一. 教學(xué)內(nèi)容：
牛頓運動定律專題
二. 目標(biāo)：
1、強化和鞏固牛頓運動定律解題的常規(guī)思路，突破在運用牛頓運動定律解題時的障礙。
2、重點掌握牛頓運動定律應(yīng)用問題中常見題型的解題。
考點地位：
牛頓運動定律是歷年重點考查的內(nèi)容之一。對這部分內(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)、運動學(xué)的綜合問題都是熱點；對牛頓第一、第三定律的考查經(jīng)常以選擇題或融合到計算題中的形式呈現(xiàn)。另外，牛頓運動定律在實際中的應(yīng)用很多，如彈簧問題、傳送帶問題、這類不僅能考查學(xué)生對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，因此備受命題專家的青睞。總結(jié)近幾年的命題趨勢，一是考力和運動的綜合題，重點考查綜合運用的，二是聯(lián)系實際，以實際問題為背景命題，重點考查獲取并處理信息，把實際問題轉(zhuǎn)化成問題的。通過對于近三年的分析，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年全國理綜Ⅰ、Ⅱ卷的第24題，2005年全國Ⅰ卷的第25題均以大題形式出現(xiàn)。
三. 重難點解析：
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。
對牛頓第一定律的理解要點：（1）運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持；（2）它定性地揭示了運動與力的關(guān)系，即力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因；（3）定律說明了任何物體都有一個極其重要的屬性?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驗直接驗證，而是建立在大量實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，通過思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。它告訴了人們研究物理問題的另一種方法，即通過大量的實驗現(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)，不能簡單地認為它是牛頓第二定律不受外力時的特例，牛頓第一定律定性地給出了力與運動的關(guān)系，牛頓第二定律定量地給出力與運動的關(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。
對牛頓第二定律的理解要點：（1）牛頓第二定律定量揭示了力與運動的關(guān)系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律研究其效果，分析出物體的運動規(guī)律；反過來，知道了運動，可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況，為設(shè)計運動，控制運動提供了理論基礎(chǔ)；（2）牛頓第二定律揭示的是力的瞬時效果，即作用在物體上的力與它的效果是瞬時對應(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，作用在同一直線上。
對牛頓第三定律的理解要點：（1）作用力和反作用力相互依賴性，它們是相互依存，互以對方作為自己存在的前提；（2）作用力和反作用力的同時性，它們是同時產(chǎn)生、同時消失，同時變化，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不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可求它們的合力，兩個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
問題1、整體法與隔離法處理連接體的問題：
【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通過一細線與小釘子相連接，細線與斜面垂直．木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)MN面的壓力大�。ㄈ�
解析：以木塊和小球整體為研究對象，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為研究對象，受重力T和MN面對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，故無法確定L2的大小關(guān)系
答案：C
變式2：用質(zhì)量為m、長度為L的繩沿著光滑水平面拉動質(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�。俣ɡK的質(zhì)量分布均勻，下垂度可忽略不計。）
分析與解：（1）以物體和繩整體為研究對象，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長的繩為研究對象，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，繩施于物體M的力的大小為 。
問題2、傳送帶類問題分析：
【例題】如圖所示，某工廠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摩擦因數(shù)為μ，傳送帶的速度恒為V，在P點輕放一質(zhì)量為m的零件，并使被傳送到右邊的Q處。設(shè)零件運動的后一段與傳送帶之間無滑動，則傳送所需時間為
分析與解：剛放在傳送帶上的零件，起初有個靠滑動摩擦力加速的過程，當(dāng)速度增加到與傳送帶速度相同時，物體與傳送帶間無相對運動，摩擦力大小由f=μmg突變?yōu)榱悖撕笠运俣萔走完余下距離。
由于f=μmg=ma，所以a=μg.
