高中物理 第4章 牛顿运动定律 章末整合课件 新人教版必修1.ppt

高中物理 必修1 人教版 第四章牛顿运动定律 章末整合 网络构建 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿运动定律 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 理解 力是改变物体运动状态的原因 一切物体在任何情况下都具有惯性 质量是惯性大小的唯一量度 探究过程 控制变量 f不变 a与m成反比 m不变 a与f成正比 内容 物体的加速度的大小跟它受到的作用力成正比 跟它的质量成反比 加速度的方向跟作用力的方向相同 网络构建 牛顿第二定律 牛顿运动定律 力学单位制 基本量与基本单位 导出单位 单位制的应用 理解 矢量性 a的方向与f的方向一致 瞬时性 a随f的变化而变化 独立性 每个力都能产生一个加速度 表达式 f ma 牛顿第三定律 内容 两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 理解 同时产生 同时变化 同时消失 同种性质 分别作用在两个相互作用的物体上 作用 反作用力和一对平衡力的区别 网络构建 牛顿运动定律 牛顿运动定律 已知运动情况求受力情况 两类基本问题 已知受力情况求运动情况 超重和失重 失重 加速度a向下 fn g 超重 加速度a向上 fn g 完全失重 a g fn g 共点力作用下物体的平衡 平衡状态 静止或匀速直线运动 平衡条件 f合 0 求解方法 正交分解法 三角形法 直角三角形法 相似三角形法 分类突破 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 力 加速度 运动状态 第一类问题 第二类问题 运动学 牛顿第二定律 受力分析 公式 分类突破 2 求合力的方法 1 平行四边形定则 由牛顿第二定律f合 ma可知 f合是研究对象受到的外力的合力 加速度a的方向与f合的方向相同 解题时 若已知加速度的方向就可推知合力的方向 反之 若已知合力的方向 亦可推知加速度的方向 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 火车厢中有一倾角为 30 的斜面 当火车以a 10m s2的加速度沿水平方向向左运动时 斜面上的物体m还是与车厢保持相对静止 试分析物体m所受的摩擦力的方向 分类突破 图1 假定所受的静摩擦力沿斜面向上 mg fn ff x y fncos30 ff sin30 mg fnsin30 ffcos30 ma ff 5m 1 n 负值说明ff的方向沿斜面向下 竖直 水平 例2 风洞实验室中可产生水平方向的 大小可调节的风力 现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室 小球孔径略大于细杆直径 如图2所示 1 当杆在水平方向上固定时 调节风力的大小 使小球在杆上匀速运动 这时小球所受的风力为小球所受重力的0 5倍 求小球与杆间的动摩擦因数 2 保持小球所受风力不变 使杆与水平方向间夹角为37 并固定 则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少 sin37 0 6 cos37 0 8 分类突破 图2 mg fn f ff 1 f mg f 0 5mg 0 5 例2 2 保持小球所受风力不变 使杆与水平方向间夹角为37 并固定 则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少 sin37 0 6 cos37 0 8 分类突破 图2 mg fn f ff 37 37 2 沿杆方向 垂直于杆的方向 fcos37 mgsin37 ff ma fn fsin37 mgcos37 0 ff fn 二 牛顿运动定律中的图象问题 动力学中的图象常见的有f t图象 a t图象 f a图象等 1 对于f a图象 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 由函数关系式结合图象明确图象的斜率 截距的意义 从而由图象给出的信息求出未知量 分类突破 2 对a t图象 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 3 对f t图象要结合物体受到的力 根据牛顿第二定律求出加速度 分析每一时间段的运动性质 例3 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 由这两个图象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 a 0 5kg 0 4b 1 5kg 0 4c 0 5kg 0 2d 1kg 0 2 分类突破 图3 匀速 ff f 2n 匀加速 f ff ma 3 2 m2 m 0 5kg 例4 如图4 a 所示 用一水平外力f拉着一个静止在倾角为 的光滑斜面上的物体 逐渐增大f 物体做变加速运动 其加速度a随外力f变化的图象如图 b 所示 若重力加速度g取10m s2 根据图 b 中所提供的信息可以计算出 a 物体的质量为1kgb 斜面的倾角为37 c 加速度为6m s2时物体的速度d 物体能静止在斜面上所施加的最小外力为10n 分类突破 图4 mg fn x方向 fcos mgsin ma x y 20n 2m s2 30n 6m s2 m 2kg 37 当a 0时 可解得 f 15n 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 找到摩擦力发生突变的临界点是解题的关键 分类突破 例5 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 用于对旅客的行李进行安全检查 图5为一水平传送带装置示意图 绷紧的传送带ab始终保持v 1m s的恒定速率运行 一质量为m 4kg的行李无初速度地放在a处 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动 设行李与传送带间的动摩擦因数 0 1 ab间的距离l 2m g取10m s2 1 求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小 2 求行李在传送带上运动的时间 分类突破 图5 mg fn ff 1 ff mg 4n ff ma a 1m s2 2 匀加速运动 v at1 t1 1s 匀速运动 运动的总时间为t t1 t2 2 5s 针对训练某飞机场利用如图6所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上 传送带与地面的夹角 30 传送带两端a b的距离l 10m 传送带以v 5m s的恒定速度匀速向上运动 在传送带底端a轻放上一质量m 5kg的货物 货物与传送带间的动摩擦因数 求货物从a端运送到b端所需的时间 g取10m s2 分类突破 图6 mg fn ff x y mgcos30 mgsin30 ma a 2 5m s2 匀速运动位移 x2 l x1 5m 货物从a到b所需的时间 t t1 t2 3s 四 共点力作用下的平衡问题常用方法 1 矢量三角形法 合成法 2 正交分解法 物体受三个力作用而平衡时 其中任意两个力的合力与第三个力大小相等 方向相反 且这三个力首尾相接构成封闭三角形 可以通过解三角形来求解相应力的大小和方向 常用的有直角三角形 动态三角形和相似三角形 在正交分解法中 平衡条件f合 0可写成 fx f1x f2x fnx 0 即x方向合力为零 fy f1y f2y fny 0 即y方向合力为零 分类突破 分类突破 3 整体法和隔离法 在选取研究对象时 为了弄清楚系统 连接体 内某个物体的受力情况 可采用隔离法 若只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时 一般可采用整体法 例6 如图7所示 光滑半球形容器固定在水平面上 o为球心 一质量为m的小滑块 在水平力f的作用下静止于p点 设滑块所受支持力为fn op与水平方向的夹角为 下列关系正确的是 a f b f mgtan c fn d fn mgtan 分类突破 图7 f mg fn f合 例7 如图8所示 质量m1 5kg的物体 置于一粗糙的斜面体上 斜面倾角为30 用一平行于斜面的大小为30n的力f推物体 物体沿斜面向上匀速运动 斜面体质量m2 10kg 且始终静止 g取10m s2 求 1 斜面体对物体的摩擦力 2 地面对斜面体的摩擦力和支持力 分类突破 图8 1 隔离法 m1g fn ff x y 30 x方向 f m1gsin30 ff ff 5n 方向沿斜面向下 例7 如图8所示 质量m1 5kg的物体 置于一粗糙