高中物理必修一第四章知識點整理

1、第四章知識點整理4.1牛頓第一定律1.亞里士多德：力是維持物體運動的原因。2.伽利略：如果運動物體不受力，它將永遠的運動下去。3.笛卡兒：補充了伽利略的認識，指出：如果運動中的物體沒有收到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向。4.牛頓：伽利略和迪卡兒的正確結(jié)論在隔了一代人以后，由牛頓總結(jié)成動力學的一條基本定律。牛頓第一定律（慣性定律）：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。1） 物體不受力時，總保持勻速直線運動或靜止。說明：力不是維持物體運動的原因。2） 力迫使物體改變這種狀態(tài)。說明：力是改變運動狀態(tài)的原因。3）

2、指出一切物體都有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。說明：一切物體都具有慣性。慣性：一切物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。慣性是一切物體所固有的一種屬性。無論物體是否運動、是否受力，都具有慣性。慣性只與物體的質(zhì)量大小有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。質(zhì)量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難改變。所以說，質(zhì)量是慣性的唯一量度。慣性表現(xiàn)為：運動狀態(tài)改變的難易程度。注意：把物體慣性的表現(xiàn)說成是物體受到“慣性力”或者說“物體受到了慣性”是錯誤的。m4.2實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.實驗目的：定量分析a、F、m的關(guān)系2.實驗原理：控制變量法MA、m一定時，a與F的定量關(guān)系B、F一定時，a

3、與m的定量關(guān)系實驗一：探究加速度 a 與合外力 F 的關(guān)系解決問題1：為什么要把木板的一側(cè)墊高？（1）作用：平衡摩擦力和其他阻力。 （2）方法：調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動。記?。浩胶饽Σ亮r不要掛鉤碼。解決問題2：測量小車的質(zhì)量：用天平測出。解決問題3：測量小車的加速度：逐差法求加速度。解決問題4：測量和改變小車受到的合外力：當鉤碼和小盤的質(zhì)量m << 小車質(zhì)量M的情況下，可以認為小桶和砂的重力近似等于小車所受的拉力。3. 實驗步驟：（1）用天平測出小車質(zhì)量 m ，并把數(shù)據(jù)記錄下來（2）按實驗裝置圖把實驗器材安裝好（3）平衡摩擦力（4）把細繩

4、系在小車上，并繞過定滑輪，先接通電源再放開小車，取下紙帶，并標注牽引力（5）保持小車質(zhì)量不變，在繩子一端逐漸掛上鉤碼，重復上述實驗4.數(shù)據(jù)處理：特殊情況：沒有滿足鉤碼和小盤的質(zhì)量m遠小于小車質(zhì)量M 長木板傾角過大 未平衡摩擦力或長木板傾角太小 4.3 牛頓第二定律1.內(nèi)容：物體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，加速度方向跟作用力的方向相同。2.公式：Fma F指的是物體受到的合外力。3.力的單位：物理學上把能夠使質(zhì)量是m=1 kg的物體產(chǎn)生a=1 m/s2的加速度的這么大的力定義為1 N，即1N=1kg·m/s2。（說明k的數(shù)值由質(zhì)量、加速度和力的單位決定）4.對

5、牛頓第二定律的理解：（1）同體性：F、m、a是對于同一個物體而言的。（2）矢量性：a 的方向與F的方向一定相同。（3）瞬時性：F 和a時刻對應：同時產(chǎn)生、同時消失、同時變化。（4）因果性：力是產(chǎn)生加速度的原因，沒有力就沒有加速度。（5）獨立性：每個力各自獨立地使物體產(chǎn)生一個加速度。（6）相對性：牛頓定律只在慣性參考系中才成立。典型例題：如圖所示，A、B兩球用細線懸掛于天花板上且靜止不動，兩球質(zhì)量mA=2mB，兩球間是一個輕質(zhì)彈簧，如果突然剪斷懸線，則在剪斷懸線瞬間（B）A. A球的加速度為，B球的加速度為gB. A球的加速度為，B球的加速度為0C. A球的加速度為g，B球的加速度為0D. A球

6、的加速度為，B球的加速度為g注意：剪斷懸線瞬間，繩子的拉力立馬消失，彈簧的彈力暫時不變。合外力、加速度、速度的關(guān)系1、力與加速度的因果關(guān)系：只要物體所受合外力不為零，就會產(chǎn)生加速度。加速度與合外力方向相同，大小與合外力成正比。2、力與速度無因果關(guān)系：合外力方向與速度方向無必然聯(lián)系。合外力與速度同向時，物體做加速運動，反之減速。3、兩個加速度公式的區(qū)別：是加速度的定義式，是比值定義法定義的物理量，a與v、v、t均無關(guān)；F=ma是加速度的決定式，加速度由其受到的合外力和質(zhì)量決定。用牛頓第二定律解題的一般和步驟方法：1、明確研究對象2、進行受力分析和運動狀態(tài)分析，畫出示意圖3、由Fma列方程求解4、

