专题一直线运动与牛顿运动定律应用学案.doc

专题一 直线运动与牛顿运动定律应用【考纲要求】内 容要求说 明1质点 参考系和坐标系非惯性参考系不作要求2路程和位移 时间和时刻3匀速直线运动 速度和速率4变速直线运动 平均速度和瞬时速度5速度随时间的变化规律（实验、探究）6匀变速直线运动 自由落体运动 加速度11牛顿运动定律及其应用加速度不同的连接体问题不作要求；在非惯性系内运动的问题不作要求12加速度与物体质量、物体受力的关系（实验、探究）【物理】必修一 知识点第一章 运动的描述第一节质点、参考系和坐标系质点定义：有质量而不计形状和大小的物质。参考系定义：用来作参考的物体。坐标系定义：在某一问题中确定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。第二节时间和位移时刻和时间间隔在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。路程和位移路程物体运动轨迹的长度。位移表示物体（质点）的位置变化。从初位置到末位置作一条有向线段表示位移。矢量和标量矢量既有大小又有方向。标量只有大小没有方向。直线运动的位置和位移公式：x=x1-x2第三节运动快慢的描述速度坐标与坐标的变化量公式：t=t2-t1速度定义：用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢。公式：v=x/t单位：米每秒（m/s）速度是矢量，既有大小，又有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，速度的方向也就是物体运动的方向。平均速度和瞬时速度平均速度物体在时间间隔内的平均快慢程度。瞬时速度时间间隔非常非常小，在这个时间间隔内的平均速度。速率瞬时速度的大小。第四节 实验：用打点计时器测速度电磁打点计时器电火花计时器练习使用打点计时器用打点计时器测量瞬时速度用图象表示速度速度时间图像（v-t图象）：描述速度v与时间t关系的图象。第五节 速度变化快慢的描述加速度加速度定义：速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。公式：a=v/t单位：米每二次方秒（m/s2）加速度方向与速度方向的关系在直线运动中，如果速度增加，加速度的方向与速度的方向相同；如果速度减小，加速度的大方向与速度的方向相反。从v-t图象看加速度从曲线的倾斜程度就饿能判断加速度的大小。第二章 匀变速直线运动的研究第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律进行实验处理数据作出速度时间图象第二节 匀变速直线运动的速度与时间的关系匀变速直线运动沿着一条直线，且加速度不变的运动。速度与时间的关系式速度公式：v=v0+at第三节 匀变速直线运动的位移与时间的关系匀速直线运动的位移匀变速直线运动的位移位移公式：x=v0t+at2/2第四节 匀变速直线运动的位移与速度的关系公式：v2-v02=2ax第五节 自由落体运动自由落体运动定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。自由落体加速度（重力加速度）定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度。用g表示。一般的计算中，可以取g=9.8m/s2或g=10m/s2公式：v=gt h=gt2/2 v2=2gh h=gT2伽利略对自由落体运动的研究绵延两千年的错误 逻辑的力量 猜想与假说实验验证 伽利略的科学方法【重点知识梳理】一.物体运动的描述1几个易混淆概念的区别（1）路程与位移：路程是指物体运动_ _，位移是表示物体位置变化的物理量，是从_ _到_ _的一条_有向_线段。（2）时间与时刻：时刻是时间轴上的一个_点_，与_状态_（填“状态量”或“过程量”）相对应；时间是时间轴上的一条_线段_，与_过程量_（填“状态量”或“过程量”）相对应。（3）平均速度与平均速率：平均速度是_位移_与所用时间的比值，是矢量；平均速率是_距离_与所用时间的比值，是矢量。（4）速度变化、速度变化率、速度快慢：2加速度（a）（1）物理意义：_速度在单位时间内变化的快慢的物理量_（2）定义式：_avt_（3）决定加速度的因素：_根据牛顿第二定律推出的是决定式为a=F/m影响因素有物体受到力的和物体的质量大小。