魯科版（新教材）2022版高考一輪復習第3章運動和力的關(guān)系第1講牛頓運動定律（物理學案）-試卷下載-教習網(wǎng)

第1講牛頓運動定律課標要求考情分析1.2.3通過實驗，探究物體運動的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系。理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題。通過實驗，認識超重和失重現(xiàn)象。 1．2.4知道國際單位制中的力學單位。了解單位制在物理學中的重要意義。1．新高考例證 2020年山東高考卷第1題以“乘坐電梯”為背景與圖像結(jié)合考查超重、失重問題，第7題以火星探測器“天問1號”的發(fā)射為背景結(jié)合萬有引力定律考查動力學問題，第13題創(chuàng)新性地利用手機、木板等身邊的器材進行組合，利用動力學原理設計實驗方案測量重力加速度。2．新高考預測高考對本章內(nèi)容的考查仍以概念和規(guī)律的應用為主，單獨考查本章的題目多為選擇題，與曲線運動、電磁學相結(jié)合的題目多為計算題，以實際生活、生產(chǎn)和科學實驗為背景，突出表現(xiàn)物理知識的實際應用的命題趨勢較強，復習應予以高度關(guān)注。知識體系第1講　牛頓運動定律一、牛頓第一定律1．內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。2．意義(1)一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律。(2)力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因。思考辨析1．在水平面上運動的物體最終停下來，是水平方向沒有外力維持其運動的結(jié)果。 ( )2．伽利略利用“理想斜面實驗”得出“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”的結(jié)論，所以牛頓第一定律是實驗定律。????????????? ( )二、慣性1．定義：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性。2．量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小。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(guān)。思考辨析1．物體的慣性越大，運動狀態(tài)越難改變。 ( )2．如圖所示，圖甲中公交車減速行駛，圖乙中公交車加速行駛。(1)由圖甲可知，公交車在減速行駛，乘客由于慣性，相對車廂有________________，故乘客向前傾；由圖乙可知，公交車在加速行駛，乘客由于慣性，相對車廂有________________，故乘客向后傾。(2)“圖甲中公交車速度越大，急剎車時人傾斜越明顯”，說明人的慣性和速度有關(guān)嗎？三、牛頓第二定律1．內(nèi)容物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。2．表達式：F＝ma。思考辨析1．牛頓第二定律的適用范圍是什么？ 2．公式a＝和a＝有何區(qū)別？3．如圖所示，小強自己拉車子時，無論怎樣用力也難以拉動，最后在小紅的幫助下，他們才將車子拉著前進。四、牛頓第三定律1．作用力和反作用力：兩個物體之間的作用總是相互的，物體間相互作用的這一對力，通常叫作作用力和反作用力。2．牛頓第三定律(1)內(nèi)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′。思考辨析1．由于作用力與反作用力大小相等、方向相反，所以作用效果可以相互抵消，合力為0。這種認識對嗎？為什么？2．人走在松軟的土地上下陷時，人對地面的壓力大于地面對人的支持力，對嗎？3．牛頓第三定律的適用范圍是什么？五、單位制1．單位制基本單位和導出單位一起組成了單位制。2．基本單位基本物理量的單位。力學中的基本物理量有三個，它們分別是質(zhì)量、長度和時間，它們的國際單位分別是 kg、m和 s。3．導出單位由基本單位根據(jù)物理關(guān)系推導出來的其他物理量的單位。思考辨析1．力的單位是怎樣定義的？2．基本單位一定是國際單位制中的單位嗎？考點1　牛頓第一定律和慣性(基礎考點)1．伽利略對“自由落體運動”和“運動和力的關(guān)系”的研究，開創(chuàng)了科學實驗和邏輯推理相結(jié)合的重要科學研究方法。圖甲、乙分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程，對這兩項研究，下列說法正確的是(　　)A．圖甲通過對自由落體運動的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動B．