【正文】 實驗裝置3了解伽利略以實驗為基礎進行邏輯推理的思想方法4理解慣性的概念，能解釋慣性現象 影響加速度的因素5能利用基本的測量方法測量加速度6認識加速度與力、質量的關系，并能與生活相聯(lián)系7對影加速度的因素進行合理的假設和判斷牛頓第二定律8理解加速度與物體所受合外力、質量的關系9知道測量加速度大小的方法10了解幾種測量器材，11理解牛頓第二定律的內容和公式12理解1N的大小定義超重和失重13了解超重和失重現象14理解超重現象和失重的原因15知道完全失重現象力學單位16理解單位制，知道基本單位和導出單位牛頓運動三定律在經典物理學中是最重要、最基本的規(guī)律，是力學乃至整個物理學的基礎。 歷年高考對本章知識的考查重點：①慣性、力和運動關系的理解；②熟練應用牛頓定律分析和解決兩類問題(已知物體的受力確定物體的運動情況、已知物體的運動情況確定物體的受力)。 命題的能力考查涉及：①在正交的方向上質點受力合成和分解的能力；②應用牛頓定律解決學科內和跨學科綜合問題的能力；③應用超重和失重的知識定量分析一些問題；④能靈活運用隔離法和整體法解決簡單連接體問題的能力；⑤應用牛頓定律解題時的分析推理能力。 命題的最新發(fā)展：聯(lián)系理科知識的跨學科綜合問題。一、 牛頓第一定律（慣性定律）：◎ 知識梳理 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 1．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系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產生加速度的原因。 ③第一定律是牛頓以伽俐略的理想斜面實驗為基礎，總結前人的研究成果加以豐富的想象而提出來的；定律成立的條件是物體不受外力，不能用實驗直接驗證。 ④牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎，不能認為它是牛頓第二定律合外力為零時的特例，第一定律定性地給出了力與運動的關系，第二定律定量地給出力與運動的關系。 2．慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質叫做慣性。 ①慣性是物體的固有屬性，與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關。 ②質量是物體慣性大小的量度。 ③由牛頓第二定律定義的慣性質量m=F/a和由萬有引力定律定義的引力質量嚴格相等。 ④慣性不是力，慣性是物體具有的保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)的性質、力是物體對物體的作用，慣性和力是兩個不同的概念?！?例題評析【例1】 火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內有一個人向上跳起，發(fā)現仍落回到車上原處，這是因為 ( ) A．人跳起后，廂內空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動 B．人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動 C．人跳起后，車在繼續(xù)向前運動，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時間很短，偏后距離太小，不明顯而已 D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和車具有相同的速度 【分析與解答】 因為慣性的原因，火車在勻速運動中火車上的人與火車具有相同的水平速度，當人向上跳起后，仍然具有與火車相同的水平速度，人在騰空過程中，由于只受重力，水平方向速度不變，直到落地，選項D正確。 【說明】 乘坐氣球懸在空中，隨著地球的自轉，免費周游列國的事情是永遠不會發(fā)生的，慣性無所不在，只是有時你感覺不到它的存在。 【答案】D二、牛頓第二定律（實驗定律）◎ 知識梳理1. 定律內容 物體的加速度a跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量m成反比。 2. 公式： 理解要點： ①因果性：是產生加速度a的原因，它們同時產生，同時變化，同時存在，同時消失； ②方向性：a與都是矢量,，方向嚴格相同； ③瞬時性和對應性：a為某時刻物體的加速度，是該時刻作用在該物體上的合外力。牛頓第二定律適用于宏觀, 低速運動的情況?！?例題評析【例2】如圖，自由下落的小球下落一段時間后，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始，到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度、加速度、合外力的變化情況是怎樣的? 