高中物理第四章牛顿运动定律人教版必修一.ppt

第四章牛顿运动定律,这一章是在前面对力和运动分别研究的基础上，研究力和运动的关系，建立牛顿运动定律，它是动力学的基础，是力学，也是整个物理学的基本规律。,牛顿运动定律,知识结构,（）一切物体具有惯性，惯性是物体固有的性质。（）指出力的作用是改变物体的运动状态，而不是维持物体的运动。,1、牛顿第一定律,内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。,基本概念,意义：,问题1：高空中水平匀速飞行的轰炸机，每隔相同的时间投下一颗炸弹，不计空气阻力，那么这些炸弹：（）a、在空中的排列情况是一条抛物线b、在空中的排列情况是一条竖直线c、在空中的排列情况是一条水平线d、落地点是不等间距的。,演示,b,2、牛顿第二定律,内容：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向跟合外力的方向相同。,表达式：,注意：,1）同体性,3）瞬时性,4）独立性,2）矢量性,问题2:物体在与其初速度始终共线的合外力f的作用下运动，取v0方向为正时，合外力f随时间t的变化情况如图所示，则在0t这段时间内，物体的加速度和速度如何变化？,加速度先减小后增大速度一直增大,t0,3、牛顿第三定律,内容：物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。,明确：,1）大小、性质、作用时间一样,2）方向、作用对象不一样,3）注意和平衡力的区别,4）借助牛顿第三定律变换研究对象,问题3：质量为m的吊扇悬挂在天花板的铁钩上，则扇叶水平运转时，风扇对挂钩拉力f的大小为()a、fmgb、fmgc、fmgd、无法确定,c,一、两类基本问题,1、已知受力情况，求运动情况2、已知运动情况，求受力情况,规律应用,3、解题的步骤,正确选取研究对象(整体法与隔离法),分析研究对象的运动情况,对研究对象作受力分析,解方程并讨论,建立坐标系，根据牛顿第二定律和运动学公式列方程。,问题4：风洞实验中可产生水平方向、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图。,(1)当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍。求小球与杆间的动摩擦因数？,(2)保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离x所需时间为多少?,sin370=0.6cos370=0.8,【回头看】第(1)问中，球受到的支持力等于其重力；第(2)问中，支持力不再等于其重力，要避免在斜面上的物体受到的支持力绝对都等于mgcos的错误认识。,2、研究物体平衡的思路和基本方法,（1）转化为二力平衡模型合成法,很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向。根据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡。,二、共点力作用下物体的平衡,f,1、平衡条件f合=0,2、研究物体平衡的思路和基本方法,（1）转化为二力平衡模型合成法,很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向。根据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡。,二、共点力作用下物体的平衡,1、平衡条件f合=0,问题5：如图所示，在倾角为的斜面上，放一重力为g的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,g,f1,f2,f,f=g,f1=f/cos=g/cos,f2=ftan=gtan,（2）转化为四力平衡模型分解法,当物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解(一般采用正交分解法)，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。,（2）转化为四力平衡模型分解法,g,f2,f1x,f1y,当物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解(一般采用正交分解法)，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。,当物体受三个以上共点力平衡时，一般采用分解法。,问题5：如图所示，在倾角为的斜面上，放一重力为g的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,g,f1,f2,问题5：如图所示，在倾角为的斜面上，放一重力为g的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,f1x=f1sin,f1y=f1cos,问题5：如图所示，在倾角为的斜面上，放一重力为g的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,g,f2,f1x,f1y,f1x=f1sin,f1y=f1cos,f1=g/cos,f2=f1x=f1sin,f1y=f1cos=g,=gsin/cos=gtan,【回头看】变混乱为清晰。把方方面面的力都处理成“两力”或“四力”，依据平衡条件，解决问题。,1、超重（失重）是指视重大于（小于）物体的重力，物体自身的重力并不变化。,2、是超重还是失重，看物体加速度的方向，而不是看速度的方向。,3、若物体向下的加速度等于重力加速度，物体的视重为零完全失重。,三、超重和失重,问题7：一个人在地面上最多能举起300n的重物，在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起250n的重物。求电梯的加速度。(g=10m/s2),（1）在地面上,g,f,f=g=300n,（2）在电梯中,g,f,f-g=ma,方向向上,问题8：如图，质量为2kg的正方体a和质量为1kg的正方体b两个物体靠在一起，放在光滑的水平面上，现用水平力f=30n推a，求a对b作用力的大小。,a,四、简单的连接体问题,f,f合=f=30n,先分析ab整体的受力情况：,b,ab,g,n,f,再分析b的受力情况：,b,gb,nb,fb,fb=mba=10n,问题9：如图，质量为2kg的m1和质量为1kg的m2物体用水平细线连接，放在光滑的水平面上，现用水平拉力f拉m1，使m1和m2一起沿水平面运动，若细线能承受的最大拉力为8n，求水平拉力f的最大值。,f,m2,m1,先分析m2的受力情况：,g2,n2,t,再分析m1m2整体受力情况：,m1m2,g,n,f,f=(m1+m2)a=24n,先用整体法求加速度，,1、已知外力求内力：,再用隔离法求内力,先用隔离法求加速度，,2、已知内力求外力：,再用整体法求外力,【回头看】,五、从动力学看落体运动,1、自由落体运动,（1）定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。,f合=g=mg,（2）自由落体加速度,v0=0,2、竖直上抛运动,（1）定义：物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动,f合=g=mg,（2）竖直上抛加速度,方向竖直向下。,问题10：从塔上以20m/s的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求5s末石子速度和5s内石子位移。(g=10m/s2)。,v0,以向上方向为正方向。,x正,x,vt,【回头看】无论何时何地，牢记合外力是产生加速度的原因，竭尽所能把合外力或加速度找出来。注意矢量前的正负号意义。,1理想实验法：不同于科学实验，它是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深层次的抽象思维活动。,思维方法,2控制变量法：在研究三个物理量之间关系时，先让其中一个量保持不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的相互关系。,3整体法与隔离法：处理实际问题时常用的方法。用整体法求加速度，用隔离法求相互作用力。将整体法和隔离法相结合并灵活运用，有助于我们简便解题。,思维方法,4正交分解法：常用的矢量运算方法，实质是将复杂的矢量运算转化简单的代数运算，是解牛顿运动定律题目的最基本的方法。,练习：在水平面上有一个质量为m的