高中物理牛頓運動定律考點
牛頓運動定律是整個動力學(xué)的基礎(chǔ),它們既有相互獨立的一面又有整體的一致性,也是高中物理的重要知識點。
一、對牛頓運動定律的理解
基礎(chǔ)知識匯總
1.牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
2.慣性:物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。
(1)慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān);
(2)慣性是物體的固有屬性,不是力。
3.牛頓第三定律: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。
作用力和反作用力的性質(zhì)相同,作用在兩個物體上。
4.作用力和反作用力與平衡力的區(qū)別:作用力和反作用力“異體、同存、同性質(zhì)”,而平衡力是“同體”。
5.牛頓第二定律:a=F/m。
6.牛頓第二定律具有“四性”:矢量性、瞬時性、同體性、獨立性。
對牛頓第一定律、第三定律的考查
1.考查對牛頓第一定律和慣性的理解
(1)慣性是物體保持原有運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)。物體在不受外力或所受的合外力為零時,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)牛頓第一定律是慣性定律,它指出一切物體都有慣性,慣性只與質(zhì)量有關(guān)。
2.考查對力與運動的關(guān)系的理解
(1)力是改變物體運動狀態(tài)的原因(運動狀態(tài)指物體的速度),不是維持物體運動的原因。
(2)產(chǎn)生加速度的原因是力。
3.考查牛頓第三定律
區(qū)別作用力和反作用力與平衡力:
一對平衡力作用在同一物體上,一對作用力和反作用力作用在兩個物體上。
對牛頓第二定律的理解和應(yīng)用
1.合成法求合外力
物體只受兩個力的作用而產(chǎn)生加速度,利用矢量合成法則;
兩個力方向相同或相反時,加速度與物體運動方向在同一直線上,合成法更簡單。
2.正交分解法與牛頓第二定律的結(jié)合應(yīng)用
物體受到兩個以上的力的作用而產(chǎn)生加速度時,常用正交分解法解題。
(1)分解力求物體受力問題
把力正交分解在沿加速度方向和垂直于加速度方向上,在沿加速度的方向列方程Fx=ma,在垂直于加速度方向列方程Fy=0求解。
(2)分解加速度求解受力問題
分析物體受力,建立直角坐標(biāo)系,將加速度a分解為ax和ay,根據(jù)牛頓第二定律得Fx=max,F(xiàn)y=may求解。
考查牛頓第二定律的瞬時性
關(guān)鍵是分析瞬時狀態(tài)前后的受力情況及運動狀態(tài)。
兩種模型:
(1)剛性繩(或接觸面):
剪斷(或脫離)后,其彈力立即消失,不需要形變恢復(fù)的時間。
(2)彈簧(或橡皮繩)
形變量大,恢復(fù)形變需要較長時間,分析瞬時問題時彈力的大小可以看成不變。
二、兩類動力學(xué)的基本問題
基礎(chǔ)知識匯總
1.對牛頓第二定律的理解
加速度是連接力和運動的紐帶及橋梁
2.動力學(xué)的基本公式
3.動力學(xué)的兩類問題
解答兩類基本問題的方法和步驟:
(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點;
(2)確定研究對象進(jìn)行分析,畫出受力分析圖或運動過程圖;
(3)應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解。
解決兩類動力學(xué)的基本問題
有兩種形式的考查:
(1)已知物體的受力情況,求解物體的運動情況。
(2)已知物體的運動情況,求解物體的受力情況。
三、利用整體法和隔離法求連接體問題
基礎(chǔ)知識匯總
1.連接體:
(1)用細(xì)繩連接的物體系
(2)相互擠壓在一起的物體系
(3)相互摩擦的物體系
2.外力和內(nèi)力
系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)的作用力稱為外力
系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力稱為內(nèi)力
3.整體法
