高一物理人教必修一同步课件第四章牛顿运动定律

1、,第四章,牛顿运动定律,学案9 章末总结,专题整合,自我检测,网络构建,网络构建,牛顿运动定律,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，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 的原因 一切物体在任何情况下都具有惯性， 是惯 性大小的惟一量度,运动状态,质量,牛顿 第二 定律,内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ， 跟它的质量成 ，加速度的方向跟 相同 表达式：Fma,理解,性：a的方向与F的方向一致 性：a随F的变化而变化 独立性：每个力都能使物体产生一个加速度,正比,反比,作用力的方向,矢量,瞬时,力学单位制：基本量与基本单位、导出单位、单

2、位制 的应用,牛顿 第三 定律,内容： 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 分别作用在 相互作用的物体上 作用力、反作用力和一对平衡力的区别,两个,性质,两个,牛顿运动定律的应用,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,超重与失重,失重：加速度a ，FNG 完全失重：a_，FN0,向下,向上,g,共点力作用下物体的平衡,平衡状态：静止或 平衡条件：,求解方法,三角形法,直角三角形法 相似三角形法,匀速直线运动,F合0,正交分解法,一、动力学的两类基本问题,专题整合,1.掌握解决动力学两类基本问题

3、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)合成法 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F10 N，刷子的质量为m0.5 kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数0.5，天花

4、板长为L4 m，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，试求：,图1,(1)刷子沿天花板向上的加速度；,解析以刷子为研究对象，受力分析如图,设滑动摩擦力为Ff，天花板对刷子的弹力为FN，由牛顿第二定律得 (Fmg)sin 37(Fmg)cos 37ma 代入数据，得a2 m/s2.,答案2 m/s2,(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.,代入数据，得t2 s.,答案2 s,二、图象在动力学中的应用 1.常见的图象形式 在动力学和运动学问题中，常见、常用的图象是位移图象(xt图象)、速度图象(vt图象)和力的图象(Ft图象、Fa图象)等，这些图象反映的是物体的运动

5、规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹.,2.图象问题的分析方法 (1)对Ft图象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. (2)对at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Fa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aF间的函数关系式，由函数关系式明确图象的斜率、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

6、示，取重力加速度g10 m/s2.求：,图2,(1)小环的质量m； (2)细杆与地面间的夹角.,根据牛顿第二定律可得：前2 s有F1mgsin ma 2 s后有F2mgsin ，代入数据可解得：m1 kg，30.,答案(1)1 kg (2)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g10 m/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为(),甲乙,图3,A.0.5 kg，0.4B.1.5 kg， C.0.5 kg，0.2 D.1 kg，0.2,解析由Ft图

7、象和vt图象可得，物块在2 s到4 s内所受外力F3 N，物块做匀加速运动，a m/s22 m/s2，FFfma，Ffmg，即310m2m 物块在4 s到6 s所受外力F2 N，物块做匀速直线运动， 则FFf，Fmg，即10m2 由解得m0.5 kg，0.4，故A选项正确. 答案A,三、传送带问题 传送带传递货物时，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，分析货物受到传送带的摩擦力方向，进而分析货物的运动规律是解题的关键. 注意因传送带由电动机带动，一般货物对传送带的摩擦力不影响传送带的运动状态.,例3某飞机场利用如图4

8、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L10 m，传送带以v5 m/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m5 kg 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10 m/s2),图4,解析以货物为研究对象，由牛顿第二定律得 mgcos 30mgsin 30ma 解得a2.5 m/s2,然后货物做匀速运动，运动位移 x2Lx15 m,货物从A到B所需的时间 tt1t23 s 答案3 s,四、共点力作用下的平衡问题的常用方法 1.矢量三角形法(合成法) 物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力与

9、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.,2.正交分解法 在正交分解法中，平衡条件F合0可写成：FxF1xF2xFnx0(即x方向合力为零)；FyF1yF2yFny0(即y方向合力为零). 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，可采用整体法.,例4如图5所示，质量m15 kg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30 N的力F推物体，物体沿斜面向上

