第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律章末整合課件（人教版必修1）

高中物理·必修1·人教版第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律章末整合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。理解力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因一切物體在任何情況下都具有慣性，質(zhì)量是慣性大小的唯一量度探究過(guò)程：控制變量F不變，a與m成反比m不變，a與F成正比內(nèi)容：物體的加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建牛頓第二定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律力學(xué)單位制：基本量與基本單位、導(dǎo)出單位、單位制的應(yīng)用理解矢量性：a的方向與F的方向一致瞬時(shí)性：a隨F的變化而變化獨(dú)立性：每個(gè)力都能產(chǎn)生一個(gè)加速度表達(dá)式：F=ma牛頓第三定律內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。理解同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失同種性質(zhì)分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用、反作用力和一對(duì)平衡力的區(qū)別網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況兩類(lèi)基本問(wèn)題已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況超重和失重失重：加速度a向下，F(xiàn)N<G超重：加速度a向上，F(xiàn)N>G完全失重：a=g，F(xiàn)N=G共點(diǎn)力作用下物體的平衡平衡狀態(tài)：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)平衡條件：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類(lèi)突破一、動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題1．掌握解決動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題的思路方法其中受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析是基礎(chǔ)，牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是工具，加速度是連接力和運(yùn)動(dòng)的橋梁．力加速度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)第一類(lèi)問(wèn)題第二類(lèi)問(wèn)題運(yùn)動(dòng)學(xué)牛頓第二定律受力分析公式分類(lèi)突破2．求合力的方法(1)平行四邊形定則由牛頓第二定律F合＝ma可知，F(xiàn)合是研究對(duì)象受到的外力的合力；加速度a的方向與F合的方向相同．解題時(shí)，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．若物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下產(chǎn)生加速度，可用平行四邊形定則求F合，然后求加速度．

(2)正交分解法：物體受到三個(gè)或三個(gè)以上的不在同一條直線上的力作用時(shí)，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進(jìn)行分解．【例1】如圖1，火車(chē)廂中有一傾角為θ＝30°的斜面，當(dāng)火車(chē)以a＝10m/s2的加速度沿水平方向向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜面上的物體m還是與車(chē)廂保持相對(duì)靜止．試分析物體m所受的摩擦力的方向．

分類(lèi)突破圖1假定所受的靜摩擦力沿斜面向上mgFNFfxyθθFNcos30°＋Ff·sin30°＝mg

FNsin30°－Ffcos30°＝ma

Ff＝5m(1－)N負(fù)值說(shuō)明Ff的方向沿斜面向下豎直：水平：【例2】風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力．現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑(如圖2所示)．

(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)．(2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)間為多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)分類(lèi)突破圖2mgFNFFf(1)F＝μmg

F＝0.5mg

μ＝0.5【例2】(2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)間為多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)分類(lèi)突破圖2mgFNFFf37°37°(2)沿桿方向垂直于桿的方向Fcos37°＋mgsin37°－Ff＝ma

FN＋Fsin37°－mgcos37°＝0Ff＝μFN

二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的圖象問(wèn)題動(dòng)力學(xué)中的圖象常見(jiàn)的有F－t圖象、a－t圖象、F－a圖象等．1．對(duì)于F－a圖象，首先要根據(jù)具體的物理情景，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出a－F間的函數(shù)關(guān)系式，由函數(shù)關(guān)系式結(jié)合圖象明確圖象的斜率、截距的意義，從而由圖象給出的信息求出未知量．分類(lèi)突破2．對(duì)a－t圖象，要注意加速度的正負(fù)，分析每一段的運(yùn)動(dòng)情況，然后結(jié)合物體的受力情況根據(jù)牛頓第二定律列方程．3．對(duì)F－t圖象要結(jié)合物體受到的力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，分析每一時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)．【例3】放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖3甲所示，物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示．取重力加速度g＝10m/s2.由這兩個(gè)圖象可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ分別(

)A．0.5kg，0.4B．1.5kg，0.4C．0.5kg，0.2D．1kg，0.2分類(lèi)突破圖3勻速Ff=F=2N勻加速F－Ff＝ma

3－2＝m2m＝0.5kg【例4】如圖4(a)所示，用一水平外力F拉著一個(gè)靜止在傾角為θ的光滑斜面上的物體，逐漸增大F，物體做變加速運(yùn)動(dòng)，其加速度a隨外力F變化的圖象如圖(b)所示，若重力加速度g取10m/s2.根據(jù)圖(b)中所提供的信息可以計(jì)算出(

