高中物理必修一第四章知识点整理Word格式文档下载.docx
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运动状态改变的难易程度。
注意:
把物体惯性的表现说成是物体受到“惯性力”或者说“物体受到了惯性”是错误的。
m
4.2实验:
探究加速度与力、质量的关系
1.实验目的:
定量分析a、F、m的关系
2.实验原理:
控制变量法
M
A、m一定时,a与F的定量关系
B、F一定时,a与m的定量关系
实验一:
探究加速度a与合外力F的关系
★解决问题1:
为什么要把木板的一侧垫高?
(1)作用:
平衡摩擦力和其他阻力。
(2)方法:
调节木板的倾斜度,使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。
记住:
平衡摩擦力时不要挂钩码。
解决问题2:
测量小车的质量:
用天平测出。
解决问题3:
测量小车的加速度:
逐差法求加速度。
解决问题4:
测量和改变小车受到的合外力:
当钩码和小盘的质量m<
<
小车质量M的情况下,可以认为小桶和砂的重力近似等于小车所受的拉力。
3.实验步骤:
(1)用天平测出小车质量m,并把数据记录下来
(2)按实验装置图把实验器材安装好
(3)平衡摩擦力
(4)把细绳系在小车上,并绕过定滑轮,先接通电源再放开小车,取下纸带,并标注牵引力
(5)保持小车质量不变,在绳子一端逐渐挂上钩码,重复上述实验
4.数据处理:
★特殊情况:
没有满足钩码和小盘的质量m远小于小车质量M
长木板倾角过大未平衡摩擦力或长木板倾角太小
4.3牛顿第二定律
1.内容:
物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度方向跟作用力的方向相同。
2.公式:
F=ma★F指的是物体受到的合外力。
3.力的单位:
物理学上把能够使质量是m=1kg的物体产生a=1m/s2的加速度的这么大的力定义为1N,即1N=1kg·
m/s2。
(说明k的数值由质量、加速度和力的单位决定)
4.对牛顿第二定律的理解:
(1)同体性:
F、m、a是对于同一个物体而言的。
(2)矢量性:
a的方向与F的方向一定相同。
(3)瞬时性:
F和a时刻对应:
同时产生、同时消失、同时变化。
(4)因果性:
力是产生加速度的原因,没有力就没有加速度。
(5)独立性:
每个力各自独立地使物体产生一个加速度。
(6)相对性:
牛顿定律只在惯性参考系中才成立。
典型例题:
如图所示,A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动,两球质量mA=2mB,两球间是一个轻质弹簧,如果突然剪断悬线,则在剪断悬线瞬间(B)
A.A球的加速度为,B球的加速度为g
B.A球的加速度为,B球的加速度为0
C.A球的加速度为g,B球的加速度为0
D.A球的加速度为,B球的加速度为g
剪断悬线瞬间,绳子的拉力立马消失,弹簧的弹力暂时不变。
合外力、加速度、速度的关系
1、力与加速度的因果关系:
只要物体所受合外力不为零,就会产生加速度。
加速度与合外力方向相同,大小与合外力成正比。
2、力与速度无因果关系:
合外力方向与速度方向无必然联系。
合外力与速度同向时,物体做加速运动,反之减速。
3、两个加速度公式的区别:
是加速度的定义式,是比值定义法定义的物理量,a与v、△v、△t均无关;
F=ma是加速度的决定式,加速度由其受到的合外力和质量决定。
★用牛顿第二定律解题的一般和步骤方法:
1、明确研究对象
2、进行受力分析和运动状态分析,画出示意图
3、由F=ma列方程求解
4、解方程(组)
用牛顿第二定律解题,离不开对物体的受力情况和运动情况的分析。
解题方法:
合成法、正交分解
如右图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°
角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg(g=10m/s2,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况
(2)求悬线对球的拉力
解法一:
合成法
(1)小球和车厢相对静止,它们的加速度相同。
以小球为研究对象,对小球受力分析如图:
由牛顿第二定律得F合=mgtan37°
解得a=7.5m/s2
则小球的加速度为7.5m/s2方向水平向右。
车厢加速度与小球相同,因此可能水平向右做匀加速直线运动,也可能水平向左做匀减速直线运动。
(2)由图可知,悬线对小球的拉力大小为
解法二:
正交分解法
(1)小球和车厢相对静止,它们的加速度相同。
由牛顿第二定律得
FTsin37°
=ma
FTcos37°
=mg
(2)由
(1)可知,悬线对小球的拉力大小为
4.4力学单位制
1.只要选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。
这些被选定的物理量叫做基本量,它们的单位叫基本单位
2.由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位。
3.由基本单位和导出单位一起组成单位制。
1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫做国际单位制,简称SI。
