第一篇：北京市第九十四中學牛頓運動定律教案

第三章

牛頓運動定律

第五節(jié)

牛頓運動定律的應用

------汽車安全運行

物理組

孫鳳仙

【設計思想】本節(jié)內(nèi)容取自于《普高課程標準實驗教科書

物理必修1》08版，但在09版必修1中，本節(jié)教材被刪除了。但作為牛頓運動定律的應用是很好的素材，兼顧對牛頓運動定律的復習和定律內(nèi)容與實際應用的結合，因此占有很重要的位置，對這章的學習是一種深化。選擇這節(jié)課想達到以下三個目的：

1．學會應用牛頓運動定律解決兩類動力學基本問題，并學會這兩類基本問題的處理方法和基本步驟；

2．學會應用物理知識解決實際問題的方法和思路，學會合理近似、理想化處理實際問題，體會物理來源于生活而服務于生活；

3．在物理教學中滲透德育教育：珍愛生命，遵守交通法規(guī)，安全出行，人人有責； 本節(jié)教學內(nèi)容的基本特點：從汽車行駛的生活情景中提煉出做勻減速運動的物理模型，充分應用牛頓運動定律，尋找力和運動之間的關系，圍繞動力學兩類基本問題：已知運動求受力，已知受力求運動，設計了5個問題，學會應用牛頓運動定律解決兩類動力學基本問題，并學會這兩類基本問題的處理方法和基本步驟。通過對問題的分析，學會合理近似、理想化處理實際問題，體會物理來源于生活而服務于生活，同時，引入汽車安全運行設施的一些知識，培養(yǎng)學生的安全意識。

根據(jù)教學的總體目標，根據(jù)學生的情況和教學資源，本節(jié)課主要采取的教學方式：以學生為主體，老師為主導的引導加探究教學；教學過程中的關鍵環(huán)節(jié)的處理方法：在應用規(guī)律尋找物理量之間關系的時候，滲透控制變量法和理想化處理問題的方法，幫助學生獲得直觀感受；歸納出汽車安全行駛的要素。【《課標》研讀】

知識性行為動詞2個；技能性行為動詞1個；體驗性行為動詞2個。由此不難看出，新課程在重視知識的同時，更加強調(diào)學生的體驗過程。

【教學目標】

（一）知識與技能

1．了解什么是汽車安全運行距離，并會利用勻變速直線運動規(guī)律求解汽車安全運行距離，深化對牛頓運動定律的理解和認識。

2．會利用勻變速直線運動規(guī)律結合牛頓運動定律求解交通事故中的受力問題。3．從牛頓定律角度了解安全帶，氣囊等裝置能減小交通事故傷害的物理道理。

（二）過程與方法

1．在對問題的探究活動中體會用牛頓運動定律解決問題的一般過程和方法。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

1．通過創(chuàng)設真實的、富有震撼力的問題情境，激發(fā)學生探究問題的熱情。

2．在解決問題的過程中，使學生進一步體會生活中到處都有物理，到處都有物理規(guī)律在起作用。

3．通過一起交通事故的分析，領會安全行駛的要素，增強安全意識，更加珍愛生命，遵守交通規(guī)則。【教學重點】

牛頓運動定律在汽車安全運行中的應用 【教學難點】 根據(jù)情景選擇與其研究對象相適應的物理模型。會根據(jù)情況忽略次要因素，利用物理知識分析生活中行車安全問題 【教學方法】

探究討論、分析講解 【教具】 多媒體

課件 【教學過程】

一、新課導入

上周我們進行2009年最有影響的10大新聞的評選，其中有這么一條新聞： 18 中國重判醉酒駕車肇事者

司機孫偉銘在成都無證、醉酒駕車肇事后試圖逃逸，造成4死1傷的慘禍。9月8日，四川省高院二審以“危險方法危害社會公共安全罪”判處無期徒刑，該案引起社會的廣泛關注，有法律界人士建議在《刑法》中增加“飲酒、醉酒駕駛機動車罪”，以明確適用法律，增加對酒駕者的懲治力度。大家有何看法？

汽車已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會的主要交通工具，它給人們的日常生活帶來了很大的便捷，但同時我們也都知道，隨著汽車數(shù)量的增加，每年因交通事故而死亡的人數(shù)及經(jīng)濟損失都是十分驚人的，2008年，全國共發(fā)生道路交通事故265204起，造成73484人死亡、304919人受傷，直接財產(chǎn)損失10.1億元。

反思：這個話題很沉重，今天我們利用所學知識來分析這起交通事故，希望它能夠給我們帶來一些啟示！（板書課題）牛頓運動定律的應用---------汽車的安全運行

二、新課教學

下面我們來看一起交通事故，事件回放：

2008年某某駕駛別克小轎車與三位同事共四人一同前往山西游玩，在高速公路最外側車道行駛途中發(fā)現(xiàn)前面有一輛大貨車，當時車速很快（120km/h)，但司機并沒有減速而是向右側打輪駛進應急車道欲強行超車，駛入應急車道后，司機突然發(fā)現(xiàn)前方不遠處有一輛故障車正在維修，雖采取緊急制動，但還是以60km/h的速度與故障車相撞，造成一人重傷，三人輕傷，小轎車完全報廢的重大交通事故。

這個事故與我們所學的知識有什么聯(lián)系？你會從哪些方面進行關注？（學生回答：初速度、加速度、安全距離）如何研究？需要做什么？

（一）引導學生建立物理情景，對汽車制動過程進行逐步分析（1）畫出運動草圖。標出速度、加速度、時間（2）汽車制動過程受什么力？畫出受力示意圖。

（二）求安全距離

問題1：請大家根據(jù)所學的知識，計算小轎車司機發(fā)現(xiàn)情況時與故障車相距多遠？

已知：發(fā)現(xiàn)情況時小轎車車速約為120km/h，司機反應時間約0.5s，剎車時汽車受到的制動阻力的大小約為汽車重力的0.7倍。(學生活動)教師小結：

題型：已知受力求運動 方法：加速度是連接力和運動的橋梁，根據(jù)受力分析求出合力，應用牛頓第二定律求加速度，選擇運動學公式求解相應物理量。

問題2：本事故中，小轎車司機犯了什么錯？（超速，占用應急車道超速），那么故障車司機有錯嗎？（學生不一定會回答）若要避免車禍的發(fā)生，故障車應把警告標志放置在距離來車方向至少多少米處？(學生活動)

