2019届一轮复习人教版 牛顿运动定律的应用 学案

第4讲牛顿运动定律的应用

考试内容及要求

一、牛顿第一定律

1．历史上对于运动和力关系的认识

(1)亚里士多德的错误观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动，即力是维持物体运动的原因．

(2)伽利略：运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因．

2．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：牛顿第一定律告诉我们，力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因．

3．惯性

(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．

(2)量度：质量是物体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． (3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关． 例1 (2017·杭州市期中)如图1所示，舱外的宇航员手握工具随空间站绕地球运动，若某一时刻宇航员将手中的工具相对自己由静止释放，则释放瞬间工具的运动方向是(

)

图1

A ．指向地心方向

B ．背离地心方向

C ．与原运动方向相同

D ．与原运动方向相反

答案 C

解析 释放工具的瞬间，由于工具具有惯性，它将保持原来的运动状态，所以释放瞬间工具的运动方向与原来的运动方向相同，故C 正确． 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，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．

2．表达式：F ＝ma ，其中力F 的单位为牛顿(N)，1 N ＝1 kg·m/s 2. 3．牛顿第二定律的五个特性

五性⎩⎪

⎪⎨⎪⎪⎧

矢量性→a 与F 方向相同

瞬时性→a 与F 对应同一时刻因果性→F 是产生a 的原因同一性⎩⎪⎨

⎪⎧

a 、F 、m 对应同一个物体

a 、F 、m 的单位统一使用国际单位制

独立性→每一个力都可以产生各自的加速度

例2 (2017·湖州市期中)如图2所示，航天员王亚平利用“天宫一号”中的“质量测量仪”

测量航天员聂海胜的质量为74 kg.测量时，聂海胜与轻质支架被王亚平水平拉离初始位置，且处于静止状态，当王亚平松手后，聂海胜与轻质支架受到一个大小为100 N 的水平恒力作用而复位，用光栅测得复位时瞬间速度为1 m/s ，则复位的时间为( )

图2

A ．0.74 s

B ．0.37 s

C ．0.26 s

D ．1.35 s

答案 A

解析 根据牛顿第二定律，加速度a ＝F m ＝50

37 m/s 2，则复位的时间t ＝v a ＝150

37 s ＝0.74 s ，故选

A.

例3 (2017·浙江省重点中学热身联考)1966年科学家曾在太空中完成了测定质量的实验．如图3，实验时，用双子星号宇宙飞船m 1，去接触正在轨道上运行的火箭组m 2(火箭组的发动机已熄火)．接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速，测得7 s 内飞船和火箭组的速度变化量为0.91 m /s.若飞船与火箭组接触前开动双子星号飞船的推进器(推进器两次工作状态相同)，使飞船加速，测得5 s 内飞船的速度变化量为1.32 m/s.已知双子星号宇宙飞船的质量m 1＝3 400 kg ，则火箭组的质量m 2约为( )

图3

A ．1 500 kg

B ．3 500 kg

C ．5 000 kg

D ．6 000 kg

答案 B

解析 接触前a 1＝Δv 1Δt 1＝1.325 m /s 2＝0.264 m/s 2

由牛顿第二定律得：F ＝m 1a 1

接触后a 2＝Δv 2Δt ＝0.91

7 m /s 2＝0.13 m/s 2

由牛顿第二定律得：F ＝(m 1＋m 2)a 2 解得：m 2≈3.5×103 kg ，故选B. 三、力学单位制

1．物理公式既确定物理量之间的关系，也确定其单位间的关系．

2．力学中的基本物理量有三个，它们是长度、质量、时间；国际单位制中它们的单位分别为m 、kg 和s ，是基本单位．力学中其余物理量的单位都是根据物理公式推导出来的，为导出单位．基本单位和导出单位一起组成了单位制．

例4 (2017·浙江11月学考·2)在国际单位制中，属于基本量及基本单位的是( ) A ．质量，千克 B ．能量，焦耳 C ．电阻，欧姆 D ．电量，库仑

答案 A

解析 基本量有：质量、长度、时间、电流、发光强度、热力学温度、物质的量，所以正确答案为A. 四、牛顿第三定律 1．内容

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．相互作用力与平衡力

例5(2018·浙江6月学考·3)如图4所示，船夫用撑杆撑船前行，则()

图4

A．船对人的力小于人对船的力

B．船对水的力大于水对船的力

C．人对撑杆的力与撑杆对人的力大小相等

D．撑杆对河底的力大于河底对撑杆的力

答案 C

解析船对人与人对船，船对水与水对船，人对撑杆的力与撑杆对人的力，撑杆对河底的力与河底对撑杆的力都属于相互作用力，相互作用力总是等大反向的，故选C.

五、牛顿运动定律的综合应用

1．两类动力学问题

(1)从受力情况确定运动情况

如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况．

(2)从运动情况确定受力情况

如果已知物体的运动情况，可根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律确定物体所受的力．

特别提醒解决两类动力学基本问题的关键：抓住受力情况和运动情况之间的联系桥梁——加速度．

2．动力学中的多过程问题

任何多过程的复杂物理问题都是由很多的小过程组成，上一过程的末状态是下一过程的初状态，对每一个过程分析后，找出相邻过程的联系点，注意两个过程的连接处，加速度可能突变，但速度不会突变，速度是联系前后两个阶段的桥梁．

例6(2018·金丽衢十二校第二次联考)滑沙是国内新兴的旅游项目，如图5甲所示，即乘坐