物理必修一第四章力與運動教師版

物理必修第四章力與運動一、知識顧二、應(yīng)用牛頓第二定律的兩種方法：1

正交分解法及其兩種基本方法：（1）分解力而不分加速度。通常以加速度a的方向為軸正方向建立直角坐標(biāo)系，將物體所受的各個力分解在x軸和Y軸上，分別求x軸和Y軸上的合力

F

x合

和

F

合

根據(jù)力的獨立作用原理，各個方向上的力分別產(chǎn)生各自的加速度，得方程組求解。（2解加速度。若物體受幾個互相垂直的力作用，應(yīng)用牛頓定律求解時，若分解的力太多，比較繁瑣，所以在建立直角坐標(biāo)系時，可根據(jù)物體受力情況，使盡可能多的力位于兩坐標(biāo)軸上而分解加速度a得x和a，根據(jù)牛頓第二定律得方程組求解。這種方法一般是在以某個力的方向為軸正方向時，其他力都落y在兩個坐標(biāo)軸上而不需再分解的情況下應(yīng)用。（3）說明：①在建直角坐標(biāo)系時，不管選取哪個方向為x軸正方向，所得的最后結(jié)果都一樣，但為使解題方便，應(yīng)考慮盡量減少矢量的分解，即要盡量使矢量在坐標(biāo)軸上。②在兩種分解法中一般只分解一種1

物理量，而不同時分解兩種物理量。③物體受兩個力作用時，也可不用正交分解法而采用合成法。2

整體法和隔離法分析連接體問題：（1）連接體：由幾物體疊放在一起或并排擠壓放在一起，或用細(xì)繩、細(xì)桿聯(lián)系在一起構(gòu)成的物體組，叫做連接體。解決連接體的方法有整體法和隔離法。（2）隔離法：對連體的某一部分實施隔離，把它孤立出來作為研究對象的解題方法叫隔離法。被隔離的可以是研究對象，也可以是研究過程，采用隔離法的好處在于可以將原來是系統(tǒng)的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為研究對象所受的外力，可以將一個連續(xù)的物理過程分為若干個分過程，這樣可以使較為復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為相對簡單問題。（3）整體法：如果個研究對象或研究過程遵守相同的規(guī)律，則可把各個不同的過程或不同的研究對象作為一個整體來研究的方法，稱為整體法。對那些不涉及系統(tǒng)內(nèi)力，各部分運動狀態(tài)又相同的物理問題，常采用整體法分析。（4）明：①解答問題時，絕不能把整體法和隔離法對立起來，而應(yīng)該把這兩種方法結(jié)合起來，從具體問題的實際情況出發(fā)，靈活選取研究對象，恰當(dāng)選擇使用隔離法和整體法。②在使用隔離法解題，所選取的隔離對象可以是系統(tǒng)中的某一個物體，也可以是系統(tǒng)中的某一部分物體（包含兩個或兩個以上的單個物體這“某一部分”的選取，也應(yīng)根據(jù)問題的實際情況，靈活處理。③在選用整體法和隔離法時可依據(jù)所求的力，若所求力為外力，則應(yīng)用整體法；若所求力為內(nèi)力，則用隔離法。但在具體應(yīng)用時，絕大多數(shù)的題目多要求兩種方法結(jié)合應(yīng)用，且應(yīng)用順序也較為固定，即求外力時，先隔離后整體；求內(nèi)力時，先整體后隔離。先整體或先隔離的目的都是為了首先求解共同的加速度。三、應(yīng)用牛頓運動定律解題的一般步驟：1．根據(jù)題意確定研的對象；2．將研究對象隔離來，對它進(jìn)行受力分析，并畫出受力圖；3．分析研究對象的動情況，畫出它的運動簡圖，標(biāo)出物體的速度方向以及加速度方向；4．應(yīng)用牛頓運動定以及運動學(xué)公式列出方程。列方程時要先規(guī)定正方向，并確定各矢量方向的正負(fù)；5．解方程求解未知，分析討論所求的結(jié)果是否正確合理?！纠?交分解法）水平面上質(zhì)量為＝2kg物體，與地面間的動摩擦因數(shù)為

0.2

，當(dāng)物體受到20N，方向分別為斜向上與水平面370角的拉力作用2）斜向下與水平面370角的推力作用而運動時，物體運動的加速度各為多大？（取/2）【解析物體的受力分析如圖4-32所示將力的作用效果分解成水平和豎直兩個方向建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，由牛頓第二定律可知：豎直方向：

F

0

N1水平方向：

F37

0

fma11f

N

圖4-32聯(lián)立以上三方程解得：a1

F(cos37

0

370)m

210]m/sm/s

2（2）體的受力分析如圖4-33所示，由牛頓第二定律可知豎直方向：

N

2

F0mg1

33水平方向：

F37

0

N2

2聯(lián)立以上方程解得：

a2

F370)m

圖4-33

20(0.80.20.6)