圖甲中先在傾角較小的斜面上進行實驗，可“沖淡”重力，使時間測量更容易C．圖乙中完全沒有摩擦阻力的斜面是實際存在的，實驗可實際完成D．圖乙的實驗為“理想實驗”，通過邏輯推理得出物體的運動需要力來維持2．下列關(guān)于牛頓第一定律以及慣性概念的說法正確的是(　　)A．牛頓第一定律說明，只有不受外力的物體才能保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)B．物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，則物體一定受到力的作用C．慣性定律與慣性的實質(zhì)是相同的D．物體的運動不需要力來維持，但物體的運動速度越大時其慣性也越大3．就一些實際生活中的現(xiàn)象，某同學試圖從慣性角度加以解釋，其中正確的是(　　)A．采用了大功率的發(fā)動機后，某些一級方程式賽車的速度甚至能超過某些老式螺旋槳飛機，這表明可以通過科學進步使小質(zhì)量的物體獲得大慣性B．射出槍膛的子彈在運動相當長一段距離后，連一件棉衣也穿不透，這表明它的慣性變小了C．貨運列車運行到不同的車站時，經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂，這會改變它的慣性D．摩托車轉(zhuǎn)彎時，車手一方面要控制適當?shù)乃俣?，另一方面要將身體稍微向里傾斜，通過調(diào)控人和摩托車的慣性達到轉(zhuǎn)彎的目的1．對牛頓第一定律及慣性的理解(1)明確了慣性的概念：牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性，即物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。(2)揭示了力的本質(zhì)：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。(3)理想化狀態(tài)：牛頓第一定律描述的是物體不受外力的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的。在實際情況中，如果物體所受的合外力等于0，與物體不受外力的表現(xiàn)是相同的。(4)與牛頓第二定律的關(guān)系：牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨立的。力是如何改變物體運動狀態(tài)的問題由牛頓第二定律來回答。2．慣性的兩種表現(xiàn)形式(1)物體不受外力或所受的合外力為0時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運動)。(2)物體受到外力時，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度。慣性大，物體的運動狀態(tài)較難改變；慣性小，物體的運動狀態(tài)容易改變。考點2　對牛頓第二定律的理解和兩類動力學問題(能力考點)考向1　對牛頓第二定律的理解典例　如圖所示，彈簧左端固定，右端自由伸長到O點并系住一質(zhì)量為m的物體，現(xiàn)將彈簧壓縮到A點，然后釋放，物體可以一直運動到B點。如果物體受到的阻力恒定，則(　　)A．物體從A點到O點先加速后減速B．物體從A點到O點做加速運動，從O點到B點做減速運動C．物體運動到O點時，所受合力為0D．物體從A點到O點的過程中，加速度逐漸減小【核心歸納】1．牛頓第二定律的五個特性2．合力、加速度、速度間的決定關(guān)系(1)物體所受合力的方向決定了其加速度的方向，只要合力不為0，不管速度是大是小，或是0，物體都有加速度，只有合力為0時，加速度才為0。一般情況下，合力與速度無必然聯(lián)系。(2)合力(或加速度)與速度同向時，物體做加速運動；合力(或加速度)與速度反向時，物體做減速運動。考向2　兩類動力學問題典例　為了減少汽車剎車失靈造成的危害，公路上在下坡路段設置了可視為斜面的緊急避險車道，如圖所示。一輛貨車在傾角θ＝30°的連續(xù)長直下坡公路上，以v0＝7 m/s的速度在剎車狀態(tài)下勻速行駛(在此過程及后面過程中，可認為發(fā)動機不提供牽引力)，突然汽車剎車失靈，開始加速運動，此時汽車受到的摩擦力和空氣阻力共為車重的。在加速前進了s0＝96 m后，貨車沖上了平滑連接的傾角為α＝37°的避險車道，已知貨車在該避險車道上受到的摩擦力和空氣阻力共為車重的。貨車的各個運動過程均可視為直線運動，取sin 37°＝0.6，g＝10 m/s2。求：(1)貨車剛沖上避險車道時的速度大小v；(2)貨車在避險車道上行駛的最大距離s。【技法總結(jié)】1．動力學的兩類基本問題(1)已知受力情況求物體的運動情況。(2)已知運動情況求物體的受力情況。2．