教師小結：根據(jù)交通安全法第六十八條規(guī)定：機動車在高速公路上行駛發(fā)生故障時，警告標志應當設置在故障車來車方向150m以外

板書1．反應時間：駕駛員接收到停車信號直至做出相應操作所用時間，這段時間里的車行駛距離為反應距離。

問：這段時間里汽車做什么運動？速度還來不及變化----勻速直線（理想化）2．制動距離：車制動開始到停止所駛過的距離----------勻變速直線（理想化）問：這段時間里汽車做什么運動？-------理想化抽象為：勻變速直線運動 3．安全距離是反應距離和制動距離之和。

問題3：根據(jù)你的計算，你認為影響汽車安全距離的因素有哪些？

展示相關圖片，進一步討論在駕駛過程中超速、天氣情況惡劣、酒后駕車，疲勞駕駛等對安全距離的影響

問題4：（討論與交流）如果該駕駛員是酒后駕車，對駕駛員有什么影響？那么安全距離又會怎么樣？

提示：血液中的酒精會使人的反應時間至少增加3倍以上。請大家計算

學生計算回答結果：

所以，酒后駕車是非常危險的，它是發(fā)生交通事故的主要因素之一。

過渡：那么在事故中車和人受到到得沖擊力多大？

（三）事故中車與人的受力分析教學

問題5：若兩輛車相撞后一起運行了0.02s停止運動，請大家估算汽車和駕駛員受到多大的沖擊力（其它力忽略不計）？已知：小轎車車身質(zhì)量（不含乘坐人員）約為1400kg，人的質(zhì)量約為70 kg，與故障車相撞時車速大約60km/h（約17m/s）。

分析：對車做受力分析，和撞擊力相比，車受到的摩擦力，空氣阻力等都可以忽略不計（合理近似）。所以車受到的合外力就等于車受到的撞擊力。由運動學知識：Vt=0 V0=6０m/s

a=(Vt-V0)/t=(0-17)/0.02=-850m/s2 負號表示加速度的方向與車的運行方向相反。

由牛頓第二定律: F=ma=1680×（-850）=-1.４×１０6N 相當于質(zhì)量為140噸的重物豎直壓汽車的撞擊部位上，車的結果如何？

對人做受力分析

注意提示：對人的分析中三個牛頓運動定律都有體現(xiàn)。

（１）車停止運動后人仍以17m/s的速度前進——第一定律（慣性定律）

（２）人停是由于（擋風玻璃或安全氣囊的）阻力作用的結果——第二定律（力是改變物體運動狀態(tài)的原因）

（３）人與擋風玻璃安全氣囊之間的作用是相互的——第三定律 Vt=0 V0=6０m/s a=(Vt-V0)/t=(0-17)/0.02=-850m/s2 負號表示加速度的方向與車的運行方向相反。由牛頓第二定律: F=ma=70×（-850）=-6×１０4N 這又相當于質(zhì)量多大的重物的擠壓？6噸（相當于一頭非洲雄性大象，長到十五歲左右的時候，它的身長就達到了八米以上；身高達到四米上下體重，達到七至八噸，即一萬四千斤至一萬六千斤），人會如何？事故回放，事故造成一人重傷，三人輕傷，這又是為什么？

（四）汽車安全運行設施簡介

提問：若不幸發(fā)生了撞車事故而希望人盡量不受傷怎么辦？

回答：減少人受到的作用力即減少人減速運動時的加速度的大小。但初，末速度一定，減小加速度只能延長人做減速運動的時間。提問：大家知道車上那些裝置能延長人做減速運動的時間從而減少人受到的損傷的嗎？（圖片展示汽車內(nèi)的安全設施，引導學生尋找）

回答：

1．安全帶(課件展示安全帶的作用)2．安全氣囊。

安全氣囊的工作原理是,當車輛發(fā)生碰撞時,控制模塊快速對信號作出處理,確認發(fā)生碰撞的嚴重程度已經(jīng)超出安全帶的保護功能,便迅速釋放氣囊,使乘員的頭胸部直接與較為柔軟有彈力的氣囊接觸,從而通過氣囊的緩沖作用減輕乘員的傷害.3．汽車上帶有一種叫做“ABS”的安全裝置，能夠減小汽車的制動距離。防抱死系統(tǒng)的工作原理：

汽車上安裝的液壓或氣壓制動器稱之為常規(guī)制動裝置，這種裝置在緊急剎車時，往往將車輪完全抱死，雖然能起到制動的作用，卻伴隨跑偏和失去方向控制等安全隱患。ABS系統(tǒng)能克服常規(guī)制動系統(tǒng)的缺點。即當駕駛員緊急制動時，如果某一輪子由于某種原因被抱死，ABS傳感器會在千分之一秒內(nèi)通知ABS調(diào)節(jié)器，脈沖調(diào)節(jié)對這一輪子的閘壓----減少制動力。之后,輪子繼續(xù)轉動,反復脈動調(diào)節(jié)達到每秒30次,使之不被鎖死.這樣,車可以沿行駛的方向沿直線制動,保證駕駛員仍靈活控制車輛,而且有效制動。

三、小結 反思：

1．在這次事故中，兩輛車的駕駛員都違反了哪些規(guī)則呢？ 《中華人民共和國道路交通安全法》第四十五條規(guī)定：機動車遇有前方車輛緩慢行駛時不得借道超車

第六十八條規(guī)定：機動車在高速公路上行駛發(fā)生故障時，警告標志應當設置在故障車來車方向150m以外

2．每個人都應做到

珍愛生命，安全出行，人人有責！請遵守交通規(guī)則！3．課堂小結

通過學習，我們今天了解了哪些汽車安全運行方面的知識？ 在學習中都用到了哪些物理學知識？ 我們能把這些用到的公式再總結出來嗎？

四、作業(yè)

朝陽目標：78頁：10

73頁：

3、4

附：板書設計

牛頓運動定律的應用--------汽車安全運行 汽車安全運行距離=反應距離+制動距離 汽車和人受力分析

汽車安全運行設施簡介

流程圖

【教學流程】

教學環(huán)節(jié) 教學活動 情景引入

有關交通事故的時事新聞回放，引出課題

視頻資料 討論〖問題1〗 創(chuàng)設問題平臺

一起交通事故為背景，展開問題討論 經(jīng)歷探究過程

探究〖問題1-5〗通過交流討論發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、體會動力學兩類基本問題的解決方法 解決新問題

汽車安全運行設施簡介 歸納小結

歸納研究方法

體驗成功喜悅 明確安全責任

第二篇：牛頓運動定律教案

三、牛頓運動定律

教學目標 1．知識目標：

（1）掌握牛頓第一、第二、第三定律的文字內(nèi)容和數(shù)學表達式；（2）掌握牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、獨立性和對應性；（3）了解牛頓運動定律的適用范圍． 2．能力目標：