7、解方程（組）用牛頓第二定律解題，離不開對物體的受力情況和運動情況的分析。解題方法：合成法、正交分解典型例題：如右圖所示，沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角，球和車廂相對靜止，球的質(zhì)量為1kg(g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8)(1)求車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況(2)求懸線對球的拉力解法一：合成法（1） 小球和車廂相對靜止，它們的加速度相同。以小球為研究對象，對小球受力分析如圖：由牛頓第二定律得F合mgtan37°解得a=7.5m/s2則小球的加速度為7.5m/s2方向水平向右。車廂加速度

8、與小球相同，因此可能水平向右做勻加速直線運動，也可能水平向左做勻減速直線運動。（2）由圖可知，懸線對小球的拉力大小為解法二：正交分解法（1）小球和車廂相對靜止，它們的加速度相同。以小球為研究對象，對小球受力分析如圖：由牛頓第二定律得FT sin37°maFT cos37°mg解得a=7.5m/s2則小球的加速度為7.5m/s2方向水平向右。車廂加速度與小球相同，因此可能水平向右做勻加速直線運動，也可能水平向左做勻減速直線運動。（2）由（1）可知，懸線對小球的拉力大小為4.4 力學單位制1.只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導出其他物理量的單位。這些被選定

9、的物理量叫做基本量，它們的單位叫基本單位2.由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導出來的其他物理量的單位叫做導出單位。3.由基本單位和導出單位一起組成單位制。1960年第11屆國際計量大會制定了一種國際通用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制，叫做國際單位制，簡稱SI。注意：1、在解題計算時，已知量均采用國際單位制，計算過程中不用寫出各個量的單位，只要在式子末尾寫出所求量的單位即可。2、物理公式既反映了各物理量間的數(shù)量關(guān)系，同時也確定了各物理量的單位關(guān)系。因此，解題中可用單位制來粗略判斷結(jié)果是否正確，如單位制不對，結(jié)果一定錯誤。4.5 牛頓第三定律1.作用力與反作用力（1）概念：兩個物體之間的作用總是相互的。一個物

10、體對另一個物體施加了力，后一物體一定同時對前一物體也施加了力。物體間相互作用的這一對力，通常叫做作用力與反作用力。（2）特性：相等性作用力與反作用力的大小相等。反向性作用力與反作用力的方向相反。同直線作用在同一直線上。同時性作用力與反作用力總是成對出現(xiàn)同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失。異物性作用力與反作用力作用在不同物體上，因此不能相互抵消。同類型作用力與反作用力的總是同一種類的力。2.牛頓第三定律（1）內(nèi)容：兩個物體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。（2）數(shù)學表達式：F= -F（負號表示方向相反）3.判斷：一對作用力與反作用力和一對平衡力一對作用力與反作用力一對平衡

11、力相同點等大、反向、共線不同點具有同時性不一定具有同時性作用在兩個物體上作用在一個物體上不能求合力（效果不能抵消）能求合力（效果能抵消）力的性質(zhì)相同力的性質(zhì)不一定相同4.6用牛頓運動定律解決問題（一）兩類基本問題：（1）從受力確定運動情況：在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。例1：一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力為4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。解：對物體受力分析如圖：由牛頓第二定律可得Ff=ma 解得a=1.1m/s24s末的速度4s內(nèi)的位移拓展：一個靜止在水

12、平地面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右運動。已知F與水平地面的夾角為37°，物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。(cos37°=0.8，g=10m/s2) 解：對物體受力分析如圖所示由牛頓第二定律，可得:Fcos-µFN=maFN+Fsin=mg聯(lián)立，解得a=0.54m/s24s末的速度4s內(nèi)的位移（2）從運動情況確定受力：在運動情況（知道三個運動學量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量（如動摩擦因數(shù)等）。例2：一個滑雪的人，質(zhì)量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山

13、坡的傾角=30°，在t=5s的時間內(nèi)滑下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。解：對人進行受力分析如圖： 根據(jù)運動學公式得 根據(jù)牛頓第二定律得 mgsinfma 聯(lián)立，解得f67.5N即滑雪人受到的阻力是67.5N。拓展：滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直線沖上一傾角為30°的山坡，從剛上坡即開始計時，至3.8s末，滑雪者速度變?yōu)?。如雪橇與人的總質(zhì)量為m=80kg，求雪橇與山坡間的摩擦力為多少？ g=10m/s2解：對人進行受力分析如圖： 根據(jù)牛頓第二定律得 mgsinfma根據(jù)運動學公式得 聯(lián)立，解得f20.8N即滑雪人受到的阻力是20.8N。動

