【強(qiáng)烈推薦】高一物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律總結(jié)教學(xué)文稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善?！緩?qiáng)烈推薦】高一物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律總結(jié)-高一物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律總結(jié)一、夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1、牛頓第一定律：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)為止。理解要點(diǎn)：（1）運(yùn)動(dòng)是物體的一種屬性，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持；（2）它定性地揭示了運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指物體的速度）又根據(jù)加速度定義：，有速度變化就一定有加速度，所以可以說：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。（不能說“力是產(chǎn)生速度的原因”、“力是維持速度的原因”，也不能說“力是改變

2、加速度的原因”。）；（3）定律說明了任何物體都有一個(gè)極其重要的屬性慣性；一切物體都有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，這就是慣性。慣性反映了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度（慣性大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變）。質(zhì)量是物體慣性大小的量度。（4）牛頓第一定律描述的是物體在不受任何外力時(shí)的狀態(tài)。而不受外力的物體是不存在的，牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，但是建立在大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，通過思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。它告訴了人們研究物理問題的另一種方法，即通過大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用人的邏輯思維，從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律；（5）牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的，所以不能把牛頓第

3、一定律當(dāng)成牛頓第二定律在F=0時(shí)的特例，牛頓第一定律定性地給出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，牛頓第二定律定量地給出力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。2、牛頓第二定律：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。公式F=ma.理解要點(diǎn)：（1）牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律研究其效果，分析出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；反過來，知道了運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況，為設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)，控制運(yùn)動(dòng)提供了理論基礎(chǔ)；（2）牛頓第二定律揭示的是力的瞬時(shí)效果，即作用在物體上的力與它的效果是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，力變加速度就變，力撤除加速度就為零，注意力的瞬時(shí)效果是加速度而不是速度；（3）牛頓第二定律是矢量關(guān)系，加速度的

4、方向總是和合外力的方向相同的，可以用分量式表示，F(xiàn)x=max,Fy=may,若F為物體受的合外力，那么a表示物體的實(shí)際加速度；若F為物體受的某一個(gè)方向上的所有力的合力，那么a表示物體在該方向上的分加速度；若F為物體受的若干力中的某一個(gè)力，那么a僅表示該力產(chǎn)生的加速度，不是物體的實(shí)際加速度。（4）牛頓第二定律F=ma定義了力的基本單位牛頓（使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的作用力為1N,即1N=1kg.m/s2.（5）應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟：明確研究對(duì)象。可以以某一個(gè)物體為對(duì)象，也可以以幾個(gè)物體組成的質(zhì)點(diǎn)組為對(duì)象。設(shè)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為mi，對(duì)應(yīng)的加速度為ai，則有：F合=m1a1+m

5、2a2+m3a3+mnan對(duì)這個(gè)結(jié)論可以這樣理解：先分別以質(zhì)點(diǎn)組中的每個(gè)物體為研究對(duì)象用牛頓第二定律：F1=m1a1，F(xiàn)2=m2a2，F(xiàn)n=mnan，將以上各式等號(hào)左、右分別相加，其中左邊所有力中，凡屬于系統(tǒng)內(nèi)力的，總是成對(duì)出現(xiàn)并且大小相等方向相反的，其矢量和必為零，所以最后得到的是該質(zhì)點(diǎn)組所受的所有外力之和，即合外力F。對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。同時(shí)還應(yīng)該分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力圖旁邊畫出來。若研究對(duì)象在不共線的兩個(gè)力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，一般用平行四邊形定則（或三角形定則）解題；若研究對(duì)象在不共線的三個(gè)以上的力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，一般用正交分解法解題

6、（注意靈活選取坐標(biāo)軸的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。當(dāng)研究對(duì)象在研究過程的不同階段受力情況有變化時(shí)，那就必須分階段進(jìn)行受力分析，分階段列方程求解。注：解題要養(yǎng)成良好的習(xí)慣。只要嚴(yán)格按照以上步驟解題，同時(shí)認(rèn)真畫出受力分析圖，標(biāo)出運(yùn)動(dòng)情況，那么問題都能迎刃而解。（6）運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的動(dòng)力學(xué)問題常?？梢苑譃閮煞N類型（兩類動(dòng)力學(xué)基本問題）：（1）已知物體的受力情況，要求物體的運(yùn)動(dòng)情況如物體運(yùn)動(dòng)的位移、速度及時(shí)間等（2）已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，要求物體的受力情況（求力的大小和方向）牛頓第二定律加速度a運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)情況第一類問題受力情況加速度a另一類問題牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)學(xué)公式但不管哪種類型，

