A、B的共同位移是多少?
思维误区：求解本题的关键是分析出“两物体恰好分离时,二者加速度仍相同但相互作用力为零”.有的同学认为由于FA随时间减小,将FA =0当作两物体分离的临界条件而导致错误.
方法提炼　　　求解此类问题的思维要点1.对研究对象进行受力分析时,必要时应画出受力示意图,在图中标明力的符号和方向.2.对研究对象进行运动分析时,要明确题目中给定的物理现象和物理过程,如果是比较复杂的问题,应明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的,找出相邻过程的联系点,再分析研究每一个物理过程,必要时要画出运动示意图.
示例2 如图甲所示,质量为100 kg的电梯沿与水平方向成30°角的直线轨道运行,质量为20 kg的货物置于电梯的水平底板上,并与电梯保持相对静止.电梯受到与轨道平行的牵引力作用,从轨道底端运行到顶端,电梯速度随时间的变化图像如图乙所示.不计轨道对电梯的摩擦阻力及空气阻力,g取10 m/s2,求:(1)电梯加速过程中受到的牵引力的大小;(2)电梯减速过程中,货物所受支持力及摩擦力的大小.
归纳总结2.特别提醒(1)无论是哪种情况 ,联系力和运动的“桥梁”都是加速度.(2)物体的运动情况由受力情况及物体运动的初速度共同决定.　　 　　
示例3 [2019全国Ⅲ,20,6分,多选]如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平.t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4 s时撤去外力.细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示.木板与实验台之间的摩擦可以忽略.重力加速度取10 m/s2.由题给数据可以得出
A.木板的质量为1 kgB.2 s~4 s内,力F的大小为0.4 NC.0~2 s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2
思维导引要通过固定在实验台上的力传感器判断出物块相对于地面静止,从而判断木板的受力情况,由v-t图像求出木板在受到力F作用时的加速度和不受力F作用时的加速度,根据牛顿第二定律求解待求物理量.
方法归纳　　掌握图像问题的分析要点1.分清图像的类别:即分清横、纵坐标轴所代表的物理量,掌握物理图像所反映的物理过程,会分析临界点.2.注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义:图线与横、纵坐标轴的交点,图线的转折点,两图线的交点等.3.明确能从图像中获得哪些信息:把图像与具体的题意、情境结合起来,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”“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.
考法4 多过程力与运动问题的综合分析
示例4 在一水平放置的浅色长传送带上放一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ.初始时,传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度达到v0后,便以此速度做匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动.求此黑色痕迹的长度.
思维导引本题难度较大,传送带在开始阶段也做匀加速运动,后来变为匀速运动,煤块的运动情况则受传送带运动情况的制约.解答该题的重点应在对煤块相对运动的情境分析和相对位移的求解上.
细审题意题中“经过一段时间,煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动.”这说明煤块与传送带之间发生了相对滑动,则第一阶段传送带的加速度a0大于煤块的加速度μg.当传送带速度达到v0时,煤块速度v