高一物理寒假专题——牛顿运动定律、共点力作用下物体的平衡、功能关系北师大版知识精讲.docVIP

高一物理寒假专题——牛顿运动定律、共点力作用下物体的平衡、功能关系北师大版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 寒假专题——牛顿运动定律、共点力作用下物体的平衡、功能关系 二. 知识总结归纳 1.牛顿运动定律 （1）问题分类 应用牛顿运动定律解决问题的方法可分两类：根据物体受力及初状态分析物体运动情况，或根据物体运动情况分析受力情况。解题的基本方法是一致的。 （2）解题思路 ①根据题设条件正确选取研究对象。 ②对研究对象进行受力分析，画出受力示意图，对于连接体问题，要将研究对象隔离，分别进行受力分析。 ③分析研究对象的运动情况。尤其要重视对加速度a的分析。它是将运动学和动力学连在一起的桥梁。 ④根据牛顿运动定律列出动力学方程，在统一单位的条件下求解。 ⑤对求解内容进行必要的分析和讨论。 2. 共点力作用下物体的平衡 （1）平衡状态 如果物体在共点力作用下保持匀速直线运动或静止状态，就说物体处于平衡状态。 （2）特点 此时a=0。物体所受共点力的合力为零，即F合=0。建立直角坐标系，则沿x轴方向的合力与沿y轴方向的合力均为零，即Fx=0 且Fy=0。 （3）研究方法 物体处于平衡状态时，研究方法仍与用牛顿第二定律解题的方法一致，只是物体在任一方向的加速度均为0。 3. 牛顿定律在受力分析中的应用 （1）在分析受力情况时，往往需要在已知物体的运动条件时，确定出它的加速度a，再应用牛顿定律推断出物体的受力情况。 （2）连接体 在处理简单的连接体问题时，如果物体具有相同的加速度，又不要求知道各个物体之间的相互作用力，就可以把它们当作一个整体，即看作一个质点，分析受到的外力和运动情况，根据牛顿第二定律求出加速度（整体法）。如果需要知道物体间的相互作用力，就需要把物体从整体中隔离出来，将内力转化为外力，再逐一分析物体的受力情况和运动情况，用牛顿第二定律列出方程（隔离法）。整体法、隔离法相互结合，才能有效地解决问题。 4. 变力作用下物体的运动 如果物体受到合外力是变化的，那么物体运动的加速度相应也是变化的，这变化可以是力的方向发生变化或力的大小发生变化，或者大小，方向均发生变化。这时物体做变速运动，变速运动可能是直线运动也可能是曲线运动，取决于力与速度方向间的关系。 因此在解决变力作用下的物体的运动问题，关键是要弄清物体所受力的变化情况以及在所研究过程的初速度情况（特别是力的方向与初速度方向之间的关系）。 5. 功能关系 （1）“功是能量转化的量度”其含义：一是力对物体做功必然引起物体能量的转化，所以做功的过程也是能量转化或转移的过程；二是力对物体做了多少功就有多少能量转化，反之转化了多少能量，说明力对物体做了多少功。这实质是“能量守恒定律” 的另一种描述。例如：W总=ΔEk，WG=－ΔEP，W弹=－ΔEP，W非=ΔE机。其中W非表示除重力、弹簧弹力以外的力对物体做的功。 （2）这里我们对求功的方法进行一下小结： ①利用W=Fscosθ求功，其中F为恒力。 ②利用W=Pt求功，其中P为恒定的功率或一段时间内的平均功率。 ③利用动能定理求功。 ④利用“功是能量转化的量度” 求功。 【典型例题】 例1. 如图1所示，置于水平面上的木箱的质量为m=10kg，在与水平方向成30°角的拉力F=20N的恒力作用下，由静止开始运动，它与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，经1s去掉拉力F。问①木箱从开始运动到停止运动，共经历多少时间?②木箱从开始运动到停止运动，移动的距离是多少?（取g=10m/s2） 分析：木箱在拉力F的作用下，首先做匀加速直线运动，过1s后获得一定速度时撤去拉力F，此时物体将由于受到摩擦力的作用而做匀减速运动，速度减为零后静止在水平地面上。因此可以将木箱的运动分为两个过程来研究，即匀加速直线运动和匀减速直线运动，而第一个过程的末速度即为第二个过程的初速度。 因此要解决木箱运动的时间和位移，应先确定出它的加速度。由于木箱在前后两段过程中所受力的情况不同，所以这两段运动的加速度也不同，这就需要对木箱在这两个过程中的受力情况分别进行分析。 解答：（1）木箱前1s做匀加速直线运动，受力情况如图1所示。 由物体运动状态，及牛顿第二定律 在水平方向有：Fcos30°–f1 = ma1 ， 在竖直方向有：N1 +Fsin30°= mg ， 且：f1 =μN1 . 联立三式并代入数据可得a1 =0.83 m/s2。