【物理】牛顿运动定律的应用六大专题 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.pptx

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1、牛牛顿运运动定律六大定律六大专题专题一、一、动力学力学图像像专题1、常见的图像形式常见的图像形式在在动动力力学学与与运运动动学学问问题题中中，常常见见、常常用用的的图图像像是是位位移移图图像像(xt图图像像)、速速度度图图像像(vt图图像像)和和力力的的图图像像(Ft图图像像)等等，这这些些图图像像反反映映的的是是物物体体的的运运动动规规律律、受受力力规规律，而绝非代表物体的运动轨迹律，而绝非代表物体的运动轨迹2、解决图像综合问题的关键解决图像综合问题的关键(1)把把图图像像与与具具体体的的题题意意、情情境境结结合合起起来来，明明确确图图像像的的物物理理意意义义，明明确确图图像像所所反反映的物

2、理过程映的物理过程(2)特特别别注注意意图图像像中中的的点点、线线段段、斜斜率率、截截距距、交交点点、拐拐点点、面面积积等等方方面面了了解解图图像给出的信息，再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题像给出的信息，再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题.【例题例题】一质量为一质量为m1 kg的物体在水平恒力的物体在水平恒力F作用下沿直线水平运动，作用下沿直线水平运动，1 s末撤去恒力末撤去恒力F，其，其vt图像如图所示，则恒力图像如图所示，则恒力F和物体所受阻力和物体所受阻力Ff的大的大小是小是()A.F9 N，Ff2 N B.F8 N，Ff3 NC.F8 N，Ff2 N D.F9

3、 N，Ff3 ND解析：解析：【例题例题】粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力力F及运动速度及运动速度v随时间变化的图像如图甲、乙所示取重力加速度随时间变化的图像如图甲、乙所示取重力加速度g10 m/s2，求：，求：(1)前前2 s内物体运动的加速度和位移大小；内物体运动的加速度和位移大小；(2)物体的质量物体的质量m和物体与地面间的动摩擦因数和物体与地面间的动摩擦因数.(2)物体受力如图所示对于前物体受力如图所示对于前2 s，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得F1Ffma，其中其中Ffmg2 s后物体做匀速直线运动

4、，由二力平衡条件得后物体做匀速直线运动，由二力平衡条件得F2Ff由由F t图像知图像知F115 N，F25 N代入数据解得代入数据解得m5 kg，0.1.专题二、等高斜面及等底斜面二、等高斜面及等底斜面专题（1）等高斜面（如）等高斜面（如图1）（2）等底斜面（如）等底斜面（如图2）屋檐屋檐倾角多大角多大时，下雨天最不容易，下雨天最不容易积水水？想一想专题三三、等、等时圆模型模型甲乙结论：质点结论：质点从竖直面内的圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始从竖直面内的圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑滑到下端（要求必须在圆周上）所到下端（要求必须在圆周上）所用时间相等用时间相等,如图乙所示如图乙所

5、示;（2）圆周内同）圆周内同最最底底端的端的斜面斜面(如如图所示所示)在在竖竖直直面面内内的的同同一一个个圆圆周周上上，各各斜斜面面的的底底端端都都在在竖竖直直圆圆周的最低点，顶端都源自该圆周上的不同点。同理可推周的最低点，顶端都源自该圆周上的不同点。同理可推得得t1t2t3。质点从竖直面内的圆环上沿不同的光滑弦质点从竖直面内的圆环上沿不同的光滑弦上端（要上端（要求必须在圆周上）由求必须在圆周上）由静止开始滑到环的最低点所用静止开始滑到环的最低点所用时间相等时间相等,如图甲所示如图甲所示;实验中摩擦等因素会对运动时间产生影响实验中摩擦等因素会对运动时间产生影响（3）双圆周内斜面）双圆周内斜面(