不要求知道各個物體之間的相互作用力,且各物體具有相同的加速度,此時把它們看成一個整體來分析,這種方法稱為整體法。
4.隔離法
需要知道系統(tǒng)中物體之間的相互作用力,需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來,分析物體的受力情況和運動情況,這種方法稱為隔離法。
簡單的連接體問題
選擇原則:一是要包含待求量,二是所選隔離對象和所列方程數(shù)少。
1.求解連接體的內(nèi)力時,先整體后隔離
先用整體法求出系統(tǒng)的加速度,再用隔離法求解出物體間的內(nèi)力。
2.求解連接體的外力時,先隔離后整體
先用隔離法分析某個受力和運動情況,求加速度,再用整體法求解外力。
系統(tǒng)中牛頓第二定律及其在整體法中的應(yīng)用
1.系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度相同
系統(tǒng)看成一個整體,分析受力及運動情況列出方程。
2.若系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不相同
m1、m2的加速度分別為a1、a2,可用牛頓第二定律列出方程F=m1a1+m2a2。
3.系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不相同
將各物體的加速度正交分解后,物體系統(tǒng)牛頓第二定律正交分解式為
∑Fx=m1a1x+m2a2x+…+mnanx,
∑Fy=m1a1y+m2a2y+…+mnany。
四、超重和失重現(xiàn)象
基礎(chǔ)知識匯總
1.超重與失重
物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài);物體具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)。
當(dāng)a=g時,物體處于完全失重狀態(tài)。
2.實重與視重
實重即物體的實際重力,G=mg;視重即看起來物體有多重,它的大小等于物體對支持物的壓力或者對懸掛物的拉力的大小。
對超重和失重的理解
1.對超重和失重的理解
臨界點是物體處于平衡狀態(tài)。
(1)與速度方向無關(guān),取決于加速度的方向。.
(2)加速度具有豎直向上的分量,超重;加速度具有豎直向下的分量,失重。
(3)發(fā)生超重或者失重,變化的是視重。
(4)完全失重是物體的加速度恰等于重力產(chǎn)生的加速度。
2.超重和失重的計算
(1)超重時,物體的加速度向上,F(xiàn)視=mg+ma。
(2)失重時,物體的加速度向下,F(xiàn)視=mg-ma。
五、牛頓第二定律的臨界問題
牛頓第二定律的臨界問題
當(dāng)物體的運動變化到某個特定狀態(tài)時,有關(guān)物理量發(fā)生突變,該物理量的值叫臨界值,該特定狀態(tài)為臨界狀態(tài)。
需要在給定的物理情境中求解物理量的上限或下限,關(guān)鍵點:
(1)臨界狀態(tài)的由來
(2)臨界狀態(tài)時物體的受力、運動狀態(tài)的特征
1.常見類型:
(1)相互接觸的兩物體脫離的臨界條件是N=0。
(2)繩子松弛的臨界條件是T=0。
(3)存在靜摩擦力的連接系統(tǒng),相對靜止與相對滑動的臨界條件是f靜=fm。
(4)與彈簧有關(guān)的臨界問題:
①最大速度問題
?、谂c地面或與固定擋板分離
擋板與物體分離的臨界條件是:加速度相同,彈力為0。
2.分析臨界問題的思維方法
(1)極限法;(2)假設(shè)法;(3)數(shù)學(xué)法。
六、傳送帶及板塊模型問題
傳送帶問題
1.勻速傳送帶模型
2.物體輕放在加速運動的水平傳送帶上:
(1)物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)較大,而傳送帶加速度相對較小,物體先加速,當(dāng)物體速度增大到和傳送帶相同時,物體和傳送帶一起加速運動。
(2)物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)較小,而傳送帶加速度相對較大,物體一直向前加速運動。
板塊模型
1.模型特點
滑塊——滑板類問題涉及兩個物體,物體間存在相對滑動。
2.兩種位移關(guān)系
滑塊從滑板的一端運動到另一端:
同向運動,滑塊的位移和滑板的位移之差等于滑板的長度。
反向運動,滑塊的位移和滑板的位移大小之和等于滑板的長度。