1、第三章牛顿运动定律章末整合提升1 网络构建客观简明了然2 分类突破整合释疑点拨3章末整合提升网络构建客观简明了然牛顿运动定律牛顿第一定律内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.理解力是改变物体运动状态的原因一切物体在任何情况下都具有惯性,质量是惯性大小的唯一量度4章末整合提升牛顿第二定律探究过程:控制变量F不变,a与m成反比m不变,a与F成正比内容:物体的加速度跟所受的合力成,跟物体的质量成,加速度的方向跟相同表达式:Fma理解性:a的方向与F的方向一致性:a随F的变化而变化独立性:每个力都能使物体产生一个加速度力学单位制:基本量与基本单位、导出单位、
2、单位制的应用正比反比合力方向矢量瞬时5章末整合提升牛顿第三定律内容:物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上.理解同时存在,同时变化,同时消失同种分别作用在两个不同的物体上作用力、反作用力和一对平衡力的区别两个性质6章末整合提升牛顿运动定律的应用两类基本问题已知运动情况求受力情况已知受力情况求运动情况超重与失重失重:加速度方向a向下,NG完全失重:ag,N07分类突破整合释疑点拨章末整合提升一、动力学的两类基本问题1.掌握解决动力学两类基本问题的思路方法8章末整合提升其中受力分析和运动过程分析是基础,牛顿第二定律和运动学公式是工具,加速度是连接力和运动的桥梁.9章
3、末整合提升2.求合力的方法(1)合成法:若物体在两个共点力的作用下产生加速度,可用平行四边形定则求F合,然后求加速度.(2)正交分解法:物体受到三个或三个以上的不在同一条直线上的力作用时,常用正交分解法.一般把力沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解.10章末整合提升例1 风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径(如图1所示).图111章末整合提升(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的动摩擦因数;解析设小球所受的风力为F,小球的质量为m,因
4、小球做匀速运动,则Fmg,因F0.5mg,所以0.5.答案 0.512章末整合提升(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?(sin 370.6,cos 370.8)解析 小球受力分析如图所示.根据牛顿第二定律,沿杆方向上有Fcos 37mgsin 37fma,垂直于杆的方向上有NFsin 37mgcos 37013章末整合提升又fN,可解得14章末整合提升针对训练1如图2所示,质量m1 kg的球穿在斜杆上,斜杆与水平方向成30角,球与杆之间的动摩擦因数,球受到竖直向上的拉力F20 N,g10 m/s2,则:图215章末整合
5、提升(1)球的加速度的大小;解析球受到重力mg、杆的支持力N、杆的摩擦力f和竖直向上的拉力F四个力的作用(如图所示),建立直角坐标系,则由牛顿第二定律得16章末整合提升Fsin 30mgsin 30fmaFcos 30mgcos 30NfN联立以上各式并代入数据解得a2.5 m/s2.答案 2.5 m/s217章末整合提升(2)在力F作用下,球从静止开始运动,经2 s内的位移是多大.代入数据得:x5 m.答案 5 m18章末整合提升二、图像问题在动力学中的应用动力学中的图像常见的有Ft图像、at图像、Fa图像等.1.对于Fa图像,首先要根据具体的物理情景,对物体进行受力分析,然后根据牛顿第二定
6、律推导出aF间的函数关系式,由函数关系式结合图像明确图像的斜率、截距的意义,从而由图像给出的信息求出未知量.19章末整合提升2.对at图像,要注意加速度的正负,分析每一段的运动情况,然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程.3.对Ft图像要结合物体受到的力,根据牛顿第二定律求出加速度,分析每一时间段的运动性质.20章末整合提升例2 在某次消防演习中,消防队员从一根竖直的长杆上由静止滑下,经过2.5 s落地,已知消防队员与杆之间摩擦力f的大小与他自身重力mg的大小的比值随时间的变化如图3所示,g取10 m/s2.图321章末整合提升(1)试说明消防队员在下滑过程中加速度的大小和方向是否变化?
7、并求出相应的加速度;解析该队员先在t11 s时间内,加速度方向向下,大小设为a1,由牛顿第二定律得:mgF1ma1在接下来的t21.5 s时间内,加速度方向向上,大小设为a2,由牛顿第二定律得:F2mgma222章末整合提升可见,加速度的大小和方向都发生了变化.答案 加速度的大小和方向都发生了变化,01 s内,a14 m/s2,方向向下,12.5 s内a22 m/s2,方向向上 23章末整合提升(2)求消防队员在下滑过程中最大速度的大小;解析该队员先在t11 s时间内以a1匀加速下滑,然后在t21.5 s时间内以a2匀减速下滑.则最大速度vma1t1代入数据解得:vm4 m/s答案 4 m/s
8、24章末整合提升(3)求消防队员落地时速度的大小.解析 队员落地时的速度vvma2t2 代入数据解得:v1 m/s答案 1 m/s25章末整合提升针对训练2如图4甲所示,固定光滑细杆与水平地面成一定夹角为,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动,推力F与小环速度v随时间t变化的规律如图乙所示,取重力加速度g10 m/s2.求:图426章末整合提升(1)小环的质量m;(2)细杆与水平地面间的夹角.根据牛顿第二定律可得:前2 s有F1mgsin ma2 s后有F2mgsin,联立两式代入数据可解得:m1 kg,30.答案(1)1 kg(2)3027章末整合提升三、传送带问题传
9、送带传送货物时,一般情况下,由摩擦力提供动力,而摩擦力的性质、大小、方向和运动状态密切相关.分析传送带问题时,要结合相对运动情况,找到摩擦力发生突变的临界点是解题的关键.28章末整合提升例3 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查.图5为一水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB始终保持v1 m/s 的恒定速率运行,一质量为m4 kg的行李无初速度地放在A处,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动.设行李与传送带间的动摩擦因数0.1,AB间的距离 l2 m.(g取10 m/s2)图529章末整合提升(1)求行李
10、刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小;解析 开始运动时滑动摩擦力fmg代入数据得f4 N由牛顿第二定律得fma代入数据解得a1 m/s2.答案 4 N1 m/s230章末整合提升(2)求行李在传送带上运动的时间.解析设行李做匀加速运动的时间为t,行李加速运动的末速度为v1 m/s,则vat1代入数值,得t11 s.匀速运动的时间为t2运动的总时间为tt1t22.5 s.答案 2.5 s31章末整合提升针对训练3某飞机场利用如图6所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上,传送带与地面的夹角30,传送带两端A、B的距离L10 m,传送带以v5 m/s的恒定速度匀速向上运动.在传送带底端A轻放上一质量m5 kg的货物,货物与传送带间的动摩擦因数.求货物从A端运送到B端所需的时间.(g取10 m/s2)图632章末整合提升解析 以货物为研究对象,由牛顿第二定律得:mgcos 30mgsin 30ma解得a2.5 m/s2然后货物做匀速运动,运动位移:x2Lx15 m33章末整合提升货物从A到B所需的时间:tt1t23 s.答案 3 s