高中物理 第5章 研究力和运动的关系章末总结课件 沪科版必修1.ppt

章末总结 第5章研究力和运动的关系 内容索引 网络构建 题型探究重点难点各个击破 达标检测当堂检测巩固反馈 网络构建 研究力和运动的关系 牛顿第一定律 内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 直到为止 理解 力是的原因一切物体在任何情况下都具有惯性 惯性大小由唯一决定 外力迫使它改变运动状态 改变物体运动状态 质量 研究力和运动的关系 牛顿第二定律 内容 物体的加速度跟受到的成正比 跟物体的成反比表达式 f 理解 矢量性 a的方向与相同瞬时性 a随f的变化而变化独立性 每个力都可独立地使物体产生加速度同体性 f a m是同一个物体的三个量 作用力 质量 ma f的方向 研究力和运动的关系 牛顿第二定律的应用 两类基本问题 已知运动情况求受力情况已知受力情况求运动情况 超重和失重 超重 加速度向上 ng失重 加速度向下 ng完全失重 加速度向下且等于g 题型探究 一 动力学的两类基本问题 1 掌握解决动力学两类基本问题的思路方法 其中受力分析和运动过程分析是基础 牛顿第二定律和运动学公式是工具 加速度是连接力和运动的桥梁 2 求合力的方法 1 平行四边形定则 若物体在两个共点力的作用下产生加速度 可用平行四边形定则求f合 然后求加速度 2 正交分解法 物体受到三个或三个以上的不在同一条直线上的力作用时 常用正交分解法 一般把力沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解 例1如图1所示 楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成 37 角 一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板 工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上 大小为f 10n 刷子的质量为m 0 5kg 刷子可视为质点 刷子与天花板间的动摩擦因数 0 5 天花板长为l 4m g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 试求 1 刷子沿天花板向上的加速度 图1 答案2m s2 答案 解析 解析以刷子为研究对象 设滑动摩擦力为f 天花板对刷子的弹力为n 受力分析如图所示 由牛顿第二定律得 f mg sin37 f mg cos37 ma代入数据 得a 2m s2 2 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间 答案2s 答案 解析 代入数据解得t 2s 二 图像在动力学中的应用 1 常见的图像形式在动力学与运动学问题中 常见 常用的图像是位移图像 s t图像 速度图像 v t图像 和力的图像 f t图像 等 这些图像反映的是物体的运动规律 受力规律 而绝非代表物体的运动轨迹 2 对f t图像要结合物体受到的力 根据牛顿第二定律分别求出各段的加速度 分析每一时间段的运动性质 3 对a t图像 要注意加速度的正 负 分析每一段的运动情况 然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程 4 对f a图像 首先要根据具体的物理情景 对物体进行受力分析 然后根据牛顿第二定律推导出a f间的函数关系式 由函数关系式明确图像的斜率 截距的意义 从而求出未知量 例2如图2甲所示 固定光滑细杆与地面成一定夹角为 在杆上套有一个光滑小环 小环在沿杆方向的推力f作用下向上运动 推力f与小环速度v随时间变化规律如图乙所示 取重力加速度g 10m s2 求 图2 答案 1 1kg 2 30 答案 解析 1 小环的质量m 2 细杆与地面间的夹角 解析由题图得 0 2s内 根据牛顿第二定律可得 前2s有f1 mgsin ma2s后有f2 mgsin 联立两式代入数据可解得 m 1kg 30 针对训练放在水平地面上的一物块 受到方向不变的水平推力f的作用 f的大小与时间t的关系如图3甲所示 物块速度v与时间t的关系如图乙所示 取重力加速度g 10m s2 由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数 分别为 图3 甲乙 a 0 5kg 0 4b 1 5kg c 0 5kg 0 2d 