高一物理第四章牛頓定律課件

第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第一定律牛頓第二定律a=F/m或F=ma牛頓第三定律F=－F＇牛頓運(yùn)動(dòng)定律指出了物體具有慣性。揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因定量地描述運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系——數(shù)值關(guān)系、方向關(guān)系和瞬時(shí)關(guān)系，指出：力是產(chǎn)生加速度的原因揭示力作用的相互性和對(duì)等性。指出：力是物體對(duì)物體的作用牛頓定律知識(shí)結(jié)構(gòu)伽利略：運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系回顧歷史亞里士多德：笛卡兒：不受力時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是：勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止。力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因一、牛頓第一定律：二、慣性：物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。2、意義：①指出了一切物體具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)（慣性）②指出了物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來(lái)維持，力是改變物體速度的原因。1、內(nèi)容：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)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。靜止的物體有慣性運(yùn)動(dòng)的物體有慣性慣性是一種力嗎？慣性是物體的固有屬性，慣性不是一種力。慣性的大小跟哪些因素有關(guān)？慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量是慣性大小的量度一切物體都具有慣性思考：汽車啟動(dòng)及剎車問(wèn)題

1、【2012年全國(guó)二卷】伽利略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)。早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說(shuō)法，其中正確的是【】A.物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性

B.沒有力作用，物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài)

C.行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性

D.運(yùn)動(dòng)物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)控制變量法

研究方法：①先確定m不變，研究a與F合的關(guān)系；②再確定F合不變，研究a與m的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的基本思路：一、加速度和力的關(guān)系質(zhì)量相同的物體，物體的加速度跟作用在物體上的力成正比或

實(shí)驗(yàn)一結(jié)論：比例式：二、加速度和質(zhì)量的關(guān)系

在相同的力作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量成反比或?qū)嶒?yàn)二結(jié)論：比例式：物體加速度的大小跟作用力（所受的合力）成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力（所受的合力）的方向相同。2.數(shù)學(xué)公式二、牛頓第二定律(若取國(guó)際單位制中的單位，k=1)1.內(nèi)容：

3.注意：

（1）中各量只對(duì)同一物體而言；（2）式中F指物體所受的合外力。（3）式中單位注意統(tǒng)一（4）矢量性：a有大小，也有方向，a與F同向。（5）瞬時(shí)性：a與F同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化。

例題1、如圖所示，物體甲、乙質(zhì)量均為m，彈簧和懸線的質(zhì)量可以忽略不計(jì)．當(dāng)懸線被燒斷的瞬間，甲、乙的加速度數(shù)值應(yīng)是下列哪一種情況：（）

A.甲是0，乙是

B.甲是，乙是

C.甲是0，乙是0D.甲是，乙是牛頓第二定律的瞬時(shí)性

例題2、如圖，質(zhì)量相同的物體1、2分別連在輕彈簧的上、下兩端，并置于一平木板上，試分析木板突然抽出的瞬間，物體1、2的加速度。

例題3、如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一條不計(jì)質(zhì)量的輕彈簧，放在光滑的水平面上，A球緊靠墻壁.僅用水平力F將B球向左推壓彈簧，平衡后，突然將力F撤去的瞬間有：（）

A．A的加速度為F/2mB．A的加速度為零

C．B的加速度為F/2mD．B的加速度為F/m例題4、如圖所示，現(xiàn)將線剪斷，求：剪斷瞬間物體的加速度。5、如圖，小球用水平彈簧系住，并由傾角為θ的光滑板AB托著，分析當(dāng)板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度。運(yùn)用牛頓第二定律解題的一般步驟：

1、確定研究對(duì)象2、對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析或運(yùn)動(dòng)情況分析3、利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度4、利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律進(jìn)一步求解要求的物理量5、檢驗(yàn)結(jié)果是否合理性【例1】質(zhì)量為2.0t的汽車以10m/s的速度行駛，在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)5s內(nèi)停下來(lái)，求汽車所受的阻力。GvaFfFN分析：

N二、應(yīng)用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

解：以汽車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由加速度公式得由牛頓第二定律，汽車受到的阻力為GvaFfFN

例2、【2013年新課標(biāo)全國(guó)二卷】一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時(shí)刻開始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間的關(guān)系的圖像是（）例1：水平地面上質(zhì)量為10Kg的木箱受到水平向右的拉力F=70N作用在水平面上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，木箱與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，求木箱在2s末的速度和2s內(nèi)的位移。GfNN=G=mg

=10×10N=100NFf

=μN(yùn)=0.5×100N=50NF合

=F-f

=70N-50N=20N分析木箱的受力情況：1、兩種基本題型解題思路GfNF分析木箱的運(yùn)動(dòng)情況：V0=0、t=2s、a=2m/s2Vt=at=2×2m/s=4m/s“已知受力求運(yùn)動(dòng)”解題思路：力運(yùn)動(dòng)aF=ma分析受力分析運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式例2：質(zhì)量為1000Kg的汽車在水平路面上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)4s速度達(dá)到10m/s，汽車受到的牽引力為3000N。求汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到的阻力大小。分析汽車的運(yùn)動(dòng)情況：V0=0、t=4s、Vt=10m/smgfNF分析汽車的受力情況：F合

