吉林省長春市第五中學高中物理 第四章 牛頓運動定律 本章優(yōu)化總結同步創(chuàng)新課件 新人教版必修1

1、本章優(yōu)化總結,知識網(wǎng)絡構建,牛頓運動定律,牛頓第一定律,牛頓第二定律,牛頓定律的應用,,牛頓第三定律,力學單位制：,牛頓第一定律,牛頓第二定律,牛頓第三定律,力學單位制：基本量、基本單位、導出單位，國際單位制及應用,牛頓定律的應用,1．正交分解法該方法通常根據(jù)平衡條件，應用正交分解法解題，在解決幾個力平衡的問題時尤為方便．但是使用時應注意根據(jù)具體情況選擇合適的坐標系，一般應遵循的原則為：不在坐標軸上的力越少越好，各力與坐標軸之間的夾角

2、是特殊角為好．,專題歸納整合,如圖4－1所示，物體質量為m，靠在粗糙的豎直墻上，物體與墻壁之間的動摩擦因數(shù)為μ，若要使物體沿著墻壁勻速運動，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】　當物體沿墻壁向下運動時，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，當物體沿墻壁向上運動時，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力按其作用效果分解，再根據(jù)其分力和其他各力的關系來求解．該方法靈活運用往往能使復雜的問題簡單化．,如圖4－3所示，為曲柄壓榨機的結構示意圖，在A處施加一個水平作用力F，OB是豎直方向．若桿和活塞重力不計，兩桿AO與AB

4、的長度相同，當OB的距離為20 cm，A到OB的距離為10 cm時，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】　在解題過程中對F進行了二次分解，且每次都是按照力的實際作

5、用效果分解的，由此可見利用力的分解法解題時不能隨心所欲．,圖4－5,3．相似三角形法當物體受到三個共點力作用且處于平衡狀態(tài)時，通?？梢酝ㄟ^力的三角形與幾何三角形的相似關系來求解未知力．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繩連接，在細繩的一端施加力F使得小球由A點緩慢移動到半球面的頂端，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,又因為在緩慢拉動的過程中，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．圖解法對動態(tài)平衡問題，若用平衡的觀點列平衡方程無法求解時，應考慮用分解的觀點來分析．尤其是當物體受三力作用平衡時，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，在一個半圓環(huán)上用兩根細線懸掛一個重G的物體，設法使OA線固定不動，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【思路點撥】　本題重力作為分解的對象，它對兩繩產(chǎn)生兩個拉緊的效果，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】因為繩結點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OB⊥OA時，F(xiàn)B最?。?圖4－8,【答案】　D,合成法和正交分解法是應用牛頓第二定律解決動力學問題常用的兩種方法，在平時學習中經(jīng)常用到，但很多同學

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力作用而產(chǎn)生加速度時，應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，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．解題時要準確做出平行四邊形，運用直角三角形進行求解．,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，小球與木塊相對靜止共同運動．當細線(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矢量分解在兩個互相垂直的坐標軸上的方法．正交分解法是一種常用的矢量運算方法．其實質是將復雜的矢量運算轉化為簡單的代數(shù)運算，從而簡捷方便地解題．正交分解法是解牛頓運動定律題目的最基本方法，物體在受三個或三個以上的不在同一直線上的力作用時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°，當電梯加速向上運動時，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】　(1)合理地建立坐標系，讓盡量多的矢量與坐標軸重合．(2)分解加速度列方程時，注意在兩個方向上的合力均不為零．,整體法與隔離法是求解、處理實際問題時常用的一種思維方法．整體法是把幾個物體組成的系統(tǒng)作為一個整體來分析．隔離法是把系統(tǒng)中的某個物體單獨拿出來研究．將整體法和隔離法相結合靈活運用，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)嚴格區(qū)別開來．當求系統(tǒng)所受的外力時可用整體法，當求各個物體之間的

14、相互作用力時可用隔離法．,有一個直角支架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)質量均為m，兩環(huán)間由一根質量可忽略、不可伸長的細繩相連，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)再次達到平衡，那么將移動后的平衡狀態(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，運動員手拉繩索向上攀登，最終點燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運動員堅

16、韌不拔的意志和自強不息的精神．為了探求上升過程中運動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的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運動員拉住，如圖4－15所示．,圖4－15,設運動員的質量為65 kg，吊椅的質量為15 kg，不計定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g＝10 m/s2.當運動員與吊椅一起以加速度a＝1 m/s2上升時，試求：(1)運動員豎直向下拉繩的力；(2)運動員對吊椅的壓力．【解析】

17、　(1)設運動員和吊椅的質量分別為M和m，繩拉運動員的力為F.以運動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，運動員拉繩的力大小為440 N，方向豎直向下．,(2)以運動員為研究對象，運動員受到三個力的作用，重力Mg，繩的拉力F，吊椅對運動員的支持力FN.根據(jù)牛頓第二定律F＋FN－Mg＝Ma解得FN＝275 N根