第四章牛頓運(yùn)動定律章末整合課件（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)動定律內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(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的方向一致瞬時性：a隨F的變化而變化獨(dú)立性：每個力都能產(chǎn)生一個加速度表達(dá)式：F=ma牛頓第三定律內(nèi)容：兩個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。理解同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失同種性質(zhì)分別作用在兩個相互作用的物體上作用、反作用力和一對平衡力的區(qū)別網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律已知運(yùn)動情況求受力情況兩類基本問題已知受力情況求運(yùn)動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突破一、動力學(xué)的兩類基本問題1．掌握解決動力學(xué)兩類基本問題的思路方法其中受力分析和運(yùn)動過程分析是基礎(chǔ)，牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式是工具，加速度是連接力和運(yùn)動的橋梁．力加速度運(yùn)動狀態(tài)第一類問題第二類問題運(yùn)動學(xué)牛頓第二定律受力分析公式分類突破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，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：物體受到三個或三個以上的不在同一條直線上的力作用時，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，火車廂中有一傾角為θ＝30°的斜面，當(dāng)火車以a＝10m/s2的加速度沿水平方向向左運(yùn)動時，斜面上的物體m還是與車廂保持相對靜止．試分析物體m所受的摩擦力的方向．

分類突破圖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，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上勻速運(yùn)動，這時小球所受的風(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所需時間為多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)分類突破圖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所需時間為多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)分類突破圖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)動定律中的圖象問題動力學(xué)中的圖象常見的有F－t圖象、a－t圖象、F－a圖象等．1．對于F－a圖象，首先要根據(jù)具體的物理情景，對物體進(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．分類突破2．對a－t圖象，要注意加速度的正負(fù)，分析每一段的運(yùn)動情況，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，分析每一時間段的運(yùn)動性質(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)的大小與時間t的關(guān)系如圖3甲所示，物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示．取重力加速度g＝10m/s2.由這兩個圖象可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(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，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，可解得：F＝15N三、傳送帶問題傳送帶傳送貨物時，一般情況下，由摩擦力提供動力，而摩擦力的性質(zhì)、大小、方向和運(yùn)動狀態(tài)密切相關(guān)．分析傳送帶問題時，要結(jié)合相對運(yùn)動情況，找到摩擦力發(fā)生突變的臨界點(diǎn)是解題的關(guān)鍵．

分類突破【例5】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(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的行李無初速度地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動．設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m．(g取10m/s2)(1)求行李剛開始運(yùn)動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??；(2)求行李在傳送帶上運(yùn)動的時間．分類突破圖5mgFNFf(1)Ff＝μmg＝4NFf＝ma

a＝1m/s2

(2)勻加速運(yùn)動v＝at

1t1＝1s勻速運(yùn)動運(yùn)動的總時間為t＝t1＋t2＝2.5s.針對訓(xùn)練某飛機(jī)場利用如圖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．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摩擦因數(shù)μ＝.求貨物從A端運(yùn)送到B端所需的時間．(g取10m/s2)分類突破圖6mgFNFfxyμmgcos30°－mgsin30°＝maa＝2.5m/s2

勻速運(yùn)動位移：x2＝L－x1＝5m貨物從A到B所需的時間：t＝t1＋t2＝3s.四、共點(diǎn)力作用下的平衡問題常用方法1．矢量三角形法(合成法)2．正交分解法物體受三個力作用而平衡時，其中任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反，且這三個力首尾相接構(gòu)成封閉三角形，可以通過解三角形來求解相應(yīng)力的大小和方向．常用的有直角三角形、動態(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)．分類突破分類突破3．整體法和隔離法：在選取研究對象時，為了弄清楚系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個物體的受力情況，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，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．斜面體質(zhì)量m2＝10kg，且始終靜止，g取10m/s2，求：(1)斜面體對物體的摩擦力；(2)地面對斜面體的摩擦力和支持力．分類突破圖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