高考物理 力与运动复习课件2.ppt

一切物体总保持或 直到有外力迫使它改变这种运动状态为止 这个结论叫牛顿第一定律 牛顿第一定律有两层含义 1 保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性 物体的运动不需要用力来维持 2 要使物体的运动状态 即速度大小或方向 改变 必须施加力的作用 力是的原因 1 牛顿第一定律 静止 匀速运动状态 改变物体运动状态 一切物体都具有保持原来的性质 这就是惯性 1 惯性是物体的固有属性 与物体的受力情况及运动状态无关 2 惯性不是力 惯性是物体的一种属性 即保持原来运动状态不变的属性 物体的运动状态不需要力来维持 因此惯性不是维持物体运动状态的力 2 惯性 匀速直线运动状态或静止状态 3 当物体受到外力改变其运动状态时 惯性表现为物体的速度在原来的基础上发生变化的 4 物体的惯性大小是由决定的 是物体惯性大小的唯一量度 质量大的物体 质量小的物体 难易程度 质量 质量 惯性大 惯性小 速度是描述物体运动状态的物理量 物体的速度变化了 即物体运动状态发生了改变 运动状态的改变包括如下几种情形 1 速度的变化 2 速度的发生变化 3 速度的同时发生变化 3 运动状态的改变 大小 方向 大小和方向 注意 运动状态的改变 不是指物体位置的变化 即不是位移的改变 而是指速度的改变 运动状态不变的形式只有两种 运动状态 静止状态和匀速直线 1 定律内容 物体的加速度跟物体所受的合外力成比 跟物体的质量成比 2 数学公式 f kma或f ma注意 当公式f kma中的各物理量均用国际单位制时 k 1 即公式f kma简化为公式f ma 牛顿第二定律定义了牛顿这个物理单位 使质量为1kg的物体产生了1m s2的加速度的力为1n 即1n 1kg m s2 4 牛顿第二定律 反 正 1 f ma是一个矢量方程 应用时应规定正方向 凡是和正方向相同的力或加速度取 反之取 一般情况下取加速度的方向为正方向 物体的加速度a和物体所受合外力f合方向始终相同 即物体在合外力f合的方向上产生加速度a 5 对牛顿第二定律的理解 正值 负值 a 2 f ma是力的瞬时作用规律 力和加速度 且在每一瞬间都是比对应的关系 3 牛顿第二定律仅适用于惯性参考系 即所选参考系必须是静止的或匀速运动的 在中学物理中 一般取地面为参考系 4 在牛顿第二定律f ma中 f m a必须对应同一物体 5 牛顿第二定律适用于宏观物体做低速运动的情况 同时产生 同时变化 同时消逝 正 1 物体受到几个力的作用时 每个力各自独立地使物体产生一个加速度 就像其它力不存在一样 这个性质叫做力的独立作用原理 2 对力的独立作用原理的认识 作用在物体上的一个力 总是独立地使物体产生一个加速度 与物体是否受到其它力的作用无关 如落体运动和抛体运动中 不论物体是否受到空气阻力 重力产生的加速度总是g 6 力的独立作用原理 作用在物体上的一个力产生的加速度 与物体所受到的其他力是同时作用还是有先后关系无关 例如 跳伞运动员开伞前 只受重力作用 忽略空气阻力 开伞后既受重力作用又受阻力作用 但重力产生的加速度总是g 物体在某一方向受到一个力 就会在这个方向上产生加速度 这一加速度不仅与其他方向的受力情况无关 还和物体的初始运动状态无关 例如 在抛体运动中 不论物体的初速度方向如何 重力使物体产生的加速度总是g 方向总是竖直向下的 2009 青岛模拟 下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇文章 阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中 飞船内宇航员通过无线电与家中上小学的儿子汤姆通话 宇航员 汤姆 我们现在已关闭火箭上所有的推动机 正向月球飞去 汤姆 你们关闭了所有的推动机 那么靠什么力量推动火箭向前运动 宇航员犹豫了半天 说 我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧 若不计星球对火箭的作用力 由上述材料可知下列说法错误的是 1 牛顿第一定律 a 汤姆问话所体现的物理思想是 