2020年高考物理必背重点知识和方法(04)—牛顿运动定律的应用
来源: 万州中学 作者: 黄全安
阅读: 1017 时间: 2020-02-24 18:42:41 7

一、牛顿三大定律的理解

(一)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,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

2意义

(1)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

(2)指出力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。

3惯性

(1)定义:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

(2)性质:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的固有属性,与物体的运动情况和受力情况无关。

(3)量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。

(二)牛顿第二定律

1.内容

物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。

2.表达式:Fma

3.牛顿第二定律的理解

【特别提醒】

合力加速度速度之间的决定关系

(1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不为零,物体都有加速度。

(2)a是加速度的定义式,aΔvΔt无必然联系;a是加速度的决定式,aFa

(3)合力与速度同向时,物体加速运动;合力与速度反向时,物体减速运动。

(三)牛顿第三定律

1作用力和反作用力

两个物体之间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力叫做作用力和反作用力。

2牛顿第三定律

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。

3.牛顿第三定律的理解与应用

(1)相互作用力的特点

三同

三异

二无关

(2)一对平衡力与作用力、反作用力的比较

 名称

项目  

一对平衡力

作用力与反作用力

作用对象

同一个物体

两个相互作用的不同物体

作用时间

不一定同时产生、同时消失

一定同时产生、同时消失

力的性质

不一定相同

一定相同

作用效果

可相互抵消

不可抵消

【特别提醒】

1.惯性是物体的固有属性,不是一种力。

2.牛顿第一定律的本质是力与运动的关系,即力不是维持运动的原因,而是改变运动状态的原因。

3.牛顿第三定律指出了作用力与反作用力间的关系,这种关系适用于宏观、低速运动的情况。

二、超重与失重现象

1.实重和视重

(1)实重:物体实际所受的重力,与物体的运动状态无关

(2)视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为视重。

2.超重、失重和完全失重的比较


3.对超重和失重的理解

(1)不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是视重改变.

(2)在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失.

(3)尽管物体的加速度不是竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态.

(4)尽管整体没有竖直方向的加速度,但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度,整体也会出现超重或失重现象.

4.判断超重和失重的方法

从受力的角度判断

当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态

从加速度的角度判断

当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态

从速度变化的角度判断

物体向上加速或向下减速时,超重

物体向下加速或向上减速时,失重

三、瞬时问题的两类模型

1.两种模型

加速度与合外力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,具体可简化为以下两种模型:

2.解题思路

四、动力学图象问题

1.常见的动力学图象

vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象等.

2.图象问题的类型

(1)已知物体受的力随时间变化的图线,要求分析物体的运动情况.

(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线,要求分析物体的受力情况.

(3)由已知条件确定某物理量的变化图象.

3.解题策略

(1)分清图象的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图象所反映的物理过程,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、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等.

(3)明确能从图象中获得哪些信息:把图象与具体的题意、情景结合起来,应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确图象与公式”“图象与物体间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.

五、动力学中的连接体问题

1.连接体的运动特点

轻绳——轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等.

轻杆——轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比.

轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等.

2.处理连接体问题的方法

整体法的选取原则

若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度或其他未知量

隔离法的选取原则

若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解

整体法、隔离法的交替运用

若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力.即先整体求加速度,后隔离求内力

六、动力学两类基本问题

1动力学的两类基本问题

第一类:已知受力情况求物体的运动情况。

第二类:已知运动情况求物体的受力情况。

2.解题关键

(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析;

(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁;速度是各物理过程间相互联系的桥梁.


3.常用解题方法

(1)合成法

在物体受力个数较少(2个或3)时一般采用合成法.

(2)正交分解法

若物体的受力个数较多(3个或3个以上)时,则采用正交分解法.

4.动力学两类基本问题的解题步骤


七、动力学方法分析多运动过程问题

1.将多过程分解为许多子过程,各子过程间由衔接点连接.

2.对各衔接点进行受力分析和运动分析,必要时画出受力图和过程示意图.

3.根据子过程”“衔接点的模型特点选择合理的物理规律列方程.

4.分析衔接点速度、加速度等的关联,确定各段间的时间关联,并列出相关的辅助方程.

5.联立方程组,分析求解,对结果进行必要的验证或讨论.

八、临界和极值问题

1.基本思路

(1)认真审题,详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)

(2)寻找过程中变化的物理量;

(3)探索物理量的变化规律;

(4)确定临界状态,分析临界条件,找出临界关系.

2.思维方法

极限法

把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态)暴露出来,以达到正确解决问题的目的

假设法

临界问题存在多种可能,特别是非此即彼两种可能时,或变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解决问题

数学法

将物理过程转化为数学表达式,根据数学表达式解出临界条件

九、滑块—滑板模型

1.模型特点:涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动。

2.摩擦力方向的特点

(1)若两个物体同向运动,且两个物体“一快一慢”,则“快”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为阻力,“慢”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为动力。

(2)若两个物体反向运动,则每个物体受到的另一个物体对它的摩擦力均为阻力。

3.运动特点

(1)滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移大小之差等于板长;反向运动时,位移大小之和等于板长。

设板长为L,滑块位移大小为x1,滑板位移大小为x2。

同向运动时:如图甲所示,Lx1x2


反向运动时:如图乙所示,Lx1x2


(2)若滑块与滑板最终相对静止,则它们的末速度相等。

3.求解滑块—滑板模型问题的方法技巧

(1)弄清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势),根据相对运动(或相对运动趋势)情况,确定物体间的摩擦力方向。

(2)正确地对各物体进行受力分析,并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度,结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况。

(3)速度相等是这类问题的临界点,此时往往意味着物体间的相对位移最大,物体的受力和运动情况可能发生突变。

十、物块在传送带上运动的六类常见情形


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