人教版物理必修一试题高一第四章牛顿运动定律期末知识梳理含测试.docx
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人教版物理必修一试题高一第四章牛顿运动定律期末知识梳理含测试.docx
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人教版物理必修一试题高一第四章牛顿运动定律期末知识梳理含测试
高中物理学习材料
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人教新课标版高一必修1第四章牛顿运动定律期末知识梳理(含测试)
知识点一 力与运动的关系
1.运动状态及运动状态的改变
速度是描述运动状态的物理量.“运动状态的改变”是指物体的运动速度发生改变.
2.力是产生加速度的原因
外力的作用使物体的速度发生改变,而速度发生改变一定有加速度,所以力是产生加速度的原因.
►疑难详析◄
运动状态是否发生改变的判断
1.根据速度判断
(1)速度不变,运动状态不发生改变.
(2)速度改变,运动状态改变.
2.根据加速度判断
(1)加速度a=0,运动状态不发生改变.
(2)加速度a≠0,运动状态会发生改变.
知识点二 牛顿第一定律
1.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,直到有外力迫使它改变这种状态为止.
(2)条件:
不受外力作用.
(3)意义:
a.揭示了一切物体都具有的一种基本属性——惯性,因此牛顿第一定律又被称为惯性定律.
b.揭示了运动和力的关系.
2.惯性
任何物体都有保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质,这种性质叫做惯性.
►疑难详析◄
1.对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,即力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因;
(3)说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性.
2.惯性大小的量度——质量
a.物体的惯性只与物体的质量有关,质量大,惯性大;质量小,惯性小.
b.惯性是物体的固有属性,与物体的运动状态无关.
知识点三 牛顿第二定律
1.牛顿第二定律的内容
物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比,跟物体的质量m成反比.
2.公式:
F合=ma
分量式:
Fx=max,Fy=may,Fz=maz
►疑难详析◄
对牛顿第二定律的理解要点
(1)因果关系:
力是产生加速度的原因,力是因,加速度是果.只能描述为物体运动的加速度与物体所受的外力成正比,反之不行.
(2)矢量关系:
加速度的方向始终与合外力的方向相同.若已知物体的加速度方向可以确定物体所受的合外力的方向,因为合外力的方向与加速度方向相同.
(3)瞬时关系:
力的作用和加速度的产生是瞬时对应关系,当力变化时,加速度同时变化,不存在先后.
(4)适用范围:
惯性参考系,宏观低速运动的物体.
►深化拓展◄
牛顿第二定律是力的瞬时作用的规律,描述的是力的瞬时作用效果——产生加速度.物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由物体在这一时刻受到的合外力的大小和方向来决定的.当物体所受的合外力发生变化时,它的加速度也立即发生变化,牛顿第二定律F=ma对运动过程的每一瞬间成立,加速度与力是同一时刻的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失.
知识点四 牛顿第三定律
1.物体间力的作用是相互的
2.作用力与反作用力
两个物体之间的任何性质的作用力总是相互的.物体间的这一对相互作用力,叫做作用力与反作用力,把其中一个力叫做作用力,另一个力就叫做反作用力.
3.牛顿第三定律
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.
►疑难详析◄
作用力与反作用力和二力平衡的区别
内容
作用力和反作用力
二力平衡
受力物体
作用在两个相互作用的物体上
作用在同一物体上
依赖关系
同时产生,同时消失,相互依存,不可单独存在
无依赖关系,撤出一个、另一个可依然存在,只是不再平衡
叠加性
两力作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力
两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,合力为零
力的性质
一定是同性质的力
可以是同性质的力,也可以不是同性质的力
►深化拓展◄
对牛顿第三定律的理解要点
(1)作用力和反作用力相互依赖性,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、同时消失,同时变化,不是先有作用力后有反作用力;
(3)作用力和反作用力是不可叠加的,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,不可求它们的合力,两个力的作用效果不能相互抵消,这应注意同二力平衡加以区别.
知识点五 动力学的两类基本问题
运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型,即动力学的两类基本问题.
(1)已知物体的受力情况,求物体的运动情况
如果已知物体的受力情况,可以由牛顿第二定律求出物体运动的加速度,再利用运动学公式就可以确定物体的运动情况.
(2)已知物体的运动情况,求物体的受力情况.
如果已知物体的运动情况,根据运动学公式求出物体的加速度,再利用牛顿第二定律确定物体的受力情况.
其中物体的受力情况为力的大小和方向;物体的运动情况为物体运动的位移、速度及时间等.
►疑难详析◄
不管哪种类型,一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度,然后再由此得出问题的答案.
两类动力学基本问题的解题思路图解如下:
应用牛顿第二定律解决两类动力学基本问题,主要把握两点:
两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析;一个桥梁——物体运动的加速度.由此可知确定物体的加速度是解决这两类问题的关键.
知识点六 超重和失重现象
概念
定义
产生条件
视重
示例
超
重
当物体具有向上的加速度时,物体对支持物的压力或对悬绳的拉力比重力大的现象
物体做向上的加速运动或向下的减速运动,即物体具有向上的加速度
F=m(g+a)
坐电梯上楼时,电梯启动的过程
失
重
失重:
当物体具有向下的加速度时,物体对支持物的压力或对悬绳的拉力比重力小的现象
物体做向下的加速或向上的减速运动,即物体具有向下的加速度
F=m(g-a)
坐电梯下楼时,电梯启动的过程中
完全失重:
当物体具有向下的加速度等于重力加速度g时,物体对支持物的压力或对悬绳的拉力为零的现象
物体的加速度等于重力加速度g
F=0
跳伞运动员跳下飞机后在打开降落伞前的运动
►疑难详析◄
完全失重现象的理解
(1)完全失重状态不限于自由落体运动,只要物体具有竖直向下的等于g的加速度就处于完全失重状态.例如:
不计空气阻力的各种抛体运动,环绕地球做匀速圆周运动的卫星中的物体等,都处于完全失重状态.
