2017届高三物理一轮复习课件：第三章牛顿运动定律第4节.ppt

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1、第四章 牛顿运动定律二、二、牛顿运动定律应用：牛顿运动定律应用：1 1、应用类型：、应用类型：已知受力状态已知受力状态a求运动情况（求运动情况（S、V、t）2 2、常规解题步骤：、常规解题步骤：垂直垂直a：平衡方程：平衡方程已知运动情况已知运动情况a求受力状态求受力状态已知条件、受力分析、画力图（不分解）已知条件、受力分析、画力图（不分解）建坐标（沿建坐标（沿a、垂直、垂直a），分解力），分解力列方程：列方程：列其他运动学公式方程列其他运动学公式方程沿沿a：原始牛二方程：原始牛二方程代入数据，解方程，讨论。代入数据，解方程，讨论。斜面倾角回避斜面倾角回避45度度N=mg.cosf=mg.cos

2、、斜面匀速或者静止：、斜面匀速或者静止：、斜面有水平或竖直加速度、斜面有水平或竖直加速度a：斜面问题：斜面问题：fmgNfmgN物块沿斜面上滑或者下滑物块沿斜面上滑或者下滑坐标轴（加速度）沿斜面坐标轴（加速度）沿斜面famgNafmgNF物块不受外力物块不受外力F或者或者F沿斜面沿斜面若物块所受外力若物块所受外力F不沿斜面不沿斜面Nmg.cosfmg.cos物块相对斜面静止物块相对斜面静止坐标轴（加速度）沿水平面坐标轴（加速度）沿水平面Nmg.cosfmg.cosFmgNffNfN三角函数解临界极值问题：三角函数解临界极值问题：hLmgN光滑斜面上物体的下滑运动光滑斜面上物体的下滑运动F合合=

3、mgsin=maa=gsin讨论：讨论：、斜面高、斜面高h一定：一定：倾角倾角，a，s，t 当当=90=90，物块自由落体，下落时间最短。，物块自由落体，下落时间最短。讨论：讨论：、斜面底、斜面底L一定：一定：当当=45=45，物块下滑时间最短。，物块下滑时间最短。弦运动的等时性：弦运动的等时性：物体沿光滑弦轨道下滑运动物体沿光滑弦轨道下滑运动F合合=mgsin=maa=gsin讨论：讨论：、物体从最高点下滑：、物体从最高点下滑：最高点最高点2RS物体从最高点沿任意光滑弦下滑到圆周上，时间都相等。物体从最高点沿任意光滑弦下滑到圆周上，时间都相等。S=2Rsin最低点最低点2RS物体从圆周上任意

4、任意点沿光滑弦下滑到最低点，物体从圆周上任意任意点沿光滑弦下滑到最低点，时间都相等。时间都相等。同理同理例：如下图，倾角为例：如下图，倾角为的斜面体上空有一个点的斜面体上空有一个点O，现要在要在O点与斜面点与斜面间架起一条光滑的架起一条光滑的导轨，要使，要使O点静止点静止释放的放的小球沿小球沿导轨下滑至斜面的下滑至斜面的时间最短，最短，问，这条条导轨要如要如何架何架设？O传送带问题：传送带问题：（V为传送带速度）为传送带速度）1、物块轻轻放在运动水平传送带一端、物块轻轻放在运动水平传送带一端V先匀加速（先匀加速（a=g）后匀速（也可一直加速）后匀速（也可一直加速）2、物块轻轻放在运动倾斜传送带

5、底端、物块轻轻放在运动倾斜传送带底端VV先加速后匀速（也可一直加速）先加速后匀速（也可一直加速）-tan-tan3、物块轻轻放在运动倾斜传送带顶端、物块轻轻放在运动倾斜传送带顶端一直匀加速一直匀加速-tan-tan先加速后匀速（也可一直加速）先加速后匀速（也可一直加速）-tan-tanVV先加速再加速（也可一直加速）先加速再加速（也可一直加速）-tan-tan运算方法：运算方法：运算方法：运算方法：代数方程、代数方程、代数方程、代数方程、V-tV-t图像图像图像图像3 3、力的独立作用原理：、力的独立作用原理：每一个力都可独立产生加速度，物体总加速度由各个分加速度矢量和每一个力都可独立产生加速

