2015-2016学年高中物理 第四章 牛顿运动定律章末总结 新人教版必修1资料

1【金版学案】2015-2016学年高中物理第四章牛顿运动定律章末总结新人教版必修1一、牛顿第一定律1．定律内容内容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物理意义(1)揭示了力与运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因(2)揭示了任何物体都具有保持原运动状态的性质——惯性说明(1)牛顿第一定律由于揭示了物体的惯性，故又叫惯性定律(2)牛顿第一定律不是由实验得出的，是在伽利略斜面实验的基础上通过科学推理得到的，是一个“非实验定律”2.牛顿第一定律的理解(1)“一切物体”是指宇宙中所有物体，不论物体是固体、液体还是气体，牛顿第一定律是自然界的普遍规律．2(2)“匀速直线运动状态”、“静止状态”指物体处于平衡状态，所受合力为零．(3)“总保持”是“一直不变”的意思．(4)“改变这种状态”表现为改变速度的大小或方向．(5)“或”：指一个物体只能处于一种状态，到底处于哪种状态，由原来的状态决定，原来静止就保持静止，原来运动就保持匀速直线运动．二、惯性1．定义：物体保持原来匀速直线运动或静止状态的性质．2．说明(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都有，惯性不是一种力．(2)惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，切莫认为物体的惯性与速度有关．3．与惯性相关的四个关系(1)惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的质量越大，其惯性就越大．(2)惯性与力的关系：惯性是物体的固有属性，而不是力，物体的惯性大小与其受不受力、受多大的力无关．说物体“受到了惯性力”、“产生了惯性”等都是错误的．(3)惯性与速度的关系：物体的惯性大小与它是否运动以及运动速度无关．(4)惯性与惯性定律的关系：惯性是物体保持原来匀速直线运动或静止状态的性质，是任何物体在任何情况下都具有的一种性质；惯性定律也即牛顿第一定律，描述了物体在不受外力作用时所处的运动状态，揭示了力与运动关系的规律．三、牛顿第三定律1．内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．2．表达式：F＝－F′.3．作用力与反作用力的关系34.作用力、反作用力与平衡力的比较4说明：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在两个物体上的力，不一定是一对作用力与反作用力．四、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，加速度的方向跟作用力的方向相同．2．表达式：F＝ma.3．说明(1)应用公式F＝ma解题时，公式中的各个物理量都应取国际单位．(2)牛顿的定义：使质量为1千克的物体产生1米/秒2的加速度所需要的力称为1牛顿．(3)牛顿第二定律F＝ma中的力为合力，但对单个力此式也适用．4．牛顿第二定律的性质同向性公式F＝ma是矢量式，任意时刻，F与a同向5瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受的合外力因果性F是产生的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性(1)加速度a相对于同一惯性系(一般指地面)(2)F＝ma中，F、m、a对应同一物体或同一系统(3)F＝ma中，各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即Fx＝max，Fy＝may5.牛顿第一定律与牛顿第二定律的区别与联系牛顿第一定律牛顿第二定律区别是一种理想情况，在现实中不能验证在实际生活中可得到验证揭示出物体具有惯性，惯性提出了加速度的概念，6大小只与质量有关并指出a＝Fm定性地指出了力和运动的关系进一步定量地给出了决定物体加速度的因素联系(1)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础(2)在相同的外力作用下，质量越大的物体加速度越小，说明物体的质量越大，运动状态越难改变五、力学单位制1．概念：基本单位和导出单位一起组成了单位制．2．国际单位制(SI)(1)定义：由七个基本单位和用这些基本单位导出的单位组成的单位制．(2)七个基本单位．物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克kg时间t秒s电流I安培A热力学温度T开尔文K物质的量n摩尔mol发光强度I坎德拉cd六、两类动力学问题1．已知物体的受力情况，求物体的运动情况．2．已知物体的运动情况，求物体的受力情况．7七、共点力的平衡1．平衡状态：物体处于静止或者匀速直线运动的状态．2．共点力的平衡条件：物体所受外力的合力为零．3．平衡条件的推论(1)二力平衡：物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力必定等大反向，是一对平衡力．(2)三力平衡：物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力等大反向．(3)多力平衡：物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力一定等大反向．(4)任意方向：当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零．(5)某一方向：物体在某个方向处于平衡状态时，在此方向上所受合力为零．八、超重、失重和完全失重超重现象失重现象完全失重概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象产生条件物体的加速度方向竖直向上物体的加速度方向竖直向下物体的加速度方向竖直向下，大小a＝g列原F－mg＝mamg－F＝mamg－F＝mg理式F＝m(g＋a)F＝m(g－a)F＝08运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升只受重力的运动情况易错点1误认为力是维持物体运动的原因．