【高中物理课件】力学与运动分析课件

高中物理力学与运动分析力学是物理学的基础分支，研究物体的运动规律和相互作用本课程将系统介绍高中物理力学的核心内容，包括运动的描述、匀变速直线运动、相互作用力以及运动与力的关系等重要知识点力学内容结构与学习目标运动的描述掌握质点、参考系、时间、位移、速度、加速度等基本概念，学会用数学方法描述物体的运动状态和运动过程匀变速直线运动理解匀变速直线运动的规律，掌握相关公式的推导和应用，能够解决实际的运动问题相互作用力认识重力、弹力、摩擦力等常见力的性质，掌握力的合成分解方法，学会进行受力分析运动与力的关系第一章运动的描述总览质点与参考系建立运动描述的理论基础时间与位移量化运动的基本物理量速度与加速度描述运动快慢和变化运动图像分析用图像语言表达运动规律质点和参考系概念质点的理想化模型参考系的选择质点是忽略物体大小和形状，仅考虑其质量的理想化模型当物参考系是描述物体运动时选择的标准物体同一个物体相对于不体的大小相对于所研究的问题可以忽略时，就可以将物体看作质同的参考系，运动情况可能完全不同点例如研究地球绕太阳公转时，地球可以看作质点；但研究地球自转时，地球就不能看作质点判断标准是物体的大小是否影响所研究的问题时间与时刻时间的物理意义时刻的准确理解时间是过程的量度，表示事件时刻是指某一瞬间，在时间轴持续的长短时间具有方向上对应一个点时刻没有长短性，总是从过去指向未来，这之分，它标志着事件发生的先体现了时间的不可逆性后顺序时间间隔的计算时间间隔等于末时刻减去初时刻，表示某个过程所用的时间在物理计算中，时间间隔通常用△表示t位移与路程位移的矢量性质路程的标量特征位移计算实例位移是从初位置指向末路程是物体运动轨迹的位置的有向线段，是矢长度，是标量路程只量位移的大小等于有大小，没有方向，且初、末位置间的直线距路程总是大于或等于位离，方向由初位置指向移的大小末位置速度定义与意义瞬时速度某一时刻的速度1平均速度2位移与时间的比值速度的物理意义3描述物体运动快慢和方向速度实例讲解1高铁速度分析复兴号高铁运营速度，这是平均速度在加速阶350km/h段，瞬时速度逐渐增大；匀速阶段瞬时速度保持不变2纸带实验原理通过测量纸带上相邻点间的距离和时间间隔，可以计算出不同时刻的瞬时速度，从而分析物体的运动规律3实验数据处理加速度概念加速度定义物理意义12速度变化量与时间的比值描述速度变化的快慢程度矢量性质单位既有大小又有方向米每秒平方（）m/s²43加速度实际问题

89.8米每秒平方米每秒平方汽车紧急刹车时的典型减速度大小地球表面重力加速度的标准值3秒汽车从刹停所需的时间100km/h运动快慢的多种描述匀速直线运动速度大小和方向都不变的运动，加速度为零这是最简单的机械运动形式，在理想条件下才能实现变速直线运动速度大小或方向发生变化的直线运动，加速度不为零根据加速度是否恒定，又分为匀变速和非匀变速运动曲线运动运动的图像速度时间图像——-运动的描述小结与思想训——练1概念辨析要点2常见错误分析质点与实际物体、时间与时忽略矢量的方向性、混淆平均刻、位移与路程、速度与速速度与平均速率、错误理解加率、平均速度与瞬时速度等概速度的正负号含义是学习中的念要严格区分，避免混淆典型错误3解题方法总结建立坐标系、明确研究对象、选择合适参考系、正确应用公式是解决运动学问题的基本步骤第二章匀变速直线运动研究实验观察规律总结1通过实验发现运动规律建立数学表达式2验证拓展理论应用4检验理论的正确性3解决实际问题小车实验方案设计实验器材准备打点计时器、纸带、小车、斜面、刻度尺等基本器材的选择和调试实验步骤设计安装器材、调节斜面角度、启动计时器、释放小车、记录数据的标准流程数据测量方法测量纸带上相邻点间距离、计算时间间隔、分析速度变化规律误差分析处理匀变速直线运动的速度与时间基本定义出发1从加速度定义₀开始推导a=v-v/t数学变形过程2通过代数运算得到₀v=v+at物理意义解释3公式反映速度随时间线性变化规律匀变速直线运动的位移与时间位移公式推导牛顿实验验证利用平均速度和速度时间图像历史上牛顿通过小球斜面实验验-面积两种方法，可以推导出位移证了这一规律实验数据显示位公式₀，体现了位移移确实与时间的平方成正比，证x=v t+½at²与时间的二次函数关系明了理论的正确性实际应用分析自由落体运动1亚里士多德观点重物比轻物下落更快，这个错误观点统治了近两千年，缺乏实验验证2伽利略实验通过比萨斜塔实验证明，在忽略空气阻力时，不同质量物体下落加速度相同3现代精确测量现代实验精确测得重力加速度，这是地球表面的重g=