7、一般總是先根據(jù)已知條件求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度，然后再由此得出問題的答案兩類動(dòng)力學(xué)基本問題的解題思路圖解如下：可見，不論求解那一類問題，求解加速度是解題的橋梁和紐帶，是順利求解的關(guān)鍵。3、牛頓第三定律：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，作用在同一直線上。理解要點(diǎn)：(1)作用力和反作用力相互依賴性，它們是相互依存，互以對(duì)方作為自已存在的前提；（2）作用力和反作用力的同時(shí)性，它們是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，同時(shí)變化，不是先有作用力后有反作用力；（3）作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力；（4）作用力和反作用力是不可疊加的，作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可求它們的合

8、力，兩個(gè)力的作用效果不能相互抵消，這應(yīng)注意同二力平衡加以區(qū)別。（5）區(qū)分一對(duì)作用力反作用力和一對(duì)平衡力：一對(duì)作用力反作用力和一對(duì)平衡力的共同點(diǎn)有：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點(diǎn)有：作用力反作用力作用在兩個(gè)不同物體上，而平衡力作用在同一個(gè)物體上；作用力反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力可能是不同性質(zhì)的力；作用力反作用力一定是同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失的，而平衡力中的一個(gè)消失后，另一個(gè)可能仍然存在。4.物體受力分析的基本程序：（1）確定研究對(duì)象；（2）采用隔離法分析其他物體對(duì)研究對(duì)象的作用力；（3）按照先重力，然后環(huán)繞物體一周找出跟研究對(duì)象接觸的物體，并逐個(gè)分析這些物體對(duì)研究對(duì)象的彈力和摩

9、擦力（4）畫物體受力圖，沒有特別要求，則畫示意圖即可。5.超重和失重：（1）超重：物體具有豎直向上的加速度稱物體處于超重。處于超重狀態(tài)的物體對(duì)支持面的壓力F（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w的重力，即F=mg+ma.；（2）失重：物體具有豎直向下的加速度稱物體處于失重。處于失重狀態(tài)的物體對(duì)支持面的壓力FN（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力mg，即FN=mgma，當(dāng)a=g時(shí)，F(xiàn)N=0,即物體處于完全失重。6、牛頓定律的適用范圍：（1）只適用于研究慣性系中運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，不能用于非慣性系；（2）只適用于解決宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，不能用來處理高速運(yùn)動(dòng)問題；（3）只適用于宏觀物體，一般不適用微觀粒子。二、

10、解析典型問題問題1：必須弄清牛頓第二定律的矢量性。300aFNmgFf圖1xyxaxayx牛頓第二定律F=ma是矢量式，加速度的方向與物體所受合外力的方向相同。在解題時(shí)，可以利用正交分解法進(jìn)行求解。例1、如圖1所示，電梯與水平面夾角為300,當(dāng)電梯加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)梯面壓力是其重力的6/5，則人與梯面間的摩擦力是其重力的多少倍？分析與解：對(duì)人受力分析，他受到重力mg、支持力FN和摩擦力Ff作用，如圖1所示.取水平向右為x軸正向，豎直向上為y軸正向，此時(shí)只需分解加速度，據(jù)牛頓第二定律可得：Ff=macos300,FN-mg=masin300因?yàn)?，解?問題2：必須弄清牛頓第二定律的瞬時(shí)性。牛頓

11、第二定律是表示力的瞬時(shí)作用規(guī)律，描述的是力的瞬時(shí)作用效果產(chǎn)生加速度。物體在某一時(shí)刻加速度的大小和方向，是由該物體在這一時(shí)刻所受到的合外力的大小和方向來決定的。當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時(shí)，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)=ma對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時(shí)刻的對(duì)應(yīng)量，即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。L1L2圖2(a)例2、如圖2（a）所示，一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1、L2的兩根細(xì)線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時(shí)物體的加速度。L1L2圖2(b)（l）下面是某同學(xué)對(duì)該題的一種解法：分析與解：設(shè)L1線上