分析：牛顿第一定律明确说明了物体在不受力时将做匀速直线运动或处于静止状态，揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．易错点2误认为物体的速度越大，它的惯性就越大．分析：质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的质量越大，它的惯性就越大．物体惯性的大小与它的速度没有任何关系．易错点3误认为牛顿第一定律无法用实验验证，因此无实际意义．分析：虽然牛顿第一定律是由理想实验经过推理归纳而得出的，但是牛顿第一定律揭示了自然界中力与物体的运动之间的关系，使人们认识到了力的本质和物体具有运动的属性，因此该定律是我们认识自然规律的重要工具．易错点4错误地认为作用力与反作用力的合力为零．分析：作用力与反作用力分别作用在不同的物体上，各自对相应的物体产生不同的作用效果，两者不能抵消，且两力不是共点力，不能对两力求合力易错点5混淆作用力与反作用力和二力平衡的概念．分析：作用力与反作用力和二力平衡相同之处是：大小相等，方向相反且共线．但它们之间也有很多的不同：作用对象前者是两个，后者是一个；力的性质前者相同，后者不一定相同；前者两力具有同时性，后者两力没有同时性．前者不能求合力，后者两力合力为零，能够相互抵消．易错点6将牛顿第一定律错误地理解为是牛顿第二定律的特殊情况．分析：牛顿第一定律给出了物体在不受任何作用力情况下所处的运动状态：静止或匀速9直线运动状态，揭示了力与运动的关系．牛顿第二定律给出了物体的加速度、质量和所受作用力的关系，强调物体在力的作用下其加速度与作用力的关系．易错点7误认为物体先受作用力，才有了加速度．分析：牛顿第二定律具有同时性，即物体的加速度与外力是同时产生的，同时变化，同时消失的．作用力与加速度在产生的时间上没有先后，不能认为先有作用力，后有加速度．易错点8误认为物体受到哪个方向的合外力，物体就向哪个方向运动．分析：(1)物体的合外力方向决定了加速度方向，物体的运动情况由力和初始运动情况决定．(2)初速度为零的物体，受到恒定的合外力作用，物体将沿合外力方向做匀加速直线运动．(3)初速度不为零的物体，若受到与初速度反向的恒定合外力作用，将沿初速度方向做匀减速直线运动．易错点9误认为物体在“超重”情况下的重力增加，在“失重”情况下的重力减小分析：“超重”与“失重”是由于物体在加速或减速状态下，我们感觉到物体的重力发生了变化，是在这种特殊运动状态下用弹簧测力计测量出来的“视重”．物体的重力大小G＝mg，即在同一地方物体重力的大小只与它的质量有关，与物体的运动状态无关．无论物体是处于“超重”状态还是“失重”状态，或者是正常的状态，它的重力始终不变．10牛顿运动定律牛顿第一定律伽利略理想实验内容：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.质量是惯性大小的量度牛顿第二定律实验方法：控制变量法内容：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，加速度的方向跟作用力的方向相同公式：F合＝ma牛顿第三定律内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上.作用力、反作用力与一对平衡力的主要区别作用力、反作用力分别作用在两个物体上，一对平衡力作用在同一个物体上牛顿运动定律的应用两类基本问题：受力情况运动情况共点力平衡平衡状态静止匀速直线运动a＝0平衡条件：F合＝0Fx合＝0Fy合＝0超重与失重a向上时，超重a向下时，失重a＝g且竖直向下时，完全失重.专题一整体法、隔离法解决连接体问题1．连接体问题在研究力和运动的关系时，经常会涉及到相互联系的物体之间的相互作用，这类问题称为“连接体问题”．连接体一般是指由两个或两个以上有一定联系的物体构成的系统．2．解决连接体问题的基本方法：整体法与隔离法11(1)当物体间相对静止，具有共同的对地加速度时，就可以把它们作为一个整体，通过对整体所受的合外力分析列出整体的牛顿第二定律方程．(2)当需要计算物体之间(或一个物体各部分之间)的相互作用力时，就必须把各个物体(或一个物体的各个部分)隔离出来，根据各个物体(或一个物体的各个部分)的受力情况，画出隔离体的受力图，列出牛顿第二定律方程．(3)许多具体问题中，常需要交叉运用整体法和隔离法，有分有合，从而迅速求解相关问题．注意：运用整体法分析问题时，要求系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同，根据牛顿第二定律对整体列方程．如果系统内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法根据牛顿第二定律分别列方程．例1如图所示的三个物体质量分别为m1、m2和m3，带有滑轮的物体放在光滑水平面上，滑轮和所有接触面的摩擦以及绳子的质量均不计，为使三个物体无相对运动，水平推力F等于多少？解析：(1)选物体m2为研究对象，设绳子拉力大小为FT，根据竖直方向二力平衡FT＝m2g.(2)选物体m1为研究对象，根据牛顿第二定律FT＝m1a，所以a＝FTm1＝m2m1g.(3)选m1、m2、m3整体为研究对象，根据牛顿第二定律F＝(m1＋m2＋m3)a＝m2m1(m1＋m2＋m3)g.答案：m2m1(m1＋m2＋m3)g例2两重叠在一起的滑块，置于固定的、倾角为θ的斜面上，如图所示，滑块A、B的质量分别为M、m，A与斜面间的动摩擦因数为μ1，B与A之间的动摩擦因数为μ2，已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下，滑块B受到的摩擦力()12A．等于零B．方向沿斜面向上C．大小等于μ1mgcosθD．大小等于μ2mgcosθ解析：把A、B两滑块作为一个整体，设其下滑加速度为a，由牛顿第二定律得(M＋m)gsinθ－μ1(M＋m)gcosθ＝(M＋m)a解得a＝g(sinθ－μ1cosθ)由于agsinθ，可见B随A一起下滑过程中，必然受到A对它沿斜面向上的摩擦力，B正确．设摩擦力为FfB，由牛顿第二定律，有mgsinθ－FfB＝ma得FfB＝mgsinθ－ma＝mgsinθ－mg(sinθ－μ1cosθ)＝μ1mgcosθ，C正确．答案：BC专题二动力学两类基本问题1．掌握解决动力学两类问题的思路方法其中受力分析是基础，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13梁．2．力的处理方法(1)平行四边形定