一. 教學(xué)內(nèi)容：
牛頓運(yùn)動(dòng)定律專(zhuān)題
二. 目標(biāo)：
1、強(qiáng)化和鞏固牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的常規(guī)思路，突破在運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題時(shí)的障礙。
2、重點(diǎn)掌握牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用問(wèn)題中常見(jiàn)題型的解題。
考點(diǎn)地位：
牛頓運(yùn)動(dòng)定律是歷年重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一。對(duì)這部分內(nèi)容的考查非常靈活，各種題型均可以考查。其中用整體法和隔離法處理牛頓第二定律，牛頓第二定律與靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合問(wèn)題都是熱點(diǎn)；對(duì)牛頓第一、第三定律的考查經(jīng)常以選擇題或融合到計(jì)算題中的形式呈現(xiàn)。另外，牛頓運(yùn)動(dòng)定律在實(shí)際中的應(yīng)用很多，如彈簧問(wèn)題、傳送帶問(wèn)題、這類(lèi)不僅能考查學(xué)生對(duì)的掌握程度而且還能考查學(xué)生從材料、信息中獲取有用信息的，因此備受命題專(zhuān)家的青睞。總結(jié)近幾年的命題趨勢(shì)，一是考力和運(yùn)動(dòng)的綜合題，重點(diǎn)考查綜合運(yùn)用的，二是聯(lián)系實(shí)際，以實(shí)際問(wèn)題為背景命題，重點(diǎn)考查獲取并處理信息，把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成問(wèn)題的。通過(guò)對(duì)于近三年的分析，2007年江蘇單科卷第15題，上海單科卷21題，上海單科卷的19B，2006年全國(guó)理綜Ⅰ、Ⅱ卷的第24題，2005年全國(guó)Ⅰ卷的第25題均以大題形式出現(xiàn)。
三. 重難點(diǎn)解析：
1、牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)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。
對(duì)牛頓第一定律的理解要點(diǎn)：（1）運(yùn)動(dòng)是物體的一種屬性，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持；（2）它定性地揭示了運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因；（3）定律說(shuō)明了任何物體都有一個(gè)極其重要的屬性?D? D慣性；（4）不受力的物體是不存在的，牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，而是建立在大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，通過(guò)思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。它告訴了人們研究物理問(wèn)題的另一種方法，即通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用人的邏輯思維，從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律；（5）牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為它是牛頓第二定律不受外力時(shí)的特例，牛頓第一定律定性地給出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，牛頓第二定律定量地給出力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。
2、牛頓第二定律：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。公式F=ma。
對(duì)牛頓第二定律的理解要點(diǎn)：（1）牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律研究其效果，分析出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；反過(guò)來(lái)，知道了運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況，為設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)，控制運(yùn)動(dòng)提供了理論基礎(chǔ)；（2）牛頓第二定律揭示的是力的瞬時(shí)效果，即作用在物體上的力與它的效果是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，力變加速度就變，力撤除加速度就為零，注意力的瞬時(shí)效果是加速度而不是速度；（3）牛頓第二定律是矢量關(guān)系，加速度的方向總是和合外力的方向相同的，可以用分量式表示，F(xiàn)x=max，
Fy=may，F(xiàn)z=maz;（4）牛頓第二定律F=ma定義了力的基本單位?D?D牛頓（定義使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的作用力為1N，即1N=1kg.m/s2。）
3、牛頓第三定律：兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線(xiàn)上。
對(duì)牛頓第三定律的理解要點(diǎn)：（1）作用力和反作用力相互依賴(lài)性，它們是相互依存，互以對(duì)方作為自己存在的前提；（2）作用力和反作用力的同時(shí)性，它們是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，同時(shí)變化，不是先有作用力后有反作用力；（3）作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力；（4）作用力和反作用力是不可疊加的，作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可求它們的合力，兩個(gè)力的作用效果不能相互抵消，應(yīng)注意同二力平衡加以區(qū)別。
【典型例題
問(wèn)題1、整體法與隔離法處理連接體的問(wèn)題：
【例題】如圖所示，固定在水平面上的斜面其傾角A的MN面上釘著一顆小釘子，質(zhì)量B通過(guò)一細(xì)線(xiàn)與小釘子相連接，細(xì)線(xiàn)與斜面垂直．木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)MN面的壓力大小．（取
