教科版（2019）必修 第一册第四章 牛顿运动定律 复习课3 《牛顿运动定律》复习课 课件（共48张PPT）

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第三章　牛顿运动定律
《牛顿运动定律》复习课
一、牛顿第一定律
[知识回顾]
第一定律
静止
匀速直线运动
运动状态
质量
[方法规律]
1．应用牛顿第一定律分析问题应注意的两点
(1)物体不受力(或某个方向不受力)时物体的运动状态(或某方向的速度)保持不变．
(2)物体受到力的作用时运动状态要发生改变，速度增大、减小或方向改变．
2．解释惯性现象的方法：
(1)明确研究的物体原来处于怎样的运动状态．
(2)当外力作用在该物体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，这一部分的运动状态的变化情况．
(3)该物体由于惯性保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象．
[反馈练习]
1．(多选)关于运动状态与所受外力的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．物体受到恒定的力作用时， 它的运动状态不发生改变
B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变
C．物体受到的合力为零时，它可能处于静止状态
D．物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同
解析：力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，选项A错误，选项B正确；物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止状态或匀速直线运动状态，选项C正确；物体的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，选项D正确．
答案：BCD
2．放在一足够长且表面光滑的平板车上的两个物体，随车一起在水平方向上做匀速直线运动，当车突然停止时(　　)
A．两个物体一定不相碰
B．两个物体一定相碰
C．若两个物体质量相等，两个物体一定相碰
D．若两个物体质量不相等，两个物体一定相碰
解析：因平板车表面光滑，原来两物体与平板车有相同速度，当平板车突然停止时，由于惯性，两物体的速度不变，所以不会相碰．
答案：A
3．(多选)下列关于牛顿第一定律的说法中，正确的是(　　)
A．牛顿第一定律是有实验基础的，因此可用实验来直接验证
B．牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错的
C．牛顿第一定律不是牛顿一个人的研究成果
D．牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过进一步推理而概括出来的
解析：牛顿第一定律描述的是一种理想的情况，是牛顿在前人的基础上总结出来的规律，不能用实验进行验证．
答案：CD
二、牛顿第二定律和牛顿第三定律
[知识回顾]
第二定律
第三定律
正比
反比
力
F＝ma
大小
相等
方向相反
同一直线上
F＝－F′
[方法规律]
1．力、加速度、速度的动态分析思路
(1)物体所受合外力的方向决定其加速度的方向．
①合力与加速度的大小关系是F＝ma，只要有合力，不管速度是大还是小，或是零，都有加速度，只有合力为零时，加速度才能为零．
②一般情况下，合力与速度无必然的联系，只有加速度与合力有必然的联系．
(2)速度与加速度同向时，物体加速，反之减速．
(3)力与运动的关系．
①力是改变物体运动状态的原因，即力→加速度→速度变化(运动状态变化)．
②物体受到的合外力决定了物体当时加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小．加速度大小与速度大小无必然的联系．
2．两种求加速度的方法：
(1)矢量合成法：
①若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向．加速度的方向就是物体所受合力的方向．
②若知道加速度的方向也可应用牛顿第二定律求物体所受的合力的方向．
3．牛顿第三定律的应用技巧
(1)应用条件：作用力与反作用力总是等大、反向、共线，分别作用在两个相互作用的物体上．利用这些特点，若物体的某个受力比较难求，此时可以先求它的反作用力．
(2)求解思路：
①隔离该力的施力物体，分析该力的施力物体的受力情况．
②求解该力的反作用力．
③根据牛顿第三定律即可确定该力．
[反馈练习]
1．(多选)下列关于力和运动关系的几种说法中，正确的是(　　)
A．物体所受合力的方向，就是物体加速度的方向
B．物体所受合力的方向，就是物体运动的方向
C．物体所受合力不为零，则其加速度一定不为零
D．物体所受合力变小时，物体一定做减速运动
解析：由牛顿第二定律可知，物体所受合力的方向与加速度的方向是一致的，故选项A正确；但加速度的方向可能不是物体的运动方向，如当物体做减速直线运动时，物体的加速度的方向与运动方向相反，故选项B错误；物体所受的合力不为零时，其加速度一定不为零，故选项C正确；当物体所受合力变小时，其加速度也变小，但如果此时合力的方向与物体的运动方向相同，则物体做加速运动，故选项D错误．
答案：AC
2.如图所示，A、B两个物体通过一轻弹簧相连，已知mA＝1 kg，mB＝2 kg.现对A施加一大小为3 N的水平恒力F，使它们一起沿粗糙的水平地面向右做匀速运动，某时刻突然撤去力F，此时A、B两物体的加速度分别为aA、aB，则(　　)
A．aA＝aB＝0
B．aA＝aB＝1 m/s2，方向水平向左
C．aA＝3 m/s2，方向水平向左，aB＝0
D．aA＝3 m/s2，方向水平向右，aB＝1.5 m/s2，方向水平向左
解析：系统原来处于平衡状态，当力F撤去时，轻弹簧拉力不变，所以A物体所受的合外力大小为3 N，方向水平向左，因此加速度大小为3 m/s2，方向水平向左．而B物体所受的所有力均未发生变化，所以加速度仍为零．故只有C正确．
答案：C
3.如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑的，则下列说法正确的是(　　)
A．甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力是一对平衡力
B．甲对绳子的拉力和乙对绳子的拉力是作用力与反作用力
C．若甲的质量比乙的大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D．若乙收绳子的速度比甲的快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
