第四章 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系知識(shí)梳理-2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊(cè)）解析版

第第頁第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系知識(shí)梳理內(nèi)容預(yù)覽內(nèi)容預(yù)覽牛頓第一定律和慣性知識(shí)點(diǎn)一牛頓第一定律和慣性知識(shí)點(diǎn)一1.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)。(1)揭示了物體的慣性：不受力的作用時(shí)，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)。(2)揭示了力的作用對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。2．對(duì)慣性的理解(1)保持“原狀”：物體在不受力或所受合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))。(2)反抗改變：物體受到外力時(shí)，慣性表現(xiàn)為抗拒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變。慣性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以被改變。(3)慣性的量度：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大，與物體的速度和受力情況無關(guān)。牛頓第二定律牛頓第二定律知識(shí)點(diǎn)二1.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，加速度的方向跟作用力的方向相同。2.表達(dá)式：F＝ma，F(xiàn)是物體所受的合力。3.對(duì)表達(dá)式F＝ma的理解：(1)單位統(tǒng)一：表達(dá)式中F、m、a三個(gè)物理量的單位都必須是國際單位。(2)F的含義：指的是物體所受的合力。(3)“＝”的含義：不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向相同，即物體加速度的方向與它所受合力的方向相同。4.牛頓第二定律的五個(gè)性質(zhì)(1)因果性：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因(2)矢量性：F＝ma是一個(gè)矢量式，應(yīng)用時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。(3)瞬時(shí)性：合力與加速度具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。(4)同一性：合力與加速度對(duì)應(yīng)同一研究對(duì)象。(5)獨(dú)立性：作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生加速度，F(xiàn)1＝ma1，F(xiàn)2＝ma2…而物體的實(shí)際加速度則是每個(gè)加速度的矢量和，合力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵從牛頓第二定律，如Fx＝max，F(xiàn)y＝may。5.加速度兩種表達(dá)式的比較大小與v、?v大小無關(guān)，由?v/?t決定與F合成正比，與m成反比方向與?v方向一致與F合方向一致6.牛頓第一定理和牛頓第二定律的比較(1)牛頓第一定律指出了力是產(chǎn)生加速度的原因，指出一切物體都有慣性，牛頓第一定理不是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。(2)牛頓第二定律指出了描述物體慣性的物理量是質(zhì)量的含義，即在確定的作用力下，決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化難易程度的因素是物體的質(zhì)量。牛頓第二定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。(3)牛頓第一定律不是牛頓第二定律的一種特例。單位制單位制知識(shí)點(diǎn)三物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開[爾文]K發(fā)光強(qiáng)度I，(Iv)坎[德拉]cd物質(zhì)的量n，(ν)摩[爾]mol超重與失重超重與失重知識(shí)點(diǎn)四1．判斷超重和失重現(xiàn)象的三個(gè)角度(1)從受力的角度判斷：當(dāng)物體受到的向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)；等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(2)從加速度的角度判斷：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)；具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)；向下的加速度恰好等于重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(3)從速度變化角度判斷：物體向上加速或向下減速時(shí)，超重；物體向下加速或向上減速時(shí)，失重。2．對(duì)超重和失重問題的三點(diǎn)提醒(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度方向無關(guān)，只取決于加速度的方向。