9.8m/s²要物理常数匀变速运动规律的实际应用交通安全应用体育运动分析航天技术应用利用匀变速运动公式可以计算汽车刹车距短跑运动员的加速阶段、跳高运动员的助离，为制定交通安全规则提供科学依据跑过程都可以用匀变速运动规律来分析，高速公路上的安全距离标准就是基于这些帮助优化训练方案和技术动作物理计算匀变速运动数据处理时间间隔位移平均速度瞬时速度s cmcm/s cm/s

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045.0匀变速直线运动的推广重要推论公式₀和₀等推论公式在解题中经常用到，要熟练掌握其适用条件v²-v²=2ax x=v+v t/2复合运动分析实际运动往往是多个简单运动的组合，要学会运用叠加原理进行分析，化复杂为简单解题策略方法匀变速直线运动章末总结匀变速直线运动是力学的重要基础，其研究方法体现了物理学的基本思路从现象到规律，从定性到定量，从理论到应用掌握这一章内容，不仅要记住公式，更要理解其物理意义和适用条件，培养科学的思维方法第三章相互作用力——重力弹力地球对物体的引力12物体形变产生的力其他力摩擦力43电磁力、核力等接触面间的阻碍力力是物体间的相互作用，是改变物体运动状态的原因自然界中存在四种基本相互作用引力、电磁力、强核力和弱核力在日常生活中，我们主要接触重力、弹力和摩擦力重力与弹力重力的本质弹力的特征重力是万有引力的一个分量，方向总是竖直向下重力的大小弹力是物体发生弹性形变时产生的力，方向总是指向恢复形变的，其中是重力加速度，在地球表面约为方向胡克定律描述了弹力与形变量的线性关系G=mg g

