【高中物理课件】力的作用与运动复习课件

力的作用与运动复习本课件是高中物理必修内容的系统梳理，专门针对力的作用与运动这一核心主题进行全面复习内容涵盖牛顿运动定律的深入理解、各种力学问题的分析方法，以及实际应用中的解题技巧课件适用于高中物理综合复习阶段，帮助学生建立完整的力学知识体系，掌握从基础概念到复杂应用的全过程通过系统化的学习，学生将能够熟练运用物理定律解决实际问题，为高考做好充分准备课件目录第一部分运动学基础质点与参考系、位移时间关系、速度加速度概念、运动图像分析方法第二部分动力学基础力的概念性质、力的分类特点、作用效果分析、测量方法技巧第三部分力的分类与应用重力弹力摩擦力、其他常见力、合成分解方法、平衡条件应用第四部分牛顿运动定律三大定律内容、适用条件分析、定量关系推导、实际应用技巧第五部分综合应用与解题技巧动力学问题分析、典型题型解法、实验探究方法、复习策略建议第一部分运动学基础质点与参考系位移与时间理解质点概念的适用条件，掌握参考系选择的基本原区分位移与路程的本质差异，理解位移的矢量特性，掌则，学会建立合适的坐标系统握时间测量的标准方法速度与加速度运动图像分析深入理解平均速度与瞬时速度，掌握加速度的定义和方学会分析各种运动图像，理解图像斜率的物理意义，掌向判断，熟练进行单位换算握从图像获取运动信息的技巧质点与参考系质点概念与适用条件参考系的选择原则当物体的形状和大小相对于所参考系的选择应使问题的描述研究的问题可以忽略时，可以和计算尽可能简单通常选择将物体看作质点例如研究地地面作为参考系，但在某些情球绕太阳运动时，地球可视为况下选择其他参考系会更方质点但研究地球自转时，地便不同参考系中同一运动的球不能视为质点描述可能完全不同坐标系的建立方法根据运动特点选择合适的坐标系，直线运动通常用一维坐标系，平面运动用二维坐标系坐标原点、正方向的选择要有利于问题的解决，并保持前后一致位移与时间位移矢量的定义与特性位移是从初位置指向末位置的有向线段，具有大小和方向两个要素位移是矢量，其大小等于初末位置间的直线距离，方向由初位置指向末位置位移与路程的区别路程是物体运动轨迹的长度，是标量，只有大小没有方向位移与路程在数值上一般不相等，只有在单向直线运动中两者大小才相等时间测量的标准与单位时间是物理学的基本量之一，国际单位制中时间的基本单位是秒时间间隔表示一个过程的持续时间，时刻表示某一瞬间在时间轴上的位置速度概念平均速度与瞬时速度速度的矢量性质平均速度等于位移与时间的比值，反映物体在某段时间内的速度是矢量，既有大小又有方向速度的大小叫做速率，是平均运动快慢瞬时速度是物体在某一时刻的速度，当时间标量两个速度相等，不仅要求大小相等，方向也必须相间隔无限小时，平均速度的极限值就是瞬时速度同平均速度的方向与位移方向相同，瞬时速度的方向沿轨迹的在v-t图像中，图像的斜率表示加速度，图像与时间轴围成的切线方向日常生活中说的速度通常指速率，即瞬时速度的面积表示位移通过分析v-t图像可以获得丰富的运动信息大小加速度概念加速度的定义物理意义分析加速度是速度变化量与发生这一变化加速度描述速度变化的快慢，是速度12所用时间的比值，a=Δv/Δt对时间的变化率计算公式应用方向判断方法43匀变速运动中加速度为恒量，可用a=加速度方向与速度变化量方向相同，v-v₀/t计算不一定与速度方向相同运动图像分析1图像分析v-t图像斜率表示加速度，图像与时间轴围成面积表示位移水平直线表示匀速运动，倾斜直线表示匀变速运动2图像分析a-t图像反映加速度随时间的变化规律，图像与时间轴围成面积表示速度变化量水平直线表示匀变速运动3图像分析x-t图像斜率表示速度，斜率为正表示沿正方向运动，斜率为负表