6、度，物体总加速度由各个分加速度矢量和条件：大部分力垂直分布，但不沿条件：大部分力垂直分布，但不沿a或垂直或垂直a方向方向步骤：步骤：在力的垂直分布方向上建坐标，将在力的垂直分布方向上建坐标，将a分解为分解为ax、ay两坐标上均列牛二方程：两坐标上均列牛二方程：牛顿定律特殊应用：加速度的分解牛顿定律特殊应用：加速度的分解。=max。=may例例：如图，质量为：如图，质量为80kg的物体放于安装在小的物体放于安装在小车上的水平磅秤上，沿斜面无摩擦地向下运动，车上的水平磅秤上，沿斜面无摩擦地向下运动，现观察到磅秤示数为现观察到磅秤示数为600N，则斜面倾角，则斜面倾角为多为多少？物体对磅秤的静摩擦力

7、为多少少？物体对磅秤的静摩擦力为多少?mgNfa1 1、超重：、超重：T（N）mga向上向上加速上升或减速下降加速上升或减速下降如：受水平方向恒力如：受水平方向恒力F三、三、超重与失重：超重与失重：mgT(N)2 2、失重：、失重：T（N）mga向下向下加速下降或减速上升加速下降或减速上升3 3、完全失重：、完全失重：T（N）=0a=g抛体运动抛体运动4 4、特殊超重：、特殊超重：“等效重力等效重力”沿任意方向沿任意方向mgFGa相同相同a大小相同，方向不同大小相同，方向不同a不同，但有联系不同，但有联系四、四、连接（结）体的运动：连接（结）体的运动：1 1、探讨依据：、探讨依据：系统中各物体

8、的加速度存在联系。系统中各物体的加速度存在联系。2 2、实例分析：、实例分析：BAFFBABABAFAB3 3、系统的内力与外力：、系统的内力与外力：系统内部的作用力反作用力为内力，内力必成对出现系统内部的作用力反作用力为内力，内力必成对出现外界对系统内任何物体的作用力为外力外界对系统内任何物体的作用力为外力系统（重心）的运动加速度只由外力决定系统（重心）的运动加速度只由外力决定4 4、系统法（整体与隔离法）：、系统法（整体与隔离法）：隔离与整体是相对的，隔离与整体是相对的，整体法应指明对象，且受力分析时不考虑内力。整体法应指明对象，且受力分析时不考虑内力。一般当各物体加速度（大小方向）相同时

9、，才能用整体法。一般当各物体加速度（大小方向）相同时，才能用整体法。涉及系统内力的问题，必须采用隔离法。涉及系统内力的问题，必须采用隔离法。隔离法是通用的，故整体法应优先考虑，隔离法是通用的，故整体法应优先考虑，一般是先整体、后隔离。一般是先整体、后隔离。FMAm例：倾角例：倾角的固定斜面上，质量分别的固定斜面上，质量分别为为M、m的两物块用一绳子相连，用的两物块用一绳子相连，用沿斜面向上的拉力沿斜面向上的拉力F拉动物块拉动物块M，使，使两物块沿斜面加速运动，已知两物块两物块沿斜面加速运动，已知两物块与斜面摩擦因数与斜面摩擦因数，求两物块间细绳，求两物块间细绳的张力的张力T。对于整体：对于整体

