2014-2015高中物理人教版必修1课件 第四章 牛顿运动定律 章末总结

自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区高中物理·必修1·人教版第四章牛顿运动定律章末总结宜丰中学高一A部黄清华网络构建区网络构建区专题整合区自我检测区牛顿运动定律运动状态质量正比反比作用力的方向矢量瞬时网络构建区网络构建区专题整合区自我检测区牛顿运动定律两个性质两个向下向上匀速直线运动F合=0正交分解法FNGFNGg专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区一、动力学的两类基本问题1．掌握解决动力学两类基本问题的思路方法其中受力分析和运动过程分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，加速度是连接力和运动的桥梁．专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区2．求合力的方法(1)平行四边形定则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F合，然后求加速度．(2)正交分解法物体受到三个或三个以上的不在同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．专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区例1：我国第一艘航空母舰“辽宁号”已经投入使用，为使战斗机更容易起飞，“辽宁号”使用了滑跃技术．如图所示，其甲板可简化为模型：AB部分水平，BC部分倾斜，倾角为θ.战斗机从A点开始起跑，C点离舰，此过程中发动机的推力和飞机所受甲板和空气阻力的合力大小恒为F，ABC甲板总长度为L，战斗机质量为m，离舰时的速度为vm，重力加速度为g.求AB部分的长度．解析mgFNFmgFNF分析战斗机在AB和BC段受力专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区例1：……，求AB部分的长度．解析mgFNFmgFNF在AB段，根据牛顿运动定律：F＝ma1设B点速度大小为v，根据运动学公式：v2＝2a1x1在BC段，根据牛顿运动定律：F-mgsinθ＝ma2从B到C，根据运动学公式：vm2－v2＝2a2x2因为：L＝x1＋x2联立以上各式解得：x1＝L－2FL－mv2m2mgsinθx1x2专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区二、图象在动力学中的应用1．常见的图象形式在动力学与运动学问题中，常见、常用的图象是位移图象(x-t图象)、速度图象(v-t图象)和力的图象(F-t图象)等，这些图象反映的是物体的运动规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹．2．图象问题的分析方法遇到带有物理图象的问题时，要认真分析图象，先从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图象给出的信息，再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式去解题．专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区例2：如图甲所示固定光滑细杆与地面成一定夹角为α，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图乙所示，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)小环的质量m(2)细杆与地面间的夹角α解析没有摩擦力mgFNF匀加速匀速专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区例2：…….。求：(1)小环的质量m(2)细杆与地面间的夹角α解析mgFNF匀加速匀速0～2s内，a＝ΔvΔt＝12m/s2＝0.5m/s2根据牛顿第二定律：前2s:F1－mgsinα＝ma2s后:F2＝mgsinα数据可解得：m＝1kg，α＝30°专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示．取重力加速度g＝10m/s2.由这两个图象可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为()解析【针对训练】A．0.5kg,0.4B．1.5kg，2/15C．0.5kg,0.2D．1kg,0.2A静止匀加速匀速2s~4s:物块匀加速运动a=2m/s2，F-Ff=ma，3-10μm=2m①4s~6s:物块做匀速直线运动F=μmg:10μm=2②由①②得:m=0.5kg，μ=0.4甲乙专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区三、传送带问题传送带传递货物时，一般情况下，由摩擦力提供动力，而摩擦力的性质、大小、方向和运动状态密切相关．分析传送带问题时，要结合相对运动情况，分析物体受到传送带的摩擦力方向，进而分析物体的运动规律是解题的关键．注意：因传送带由电动机带动，一般物体对传送带的摩擦力不影响传送带的运动状态．专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区例3：某飞机场利用如图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θ＝30°，传送带两端A、B的距离L＝10m，传送带以v＝5m/s的恒定速度匀速向上运动．在传送带底端A轻放上一质量m＝5kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝求货物从A端运送到B端所需的时间．(g取10m/s2)解析32mgFNFf货物初速度为0由牛顿第二定律：μmgcos30°－mgsin30°=ma解得：a=2.5m/s2货物先匀加速：专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区解析mgFNFf匀加速直线：a=2.5m/s2货物匀加速到5m/s的时间：t1＝va＝2s这段时间内位移x1＝12at21＝5mL然后货物做匀速运动运动位移：x2=L-x1=5m匀速运动时间：t2＝x2v＝1s货物从A到B所需的时间：t=t1＋t2=3s专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区四、共点力作用下的平衡问题常用方法1．矢量三角形法(合成法)物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且这三个力首尾相接构成封闭三角形，可以通过解三角形来求解相应力的大小和方向．常用的有直角三角形、动态三角形和相似三角形．专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区3.整体法和隔离法：在选取研究对象时，为了弄清楚系统(连接体)内某个物体的受力情况，可采用隔离法；若只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时，一般可采用整体法．2．