（1）培養(yǎng)學生正確的解題思路和分析解決動力學問題的能力；（2）使學生掌握合理選擇研究對象的技巧． 3．德育目標：

滲透物理學思想方法的教育，使學生掌握具體問題具體分析，靈活選擇研究對象，建立合理的物理模型的解決物理問題的思考方法．

教學重點、難點分析

1．在高

一、高二的學習中，學生較系統(tǒng)地學習了有關動力學問題的知識，教師也介紹了一些解題方法，但由于學生掌握物理知識需要有一個消化、理解的過程，不能全面系統(tǒng)地分析物體運動的情境，在高三復習中需要有效地提高學生物理學科的能力，在系統(tǒng)復習物理知識的基礎上，對學生進行物理學研究方法的教育．本單元的重點就是幫助學生正確分析物體運動過程，掌握解決一般力學問題的程序．

2．本單元的難點在于正確、合理地選擇研究對象和靈活運用中學的數(shù)學方法，解決實際問題．難點的突破在于精選例題，重視運動過程分析，正確掌握整體—隔離法．

教學過程設計

一、引入

牛頓運動定律是經(jīng)典力學的基礎，應用范圍很廣．

在力學中，只研究物體做什么運動，這部分知識屬于運動學的內(nèi)容．至于物體為什么會做這種運動，這部分知識屬于動力學的內(nèi)容，牛頓運動定律是動力學的支柱．我們必須從力、質(zhì)量和加速度這三個基本概念的深化理解上掌握牛頓運動定律．這堂復習課希望學生對動力學的規(guī)律有較深刻的理解，并能在實際中正確運用．

二、教學過程 教師活動

1．提問：敘述牛頓第一定律的內(nèi)容，慣性是否與運動狀態(tài)有關？ 學生活動

回憶、思考、回答：

一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止． 教師概括．

牛頓第一定律指明了任何物體都具有慣性——保持原有運動狀態(tài)不變的特性，同時也確定了力是一個物體對另一個物體的作用，力是改變物體運動狀態(tài)的原因．

應該明確：

（1）力不是維持物體運動的原因；

（2）慣性是物體的固有性質(zhì)．慣性大小與外部條件無關，僅取決于物體本身的質(zhì)量．無論物體受力還是不受力，無論是運動還是靜止，也無論是做勻速運動還是變速運動，只要物體質(zhì)量一定，它的慣性都不會改變，更不會消失，慣性是物體的固有屬性．

放投影片：

[例1]某人用力推原來靜止在水平面上的小車，使小車開始運動，此后改用較小的力就可以維持小車做勻速直線運動，可見：

A．力是使物體產(chǎn)生運動的原因 B．力是維持物體運動速度的原因 C．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 D．力是使物體慣性改變的原因 討論、思考、回答： 經(jīng)討論得出正確答案為：C． 2．提問：牛頓第二定律的內(nèi)容及數(shù)學表達式是什么？ 學生回憶、回答：

物體受到外力作用時，所獲得的加速度的大小跟外力大小成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力方向相同．

ΣF=ma

理解、思考． 教師講授： 牛頓第二定律的意義

（1）揭示了力、質(zhì)量、加速度的因果關系．（2）說明了加速度與合外力的瞬時對應關系．（3）概括了力的獨立性原理

提問：怎樣應用牛頓第二定律？應用牛頓第二定律解題的基本步驟如何？ 討論：歸納成具體步驟．

應用牛頓第二定律解題的基本步驟是：（1）依題意，正確選取并隔離研究對象．

（2）對研究對象的受力情況和運動情況進行分析，畫出受力分析圖．（3）選取適當坐標系，一般以加速度的方向為正方向．根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式建立方程．

（4）統(tǒng)一單位，求解方程組．對計算結果進行分析、討論． 在教師的引導下，分析、思考． 依題意列式、計算．

[例2]有只船在水中航行時所受阻力與其速度成正比，現(xiàn)在船由靜止開始沿直線航行，若保持牽引力恒定，經(jīng)過一段時間后，速度為v，加速度為a1，最終以2v的速度做勻速運動；若保持牽引力的功率恒定，經(jīng)過另一段時間后，速度為v，加速度為a2，最終也以2v的速度做勻速運動，則a2=______a1．

放投影片，引導解題： 牽引力恒定：

牽引力功率恒定：

提問：通過此例題，大家有什么收獲？隨教師分步驟應用牛頓第二定律列式． 學生分組討論，得出結論：

力是產(chǎn)生加速度的原因，也就是說加速度與力之間存在即時直接的因果關系．被研究對象什么時刻受力，什么時刻產(chǎn)生加速度，什么時刻力消失，什么時刻加速度就等于零．這稱做加速度與力的關系的同時性，或稱為瞬時性．

放投影片：

[例3]已知，質(zhì)量m=2kg的質(zhì)點停在一平面直角坐標系的原點O，受到三個平行于平面的力的作用，正好在O點處于靜止狀態(tài)．已知三個力中F2=4N，方向指向負方向，從t=0時起，停止F1的作用，到第2秒末物體的位置坐標是（-2m，0）．求：（1）F1的大小和方向；（2）若從第2秒末起恢復F1的作用，而同時停止第三個力F3的作用，則到第4秒末質(zhì)點的位置坐標是多少？（3）第4秒末質(zhì)點的速度大小和方向如何？（4）F3的大小和方向？

讀題，分析問題，列式，求解． 畫坐標圖：

經(jīng)啟發(fā)、討論后，學生上黑板寫解答．

（1）在停止F1作用的兩秒內(nèi)，質(zhì)點的位置在x軸負方向移動，應

所以F1=-Fx=-ma=2（N）F1的方向沿X軸方向．

（2）當恢復F1的作用，而停止F3的作用的2秒內(nèi)，因為F1在x軸正方向，F(xiàn)2在y軸負方向，直接用F1和F2列的動力學方程

所以第4秒末的位置坐標應是

其中v1x=a1t1=-2（m/s），t2=2s

（3）第4秒末質(zhì)點沿x軸和y軸方向的速度分別為v2x和v2y，有

即第4秒末質(zhì)點的速度為4m/s，沿y軸負方向．

限，設F3與y軸正向的夾角為θ，則有

對照解題過程理解力的獨立作用原理． 教師啟發(fā)、引深：

大量事實告訴我們，如果物體上同時作用著幾個力，這幾個力會各自產(chǎn)生自己的加速度，也就是說這幾個力各自產(chǎn)生自己的加速度與它們各自單獨作用時產(chǎn)生的加速度相同，這是牛頓力學中一條重要原理，叫做力的獨立作用原理，即：

