201x-201x高中物理 第三章 牛顿运动定律章末整合 教科版必修

1、高中物理高中物理必修必修1教科版教科版章章 末末 整整 合合 第三章第三章 牛顿运动定律牛顿运动定律网络构建网络构建牛顿第牛顿第一定律一定律牛顿第牛顿第二定律二定律牛牛顿顿运运动动定定律律 内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或内容：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静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。为止。理解理解力是改变物体运动状态的原因力是改变物体运动状态的原因一切物体在任何情况下都具有惯一切物体在任何情况下都具有惯性，质量是惯性大小的唯一量度性，质量是惯性大小的唯一量度探究过程：控制变量探究过程：控制变量F不变，不变，a与与m成反比成反比m不

2、变，不变，a与与F成正比成正比内容：物体的加速度的大小跟它受到的作内容：物体的加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。的方向跟作用力的方向相同。网络构建网络构建牛顿第牛顿第二定律二定律牛牛顿顿运运动动定定律律 力学单位制：基本量与基本单位、导出单力学单位制：基本量与基本单位、导出单位、单位制的应用位、单位制的应用理解理解矢量性：矢量性：a的方向与的方向与F的方向一致的方向一致瞬时性：瞬时性：a随随F的变化而变化的变化而变化独立性：每个力都能产生一个加速度独立性：每个力都能产生一个加速度表达式：表达式：F=ma牛顿

3、第牛顿第三定律三定律内容：两个物体之间的作用力与反作用力总内容：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。上。理解理解同时产生，同时变化，同时消失同时产生，同时变化，同时消失同种性质同种性质分别作用在两个相互作用的物体上分别作用在两个相互作用的物体上作用、反作用力和一对平衡力的区别作用、反作用力和一对平衡力的区别网络构建网络构建牛顿运牛顿运动定律动定律的应用的应用牛牛顿顿运运动动定定律律 已知运动情况求受力情况已知运动情况求受力情况两类基本问题两类基本问题已知受力情况求运动情况已知受力情况求运动情况超重和失重超重和失重失重：

4、加速度失重：加速度a向下，向下，FNG完全失重：完全失重：a=g，FN=G分类突破分类突破一、动力学的两类基本问题一、动力学的两类基本问题1掌握解决掌握解决动力学动力学两类基本问题的思路方法两类基本问题的思路方法 其中其中受力分析受力分析和和运动过程分析运动过程分析是基础，牛顿第二定律和是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，运动学公式是工具，加速度是加速度是连接力和运动的连接力和运动的桥梁桥梁力力加速度加速度运动状态运动状态第一类问题第一类问题第二类问题第二类问题运动学运动学牛顿第二定律牛顿第二定律受力分析受力分析公式公式分类突破分类突破2求合力的方法求合力的方法(1)平行四边形定则平行四边

5、形定则 由牛顿第二定律由牛顿第二定律F合合ma可知，可知，F合合是研究对象受是研究对象受到的外力的合力；加速度到的外力的合力；加速度a的方向与的方向与F合合的方向相同的方向相同解题时，若已知加速度的方向就可推知合力的方向；解题时，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反之，若已知合力的方向，亦可推知加速度的方向 若物体在两个共点力的作用下产生加速度，可用若物体在两个共点力的作用下产生加速度，可用平行四边形定则求平行四边形定则求F合合，然后求加速度，然后求加速度 (2)正交分解法正交分解法：物体受到三个或三个以上的不在同：物体受到三个或三个以上的不在同

6、一条直线上的力作用时，常用正交分解法一般把力一条直线上的力作用时，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进行分解沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解【例例1】如图如图1，车厢中有一倾角为，车厢中有一倾角为30的斜面，当的斜面，当车厢以车厢以a10 m/s2的加速度沿水平方向向左运动时，斜的加速度沿水平方向向左运动时，斜面上的物体面上的物体m还是与车厢保持相对静止试分析物体还是与车厢保持相对静止试分析物体m所受的摩擦力的方向所受的摩擦力的方向 分类突破分类突破图图1假定所受的静摩擦力沿斜面向上假定所受的静摩擦力沿斜面向上 mgFNFfxyFNcos 30Ffsin 30mg FN

7、sin 30Ffcos 30ma Ff5m(1 )N 负值负值说明说明Ff的方向沿斜面向下的方向沿斜面向下 竖直：竖直：水平：水平：【例例2】风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风风洞实验室中可产生水平方向的、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于细杆直径(如图如图2所示所示) (1)当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的倍，求小球匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的倍，求小球与杆

8、间的动摩擦因数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保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？所需时间为多少？(sin 37，cos 370.8)分类突破分类突破图图2mgFNFFf(1)Fmg Fmg 0.5 【例例2】(2)保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离距离s所需时间为多少？所需时间为多少？(sin 37，cos 370.