9.8m/s²F=kx重力的作用点叫重心，对于质量分布均匀的物体，重心就是几何常见的弹力有拉力、压力、支持力等弹力的大小取决于形变程中心重力是地球表面最常见的力度，形变越大，弹力越大，直到弹性限度为止弹簧弹力实验斜面问题中的力重力分解将重力分解为平行斜面和垂直斜面的两个分量，分别为和mgsinθmgcosθ支持力分析斜面对物体的支持力垂直于斜面向上，大小等于重力的垂直分量mgcosθ摩擦力判断静摩擦力沿斜面向上，阻止物体下滑，大小可能等于、小于或等于最大静摩擦力平衡条件物体在斜面上平衡时，沿斜面方向和垂直斜面方向的合力都为零摩擦力的定义与计算静摩擦力特点滑动摩擦力规律静摩擦力阻止物体发生相对运滑动摩擦力的大小，其f=μN动，方向与相对运动趋势方向中是动摩擦因数，是正压μN相反静摩擦力大小可以在零力滑动摩擦力方向与相对运到最大静摩擦力之间变化，具动方向相反，大小恒定体数值由平衡条件确定摩擦力判断方法判断摩擦力方向要看相对运动或相对运动趋势可以用假设法假设没有摩擦力，看物体运动趋势，摩擦力方向与此相反动摩擦力与速度关系1初始阶段物块获得初速度₀，动摩擦力立即产生，大小为，方向vμmg与运动方向相反2减速过程在恒定摩擦力作用下，物块做匀减速运动，加速度，速a=-μg度线性减小3停止瞬间当速度减为零时，动摩擦力消失，如无外力作用，物块保持静止状态动摩擦力的大小与相对运动速度无关，只取决于动摩擦因数和正压力这一特点使得滑动摩擦问题具有确定性，便于定量分析和计算牛顿第三定律的理解大小相等方向相反同时出现作用力与反作用作用力与反作用作用力与反作用力的大小始终相力方向相反，沿力同时产生、同等，这是力的相同一直线，分别时变化、同时消互性的体现，不作用在相互作用失，它们是同一受物体运动状态的两个物体上相互作用的两个影响方面不同对象作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，因此不能抵消，不是平衡力力的合成和分解概念合力概念多个力的共同作用效果1平行四边形法则2两力合成的几何方法矢量运算基础3力的矢量性质体现力的合成遵循平行四边形法则，这是矢量运算的基本规律两个力的合力大小范围在₁₂到₁₂之间，具体数值取决于两力|F-F|F+F间的夹角当两力同向时合力最大，反向时合力最小，垂直时合力等于两力大小的几何和实验验证力的合成规律实验装置搭建使用弹簧测力计、细线、橡皮条等器材，搭建力的合成验证实验装置，确保各部件连接牢固可靠数据测量记录分别测量两个分力的大小和方向，再测量合力的大小和方向，记录橡皮条端点位置作为参考作图法验证用作图法将两个分力按平行四边形法则合成，比较理论合力与实际测量结果，验证规律的正确性实验中要注意弹簧测力计的零点校正、保持细线与弹簧测力计轴线重合、多次测量减小偶然误差等细节实验结果的误差主要来源于测量误差和作图误差共点力的平衡条件03合力大小最少力数物体处于平衡状态时所受合力为零维持物体平衡的最少力的个数180度两个平衡力之间的夹角度数共点力平衡是静力学的核心内容物体在共点力作用下处于平衡状态时，合力必须为零对于三个力的平衡，任意两个力的合力必须与第三个力大小相等、方向相反平衡问题的求解常用正交分解法和图解法常见受力分析方法确定研究对象隔离物体1明确要分析哪个物体的受力情况将研究对象从周围环境中分离出来2画受力图寻找施力物体4用箭头表示各个力的大小和方向3找出所有与研究对象接触的物体受力分析是解决力学问题的基础技能要按照一定顺序分析先重力，再接触力（弹力、摩擦力），最后其他力整体法适用于求外力，隔离法适用于求内力典型受力分析案例斜面模型小车模型悬挂模型物体在斜面上受重力、支持力和摩擦力作小车上的物体除受重力和支持力外，还可吊灯受重力和绳子拉力作用多根绳子悬用重力需要分解为平行和垂直斜面的分能受到摩擦力当小车加速时，物体受到挂时，每根绳子的拉力大小和方向需要通量，支持力垂直斜面，摩擦力沿斜面的摩擦力提供加速的动力过几何关系确定受力分析变式训练质点受力分析刚体受力分析连接体受力分析将物体看作质点时，所有力都作用在同刚体受力分析要考虑力的作用点位置，多个物体组成的系统要灵活运用整体法一点上要注意力的作用点、大小和方同样的力作用在不同位置会产