2013年高三一轮复习全套优秀教案(牛顿运动定律).doc

2012-2013年高三物理一轮复习全套教案
§3. 牛顿运动定律
一、牛顿第一运动定律、牛顿第三运动定律
导学目标 1.掌握牛顿第一定律，会应用其解释物理现象.2.理解牛顿第三定律，会应用其解释物理现象．
考点一　牛顿第一定律的理解与应用
考点解读
1．明确惯性的概念
牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性，即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质．
2．揭示力的本质：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因．
3．理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的．在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的．
4．与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的．力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答．牛顿第一定律是不受外力的理想情况下经过科学抽象、归纳推理而总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律．
典例剖析
例1、火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起，发现他仍落回到原处，这是因为：（D）
A、人跳起后，厢内空气给他以向前的力，带着他随同车一起向前运动；
B、人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动；
C、人跳起后，车在继续向前运动，所以人在下落后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已；
D、人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度；
跟踪训练:
如图所示，一个劈形物M放在倾角为θ的斜面上，M上表面呈水平，在M上表面再放一个光滑小球m，开始时，M m都静止，现让M加速下滑，则小球在碰到斜面之前的运动轨迹是（B ）
A、沿斜面方向的直线； B、竖直向下的直线；
C、抛物线； D、无规则的曲线；
拓展：在上述运动过程中小球对M的压力为多大？（有能力者完成）
例2　如图2所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴着一只铁球和一只乒乓球，容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态．当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系) (　　)
A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右
考点二　牛顿第三定律的理解与应用
考点解读
1．作用力与反作用力的关系
(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．
(2)作用力与反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失．
(3)作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，各自产生其效果，永远不会抵消．
(4)作用力和反作用力是同一性质的力．
(5)物体间的相互作用力既可以是接触力，也可以是场力．定律内容可归纳为：作用力与反作用力“三同三不同”及“三无关”．
“三同”是：大小相同；性质相同；出现、存在、消失的时间相同．
“三不同”是：方向不同；作用的对象不同；作用的效果不同．
“三无关”是：与物体的种类无关；与相互作用的两物体的运动状态无关；与是否与另外物体相互作用无关．
典例剖析
例3. 汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下列说法正确的是 (　　)
A．汽车能拉着拖车向前是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的力
B．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力
C．匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力
D．拖车加速前进时，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力
跟踪训练
如图1所示，一个大人甲跟一个小孩乙站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是 (　　)
A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B．大人与小孩间的拉力是一对作用力和反作用力
C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小一定相等
D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大
课堂训练: 　
教学反思:
二、牛顿第二定律
导学目标 1.理解牛顿第二定律的内容、表达式和适用范围.
考点一　牛顿第二定律的理解
矢量性
公式F＝ma是矢量式，任一时刻，F与a总是同向
瞬时性
a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受的合外力
因果性
F是产生加速度a的原因，加速度a是F作用的结果
同一性
有三层意思：(1)加速度a是相对同一个惯性系的(一般指地面)；(2)F＝ma中，F、m、a对应同一个物体或同一个系统；(3)F＝ma中，各量统一使用国际单位
独立性
(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足F＝ma
(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和
(3)分力和加速度在各个方向上的分量也满足F＝ma，即Fx＝max，Fy＝may
典例剖析
例1．如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它
接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度的
变化情况如何？
方法突破　利用牛顿第二定律分析物体运动过程时应注意以下两点：
(1)a是联系力和运动的桥梁，根据受力条件，确定加速度，以加速度
确定物体速度和位移的变化．(2)速度与位移的变化与力相联系，用联系的眼光看问题，分析出力的变化，从而确定加速度的变化，进而确定速度与位移的变化．
跟踪训练：如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m.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加速运动，从O到B减速运动
C．物体运动到O点时所受合力为0
D．物体从A到O的过程加速度逐渐减小
考点二：牛顿第二定律的瞬时性问题分析（由于弹簧和橡皮绳受力时，恢复形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变）
例4.如图所示，质量为m的小球被水平绳AO和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态，现用火将绳AO烧断，在绳AO烧断的瞬间，下列说法正确的是 ( )
A. 弹簧的拉力F=mg/cos θ
B. 弹簧的拉力F=mgsin θ
C. 小球的加速度为零
D. 小球的加速度a=gsin θ
归纳：本题考查牛顿第二定律的瞬时问题,这类题型的一般求法：
（1）首先分析变化瞬间之前的状态（进行受力分析）；
（2）判别有哪些力在这一瞬间发生了变化，哪些力不发生变化；
（3）再求出变化后物体受的合力，求得加速度。
求出下列模型中各物体的瞬时加速度.
B
A
B
A
B
A
系统处于平衡状态时,突然将木板抽出的瞬间,A.B物体的加速度
B
A
F
在推力F作用下,一起以a的匀加速运动,突然撤去推力瞬间,A、B两物体的加速度
系统处于静止，突然剪断细线的瞬间，A、B两物体的加速度
板AB光滑，系统处于静止，现突然将板撤离，小球的加速度
B
A
A
B
剪断细线AB的瞬间，小球的加速度
剪断细线AB的瞬间，小球的加速度

