吉林省長春市第五中學(xué)高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 本章優(yōu)化總結(jié)同步創(chuàng)新課件 新人教版必修1

1、本章優(yōu)化總結(jié),知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,牛頓運(yùn)動(dòng)定律,牛頓第一定律,牛頓第二定律,牛頓定律的應(yīng)用,,牛頓第三定律,力學(xué)單位制：,牛頓第一定律,牛頓第二定律,牛頓第三定律,力學(xué)單位制：基本量、基本單位、導(dǎo)出單位，國際單位制及應(yīng)用,牛頓定律的應(yīng)用,1．正交分解法該方法通常根據(jù)平衡條件，應(yīng)用正交分解法解題，在解決幾個(gè)力平衡的問題時(shí)尤為方便．但是使用時(shí)應(yīng)注意根據(jù)具體情況選擇合適的坐標(biāo)系，一般應(yīng)遵循的原則為：不在坐標(biāo)軸上的力越少越好，各力與坐標(biāo)軸之間的夾角

2、是特殊角為好．,專題歸納整合,如圖4－1所示，物體質(zhì)量為m，靠在粗糙的豎直墻上，物體與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，若要使物體沿著墻壁勻速運(yùn)動(dòng)，則外力F的大小可以是(　　) A．mg/sinαB．mg/(cosα－μsinα)C．mg/(sinα－μcosα)D．mg/(sinα＋μcosα),圖4－1,【解析】　當(dāng)物體沿墻壁向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力豎直向上，分析物體的受力如圖4－2所示，把F向豎直和水平方向正交分解，則水平方向Fcosα

3、＝FN豎直方向mg＝Fsinα＋Ff又Ff＝μFN＝μFcosα,圖4－2,同理，當(dāng)物體沿墻壁向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受摩擦力豎直向下，則mg＋μFcosα＝Fsinα,【答案】　CD,2．分解法該方法通常將物體所受外力的某個(gè)力按其作用效果分解，再根據(jù)其分力和其他各力的關(guān)系來求解．該方法靈活運(yùn)用往往能使復(fù)雜的問題簡單化．,如圖4－3所示，為曲柄壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，在A處施加一個(gè)水平作用力F，OB是豎直方向．若桿和活塞重力不計(jì)，兩桿AO與AB

4、的長度相同，當(dāng)OB的距離為20 cm，A到OB的距離為10 cm時(shí)，求物體M所受的壓力的大?。?圖4－3,【解析】　力F的作用效果是對AB、AO兩桿產(chǎn)生沿桿方向的壓力F1、F2，如圖4－4所示．而F1的作用效果是對M產(chǎn)生水平方向的推力F′和豎直向下的壓力FN，如圖4－5所示．,圖4－4,由此可得tanα＝＝1且F1＝F2＝又FN＝F1sinα,【答案】　0.5F【方法總結(jié)】　在解題過程中對F進(jìn)行了二次分解，且每次都是按照力的實(shí)際作

5、用效果分解的，由此可見利用力的分解法解題時(shí)不能隨心所欲．,圖4－5,3．相似三角形法當(dāng)物體受到三個(gè)共點(diǎn)力作用且處于平衡狀態(tài)時(shí)，通?？梢酝ㄟ^力的三角形與幾何三角形的相似關(guān)系來求解未知力．這一方法使用簡單，且往往能得到意想不到的效果，尤其是對解斜三角形的情況更為方便．,如圖4－6所示，光滑半球面上的小球與一繞過定滑輪的細(xì)繩連接，在細(xì)繩的一端施加力F使得小球由A點(diǎn)緩慢移動(dòng)到半球面的頂端，試分析在此過程中繩子的拉力F及半球面對小球的支持力FN

6、的變化情況．,圖4－6,又因?yàn)樵诰徛瓌?dòng)的過程中，距離O1O2始終保持不變，球半徑R也保持不變，所以拉力F變小、FN保持不變．【答案】　見解析,4．圖解法對動(dòng)態(tài)平衡問題，若用平衡的觀點(diǎn)列平衡方程無法求解時(shí)，應(yīng)考慮用分解的觀點(diǎn)來分析．尤其是當(dāng)物體受三力作用平衡時(shí)，三力中有一力大小、方向都不變，另一力方向一定，利用矢量三角形來分析較為方便．,如圖4－7所示，在一個(gè)半圓環(huán)上用兩根細(xì)線懸掛一個(gè)重G的物體，設(shè)法使OA線固定不動(dòng)，將OB線從豎

7、直位置沿半圓環(huán)緩緩移到水平位置OB′，則OA與OB線中受到的拉力FA、FB的變化情況是(　　),圖4－7,A．FA、FB都增大B．FA增大，F(xiàn)B減小C．FA增大，F(xiàn)B先增大后減小D．FA增大，F(xiàn)B先減小后增大【思路點(diǎn)撥】　本題重力作為分解的對象，它對兩繩產(chǎn)生兩個(gè)拉緊的效果，即兩分力方向是沿繩所在直線的，先作初始的力分解平行四邊形，然后根據(jù)OB繩的方向變化作出各位置的平行四邊形，從圖中判斷各力的變化情況．,【解析】因?yàn)槔K結(jié)點(diǎn)O受到

8、重物的拉力F，所以才使OA繩和OB繩受力，因此將拉力F分解為FA和FB(如圖4－8所示)．OA繩固定，則FA的方向不變，從OB向下靠近OB′的過程中，在B1、B2、B3三個(gè)位置，兩繩受力分別為FA1和FB1、FA2和FB2、FA3和FB3.從圖形上看出，F(xiàn)A逐漸變大，而FB卻先減小后增大，當(dāng)OB⊥OA時(shí)，F(xiàn)B最?。?圖4－8,【答案】　D,合成法和正交分解法是應(yīng)用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問題常用的兩種方法，在平時(shí)學(xué)習(xí)中經(jīng)常用到，但很多同學(xué)