解決兩類基本問題的方法以加速度為“橋梁”，由運動學公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下所示。3．動力學問題的解題步驟考向3　力學單位制典例　由庫侖定律可知，真空中兩個靜止的點電荷，帶電荷量分別為q1和q2，其間距為r時，它們之間相互作用力的大小為F＝k，式中的k為靜電力常量。若用國際單位制的基本單位表示，k的單位應為(　　)A．kg·A2·m3 B．kg·A－2·m3·s－4C．kg·m2·C－2 D．N·m2·A－2【核心歸納】1．國際單位制中的七個基本物理量和基本單位物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時間t秒s電流I安[培]A熱力學溫度T開[爾文]K物質(zhì)的量n，(ν)摩[爾]mol發(fā)光強度I，(IV)坎[德拉]cd2.單位制的應用(1)簡化計算過程的單位表達在物理計算中，如果所有已知物理量都用同一種單位制的單位來表示，計算結(jié)果也必定是用這種單位制中的單位來表示的。因此，在計算過程中不必把各物理量的單位一一代入，只要在式子末尾寫出所求物理量的單位即可，從而使計算簡便。通常物理計算中都采用國際單位制單位。(2)推導物理量的單位物理公式在確定了各物理量的數(shù)量關(guān)系時，也確定了各物理量的單位關(guān)系，所以可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系，推導出物理量的單位。(3)判別比例系數(shù)的單位由公式中物理量的單位關(guān)系，可判別公式中比例系數(shù)的單位有無，如公式F＝kx中k的單位為 N/m；f＝μN中μ無單位；F＝kma中k＝1，無單位。(4)驗證結(jié)果單位制是為了測量、比較物理量的大小而建立的。因為物理公式在確定了物理量數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量的單位關(guān)系，所以，在解題時可以用單位制粗略地判斷結(jié)果是否正確，若單位運算不正確，結(jié)果一定錯誤。1．在解一道文字計算題(由字母表達結(jié)果的計算題)時，一同學解得位移x＝(t1＋t2)，用單位制的方法檢查，這個結(jié)果(　　)A．可能是正確的B．一定是錯誤的C．如果用國際單位制，結(jié)果可能正確D．用國際單位制，結(jié)果錯誤，如果用其他單位制，結(jié)果可能正確2．雨滴從空中由靜止落下，若雨滴受到的空氣阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，圖中能大致反映雨滴運動情況的是(　　)　　　A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　DC　解析：對雨滴進行受力分析可得mg－kv＝ma，隨雨滴速度的增大，a逐漸減小，可知雨滴做加速度減小的加速運動，C正確。3．如圖所示，一圓環(huán)A套在一均勻圓木棒B上，A的高度相對B的長度來說可以忽略不計，A和B的質(zhì)量都等于m，A和B之間的滑動摩擦力為f(f<mg)。開始時B豎直放置，下端離地面高度為h，A在B的頂端，讓它們由靜止開始自由下落，當木棒與地面相碰后，木棒以豎直向上的速度反向運動，并且碰撞前后的速度大小相等。設碰撞時間極短，不考慮空氣阻力，在B再次著地前，A、B不分離。(1)請描述在從開始釋放到B再次著地前的過程中，A、B各自的運動情況，并求出勻變速運動時的加速度大?。?/span>(2)B至少應該多長？1．牛頓在總結(jié)C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究結(jié)果后，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(guān)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(guān)于作用力和反作用力的說法正確的是(　　)A．物體先對地面產(chǎn)生壓力，然后地面才對物體產(chǎn)生支持力B．物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡C．人推車加速前進，人對車的作用力大小等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大于地面對物體的摩擦力2．某人用繩子將一桶水從井內(nèi)向上提的過程中，不計繩子的重力，以下說法正確的是(　　)A．只有在桶勻速上升的過程中，繩子對桶的拉力才等于桶對繩子的拉力B．不管桶勻速上升還是加速上升，繩子對桶的拉力都等于桶對繩子的拉力C．不管桶勻速上升還是加速上升，繩子對桶的拉力都大于桶的重力D．只要桶能上升，人對繩子的拉力就大于桶對繩子的拉力3．