3匀变速直线运动的规律：（1）速度时间公式：_vt-v0+at_（2）位移时间公式：_（3）位移速度公式： _ _（4）中点时刻的瞬时速度：_4运动图象读懂物理图象的“三步曲”：（1）看明白坐标轴的所表示的物理量；（2）弄清楚纵截距与横截距的物理意义。（3）研究图线的形状（斜率、面积）； 二牛顿运动定律1牛顿第一定律：定性的描述了力与运动的关系，力不是_的原因，是_的原因。2牛顿第二定律：定量的描述了力与运动的关系：_（公式）3牛顿第三定律：为我们转换研究对象提供了理论依据。三牛顿运动定律与直线运动1物体做直线运动的条件：_。2探究加速度与力、质量的关系：实验中应思考解决好以下三个问题：（1）怎样测量（或比较）物体的加速度（2）怎样提供和测量物体所受的恒力（3）怎样由实验数据得出结论。匀变速直线运动问题解题方法匀变速直线运动是高中物理课本中一个重点内容，贯穿整个高中物理，高考中既可以单独考查运动学，也可以跟电磁学相结合综合考查，是高考中必定考查的重要内容之一。匀变速直线运动的公式较多，且公式间存在相互联系，还有一些重要的推论，因此，匀变速直线运动的问题灵活多变，方法也比较多，所以需要我们系统掌握。否则会出现思路混乱，乱套公式的现象。1、解题时巧选公式的方法 （1）若题目不涉及位移，一般选用公式：（2）若题目不涉及末速度，一般选用公式：（3）若题目不涉及时间，一般选用公式：（4）若题目不涉及加速度，用：（5）若题目涉及相等时间间隔问题，一般选用：注意：（1）基本公式和推论适用条件都是物体做匀变速直线运动，故应用它们解题时要先明确物体的运动性质。 （2）它们都是矢量式，应用它们解题时应先根据规定的正方向确定好所有矢量的正负值。匀变速直线运动解题过程中，公式的选择不同，解题过程的繁简程度也不同。解题时，应根据题目的条件，恰当、灵活的运用公式。匀变速直线运动问题的解题思想（1）选定研究对象，分析各阶段运动性质；（2）根据题意画运动草图（3）根据已知条件及待求量，选定有关规律列出方程，注意抓住加速度a这一关键量；（4）统一单位制，求解方程。2、“知三求二法”用“三个基本公式”解题速度公式，位移公式和速度位移公式三个公式是匀变速直线运动的基本公式，是变速直线运动规律的基本反映，原则上讲，有这三个公式可以解决所有的匀变速直线运动问题。 这三个公式中一共涉及五个物理量：初速度v0、末速度vt、加速度a、时间t和位移x，这五个物理量共同描述一个匀变速直线运动过程。每个公式由四个物理量构成，只要知道其中三个量，就可以求出其他两个量。这样，我们在研究匀变速直线运动问题时，可以先确定一个过程，在这个过程中找上述五个量中的三个，如果能找到三个就可以用基本公式求出另外两个。如果一个匀变速直线运动过程只知道两个量，要把这个过程与另外一个过程相联系，找出它们的关系立方程组求解。例题1、火车沿平直铁轨匀加速前进，通过某一路标时的速度为3m/s， 经历1min后前进540m，又需经多少时间，火车的速度才能达到18m/s ?3、运用“平均速度”推论公式求解原则上运用三个基本公式中的两个，任何匀变速直线运动的问题都能解，但往往运用推论式解题更简单。匀变速直线运动的平均速度： 。平均速度等于中间时刻的速度，等于初末速度之和的一半，在知道位移和时间，或者初末速度的时候，可以求出运动过程的平均速度和中间时间的速度，解题更简单。例题2、作匀变速直线运动的物体，在某一时刻前时间内位移为X1在该时刻后时间内位移为X2则物体的加速度为 。前t1时间的中点时刻的瞬时速度;后t2时间的中点时刻的瞬时速度这两个速度的时间间隔为t=(t1+t2)/2 a=(V2-V1)/t=(x2/t2-x1/t1)(t1+t2)/2=2(x2t1-x1t2)/t1t2(t1+t2)4、相等时间间隔的特殊比例推论对于特殊的匀变速直线运动，运用基本公式解题可以解出来，但比较复杂。而应用我们的推论比例公式来解题就非常简单。在题目中提到：某段时间间隔与另一段相等时间间隔的位移、位移差等文字的时候，就应该注意选择特殊比例来解题是否更简单。（1）逐差公式：；（3）若是初速度的匀加速直线运动，可用以下比例式解题： 1t末、2t末、3t末即时速度v=at之比为： 前1t、前2t、前3t内的位移s=at2/2之比为： 第1t、第2t、第3t内的位移之比为：A B C D例题3、一质点沿AD直线作匀加速直线运动，如图，测得它在AB、BC、CD三段的时间均为t，测得位移AC=L1，BD=L2，试求质点的加速度？例题4屋檐上每隔一定时间T滴下一滴水，当第5滴水正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，如图所示，问：（1）滴水的时间间隔T是多少？（2）此屋檐离地面多高？