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:F=ma
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,a与Δv、Δt无必然联系;a=
是加速度的决定式,a∝F,a∝
。
(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 |
①物体向上加速或向下减速时,超重 ②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
v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a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” |
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个)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
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,L=x1-x2
反向运动时:如图乙所示,L=x1+x2
(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