=F-f

=maf

=F-ma=3000N-1000×2.5N=500N“已知運(yùn)動(dòng)求受力”解題思路：運(yùn)動(dòng)aF=ma分析運(yùn)動(dòng)分析受力運(yùn)動(dòng)學(xué)公式力2、兩種基本題型解題思路F合=maavt=v0+atx=v0t+at2/2vt2-v02=2ax

應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為兩類題型：一類是已知受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況；一類是已知運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況。

例題、物體在光滑的水平面上受一水平的恒力F向前運(yùn)動(dòng)，如圖所示，它的正前方固定一跟勁度系數(shù)足夠大的彈簧，當(dāng)物塊接觸彈簧后（）

A、立即做減速運(yùn)動(dòng)

B、仍做勻加速運(yùn)動(dòng)

C、在一段時(shí)間內(nèi)仍作加速運(yùn)動(dòng)，速度繼續(xù)增大

D、當(dāng)彈簧處于最大壓縮時(shí)，物體的加速度不為0.

例1、如圖所示，質(zhì)量為的物體2放在正沿平直軌道向右行駛的車廂底板上，用豎直細(xì)繩通過(guò)光滑定滑輪連接質(zhì)量為的物體，與物體1相連接的繩與豎直方向成角，則（）

A.車廂的加速度為

B.繩對(duì)物體1的拉力為

C.底板對(duì)物體2的支持力為

D.物體2所受底板的摩擦力為例1、一個(gè)滑雪人從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角是30°，滑雪板與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.04，求5s內(nèi)滑下的位移。【】57mmgfNxyaF1F2θ

例2．質(zhì)量為3t的汽車，在恒定牽引力作用下開上一山坡，沿山坡每前進(jìn)1m升高1cm．汽車由靜止開始，在1min內(nèi)速度增加到21.6km/h，已知運(yùn)動(dòng)過(guò)程中阻力恒為2000N，求汽車的牽引力．(g=10m/s2)

GFNF牽F阻xy

F牽=2600N例

3：如圖所示，物體的質(zhì)量m=4kg，與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，在傾 角為37°、F=20N的推力作用下，由靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)t=5s時(shí)撒去F，（sin370=0.6cos370=0.8）求：（1）物體在F作用時(shí)的加速度a；（2）撒去F后，物體還能滑行多長(zhǎng)時(shí)間？370a=1.4m/s2例4．如圖所示，在光滑的水平面上放置一傾角為?光滑斜塊，當(dāng)用一時(shí)評(píng)外力F向左推動(dòng)斜塊時(shí)，可使放在其光滑斜面上的滑塊與其保持相對(duì)靜止而一同水平向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．求：（１）滑塊與斜面共同的加速度；（２）滑塊m受到的支持力；（３）斜塊的質(zhì)量M.mM?FmM?FGFNxy?FNcos?=mgFNsos?=maa=gtg?FN=mg/cos?例5．在某旅游景區(qū)，建有一山坡滑草運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如圖所示，設(shè)山坡AB可看成長(zhǎng)度為L(zhǎng)=50m、傾角θ=30°的斜面，山坡低端與一段水平緩沖段BC圓滑連接。一名游客連同滑草裝置總質(zhì)量m=80kg，他從A處由靜止開始勻加速下滑，經(jīng)5秒滑到B點(diǎn)，進(jìn)入水平緩沖段，再滑行一段距離后安全停下（取g=10m/s2）。求：（1）此游客連同滑草裝置在下滑過(guò)程中受到的摩擦力f；（2）滑草裝置與草皮間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；（3）此游客進(jìn)入BC段后水平滑行的距離。ABC研究對(duì)象受力分析運(yùn)動(dòng)情況

Fx=max應(yīng)用列方程

Fy=may解方程求加速度應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程加速度是橋梁，受力分析是關(guān)鍵．求解動(dòng)力學(xué)兩大類問(wèn)題的思維結(jié)構(gòu)：、cm/s2……基本物理量的單位就是基本單位基本單位導(dǎo)出單位由基本單位按照物理關(guān)系組合而成的單位N、g、mg……、min、hour…mkgs、km/h……

、g/cm3

……m/sm/s2kg/m3國(guó)際單位制長(zhǎng)度：質(zhì)量：時(shí)間：速度：加速度力：密度：kg·m/s2、km、cm……物理量單位制力學(xué)七個(gè)基本量長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間電流物質(zhì)的量溫度發(fā)光強(qiáng)度力學(xué)電學(xué)mkgs國(guó)際單位制單位AK壓強(qiáng)的公式思考：molcdPFs壓強(qiáng)的單位N/m2N/cm2其中哪個(gè)是國(guó)際單位制中的單位？

