(共22张PPT)
第2讲 牛顿运动定律的应用
超重和失重
课标要求 1.理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题．
2．通过实验，认识超重和失重现象．
考点一
PART
01
第一部分
考点一 两类基本问题
1．从受力确定运动情况
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________，再通过______________确定物体的运动情况．
2．从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据______________求出物体的加速度，结合受力分析，再根据______________求出力．
加速度
运动学的规律
运动学规律
牛顿第二定律
如图所示，质量m＝2 kg 的物体在水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.4，与此同时物体受到一个水平向左的推力F＝10 N的作用，g取10 m/s2，则物体的加速度是( )
A．0 B．4 m/s2，水平向左
C．9 m/s2，水平向左 D．1 m/s2，水平向右
解析：物体受到滑动摩擦力f＝μmg＝8 N，方向水平向左，由牛顿第二定律F＋f＝ma，解得a＝9 m/s2，方向水平向左．
√
【跟踪训练1】 如图所示，沿水平方向做直线运动的车厢内，悬挂小球的细绳向左偏离竖直方向，小球相对于车厢静止．关于车厢的运动情况，下列说法正确的是( )
A．车厢向左做匀速直线运动
B．车厢向右做匀速直线运动
C．车厢向左做匀加速直线运动
D．车厢向右做匀加速直线运动
√
解析：由受力分析知，小球所受合力大小恒定，方向水平向右，说明车厢有向右的恒定加速度，车厢向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动，D正确．
【跟踪训练2】 在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为 0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度为( )
A．7 m/s B．14 m/s
C．10 m/s D．20 m/s
√
(2023·广东学考)质量为2 000 kg的小货车在平直路面上以2 m/s2的加速度行驶，假定车受到的阻力为其所受重力的0.1倍，重力加速度g取10 m/s2，则该车所受牵引力大小是( )
A.2 000 N B．4 000 N
C．5 000 N D．6 000 N
解析：根据题意，设该车所受牵引力大小为F，由牛顿第二定律有F－0.1mg＝ma，代入数据解得F＝6 000 N．
√
【跟踪训练3】 “神舟”载人飞船火箭组合体的质量为m，点火后竖直上升的某阶段加速度为a，不计组合体的质量变化和受到的阻力，重力加速度为g，该阶段组合体受到的推力大小为( )
A．ma B．mg
C．mg－ma D．mg＋ma
√
√
考点二
PART
02
第二部分
考点二 超重和失重
1．重力的测量
测量重力常用的两种方法
(1)先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得 ___________．
(2)利用力的平衡条件对重力进行测量．将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态．测力计的示数反映了物体所受的___________．
G＝mg
重力大小
2．超重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)______物体所受重力的现象．
(2)产生条件：物体具有_______________．
(3)公式：F＝m(g＋a).
大于
向上的加速度
3．失重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)______物体所受重力的现象．
(2)产生条件：物体具有_______________．
(3)公式：F＝m(g－a).
4．完全失重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)___________的现象叫作完全失重现象．
(2)产生条件：物体的加速度___________，方向___________．
小于
向下的加速度
等于0
a＝g
竖直向下
5．对超重和失重的理解
(1)判断出现超重、失重现象的依据是加速度的方向，而与物体的运动方向无关．当物体具有向上的加速度时，无论物体向什么方向运动，均出现超重现象，反之则出现失重现象．
(2)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会消失，比如物体对桌面无压力、浸在水中的物体不受浮力、液体对容器壁没有压强等．靠重力才能使用的仪器也不能再使用，如天平、液体气压计等．
某人乘坐电梯上升，电梯运行的v－t图像如图所示，则人处于失重状态的阶段是( )
A．OP段
B．PM段
C．MN段
D．NQ段
√
【跟踪训练5】 小丁同学最多能够举起60 kg的重物，则在其将重物向上举起的过程中( )
A．重物一直处于超重状态
B．重物一直处于失重状态
C．重物先处于超重状态，后处于失重状态
D．重物先处于失重状态，后处于超重状态
解析：重物向上运动时，先由静止向上加速到速度最大，然后向上减速到速度为零，加速度先向上后向下，则重物先超重后失重．
√
【跟踪训练6】 利用悬挂有1 kg物体的弹簧测力计，研究高塔中竖直升降机的运动状态．升降机从地面运行到塔顶的过程中，当弹簧测力计示数分别为12 N和8 N时，升降机相应的加速度方向为(g取10 m/s2)( )
A．竖直向下、竖直向上
B．竖直向上、竖直向下
C．竖直向上、竖直向上
D．竖直向下、竖直向下
√
解析：正常情况下悬挂1 kg物体，弹簧秤的示数为10 N，弹簧秤示数分别为12 N和8 N时，物体分别处于超重和失重状态，升降机相应的加速度方向为竖直向上和竖直向下．(共40张PPT)
专题三 运动和力的关系
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第1讲 牛顿第一定律