(2)并非物體在豎直方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象。只要加速度具有豎直向上的分量，物體就處于超重狀態(tài)；同理，只要加速度具有豎直向下的分量，物體就處于失重狀態(tài)。(3)發(fā)生超重或者失重時(shí)，物體的實(shí)際重力并沒有發(fā)生變化，變化的只是物體的視重。動(dòng)力學(xué)兩類基本問題動(dòng)力學(xué)兩類基本問題知識(shí)點(diǎn)五1.解決動(dòng)力學(xué)兩類問題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)把握“兩個(gè)分析”“一個(gè)橋梁”(2)找到不同過程之間的“聯(lián)系”,如第一個(gè)過程的末速度就是下一個(gè)過程的初速度,若過程較為復(fù)雜,可畫位置示意圖確定位移之間的聯(lián)系。2．兩類動(dòng)力學(xué)問題的解題步驟動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)分析動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)分析知識(shí)點(diǎn)六模型球+豎置彈簧模型球+水平彈簧模型球+斜彈簧模型蹦極跳模型實(shí)例規(guī)律①A點(diǎn)接觸彈簧，彈簧處于原長狀態(tài)，球的加速度a=g，方向豎直向下；②B點(diǎn)mg=F=kx，球受合外力為零，速度最大；③C點(diǎn)為A點(diǎn)對(duì)稱位置，球的加速度a=g，方向豎直向上；④D點(diǎn)為最低點(diǎn)，速度為零，加速度a>g，方向豎直向上。①設(shè)定條件：水平面粗糙，物塊與彈簧拴在一起；向左壓縮彈簧最大松手；②當(dāng)kx=μmg時(shí)，速度最大，所在位置為O點(diǎn)的左側(cè)。①設(shè)定條件：斜面光滑；②B點(diǎn)接觸彈簧，彈簧處于原長狀態(tài)，球的加速度a=gsinθ，方向沿斜面向下；③當(dāng)mg=F=mgsinθ時(shí)，球受合外力為零，速度最大；④壓縮至最低點(diǎn)，速度為零，加速度a>gsinθ，方向斜面向上。規(guī)律類似于“球+豎置彈簧模型”動(dòng)力學(xué)圖像動(dòng)力學(xué)圖像知識(shí)點(diǎn)七常見圖像v-t圖像、a-t圖像、F-t圖像、F-a圖像三種類型(1)已知物體受到的力隨時(shí)間變化的圖線，求解物體的運(yùn)動(dòng)情況。(2)已知物體的速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線，求解物體的受力情況。(3)由已知條件確定某物理量的變化圖像。解題策略(1)問題實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，要注意區(qū)分是哪一種動(dòng)力學(xué)圖像。(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系，以便對(duì)有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷。破題關(guān)鍵(1)分清圖像的類別：即分清橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖像所反映的物理過程，會(huì)分析臨界點(diǎn)。(2)注意圖線中的一些特殊點(diǎn)所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標(biāo)的交點(diǎn)，圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩圖線的交點(diǎn)等。(3)明確能從圖像中獲得哪些信息：把圖像與具體的題意、情境結(jié)合起來，再結(jié)合斜率、特殊點(diǎn)、面積等的物理意義，確定從圖像中反饋出來的有用信息，這些信息往往是解題的突破口或關(guān)鍵點(diǎn)。處理動(dòng)力學(xué)中的連接體問題的方法處理動(dòng)力學(xué)中的連接體問題的方法知識(shí)點(diǎn)八1.整體法的選取原則及解題步驟（1）當(dāng)只涉及系統(tǒng)的受力和運(yùn)動(dòng)情況而不涉及系統(tǒng)內(nèi)某些物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，一般采用整體法。（2）運(yùn)用整體法解題的基本步驟：2.隔離法的選取原則及解題步驟（1）當(dāng)涉及系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個(gè)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，一般采用隔離法。（2）運(yùn)用隔離法解題的基本步驟：第一步：明確研究對(duì)象或過程、狀態(tài)。第二步：將某個(gè)研究對(duì)象或某段運(yùn)動(dòng)過程、某個(gè)狀態(tài)從系統(tǒng)或全過程中隔離出來。第三步：畫出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動(dòng)過程示意圖。第四步：選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。動(dòng)力學(xué)中的臨界極值問題動(dòng)力學(xué)中的臨界極值問題知識(shí)點(diǎn)九1．“四種”典型臨界條件(1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是彈力FN＝0。