10、：隔离隔离m：若斜面光滑：若斜面光滑：T不变不变若若=0o o（即水平面）：（即水平面）：T不变不变若若=90o（即竖直面）：（即竖直面）：T不变不变总拉力总拉力F被按质被按质量成比例地分量成比例地分配到两物块上配到两物块上5 5、系统分离的临界问题：、系统分离的临界问题：临界条件：临界条件：两物体的速度、加速度相等，两物体的速度、加速度相等，但相互间只接触不形变，无弹力。但相互间只接触不形变，无弹力。FBA例：如下图，一个弹簧测力计放在水平地面上，例：如下图，一个弹簧测力计放在水平地面上，其劲度系数其劲度系数k=800N/m，Q为与轻弹簧连接的称为与轻弹簧连接的称盘，其质量为盘，其质量为m=

11、1.5kg，盘上有一物块，盘上有一物块M=10.5kg，系统处于静止状态，现对物块，系统处于静止状态，现对物块M施施加竖直向上的拉力加竖直向上的拉力F，使它从静止开始向上匀加，使它从静止开始向上匀加速运动，已知在前速运动，已知在前2s内，内，F为变力，之后为变力，之后F为恒为恒力，求力，求F的最大值和最小值。的最大值和最小值。板块问题：板块问题：（板长（板长L）M,mF M,mF M,mV M,mV M,mV地面光滑地面光滑脱离条件：受力不平衡 加速度不等独立的受力图运动示意图牛二方程相对位移L摩擦生热Q动量守恒弹性碰撞运动图像V-tX6 6、特殊整体法：、特殊整体法：系统内各物体加速度不同系

12、统内各物体加速度不同定性：一动一静两物体，系统重心的速度、加速度方向以动者方向一致定性：一动一静两物体，系统重心的速度、加速度方向以动者方向一致左边绳子剪断，哪一端会翘起？左边绳子剪断，哪一端会翘起？系统的超重失重：系统的超重失重：定量：系统的牛二定律：定量：系统的牛二定律：F合合=m1a1+m2a2+m3a3+例：绝缘光滑水平面固定等质量的三个带电小球例：绝缘光滑水平面固定等质量的三个带电小球ABC，三球，三球成一条直线，若只释放成一条直线，若只释放A球，球，A的瞬间加速度为的瞬间加速度为1m/s2，方向，方向向左；若只释放向左；若只释放C，C的瞬间加速度为的瞬间加速度为2m/S2，方向向右

13、；现方向向右；现同时释放三球，求释放瞬间同时释放三球，求释放瞬间B的加速度。的加速度。ACB例：例：物块物块m m沿斜面下滑，加速度为沿斜面下滑，加速度为a a，斜面，斜面M M不动，求地面对不动，求地面对斜面体的支持力和摩擦力。斜面体的支持力和摩擦力。Mmaaxay竖直：竖直：Mg+mgN=may水平：水平：f=maxMm物块静止物块静止物块加速下滑或减速上滑物块加速下滑或减速上滑物块减速下滑物块减速下滑摩擦力方向归纳摩擦力方向归纳摩擦力方向归纳摩擦力方向归纳:（MmMm间动摩擦因素为间动摩擦因素为间动摩擦因素为间动摩擦因素为，分析，分析，分析，分析地面对斜面体摩擦）地面对斜面体摩擦）地面对

14、斜面体摩擦）地面对斜面体摩擦）物块匀速下滑物块匀速下滑-无无摩擦摩擦-无无摩擦摩擦-向向右右-向向左左条件：物块条件：物块条件：物块条件：物块mm不受其它外力不受其它外力不受其它外力不受其它外力Mm7 7、全反力法：、全反力法：、全反力法：、全反力法：斜面上的物块受其它外力斜面上的物块受其它外力斜面上的物块受其它外力斜面上的物块受其它外力F F的作用，定性分析地面对斜面体的摩擦力的作用，定性分析地面对斜面体的摩擦力的作用，定性分析地面对斜面体的摩擦力的作用，定性分析地面对斜面体的摩擦力全反力全反力R：同一接触面弹力与摩擦力的合力同一接触面弹力与摩擦力的合力如果物块如果物块如果物块如果物块mm受