3．提問：敘述牛頓第三定律的內(nèi)容，其本質(zhì)是什么？ 回憶，思考，回答：

兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上． 放投影片：

牛頓第三定律肯定了物體間的作用力具有相互作用的本質(zhì)：即力總是成對出現(xiàn)，孤立的單個力是不存在的，有施力者，必要有受力者，受力者也給施力者以力的作用．這一對作用力和反作用力的關系是：等大反向，同時存在，同時消失，分別作用于兩個不同的物體上，且具有相同的性質(zhì)和相同的規(guī)律．

[例4] 如圖1-3-2，物體A放在水平桌面上，被水平細繩拉著處于靜止狀態(tài)，則：

[

]

A．A對桌面的壓力和桌面對A的支持力總是平衡的 B．A對桌面的摩擦力的方向總是水平向右的 C．繩對A的拉力小于A所受桌面的摩擦力

D．A受到的重力和桌面對A的支持力是一對作用力與反作用力 思考、討論、得出正確結論選B，并討論其它選項錯在何處． 放投影片：

4．牛頓運動定律的適用范圍

牛頓運動定律如同一切物理定律一樣，都有一定的適用范圍．牛頓運動定律只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子；只適用于物體的低速（遠小于光速）運動問題，不能用來處理高速運動問題．牛頓第一定律和第二定律還只適用于慣性參照系．

理解，記筆記．

三、課堂小結

提問：你怎樣運用牛頓運動定律來解決動力學問題？ 組織學生結合筆記討論并進行小結．

由牛頓第二定律的數(shù)學表達式ΣF=ma，可以看出凡是求瞬時力及作用效果的問題；判斷質(zhì)點的運動性質(zhì)的問題，都可用牛頓運動定律解決．

解決動力學問題的基本方法是：

（1）根據(jù)題意選定研究對象，確定m．

（2）分析物體受力情況，畫受力圖，確定F合．（3）分析物體運動情況，確定a．

（4）根據(jù)牛頓定律，力的概念、規(guī)律、運動學公式等建立有關方程．（5）解方程．（6）驗算、討論．

四、教學說明

1．作為高三總復習，涉及概念、規(guī)律多．因此復習重點在于理解概念、規(guī)律的實質(zhì)，總結規(guī)律應用的方法和技巧．

2．復習課不同于新課，必須強調(diào)引導學生歸納、總結．注意知識的連貫性和知識點的橫向對比性．如一對作用力和反作用力與一對平衡力有什么不同？

3．復習課可以上得活躍些，有些綜合題可以由學生互相啟發(fā)，互相討論去解決，這樣既可以提高學生的學習興趣又可提高學生分析問題的能力．

同步練習

一、選擇題

1．如圖1-3-3所示，物體A放在物體B上，物體B放在光滑的水平面上，已知mA=6kg，mB=2kg．A、B間動摩擦因數(shù)μ=0.2．A物上系一細線，細線能承受的最大拉力是20N，水平向右拉細線，下述中正確的是（g=10m/s2）

[

]

A．當拉力F＜12N時，A靜止不動 B．當拉力F＞12N時，A相對B滑動 C．當拉力F=16N時，B受A摩擦力等于4N D．無論拉力F多大，A相對B始終靜止

2．如圖1-3-4所示，物體m放在固定的斜面上，使其沿斜面向下滑動，設加速度為a1；若只在物體m上再放上一個物體m′，則m′與m一起下滑的加速度為a2；若只在m上施加一個方向豎直向下，大小等于m′g的力F，此時m下滑的加速度為a3，則

[

]

A．當a1=0時，a2=a3且一定不為零 B．只要a1≠0，a1=a2＜a3 C．不管a1如何，都有a1=a2=a3 D．不管a1如何，都有a1＜a2=a3

3．如圖1-3-5所示，在光滑的水平面上放著兩塊長度相等，質(zhì)量分別為M1和M2的木板，在兩木板的左端分別放有一個大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊．開始都處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)分別對兩物體施加水平恒力F1、F2，當物體與木板分離后，兩木板的速度分別為v1和v2，若已知v1＞v2，且物體與木板之間的動摩擦因數(shù)相同，需要同時滿足的條件是

[

]

A．F1=F2，且M1＞M2 B．F1=F2，且M1＜M2 C．F1＞F2，且M1=M2 D．F1＜F2，且M1=M2

二、非選擇題

4．如圖1-3-6所示，一質(zhì)量為M=4kg，長為L=3m的木板放在地面上．今施一力F=8N水平向右拉木板，木板以v0=2m/s的速度在地上勻速運動，某一時刻把質(zhì)量為m=1kg的鐵塊輕輕放在木板的最右端，不計鐵塊與木板間的摩擦，且小鐵塊視為質(zhì)點，求小鐵塊經(jīng)多長時間將離開木板？（g=10m/s2）

5．一艘宇宙飛船飛近一個不知名的行星，并進入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員著手進行預定的考察工作．宇航員能不能僅僅用一只表通過測定時間來測定該行星的平均密度？說明理由．

6．物體質(zhì)量為m，以初速度v0豎直上拋．設物體所受空氣阻力大小不變，已知物體經(jīng)過時間t到達最高點．求：

（1）物體由最高點落回原地要用多長時間？（2）物體落回原地的速度多大？

7．如圖1-3-7所示，質(zhì)量均為m的兩個梯形木塊A和B緊挨著并排放在水平面上，在水平推力F作用下向右做勻加速運動．為使運動過程中A和B之間不發(fā)生相對滑動，求推力F的大小．（不考慮一切摩擦）

8．質(zhì)量m=4kg的質(zhì)點，靜止在光滑水平面上的直角坐標系的原點O，先用F1=8N的力沿x軸作用了3s，然后撤去F1，再用y方向的力F2=12N，作用了2s，問最后質(zhì)點的速度的大小、方向及質(zhì)點所在的位置．

參考答案

1．CD

2．B

3．BD

4．2s

7．0＜F≤2mgtanθ

第三篇：牛頓運動定律全套教案

超重和失重

一、教學目標

1．了解超重和失重現(xiàn)象；

2．運用牛頓第二定律研究超重和失重的原因；

3．培養(yǎng)學生利用牛頓第二定律分析問題和解決問題的能力。

二、重點、難點分析

1．超重和失重在本質(zhì)上并不是物體受到的重力發(fā)生了變化，而是物體在豎直方向有加速度時，物體對支持物的壓力或拉力的變化，這一點學生理解起來往往困難較大。讓學生理解超重和失重的本質(zhì)是本節(jié)課教學的重點之一，也是后面理解航天器中失重現(xiàn)象的基礎。