(2)在完全失重状态下,由于重力产生的一切现象都不存在.例如,物体对水平支持面没有压力,对竖直悬线没有拉力,不能用天平测物体的质量,液柱不产生压强,在液体中的物体不受浮力等等.
►深化拓展◄
1.物体处于超重和失重状态时,物体所受的重力并没有变化.所谓“超重”和“失重”是指视重,其“超重”和“失重”的大小为ma.
2.物体是处于超重还是失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,而是取决于加速度的方向是向上还是向下.
3.物体处于完全失重状态时,重力只产生使物体具有a=g的加速效果,不再产生其他效果.
知识点七 正交分解在牛顿定律中的运用
1.正交分解法是解决物理学中矢量问题的最有力的工具,因为矢量不仅有大小,而且有方向.所以同学们对矢量的运算感到特别困难,而此法恰好可以使矢量运算得以简化.
2.正交分解法的基本步骤:
第一步,设立正交x、y坐标,这是最重要的一步,x、y坐标的设立,并不一定是水平与竖直方向,可根据问题方便来设定方向,不过x与y的方向一定是相互垂直而正交.
第二步,将题目所给定的和要求的各矢量沿x、y轴方向分解,求出各分量,凡跟x、y轴方向一致的为正;凡与x、y轴反向的为负,标以“-”号,凡跟轴垂直的矢量,该矢量在该轴上的分量为0.
第三步,根据在各轴方向上的运动状态列方程,这样就把矢量运算转化为标量运算;若各时刻运动状态不同,应根据各时间区间的状态,分阶段来列方程.
第四步,根据各x、y轴的分量,求出该矢量的大小.
►疑难详析◄
运用正交分解法在建立坐标系时,不管取哪个方向为x轴的正方向,所得的结果都应是一样的,在选取坐标轴时,为使解题方便,应尽量减少矢量分解.
(1)当物体做变速运动时,一般将坐标系建立在沿加速度方向和垂直于加速度方向上.但有时分解加速度能使分解的物理量更少,此种情况要灵活处理.
(2)当物体仅受两个力作用而做加速或减速运动,既可用直接合成法,也可用正交分解法.
典型例题
题型一 对力和运动关系的理解
如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O点,自由伸长到B点.今用一小物体m把弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止,物体与水平地面间的动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是( )
A.物体从A到B速度越来越大,从B到C速度越来越小
B.物体从A到B速度越来越小,从B到C加速度不变
C.物体从A到B先加速后减速,从B到C一直减速运动
D.物体在B点受合外力为零
[解析] 因为速度变大或变小取决于速度方向与加速度方向的关系(当a与v同向时,v变大,当a与v反向时,v变小).而加速度由合力决定,所以要分析v、a的大小变化,必须先分析物体受到的合力的变化.
物体在A点时受两个力作用,向右的弹力kx和向左的摩擦力F′,合力F合=kx-F′,物体从A→B的过程,弹力由大于F′减至零,所以开始一段合力向右,中途有一点合力为零,然后合力向左,而v一直向右,故先做加速度越来越小的加速运动,在A到B中途有一点加速度为零,速度达最大,接着做加速度越来越大的减速运动.物体从B→C过程,F合=F′为恒力,向左,所以继续做加速度不变的匀减速运动.
[答案] C
题后反思:
决定物体速度变化的是加速度,决定物体加速度变化的是合外力.根据物体所受的力,求出合外力,再根据牛顿第二定律求出加速度,从而确定加速度大小的变化及加速度的方向;不论加速度大小如何变化,只要加速度方向与运动方向相同,物体就加速,反之则减速.
题型二 力和加速度的瞬时对应关系
如图所示,质量为m的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( )
A.0
B.大小为g,方向竖直向下
C.大小为
g,方向垂直于木板向下
D.大小为
g,方向水平向右
解析:
小球平衡时受三个力作用,弹簧的弹力大小为F弹,由平衡条件,由F弹cos30°=mgsin30°,所以
;板的支持力FN=
,故撤板后的合力大小F合=FN=
时,加速度
,方向垂直于木板向下。
[答案] C
规律方法:
物体运动的加速度与其所受的合外力有瞬时对应关系.每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力,而与这一瞬时之前或这一瞬时之后的力无关.若不等于零的合外力作用在物体上,物体立即产生加速度;若合外力的大小或方向改变,加速度的大小或方向也立即(同时)改变;若合外力变为零,加速度也立即变为零(物体运动的加速度可以突变).这称为牛顿第二定律的瞬时性.
题型三 对牛顿第三定律的理解
物体静止于水平桌面上,则( )
A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力,这两个力是一对平衡力
B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C.物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同一种性质的力
D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力
[解析] 物体和桌面受力情况如图4所示.因物体处于平衡状态,且FN与G作用于同一物体,因此FN和G是一对平衡力,故A项正确;对B选项,因作用力和反作用力分别作用在两个物体上,而物体所受的重力和桌面对它的支持力都作用在物体上,故B项错;对C选项,因压力是弹力,而弹力与重力是性质不同的两种力,故C项错;对D选项,由于支持力和压力是物体与桌面相互作用(挤压)而产生的,因此FN和FN′是一对作用力和反作用力,故D项错.
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- 人教版 物理 必修 试题 第四 牛顿 运动 定律 期末 知识 梳理 测试