)A．物體的質(zhì)量為1kgB．斜面的傾角為37°C．加速度為6m/s2時(shí)物體的速度D．物體能靜止在斜面上所施加的最小外力為10N分類(lèi)突破圖4·mgFNx方向：Fcosθ－mgsinθ＝ma

xy(20N，2m/s2)，(30N，6m/s2)·m＝2kg，θ＝37°·當(dāng)a＝0時(shí)，可解得：F＝15N三、傳送帶問(wèn)題傳送帶傳送貨物時(shí)，一般情況下，由摩擦力提供動(dòng)力，而摩擦力的性質(zhì)、大小、方向和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)．分析傳送帶問(wèn)題時(shí)，要結(jié)合相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，找到摩擦力發(fā)生突變的臨界點(diǎn)是解題的關(guān)鍵．

分類(lèi)突破【例5】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行安全檢查．圖5為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無(wú)初速度地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m．(g取10m/s2)(1)求行李剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大小；(2)求行李在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．分類(lèi)突破圖5mgFNFf(1)Ff＝μmg＝4NFf＝ma

a＝1m/s2

(2)勻加速運(yùn)動(dòng)v＝at

1t1＝1s勻速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t＝t1＋t2＝2.5s.針對(duì)訓(xùn)練某飛機(jī)場(chǎng)利用如圖6所示的傳送帶將地面上的貨物運(yùn)送到飛機(jī)上，傳送帶與地面的夾角θ＝30°，傳送帶兩端A、B的距離L＝10m，傳送帶以v＝5m/s的恒定速度勻速向上運(yùn)動(dòng)．在傳送帶底端A輕放上一質(zhì)量m＝5kg的貨物，貨物與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝.求貨物從A端運(yùn)送到B端所需的時(shí)間．(g取10m/s2)分類(lèi)突破圖6mgFNFfxyμmgcos30°－mgsin30°＝maa＝2.5m/s2

勻速運(yùn)動(dòng)位移：x2＝L－x1＝5m貨物從A到B所需的時(shí)間：t＝t1＋t2＝3s.四、共點(diǎn)力作用下的平衡問(wèn)題常用方法1．矢量三角形法(合成法)2．正交分解法物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反，且這三個(gè)力首尾相接構(gòu)成封閉三角形，可以通過(guò)解三角形來(lái)求解相應(yīng)力的大小和方向．常用的有直角三角形、動(dòng)態(tài)三角形和相似三角形．在正交分解法中，平衡條件F合＝0可寫(xiě)成：∑Fx＝F1x＋F2x＋…＋Fnx＝0(即x方向合力為零)；∑Fy＝F1y＋F2y＋…＋Fny＝0(即y方向合力為零)．分類(lèi)突破分類(lèi)突破3．整體法和隔離法：在選取研究對(duì)象時(shí)，為了弄清楚系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個(gè)物體的受力情況，可采用隔離法；若只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的受力時(shí)，一般可采用整體法．【例6】如圖7所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心．一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)．設(shè)滑塊所受支持力為FN，OP與水平方向的夾角為θ.下列關(guān)系正確的是(

)A．F＝B．F＝mgtanθC．FN＝

D．FN＝mgtanθ分類(lèi)突破圖7FmgFNθF合【例7】如圖8所示，質(zhì)量m1＝5kg的物體，置于一粗糙的斜面體上，斜面傾角為30°，用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體，物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)．斜面體質(zhì)量m2＝10kg，且始終靜止，g取10m/s2，求：(1)斜面體對(duì)物體的摩擦力；(2)地面對(duì)斜面體的摩擦力和支持力．分類(lèi)突破圖8(1)

隔離法

Fm1gFNFfxy30°x方向:F＝m1gsin30°＋Ff

Ff＝5N，方向沿斜面向下【例7】如圖8所示，質(zhì)量m1＝5kg的物體，置于一粗糙的斜面體上，斜面傾角為30°，用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體，物體沿斜面向上勻