课堂训练：
1．如图2所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，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，小球的加速度大小为 (　　)
图2
A．0 B.g C．g D.g
课后作业：
1．如图所示，电梯与水平面成300的角，当电梯加速运动时，人对电梯水平面的压力为其重力的6/5，求人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？

拓展1：如果电梯以同样的加速度下降，人对电梯面压力为其重力的多少倍？此时梯面对人的摩擦力是重力的多少倍？
拓展2：如果人与梯面间的动摩擦因数μ=要使人相对梯面静止，电梯向下运动加速度最大为多少？
教学反思：
三、牛顿第二定律应用一
目的要求：导学目标 1.掌握超重、失重概念，会分析有关超重、失重问题.2.学会分析牛顿第二定律中的瞬时对应关系.3.学会分析临界与极值问题．
考点一：超重与失重的理解
(1)当出现超重、失重时，物体的重力并没变化．
(2)物体处于超重状态还是失重状态，只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度方向无关．
(3)物体超重或失重的大小是ma.
(4)当物体处于完全失重状态时，平常一切由于重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等．
　例1、如图所示，升降机内质量为m的小球用轻弹簧系住，悬在升降机内，当升降机以a=加速度减速上升时，弹簧秤的系数为（ A ）
A、2mg/3 B、mg/3 C、4mg/3 D、mg
拓展1：若以a=g加速下降时，则弹簧秤示数为多少？
拓展2：若以a=g/3加速上升时，则弹簧秤示数为多少？
小 结：通过本例可知：加速度向上时，拉（支持）物体的拉（支持）力大于重力，形成超重；加速度向下时，拉（支持）物体的拉（支持）力小于物体的重力，形成失重。

考点一：已知受力求运动
例1、如图所示，一物块从倾角为Θ，长为S的斜面顶端由静止开始下滑，物块与斜面间的滑动摩擦系数为μ，求物块滑到底端所需时间？
拓展：如果物体在斜面底端以初速度v0沿斜面上滑，假如物体不会到达斜面顶端，求物体到斜面底端时的速度，物体上滑和下滑时间谁长？
考点二：已知运动求力
例2、风洞实验室中可以产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数。
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
课后作业.
1.如图227所示，一足够长的光滑斜面倾角为θ=30°，斜面AB与水平面BC连接，质量m=2kg的物体置于水平面上的D点，D点距B点d=7m.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，当物体受到一水平向左的恒力F=8N作用t=2s后撤去该力，不考虑物体经过B点时的能量损失，重力加速度g取10m/s2.求撤去拉力F后，经过多长时间物体经过B点？

2.如图所示，斜面体光滑且倾角θ=，用细线拴一个质量为m=10kg小球放在斜面体上，且细线与斜面体平行，求：
（1）静止时，小球受到支持力N1和细线拉力F1 （50牛、50牛）
（2）若斜面体以a=水平向右加速，小球受到的支持力N2和细线拉力F2 （25牛、125牛）
（3）若斜面体以a=g水平向右加速，小球受到的支持力N3和细线拉力F3 （0、100牛）
（4）若要使拉小球的细线拉力为F4=0则斜面体对小球支持力N4多大？此时斜面体的加速度大小，方向又如何？（mg/cosθ、、方向向左）

教学反思：

五、牛顿第二定律应用二
导学目标 1.掌握动力学中的图象问题的分析方法.
考点解读
在牛顿运动定律中有这样一类问题：题目告诉的已知条件是物体在一过程中所受的某个力随时间的变化图线，要求分析物体的运动情况；或者已知物体在一过程中速度、加速度随时间的变化图线，要求分析物体的受力情况，我们把这两种问题称为牛顿运动定律中的图象问题．这类问题的实质仍然是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能．
典例剖析
t/s　
v/m·s-1
2　
3　
O
12　
-12　
1　
4　
5　
例1．一物体沿斜面向上以12m/s的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下的v-t图象如图所示．则斜 面的倾角以及物体与斜面的动摩擦因数μ分别为多少？（g取10m/s2）
例2．一物体放在光滑的水平地面上、初速度为零．今在水平方向对物体施加一个如图所示的随时间变化的力，开始时力向东，运动共历时1min，那么在1min内 （ ）
O
F　
F　
-F　
1　
2　
t/s　
A．物体时而向东运动，时而向西运动，1min末位于初始位置，
速度为零
B．物体时而向东运动，时而向西运动，1min末位于初始位置之
东，速度为零
C．物体时而向东运动，时而向西运动，1min末继续向东运动
D．物体一直向东运动，从不向西运动，1min末位于初始位置之东，速度为零

