第四章 運(yùn)動和力的關(guān)系知識梳理 第1節(jié)　牛頓第一定理 一、牛頓第一定律 1.內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。這就是牛頓第一定律。 2.意義： (1)牛頓第一定律揭示了力和運(yùn)動的關(guān)系； (2)牛頓第一定律揭示了力不是維持物體運(yùn)動的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因； (3)牛頓第一定律揭示了物體不受外力時(shí)，總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。 二、慣性 1.定義：一切物體都有保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)叫做慣性。牛頓第一定律也被叫做慣性定律。 2.特點(diǎn)： (1)慣性是物體的固有屬性，不是外界強(qiáng)加給它的； (2)一切物體都具有慣性。 3.慣性的“三性” 4.慣性的具體表現(xiàn)形式 (1)當(dāng)物體不受外力或所受合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變。原來靜止的物體保持靜止，原來運(yùn)動的物體保持原來的速度繼續(xù)運(yùn)動。 (2)當(dāng)物體受到外力作用時(shí)，慣性表現(xiàn)為改變運(yùn)動狀態(tài)的難易程度，物體的慣性越大，它的運(yùn)動狀態(tài)越難改變。 第2節(jié)　實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法 2.實(shí)驗(yàn)思路：本實(shí)驗(yàn)有三個(gè)需要測量的量：物體的質(zhì)量M、物體所受的作用力F和物體的加速度a。測出它們的值，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。 (1)質(zhì)量M：用天平測量。 (2)測量物體的加速度a 方案一：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測量小車的加速度a。 “逐差法”求解加速度：Δx＝aT2，xm－xn＝(m－n)aT2(m>n) 方案二： 讓兩個(gè)小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動，在相等的時(shí)間內(nèi)，由x＝eq \f(1,2)at2知eq \f(x1,x2)＝eq \f(a1,a2)，把測量加速度轉(zhuǎn)換成測量位移。 (3)測物體受到的拉力F 方案一：用阻力補(bǔ)償法補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對小車的阻力及其他阻力，小車所受的拉力近似等于槽碼的總重力。 阻力補(bǔ)償后，繩的拉力F為小車所受合外力，繩的拉力F＝mg須滿足m?M的條件，其中m為槽碼質(zhì)量，M為小車質(zhì)量。 方案二：用傳感器或彈簧測力計(jì)測拉力 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論： （1）加速度和力的關(guān)系： 以加速度a為縱坐標(biāo)，以外力F為橫坐標(biāo)，作出a－F關(guān)系圖像，如圖所示： （2）加速度和質(zhì)量的關(guān)系 以加速度a為縱坐標(biāo)，以小車及砝碼的總質(zhì)量M或eq \f(1,M)為橫坐標(biāo)作出a－M或a－eq \f(1,M)關(guān)系圖像，如圖所示： （3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ①保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度a與所受合外力F成正比。 ②在力F不變時(shí)，物體的加速度a與質(zhì)量M成反比。 第3節(jié)　牛頓第二定律 一、牛頓第二定律及其表達(dá)式 1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2.表達(dá)式：F＝kma，k是比例系數(shù)，F(xiàn)是物體所受的合力。 二、力的單位 1.比例系數(shù)k的意義：F＝kma中k的數(shù)值由F、m、a三個(gè)物理量的單位共同決定，若三量都取國際單位，則k＝1，所以牛頓第二定律的表達(dá)式可寫成F＝ma。 2.力的單位：牛頓，符號是N。 3.1 N的物理意義：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力，稱為1 N，即1 N＝1kg·m/s2 三、對牛頓第二定律的進(jìn)一步理解 1.對表達(dá)式F＝ma的理解： (1)單位統(tǒng)一：表達(dá)式中F、m、a三個(gè)物理量的單位都必須是國際單位。 (2)F的含義：指的是物體所受的合力。 (3)“＝”的含義：不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向相同，即物體加速度的方向與它所受合力的方向相同。 2.牛頓第二定律的五個(gè)性質(zhì) (1)因果性：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 (2)矢量性：F＝ma是一個(gè)矢量式，應(yīng)用時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。 (3)瞬時(shí)性：合力與加速度具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系。 (4)同一性：合力與加速度對應(yīng)同一研究對象。 (5)獨(dú)立性：作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生加速度，F(xiàn)1＝ma1，F(xiàn)2＝ma2…而物體的實(shí)際加速度則是每個(gè)加速度的矢量和，合力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵從牛頓第二定律，如Fx＝max，F(xiàn)y＝may。 