【分析與解答】 因為速度變大或變小取決于加速度和速度方向的關系，當a與v同向時,v增大；當a與v反向時，v減小；而a由合外力決定，所以此題要分析v,a的大小變化，必須先分析小球的受力情況。 小球接觸彈簧時受兩個力的作用：向下的重力和向上的彈力。在接觸的頭一階段，重力大于彈力，小球合力向下，且不斷變小(因為F合=mgkx，而x增大)，因而加速度減小(因為a=F/m)，由于v方向與a同向，因此速度繼續(xù)變大。 當彈力增大到大小等于重力時，合外力為零，加速度為零，速度達到最大。 之后，小球由于慣性繼續(xù)向下運動，但彈力大于重力，合力向上，逐漸變大(因為F=kxmg=ma)，因而加速度向上且變大，因此速度逐漸減小至零。小球不會靜止在最低點，以后將被彈簧上推向上運動。 綜上分析得：小球向下壓彈簧過程，F方向先向下后向上，先變小后交大；a方向先向下后向上，大小先變小后變大；v方向向下，大小先變大后變小。 【注意】 在分析物體某一運動過程時，要養(yǎng)成一個科學分析習慣，即：這一過程可否劃分為兩個或兩個以上的不同的小過程，中間是否存在轉折點，如上題中彈力等于重力這一位置是一個轉折點，以這個轉折點分為兩個階段分析。 【例3】 如圖所示，一質量為m的物體系于長度分別為L1L2的兩根細線上．，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為θ，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)，現將L2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加速度?！痉治雠c解答】 剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即將作圓周運動，所以其加速度方向必和L1垂直，L1中的彈力發(fā)生突變，彈力和重力的合力與L1垂直；可求出瞬間加速度為a=gsinθ。 (2)若將圖中的細線L1，改變?yōu)殚L度相同、質量不計的輕彈簧，如圖所示，其他條件不變，求解的步驟和結果與例3相同嗎？ 【說明】 (1)牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律，加速度和力同時產生，同時變化，同時消失，分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析瞬時前后的受力情況及其變化。 (2)明確兩種基本模型的特點。 A．輕繩不需要形變恢復時間、在瞬時問題中，其彈力可以突變，成為零或者別的值。 B．輕彈簧(或橡皮繩)需要較長的形變恢復時間，在瞬時問題中，其彈力不能突變，大小方向均不變?！纠?】 將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下頂板安有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動，當箱以a=，，g取10m/s2 (1)若上頂板的傳感器的示數是下頂板的傳感器示數的一半，試判斷箱的運動情況。 (2)要使上頂板傳感器的示數為O，箱沿豎直方向的運動可能是怎樣的?【分析與解答】 以金屬塊為研究對象，設金屬塊的質量為m，根據牛頓第二定律，有F2+mgF1=ma 解得m= (1)由于上頂板仍有壓力，說明彈簧的長度沒有變化，可見上頂板的壓力是5N，設此時的加速度為a1，根據牛頓第二定律，有 F1F1/2mg=mal， 即得a1=O，即此時箱靜止或作勻速直線運動。 (2)要想上頂板沒有壓力，彈簧的長度只能等于或小于目前的長度，這時金屬塊的加速度為a2，應滿足 ma2≥． 得a2≥10m/s2，即只要箱的加速度為向上，等于或大于10m/s2(可以向上作加速運動，也可以向下作減速運動)，上頂板的壓力傳感器示數為零。 【說明】 利用傳感器可以做很多的物理實驗，當然傳感器的種類多種多樣，以后我們還會遇到?！纠?】 如圖所示，質量為m的入站在自動扶梯上，扶梯正以加速度a向上做減速運動，a與水平方向的夾角為θ．求人受的支持力和摩擦力。【分析與解答】 題中人對扶梯無相對運動，則人、梯系統(tǒng)的加速度(對地)為a，方向與水平方向的夾角為θ斜向下，梯的臺面是水平的，所以梯對人的支持力N豎直向上，人受的重力mg豎直向下。由于僅靠N和mg不可能產生斜向下的加速度，于是可判定梯對人有水平方向的靜摩擦力。解法1 以人為研究對象，受力分析如圖所示。因摩擦力f為待求．且必沿水平方向，設水平向右。為不分解加速度a，建立圖示坐標，并規(guī)定正方向。X方向 mgsinθNsinθfcosθ=maY方向 mgcosθ+fsinθNcosθ=0解得：N=m(gasinθ) f=macosθ為負值，說明摩擦力的實際方向與假設相反，為水平向左。