14、力學問題的解題步驟：(1)確定研究對象；(2)分析受力情況和運動情況，畫示意圖(受力和運動過程)；(3)用牛頓第二定律或運動學公求加速度； (4)用運動學公式或牛頓第二定律求所求量。4.7用牛頓運動定律解決問題（二）1. 超重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受到的重力的情況稱為超重現(xiàn)象。2. 失重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受到的重力的情況稱為失重現(xiàn)象。超重失重完全失重視重>實重視重<實重F=m(g+a)F=m(g-a)F=0條件向上的a向下的a向下的a，且a=g運動情況加速向上/減速向下加速向下/減速向上自由落體/豎直上拋3. 超重和失重現(xiàn)

15、象的本質(zhì)：重力不變，物體對支持物的壓力和對懸掛物的拉力發(fā)生變化。例題：在升降機中測人的體重，已知人的質(zhì)量為40kg，若升降機以2.5m/s2的加速度勻加速下降，臺秤的示數(shù)是多少？若升降機自由下落，臺秤的示數(shù)又是多少？解：當升降機勻加速下降時，由牛頓第二定律得：mgFma 即Fmgma當a1=2.5m/s2，F(xiàn)1=300N當自由下落時，a2=g，F(xiàn)2=0N由牛頓第三定律可知:臺秤的示數(shù)分別為300N和0N。專題1：連接體問題兩物體間的相互作用力為兩物體間的相互作用力為總結(jié)：當整個連接體處于相同的環(huán)境時，物體間的相互作用力大小不變。專題2：傳送帶問題1、水平傳送帶(勻速運動)(1)若物體到達傳送帶

16、的另一端時速度還沒有達到傳送帶的速度，則該物體一直做勻變速直線運動。(2)若物體到達傳送帶的另一端之前速度已經(jīng)和傳送帶相同，則物體先做勻變速直線運動，后做勻速直線運動。注意：(1) 靜摩擦力達到最大值，是物體和傳送帶恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài)；(2) 滑動摩擦力存在于發(fā)生相對運動的物體之間，因此兩物體的速度達到相同時，滑動摩擦力要發(fā)生突變(滑動摩擦力為0或變?yōu)殪o摩擦力)。例題：如圖所示，傳送帶保持以1 m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)將一質(zhì)量m0.5 kg的物體從離傳送帶很近的a點輕輕地放上去，設物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，a、b間的距離L2.5 m，則物體從a點運動到b點所經(jīng)歷的時間為多少？

17、(g取10 m/s2)解：對物體，根據(jù)題意容易得：ag1 m/s2當速度達到1 m/s時，所用的時間t1 s1 s通過的位移x1 m0.5 m2.5 m在剩余位移x2Lx12.5 m0.5 m2 m中，因為物體與傳送帶間無摩擦力，所以物體以1 m/s的速度隨傳送帶做勻速運動，所用時間t22 s因此共需時間tt1t23 s2、傾斜傳送帶(1)一個關(guān)鍵點：對于傾斜傳送帶，分析物體受到的最大靜摩擦力和重力沿斜面方向的分力的關(guān)系是關(guān)鍵。(2)兩種情況如果最大靜摩擦力小于重力沿斜面的分力，傳送帶只能下傳物體，兩者共速前的加速度大于共速后的加速度，方向沿傳送帶向下。如果最大靜摩擦力大于重力沿斜面的分力，不

18、論上傳還是下傳物體，物體都是先做勻加速直線運動，共速后做勻速直線運動。例題：如圖6所示，A、B兩輪間距l(xiāng)3.25 m，套有傳送帶，傳送帶與水平面成30°角，輪子轉(zhuǎn)動方向如圖所示，使傳送帶始終以2 m/s的速度運行，將一物體無初速度的放到A輪處的傳送帶上，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，求物體從A運動到B所需的時間。(取g10 m/s2)解：將物體由靜止放上傳送帶時，受力情況如圖甲所示。由牛頓第二定律得mgsin Ffma1 FNmgcos 0 其中FfFN 由式得a1g(sin cos )8 m/s2其速度增加到2 m/s所用時間為t1 s0.25 s此時的位移為x1 m0.25 m當物體與傳送帶具有共同速度后，由于mgsin mgcos ，故物體仍繼續(xù)加速下滑，而摩擦力方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏?。受力如圖乙所示，由牛頓第二定律可得mgsin Ffma2 FNmgcos 0 其中FfFN 由式得a2g(sin cos )2 m/s2即此后物體以初速度v2 m/s、加速度a22 m/s2做勻加速直線運動，其位移為x2lx13.25 m0.25 m3 m由位移公式得x2vt2a2t解得t23 s(舍去)或t21 s故所用時間tt1t20.25 s1 s1.25 s專題3：滑板滑塊問題板塊模型的三個基本關(guān)系：(1)加速度關(guān)系：如果滑塊與滑板之間沒有發(fā)生相對運動