10]/24.8/s

2評注：題目中的方向由于傾斜方向，使得摩擦力f不再等于mg.外由于方向的不同，導(dǎo)致正壓力不同，從而使得摩擦力也不同，這在力的分解和按水平方向和豎直方向列方程時要倍加小心。由于建立水平方向和豎直方向為坐標(biāo)軸后，僅需分解拉（推）力，故利用分解力而不分解加速度的方法簡單?！纠?體隔離）如所示，三個物質(zhì)量分別、m、，帶有滑輪的物體放在光滑的水平面上，滑輪和所有接觸面處的摩擦及繩的質(zhì)量均不計，為使三物體無相對運動，求水平推力F?！窘馕觥窟xm,、m為研究對象，由牛頓第二定律得lF＝(m十m十m）al選為研究對象，由受力分析，據(jù)牛頓第二定律得＝mall選為研究對象，由受力分析可知，在豎直方向上mg聯(lián)立三方程解得：

F

(m)1

圖4-34評注本題也可以全部用隔離法求解設(shè)連接m的繩中張l力為T,m與之間相互作用力為N，滑輪兩側(cè)繩子張力形成對m的合力為F′畫出各個物體的隔離體受力圖，如所示(,ml豎直方向的力省略對于由受力分析知=mll

圖4-35對于由水平方向與豎直方向的受力情況分別可得ma，T－m=0對于由于′的水平分力（向左）大小等于T，因此

＝F－＝ma由上述四式得Tm

，

m21

gF2

mg2(mm)gm1顯然，全部用隔離法求解時，不僅未知數(shù)和方程數(shù)多，還可能因疏漏滑輪兩側(cè)繩子拉力對的影響而造成錯誤。所以應(yīng)注意靈活地有分有合，交替使用隔離法和整體法?？梢姡芯繉ο蟮倪x擇是否恰當(dāng)，對解題有很大的影響。【例3量為m物體在力F＝ION的水平拉力作用下沿水平面做勻速直線運動當(dāng)撤去后，經(jīng)4s體停下來。求物體做勻速運動的速度和撤去F后的位移?！窘馕觥看祟}是已知受力情況求運動參量。物體勻速運動時，重力與彈力平衡，拉力與摩擦力相等。當(dāng)撤去F1后，物體做勻減速直運動。在減速運動過程中，設(shè)加速度的大小為由牛頓第二定律得：

a

F合m

104

/s

21

2222由勻減速直線運動的速度公式

t

0t

，得：所求速度＝at＝x／＝l0m／0

再由

v

t

2as

得：所求位移2s0m20

或

v100ttmm22評注對已知物體的受力情況，求物體運動情況的一類問題，關(guān)健從研究襯象的受力分析入手，確定物體的合外力（加速度）再由運動學(xué)公式求相關(guān)的物理量。【例如圖所示，傳送帶與水平面夾角

0

，以速度,v=10m/s勻速運行著?，F(xiàn)在傳送帶的A端輕輕放上一個小物體（可視為質(zhì)點知小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)，A、B間距離s，則當(dāng)皮帶輪處于下列兩情況時，小物體從A端運動到B端的時間分別為多少？（已知sin370＝，取g10/2）)（1）輪子順時針方向轉(zhuǎn)動輪子逆時針方向轉(zhuǎn)動。

圖4-36【解析】小物體從A到B的運動過程中，受到三個力作用：重mg,帶支持力皮帶摩擦力f。由于摩擦力的方向始終與物體相對運動的方向相反，因此當(dāng)輪子按不同方向轉(zhuǎn)動時，或小物體與皮帶的相對運動方向變化時，摩擦力方向都會不同。當(dāng)判斷清楚小物體的受力情況后，根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運動學(xué)公式即可求解。（1）輪子順時針向轉(zhuǎn)動時，皮帶作用于小物體的摩擦力沿皮帶向上，物體的受力情況如圖4-37所示。物體的摩擦力沿皮帶向上，如圖所示。其加速度變?yōu)?/p>

圖4-37ag2m/s1

2

物體從A端運動到B端的時間t為

2sa

s（2）子逆時針方向轉(zhuǎn)動時，皮帶作用于小物體的摩擦力沿皮帶向下，物體的受力情況如圖所示。小物體沿皮帶下滑的加速度為a(sin2

ms

2

圖4-38小物體加速到皮帶運行速度v=l0m/s時間為t10在這段時間內(nèi)，物體沿皮帶下滑的距離

1

at

mm由于tan

，此后，物體沿皮帶繼續(xù)加速下滑時，它相對于皮帶的運動方向向下，因此皮帶對物體的摩擦力沿皮帶向上。如圖所示，其加速度變?yōu)閍

(sin

2/s

2它從該位置起運動到B端的位移一S＝16m一5m11m,由S一S＝圖1

2

12

at22

21．下面關(guān)于慣性的法中，正確的是

（）A．運動速度大的物體比速度小的物體難以停下來，所以運動速度大的物體具有較大的慣性B．物體受的力越大，要它停下來就越困難，所以物體受的推力越大，則慣性越大．物體的體積越大，慣性越大D．物體含的物質(zhì)越多，慣性越大2．關(guān)于作用力與反用力，下列說法中正確的有