加速時間 加速位移
通過余下距離所用時間 變式：如圖所示，傳送帶與地面傾角θ=37°，從A到B長度為16m，傳送帶以10m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動．在傳送帶上端A處無初速度的放一個質(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運動到B所用時間是多少？（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)加速運動，當(dāng)物體的速度大于傳送帶的速度時，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間為t2，
由L－s=vt2 解得t2=1s （t2=11s舍去）
所以，物體從A運動到B所用時間
t=t1 t2=2s
問題3、臨界問題分析：
【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開始計時，則：
A、A物體在3s末時刻的加速度是初始時刻的5／11倍；
B、t＞４s后，B物體做勻加速直線運動；
C、t＝4.5s時，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B據(jù)牛頓第二定律可得：N FB=mBa
解得
當(dāng)t=4s時N=0，A、B兩物體開始分離，此后B做勻加速直線運動，而A做加速度逐漸減小的加速運動，當(dāng)t=4.5s時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，A、B的加速度均為 。
綜上所述，選項A、B、D正確。
變式：一彈簧秤的秤盤質(zhì)量m1=1.5kg，盤內(nèi)放一質(zhì)量為m2=10.5kg的物體P，彈簧質(zhì)量不計，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施加一個豎直向上的力F，使P從靜止開始向上做勻加速直線運動，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：因為在t=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，P離開秤盤。此時P受到盤的支持力為零，由于盤的質(zhì)量m1= 1.5kg，所以此時彈簧不能處于原長，設(shè)在0?D0.2s這段時間內(nèi)P向上運動的距離為x，對物體P據(jù)牛頓第二定律可得： F N-m2g=m2a
對于盤和物體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開始運動時拉力最小，此時對盤和物體P整體有Fmin=（m1 m2）a=72N。
當(dāng)P與盤分離時拉力F最大，F(xiàn)max=m2（a g）=168N。
【模擬試題
1、手提一根不計質(zhì)量的、下端掛有物體的彈簧上端，豎直向上作加速運動。當(dāng)手突然停止運動后的極短時間內(nèi)，物體將 （ ）
A、立即處于靜止?fàn)顟B(tài)
B、向上作加速運動
C、向上作勻速運動
D、向上作減速運動
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動， 、已知木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)為µ，則木塊受到的滑動摩擦力大小是 （ ）
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上懸掛的小球達到穩(wěn)定（與滑塊相對靜止）后懸線的方向是（ ）
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
6、質(zhì)點受到在一條直線上的兩個力F1和F2的作用，F(xiàn)1、F2隨時間的變化規(guī)律如圖所示，力的方向始終在一條直線上且方向相反。已知t=0時質(zhì)點的速度為零。在圖示的t1、t2、t3和t4各時刻中，哪一時刻質(zhì)點的速率最大？ （ ）
A、t1 B、t2 C、t3 D、t4
7、如右下圖所示一根輕繩跨過光滑定滑輪，兩端分別系一個質(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、利用傳感器和計算機可以測量快速變化的力的瞬時值。右圖是用這種方法獲得的彈性繩中拉力隨時間的變化圖線。實驗時，把小球舉高到繩子的懸點t2時刻小球速度最大
B、t1~t3時刻小球動能最小
D、t1與
9、在汽車中懸線上掛一小球。實驗表明，當(dāng)小球做勻變速直線運動時，懸線將與豎直方向成某一固定角度。如圖所示，若在汽車底板上還有一個跟其相對靜止的物體M，則關(guān)于汽車的運動情況和物體M的受力情況正確的是 （ ）
A、汽車一定向右做加速運動
B、汽車一定向左做加速運動
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)洞實驗室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力。現(xiàn)將一套有小球的細直桿放入風(fēng)洞實驗室，小球孔徑略大于細桿直徑。
（1）當(dāng)桿在水平方向上固定時，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運動，這時小球所受的風(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)在細桿上滑下距離s所需時間為多少？（sin37°=0.6 cos37°=0.8）
【試題答案
1、B（本題考查力和運動的關(guān)系。當(dāng)手突然停止運動后極短時間內(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選項正確）
2、D
3、B（滑塊和小球有相同的加速度a=gsinθ，對小球受力分析可知，B選項正確）
4、D（不論上升還是下降，易拉罐均處于完全失重狀態(tài)，水都不會從洞中射出）
5、A（提示：甲球自由落體，乙球勻加速直線運動，丙球視為簡諧運動）
6、B（從0至 t2時間值點合力方向與速度方向相同，一直加速，故t2時刻速度最大。）
7、D（對整體， ，D選項正確）
8、B（本題考查力和運動的關(guān)系。繩中拉力與重力相等時，速度最大，繩中拉力最大時，小球速度為零。B選項正確）
9、C（對小球受力分析可知，有向右的加速度，但小車的初速度可能向右也可能向左，汽車的運動情況不確定；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，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
由運動學(xué)公式得：s= at2 ⑦
所以 t= = ⑧
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/52784.html
相關(guān)閱讀：高考物理復(fù)習(xí)兩大技巧