正交分解法在正交分解法中，平衡条件F合＝0可写成：∑Fx＝F1x＋F2x＋…＋Fnx＝0(即x方向合力为零)∑Fy＝F1y＋F2y＋…＋Fny＝0(即y方向合力为零)专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区例4：如图所示，质量m1＝5kg的物体，置于一粗糙的斜面体上，斜面倾角为30°，用一平行于斜面的大小为30N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动．斜面体质量m2＝10kg，且始终静止，g取10m/s2，求：(1)斜面体对物体的摩擦力；(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力．解析(1)隔离物体受力分析平行于斜面的方向：F＝m1gsin30°＋Ff解得：Ff=5N方向：沿斜面向下gm1FNFFf受力平衡专题整合区网络构建区自我检测区专题整合区例4：如图所示，质量m1＝5kg的物体，置于一粗糙的斜面体上，斜面倾角为30°，用一平行于斜面的大小为30N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动．斜面体质量m2＝10kg，且始终静止，g取10m/s2，求：(1)斜面体对物体的摩擦力；(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力．解析(2)整体法：斜面体和物体gmm)(21FN地FFf地整体受力平衡水平方向：Ff地=Fcos30°=N方向：水平向左竖直方向：FN地=(m1＋m2)g-Fsin30°=135N方向：竖直向上153自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区1.(动力学的两类基本问题)如图所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定的斜面底端有一质量m＝1.0kg的物体．物体与斜面间动摩擦因数μ＝0.25，现用轻细绳拉物体由静止沿斜面向上运动．拉力F＝10N，方向平行斜面向上．经时间t＝4.0s绳子突然断了，求：(1)绳断时物体的速度大小．(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间．(已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，取g＝10m/s2)解析mgFNFFf上滑过程中：分析物体受力F－mgsinθ－Ff＝ma1又Ff＝μFN，FN＝mgcosθ解得：a1＝2.0m/s2t＝4.0s时:v1＝a1t＝8.0m/s自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区1.(动力学的两类基本问题)(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间．(已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，取g＝10m/s2)解析上滑过程绳断时物体距斜面底端的位移:x1＝12a1t2＝16m绳断后:mgsinθ＋Ff＝ma2解得:a2＝8.0m/s2物体匀减速运动的时间:t2＝v1a2＝1.0s物体匀减速运动的位移为:x2＝12v1t2＝4.0m下滑过程mgsinθ－Ff′＝ma3，得a3＝4.0m/s2x1＋x2＝12a3t23，t3＝10s≈3.2s物体返回斜面底端的时间为:t′＝t2＋t3＝4.2s1x2x自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区2．(图象在动力学中的应用)如图甲所示为一风力实验示意图．开始时，质量为m＝1kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点．现用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t1＝0.4s后撤去风力．小球沿细杆运动的v-t图象如图乙所示(g取10m/s2)，试求：(1)小球沿细杆滑行的距离；(2)小球与细杆之间的动摩擦因数；(3)风力F的大小．解析(1)从v-t图象可知：小球先匀加速后匀减速图中面积表示位移：x=1.2m自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区2．(图象在动力学中的应用)如图甲所示为一风力实验示意图．开始时，质量为m＝1kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点．现用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t1＝0.4s后撤去风力．小球沿细杆运动的v-t图象如图乙所示(g取10m/s2)，试求：(1)小球沿细杆滑行的距离；(2)小球与细杆之间的动摩擦因数；(3)风力F的大小．解析(2)0.4s~1.2s:匀减速Ffva2＝ΔvΔt＝2.5m/s2根据牛顿第二定律：μmg=ma2动摩擦因数：μ=0.25自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区2．(图象在动力学中的应用)如图甲所示为一风力实验示意图．开始时，质量为m＝1kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点．现用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t1＝0.4s后撤去风力．小球沿细杆运动的v-t图象如图乙所示(g取10m/s2)，试求：(1)小球沿细杆滑行的距离；(2)小球与细杆之间的动摩擦因数；(3)风力F的大小．解析(3)0~0.4s:匀加速Ffva1＝ΔvΔt＝5m/s2根据牛顿第二定律：F-μmg=ma1动摩擦因数：F=7.5NFmgFN自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区3．(传送带问题)如图所示，水平传送带以2m/s的速度运动，传送带长AB＝20m，今在其左端将一工件轻轻放在上面，工件被带动，传送到右端，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，(g=10m/s2)试求：(1)工件开始时的加速度a(2)工件加速到2m/s时，工件运动的位移(3)工件由传送带左端运动到右端的时间解析初速度为零相对于传送带向左运动受滑动摩擦力向右mgFNFf（1）滑动摩擦力向右：Ff＝μmg工件加速度：a＝μg＝0.1×10m/s2＝1m/s2方向：水平向右自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区3．(传送带问题)如图所示，水平传送带以2m/s的速度运动，传送带长AB＝20m，今在其左端将一工件轻轻放在上面，工件被带动，传送到右端，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，(g=10m/s2)试求：(1)工件开始时的加速度a(2)工件加速到2m/s时，工件运动的位移(3)工件由传送带左端运动到右端的时间解析初速度为零相对于传送带向左运动受滑动摩擦力向右mgFNFf(2)工件加速到2m/s所需时间t0＝va＝21s＝2s在t0时间内运动的位移x0＝12at20＝12×1×22m＝2m自我检测区网络构建区自我检测区专题整合区3．(传送带问题)如图所示，水平传送带以2m/s的速度运动，传送带长AB＝20m，今在其左端将一工件轻轻放在上面，工件被带动，传送到右端，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，(g=10m/s2)试求：(1)工件开始时的加速度a(2)