示沿负方向运动曲线切线斜率表示瞬时速度匀变速直线运动规律速度与时间关系1v=v₀+at，描述速度随时间的线性变化规律位移与时间关系2x=v₀t+½at²，反映位移与时间的二次函数关系速度与位移关系3v²=v₀²+2ax，消去时间得到的重要关系式这三个公式是匀变速直线运动的基本规律，相互关联又各有特点第一个公式建立了速度与时间的线性关系，第二个公式体现了位移与时间的二次关系，第三个公式则消除了时间因素在解题时要根据已知条件和待求量选择合适的公式，有时需要联立方程组求解自由落体运动运动特点1初速度为零的匀加速直线运动重力加速度2g=

9.8m/s²，方向竖直向下运动公式3v=gt，h=½gt²，v²=2gh自由落体运动是最简单的匀变速直线运动，在地球表面附近，不同物体的自由落体加速度相同伽利略通过理论分析和实验验证推翻了亚里士多德关于重物下落更快的错误观点，建立了正确的自由落体运动规律现代精确测量表明，重力加速度因地理位置而略有不同第二部分动力学基础力的概念与性质深入理解力是物体间相互作用的体现，力不能脱离物体而独立存在，任何力都有施力者和受力者力的分类与特点按性质分类有重力、弹力、摩擦力等，按效果分类有拉力、压力、支持力等，掌握各种力的产生条件和特点力的作用效果力的作用效果主要有两个使物体发生形变和改变物体的运动状态，这两种效果往往同时存在力的概念与性质1力是物体对物体的作用力不能脱离物体而独立存在，任何一个力都有明确的施力物体和受力物体力体现了物体间的相互作用，是物质运动的重要原因2力的三要素力的大小决定作用效果的强弱，力的方向影响作用效果的方式，力的作用点影响力矩和转动效果三要素中任何一个改变，力的作用效果都会发生变化3力是矢量力既有大小又有方向，遵循矢量运算法则力的合成与分解要按照平行四边形定则进行，不能简单地进行代数运算4力的相互性物体间力的作用是相互的，有作用力必有反作用力这一特性体现了牛顿第三定律的深刻内涵力的作用效果使物体发生形变改变物体的运动状态当力作用于物体时，物体的形状或体积会发生改变，这就是力可以使静止的物体开始运动，使运动的物体停下来，也可形变效应弹性形变在外力撤除后能够恢复，塑性形变则不以改变物体运动的方向和快慢这种改变运动状态的效应是能完全恢复原状牛顿运动定律的核心内容形变的大小与力的大小、物体的材料性质密切相关在弹性运动状态的改变程度取决于力的大小、作用时间和物体的质限度内，形变量与外力成正比，这就是胡克定律的基础量相同的力作用在不同质量的物体上，产生的加速度不同第三部分力的分类与应用重力弹力摩擦力地球对物体的万有引发生弹性形变的物体对两个相互接触的物体发力，方向指向地心，大与它接触的物体产生的生相对运动时产生的阻小为mg，是最常见的力，方向垂直于接触面碍相对运动的力力其他常见力电磁力、核力等在特定条件下起作用的力，各有其特定的作用规律重力重力定义重力方向指向地心G=mg重力是地球对物体的万有引力重力的方向总是指向地心，在的一个分力，其大小与物体质地球表面的不同地点，重力方量成正比，比例系数g称为重向略有不同在小范围内可认力加速度在地球表面附近，为重力方向竖直向下且相互平g约为