（）A物體相互作用時，先有作用力，后有反作用力B．作用力與反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，因而這二力平衡．作用力與反作用力可以是不同性質(zhì)的力，例如，作用力是彈力，其反作用力可能是摩擦力D作用力和反作用力總是同時分別作用在相互作用的兩個物體上3．在一種叫做“蹦跳”的運動中，質(zhì)量為的游戲者身系一根長為彈性優(yōu)良的輕質(zhì)柔軟的橡皮繩，從高處由靜止開始下落1.5L時達(dá)到最低點，若不計空氣阻力，則在彈性繩從原長達(dá)最低點的過程中，以下說法正確的是（）A速度先減小后增大．速度先增大后減小

B加速度先減小后增大D．加速度先增大后減小4．一物體向上拋出，所受空氣阻力大小不變，從它被拋出到落回原地的過程中

（）A上升時間大于下降時間

B．上升加速度大于下降加速度．上升階段平均速度大于下降階段平均速度5．下面哪一組單位于國際單位制的基本單位A、N、kg．、kg、

D．上升階段平均速度小于下降階段平均速度（）B．kg、m/s、sD．m/s、kg、6．質(zhì)量為的木塊位于粗糙的水平面上，若用大小為水平恒力拉木塊，其加速度為A當(dāng)拉力方向不變，大小變?yōu)?F時，木塊的加速為′則

（）A′=a．＞

B．＜D．′a7年春上海大綜試題）根據(jù)牛頓運動定律，以下選項中正確的是

（）A人只有在靜止的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，才會落在車廂的原來位置B．人在沿直線勻速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方．人在沿直線加速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方D．人在沿直線減速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上高高跳起后，將落在起跳點的后方8．如圖所示，懸掛小車?yán)锏男∏蚱x豎直方向角，則小車可能的運動情況是

（）A向右加速運動．向左加速運動

B．向右減速運動D．向左減速運動9．如圖所示為一光豎直圓槽，AP、BP、為通過最低P與水平面分別成30°、45、60°角的三個光滑斜面，圓相交于A、、點若一物體由靜止分別從A、B、滑至P點所需的時為t，t，t，則（）At＜t＜t．t=t

B．t＞t＞tD．t=t＜t10．如圖所示水平上，質(zhì)量為10kg的塊A在一個被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的另一端固定在小車上，小車靜止不動，彈簧對物塊的彈力大小為5N時，物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，若小車以加速a沿水平地面向右加速運動時（）1

合合A物塊對小車仍靜止

B．物塊A受到的摩擦力將減小．物塊到的摩擦力大小不變

D．物塊A到的彈力將增大11箭發(fā)射場正在進(jìn)行某型號火箭的發(fā)射試驗火箭起飛時質(zhì)量×10

kg，飛推力×10N，火箭發(fā)射塔高100，則該火箭起飛時的加速度大小為_m/s

；在火箭推動力不變的情況下，若不考慮空氣阻力及火箭質(zhì)量的變化，火箭起飛后，經(jīng)_______s飛離火箭發(fā)射塔（g=9.8m/s

）12．用一個力作用A物體上產(chǎn)生的加速度a，作用B物體上產(chǎn)生的加速度為，若將該力同時作用在A、B兩物體上，、B的加速度為_______.13一輛小車在水恒力用下由靜止開始在水平面上勻加速運動t后去F小再經(jīng)過t下.則小車加速階段的位移與減速階段的位移s之比∶s=______；車牽引力F與所受的摩擦力Ff之比FF=______.f14分）質(zhì)量60人站在升降機中的體重計上，當(dāng)升降機做下列各種運動時，體重計的讀數(shù)是多少（=10

）（1）升降機勻速升；（2）升降機以4的加速度勻加速上升；（3）升降機以5的加速度勻加速下.15分）質(zhì)量為m的物體在水平恒力F作用下由靜止開始沿水平面運動，經(jīng)時間t后撤去外力F，物體又經(jīng)時間t后重新靜止求：（1）物體所受阻.（2）物體發(fā)生的位移.16分）總質(zhì)量為M的熱氣球由于故障在高空以速度勻速豎直下降，為了阻止繼續(xù)下降，在t時刻，從熱氣球中釋放了一個質(zhì)量為的沙袋，不計空氣阻力，經(jīng)多長時間氣球停止下降?時沙袋的速度為多大（沙袋尚未著地）參考答案：1．2.D6．

設(shè)阻力為f，依題意有F-F=，2-F=Ma，由上述兩式可得a＞A．ff7．10.AC11．1.35×10

；．/（+a）13．t∶t；FF（tt）∶f14．解析：人站在降機中的體重計上受力情況.（1）當(dāng)升降機勻上升時由牛頓第二定律得F=F－G所以人受到的支持F==mg=60×10Ｎ=600Ｎ根據(jù)牛頓第三定律人對體重計的壓力即體重計的示數(shù)為600.（2）當(dāng)升降機以4m/s

的加速度加