(2)相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí)，常存在著靜摩擦力，則相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限度的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛與拉緊的臨界條件是FT＝0。(4)速度達(dá)到最值的臨界條件：加速度為0。2．“兩種”典型分析方法臨界法分析題目中的物理過程，明確臨界狀態(tài)，直接從臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界條件入手，求出臨界值。解析法明確題目中的變量，求解變量間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式分析臨界值。傳送帶模型傳送帶模型知識(shí)點(diǎn)十1.水平傳送帶模型三種常見情景常見情景物體的v-t圖像條件：條件：條件：v0=v條件：v0<v①;②條件：v0>v①;②條件：條件：；v0>v條件：；v0<v2.水平傳送帶模型方法突破(1)水平傳送帶又分為兩種情況：物體的初速度與傳送帶速度同向(含物體初速度為0)或反向。(2)在勻速運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上，只要物體和傳送帶不共速，物體就會(huì)在滑動(dòng)摩擦力的作用下，朝著和傳送帶共速的方向變速，直到共速，滑動(dòng)摩擦力消失，與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，或由于傳送帶不是足夠長，在勻加速或勻減速過程中始終沒達(dá)到共速。(3)計(jì)算物體與傳送帶間的相對(duì)路程要分兩種情況：①若二者同向，則Δs＝|s傳－s物|；②若二者反向，則Δs＝|s傳|＋|s物|。3.傾斜傳送帶模型兩種常見情景常見情景v-t圖像條件：；μ>tanθ加速度：a=g(μcosθ-sinθ)條件：；μ>tanθ加速度：a=g(μcosθ-sinθ)條件：；μ>tanθ加速度：a=g(μcosθ+sinθ)條件：；μ>tanθ加速度：a=g(μcosθ+sinθ)條件：；μ<tanθ加速度：a=g(μcosθ+sinθ)a'=g(sinθ-μcosθ)4.傾斜傳送帶問題分析（1）物體沿傾角為θ的傳送帶傳送時(shí)，可以分為兩類：物體由底端向上運(yùn)動(dòng)，或者由頂端向下運(yùn)動(dòng)。解決傾斜傳送帶問題時(shí)要特別注意mgsinθ與μmgcosθ的大小和方向的關(guān)系，進(jìn)一步判斷物體所受合力與速度方向的關(guān)系，確定物體運(yùn)動(dòng)情況。當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時(shí)，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變。（2）痕跡問題：共速前，x傳>x物，痕跡Δx1=x傳-x物，共速后，x物>x傳，痕跡Δx2=x物-x傳，總痕跡取二者中大的那一段。滑塊—木塊模型的解題策略滑塊—木塊模型的解題策略知識(shí)點(diǎn)十一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)板塊速度不相等板塊速度相等瞬間板塊共速運(yùn)動(dòng)處理方法隔離法假設(shè)法整體法具體步驟對(duì)滑塊和木板進(jìn)行隔離分析，弄清每個(gè)物體的受體情況與運(yùn)動(dòng)過程假設(shè)兩物體間無相對(duì)滑動(dòng)，先用整體法算出一起運(yùn)動(dòng)的加速度，再用隔離法算出其中一個(gè)物體“所需要”的摩擦力Ff；比較Ff與最大靜摩擦力Ffm的關(guān)系，若Ff>Ffm，則發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)將滑塊和木板看成一個(gè)整體，對(duì)整體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析臨界條件①兩者速度達(dá)到相等的瞬間，摩擦力可能發(fā)生突變②當(dāng)木板的長度一定時(shí)，滑塊可能從木板滑下，恰好滑到木板的邊緣，二者共速是滑塊滑離木板的臨界條件相關(guān)知識(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)十二1.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法2.實(shí)驗(yàn)思路：本實(shí)驗(yàn)有三個(gè)需要測(cè)量的量：物體的質(zhì)量M、物體所受的作用力F和物體的加速度a。測(cè)出它們的值，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。(1)質(zhì)量M：用天平測(cè)量。(2)測(cè)量物體的加速度a方案一：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)量小車的加速度a。“逐差法”求解加速度：Δx＝aT2，xm－xn＝(m－n)aT2(m>n)方案二：讓兩個(gè)小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在相等的時(shí)間內(nèi)，由x＝eq\f(1,2)at2知eq\f(x1,x2)＝eq\f(a1,a2)，把測(cè)量加速度轉(zhuǎn)換成測(cè)量位移。(3)測(cè)物體受到的拉力F方案一：用阻力補(bǔ)償法補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其他阻力，小車所受的拉力近似等于槽碼的總重力。阻力補(bǔ)償后，繩的拉力F為小車所受合外力，繩的拉力F＝m