9.8m/s²行重力与质量的关系重力的大小与物体质量成正比，质量是物体的固有属性，不随位置改变，但重力会因地理位置和高度而变化弹力产生条件方向特点1物体发生弹性形变，形变程度在弹性弹力方向总是指向使物体恢复原状的2限度内方向弹性势能4胡克定律3与形变量的平方成正比，Ep=½kx²F=kΔx，弹力与形变量成正比摩擦力摩擦力类型产生条件大小计算方向特点静摩擦力有相对运动0≤f≤μsN与相对运动趋势但无相趋势方向相对运动反滑动摩擦力有相对滑动f=μkN与相对运动方向相反滚动摩擦力有相对滚动一般比滑动与滚动方向摩擦小相反摩擦力的方向判断是关键难点，要根据相对运动或相对运动趋势来确定静摩擦力大小由其他力的平衡条件决定，滑动摩擦力大小由公式f=μN计算其他常见力拉力与压力属于弹力的具体表现形式，方向沿着绳子或杆的方向支持力接触面对物体的弹力，方向垂直于接触面向上浮力流体对浸入其中的物体产生的向上的力张力绳索、链条等柔性物体传递的拉力力的合成与分解23共点力合成正交分解用平行四边形法则求合力大小和方向将力分解为相互垂直的两个分力1力的等效性合力与分力的作用效果完全相同力的合成与分解是矢量运算的具体应用，遵循平行四边形法则在实际计算中，常用正交分解法将力分解为相互垂直的分量，这样可以将矢量运算转化为代数运算合力的大小可能小于、等于或大于任一分力，这取决于分力间的夹角当两分力方向相同时合力最大，方向相反时合力最小共点力的平衡第四部分牛顿运动定律牛顿运动定律是经典力学的基础，由三个相互关联的定律组成第一定律阐述了惯性概念和惯性参考系，第二定律建立了力与运动的定量关系，第三定律揭示了力的相互作用特性这三个定律共同构成了描述宏观物体运动规律的完整理论体系，在工程技术和日常生活中有着广泛的应用牛顿第一定律惯性现象实例汽车急刹车时乘客身体向前倾，说明人体由于惯性要保持原来的运动状态，这是惯性现象的典型表现惯性大小与质量关系质量是物体惯性大小的量度，质量越大的物体惯性越大，改变其运动状态越困难惯性参考系概念牛顿第一定律成立的参考系称为惯性参考系，地面参考系在一般情况下可近似看作惯性参考系牛顿第二定律定律内容定律的深层含义F=ma物体的加速度与所受合外力成正比，与物体质量成反比，加牛顿第二定律揭示了力是改变物体运动状态的原因，而不是速度方向与合外力方向相同这个关系式建立了力与运动之维持运动的原因没有外力作用时，物体保持匀速直线运动间的定量联系或静止状态公式中F表示物体所受的合外力，m表示物体的质量，a表示定律还说明了力的瞬时性特点，力与加速度总是同时产生、物体的加速度这三个量都是矢量或标量，要注意单位的统同时变化、同时消失这为我们分析复杂的动力学问题提供一了理论基础牛顿第三定律1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、作用在不同物体上，且同时产生同时消失2作用反作用力特点作用力与反作用力具有同时性、等大性、反向性和异体性四个基本特征，这些特点使得力总是成对出现的3与平衡力的区别作用反作用力作用在不同物体上，不能抵消；平衡力作用在同一物体上，合力为零，两者不能混淆4生活应用实例走路时脚对地的压力与地对脚的支持力，游泳时手对水的推力与水对手的阻力，都体现了第三定律力学单位制国际单位制中的力学单牛顿的定义N位力的单位牛顿是导出单长度的基本单位是米m，位，1N=1kg·m/s²这个质量的基本单位是千克定义直接来源于牛顿第二kg，时间的基本单位是秒定律F=ma，体现了力学s这三个基本单位构成量之间的内在联系了力学单位制的基础单位换算技巧进行单位换算时要注意各物理量的量纲关系，可以通过量纲分析检验公式的正确性，这是物理学中的重要方法第五部分综合应用与解题技巧实验探究方法物体系统的分析方法通过实验验证理论，培养科学探常见题型与解题思路学会运用整体法和隔离法分析多究能力，学会处理实验数据，分动力学问题分析方法熟练掌握直线运动、连接体、超物体系统，根据问题特点选择合析实验误差，得出科学结论系统掌握受力分析、运动分析、重失重等典型问题的分析方法，适的研究对象，简化分析过程建立方程的基本步骤，形成科学建立知识间的有机联系，培养举的解题思维模式，提高解决复杂一反三的能