6、如如图所示所示)在竖直面内两个圆，两圆心在同一竖直线上且两圆相切。各斜面在竖直面内两个圆，两圆心在同一竖直线上且两圆相切。各斜面过两圆的公共切点且顶端源自上方圆周上某点，底端落在下方圆过两圆的公共切点且顶端源自上方圆周上某点，底端落在下方圆周上的相应位置。可推得周上的相应位置。可推得t1t2t3。两个竖直面内的圆环相切且两环的两个竖直面内的圆环相切且两环的竖直直径均过切点竖直直径均过切点,质点沿不同的光质点沿不同的光滑弦滑弦上端（圆周上）由上端（圆周上）由静止开始经静止开始经切点滑到切点滑到下端（圆周上）所下端（圆周上）所用时间用时间相等相等,如图丙所示。如图丙所示。“等时圆等时圆”模型模型模

7、型示例模型示例分析思路分析思路OAOOB外外长内短内短等等时等等时等等时等等时圆的构建和内外点的的构建和内外点的时间比比较等时轨道的构建和时间的定性判断 设置顶点1，过顶点1作竖直线 设置顶点2，过顶点2作轨道垂线 找圆心，作等时圆 找等时点和确定非等时点，在圆上等时；圆内时短；圆外时长【例题例题】如图所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点。竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60,C是圆环轨道的圆心。已知在同一时刻a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道AM、BM运动到M点;c球由C点自由下落到M点。则()A.a球最先到达M点B.b球最

8、先到达M点C.c球最先到达M点D.b球和c球都可能最先到达M点C【例题】构造等时圆如图所示,固定支架ACB中,AC竖直,AB为光滑钢丝,AC=BC=l,一穿在钢丝中的小球从A点静止出发,则它滑到B点的时间t为()A.B.C.2D.C解析解析AC=BC=l,以C点为圆心、长度l为半径画圆,则A、B两点均在圆周上,所以t=2,C正确。【例题】如图，在斜坡上有一根旗杆长为L，现有一个小环从旗杆顶部沿一根光滑钢丝AB滑至斜坡底部，又知OB=L。求小环从A滑到B的时间。（1 1）连连接接体体模模型型：两两个个或或两两个个以以上上相相互互作作用用的的物物体体组组成成的的整整体体叫叫连接体。常见模型如图所示

9、。连接体。常见模型如图所示。专题四、四、连接体模型接体模型1.光滑平面光滑平面内上的内上的绳连接体绳连接体：BAF F整体法：整体法：F=(mA+mB)a隔离隔离B：TAB=mBa得：得：TAB=mBTAB=条件：条件：=0问题：求问题：求AB间绳的拉力间绳的拉力TAB若若0，TAB表达式是？表达式是？模型一：弹力连接体（加速度相同）模型一：弹力连接体（加速度相同）2.粗糙平面粗糙平面内上的内上的绳连接体绳连接体：BAF F得：得：TAB=mBTAB=条件：条件：0(且且A、B与地面的摩擦与地面的摩擦因数相同因数相同)问题：求问题：求AB间绳的拉力间绳的拉力TAB整体法：整体法：F(mA+mB

10、)g=(mA+mB)a隔离隔离B：TABmBg=mBa3.3.拓展拓展（2）平面上的轻杆连接体BAF FTAB=（不受摩擦（不受摩擦影响即影响即 相同相同）TAB=（不受摩擦（不受摩擦影响即影响即 相同相同）（1）平面上的弹簧连接体TAB=（不受摩擦（不受摩擦影响即影响即 相同相同）（3）平面上的推压连接体TAB=（不受摩擦（不受摩擦影响即影响即 相同相同）TAB=（不受摩擦（不受摩擦影响即影响即 相同相同）（5）竖直面上的连接体（4）斜面上的连接体AB1.只研究只研究F1的作用的作用，M、m间间的作用力：的作用力：T1=2.只研究只研究F2的作用的作用，M、m间间的作用力：的作用力：T2=3