2．超重和失重中物體對支持物的壓力和拉力的計算，是牛頓第二定律應用的一個方面，也應作為本節(jié)教學的重點之一。

三、教具

演示教具：超重和失重演示裝置、彈簧秤、重物、細線、下面扎孔的可樂瓶、錄像資料。

學生用具：彈簧秤、鉤碼、打點計時器用重錘、繡花線。

四、主要教學過程(一)引入新課

看錄像片《航天飛機上的失重現(xiàn)象》《失重物體的運動》。

提問：剛才所看到的錄像片是在什么地方發(fā)生的？它向我們展示了一種什么現(xiàn)象？

這里給我們展示了失重現(xiàn)象，是在航天飛機中發(fā)生的。航天飛機在起飛中產(chǎn)生了超重現(xiàn)象，在太空中又產(chǎn)生了失重現(xiàn)象。超重和失重是怎么產(chǎn)生的呢？這就是我們這節(jié)課研究的內(nèi)容。

(二)教學過程設計 板書：

十、超重和失重 我們先來研究一下超重現(xiàn)象。板書：1．超重現(xiàn)象

實驗：介紹裝置，架子上有兩個滑輪，兩邊掛有重物。我們?nèi)∽筮叺闹匚锛右匝芯浚匚镬o止時，彈簧秤的示數(shù)大小等于物體所受的重力，物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力。放手后物體做向上的加速運動，我們再觀察彈簧秤示數(shù)的變化。

提問：看到了什么現(xiàn)象？彈簧秤的示數(shù)增大，物體對繩的拉力增大。以上實驗可以用更簡單的裝置來完成，只不過觀察時的效果稍差一些。彈簧秤下掛一重物，物體靜止時，彈簧秤的示數(shù)等于物體所受的重力。當物體向上做加速運動時，彈簧秤的示數(shù)大于物體所受的重力，物體對繩的拉力大于物重。學生小實驗：細線拉重錘(繡花線、打點計時器用重錘)。線系在重錘上，緩慢拉起，再讓重錘做向上的加速運動，線斷。

分析原因：取物體為研究對象，T-G=ma，T-mg=ma，彈簧秤的拉力為

T=mg+ma=m(g+a)討論：(1)物體做向上的加速運動時，彈簧對物體的拉力大于物體靜止時的拉力，T＞mg，物體對彈簧的拉力大于物重。

舉例：起重機在吊起重物時，有經(jīng)驗的司機都不讓物體的加速度過大是什么原因？

(2)學生列舉生活中的感受：電梯向上起動時，電梯對人的支持力大于靜止時的支持力，同樣人對電梯的壓力也大于物重；電梯下降剎車時也一樣。只要物體的加速度方向是向上的，就會產(chǎn)生以上現(xiàn)象。

提問：在電梯中放一彈簧測力秤，人站在上面。當電梯向上加速度運動時秤的示數(shù)怎樣變化？

(3)整理公式：T=m(g+a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＞g。站在電梯里的人在電梯向上加速或向下減速時，人對電梯的壓力大于人的重力，好像是重力加速度g增大了。火箭起飛時有很大的向上的加速度，內(nèi)部發(fā)生的是超重現(xiàn)象。當物體存在向上的加速度時，它對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物重的現(xiàn)象叫做超重現(xiàn)象。

發(fā)生超重現(xiàn)象時，物重并沒有變化。2．失重現(xiàn)象

實驗：重物靜止時，彈簧秤的示數(shù)大小等于物體所受的重力，物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力。放手后物體做向下的加速運動，我們再觀察彈簧秤示數(shù)的變化。

提問：看到了什么現(xiàn)象？彈簧秤的示數(shù)減少，物體對支持物的拉力減小。學生實驗：觀察感受失重現(xiàn)象。彈簧秤下掛一重物，物體靜止時，彈簧秤的示數(shù)等于物體所受的重力。當物體向下做加速運動時，彈簧秤的示數(shù)小于物體所受的重力。(注意對減速時的示數(shù)增大的解釋。)取物體為研究對象，G-T=ma，彈簧秤的拉力為T=mg-ma=m(g-a)討論：(1)物體做向下的加速運動時，彈簧對物體的拉力小于物體靜止時的拉力，T＜mg，物體對彈簧的拉力小于物重。

(2)學生列舉生活中的感受：電梯向下起動時，電梯對人的支持力小于靜止時的支持力，同樣人對電梯的壓力也小于物重；電梯上升剎車時也一樣。(3)整理公式：T=m(g-a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＜g。站在電梯里的人在電梯向下加速或向上減速時，人對電梯的壓力小于人的重力，好像是重力加速度g減少了。

失重：當物體存在向下的加速度時，它對支持物的壓力(或拉力)小于物重的現(xiàn)象，叫做失重。當a=g時，T=0，叫做完全失重。

發(fā)生失重時，物重并沒有變化。

實驗：在可樂瓶下面扎一些小孔，裝上水后水從小孔噴出。把水瓶拋出，噴水情況會怎樣變化？分析瓶拋出后，水怎樣噴。讓學生先分析可能發(fā)生的現(xiàn)象，再觀察上拋時的現(xiàn)象，下拋的情況讓學生回家去做。解釋現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，拋出后水處于失重狀態(tài)，對瓶無壓力，水不噴。

3．例題

例1 關于電梯的幾種運動中，支持力的變化情況如何？

靜止： 上升：

下降：

勻速 加速 減速 勻速 加減 減速

速度方向 加速度方支持力與重

向 力 無 ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓

無 無 ↑ ↓ 無 ↓ ↑

= = ＞ ＜ = ＜ ＞

思考題：一個在地面上能舉起100千克質(zhì)量杠鈴的運動員在一個加速運動的電梯上能舉起多大質(zhì)量的杠鈴？a=g，a=g/2，分向上和向下兩種加速情況討論。(投影)例2：一臺升降機的地板上放著一個質(zhì)量為m的物體，它跟地面間的動摩擦因數(shù)為μ，可以認為物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。一根勁度系數(shù)為k的彈簧水平放置，左端跟物體相連，右端固定在豎直墻上，開始時彈簧的伸長為△x，彈簧對物體有水平向右的拉力，求：升降機怎樣運動時，物體才能被彈簧拉動？

分析：物體開始沒有滑動是由于彈簧的拉力小于最大靜摩擦力。這里f=μN，只有減小地面對物體的壓力才能減少最大靜摩擦力，當f=μN=k△x時物體開始滑動。

取物體為研究對象，受力如圖，當物體做向下的加速運動或向上的減速運動時，才能使地面對物體的壓力減小，即G-N=ma。聯(lián)解兩式得：a=(G-N)/m=(mg-k△x/μ)/m=g-k△x/μm 即升降機做a＞g-k△x/μm的向下的勻加速運動或向上的勻減速運動時，物體可以在地面上滑動。