牛顿第二定律 力学单位制
课标要求 1.通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系．
2．理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象，解决有关问题．
3．知道国际单位制中的力学单位．了解单位制在物理学中的重要意义．
考点一
PART
01
第一部分
考点一 牛顿第一定律和惯性
1．力与运动的关系
(1)历史上错误的认识是“运动必须有力来维持”——亚里士多德的观点．
(2)正确的认识是“运动不需要力来维持”——伽利略、笛卡儿等人观点．
2．牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持_______________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．对“改变物体运动状态”的理解——运动状态的改变就是指_____的改变，速度的改变包括__________________的改变，速度改变就意味着存在__________．
匀速直线运动
速度
速度大小和速度方向
加速度
(2)意义
①揭示了物体的固有属性：一切物体都有_____，因此牛顿第一定律又叫作_____定律．
②揭示了力和运动的关系：力不是_____物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生__________的原因．
惯性
惯性
维持
加速度
3．惯性
(1)定义：物体具有_____原来_______________状态或静止状态的性质．
(2)量度：_____是物体惯性大小的唯一量度．
(3)对惯性的理解
①惯性不是力，而是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．其大小仅由质量决定，与物体的运动状态无关，与是否受力无关，与物体的速度大小无关．“产生了惯性”“受到了惯性力”等说法都是错误的．
保持
匀速直线运动
质量
②惯性的表现
ⅰ.在不受力的条件下，惯性表现为“保持”原来的运动状态，有“惰性”的意思．
ⅱ.在受力的条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度．质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变．
③惯性与惯性定律两者意义不同，前者指物体性质，后者指规律．
中国古代物理学上的有些成就在当时是世界领先的，春秋战国时期(公元前770年－公元前221年)，我国学者墨子对力与运动的关系作了这样的阐述：“力，刑之所以奋也．”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨子观点相符合的是( )
A．物体位置发生改变，一定受到力的作用
B．物体速度发生改变，一定受到力的作用
C．物体运动得越快，受到的力一定越大
D．物体运动变慢，可以不受力的作用
√
【跟踪训练1】 根据牛顿第一定律，下列说法正确的是( )
A．物体不受力，一定保持静止
B．力是维持物体运动状态的原因
C．力是改变物体运动状态的原因
√
在学校安全教育中，要求学生骑自行车不带人、不超速，则下列说法正确的是( )
A．带人后总质量变大，惯性变大
B．带人后总质量变大，惯性变小
C．超速时惯性变大
√
【跟踪训练2】 一列火车减速进站，最后停在站台上．火车在减速过程中，下列说法正确的是( )
A．火车的惯性越来越小
B．火车的惯性一直不变
C．火车停止时惯性为零
D．火车的惯性不断增大
√
【跟踪训练3】 关于物体惯性，下列说法正确的是( )
A．同一物体在地球上比在月球上惯性大
B．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性
C.乒乓球的速度可以被快速改变，是因为乒乓球的惯性小
D.不受力的物体不具有惯性
√
【跟踪训练4】 下列关于物体惯性的说法正确的是( )
A．汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大
B．汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变
C.被抛出的小球，其惯性会随速度的大小和方向的改变而改变
D．要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来，大沙袋需要的力大，表明质量大的物体惯性大
√
考点二
PART
02
第二部分
考点二 实验：探究加速度与力、质量的关系
1．研究方法：本实验的科学研究方法是采用控制变量法．
(1)保持质量不变，探究加速度跟________的关系．
(2)保持合外力不变，探究加速度与______的关系．
合外力
质量
2．实验方案：本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力．测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力．
(1)测量加速度的方案：常用打点计时器，根据_______________________________________用____________求加速度．
(2)测量物体所受的外力的方案：平衡摩擦力，当____________近似认为F合＝mg.
连续相等的时间T内的位移之差Δs＝aT2
逐差法
M m时
3．实验器材
小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、____________、____________、导线两根、纸带、天平、米尺．
打点计时器
低压交流电源
4．实验步骤
(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′以及小车的质量m.
(2)安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，先不要把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车____________).