解法二：將加速度a沿水平方向與豎直方向分解，如圖ax=acosθ ay=asinθ水平方向：f=max=macosθ豎直方向：mgN=may=masinθ聯(lián)立可解得結果?！纠?】如圖1所示，在原來靜止的木箱內，放有A物體，A被一伸長的彈簧拉住且恰好靜止，現突然發(fā)現A被彈簧拉動，則木箱的運動情況可能是（ ） A. 加速下降 B. 減速上升 C. 勻速向右運動 D. 加速向左運動 1. ABD【分析與解答】：木箱未運動前，A物體處于受力平衡狀態(tài)，受力情況：重力mg、箱底的支持力N、彈簧拉力F和最大的靜摩擦力（向左），由平衡條件知： 物體A被彈簧向右拉動（已知），可能有兩種原因，一種是彈簧拉力（新情況下的最大靜摩擦力），可見，即最大靜摩擦力減小了，由知正壓力N減小了，即發(fā)生了失重現象，故物體運動的加速度必然豎直向下，由于物體原來靜止，所以木箱運動的情況可能是加速下降，也可能是減速上升，A對B也對。 另一種原因是木箱向左加速運動，最大靜摩擦力不足使A物體產生同木箱等大的加速度，即的情形，D正確。勻速向右運動的情形中A的受力情況與原來靜止時A的受力情況相同，且不會出現直接由靜止改做勻速運動的情形，C錯。[總結].應用牛頓第二定律解題的步驟 (1)選取研究對象：根據題意，研究對象可以是單一物體，也可以是幾個物體組成的物體系統(tǒng)。 (2)分析物體的受力情況 (3)建立坐標 ①若物體所受外力在一條直線上，可建立直線坐標。 ②若物體所受外力不在一直線上，應建立直角坐標，通常以加速度的方向為一坐標軸，然后向兩軸方向正交分解外力。 (4)列出第二定律方程 (5)解方程，得出結果：◎ 知識梳理 . (1)物體系中各物體的加速度相同，這類問題稱為連接體問題。這類問題由于物體系中的各物體加速度相同，可將它們看作一個整體，分析整體的受力情況和運動情況，可以根據牛頓第二定律，求出整體的外力中的未知力或加速度。若要求物體系中兩個物體間的相互作用力，則應采用隔離法。將其中某一物體從物體系中隔離出來，進行受力分析，應用第二定律，相互作用的某一未知力求出，這類問題，應是整體法和隔離法交替運用，來解決問題的。 (2)物體系中某一物體作勻變速運動，另一物體處于平衡狀態(tài)，兩物體在相互作用，這類問題應采用牛頓第二定律和平衡條件聯(lián)立來解決。應用隔離法，通過對某一物體受力分析應用第二定律(或平衡條件)，求出兩物體間的相互作用，再過渡到另一物體，應用平衡條件(或第二定律)求出最后的未知量。 2．臨界問題 某種物理現象轉化為另一種物理現象的轉折狀態(tài)叫做臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)又可理解為“恰好出現”與“恰好不出現”的交界狀態(tài)。 處理臨界狀態(tài)的基本方法和步驟是：①分析兩種物理現象及其與臨界值相關的條件；②用假設法求出臨界值；③比較所給條件與臨界值的關系，確定物理現象，然后求解 ◎ 例題評析【例7】 如圖所示，光滑的水平桌面上放著一個長為L的均勻直棒，用水平向左的拉力F作用在棒的左端。則棒的各部分相互作用的力沿棒長向左的變化規(guī)律是_______。 【分析與解答】本題研究棒內各部分間的相互作用力的變化規(guī)律，要將整個棒隔離成兩段。 從離右端距離為x處將長棒隔離。若令棒的質量為m，則其右端部分質量為xm/L，整體：F=ma隔離右端部分：T=xma/L T=xF/L【說明】 使用隔離法時，可對構成連接體的不同物體隔離，也可以將同一物體隔離成若干個部分。取隔離體的實質在于把系統(tǒng)的內力轉化為其中某一隔離體的外力，以便應用牛頓定律解題?！纠?】如圖，質量M的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒力F=8N。當小車向右運動速度達到3m/s時，在小車的右端輕放一質量m=2kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數，假定小車足夠長，問： （1）經過多長時間物塊停止與小車間的相對運動？ （2）小物塊從放在車上開始經過所通過的位移是多少？（g?。痉治雠c解答】：（1）依據題意，物塊在小車上停止運動時，物塊與小車保持相對靜止，應具有共同的速度。設物塊在小車上相對運動時間為t，物塊、小車受力分析如圖： 物塊放上小車后做初速度為零加速度為的勻加速直線運動，小車做加速度為勻加速運動。 由牛頓運動定律： 物塊放上小車后加速度： 小車加速度： 由得： （2）物塊在前2s內做加速度為的勻加速運動，后1s同小車一起做加速度為的勻加速運動。 以系統(tǒng)為研究對象： 根據牛頓運動定律，由得： 物塊位移 【例9】 如圖所示，一個彈簧臺秤的秤盤和彈簧質量均不計，盤內放一個質量的靜止物體P，彈簧的勁度系數?，F施加給P一個豎直向上的拉力F，使P從靜止開始向上做勻加速運動。，F是恒力，取，求拉力F的最大值和最小值?！痉治雠c解答】：根據題意，F是變力的時間，這段時間內的位移就是彈簧最初的壓