3.加速度兩種表達(dá)式的比較 4.牛頓第一定理和牛頓第二定律的比較 (1)牛頓第一定律指出了力是產(chǎn)生加速度的原因，指出一切物體都有慣性，牛頓第一定理不是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。 (2)牛頓第二定律指出了描述物體慣性的物理量是質(zhì)量的含義，即在確定的作用力下，決定物體運(yùn)動狀態(tài)變化難易程度的因素是物體的質(zhì)量。牛頓第二定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。 (3)牛頓第一定律不是牛頓第二定律的一種特例。 三、瞬時(shí)加速度問題 四、常見的瞬時(shí)性問題模型 (1)輕繩、輕桿模型不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力，剪斷(或脫離)后，形變恢復(fù)幾乎不需要時(shí)間，故認(rèn)為彈力可以立即改變或消失。 (2)輕彈簧、橡皮條模型的形變量大，形變恢復(fù)需要較長時(shí)間，在瞬時(shí)性問題中，它們的自由端連接有物體時(shí)其彈力的大小不能突變，往往可以看成是不變的。 （二）求解瞬時(shí)性問題的步驟 1.分析瞬時(shí)變化前各物體的受力； 2.判斷瞬時(shí)變化時(shí)哪些力發(fā)生突變，哪些力不變： 3.分析變化后各物體的受力； 4.根據(jù)牛頓第二定律求解各物體的加速度。 第4節(jié)　力學(xué)單位制 一、基本單位 1.物理關(guān)系式的功能：物理學(xué)的關(guān)系式在確定了物理量之間的關(guān)系時(shí)，也確定了物理量的單位之間的關(guān)系。 2.基本量與基本單位：只要選定幾個(gè)物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫作基本量，它們相應(yīng)的單位叫作基本單位。 3.導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量叫作導(dǎo)出量，推導(dǎo)出來的相應(yīng)單位叫作導(dǎo)出單位。 二、國際單位制 1.單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制。 2.國際單位制：是一種國際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制。 3.國際單位制中的七個(gè)基本物理量和相應(yīng)的基本單位 第5節(jié)　牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用 一、動力學(xué)兩類基本問題 1.兩個(gè)分析： (1)過程分析：逐一分析不同過程運(yùn)動特點(diǎn)，找出相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)。 (2)受力分析：逐過程分析物體受力，注意摩擦力、彈力可能變化。 2.一個(gè)橋梁： 3.兩類問題的解題步驟： 傳送帶模型 板塊模型 第6節(jié)　超重和失重 1.重力的測量 方法一：先測量物體做自由落體運(yùn)動的加速度g，再用天平測量物體的質(zhì)量，利用牛頓第二定律可得G＝mg。 方法二：利用力的平衡條件對重力進(jìn)行測量。 2.超重和失重 (1)超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象。 (2)失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象。 (3)完全失重現(xiàn)象：物體對支持物(或懸掛物)完全沒有作用力的現(xiàn)象。物體的重力始終存在，大小沒有變化。 3.超重和失重的條件 (1)當(dāng)加速度方向向上時(shí)，物體發(fā)生超重現(xiàn)象， (2)當(dāng)加速度方向向下時(shí)，物體發(fā)生失重現(xiàn)象。 普遍性一切物體皆有慣性，慣性是物體的固有屬性相關(guān)性慣性僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的受力或運(yùn)動情況等無關(guān)唯一性質(zhì)量是慣性大小的唯一量度大小與v、?v大小無關(guān)，由?v/?t決定與F合成正比，與m成反比方向與?v方向一致與F合方向一致類別彈力表現(xiàn)形式彈力方向能否突變輕繩拉力沿繩收縮方向能橡皮條拉力沿橡皮條收縮方向不能輕彈簧拉力、支持力沿彈簧軸線方向不能輕桿拉力、支持力不確定能物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開[爾文]K發(fā)光強(qiáng)度I，(Iv)坎[德拉]cd物質(zhì)的量n，(ν)摩[爾]mol加速度關(guān)系如果滑塊與木板之間沒有發(fā)生相對運(yùn)動，可以用“整體法”求出它們一起運(yùn)動的加速度；如果滑塊與木板之間發(fā)生相對運(yùn)動，應(yīng)采用“隔離法”分別求出滑塊與木板運(yùn)動的加速度。應(yīng)注意找出滑塊與木板是否發(fā)生相對運(yùn)動等隱含條件速度關(guān)系滑塊與木板之間發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)，明確滑塊與木板的速度關(guān)系，從而確定滑塊與木板受到的摩擦力。應(yīng)注意當(dāng)滑塊與木板的速度相同時(shí)，摩擦力會發(fā)生突變的情況位移關(guān)系滑塊與木板疊放在一起運(yùn)動時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析滑塊與木板的運(yùn)動過程，明確滑塊與木板對地的位移和滑塊與木板之間的相對位移之間的關(guān)系

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