力问题的能力直线运动动力学问题受力分析与受力图正确分析物体的受力情况是解决动力学问题的关键第一步要按照重力、弹力、摩擦力的顺序进行分析，画出准确的受力图牛顿第二定律的应用根据受力分析结果，选择合适的坐标系，将牛顿第二定律在各个方向上分解，建立运动方程组共点力平衡问题当物体处于平衡状态时，合外力为零要正确应用平衡条件ΣF=0，列出平衡方程求解未知量解题步骤与方法遵循审题→受力分析→运动分析→建立方程→求解→检验的标准步骤，养成良好的解题习惯连接体问题连接体特点绳连接条件多个物体通过绳、杆等连接，具有相绳子不可伸长，连接的物体具有相同同或相关的运动学量的速度和加速度大小解题策略杆连接条件优先考虑整体法，当需要求内力时再刚性杆连接的物体，除了速度大小相用隔离法分析同，加速度方向也相同超重与失重超重现象分析失重现象分析当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的压力大于物体当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力小于物体的重力，这种现象称为超重此时视重力大于实际重力的重力，这种现象称为失重当a=g时，出现完全失重常见的超重情况包括电梯向上加速、电梯向下减速、物体常见的失重情况包括电梯向下加速、电梯向上减速、自由在竖直面内做圆周运动通过最低点等超重时F支持=mg+落体运动、抛物运动等失重时F支持=mg-mama曲线运动分析曲线运动中的受力特点向心力与向心加速度平抛运动的特点物体做曲线运动的条件是合外力方物体做圆周运动时需要向心力提供平抛运动是水平方向的匀速直线运向与速度方向不在同一直线上合向心加速度向心力总是指向圆动和竖直方向的自由落体运动的合外力可以分解为切向分量和法向分心，大小为F=mv²/r=mω²r=成运动轨迹是抛物线，只受重力量，分别改变速度的大小和方向m2π/T²r作用力与功的关系功的定义做功条件功的正负判断功等于力与位移力对物体做功必θ90°时做正的数量积W=须满足两个条功，θ90°时做F·s·cosθ，其中件物体受到力负功，θ=90°时θ是力与位移的的作用，物体在不做功夹角力的方向上发生位移多力做功计算多个力对物体做功时，总功等于各力做功的代数和，也等于合外力做的功摩擦力做功问题弹力做功问题变力做功特点1弹力大小随形变量变化，属于变力做功问题功的计算方法2W=½kx²，利用图像法计算变力功能量转化规律3弹力做正功时弹性势能减少，做负功时弹性势能增加弹簧的弹力是变力，其做功不能直接用W=Fs计算，而要用W=½kx₁²-x₂²或者利用F-x图像下的面积来计算弹力做功过程中，弹性势能与其他形式的机械能相互转化，遵循能量守恒定律重力做功问题重力做功计算1W=mgh，只与初末位置高度差有关与路径无关重力做功只取决于物体高度变化，与运动路径无关能量转化关系重力做正功时重力势能减少，做负功时重力势能增加重力是保守力，其做功特点是只与物体的初末位置有关，与运动路径无关当物体高度降低时重力做正功，高度升高时重力做负功重力做功等于重力势能的减少量，即WG=-ΔEp=-Ep2-Ep1=Ep1-Ep2这个规律在处理复杂的重力场问题时非常有用动能定理应用1动能定理内容合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，即W总=ΔEk=½mv²-½mv₀²这个定理将力的作用效果与能量变化联系起来2适用条件分析动能定理适用于任何性质的力，无论是恒力还是变力，无论物体做直线运动还是曲线运动它是处理复杂力学问题的有力工具3解题步骤方法选择研究对象分析受力情况确定初末状态计算各力做功应