课堂训练：
1．一质量为m=40 kg的小孩在电梯内的体重计上，电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0~6 s内体重计示数F的变化如图所示.试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度g=10 m/s2.
2
0
2
4
6
8
10
4
t/s

v/m·s-1
2
1
3
0
2
6
8
10
F/N
t/s
4
2．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t 的关系如图3-6-6所示．取重力加速度g＝10m/s2．由此两图线，求物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ的大小．
课后作业：
10
6
υ(m/s)
2
0
8
t/s
1．质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面作直线运动，一段时间后撤去F，其运动的υ-t图像如图所示。g取10m/s2，求：
(1)物体与水平面间的运动摩擦因数μ；
(2)水平推力F的大小；
（3）0-10s内物体运动位移的大小。
2．固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）小环的质量m； （2）细杆与地面间的倾角a。

3．在倾角为θ的长斜面上有一带风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑，滑块的质量为m，它与斜面间的动摩擦因数为μ，帆受到的空气阻力与滑块下滑的速度的大小成正比，即f=kv．
（1）写出滑块下滑的加速度的表达式；
（2）车出滑块下滑的最大速度的表达式；
t/s
v/ms-1
O
1
2
2
3
3
1
图3-6-8
（3）若m=2kg，θ=30°，g=10m/s2，滑块从静止开始沿斜面下滑的速度图线如图3-6-8所示，图中直线是t=0时刻速度图线的切线，由此求出μ和k的值．
教学反思:
六、牛顿第二定律应用三(整体法和隔离法)
目的要求:熟练掌握整体法与隔离法
要点一:静力学中的整体与隔离
通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体（各部分）间相互作用时，用隔离法．解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。
典例剖析：
b
c
a
m1
m2
例1. 在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c，如图所示，已知m1＞m2，三木块均处于静止，则粗糙地面对于三角形木块（　　）
A．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右
B．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左
C．有摩擦力作用，但摩擦力的方向不能确定
D．没有摩擦力的作用
要点二:牛顿运动定律中的整体与隔离
当系统内各物体具有相同的加速度时，应先把这个系统当作一个整体（即看成一个质点），分析受到的外力及运动情况，利用牛顿第二定律求出加速度．如若要求系统内各物体相互作用的内力，则把物体隔离，对某个物体单独进行受力分析，再利用牛顿第二定律对该物体列式求解．隔离物体时应对受力少的物体进行隔离比较方便。
典例剖析：
1. 如图，质量为2m的物块A与水平地面的摩擦可忽略不计，质量为m的物块B与地面的动摩擦因数为μ。在已知水平推力F的作用下，A、B作加速运动。求A对B的作用力为多大？
思考:地面若粗糙呢?
跟踪训练：
1.如图所示，两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为m1和m2，拉力F1和F2方向相反，与轻线沿同一水平直线，且F1>F2。试求在两个物块运动过程中轻线的拉力T
2.如图所示：把质量为M的的物体放在光滑的水平高台上，用一条可以忽略质量而且不变形的细绳绕过定滑轮把它与质量为m的物体连接起来，求：物体M和物体m的运动加速度各是多大？若有摩擦，求摩擦系数为μ=？
3.如图所示，质量为m＝2kg的物体，置于质量为M＝10kg的斜面体上，现用一平行于斜面的力F＝20N推物体，使物体向上匀速运动，斜面体的倾角，始终保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力（取）
F
A
B
C
课后练习:
1.如图所示的三个物体A、B、C，其质量分别为m1、m2、m3，带有滑轮的物体B放在光滑平面上，滑轮和所有接触面间的摩擦及绳子的质量均不计．为使三物体间无相对运动，则水平推力的大小应为F＝__________。
2.一只质量为m的小猴抓住用绳吊在天花板上的一根质量为M的竖直杆。当悬绳突然断裂时，小猴急速沿杆竖直上爬，以保持它离地面的高度不变。则杆下降的加速度为（ ）
A. B. C. D.
3.质量为M的木板，放在倾角为θ的光滑斜面上，木板上一质量为m的人应以多大的加速度沿斜面跑下，才能使木板静止在斜面上？

