第5章研究力和运动的关系章末总结 课件（沪科版高中物理必修1）

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1、章末总结,第5章 研究力和运动的关系,内容索引,网络构建,题型探究 重点难点 各个击破,达标检测 当堂检测 巩固反馈,网络构建,研究力 和运动 的关系,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 为止,理解,力是 的原因 一切物体在任何情况下都具有惯性，惯性大小由 唯一决定,外力迫使它改变运动状态,改变物体运动状态,质量,研究力 和运动 的关系,牛顿第二定律,内容：物体的加速度跟受到的 成正比，跟物体的 成反比 表达式：F_,理解,矢量性：a的方向与 相同 瞬时性：a随F的变化而变化 独立性：每个力都可独立地使物体产生加速度 同体性：F、a、m是同一个物体的三个量,作用

2、力,质量,ma,F的方向,研究力 和运动 的关系,牛顿第二定律的应用,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,超重和失重,超重：加速度向上，N G 失重：加速度向下，N G 完全失重：加速度向下且等于g,题型探究,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,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.,2.求合力的方法 (1)平行四边形定则：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

3、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.,例1 如图1所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成37角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F10 N，刷子的质量为m0.5 kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数0.5，天花板长为L4 m，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，试求： (1)刷子沿天花板向上的加速度；,图1,答案 2 m/s2,答案,解析,解析 以刷子为研究对象，设滑动摩擦力为f，天花板对刷子的弹力为N，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得(Fmg)sin 37(Fmg)cos 37ma

4、 代入数据，得a2 m/s2.,(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.,答案 2 s,答案,解析,代入数据解得t2 s.,二、图像在动力学中的应用,1.常见的图像形式 在动力学与运动学问题中，常见、常用的图像是位移图像(st图像)、速度图像(vt图像)和力的图像(Ft图像)等，这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹. 2.对Ft图像要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律分别求出各段的加速度，分析每一时间段的运动性质. 3.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.,4.对Fa图像，首先要根据具体的物

5、理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出aF间的函数关系式，由函数关系式明确图像的斜率、截距的意义，从而求出未知量.,例2 如图2甲所示，固定光滑细杆与地面成一定夹角为，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随时间变化规律如图乙所示，取重力加速度g10 m/s2.求：,图2,答案 (1)1 kg (2)30,答案,解析,(1)小环的质量m； (2)细杆与地面间的夹角.,解析 由题图得：02 s内，,根据牛顿第二定律可得： 前2 s有F1mgsin ma 2 s后有F2mgsin ， 联立两式代入数据可解得：m1 kg，30.,针对训练 放

6、在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图3甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示.取重力加速度g10 m/s2.由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为,图3,甲 乙,A.0.5 kg,0.4 B.1.5 kg， C.0.5 kg,0.2 D.1 kg,0.2,答案,解析,解析 由Ft图像和vt图像可得，物块在2 s到4 s内所受外力F13 N，,物块在4 s到6 s所受外力F22 N， 物块做匀速直线运动，则F2f，fmg 联立以上各式并代入数据解得 m0.5 kg，0.4，故A选项正确.,三、传送带问题,传送带传送货物时

7、，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，分析物体受到传送带的摩擦力方向，进而分析物体的运动规律是解题的关键. 注意 因传送带由电动机带动，一般物体对传送带的摩擦力不影响传送带的运动状态.,例3 如图4所示，水平传送带正在以v4 m/s的速度匀速顺时针转动，质量为m1 kg的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数0.1，将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g取10 m/s2).,图4,(1)如果传送带长度L4.5 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端；,解析,答案 3 s,答案,解析 物块放到传送带上

8、后，在滑动摩擦力的作用下先向右做匀加速运动. 由mgma得ag， 若传送带足够长，匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向右做匀速运动.,因为4.5 m8 m， 所以物块速度达到传送带的速度后，摩擦力变为0， 此后物块与传送带一起做匀速运动，故物块到达传送带右端的时间tt1t27 s.,答案 7 s,答案,达标检测,1.(动力学的两类基本问题)如图5所示，在倾角37的足够长的固定的斜面底端有一质量m1.0 kg的物体.物体与斜面间动摩擦因数0.25，现用轻细绳拉物体由静止沿斜面向上运动.拉力F10 N，方向平行斜面向上.经时间t4.0 s绳子突然断了，求： (1)绳断时物体的速度大小.,1,

9、2,3,图5,解析,答案,答案 8.0 m/s,解析 物体沿斜面向上运动过程中，受拉力F、斜面支持力N、重力mg和摩擦力f，如图甲所示，,1,2,3,设物体沿斜面向上运动的加速度为a1， 根据牛顿第二定律有：Fmgsin fma1 又fN，Nmgcos 联立以上各式代入数据解得：a12.0 m/s2 t4.0 s时物体的速度大小v1a1t8.0 m/s,(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间.(已知sin 370.60，cos 370.80，取g10 m/s2),答案,解析,答案 4.2 s,1,2,3,绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动，设运动的加速度大小为a2，受力分析如图

10、乙所示， 则根据牛顿第二定律有：mgsin fma2， 解得a28.0 m/s2,1,2,3,此后物体沿斜面匀加速下滑， 设物体沿斜面下滑的加速度为a3， 受力分析如图丙所示. 根据牛顿第二定律可得mgsin fma3， 得a34.0 m/s2 设物体由最高点下滑到斜面底端的时间为t3，,所以物体从绳子断了开始到返回斜面底端的时间为tt2t34.2 s.,1,2,3,答案,1,2,3,2.(图像在动力学中的应用)如图6甲所示为一风力实验示意图.开始时，质量为m1 kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点.现用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t10.4 s后撤去风力.小球沿细

11、杆运动的vt图像如图乙所示(g取10 m/s2)，试求： (1)小球沿细杆滑行的距离；,图6,解析,答案 1.2 m,1,2,3,(2)小球与细杆之间的动摩擦因数；,解析,答案,答案 0.25,由牛顿第二定律得mgma2， 即动摩擦因数0.25,1,2,3,(3)风力F的大小.,解析,答案,答案 7.5 N,由牛顿第二定律得Fmgma1， 解得F7.5 N,1,2,3,3.(传送带问题)如图7所示，水平传送带以2 m/s的速度匀速运动，传送带长AB20 m，今在其左端将一工件轻轻放在上面，工件被带动，传送到右端，已知工件与传送带间的动摩擦因数0.1，(g10 m/s2)试求： (1)工件开始时的加速度a；,解析,答案,答案 1 m/s2，方向水平向右,解析 工件被放在传送带上时初速度为零， 相对于传送带向左运动，受滑动摩擦力向右，大小为fmg，工件加速度ag0.110 m/s21 m/s2，方向水平向右,图7,1,2,3,(2)工件加速到2 m/s时，工件运动的位移；,答案,答案 2 m,解析,解析 由于s020 m， 故工件达到与传送带同样的速度后与传送带相对静止，一起运动至B端. 经过时间t0后，工件做匀速直线运动的时间为：所以工件由传送带左端运动到右端的时间为： tt0t111 s,1,2,3,(3)工件由传送带左端运动到右端的时间.,答案,答案 11 s,解析,