11、.F1，F2的共同作用是增加的共同作用是增加1、2间的作用力，间的作用力，T=T1+T2=（6）若）若=0且且F1F2反向相加同向相减反向相加同向相减拓展：若有摩擦力且拓展：若有摩擦力且不相同不相同4.结论：结论：由由外力外力F F驱动的驱动的弹力连接体弹力连接体模型中，物体之间的模型中，物体之间的内力内力按按质量质量分配分配，离外力越离外力越远远（质量越小）（质量越小）越越小小 一分为二定远近一分为二定远近；反向相加同向相减；反向相加同向相减 T T内内=F=F m m远远mm总总5.做题步骤：做题步骤：1如图，两物块P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两者之间用水平轻绳连接。两物块

12、与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为()典例DT T内内=F=F m m远远mm总总 一分为二定远近：一分为二定远近：p p为离为离F F远的物体远的物体T T内内=F=F m m3m3mT T内内=F=F 1 13 32.2.水平拉力水平拉力F F拉着拉着A A、B B、C C三个物体在粗糙地面向右做匀加速直线运三个物体在粗糙地面向右做匀加速直线运动，物体与接触面动摩擦因数为动，物体与接触面动摩擦因数为，则，则:T2=T1=FmB+mcmA+mB+mcF FT1T2ABC拓展研究T1，将B、C看成整体，该整体

13、为远离F的物体2.2.水平拉力水平拉力F F拉着拉着A A、B B、C C三个物体在粗糙地面向右做匀加速直线运三个物体在粗糙地面向右做匀加速直线运动，物体与接触面动摩擦因数为动，物体与接触面动摩擦因数为，则，则:T2=F FT1T2ABCFmcmA+mB+mc研究T2，将A、B看成整体，物体C为远离F的物体T1=FmB+mcmA+mB+mc3.如图所示，如图所示，n个质量均为个质量均为m的相同木块并排放在水平地面上，当木块的相同木块并排放在水平地面上，当木块1受到水受到水平恒力平恒力F而向右加速运动时，木块而向右加速运动时，木块3对木块对木块4的作用力的作用力F为（为（）A.不论是否光滑，均为

14、FB.若光滑，为F；若不光滑，小于FC.不论是否光滑，均为D.不论是否光滑，均为(1-)F3Fn3n1234nF3.如图所示，如图所示，n个质量均为个质量均为m的相同木块并排放在水平地面上，当木块的相同木块并排放在水平地面上，当木块1受到水受到水平恒力平恒力F而向右加速运动时，木块而向右加速运动时，木块3对木块对木块4的作用力的作用力F为（为（）D1234nFA.不论是否光滑，均为FB.若光滑，为F；若不光滑，小于FC.不论是否光滑，均为D.不论是否光滑，均为(1-)F3Fn3n研究3、4间的作用力，将13和4n看成两个整体，4n整体为远离F的物体F=F(n-3)mnm3=(1-)Fn4.如图

15、所示，两个质量相同的物体1和2紧靠在一起，放在光滑水平桌面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2作用，而且F1F2，则1施于2的作用力大小为()1.只研究F1的作用，1、2间的作用力：T1=2.只研究F2的作用，1、2间的作用力：T2=3.F1，F2的共同作用是增加1、2间的作用力，T=T1+T2=C典例5.质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，它们的质量之比mM12。如图甲所示，两物块与水平面间的动摩擦因数相同，当用水平力F作用于B上且两物块以相同的加速度向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1；如图乙所示，当用同样大小的力F竖直向上拉B且两物块以相同的加速度竖直向上运动时，弹簧的伸长量为x2

16、，则x1x2等于()A.11B.12C.21D.23甲=乙，1=2A典例6.(多多选)如图所示，两个质量分别为m11kg、m24kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻弹簧测力计连接。两个大小分别为F130N、F220N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则达到稳定状态后，说法正确的是()A.弹簧测力计的示数是28NB.弹簧测力计的示数是30NC.在突然撤去F2的瞬间，m2的加速度大小为5m/s2D.在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为28m/s21.只研究F1的作用，1、2间的作用力：T1=2.只研究F2的作用，1、2间的作用力：T2=3.F1，F2的共同作用是增加1、2间的作用力，T=T1