9、8)分类突破分类突破图图2mgFNFFf3737(2) 沿杆方向沿杆方向 垂直于杆的方向垂直于杆的方向 Fcos 37mgsin 37Ffma FNFsin 37mgcos 370 FfFN 二、牛顿运动定律中的图象问题二、牛顿运动定律中的图象问题动力学中的图象常见的有动力学中的图象常见的有Ft图象、图象、at图象、图象、Fa图象等图象等1对于对于Fa图象，首先要根据具体的物理情景，对物图象，首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出aF间的函数关系式，间的函数关系式，由函数关系式结合图象明确图象的斜由函数关系式结合图象明

10、确图象的斜率、截距的意义率、截距的意义，从而由图象给出的信息求出未知量，从而由图象给出的信息求出未知量分类突破分类突破2对对at图象，要图象，要注意加速度的正负注意加速度的正负，分析每一段的，分析每一段的运动情况，然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定运动情况，然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程律列方程3对对Ft图象要结合物体受到的力，根据牛顿第二定图象要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段的运动性质律求出加速度，分析每一时间段的运动性质【例例3】在某次消防演习中，消防队员从一根竖直的长杆上由静在某次消防演习中，消防队员从一根竖直的长杆上由静止滑下，经过止滑下，

11、经过2.5 s落地，已知消防队员与杆之间摩擦力落地，已知消防队员与杆之间摩擦力F的大小的大小与他自身重力与他自身重力mg的大小的比值的大小的比值 随时间的变化如图随时间的变化如图3所示，所示，g取取10 m/s2.(1)试说明消防队员在下滑过程中加速度的大小和方向是否变化？试说明消防队员在下滑过程中加速度的大小和方向是否变化？并求出相应的加速度；并求出相应的加速度；分类突破分类突破图图3(1)t11 s时间内，加速度方向向下时间内，加速度方向向下 mgF1ma1 a14 m/s2 在接下来的在接下来的t21.5 s时间内，加速度方向向上时间内，加速度方向向上 F2mgma2 a22 m/s2加

12、速度的大小和方向都发生了变化加速度的大小和方向都发生了变化 【例例3】在某次消防演习中，消防队员从一根竖直的长杆上由静在某次消防演习中，消防队员从一根竖直的长杆上由静止滑下，经过止滑下，经过2.5 s落地，已知消防队员与杆之间摩擦力落地，已知消防队员与杆之间摩擦力F的大小的大小与他自身重力与他自身重力mg的大小的比值的大小的比值 随时间的变化如图随时间的变化如图3所示，所示，g取取10 m/s2.(2)求消防队员在下滑过程中最大速度的大小；求消防队员在下滑过程中最大速度的大小；(3)求消防队员落地时速度的大小求消防队员落地时速度的大小分类突破分类突破图图3匀加速下滑匀加速下滑 匀减速下滑匀减速

13、下滑 (2) 最大速度最大速度vma1t14 m/s (3) 落地时的速度落地时的速度vvma2t2 1 m/s 【例例4】如图如图4(a)所示，用所示，用一水平外力一水平外力F拉着一个静止拉着一个静止在倾角为在倾角为的光滑斜面上的的光滑斜面上的物体，逐渐增大物体，逐渐增大F，物体做，物体做变加速运动，其加速度变加速运动，其加速度a随随外力外力F变化的图象如图变化的图象如图(b)所所示，若重力加速度示，若重力加速度g取取10 m/s2.根据图根据图(b)中所提供的中所提供的信息可以计算出信息可以计算出()A物体的质量为物体的质量为1 kgB斜面的倾角为斜面的倾角为37C加速度为加速度为6 m/

14、s2时物体时物体的速度的速度D物体能静止在斜面上所物体能静止在斜面上所施加的最小外力为施加的最小外力为10 N分类突破分类突破图图4mgFNx方向：方向：Fcos mgsin ma xy(20 N，2 m/s2)，(30 N，6 m/s2) m2 kg，37 当当a0时，可解得：时，可解得：F15 N 三、传送带问题三、传送带问题传送带传送货物时，一般情况下，由传送带传送货物时，一般情况下，由摩擦力提供动力摩擦力提供动力，而摩擦力的性质、大小、方向和运动状态密切相关而摩擦力的性质、大小、方向和运动状态密切相关 分析传送带问题时，要结合相对运动情况，找到分析传送带问题时，要结合相对运动情况，找到

15、摩擦摩擦力发生突变的临界点是解题的关键力发生突变的临界点是解题的关键 分类突破分类突破【例例5】水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安全检查图行李进行安全检查图5为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带带AB始终保持始终保持v1 m/s的恒定速率运行，一质量为的恒定速率运行，一质量为m4 kg的行的行李无初速度地放在李无初速度地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线匀加速直线运动，随后行

16、李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动设行李与传送带间的动摩擦因数运动设行李与传送带间的动摩擦因数，AB间的距离间的距离l2 m(g取取10 m/s2)(1)求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小；求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小；(2)求行李在传送带上运动的时间求行李在传送带上运动的时间分类突破分类突破图图5mgFNFf(1) Ffmg4 NFfma a1 m/s2 (2) 匀加速运动匀加速运动 vat 1t11 s 匀速运动匀速运动 运动的运动的总时间总时间为为tt1t22.5 s. 针对训练针对训练 某飞机场利用如图某飞机场利用如图6所示的传送带将地面上的货物运所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角送到飞机上，传送带与地面的夹角30，传送带两端，传送带两端A、B的距