用动能定→→→→理列方程求解并检验结果的合理性→4复杂问题简化对于多力作用、变力作用或曲线运动问题，动能定理往往比牛顿定律更简便，可以避免复杂的运动学分析机械能守恒定律守恒条件应用技巧只有重力或弹力做功时，物体的机械能守恒这意味着系统应用机械能守恒定律时，要正确选择参考平面，合理确定各内只有动能与势能的相互转化，没有机械能与其他形式能量位置的机械能列方程时可用E₁=E₂或ΔEk=-ΔEp的形的转化式判断机械能是否守恒的关键是分析除重力和弹力以外的其他对于复杂的机械能守恒问题，可以结合几何关系、三角函数力是否做功如果其他力不做功或做功代数和为零，机械能等数学知识求解注意检验结果的物理意义和合理性守恒力学实验探究力学实验是验证理论、培养科学素养的重要环节通过探究加速度与力、质量的关系，可以验证牛顿第二定律；测量弹簧的弹力与形变关系，可以验证胡克定律；研究摩擦力的影响因素，可以加深对摩擦现象的理解实验过程中要注意控制变量、减小误差、正确记录数据，并学会用图像法处理实验结果受力分析专题确定研究对象明确要分析哪个物体的受力情况，将其从周围环境中隔离出来，这是受力分析的第一步分析重力任何有质量的物体都受重力作用，重力方向竖直向下，大小为mg，作用点在重心分析弹力找出与研究对象接触的物体，判断是否发生形变，确定弹力的方向和大小分析摩擦力判断接触面是否粗糙，是否有相对运动或运动趋势，确定摩擦力的存在和方向画受力图将物体简化为质点，用箭头表示各个力，标明力的方向、大小和作用点共点力平衡专题平衡条件求解方法图解法稳定性ΣFx=0，ΣFy=0正交分解，列方程组力三角形闭合分析平衡稳定性共点力平衡问题的数学表达是合外力为零，在选定坐标系后可分解为各方向分量均为零求解时常用正交分解法，将所有力分解到相互垂直的两个方向上，然后列出平衡方程组对于三力平衡问题，也可用图解法，三个力矢量构成闭合三角形牛顿运动定律应用专题32基本步骤研究方法受力分析、运动分析、建立方程整体法与隔离法相结合1核心公式F合=ma是解题的核心依据牛顿运动定律的应用遵循标准的解题步骤首先进行受力分析，画出准确的受力图；然后分析运动情况，确定加速度的大小和方向；最后根据F=ma建立方程求解对于多物体系统，要灵活运用整体法和隔离法，根据问题的具体要求选择合适的研究对象摩擦力专题弹力专题弹力大小确定弹力方向判断1根据胡克定律F=kΔx或者力的平衡条弹力方向总是指向物体恢复原状的方2件确定向特殊情况分析弹力作用点4绳子只能提供拉力，杆可以提供拉力3弹力作用在接触面上，垂直于接触面和压力圆周运动专题向心力与向心加速度水平圆周运动圆周运动中物体需要向心力提物体在水平面内做圆周运动供向心加速度，向心力总是指时，向心力由重力、支持力和向圆心向心力的大小为F=摩擦力等的合力提供分析时mv²/r=mω²r，方向时刻指向要建立水平面内指向圆心的坐圆心标轴竖直圆周运动物体在竖直面内做圆周运动时，最高点和最低点的受力情况不同最高点的最小速度条件是重力提供向心力，即mg=mv²/r抛体运动专题平抛运动分析斜抛运动规律平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自斜抛运动也可用分解的方法分析，水平方向做匀速运动，竖由落体运动水平方向x=v₀t，vx=v₀；竖直方向y直方向做竖直上抛运动最高点时竖直分速度为零，水平分=½gt²，vy=gt速度保持不变轨迹方程为y=gx²/2v₀²，是开口向下的抛物线落地时射程最大时抛射角为45°，相同初速度下，互为余角的两个间只由抛出高度决定，水平射程由初速度和高度共同决定抛射角具有相同的射程斜抛运动轨迹的包络线是以抛射点为焦点的抛物线。