17、+T2=28NAD典例条件：条件：=0问题：求问题：求AB间绳的拉力间绳的拉力FAB隔离隔离A：TAB=mAa隔离隔离B：mBgTAB=mBaTAB=mBgaa若若0，FAB表达式是？表达式是？1.光滑接触面光滑接触面上的上的绳连接体绳连接体：（：（加速度大小相同，方向不同）将将mBg当作外力当作外力F，结果满足模型一，结果满足模型一的结论：的结论：TAB=模型二：弹力连接体（加速度不同）模型二：弹力连接体（加速度不同）条件：条件：0问题：求问题：求AB间绳的拉力间绳的拉力FAB隔离隔离A：TABmAg=mAa隔离隔离B：mBgTAB=mBaaaTAB=mBg+mAg2.粗糙接触面粗糙接触面上

18、的上的绳连接体绳连接体：（：（加速度大小相同，方向不同）将将mBg当作外力当作外力F1，只考虑，只考虑F1，T1=将将mAg当作外力当作外力F2，只考虑，只考虑F2，T2=满足模型一的结论:TAB=T1+T23.斜面上的连接体:（加速度大小相同，方向不同）条件：条件：0aa条件：条件：0aa将将mBg当作外力当作外力F1，只考虑，只考虑F1，T1=将将mAgsin 当作外力当作外力F2，只考虑，只考虑F2，T2=满足模型一的结论:TAB=T1+T2TAB=T1+T2将将mBg当作外力当作外力F1，只考虑，只考虑F1，T1=将将mAgcos +mAgsin 当作外力当作外力F2，只考虑，只考虑F

19、2，T2=满足模型一的结论:TAB=T1+T24.竖直面上的连接体：（加速度大小相同，方向不同）aa将将mBg当作外力当作外力F1，只考虑，只考虑F1，T1=将将mAg当作外力当作外力F2，只考虑，只考虑F2，T2=满足模型一的结论:TAB=T1+T2aa将将mBg当作外力当作外力F1，只考虑，只考虑F1，T1=将将mAg当作外力当作外力F2，只考虑，只考虑F2，T2=将F当作外力F3，只考虑只考虑F3，T3=满足模型一的结论:TAB=T1+T2-T3F F典例A7.如图所示，物体A重20N，物体B重5N，不计一切摩擦和绳的重力，当两物体由静止释放后，物体A的加速度与绳子上的张力分别为(g取1

20、0m/s2)()A.6m/s2，8NB.10m/s2，8NC.8m/s2，6ND.6m/s2，9N将将mBg当作外力当作外力F1，只考虑，只考虑F1，T1=将将mAg当作外力当作外力F2，只考虑，只考虑F2，T2=TAB=T1+T2=8N，aA=6m/s2模型模型1 滑滑块在水平在水平传送送带上的运上的运动情景一：情景一：无初速无初速的滑的滑块在在水平水平传送送带上的运上的运动分析分析情景二：与情景二：与传送送带具有具有同向速度同向速度的滑的滑块在在水平水平传送送带上的运上的运动分析分析情景三：与情景三：与传送送带具有具有反向速度反向速度的滑的滑块在在水平水平传送送带上的运上的运动分析分析模型

21、模型2 无初速的滑无初速的滑块在在倾斜斜传送送带上的运上的运动情景一：情景一：无初速度无初速度的滑的滑块在在倾斜斜传送送带上上由底端向由底端向顶端运端运动的情况分析的情况分析情景二：情景二：无初速度无初速度的滑的滑块在在倾斜斜传送送带上上由由顶端向底端运端向底端运动的情况分析的情况分析情景三：与情景三：与传送送带具有具有同向速度同向速度的滑的滑块在在倾斜斜传送送带上的运上的运动情况分析情况分析情景四：与情景四：与传送送带具有具有反向速度反向速度的滑的滑块在在倾斜斜传送送带上的运上的运动情况分析情况分析分类分类传送带模型传送带模型专题五、五、传送送带模型模型【情景一情景一】【模型模型1 1】如如