牵引力
匀速
接通电源
放开小车
某小组利用如图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，下列说法正确的是( )
A．调整定滑轮的高度，使细线与长木板平行
B．不需要平衡摩擦力
C．先释放小车，再启动打点计时器
D．小车的质量应远小于小盘和砝码的总质量
√
解析：该实验把小盘和砝码的重力看作小车受到的合力，只有当满足：①细线与木板平行、②小盘和砝码的总质量远小于小车的质量、③平衡摩擦力，这三项条件时才可以把小盘和砝码所受的重力看作小车受到的合力，A正确，B、D错误；为了在纸带上打出足够实验使用的点，打点计时器使用时应先启动打点计时器再释放小车，C错误．
【跟踪训练5】 用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，实验中细线拉力大小近似等于重物所受重力的大小，则实验中重物应选用选项图中的( )
√
【跟踪训练6】 用如图所示装置做“验证牛顿运动定律”的实验，在平衡摩擦力的过程中，下列操作正确的是( )
A．移动木块，使挂砂桶的小车在斜面上匀速运动
B．移动木块，使不挂砂桶的小车在斜面上匀速运动
C．移动木块，使挂砂桶的小车在斜面上静止
D．移动木块，使不挂砂桶的小车在斜面上静止
√
解析：平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，具体是：小车与纸带相连，小车前面不挂砂桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看打点计时器在纸带上打出的点是否间距相等，也就是判断小车能否做匀速直线运动，B正确，A、C、D错误．
考点三
PART
03
第三部分
考点三 牛顿第二定律和力学单位制
1．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______，跟它的质量成______，加速度的方向跟作用力的方向______．
(2)表达式：F＝______，k是比例系数，F是物体所受的______．(通常情况下，k取1)
正比
反比
相同
kma
合力
(3)理解
因果关系 力是产生加速度的原因，加速度是力的作用结果
同体性 F、m、a都是对同一物体而言
矢量性 F＝ma是一个矢量式，a与F的方向相同
瞬时性 a与F是瞬时对应关系，无先后之分
相对性 只适用于惯性参考系
独立性 作用在物体上的每个力都产生各自的加速度
局限性 F＝ma只适用于低速、宏观物体的运动
同单位制 加速度a、质量m、合力F用国际单位制中对应单位
2.力学单位制
(1)单位制：由______单位和______单位一起组成了单位制．
(2)基本单位：基本物理量的单位．国际单位制(SI)中力学有三个基本单位：长度的单位______、质量的单位__________、时间的单位______．
(3)导出单位：由基本物理量根据____________推导出来的其他物理量的单位．
基本
导出
米(m)
千克(kg)
秒(s)
物理关系
(4)单位制和单位的使用
①单位是物理量的组成部分，对于物理量，如果有单位，一定要在数字后带上单位．同一个物理量，选用不同单位时其数值不同．计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，这样就可以省去计算过程中单位的代入，只在数字计算式后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算简便．
②推导物理量的单位
物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系推导出物理量的单位．
③判断比例系数的单位
根据公式中物理量的单位关系，可判断公式中比例系数有无单位，如公式F＝kx中k的单位为N/m，f＝μFN中μ无单位．
④检查物理量关系式的正误
根据物理量的单位，如果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的．
如图所示，一条鱼在水中正沿直线水平向左加速游动．在这个过程中，关于水对鱼的作用力的方向，下图合理的是( )
√
解析：鱼受到重力和水对鱼的作用力的作用，两个力的合力沿水平方向向左，使得鱼产生一定的加速度，故水对鱼的作用力方向只可能是斜向上的，故A正确．
【跟踪训练7】 如图所示，一节车厢沿水平地面向右做匀加速直线运动，车厢内悬挂小球的细绳向左偏离竖直方向，且小球相对于车厢静止．下列说法正确的是( )
A．小球所受的拉力大于小球所受的重力
B．小球所受的拉力等于小球所受的重力
C．小球所受的拉力小于小球所受的重力
D．小球所受的合力为零
√
【跟踪训练8】 如图所示，质量为1 kg的物体与桌面间的动摩擦因数为0.2，物体在7 N的水平拉力作用下获得的加速度大小为(g取10 m/s2)( )
A．12 m/s2 B．8 m/s2
C．5 m/s2 D．0
解析：根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，代入数据解得a＝5 m/s2，故A、B、D错误，C正确．
√
测量“国际单位制选定的三个力学基本物理量”所用的仪器是( )
A．刻度尺、弹簧测力计、秒表
B．量筒、天平、秒表
C．刻度尺、天平、秒表
解析：国际单位制选定的三个力学基本物理量是长度、质量、时间，对应的测量仪器是刻度尺、天平、秒表．
√
【跟踪训练9】 在国际单位制中，下列属于力学基本单位的是( )
A．N
B．kg
C．W
【跟踪训练10】 在国际单位制中，加速度单位的符号是( )
A．m/s2 B．m/s
C．m D．s
√
√