生不同的和隔离法整体法分析系统外力，隔离向的准确表示，避免遗漏或重复转动效果，这涉及力矩概念法分析内部相互作用力受力分析要做到不遗漏、不重复、不虚构每个力都要有明确的施力物体，力的方向要符合物理规律作图时要用标准的符号和比例尺第三章章末总结与考点提炼相互作用力是力学的重要基础，掌握力的概念、性质和分析方法对后续学习至关重要重点要理解力的矢量性、相互性和瞬时性常见考点包括受力分析、力的合成分解、平衡条件应用等要特别注意摩擦力的方向判断和大小计算，这是学习中的难点和易错点第四章运动和力的关系1第一定律惯性定律，描述物体保持运动状态的性质2第二定律，揭示力与运动变化的定量关系F=ma3第三定律作用与反作用定律，阐述力的相互性牛顿运动定律是经典力学的核心，建立了力与运动之间的定量关系这三个定律相互补充，构成了完整的力学理论体系，能够解释和预测物体在力作用下的运动规律从行星运动到分子碰撞，都遵循这些基本定律牛顿第一定律（惯性定律）惯性的本质航空器运动分析日常惯性现象惯性是物体保持原有运飞机在高空匀速直线飞汽车急刹车时乘客向前动状态的性质，是物体行时，发动机推力与空倾、转弯时向外侧倾的固有属性质量是惯气阻力平衡关闭发动斜，都是惯性的表现性大小的量度，质量越机后，飞机由于惯性仍安全带和安全气囊就是大，惯性越大会继续向前运动利用惯性原理设计的保护装置牛顿第二定律解析公式意义1建立了力、质量、加速度的定量关系F=ma矢量性质2力和加速度都是矢量，方向始终相同瞬时关系3力与加速度同时产生、同时变化、同时消失牛顿第二定律是力学中最重要的定律，它不仅给出了力的定义，还提供了解决动力学问题的基本方法公式中的是合力，包括所有作F用在物体上的力的矢量和当合力为零时，加速度为零，物体做匀速直线运动或保持静止实验加速度与力及质量关系牛顿第三定律典型应用运动状态分析物体间相互作用时运动状态的变化力的相互性作用力与反作用力同时存在动量守恒系统总动量在碰撞前后保持不变能量转换碰撞过程中动能可能转化为其他形式碰撞是牛顿第三定律的典型应用场景两个物体碰撞时，相互作用力大小相等、方向相反，但由于质量不同，产生的加速度不同轻物体的速度变化大，重物体的速度变化小这解释了为什么鸡蛋撞石头时鸡蛋破碎而石头完好力学单位制物理量单位名称单位符号量纲长度米m[L]质量千克kg[M]时间秒s[T]力牛顿⁻N[MLT²]压强帕斯卡⁻⁻Pa[ML¹T²]国际单位制（）是全世界通用的单位制，由七个基本单位构成在力学中，SI长度、质量、时间是基本单位，其他物理量的单位都可以由这三个基本单位导出正确使用单位制是进行物理计算的基本要求，也有助于检验计算结果的正确性牛顿运动定律的常见应用示例电梯超重失重跳伞运动分析宇航员失重体验电梯加速上升时人感到超重，加速下降时跳伞运动员初期做自由落体运动，打开降宇航员在轨道上处于完全失重状态，这是感到失重这是因为人受到的支持力与重落伞后空气阻力急剧增大，最终达到匀速因为重力提供向心力，宇航员与航天器以力不平衡，产生了向上或向下的加速度下降状态，此时重力与阻力平衡相同加速度运动，相对航天器无重力作用四类动力学常见题型平衡问题物体在多个力作用下保持静止或匀速直线运动状态解题关键是正确受力分析，应用平衡条件建立方程组求解ΣF=0单一运动问题物体在恒力作用下的匀变速运动要明确初始条件，选择合适的运动学公式，结合牛顿第二定律求解连接体问题多个物体通过绳子、弹簧等连接的系统要灵活运用整体法和隔离法，注意内力与外力的区别临界极值问题求解临界条件下的物理量最值要明确临界状态的物理含义，如最大静摩擦力、绳子恰好松弛等边界条件牛顿运动定律专题习题讲评1斜面滑块问题2电梯加速问题质量为的物块在倾角的人站在以加速2kg70kg2m/s²°的光滑斜面上滑动，求上升的电梯中，求地板对人的30加速度大小解答支持力解答×°×a=gsinθ=

9.8sin30=

4.N=mg+ma=

709.8+2=9m/s²826N3连接体拉力问题两个质量分别为₁、₂的物块用绳连接，在水平m=2kg m=3kg10N力作用下在光滑桌面上运动，求绳中张力解题步骤要规范明确研究对象、进行受力分析、建立坐标系、列出方程、求解验证要特别注意力的方向、加速度的正负号以及单位的统一。