（g=10m/s2）5、“逆向思维法”解题逆向过程处理(逆向思维法)是把运动过程的“末端”作为“初态”的反向研究问题的方法，如物体做加速运动看成反向的减速运动，物体做减速运动看成反向的加速运动处理。该方法一般用在末状态已知的情况，尤其是在末速度为0的时候运用，反向看做初速度为0的匀加速直线运动解题会非常简单。例题5、运行着的汽车制动后做匀减速直线滑行，经3.5s停止，试问它在制动开始的1s内、2s内、3s内通过的位移之比为多少？6、用xt图像vt图像来解题识图方法：一轴、二线、三斜率、四面积、五交点。一轴：首先明确所给的图是什么图。即认清图象中横纵轴所代表的物理量及它们的函数关系。特别是那些图形相似容易混淆的图象，更要注意区分。二线：表示研究对象的变化过程和规律，如vt图象中图线若为倾斜直线，则表示物体做匀变速直线运动。三斜率：表示横、纵坐标上两物理量的比值，常有一个重要的物理量与之对应。用于求解定量计算对应物理量的大小和定性分析变化的快慢问题.如xt图象的斜率表示速度大小，vt图象的斜率表示加速度大小。四面积：图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程的物理量相对应。如vt图象与横轴包围的“面积”大小表示位移大小。五交点：如位移时间图象的交点表示两物体相遇。速度时间图象的交点表示两物体速度相等。例4、 物体沿一直线运动，在t时间内通过的路程为S，它在中间位置S/2处的速度为V1，在中间时刻t/2时的速度为V2，则V1和V2的关系为（ ）A. 当物体做匀加速直线运动时，v1v2 B. 当物体做匀减速直线运动时，v1v2 C. 当物体做匀速直线运动时，v1=v2D. 当物体做匀减速直线运动时，v1v2 【分类典型例题】题型一：运动基本概念的辨析与匀变速直线运动基本规律的应用解决这类问题需要注意：这类习题最大的特点就是解法较多，选择一个较好的方法可以又快又准确地得到回答，关键是对基本概念、基本规律深入的理解与掌握。 虽然这类习题在高考试题中单独出现的可能性较小，但是在综合题中却是非常重要的环节，是完整给出正确答案的基础。 例1做匀加速直线运动的物体，依次通过A、B、C三点，位移sAB=sBC，已知物体在AB段的平均速度大小为3m/s，在BC段的平均速度大小为6m/s，那么物体在B点的瞬时速度大小为A4m/sB4.5m/sC5m/sD5.5m/s 题型二：追及与相遇的问题解决这类问题需要注意：画出示意图来表明两个物体追及过程中的空间关系，特别注意的是两个物体相遇时的临界条件。 例2在一条平直的公路上，乙车以10m/s的速度匀速行驶，甲车在乙车的后面做初速度为15m/s，加速度大小为0.5m/s2的匀减速运动，则两车初始距离L满足什么条件可以使（1）两车不相遇；（2）两车只相遇一次；（3）两车能相遇两次（设两车相遇时互不影响各自的运动）。aF0246t/sFN5.550246v/ms1t/s1题型三：牛顿定律与图象的综合应用。解决这类问题需要注意： 利用图象分析研究对象的受力特点是及运动性质，然后结合题意运用牛顿第二定律。 例3固定光滑细杆与地面成一定倾角，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所示，取重力加速度g10m/s2。求：（1）小环的质量m；（2）细杆与地面间的倾角a。 变式训练3放在水平面上的物块，受到方向不变水平推力F的作用，F与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示，取重力加速度g=10 m/s2。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数m分别为O246t/sF/N123O246t/sv/（ms1）24Am=0.5kg，m=0.4Bm=1.5kg，m=Cm=0.5kg，m=0.2Dm=1kg，m=0.2题型四：连接体问题解决这类问题需要注意：若连接体内（即系统内）各物体具有相同的加速度时，应先把连接体当成一个整体（即看成一个质点），分析其受到的外力及运动情况，利用牛顿第二定律求出加速度若连接体内各物体间有相互作用的内力，则把物体隔离，对某个物体单独进行受力分析（注意标明加速度的方向），再利用牛顿第二定律对该物体列式求解。 变式训练4如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m和2mm2mm2mF的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是mg。现用水平拉力F拉其中一个质量为2m