15、其它受其它受其它受其它外力外力外力外力F F，使，使，使，使mm发生发生发生发生变速滑动，特殊整变速滑动，特殊整变速滑动，特殊整变速滑动，特殊整体法不再适用！体法不再适用！体法不再适用！体法不再适用！常称为：常称为：M M对对m m的的“作用力作用力”对于静摩擦，对应的全反力的方向（对于静摩擦，对应的全反力的方向（）不确定）不确定对于动摩擦，当物块滑行方向对于动摩擦，当物块滑行方向不变不变时，时，对应全反力的方向（对应全反力的方向（m m）不会改变）不会改变NfR当弹力当弹力N N有改变，滑动摩擦力有改变，滑动摩擦力f f也随之改变，也随之改变，f f与与N N成正比成正比Mm物块原来静止于斜

16、面：物块原来静止于斜面：物块原来匀速物块原来匀速下下滑：滑：-地面地面无摩擦（整体无摩擦（整体法）法）MMgNMmgNfRRm m再施加向下的力再施加向下的力F:F:等效于等效于mgmg变大，变大，或施加其它方向的力或施加其它方向的力F F，m m始终不滑动，始终不滑动，地面对地面对M的摩擦与的摩擦与F的水平分量平衡（整体法）的水平分量平衡（整体法）全反力沿竖直方向，地面全反力沿竖直方向，地面无摩擦无摩擦m m再施加任意方向的力再施加任意方向的力F F，m m仍然仍然下下滑滑此时此时m可以有加速度，全反力大小也可能变化可以有加速度，全反力大小也可能变化但全反力方向不变，斜面体受力图没有变化，地

17、面仍但全反力方向不变，斜面体受力图没有变化，地面仍无摩擦无摩擦物块原来加速物块原来加速下下滑：滑：物块原来减速物块原来减速下下滑：滑：MMgNMmgNfRRfMMgNMmgNfRRf全反力倾斜，地面对全反力倾斜，地面对M的摩擦向右的摩擦向右m m再施加任意方向的力再施加任意方向的力F F（未画出）（未画出）m m仍然仍然下下滑（可以有任意加速度滑（可以有任意加速度)同理，全反力方向不变，同理，全反力方向不变，斜面体受力图无变化斜面体受力图无变化地面对地面对M的摩擦仍向右的摩擦仍向右全反力倾斜，地面对全反力倾斜，地面对M的摩擦向左的摩擦向左m m再施加任意方向的力再施加任意方向的力F F（未画出

18、）（未画出）m m仍然仍然下下滑（可以有任意加速度滑（可以有任意加速度)同理，全反力方向不变，同理，全反力方向不变，斜面体受力图无变化斜面体受力图无变化地面对地面对M的摩擦仍向左的摩擦仍向左（一）斜面上静止（或相对静止）的物块：（一）斜面上静止（或相对静止）的物块：-整体法整体法（二）斜面上自由运动的物块（一动一静）：（二）斜面上自由运动的物块（一动一静）：-特殊整体法特殊整体法（三）斜面上受外力（三）斜面上受外力F的物块沿斜面的物块沿斜面上上滑：滑：-全反力法全反力法（四）斜面的自由物块沿斜面（四）斜面的自由物块沿斜面下下滑，滑，受外力受外力F后，物块仍沿斜面后，物块仍沿斜面下下滑：滑：-全

19、反力（同向）法全反力（同向）法MMgNMmgNfRfR小结：小结：-地面对斜面体的地面对斜面体的摩擦向右（如摩擦向右（如图）图）实验（实验（4）：验证牛顿运动定律：）：验证牛顿运动定律：原理：控制变量法原理：控制变量法mM打点计时器打点计时器纸带纸带实验器材：实验器材：小小车车，砝砝码码，小小桶桶，砂砂,细细线线，附附有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板（轨轨道道）,垫块，打点计时器（电火花），纸带垫块，打点计时器（电火花），纸带,天平及砝码，刻度尺。天平及砝码，刻度尺。实验步骤实验步骤:1用天平测出小车的质量用天平测出小车的质量M2安装器材后，安装器材后，小桶里放入适量的砂，小桶里放入适量的砂，

