高中物理 第三章 牛顿运动定律章末整合 教科版必修1.ppt

高中物理 必修1 教科版 章末整合 第三章牛顿运动定律 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 直到有外力迫使它改变这种状态为止 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 牛顿运动定律的应用 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 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 车厢中有一倾角为 30 的斜面 当车厢以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 在某次消防演习中 消防队员从一根竖直的长杆上由静止滑下 经过2 5s落地 已知消防队员与杆之间摩擦力f的大小与他自身重力mg的大小的比值随时间的变化如图3所示 g取10m s2 1 试说明消防队员在下滑过程中加速度的大小和方向是否变化 并求出相应的加速度 分类突破 图3 1 t1 1s时间内 加速度方向向下 mg f1 ma1 a1 4m s2 在接下来的t2 1 5s时间内 加速度方向向上 f2 mg ma2 a2 2m s2 加速度的大小和方向都发生了变化 例3 在某次消防演习中 消防队员从一根竖直的长杆上由静止滑下 经过2 5s落地 已知消防队员与杆之间摩擦力f的大小与他自身重力mg的大小的比值随时间的变化如图3所示 g取10m s2 2 求消防队员在下滑过程中最大速度的大小 3 求消防队员落地时速度的大小 分类突破 图3 匀加速下滑 匀减速下滑 2 最大速度vm a1t1 4m s 3 落地时的速度v vm a2t2 1m s 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