1kg 0 2 答案 解析 解析由f t图像和v t图像可得 物块在2s到4s内所受外力f1 3n 物块在4s到6s所受外力f2 2n 物块做匀速直线运动 则f2 f f mg联立以上各式并代入数据解得m 0 5kg 0 4 故a选项正确 三 传送带问题 传送带传送货物时 一般情况下 由摩擦力提供动力 而摩擦力的性质 大小 方向和运动状态密切相关 分析传送带问题时 要结合相对运动情况 分析物体受到传送带的摩擦力方向 进而分析物体的运动规律是解题的关键 注意因传送带由电动机带动 一般物体对传送带的摩擦力不影响传送带的运动状态 例3如图4所示 水平传送带正在以v 4m s的速度匀速顺时针转动 质量为m 1kg的某物块 可视为质点 与传送带之间的动摩擦因数 0 1 将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上 g取10m s2 图4 1 如果传送带长度l 4 5m 求经过多长时间物块将到达传送带的右端 解析 答案3s 答案 解析物块放到传送带上后 在滑动摩擦力的作用下先向右做匀加速运动 由 mg ma得a g 若传送带足够长 匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向右做匀速运动 因为4 5m 8m 所以物块一直加速 2 如果传送带长度l 20m 求经过多长时间物块将到达传送带的右端 解析 解析因为20m 8m 所以物块速度达到传送带的速度后 摩擦力变为0 此后物块与传送带一起做匀速运动 故物块到达传送带右端的时间t t1 t2 7s 答案7s 答案 达标检测 1 动力学的两类基本问题 如图5所示 在倾角 37 的足够长的固定的斜面底端有一质量m 1 0kg的物体 物体与斜面间动摩擦因数 0 25 现用轻细绳拉物体由静止沿斜面向上运动 拉力f 10n 方向平行斜面向上 经时间t 4 0s绳子突然断了 求 1 绳断时物体的速度大小 1 2 3 图5 解析 答案 答案8 0m s 解析物体沿斜面向上运动过程中 受拉力f 斜面支持力n 重力mg和摩擦力f 如图甲所示 1 2 3 设物体沿斜面向上运动的加速度为a1 根据牛顿第二定律有 f mgsin f ma1又f n n mgcos 联立以上各式代入数据解得 a1 2 0m s2t 4 0s时物体的速度大小v1 a1t 8 0m s 2 从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间 已知sin37 0 60 cos37 0 80 取g 10m s2 答案 解析 答案4 2s 1 2 3 绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动 设运动的加速度大小为a2 受力分析如图乙所示 则根据牛顿第二定律有 mgsin f ma2 解得a2 8 0m s2 1 2 3 此后物体沿斜面匀加速下滑 设物体沿斜面下滑的加速度为a3 受力分析如图丙所示 根据牛顿第二定律可得mgsin f ma3 得a3 4 0m s2设物体由最高点下滑到斜面底端的时间为t3 所以物体从绳子断了开始到返回斜面底端的时间为t t2 t3 4 2s 1 2 3 答案 1 2 3 2 图像在动力学中的应用 如图6甲所示为一风力实验示意图 开始时 质量为m 1kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上 并静止于o点 现用沿杆向右的恒定风力f作用于小球上 经时间t1 0 4s后撤去风力 小球沿细杆运动的v t图像如图乙所示 g取10m s2 试求 1 小球沿细杆滑行的距离 图6 解析 答案1 2m 1 2 3 2 小球与细杆之间的动摩擦因数 解析 答案 答案0 25 由牛顿第二定律得 mg ma2 即动摩擦因数 0 25 1 2 3 3 风力f的大小 解析 答案 答案7 5n 由牛顿第二定律得f mg ma1 解得f 7 5n 1 2 3 3 传送带问题 如图7所示 水平传送带以2m s的速度匀速运动 传送带长ab 20m 今在其左端将一工件轻轻放在上面 工件被带动 传送到右端 已知工件与传送带间的动摩擦因数 0 1 g 10m s2 试求 1 工件开始时的加速度a 解析 答案 答案1m s2 方向水平向右 解析工件被放在传送带上时初速度为零 相对于传送带向左运动 受滑动摩擦力向右 大小为f mg 工件加速度a g 0 1 10m s2 1m s2 方向水平向