22、图所示所示,传送送带从从A A到到B B长度度为L,L,传送送带以以v v0 0的速率的速率顺时针转动.在在传送送带上端上端A A无初速地放一个无初速地放一个质量量为m m的物体的物体,它与它与传送送带间的的动摩擦因数摩擦因数为,试分析滑分析滑块在在传送送带上的运上的运动情况情况.无初速度无初速度的滑的滑块在在水平水平传送送带上的运上的运动情况分析情况分析v0AB模型一 水平传送带无初速度无初速度的滑的滑块在在水平水平传送送带上的运上的运动情况分析情况分析传送送带刚够长v v0 0v v0 0v vt tv v0 0滑滑块一直一直做匀加速做匀加速传送送带 长度度滑滑块在在传送送带上上的运的运动

23、情景情景滑滑块运运动情况情况滑滑块运运动的的v-tv-t图像像注意：滑注意：滑块在在传送送带上加速上加速获得的最大速度不大于得的最大速度不大于传送送带的速度。的速度。传送送带不不够长滑滑块一直一直做匀加速做匀加速v v0 0v vt tv vv v0 0v v传送送带足足够长v v0 0v v0 0滑滑块先做匀先做匀加速后匀速加速后匀速v vt tv v0 0t t1 1【情景一情景一】传送送带足足够长v v0 0v v0 0传送送带刚够长v v0 0v v0 0滑滑块先做匀先做匀加速后匀速加速后匀速滑滑块一直一直做匀加速做匀加速传送送带不不够长滑滑块一直一直做匀加速做匀加速v v0 0v v

24、传送送带 长度度滑滑块在在传送送带上上的运的运动情景情景滑滑块运运动情况情况滑滑块运运动的的v-tv-t图像像与与传送送带具有具有同向速度同向速度的滑的滑块在在水平水平传送送带上的运上的运动分析分析(v v1 1vvv0 0)注意：滑注意：滑块在在传送送带上减速上减速时，减速后的最后速度不小于，减速后的最后速度不小于传送送带的速度。的速度。【情景二情景二】【情景三情景三】与与传送送带具有具有反向速度反向速度的滑的滑块在在水平水平传送送带上的运上的运动分析分析【模型模型1 1】如如图所示所示,传送送带从从A A到到B B长度度为L,L,传送送带以以v v0 0的速率的速率顺（逆）（逆）时针转动.

25、一一个个质量量为m m的滑的滑块从从A A端以速度端以速度v v1 1滑上滑上传送送带,它与它与传送送带间的的动摩擦因数摩擦因数为,试分析分析滑滑块在在传送送带上的运上的运动情况情况.v0ABv11ABV=0V=0v v0 0V=0V=0v v0 0滑滑块先做匀减速先做匀减速后反向匀加速至后反向匀加速至v v1 1(v v1 1vvv0 0)v vt t-v-v0 0t t1 1v v1 1t t【情景三情景三】【问题一一】分析无初速度的滑分析无初速度的滑块在水平在水平传送送带上运上运动的的时间.【模型模型1 1】如如图所示所示,传送送带从从A A到到B B长度度为L,L,传送送带以以v v0

26、 0的速率的速率顺时针转动.在在传送送带上上端端A A无初速地放一个无初速地放一个质量量为m m的物体的物体,它与它与传送送带间的的动摩擦因数摩擦因数为,求物体从求物体从A A运运动到到B B需要的需要的时间.A AB BV V【讨论一一】传送送带“不不够长”(物体到达物体到达B B时,速度仍小于速度仍小于传送送带的速度的速度)G Gf fN N物体从物体从A A运运动到到B B一直做匀加速一直做匀加速,设加速加速时间为t t，则:得：得：【问题一一】分析无初速度的滑分析无初速度的滑块在水平在水平传送送带上运上运动的的时间.A AB BV V【讨论二二】传送送带“刚够长”(物体到物体到B B时