20、用天平测出小桶和砂总质量用天平测出小桶和砂总质量m，当当mM时，近似认为小车的合力时，近似认为小车的合力F、即绳子拉力大小等于、即绳子拉力大小等于mg5数据处理：以加速度数据处理：以加速度a为纵坐标，合力为纵坐标，合力F为横坐标，描点并分析为横坐标，描点并分析加速度加速度a与合力与合力F的关系（的关系（M一定）一定）3接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，利用接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，利用纸带计算小车的加速度纸带计算小车的加速度a。（逐差法）。（逐差法）4保持小车质量不变，改变砂的质量（并用天平称量），重复以上实验保持小车质量不变，改变砂的质量（并用天平

21、称量），重复以上实验5 5次次 mM打点计时器打点计时器纸带纸带7数据处理：以加速度数据处理：以加速度a为纵坐标，小车质量倒数为纵坐标，小车质量倒数1/M为横坐标，为横坐标，描点并分析加速度描点并分析加速度a与质量与质量M的关系（的关系（F一定）一定）6保持小桶及砂的质量保持小桶及砂的质量m m不变，即保持小车合力不变，即保持小车合力F F不变，在小车上添不变，在小车上添加钩码改变小车质量（并用天平称量），重复以上实验加钩码改变小车质量（并用天平称量），重复以上实验5 5次次注意事项注意事项:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动

22、垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态，位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态，表表明小车受到的阻力跟它的重力下滑分力平衡明小车受到的阻力跟它的重力下滑分力平衡（可以从纸带打点均（可以从纸带打点均匀性判断）匀性判断）1、关于平衡摩擦力、关于平衡摩擦力针对小车受到的空气和轨道摩擦阻力针对小车受到的空气和轨道摩擦阻力2、关于小车的合力、关于小车的合力mM打点计时器打点计时器纸带纸带FFmg当当Mm时，时，注意事项注意事项:3、关于加速度、关于加速度a与质量成反比的证明与质量成反比的证明0aM0a图像几何意义图像几何意义:0aF0aaF图像斜率表示图像斜率表示小车质

23、量倒数小车质量倒数a1/M图像斜率表图像斜率表示砂桶总重力示砂桶总重力以直代曲以直代曲误差分析误差分析:（系统误差（系统误差 OR 偶然误差）偶然误差）0Fa0Fa平衡摩擦力过度平衡摩擦力过度没有平衡摩擦力或木板的倾角过小没有平衡摩擦力或木板的倾角过小1、不过原点的直线、不过原点的直线2、实验数据明显不共线、实验数据明显不共线弯曲图线弯曲图线轨道粗糙程度不均匀轨道粗糙程度不均匀砂桶总质量没有远小于小车质量砂桶总质量没有远小于小车质量0a证明：证明：当当mM时，时，a-F图像下弯（斜率变小）图像下弯（斜率变小）但实际上但实际上当小车质量当小车质量M恒定：理论上恒定：理论上应该是正比例图像应该是正

24、比例图像实验改进：实验改进：某生设计了如下实验方案来探究牛顿第二定律：某生设计了如下实验方案来探究牛顿第二定律：（1 1）如图甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，把滑块通过细）如图甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，把滑块通过细绳与带夹的重锤相连，然后跨过定滑轮。重锤下夹一纸带，穿过绳与带夹的重锤相连，然后跨过定滑轮。重锤下夹一纸带，穿过打点计时器。调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速打点计时器。调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动。运动。（2 2）如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装）如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，在长木板上靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之由静止开始使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之由静止开始加速运动。加速运动。亮点：加速下滑时滑块的合力亮点：加速下滑时滑块的合力严格等于严格等于之前悬挂的重锤重力之前悬挂的重锤重力