三、牛頓第三定律2、數(shù)學(xué)表達(dá)式：F=-F′

1、內(nèi)容：

兩個(gè)物體間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。討論題：數(shù)學(xué)表達(dá)式可以寫成：

F+F′=0嗎？3、作用力與反作用力的特點(diǎn):2).作用在不同的物體上；3).具有同種性質(zhì)；4).具有同時(shí)性?？偨Y(jié)：同大、同線、同性、同時(shí)、異向、異體.1).大小相等，方向相反，作用在一條直線上;將一個(gè)電燈懸掛在天花板上作用力與反作用力平衡力燈對(duì)繩的拉力繩對(duì)燈的拉力燈的重力4、與平衡力的區(qū)別作用力與反作用力

平衡力不能求合力（不能抵消）作用在兩個(gè)物體上具有同種性質(zhì)具有同時(shí)性作用在一個(gè)物體上不一定是同種性質(zhì)不一定具有同時(shí)性能求合力（能抵消）G四、超重和失重F（1）靜止（2）向上加速（3）向下加速F’=GF’GF’>GFF’GF’<GFF’GFF’=GF’GF’>GFF’GF’<GFF’F合

=F-G

=maF=G

+ma

=m(g+a)F’=F=m(g+a)F合

=G-F=maF=G

-ma

=m(g-a)F’=F=m(g-a)（1）靜止（2）向上加速（3）向下加速1、超重

物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象。F’2、失重

物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象。F’小結(jié)：a方向向上加速上升減速下降——超重a方向向下加速下降減速上升——失重例與練1、關(guān)于超重和失重，下列說(shuō)法中正確的是（）A、超重就是在某種情況下，物體的重力變大了B、物體向上運(yùn)動(dòng)一定處于超重狀態(tài)C、物體向下減速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài)D、物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)（1）超重（失重）是指視重大于（小于）物體的重力，物體自身的重力并不變化。（2）是超重還是失重，看物體加速度的方向，而不是看速度的方向。（3）若物體向下的加速度等于重力加速度，物體的視重為零——完全失重。例與練2、一個(gè)人在地面上最多能舉起300N的重物，在沿豎直方向做勻變速運(yùn)動(dòng)的電梯中，他最多能舉起250N的重物。求電梯的加速度。(g=10m/s2)（1）在地面上GFF=G=300N（2）在電梯中G’FF-G’=ma方向向上例與練3、一個(gè)人站在醫(yī)用體重計(jì)的測(cè)盤上不動(dòng)時(shí)測(cè)得體重為G，當(dāng)此人由直立突然下蹲直到蹲在體重計(jì)不動(dòng)的過(guò)程中，體重計(jì)的示數(shù)（）A、先大于G，后小于G，最后等于GB、先小于G，后大于G，最后等于GC、一直大于GD、一直小于G（1）此人先向下加速——失重，視重小于重力。（2）再向下減速——超重，視重大于重力。（3）最后不動(dòng)——視重等于重力。

一、第一階段：自由落體運(yùn)動(dòng)，a=g二、第二階段：加速度變小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈力與重力相等時(shí)速度最大。GF彈GF彈GF彈三、第三階段：加速度變大的減速運(yùn)動(dòng)。avvmva理解

4、如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán)?，F(xiàn)在沿桿方向給小環(huán)施加一個(gè)拉力F，使小環(huán)由靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知拉力F及小環(huán)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，重力加速度g取10m/s2。則以下判斷正確的是（）

A．小環(huán)的質(zhì)量是1kgB．細(xì)桿與地面間的傾角是30 C．前3s內(nèi)拉力F的最大功率是2.25WD．前3s內(nèi)小環(huán)機(jī)械能的增加5.75J

5、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(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t

的關(guān)系如圖所示。由此兩圖.線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ分別為（）

A．m=0.5kg，μ=0.4B．m=1.5kg，μ=2.5C．m=0.5kg，μ=0.2D．m=1kg，μ=0.22130246810t／s202468104t／sv／m/sF／N

6、如圖所示，在高出水平地面h=1.8m的光滑平臺(tái)上放置一質(zhì)量M=2kg、由兩種不同材料連接成一體的薄板A，其右段長(zhǎng)度l1=0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端放有可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B，其質(zhì)量m=1kg。B與A左段間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4。開始時(shí)二者均靜止，現(xiàn)對(duì)A施加F=20N水平向右的恒力，待B脫離A（A尚未露出平臺(tái)）后，將A取走。B離開平臺(tái)后的落地點(diǎn)與平臺(tái)右邊緣的水平距離x=1.2m。（取g=10m/s2）求：⑴B離開平臺(tái)時(shí)的速度vB。⑵B從開始運(yùn)動(dòng)到剛脫離A時(shí)，B運(yùn)動(dòng)時(shí)間tB和位移xB。⑶A左端的長(zhǎng)度l2。

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