9、搞不清在什么情況下該用哪種方法，往往出現(xiàn)不管題目如何，一律應(yīng)用正交分解法的僵化之舉．本文將對解題方法的選擇做一探討．,1．合成法若物體只受兩個(gè)力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)，應(yīng)用力的合成法較為簡單．合力的方向就是加速度的方向．解題時(shí)，只要知道合力的方向，就可以知道加速度的方向，反之，只要知道加速度的方向，就知道合力的方向．解題時(shí)要準(zhǔn)確做出平行四邊形，運(yùn)用直角三角形進(jìn)行求解．,一傾角為30°的斜面上放一木塊，木塊上固定一支架，支架末端用

10、絲線懸掛一小球，木塊在斜面上下滑時(shí)，小球與木塊相對靜止共同運(yùn)動(dòng)．當(dāng)細(xì)線(1)沿豎直方向；(2)與斜面方向垂直；(3)沿水平方向，求上述三種情況下滑塊下滑的加速度．(如圖4－9所示),圖4－9,【解析】　由題意，小球與木塊的加速度相等，而此加速度必定沿斜面方向．,圖4－10,(1)如圖4－10(a)所示，F(xiàn)T1與mg都是豎直方向，故不可能有加速度，F(xiàn)T1－mg＝0，a＝0，說明木塊沿斜面勻速下滑．,【答案】　見解析,2．正交分解法所謂正

11、交分解法是指把一個(gè)矢量分解在兩個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸上的方法．正交分解法是一種常用的矢量運(yùn)算方法．其實(shí)質(zhì)是將復(fù)雜的矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為簡單的代數(shù)運(yùn)算，從而簡捷方便地解題．正交分解法是解牛頓運(yùn)動(dòng)定律題目的最基本方法，物體在受三個(gè)或三個(gè)以上的不在同一直線上的力作用時(shí)一般都用正交分解法．,如圖4－11所示，電梯與水平面的夾角為30°，當(dāng)電梯加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對梯面的壓力是其重力的6/5倍，人與電梯面間的摩擦力是其重力的多少倍？,圖4－11,

12、【解析】　對人受力分析：如圖4－12甲所示，重力mg，支持力FN，摩擦力F(摩擦力方向一定與接觸面平行，由加速度的方向推知F水平向右)．建立直角坐標(biāo)系：取水平向右(即F的方向)為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，此時(shí)只需分解加速度，如圖乙所示，其中：ax＝acos30°，ay＝asin30°.,圖4－12,根據(jù)牛頓第二定律有：x方向：F＝max＝macos30°①y方向：FN－mg＝may＝masin3

13、0°②,【方法總結(jié)】　(1)合理地建立坐標(biāo)系，讓盡量多的矢量與坐標(biāo)軸重合．(2)分解加速度列方程時(shí)，注意在兩個(gè)方向上的合力均不為零．,整體法與隔離法是求解、處理實(shí)際問題時(shí)常用的一種思維方法．整體法是把幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)作為一個(gè)整體來分析．隔離法是把系統(tǒng)中的某個(gè)物體單獨(dú)拿出來研究．將整體法和隔離法相結(jié)合靈活運(yùn)用，必須把整體所受的外力與系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力(內(nèi)力)嚴(yán)格區(qū)別開來．當(dāng)求系統(tǒng)所受的外力時(shí)可用整體法，當(dāng)求各個(gè)物體之間的

14、相互作用力時(shí)可用隔離法．,有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖4－13所示．現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力FN和細(xì)繩上的拉力F的變化情況是(　　),圖4－13,A．FN不變，F(xiàn)變大　B．FN不變，F(xiàn)變小C．F

15、N變大，F(xiàn)變大 D．FN變大，F(xiàn)變小,圖4－14,【解析】　以小環(huán)P和Q及細(xì)繩整體為研究對象，在豎直方向上只受重力和支持力FN的作用，由于環(huán)移動(dòng)前后系統(tǒng)的重力不變，則FN也不變．以小球Q為研究對象，其受力分析如圖4－14所示，所以有Fcosα＝mg，由于P環(huán)左移后α變小，因此F也變小，B正確．,【答案】　B,(2009年高考安徽理綜卷)在2008年北京殘奧會開幕式上，運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登，最終點(diǎn)燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)

16、韌不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神．為了探求上升過程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用，可將過程簡化．一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖4－15所示．,圖4－15,設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65 kg，吊椅的質(zhì)量為15 kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g＝10 m/s2.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起以加速度a＝1 m/s2上升時(shí)，試求：(1)運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力；(2)運(yùn)動(dòng)員對吊椅的壓力．【解析】

17、　(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m，繩拉運(yùn)動(dòng)員的力為F.以運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體為研究對象，受到重力的大小為(M＋m)g，向上的拉力為2F，根據(jù)牛頓第二定律2F－(M＋m)g＝(M＋m)a解得F＝440 N根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員拉繩的力大小為440 N，方向豎直向下．,(2)以運(yùn)動(dòng)員為研究對象，運(yùn)動(dòng)員受到三個(gè)力的作用，重力Mg，繩的拉力F，吊椅對運(yùn)動(dòng)員的支持力FN.根據(jù)牛頓第二定律F＋FN－Mg＝Ma解得FN＝275 N根