12、拉力為T1，L2線上拉力為T2，重力為mg，物體在三力作用下保持平衡,有T1cosmg，T1sinT2，T2mgtan剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即在T2反方向獲得加速度。因?yàn)閙gtanma，所以加速度agtan，方向在T2反方向。你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎？請(qǐng)對(duì)該解法作出評(píng)價(jià)并說明理由。（2）若將圖2(a)中的細(xì)線L1改為長(zhǎng)度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，如圖2(b)所示，其他條件不變，求解的步驟和結(jié)果與（l）完全相同，即agtan，你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎？請(qǐng)說明理由。分析與解：（1）錯(cuò)。因?yàn)長(zhǎng)2被剪斷的瞬間，L1上的張力大小發(fā)生了變化。剪斷瞬時(shí)物體的加速度a=gsin.（2）對(duì)。因?yàn)長(zhǎng)2被剪斷的瞬間

13、，彈簧L1的長(zhǎng)度來不及發(fā)生變化，其大小和方向都不變。問題3：必須弄清牛頓第二定律的獨(dú)立性。Mm圖3當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，各力將獨(dú)立地產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)的加速度（力的獨(dú)立作用原理），而物體表現(xiàn)出來的實(shí)際加速度是物體所受各力產(chǎn)生加速度疊加的結(jié)果。那個(gè)方向的力就產(chǎn)生那個(gè)方向的加速度。例3、如圖3所示，一個(gè)劈形物體M放在固定的斜面上，上表面水平，在水平面上放有光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是：A沿斜面向下的直線B拋物線C豎直向下的直線D.無規(guī)則的曲線。分析與解：因小球在水平方向不受外力作用，水平方向的加速度為零，且初速度為零，故小球?qū)⒀刎Q直向下的直線運(yùn)動(dòng)，即C選項(xiàng)正確。

14、圖4問題4：必須弄清牛頓第二定律的同體性。加速度和合外力(還有質(zhì)量)是同屬一個(gè)物體的，所以解題時(shí)一定要把研究對(duì)象確定好，把研究對(duì)象全過程的受力情況都搞清楚。(m+M)gFF圖5例4、一人在井下站在吊臺(tái)上，用如圖4所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺(tái)和自己提升上來。圖中跨過滑輪的兩段繩都認(rèn)為是豎直的且不計(jì)摩擦。吊臺(tái)的質(zhì)量m=15kg,人的質(zhì)量為M=55kg,起動(dòng)時(shí)吊臺(tái)向上的加速度是a=0.2m/s2,求這時(shí)人對(duì)吊臺(tái)的壓力。(g=9.8m/s2)分析與解：選人和吊臺(tái)組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，受力如圖5所示，F(xiàn)為繩的拉力,由牛頓第二定律有：2F-(m+M)g=(M+m)aaFFNMg圖6則拉力大小為：再選人為研究

15、對(duì)象，受力情況如圖6所示，其中FN是吊臺(tái)對(duì)人的支持力。由牛頓第二定律得：F+FN-Mg=Ma,故FN=M(a+g)-F=200N.由牛頓第三定律知，人對(duì)吊臺(tái)的壓力與吊臺(tái)對(duì)人的支持力大小相等，方向相反，因此人對(duì)吊臺(tái)的壓力大小為200N，方向豎直向下。問題5：必須弄清面接觸物體分離的條件及應(yīng)用。相互接觸的物體間可能存在彈力相互作用。對(duì)于面接觸的物體，在接觸面間彈力變?yōu)榱銜r(shí)，它們將要分離。抓住相互接觸物體分離的這一條件，就可順利解答相關(guān)問題。下面舉例說明。圖7例5、一根勁度系數(shù)為k,質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，上端固定,下端系一質(zhì)量為m的物體,有一水平板將物體托住,并使彈簧處于自然長(zhǎng)度。如圖7所示。現(xiàn)讓木板由

