高中物理必修一第四章知识点整理.docx

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第四章知识点整理

4.1牛顿第一定律

1.亚里士多德：

力是维持物体运动的原因。

2.伽利略：

如果运动物体不受力，它将永远的运动下去。

3.笛卡儿：

补充了伽利略的认识，指出：

如果运动中的物体没有收到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。

4.牛顿：

伽利略和迪卡儿的正确结论在隔了一代人以后，由牛顿总结成动力学的一条基本定律。

牛顿第一定律（惯性定律）：

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

1）物体不受力时，总保持匀速直线运动或静止。

说明：

力不是维持物体运动的原因。

2）力迫使物体改变这种状态。

说明：

力是改变运动状态的原因。

3）指出一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

说明：

一切物体都具有惯性。

惯性：

一切物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

惯性是一切物体所固有的一种属性。

无论物体是否运动、是否受力，都具有惯性。

惯性只与物体的质量大小有关，与物体的运动状态无关。

质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。

所以说，★质量是惯性的唯一量度。

惯性表现为：

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

注意：

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

典型例题：

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。

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

FTsin37°＝ma

FTcos37°＝mg

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

（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。

注意：

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）

解：

对物体受力分析如图所示

由牛顿第二定律，可得:

Fcosθ-µFN=ma

FN+Fsinθ=mg

联立，解得a=0.54m/s2

4s末的速度

4s内的位移

（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）。

解：

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。

拓展：

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

解：

对人进行受力分析如图：

根据牛顿第二定律得

－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<实重

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？

解：

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

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）