(三)小結：發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時，物體并沒有變化，只是由于物體有豎直方向的加速度使得物體對支持物的作用力發(fā)生了變化。這里討論的問題限于地面附近的物體所發(fā)生的超重和失重現(xiàn)象，沒有討論航天飛機中的失重現(xiàn)象。請大家思考一下，航天飛機中的物體受不受地球的引力，它上面的失重現(xiàn)象又是怎樣發(fā)生的呢？

布置作業(yè)；練習(1)(2)(3)

五、說明

1．本節(jié)課可采用在教師引導下，教師跟學生共同討論研究的方式進行。在教學中教師要注意學生對知識的接受情況，恰當?shù)靥岢鰡栴}，對學生的認識給予正確的評價和解釋。

2．課上安排的演示實驗要自己制作，彈簧秤的量程要小，最好是0.2千克左右的，刻度要明顯利于學生觀察。兩邊重物的質(zhì)量選擇要合適，可使加速過程時間較長、較穩(wěn)定。

3．兩個學生小實驗，拉斷線的實驗要注意器材的選擇；用彈簧秤拉鉤碼的實驗要注意現(xiàn)象的正確解釋。

第四篇：實驗四 驗證牛頓運動定律

濱城一中高三物理人教版導學案編號NO:01編寫人：審核人：

實驗四 驗證牛頓運動定律

【實驗目的】：

1、學會用控制變量法驗證牛頓第二定律

2、掌握利用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的方法 【實驗原理】

1．如圖3-3-1所示裝置，保持小車質(zhì)量M不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量m，從而改變細線對小車的牽引力F(當m<

加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關系a-M-1圖線，驗證加速度是否與質(zhì)量成反比.二、實驗步驟

1．用調(diào)整好的天平測出小車和小桶的質(zhì)量M和m，把數(shù)據(jù)記錄下來.2．按如圖裝置把實驗器材安裝好，只是不把掛小桶用的細線系在小車上，即不給小車加牽引力.3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊塊，反復移動墊塊的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài)（可以從紙帶上打的點是否均勻來判斷）.4．在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質(zhì)量M'和m'記錄下來.把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，取下紙帶，在紙帶上寫上編號.5．保持小車的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平稱量），按步驟4再做5次實驗.6．算出每條紙帶對應的加速度的值.7．用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力F，即砂和桶的總重力(m+m')g，根據(jù)實驗結果在坐標平面上描出相應的點，作圖線.若圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象質(zhì)量不變時其加速度與它所受作用力成正比.8．保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復上面的實驗，并做好記錄，求出相應的加速度，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)

對重物有m重物-T=m重物a 對車有T=M車+砝碼a 所以T=

m重物M車?砝碼

g

m重物?M車?砝碼

因此，在探究加速度與合外力的關系時，若在實驗中把所掛重物的重力當成作用于小車上的合外力，會作出如圖6-2-18所示的a-F圖象，從圖中可以看出，F(xiàn)較大（所掛重物質(zhì)量較大）時，a與F不成正比.只有重物質(zhì)量遠小于車和砝碼的總質(zhì)量時，有

M車?砝碼

?1，此時有

m重物?M車?砝碼，在坐標平面上根據(jù)

M?M?

實驗結果描出相應的點并作圖線，若圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質(zhì)量成反比.【實驗中的注意事項】

1．砂和小桶的總質(zhì)量要遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量.在實驗中一定要使重物的質(zhì)量遠小于小車和砝碼的質(zhì)量，目的是減小本實驗原理導致的系統(tǒng)誤差.在小車加速運動時，重物不可能是平衡的（如圖3-3-2所示），它具有與小車同樣大小的加速度.設車與重物的加速度大小均為a，繩對車和重物的拉力大小為T.第章第節(jié)第頁名言警句

T≈m重物g，可以近似地認為細繩對小車的牽引力等于重物的重力.2．在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應連著紙帶且接通電源.用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡.3．作圖時應該使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側，但如遇個別特別偏離的點可舍去.【實驗中的誤差分析】

1、質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差.2、因實驗原理不完善造成誤差：

本實驗中用重物的重力代替小車受到的拉力（實際上受到的拉力要小于重物的重力），存在系統(tǒng)誤差.重物的質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差越大，反之，重物的質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小.3、平衡摩擦力不準造成誤差.：

【例題】．現(xiàn)要驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律.給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖3-3-4）、小車、計時器一個、米尺.（１）填入適當?shù)墓交蛭淖郑晟埔韵聦嶒灢襟E（不考慮摩擦力的影響）： ① 小車自斜面上方一固定點Ａ1從靜止開始下滑至斜面底端 Ａ2，記下所用的時間t

② 用米尺測量Ａ1與Ａ2之間的距離s，則小車的加速度a?____________.③ 用米尺Ａ1相對于Ａ2的高h.設小車所受重力為mg，則小車所受的合外力Ｆ＝________.④ 改變_________________，重復上述測量.⑤ 以h為橫坐標，1/t為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作用作圖.如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律.（２）在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中，某同學設計的方案是：

2濱城一中高三物理人教版導學案編號NO:01編寫人：審核人：

① 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑.測量此時Ａ1點相對于斜面底端Ａ2的高度ho.② 進行（1）中的各項測量.③ 計算與作圖時用（h－h(huán)o）代替h.對此方案有以下幾種評論意見： Ａ、方案正確可行

Ｂ、方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動.Ｃ、方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關.其中合理的意見是________.【變式訓練】、在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系實驗中，實驗裝置如圖3-3-5（甲）所示：一木塊放在水平光滑長木板上，左側拴有一不可伸長的細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，重物的質(zhì)量為m.木塊右側與穿過打點計時器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左做勻加速運動.圖3-3-5（乙）給出了打點計時器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點，它們之間的距離分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6，打點計時器所用交流電周期為T.根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求：（1）木塊的加速度a=.（2）細線對木塊的拉力T=.（3）為了減少誤差，你認為應采取什么措施？

.3、在“探究加速度與作用力的關系”的實驗中，有位同學按照圖3-3-6的裝置（將長木板平放在水平桌面上）做五次實驗.他在做第一次實驗時，鉤碼總質(zhì)量為m，小車質(zhì)量M=30m，以后每次增加一個鉤碼，這五次實驗中，若用鉤碼的總重力表示繩子的拉力F，則第次實驗的誤差較大；按這五組數(shù)據(jù)畫出的a-F圖像是圖3-3-7中的圖；該圖象存在截距的原因是；圖線斜率的物理含義是.4、在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關系時,采用如圖3-3-8所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數(shù)器打上的點計算出：(1)當M與m的大小關系滿足

時 才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力.(2)一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究做加速度與質(zhì)量的關系，以下做法錯誤的是：()

A、平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B、每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C、實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源

D、小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式a＝mｇ/Ｍ求出.（3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關系時，由于平衡摩擦力時操作不當，二位同學得到的a―Ｆ關系

分別如圖3-3-9中的甲、乙所示（a是小車的加速度，Ｆ是細線作用于小車的拉力）.其原因分別是： 甲圖：乙圖：

【課時訓練】

【當堂檢測】

1、為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關系，往往用二者的關系圖象表示出來，該關系圖象應選用（）A．a(chǎn)-m圖象

B．m-a圖象

C．a(chǎn)?