力是维持物体运动的原因 b 宇航员答话体现的物理思想是 力是维持物体运动的原因 c 宇航员答话体现的物理思想是 物体运动不需要力来维持 d 宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行 解析 牛顿第一定律告诉我们 力是改变物体运动状态的原因 但力不是维持速度的原因 物体在没有受力时就可以保持原有的运动状态 故上述材料错误的是b 答案 b 下列说法正确的是 a 一同学看见某人用手推静止的小车 却没有推动 于是说 是因为这辆车惯性太大的缘故b 运动得越快的汽车越不容易停下来 是因为汽车运动得越快 惯性越大c 把一个物体竖直向上抛出后 能继续上升 是因为物体仍受到一个向上的推力d 放在光滑水平桌面上的两个物体 受到相同大小的水平推力 加速度大的物体惯性小 解析 力是改变物体运动状态的原因 这里所说的 力 是指物体所受的合力 而不是某一个力 该同学推不动物体 是由于物体还受到摩擦力作用 其合力仍为零的缘故 故a选项错误 惯性大小的唯一量度是质量 惯性大小与运动速度大小 运动时间长短无关 故b选项也错 力是改变运动状态的原因 而不是维持运动的原因 物体的运动不需要力来维持 一个物体竖直向上抛出后能继续上升是由于物体具有惯性的缘故 而不是抛出后物体还受到竖直向上的作用力 故c选项错误 答案 d 如图3 1 1所示 x y z为三个物块 k为轻质弹簧 l为轻线 系统处于平衡状态 现若将l突然剪断 用ax ay分别表示剪断时x y的加速度 则有 a ax 0 ay 0b ax 0 ay 0c ax 0 ay 0d ax 0 ay 0 2 牛顿第二定律的瞬时性 解析 系统处于平衡状态 现若将l突然剪断 由于弹簧还没来得及收缩 两弹簧的弹力在瞬间不变 对于物块x受力仍然平衡 ax 0 因剪断细线后 细线对物块y的拉力突然消失 所受合力不为零 ay 0 故b选项正确 答案 b 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意两种基本模型 1 弹簧 或橡皮绳 它的特点是形变量大 形变恢复需要较长时间 在瞬时问题中 其弹力的大小往往可以看成不变 弹力不能突变 2 钢丝 包括细线 接触面 等属于刚体 它们可认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体 若剪断 或脱离 后 其中弹力立即消失 不需要形变恢复时间 即线的拉力可突变 一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时 均可按此模型处理 如图3 1 2所示 两个质量相同的小球a和b 甲图中两球用不可伸长的细绳连接 然后用细绳悬挂起来 若剪断悬挂线oa的瞬间 a球和b球的加速度分别是多少 乙图中两球间用轻弹簧连接 也用细绳悬挂起来 剪断细绳瞬间 a球与b球的加速度又分别是多少 答案 甲 aa ab g 乙 aa 2g ab 0 如图3 1 3所示 小车沿水平面向右做加速直线运动 车上固定的硬杆和水平面的夹角为 杆的顶端固定着一个质量为m的小球 当车运动的加速度逐渐增大时 杆对小球的作用力 f1至f4变化 的受力图形 oo 沿杆方向 可能是下图中的 3 牛顿第二定律的矢量法 解析 根据牛顿第二定律知小球受到的合外力f合 ma 方向水平向右 f合由竖直向下的重力和杆对小球作用力合成 因f合水平向右 所以f1 f2 f3 f4的竖直分力恒等于重力 水平分力应等于ma 且不断增大 只有c图符合要求 答案 c 细绳拴一个质量为m的小球 小球用固定在墙上的水平弹簧支撑 小球与弹簧不粘连 平衡时细绳与竖直方向的夹角为53 如图3 1 4所示 以下说法正确的是 已知cos53 0 6 sin53 0 8 答案 d 一物体的质量为5kg 受到互成90 的两个力f1 f2的作用 f1 30n f2 40n 这个物体产生的加速度是多大 4 力的独立作用原理 答案 10m s2 该题利用了力的独立作用原理和运动的独立性原理 在处理物体互相垂直的方向上受力而参与互相垂直方向的运动时 应用此原理最为简捷 处于光滑水平面上的质量为2kg的物体 开始静止 