27、,速度速度刚好等于好等于传送送带的速度的速度)G Gf fN N物体从物体从A A运运动到到B B一直做匀加速，一直做匀加速，设加速加速时间为t t，则:得：得：得：得：【问题一一】分析无初速度的滑分析无初速度的滑块在水平在水平传送送带上运上运动的的时间.A AB BV V【讨论三三】传送送带“足足够长”(物体到物体到B B前前,速度等于速度等于传送送带的速度的速度,之后由于不再受摩之后由于不再受摩擦力而做匀速运擦力而做匀速运动)G Gf fN N物体做匀加速物体做匀加速时间为:G GN N物体做匀加速位移物体做匀加速位移为:物体做匀速物体做匀速时间为:物体从物体从A A到到B B的的总时间为

28、:得：得：【结论】无初速度无初速度的滑块在水平水平传送送带上的运动的时间传送送带刚够长v v0 0v v0 0传送送带 长度度滑滑块在在传送送带上的上的运运动情景情景滑滑块运运动的的时间传送送带不不够长v v0 0v v传送送带足足够长v v0 0v v0 0得：得：得：得：D【例例2 2】物物块从从光光滑滑曲曲面面上上的的P P点点自自由由滑滑下下，通通过粗粗糙糙的的静静止止水水平平传送送带以以后后落落到到地地面面上上Q Q点点，若若传送送带的的皮皮带轮沿沿逆逆时针方方向向转动起起来来，使使传送送带随随之之运运动，如如图所所示示，再再把把物物块放到放到P P点自由滑下，点自由滑下，则：()(

29、)A.A.物物块将仍落在将仍落在Q Q点点 B.B.物物块将会落在将会落在Q Q点的左点的左边 C.C.物物块将会落在将会落在Q Q点的右点的右边 D.D.物物块有可能落不到地面上有可能落不到地面上 PQA【例3】B1.概念：概念：一个物体在另一个物体上发生相对滑动，两者之间有相对运动。问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系。2.模型的特点：模型的特点：滑块(视为质点)置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。专题六、专题六、板块板块模型模型（滑块木板模型）x1u模型特点模型特点 涉及两个涉及两个发生相生相对滑滑动的物体

30、的物体.两种位移关系两种位移关系 滑滑块由滑板的一端运由滑板的一端运动到另一端的到另一端的过程中程中 若滑若滑块和滑板同向运和滑板同向运动，位移之差等于板，位移之差等于板长；若滑若滑块和滑板相向运和滑板相向运动，位移之和等于板，位移之和等于板长.设板长为设板长为L，滑块位移，滑块位移x1，滑板位移，滑板位移x2同向运动时：同向运动时：相向运动时：相向运动时：x1x2L=x1-x2L=x1+x2x2运运动演示演示易易错辨析辨析同向运动两种类型：【例【例1】如如图所示，所示，长为L=2m、质量量为M=8kg的木板，放在水平地面的木板，放在水平地面上，木板向右运上，木板向右运动的速度的速度v0=6m

31、/s时，在木板最前端，在木板最前端轻放一个大小不放一个大小不计、质量量为m=2kg的小物的小物块。木板与地面、物。木板与地面、物块与木板与木板间的的动摩擦因数均摩擦因数均为=0.2，g=10m/s2。求：。求：（1）物）物块的加速度大小的加速度大小a1；（2）木板的加速度大小）木板的加速度大小a2（3）物）物块滑离木板滑离木板时的的时间t。【例例题2】如如图所示，物所示，物块A、木板、木板B的的质量均量均为m=10kg,不不计A的大小，的大小，B板板长L=3m。开始。开始时A、B均静止。均静止。现使使A以某一水以某一水平初速度从平初速度从B的最左端开始运的最左端开始运动。已知。已知A与与B、B与水平面之与水平面之间的的动摩擦因数分摩擦因数分别为1=0.3和和2=0.1,g取取10 m/s2。(1)若物若物块A刚好没有从好没有从B上滑下来，上滑下来，则A的初速度多大的初速度多大?(2)若把木板若把木板B放在光滑水平面上，放在光滑水平面上，让A仍以仍以(1)问中的初速度中的初速度从从B的最左端开始运的最左端开始运动，则A能否与能否与B脱离脱离?最最终A和和B的速度各的速度各是多大是多大?