解析：根据牛顿第三定律知甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力是一对作用力与反作用力，选项A错误；因为甲对绳子的拉力和乙对绳子的拉力都作用在绳子上，二力是一对平衡力，故选项B错误；绳子对甲、乙的拉力大小相等，由于甲的质量大，加速度小、相同时间内的位移小，故甲会胜利，选项C正确，D错误．
答案：C
4.如图所示，楔形木块固定，其斜面的倾角θ＝30°，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细绳跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升．求A的加速度大小及细绳中的张力．
向上
向下
[方法规律]
1．判断物体超重与失重的方法
物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度方向，与物体的运动方向无关．
(1)当物体的加速度方向竖直向上(或加速度有竖直向下的分量)时，处于超重状态．
(2)当物体的加速度方向竖直向下(或加速度有竖直向上的分量)时，处于失重状态．
(3)当物体的加速度竖直向下，且a＝g时，处于完全失重状态．
2．整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用
(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体法分析，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用．
(2)当涉及的物理问题是物体间的作用时， 要应用隔离法分析，这时系统中物体间相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力．
解析：本题的疑难在于竹竿与质量为m的人的状态不同，突破点是分别分析质量为m的人与竹竿的受力及状态．质量为m的人向下滑的过程中所受摩擦力向上，根据牛顿第三定律可知竹竿所受的摩擦力向下，选项A错误；对质量为m的人有mg－f＝ma，解得f＝mg－ma，选项B正确；对竹竿有N＝Mg＋f，解得N＝(M＋m)g－ma，根据牛顿第三定律可知竹竿对地面上的人的压力大小为(M＋m)g－ma，小于质量为m的人与竹竿所组成系统的重力，处于失重状态，选项C、D正确．
答案：BCD
2.如图所示，自由落下的小球从接触竖直放置的轻弹簧开始到轻弹簧的压缩量最大的过程中，小球的速度和加速度的变化情况是(　　)
A．速度变大，加速度变小
B．速度变小，加速度变小
C．速度先变小，后变大；加速度先变大，后变小
D．速度先变大，后变小；加速度先变小，后变大
解析：设轻弹簧的压缩量为x、劲度系数为k，小球的质量为m.在小球与轻弹簧接触的初始阶段，压缩量x较小，合外力方向向下，加速度向下，速度向下，小球加速，根据牛顿第二定律得mg－kx＝ma，分析可知：加速度a随x的增大而减小；当mg＝kx时，加速度减为0，小球速度最大；之后，小球由于惯性继续向下运动，但合外力方向向上，加速度方向向上，速度方向向下，小球做减速运动，根据牛顿第二定律得kx－mg＝ma，分析可知：加速度a随x的增大而增大．综上所述，小球的加速度先减小后增大，速度先增大后减小，选项D正确，选项A、B、C错误．
答案：D
设物块到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得
v＝v0＋at ⑥
联立⑤⑥式得
v＝8 m/s
答案：8 m/s
四、动力学中的图像问题和临界问题
[知识回顾]
1．图像问题
(1)物理图像信息量大，包含知识内容全面，好多习题的已知条件是通过物理图像给出的，动力学问题中常见的有x t、v t、F t及a F图像．
(2)遇到带有物理图像的问题时，要认真分析图像，要从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图像给出的信息，再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式去解题．
2．临界极值问题
(1)临界极值问题
在运用牛顿运动定律解决动力学问题时，常常讨论相互作用的物体是否会发生相对滑动，相互接触的物体是否会发生分离等，这类问题就是临界问题．
(2)解题关键
解决临界问题的关键是分析临界状态．例如，两物体刚好要发生相对滑动时，接触面上必须出现最大静摩擦力；两个物体要发生分离，相互之间的作用力——弹力必定为零．
[方法规律]
解决临界问题的一般方法
(1)极限法
题设中若出现“最大”“最小”“刚好”等这类词语时，一般就隐含着临界问题，解决这类问题时，常常是把物理问题(或物理过程)引向极端，进而使临界条件或临界点暴露出来，达到快速解决有关问题的目的．
(2)假设法
有些物理问题在变化过程中可能会出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般要用假设法．
(3)数学推理法
根据分析的物理过程列出相应的数学表达式，然后由数学表达式讨论出临界条件．
(1)0～1 s内物体运动位移的大小；
(2)1 s后物体继续沿斜面上滑的距离．
(2)1 s时物体的速度v＝a1t1＝18 m/s
1 s后物体继续沿斜面减速上滑的过程中mgsin 37°＋μmgcos 37°－F′＝ma2，解得a2＝3 m/s2
设物体继续上滑的距离为x2，由2a2x2＝v2得x2＝54 m
答案：(1)9 m　(2)54 m
2．民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来．若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m．要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s，则：
(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？
(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？(g取10 m/s2)
3.如图所示，有一块木板静止在光滑水平面上，质量M＝4 kg，长L＝1.4 m．木板右端放着一个小滑块，小滑块质量m＝1 kg，其尺寸远小于L，小滑块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4.(取g＝10 m/s2)
(1)现将一水平恒力F作用在木板上，为使小滑块能从木板上面滑落下来，则F大小的范围是多少？
(2)其他条件不变，若恒力F＝22.8 N，且始终作用在木板上，最终使得小滑块能从木板上滑落下来，则小滑块在木板上面滑动的时间是多少？
解析：(1)要使小滑块能从木板上滑下，则小滑块与木板之间应发生相对滑动，此时，对小滑块分析得出μmg＝ma1，解得a1＝4 m/s2，
对木板分析得出F－μmg＝Ma2，
加速度a1、a2均向右，若小滑块能从木板上滑下，则需要满足a2>a1，解得F>20 N.
答案：(1)F>20 N　(2)2 s
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