解析：以木塊和小球整體為研究對(duì)象，設(shè)木塊的質(zhì)量為a，沿斜面方向，根據(jù)牛頓第二定律有：
（M＋gsin37º－μ（m）M＋m）解得：a=g（sin37º－以小球B為研究對(duì)象，受重力T和MN面對(duì)小球沿斜面向上的彈力FN=解得：FN=ma=6N．
由牛頓第三定律得，小球?qū)δ緣K變式1：如圖所示，、B兩物體之間用輕質(zhì)彈簧連接，用水平恒力A，使AL1；若將、B置于粗糙水平面上，用相同的水平恒力A，使AL2。若、B與粗糙水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則下列關(guān)系式正確的是 （ ）
A、L1
B、L1
C、L1
D、由于、B質(zhì)量關(guān)系未知，故無(wú)法確定L2的大小關(guān)系
答案：C
變式2：用質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的繩沿著光滑水平面拉動(dòng)質(zhì)量為M的物體，在繩的一端所施加的水平拉力為F，如圖所示，求：
（1）物體與繩的加速度；
（2）繩中各處張力的大小（假定繩的質(zhì)量分布均勻，下垂度可忽略不計(jì)。）
分析與解：（1）以物體和繩整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得：
F=（M m）a，解得a=F/（M m）。
（2）以物體和靠近物體x長(zhǎng)的繩為研究對(duì)象，如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律可得：Fx=（M mx/L）a=（M
由此式可以看出：繩中各處張力的大小是不同的，當(dāng)x=0時(shí)，繩施于物體M的力的大小為 。
問(wèn)題2、傳送帶類(lèi)問(wèn)題分析：
【例題】如圖所示，某工廠(chǎng)用水平傳送帶傳送零件，設(shè)兩輪子圓心的距離為S，傳送帶與零件間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，傳送帶的速度恒為V，在P點(diǎn)輕放一質(zhì)量為m的零件，并使被傳送到右邊的Q處。設(shè)零件運(yùn)動(dòng)的后一段與傳送帶之間無(wú)滑動(dòng)，則傳送所需時(shí)間為
分析與解：剛放在傳送帶上的零件，起初有個(gè)靠滑動(dòng)摩擦力加速的過(guò)程，當(dāng)速度增加到與傳送帶速度相同時(shí)，物體與傳送帶間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦力大小由f=μmg突變?yōu)榱�，此后以速度V走完余下距離。
由于f=μmg=ma，所以a=μg.
加速時(shí)間 加速位移
通過(guò)余下距離所用時(shí)間 變式：如圖所示，傳送帶與地面傾角θ=37°，從A到B長(zhǎng)度為16m，傳送帶以10m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．在傳送帶上端A處無(wú)初速度的放一個(gè)質(zhì)量為 0.5kg的物體，它與傳送帶之間的摩擦因數(shù)為0.5．求物體從A運(yùn)動(dòng)到B所用時(shí)間是多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
mgsinθ μmgcosθ=ma1
解得a1=10m/s2
物體加速到與傳送帶速度相同需要的時(shí)間為
t1= s=1s
物體加速到與傳送帶速度相同發(fā)生的位移為
由于μ＜tanθ（μ=0.5，tanθ=0.75），物體在重力作用下將繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體的速度大于傳送帶的速度時(shí)，物體給傳送帶的摩擦力沿傳送帶向上．
由牛頓第二定律得mgsinθ－μmgcosθ=ma2
解得：a2=2m/s
設(shè)后一階段物體滑至底端所用時(shí)間為t2，
由L－s=vt2 解得t2=1s （t2=11s舍去）
所以，物體從A運(yùn)動(dòng)到B所用時(shí)間
t=t1 t2=2s
問(wèn)題3、臨界問(wèn)題分析：
【例題】如圖所示，在光滑水平面上放著緊靠在一起的AB兩物體，B的質(zhì)量是A的2倍，B受到向右的恒力ＦB=2N，A受到的水平力ＦA=（9-2t）N，（t的單位是s）。從t＝0開(kāi)始計(jì)時(shí)，則：
A、A物體在3s末時(shí)刻的加速度是初始時(shí)刻的5／11倍；
B、t＞４s后，B物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；
C、t＝4.5s時(shí)，A物體的速度為零；
D、t＞4.5s后，AB的加速度方向相反。
分析與解：對(duì)于A、B整體據(jù)牛頓第二定律有：FA FB=（mA mB）a，設(shè)A、B間的作用力為N，則對(duì)B據(jù)牛頓第二定律可得：N FB=mBa
解得
當(dāng)t=4s時(shí)N=0，A、B兩物體開(kāi)始分離，此后B做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而A做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)t=4.5s時(shí)A物體的加速度為零而速度不為零。t＞4.5s后，A所受合外力反向，即A、B的加速度方向相反。當(dāng)t<４s時(shí)，A、B的加速度均為 。
綜上所述，選項(xiàng)A、B、D正確。
變式：一彈簧秤的秤盤(pán)質(zhì)量m1=1.5kg，盤(pán)內(nèi)放一質(zhì)量為m2=10.5kg的物體P，彈簧質(zhì)量不計(jì)，其勁度系數(shù)為k=800N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示�，F(xiàn)給P施加一個(gè)豎直向上的力F，使P從靜止開(kāi)始向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，已知在最初0.2s內(nèi)F是變化的，在0.2s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s2）
分析與解：因?yàn)樵趖=0.2s內(nèi)F是變力，在t=0.2s以后F是恒力，所以在t=0.2s時(shí)，P離開(kāi)秤盤(pán)。此時(shí)P受到盤(pán)的支持力為零，由于盤(pán)的質(zhì)量m1= 1.5kg，所以此時(shí)彈簧不能處于原長(zhǎng)，設(shè)在0?D0.2s這段時(shí)間內(nèi)P向上運(yùn)動(dòng)的距離為x，對(duì)物體P據(jù)牛頓第二定律可得： F N-m2g=m2a
對(duì)于盤(pán)和物體P整體應(yīng)用牛頓第二定律可得：
令N=0，并由上述二式求得 ，而 ，所以求得a=6m/s2。
當(dāng)P開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力最小，此時(shí)對(duì)盤(pán)和物體P整體有Fmin=（m1 m2）a=72N。