圖象m

D．

?a圖象 m2、在本實驗中，下列說法正確的是（）

A、平衡摩擦力時，小桶應用細線通過定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝沙 B、實驗中無需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠遠大于沙和小桶的質(zhì)量

C、實驗中如用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應的點在一條直線上時，即可證明加速度與質(zhì)量成反比

D、平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受到阻力

(2)小車受到的平均阻力大小為N.2.“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖甲所示.（1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙袋如圖乙所示。計時器大點的時間間隔為0.02s.從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度a=______m/s

2.（結果保留兩位有效數(shù)字）

乙

甲

圖3-3-1

1（2）平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：

請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關系圖像.圖3-3-12

（3）根據(jù)提供的試驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點，請說明主要原因。

3.某同學為了探究物體在斜面上的運動時摩擦力與斜面傾角的關系，設計實驗裝置如圖。長直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物塊上。在平板上標出A、B兩點，B點處放置一光電門，用光電計時器記錄滑塊通過光電門時擋光的時間。

圖3-3-1

3實驗步驟如下：

① 用游標卡尺測量滑塊的擋光長度d，用天平測量滑塊的質(zhì)量m；

② 用直尺測量AB之間的距離s，A點到水平桌面的垂直距離h1，B點到水平桌面的垂直距離h2； ③ 將滑塊從A點靜止釋放，由光電計時器讀出滑塊的擋光時間t1 ④ 重復步驟③數(shù)次，并求擋光時間的平均值；

⑤ 利用所測數(shù)據(jù)求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值cos?；

⑥ 多次改變斜面的傾角，重復實驗步驟②③④⑤，做出f-cos?關系曲線。

濱城一中高三物理人教版導學案編號NO:01編寫人：審核人：

（1）用測量的物理量完成下列各式（重力加速度為g）：

① 斜面傾角的余弦cos?=； ② 滑塊通過光電門時的速度v=； ③ 滑塊運動時的加速度a=； ④ 滑塊運動時所受到的摩擦阻力f=；

圖3-3-1

4（2）測量滑塊擋光長度的游標卡尺讀數(shù)如圖所示，讀得d=。

4.如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機）研究加速度和力的關系”的實驗裝置。

（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為

___________，用DIS測小車的加速度。

（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量。在某次實驗中根據(jù)測得的數(shù)

據(jù)可畫出

a-F關系圖線（如圖所示）。①分析此圖線的OA

段可得出的實驗結論是_________________________________。

圖3-3-1

5②（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（）

（A）小車與軌道之間存在摩擦（B）導軌保持了水平狀態(tài)（C）所掛鉤碼的總質(zhì)量太大

（D）所用小車的質(zhì)量太大

5.物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。實驗裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接。打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz。開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點。

圖3-3-16

（1）上圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a(保留三位有效數(shù)字)。

(2)回答下列兩個問題：

①為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應測量的有。（填入所選物理量前的字母）A.木板的長度lB.木板的質(zhì)量m1

C.滑塊的質(zhì)量m2D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3E.滑塊運動的時間t

②測量①中所選定的物理量時需要的實驗器材是。

（3）滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)?＝（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）。與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)（填“偏大”或“偏小”）。寫出支持你的看法的一個論據(jù)：。

第五篇：牛頓運動定律 機械能

牛頓運動定律 機械能

【教學結構】

牛頓運動定律

一、牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。又稱為慣性定律。

慣性：物體有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。一切物體都有慣性。與運動狀態(tài)無關，靜止狀態(tài)、勻速直線運動狀態(tài)、勻變速運動等，物體都有慣性，且不變。慣性的大小是由質(zhì)量量度的。物體的速度不需要力來維持。

二、牛頓第二定律

1.運動狀態(tài)變化：物體運動速度發(fā)生變化，運動狀態(tài)就變化。速度是矢量，有大小，有方向，大小和方向一個變化或同時都變，都叫速度變化，加速度描述物體運動狀態(tài)變化快慢。

2.力的作用效果：改變物體運動狀態(tài)，使物體形狀或體積發(fā)生變化。

3.質(zhì)量：質(zhì)量是慣性的量度。質(zhì)量越大，慣性越大，阻礙物體改變運動狀態(tài)作用越大。

4.牛頓第二定律：物體的加速度跟物體所受外力成正比，跟物體質(zhì)量成反比。∑F=ma 等號左邊是物體所受的合外力，等號右邊是物體質(zhì)量和加速度的乘積。在使用牛頓第二定律時，（1）選擇研究對象，（2）分析物體受力，（3）利用正交分解方法求物體的合力，建立xoy坐標系，根據(jù)解題方便確立x、y方向，（4）列牛頓第二定律方程，∑Fy=may，∑Fx=max（5）解方程。關鍵是正確分析物體受力，求合力。

5.力的平衡：當物體所受合外力為零時，物體為平衡狀態(tài)，即靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。靜止狀態(tài)應是υ=0,a=0。單一速度為零不叫靜止狀態(tài)，使牛頓第二定律解題時，往往是一個方向運動狀態(tài)不變化，需列平衡方程，另一方向有加速度列第二定律方程，然后聯(lián)立求解。

6.牛頓第二定律的應用：（1）根據(jù)物體受力情況，使用牛頓第二定律求得加速度，然后結合運動學公式，求解位移，速度等。（2）根據(jù)運動學規(guī)律利用題給定的條件求出加速度再利用牛頓第二定律，求解力或質(zhì)量。

三、牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。作用力和反作用力與二力平衡的區(qū)別：作用力與反作用力作用在兩個物體上不能使物體平衡，二力平衡一定是作用在一個物體上。作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力，是摩擦力都是摩擦力，二力平衡則可是不同性質(zhì)的力。在確定作用力的反作用力時，一定發(fā)生在兩個物體之間，A給B的力為作用力，反作用力一定是B給A的力。