建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運送建筑材料。一質(zhì)量為70.0 kg 的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10 m/s2)(　　)A．510 N B．490 N C．890 N D．910 N1．作用力和反作用力的“六同、三異、二無關(guān)”(1)六同(2)三異(3)二無關(guān)2．作用力和反作用力與一對平衡力的比較作用力和反作用力一對平衡力不同點作用在兩個物體上作用在同一物體上力的性質(zhì)一定相同對力的性質(zhì)無要求作用效果不可抵消作用效果相互抵消相同點大小相等、方向相反，作用在同一條直線上 3.“轉(zhuǎn)移對象法”在受力分析中的應用由于作用力與反作用力的關(guān)系，當待求的某個力不容易求時，可先求它的反作用力，再反過來求待求力。如求壓力時，可先求支持力。考點4　動力學的瞬時性問題(能力考點)典例　如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，光滑斜面的傾角為θ，圖甲中，A、B兩球用輕彈簧相連，圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連，系統(tǒng)靜止時，擋板C與斜面垂直，輕彈簧、輕質(zhì)桿均與斜面平行，則在突然撤去擋板的瞬間有(　　)A．兩圖中兩球的加速度大小均為gsin θB．兩圖中A球的加速度大小均為0C．圖乙中輕質(zhì)桿的作用力一定不為0D．圖甲中B球的加速度大小是圖乙中B球加速度大小的2倍【技法總結(jié)】1．兩種模型2．方法技巧(1)分析瞬時加速度的“兩個關(guān)鍵”①明確繩或桿類、彈簧或橡皮筋類模型的特點。②分析瞬時前、后的受力情況和運動狀態(tài)。(2)“四個步驟”第一步：分析原來物體的受力情況。第二步：分析物體在突變時的受力情況。第三步：由牛頓第二定律列方程。第四步：求出瞬時加速度，并討論其合理性。1．如圖所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3的質(zhì)量均為m,2、4的質(zhì)量均為M，兩個系統(tǒng)均置于水平位置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4。重力加速度大小為g，則有(　　)A．a1＝a2＝a3＝a4＝0B．a1＝a2＝a3＝a4＝gC．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝gD．a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g2．如圖所示，質(zhì)量為m的小球與彈簧Ⅰ和水平細線Ⅱ相連，Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q點。小球靜止時，Ⅰ中的拉力大小為T1，Ⅱ中的拉力大小為T2，當剪斷水平細線Ⅱ的瞬間，小球的加速度a應是(　　)A．a＝g，豎直向下B．a＝g，豎直向上C．a＝，方向水平向左D．a＝，方向沿Ⅰ的延長線典例　如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一矩形，其長邊與一圓的底部相切于O點，現(xiàn)有三條光滑軌道a、b、c，它們的上端位于圓周上，下端在矩形的底邊，三條軌道都經(jīng)過切點O，現(xiàn)讓一物塊先后從三條軌道頂端由靜止下滑至底端(軌道先后放置)，則物塊在每一條傾斜軌道上滑行時所經(jīng)歷的時間關(guān)系為(　　)A．ta＞tb＞tc B．ta＜tb＜tcC．ta＝tb＝tc D．無法確定【核心歸納】模型特征(1)質(zhì)點從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到圓環(huán)的最低點所用時間相等，如圖甲所示。(2)質(zhì)點從豎直圓環(huán)上最高點沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時間相等，如圖乙所示。(3)兩個豎直圓環(huán)相切且兩圓環(huán)的豎直直徑均過切點，質(zhì)點沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時間相等，如圖丙所示。變式　如圖所示，在傾角為θ的斜面上方的A點處放置一光滑的木板AB，B端剛好在斜面上。木板與豎直方向AC所成角度為α，一小物塊自A端沿木板由靜止滑下，要使小物塊滑到斜面的時間最短，則α與θ角的大小關(guān)系應為(　　)A．α＝θ　　B．α＝　　C．α＝　　D．α＝2θ

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