當(dāng)P與盤(pán)分離時(shí)拉力F最大，F(xiàn)max=m2（a g）=168N。
【模擬試題
1、手提一根不計(jì)質(zhì)量的、下端掛有物體的彈簧上端，豎直向上作加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)后的極短時(shí)間內(nèi)，物體將 （ ）
A、立即處于靜止?fàn)顟B(tài)
B、向上作加速運(yùn)動(dòng)
C、向上作勻速運(yùn)動(dòng)
D、向上作減速運(yùn)動(dòng)
2、如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下，沿豎直墻壁勻加速向上運(yùn)動(dòng)， 、已知木塊與墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為µ，則木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小是 （ ）
A、µmg B、Fcosθ -mg
C、Fcosθ mg D、µFsinθ
3、傾角為θ的光滑斜面上有一質(zhì)量為m的滑塊正在加速下滑，如圖所示�；瑝K上懸掛的小球達(dá)到穩(wěn)定（與滑塊相對(duì)靜止）后懸線(xiàn)的方向是（ ）
A、豎直下垂
B、垂直于斜面
C、與豎直向下的方向夾角
D、以上都不對(duì)
6、質(zhì)點(diǎn)受到在一條直線(xiàn)上的兩個(gè)力F1和F2的作用，F(xiàn)1、F2隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，力的方向始終在一條直線(xiàn)上且方向相反。已知t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度為零。在圖示的t1、t2、t3和t4各時(shí)刻中，哪一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速率最大？ （ ）
A、t1 B、t2 C、t3 D、t4
7、如右下圖所示一根輕繩跨過(guò)光滑定滑輪，兩端分別系一個(gè)質(zhì)量為m2的物塊。m2離地面有一定高度。當(dāng)m1的加速度a與
A B C D
8、利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以測(cè)量快速變化的力的瞬時(shí)值。右圖是用這種方法獲得的彈性繩中拉力隨時(shí)間的變化圖線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)t2時(shí)刻小球速度最大
B、t1~t3時(shí)刻小球動(dòng)能最小
D、t1與
9、在汽車(chē)中懸線(xiàn)上掛一小球。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)小球做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸線(xiàn)將與豎直方向成某一固定角度。如圖所示，若在汽車(chē)底板上還有一個(gè)跟其相對(duì)靜止的物體M，則關(guān)于汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況和物體M的受力情況正確的是 （ ）
A、汽車(chē)一定向右做加速運(yùn)動(dòng)
B、汽車(chē)一定向左做加速運(yùn)動(dòng)
C、M除受到重力、底板的支持力作用外，還一定受到向右的摩擦力作用
D、M除受到重力、底板的支持力作用外，還可能受到向左的摩擦力作用
10、如圖，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力�，F(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑。
（1）當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)。
（2）保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°，并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)間為多少？（sin37°=0.6 cos37°=0.8）
【試題答案
1、B（本題考查力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)后極短時(shí)間內(nèi)，彈簧形變量極小，彈簧中的彈力仍大于重力，合力向上，物體仍向上加速。故B選項(xiàng)正確）
2、D
3、B（滑塊和小球有相同的加速度a=gsinθ，對(duì)小球受力分析可知，B選項(xiàng)正確）
4、D（不論上升還是下降，易拉罐均處于完全失重狀態(tài)，水都不會(huì)從洞中射出）
5、A（提示：甲球自由落體，乙球勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，丙球視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)）
6、B（從0至 t2時(shí)間值點(diǎn)合力方向與速度方向相同，一直加速，故t2時(shí)刻速度最大。）
7、D（對(duì)整體， ，D選項(xiàng)正確）
8、B（本題考查力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。繩中拉力與重力相等時(shí)，速度最大，繩中拉力最大時(shí)，小球速度為零。B選項(xiàng)正確）
9、C（對(duì)小球受力分析可知，有向右的加速度，但小車(chē)的初速度可能向右也可能向左，汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況不確定；M有向右的加速度，一定受到向右的摩擦力。故C選項(xiàng)正確）
10、解析：（1）設(shè)小球所受的風(fēng)力為F，支持力為FN，摩擦力為Ff，小球質(zhì)量為m，作小球受力圖，如圖，
當(dāng)桿水平固定，即θ=0時(shí)，由題意得：
F=μmg ①
∴μ=F/mg=0.5 mg/mg=0.5 ②
（2）沿桿方向，由牛頓第二定律得：
Fcosθ mgsinθ-Ff =ma ③
垂直于桿方向，由共點(diǎn)力平衡條件得：
FN Fsinθ-mgcosθ=0 ④
又 Ff =μN ⑤
聯(lián)立③④⑤式得：
a=
將F=0.5 mg代入上式得a= g ⑥
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：s= at2 ⑦
所以 t= = ⑧
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://douzifanli.com/gaozhong/52784.html
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