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2019-2020年高三物理一轮复习教案第三章牛顿运动定律第1单元牛顿运动三定律知识网络第1单元牛顿运动三定律
一、牛顿第一定律内容
(1)保持匀速直线运动或静止是物体的固有属性;物体的运动不需要用力来维持
(2)要使物体的运动状态(即速度包括大小和方向)改变,必须施加力的作用,力是改变物体运动状态的原因
1.牛顿第一定律导出了力的概念力是改变物体运动状态的原因(运动状态指物体的速度)又根据加速度定义,有速度变化就一定有加速度,所以可以说力是使物体产生加速度的原因(不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”,也不能说“力是改变加速度的原因”)
2.牛顿第一定律导出了惯性的概念惯性物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质惯性应注意以下三点
(1)惯性是物体本身固有的属性,跟物体的运动状态无关,跟物体的受力无关,跟物体所处的地理位置无关
(2)质量是物体惯性大小的量度,质量大则惯性大,其运动状态难以改变
(3)外力作用于物体上能使物体的运动状态改变,但不能认为克服了物体的惯性
3.牛顿第一定律描述的是理想化状态牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态而不受外力的物体是不存在的物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的,所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F=0时的特例
4、不受力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证,但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的它告诉了人们研究物理问题的另一种方法,即通过大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律
5、牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系
二、牛顿第三定律12个字——等值、反向、共线同时、同性、两体、
1.区分一对作用力反作用力和一对平衡力一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有大小相等、方向相反、作用在同一条直线上不同点有作用力反作用力作用在两个不同物体上,而平衡力作用在同一个物体上;作用力反作用力一定是同种性质的力,而平衡力可能是不同性质的力;作用力反作用力一定是同时产生同时消失的,而平衡力中的一个消失后,另一个可能仍然存在
2.一对作用力和反作用力的冲量和功一对作用力和反作用力在同一个过程中(同一段时间或同一段位移)的总冲量一定为零,但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负这是因为作用力和反作用力的作用时间一定是相同的,而位移大小、方向都可能是不同的
3、效果不能相互抵消
三、牛顿第二定律1.定律的表述物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同,即F=ma(其中的F和m、a必须相对应)特别要注意表述的第三句话因为力和加速度都是矢量,它们的关系除了数量大小的关系外,还有方向之间的关系明确力和加速度方向,也是正确列出方程的重要环节若F为物体受的合外力,那么a表示物体的实际加速度;若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力,那么a表示物体在该方向上的分加速度;若F为物体受的若干力中的某一个力,那么a仅表示该力产生的加速度,不是物体的实际加速度2.对定律的理解
(1)瞬时性加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系,这种对应关系表现为合外力恒定不变时,加速度也保持不变合外力变化时加速度也随之变化合外力为零时,加速度也为零
(2)矢量性牛顿第二定律公式是矢量式公式只表示加速度与合外力的大小关系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.
(3)同一性加速度与合外力及质量的关系,是对同一个物体(或物体系)而言,即F与a均是对同一个研究对象而言.
(4)相对性;牛顿第二定律只适用于惯性参照系3.牛顿第二定律确立了力和运动的关系牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度4.应用牛顿第二定律解题的步骤
①明确研究对象可以以某一个物体为对象,也可以以几个物体组成的质点组为对象设每个质点的质量为mi,对应的加速度为ai,则有F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan对这个结论可以这样理解先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律∑F1=m1a1,∑F2=m2a2,……∑Fn=mnan,将以上各式等号左、右分别相加,其中左边所有力中,凡属于系统内力的,总是成对出现并且大小相等方向相反的,其矢量和必为零,所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和,即合外力F
②对研究对象进行受力分析同时还应该分析研究对象的运动情况(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来
③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动,一般用平行四边形定则(或三角形定则)解题;若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动,一般用正交分解法解题(注意灵活选取坐标轴的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)
④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时,那就必须分阶段进行受力分析,分阶段列方程求解
四、超重和失重问题升降机中人m=50kg,a=2m/s向上或向下,求秤的示数N
1、静止或匀速直线N=mg视重=重力平衡a=
02、向上加速或向下减速,a向上NN-mg=maa∴N=mg+ma视重>重力超重mg
3、N向下加速或向上减速,a向下mg-N=ma∴N=mg-ma视重<重力失重4,如果a=g向下,则N=0台秤无示数完全失重注意
1、物体处于“超重”或“失重”状态,地球作用于物体的重力始终存在,大小也无变化;
1、发生“超重”或“失重”现象与物体速度方向无关,只决定于物体的加速度方向;
1、在完全失重状态,平常一切由重力产生的物理现象完全消失如单摆停摆、浸在水中的物体不受浮力等
五、牛顿定律的适用范围
(1)只适用于研究惯性系中运动与力的关系,不能用于非惯性系;
(1)只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能用来处理高速运动问题;
(1)只适用于宏观物体,一般不适用微观粒子。