16、靜止開始以加速度a(ag勻加速向下移動(dòng)。求經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間木板開始與物體分離。分析與解：設(shè)物體與平板一起向下運(yùn)動(dòng)的距離為x時(shí)，物體受重力mg，彈簧的彈力F=kx和平板的支持力N作用。據(jù)牛頓第二定律有：mg-kx-N=ma得N=mg-kx-ma當(dāng)N=0時(shí)，物體與平板分離，所以此時(shí)F圖8因?yàn)?，所以。?、如圖8所示，一個(gè)彈簧臺(tái)秤的秤盤質(zhì)量和彈簧質(zhì)量都不計(jì)，盤內(nèi)放一個(gè)物體P處于靜止，P的質(zhì)量m=12kg，彈簧的勁度系數(shù)k=300N/m?，F(xiàn)在給P施加一個(gè)豎直向上的力F，使P從靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知在t=0.2s內(nèi)F是變力，在0.2s以后F是恒力，g=10m/s2,則F的最小值是，F(xiàn)的最大值是。

17、分析與解：因?yàn)樵趖=0.2s內(nèi)F是變力，在t=0.2s以后F是恒力，所以在t=0.2s時(shí)，P離開秤盤。此時(shí)P受到盤的支持力為零，由于盤和彈簧的質(zhì)量都不計(jì)，所以此時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)。在0_0.2s這段時(shí)間內(nèi)P向上運(yùn)動(dòng)的距離：F圖9x=mg/k=0.4m因?yàn)?，所以P在這段時(shí)間的加速度當(dāng)P開始運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力最小，此時(shí)對(duì)物體P有N-mg+Fmin=ma,又因此時(shí)N=mg，所以有Fmin=ma=240N.當(dāng)P與盤分離時(shí)拉力F最大，F(xiàn)max=m(a+g)=360N.例7、一彈簧秤的秤盤質(zhì)量m1=15kg，盤內(nèi)放一質(zhì)量為m2=105kg的物體P，彈簧質(zhì)量不計(jì)，其勁度系數(shù)為k=800N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖9所

18、示?，F(xiàn)給P施加一個(gè)豎直向上的力F，使P從靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知在最初02s內(nèi)F是變化的，在02s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s2）分析與解：因?yàn)樵趖=0.2s內(nèi)F是變力，在t=0.2s以后F是恒力，所以在t=0.2s時(shí)，P離開秤盤。此時(shí)P受到盤的支持力為零，由于盤的質(zhì)量m1=15kg，所以此時(shí)彈簧不能處于原長(zhǎng)，這與例2輕盤不同。設(shè)在0_0.2s這段時(shí)間內(nèi)P向上運(yùn)動(dòng)的距離為x,對(duì)物體P據(jù)牛頓第二定律可得：F+N-m2g=m2a對(duì)于盤和物體P整體應(yīng)用牛頓第二定律可得：令N=0，并由述二式求得，而，所以求得a=6m/s2.當(dāng)P開始運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力最小，此時(shí)對(duì)盤和物體

19、P整體有Fmin=(m1+m2)a=72N.當(dāng)P與盤分離時(shí)拉力F最大，F(xiàn)max=m2(a+g)=168N.問題6：必須會(huì)分析臨界問題。例8、如圖10，在光滑水平面上放著緊靠在一起的兩物體，的質(zhì)量是的2倍，受到向右的恒力B=2N，受到的水平力A=(9-2t)N，(t的單位是s)。從t0開始計(jì)時(shí)，則：A物體在3s末時(shí)刻的加速度是初始時(shí)刻的511倍；圖10Bts后,物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；Ct4.5s時(shí),物體的速度為零；Dt4.5s后,的加速度方向相反。分析與解：對(duì)于A、B整體據(jù)牛頓第二定律有：FA+FB=(mA+mB)a,設(shè)A、B間的作用為N，則對(duì)B據(jù)牛頓第二定律可得：N+FB=mBa解得當(dāng)t=4s時(shí)N=0，A、B兩物體開始分離，此后B做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而A做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)t=4.5s時(shí)A物體的加速度為零而速度不為零。t4.5s后,所受合外力反向，即A、B的加速度方向相反。當(dāng)tg時(shí)，則小球?qū)ⅰ帮h”離斜面，只受兩力作用，如圖13所示，此時(shí)細(xì)線與水平方向間的夾角L1;B.L4L3;CL1L3;D.L2=L4.錯(cuò)