10、匀速运动.斜面体质量m210 kg，且始终静止，g取10 m/s2，求：,图5,(1)斜面体对物体的摩擦力；,解析要求系统内部的作用力，所以用隔离法.对物体受力分析，如图甲所示，沿平行于斜面的方向上有Fm1gsin 30Ff，解得Ff5 N，方向沿斜面向下.,答案5 N，方向沿斜面向下,(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力.,解析要求系统受的外力，用整体法.因两个物体 均处于平衡状态，故可以将物体与斜面体看做一 个整体来研究，其受力如图乙所示.在水平方向上 有Ff地Fcos 3015 N，方向水平向左； 在竖直方向上有FN地(m1m2)gFsin 30135 N，方向竖直向上.,自我检测,1,2

11、,3,4,自我检测,1.(动力学的两类基本问题)如图6所示，在倾角 37的足够长的固定的斜面底端有一质量m1.0 kg的物体.物体与斜面间的动摩擦因数0.25,现用轻细绳拉物体由静止沿斜面向上运动.拉力F10 N，方向平行斜面向上.经时间t4.0 s绳子突然断了，求：,图6,1,2,3,4,(1)绳断时物体的速度大小；,解析物体向上运动过程中，受拉力F、斜面 支持力FN、重力mg和摩擦力Ff，如图所示， 设物体向上运动的加速度为a1，根据牛顿第二定律有： Fmgsin Ffma1 又FfFN，FNmgcos ,1,2,3,4,解得：a12.0 m/s2 t4.0 s时物体的速度大小v1a1t8

12、.0 m/s 答案8.0 m/s,1,2,3,4,(2)从绳子断开始到物体再返回到斜面底端的运动时间.(已知sin 370.6，cos 370.8，取g10 m/s2),解析绳断时物体距斜面底端的位移为x1 a1t2 16 m，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，受力如图所示，则根据牛顿第二定律有：,1,2,3,4,mgsin Ffma2 解得a28.0 m/s2 物体匀减速运动的时间,1,2,3,4,此后物体沿斜面匀加速下滑，设物体下滑的 加速度为a3，受力如图所示.根据牛顿第二定 律可得mgsin Ffma3，得a34.0 m/s2,答案4.2 s,1,2,3

13、,4,2.(图象在动力学中的应用)如图7甲所示为一风力实验示意图.开始时，质量为m1 kg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t10.4 s后撤去风力.小球沿细杆运动的vt图象如图乙所示(g取10 m/s2)，试求：,图7,1,2,3,4,(1)小球沿细杆滑行的距离；,答案1.2 m,1,2,3,4,(2)小球与细杆之间的动摩擦因数；,解析减速阶段的加速度大小,由牛顿第二定律得mgma2 即动摩擦因数0.25,答案0.25,1,2,3,4,(3)风力F的大小.,解析加速阶段的加速度大小,由牛顿第二定律得Fmgma1 解得F7.5 N,答

14、案7.5 N,1,2,3,4,3.(传送带问题)如图8所示，水平传送带以2 m/s的速度运动，传送带长AB20 m，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，试求：(g10 m/s2),图8,1,2,3,4,(1)工件开始时的加速度a；,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Ffmg，工件加速度ag0.110 m/s21 m/s2，方向水平向右,答案1 m/s2，方向水平向右,1,2,3,4,(2)工件加速到2 m/s时，工件运动的位移；,解析工件加速到2 m/s所需时间,在t0时间内运动的位移,答案2 m,1,2,3,4,(3)工件由传送带左端运动到右端的时间.,解析由于x020 m，故工件达到与传送带同样的速度后与传送带相对静止，一起运动至B端. 工件做匀速运动的时间为：,所以工件由传送带左端运动到右端的时间为：tt0t111 s,答案11 s,1,2,3