1、在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可。
2、物理公式既反映了各物理量间的数量关系,同时也确定了各物理量的单位关系。
因此,解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确,如单位制不对,结果一定错误。
4.5牛顿第三定律
1.作用力与反作用力
(1)概念:
两个物体之间的作用总是相互的。
一个物体对另一个物体施加了力,后一物体一定同时对前一物体也施加了力。
物体间相互作用的这一对力,通常叫做作用力与反作用力。
(2)特性:
①相等性——作用力与反作用力的大小相等。
②反向性——作用力与反作用力的方向相反。
③同直线——作用在同一直线上。
④同时性——作用力与反作用力总是成对出现同时产生、同时变化、同时消失。
⑤异物性——作用力与反作用力作用在不同物体上,因此不能相互抵消。
⑥同类型——作用力与反作用力的总是同一种类的力。
2.牛顿第三定律
(1)内容:
两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
(2)数学表达式:
F=-F’(负号表示方向相反)
★3.判断:
一对作用力与反作用力和一对平衡力
一对作用力与反作用力
一对平衡力
相同点
等大、反向、共线
不同点
具有同时性
不一定具有同时性
作用在两个物体上
作用在一个物体上
不能求合力
(效果不能抵消)
能求合力
(效果能抵消)
力的性质相同
力的性质不一定相同
4.6用牛顿运动定律解决问题
(一)
两类基本问题:
(1)从受力确定运动情况:
在受力情况已知的条件下,要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
例1:
一个静止在水平面上的物体,质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。
求物体4s末的速度和4s内发生的位移。
解:
对物体受力分析如图:
由牛顿第二定律可得F-f=ma
解得a=1.1m/s2
4s末的速度
4s内的位移
拓展:
一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。
已知F与水平地面的夹角为37°
,物体与地面的动摩擦因数为0.25,求物体在4s末的速度和4s内的位移。
(cos37°
=0.8,g=10m/s2)
对物体受力分析如图所示
由牛顿第二定律,可得:
Fcosθ-µ
FN=ma
FN+Fsinθ=mg
联立,解得a=0.54m/s2
(2)从运动情况确定受力:
在运动情况(知道三个运动学量)已知的条件下,要求得出物体所受的力或者相关物理量(如动摩擦因数等)。
例2:
一个滑雪的人,质量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°
,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。
对人进行受力分析如图:
根据运动学公式得
根据牛顿第二定律得
mgsinθ-f=ma
联立,解得f=67.5N
即滑雪人受到的阻力是67.5N。
滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°
的山坡,从刚上坡即开始计时,至3.8s末,滑雪者速度变为0。
如雪橇与人的总质量为m=80kg,求雪橇与山坡间的摩擦力为多少?
g=10m/s2
-mgsinθ-f=ma
根据运动学公式得
联立,解得f=20.8N
即滑雪人受到的阻力是20.8N。
动力学问题的解题步骤:
(1)确定研究对象;
(2)分析受力情况和运动情况,画示意图(受力和运动过程);
(3)用牛顿第二定律或运动学公求加速度;
(4)用运动学公式或牛顿第二定律求所求量。
4.7用牛顿运动定律解决问题
(二)
1.超重:
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受到的重力的情况称为超重现象。
2.失重:
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受到的重力的情况称为失重现象。
超重
失重
完全失重
视重>
实重
视重<
F=m(g+a)
F=m(g-a)
F=0
条件
向上的a
向下的a
向下的a,且a=g
运动情况
加速向上/减速向下
加速向下/减速向上
自由落体/竖直上抛
3.超重和失重现象的本质:
重力不变,物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化。
例题:
在升降机中测人的体重,已知人的质量为40kg,①若升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降,台秤的示数是多少?
②若升降机自由下落,台秤的示数又是多少?
当升降机匀加速下降时,
由牛顿第二定律得:
mg-F=ma
即F=mg-ma
①当a1=2.5m/s2,F1=300N
②当自由下落时,a2=g,F2=0N
由牛顿第三定律可知:
台秤的示数分别为300N和0N。
专题1:
连接体问题
两物体间的相互作用力为
总结:
当整个连接体处于相同的环境时,物体间的相互作用力大小不变。
专题2:
传送带问题
1、水平传送带(匀速运动)