4.如图所示，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的，即a=g,则小球在下滑的过程中，木箱对地面的压力为多少？
5.如图所示，质量M=10kg的木块ABC静置于粗糙的水平地面上，地面的动摩擦因数μ1=0.02，斜面的动摩擦因数μ2=/6，在木块的倾角为300的斜面上有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑，求地面对木块的摩擦力的大小和方向。（重力加速度取g=10m/s2）

6.如图所示，质量为M的斜面A置于粗糙水平地面上，动摩擦因数为，物体B与斜面间无摩擦。在水平向左的推力F作用下，A与B一起做匀加速直线运动，两者无相对滑动。已知斜面的倾角为，物体B的质量为，则它们的加速度及推力F的大小为多少？
ө
m
M
F

教学反思
七、牛顿第二定律应用四（相对运动，包括滑块运动、皮带）
目的要求:1．能熟练应用牛顿运动定律解决系统内物体的相对运动问题；
2．熟悉中学物理中的两个基本模型，滑块问题和皮带传送问题．
典例剖析:

F
L
M
m
1. 如图所示，质量M=3kg、长L=3m的长木板放在光滑的水平面上，其右端有一质量m=2kg、大小可忽略的物体，对板施加一大小为12N的水平拉力F，使物体和板从静止开始运动，已知物体和板间的动摩擦因数为0.15，求物体运动多长时间恰好滑到板的左端．（取g=10m/s2）
v0
B
A

跟踪训练：如图所示，长为l的长木板A放在动摩擦因数为μ1的水平地面上，一滑块B（大小可不计）从A的左侧以初速度v0向右滑上木板，滑块与木板间的动摩擦因数为μ2（A与水平地面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相同）．已知A的质量为M=2.0kg，B的质量为m=3.0kg，A的长度为l=3.0m，v0=5.0m/s，μ1=0.2，μ2=0.4，试分别求A、B对地的最大位移．（g取10m/s2 ）
v
L
F
m
A
B
图3-4-26
课堂训练
1．如图3-4-26所示，传送带以恒速v=3m/s向右移动，AB长3.8m，质量为5kg的物体静止放到左端A处，同时用水平恒力F=25N向右拉物体，若物体与传送带间的滑动摩擦因数为0.25，求：（取g=10m/s2）
（1）物体从A到B所需的时间；
（2）物体到达B时的速度．
θ
B
图3-4-25
2.所示，传送带与水平面夹角θ=37°，并以v=10m/s的速度运行，在传送带的A端轻轻放一小物体，若已知传送带与物体之间的滑动摩擦系数μ=0.5，传送带A到B端距离s=16m，则小物体从A端运动到B端所需的时间可能是多大？（g取10m/s2）
课后练习
1．如图3-4-15所示，小木块质量m=1kg，长木板质量M=10kg，木板与地面以及木块间的动摩擦因数均为μ=0.5，当木板从静止开始受水平向右的恒力F=90N作用时，木块以初速v0=4m/s向左滑上木板的右端，则为使木块不滑离木板，木板长度l至少要多长？ （取
F
l
M
m
v0
图3-4-15
g=10m/s2）
2．长L、高h、质量为M的木块在水平面上运动，木块与地面间的动摩擦因数为μ．当木块的速度为v0时，把一原静止的质量为m的光滑小铁块（可视为质点）轻轻放在木块光滑的上表面前端，如图3-4-16所示．求小铁块着地时，铁块距木块的尾端多远．（取g=10m/s2）
h
m
M
v0
L
图3-4-16

3．如图3-4-23所示，倾角为30°的传送皮带以恒定的速度2m/s运动，皮带AB长5m，将1kg的物体放在A点，经2.9s到达B点，求皮带和物体间的动摩擦因数μ为多少？若增加皮带的速度，则物体从A运动到B的最短时间是多少？（取g=10m/s2）
30°
B
A
v
图3-4-23

图3-4-24
4．如图3-4-24所示的传送皮带，其水平部分 ab=2m，bc=4m，bc与水平面的夹角α=37°，一小物体A与传送皮带的滑动摩擦系数μ=0.25，皮带沿图示方向运动，速率为2m/s．若把物体A轻轻放到a点处，它将被皮带送到c点，且物体A一直没有脱离皮带．求物体A从a点被传送到c点所用的时间．（取g=10m/s2）
v2
v1
L
图3-4-28

5．如图3-4-28所示，皮带逆时针运行的速度为v1，主动轮与从动轮间的距离为L．现有一个小滑块，以水平向右的初速度v2滑上皮带．求滑块离开皮带时的速度．设滑块与皮带间的动摩擦因数μ．（忽略主动轮和从动轮的大小）
教学反思：
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