先给它一个向东的6n的力f1作用2s后 撤去f1 同时给出一个向南的8n的力f2 又作用2s后撤去 求此物体在4s内的位移大小 答案 19 7m 5 牛顿第二定律的解题 解析 球受到重力mg 杆的支持力fn 杆的摩擦力ff和竖直向上的拉力四个力的作用 如图3 1 8所示 建立直角坐标系 则由牛顿第二定律得fsin30 mgsin30 ff ma fcos30 mgcos30 fn ff fn联立以上各式即可解得a 2 5m s2 答案 2 5m s2 正交分解法 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时 通常采用正交分解法解题 为减少矢量的分解 建立坐标系时 确定x轴的正方向常用三种方法 1 分解力不分解加速度 此时一般规定加速度a的方向为x轴正方向 垂直于加速度的方向为y轴 有 fx ma 沿加速度方向 fy 0 垂直加速度方向 2 分解加速度不分解力 此法以某种力的方向为x轴正方向 建立直角坐标系 再把加速度分解在x轴和y轴上 3 既分解力又分解加速度 此法根据所要研究的问题 确定x轴的方向和y轴的方向 再把力 加速度或速度等矢量同时分解在x轴和y轴上 有 fx max fy may 如图3 1 9所示 质量为10kg的物体在f 200n的水平推力作用下 从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动 斜面固定不动 与水平地面的夹角 37 力f作用2秒钟后撤去 物体在斜面上继续上滑了1 25秒钟后 速度减为零 求 物体与斜面间的动摩擦因数 和物体的总位移x 已知sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 解析 设力f作用时物体沿斜面上升加速度为a1撤去力f后其加速度变为a2 则a1t1 a2t2 有力f作用时 物体受力为 重力mg 推力f 支持力fn1 摩擦力ff1在沿斜面方向上 由牛顿第二定律可得 fcos mgsin ff1 ma1 ff1 fn1 mgcos fsin 撤去力f后 物体受重力mg 支持力fn2 摩擦力ff2在沿斜面方向上 由牛顿第二定律得 mgsin ff2 ma2 ff2 fn2 mgcos 联立 式 代入数据得 a2 8m s2a1 5m s2 0 25物体运动的总位移 答案 0 2516 25m 例 如图3 1 10物体a叠放在物体b上 b置于光滑水平面上 a b质量分别为ma 6kg mb 2kg a b之间的动摩擦因数 0 2 开始时f 10n 此后逐渐增加 在增大到45n的过程中 则 a 当拉力f 12n时 两物体均保持静止状态b 两物体开始没有相对运动 当拉力超过12n时 开始相对滑动c 两物体间从受力开始就有相对运动d 两物体间始终没有相对运动 错解 因为静摩擦力的最大值近似等于滑动摩擦力 fmax n 0 2 6 12 n 所以当f 12n时 a物体就相对b物体运动 f 12n时 a相对b不运动 所以a b选项正确 分析纠正 首先以a b整体为研究对象 受力如图3 1 11 在水平方向只受拉力f 根据牛顿第二定律列方程 f ma mb a 再以b为研究对象 如图3 1 12 b水平方向受摩擦力 答案 d 评析 物理解题中必须非常严密 一点的疏忽都会导致错误 避免错误发生的最好方法就是按规范解题 每一步都要有依据 为了安全 在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离 已知某高速公路的最高限速v 120km h 假设前方车突然停止 后车司机从发现这一情况 经操纵刹车 到汽车开始减速时经历的时间 即反应时间 t 0 50s 刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0 40倍 该高速公路上汽车的距离s至少应为多少 取重力加速度g 10m s2 答案 1 6 102m 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 小球孔径大于细杆直径 如图3 1 13所示 1 当杆在水平方向上固定时 调节风力的大