四、單位制：

基本單位：選定幾個物理量的單位為基本單位。

導出單位：利用基本單位導出的單位，例如：基本單位位移m，時間s，速s度單位：根據(jù)υ=，速度單位為m/s，即為導出單位。

t單位制：基本單位和導出單位一起組成單位制。

國際單位制：基本單位：位移：m, 質(zhì)量：kg, 時間：s。又稱：米，千克，秒制。導出單位：加速度：m/s2，力：1牛頓（N）=1kgm/s2等。機械能

一、功：物體受力的作用，在力的方向上

發(fā)生位移，這個力對物體做了功。如圖1所示：W=Fscosα，物體 在F1方向上發(fā)生位移S。

α＜90°時，cosα＞0，力對物體做正功

α=90°時，cosα=0，力對物體不做功，這是很重要的情況，必須重視；帶電沿等勢面移動，電場力不做功，洛侖茲力對運動電荷不做功。90°＜α≤180°時，cosα＜1，力對物體做負功，也可理解為物體克服某力做功。

功是標量只有大小而無方向，做正功、負功只反映做功的效果。功是能量轉化的量度，做功過程是能量轉化過程。功的單位：焦耳。1焦耳=1Nm。

w功率：描述做功快慢的物理量，定義：功跟完成這些功所用時間的比值，P=。

t功率的單位1瓦（W）=1J / S，1千瓦（KW）=1000 J / S，功率是標量。

P=Fυ，F(xiàn)大小方向不變，υ在變化，某時刻功率P=Fυt，稱為即時功率。若

w時間t完成功為W，P=，又稱為在t時間內(nèi)的平均功率，或表示為P?F?V。

t額定功率：機械在正常工作時的最大功率。機械的實際功率可以小于額定功率。當機械在額定功率下工作：P額=Fυ，速度越大，牽引力越小，在汽車起動時，速度很小，牽引力很大，且大于阻力，汽車加速運動，υ增大，F(xiàn)減小，加速度隨之減小，當F=f時，加速度為零，汽車有最大速度υm，汽車開始的υm做勻速運動，P額=F·υm=fυm。

二、機械能

11.動能：物體動能等于它的質(zhì)量跟它的速度平方乘積的一半。Ek=m?2，動

2能是標量，動能單位：焦耳（J），靜止物體動能量為零。動能大小由m、?2共同決定。

2.重力勢能：物體的重力勢能就等于物體所受重力和它的高度的乘積。EP=mgh。勢能是標量，單位：焦耳。在研究物體重力勢能時，首先要確定重力勢能0勢能參考平面。h是相對零勢能參數(shù)面的高度，物體在“0”勢能面上面h為正，重力勢能為正表示比零重力勢能大。在0勢能面下面h為負，重力勢能為負，表示0重力勢能小。零勢能面的選擇是任意的，在解決具體問題時，以方便為選零勢能面的原則。

重力功與重力勢能的關系：重力做正功重力勢減小，做多少正功重力勢能減少多少。重力做負功，重力勢能增加，重力做多少負功，重力勢增加多少。

3.彈性勢能：被拉伸或壓縮的彈簧，內(nèi)部各部分之間的相對位置發(fā)生變化，而具有的勢能。其它彈性物體形變時也能產(chǎn)生彈性勢能。我們主要考慮彈簧的形變勢能。

勢能：指彈性勢能和重力勢能。機械能：動能和勢能的總和。

三、機械能守恒定律：如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力（空氣阻力、水的阻力等），物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉化，機械能總量保持不變。

對于機械能守恒條件可以理解為：只有重力和產(chǎn)生彈性勢能彈力做功，其它力都不做功或其它力做功總和為零，能量轉化過程中，機械能守恒。重點要求會用機械能解釋一些比較簡單的物理過程。例如：單擺在忽略空氣阻力情況下，機械能守恒，豎直上拋物體機械能守恒，它們都是動能與勢能之間的轉化。

【課余思考】

1.牛頓三定律內(nèi)容是什么？第一定律與第二定律關系？在使用牛頓第二定律時應注意什么？物體的平衡條件是什么？

2.什么叫機械能守恒？機械能守恒條件是什么？

【解題要點】

例

一、下面說法正確的是（）A.物體受的合外力越大，動量越大 B.物體受的合外力越大，動量變化量越大

C.物體受的合外力越大，動量變化率越大 D.物體動量變化快慢與合外力沒關系

解析：運動物體的質(zhì)量與運動速度的乘積叫做物體動量，是矢量，用P表示。P=mυ,其單位為：kgm/s，其方向與速度方向相同，設物體受的合外力F合作用

?t??0時間為t，在此時間內(nèi)物體速度由υ0變到υt，其加速度a?，代入牛頓第t?t??0二定律式F合=ma=m

tm?t?m?0Pt?P0Pt?P0==，Pt?P0為動量變化量，為動量變化率。可知C選ttt項正確。

牛頓第二定律又可表述為：作用在物體上的合外力等于單位時間動量的變化。

例

二、質(zhì)量為10kg的物體，原來靜止在水平面上，當受到水平拉力F后開始沿直線做勻加速運動，設物體經(jīng)過時間t位移為x，且x、t的關系為x=t2，物體所受合外力大小為 第4S末的速度是 當4S末時撤去F，則物體再經(jīng)過10S停止，運動物體受水平拉力F =，物體與平面摩擦因數(shù)?=。

1解析：依題意，物體做初速度為零的勻加速運動，位移公式為S=at2，與

2x=2t2比較可知a=4m / s2，F(xiàn)合=ma=10×4=40N。4S末的速度υ 4=4×4=16 m / s。撤掉F后在水平方向上受摩擦力f，物體做初速為16m / s的勻減速運動，經(jīng)10S

2停止運動，υ ′t，a′=1.6m / s，f=ma=10×1.6=16N，F(xiàn)－f=40，F(xiàn)=40＋16=56N，4=υ 0－af又f=?mg，?== mg16 / 100=0.16。

例

三、如圖2所示，質(zhì)量為m的工件，隨傳送帶運動，工件與傳送帶間無滑動，求下列情況下工件所受靜摩擦力，（1）傳送帶勻速上升，（2）以a=g / 2的加速度向下加速運動，（3）以a=g的加速度向下

加速運動。解析：選工件為研究對象，分析工件受力，如圖3所示，受重力、斜面支持力N，斜面給的靜摩擦力f，其方向

可設為沿斜面向上，建立xoy坐標，x平行斜面向上 為正，y與斜面垂直，向上為正，分解mg為

1Gx=mgsin30°=mg，沿－x方向，23Gy=mgcos30°=mg沿－y方向。

2（1）物體處于平衡狀態(tài)，合外力為零，13即f－mg=0 N－mg=0，解方程

221可得f=mg沿斜面向上。第二個方程可不解。

（2）物體以a=g / 2沿斜面向下加速運動，在x方向列牛頓第二定律方程

1f－mg=－ma，y方向方程可不列，但在很多題目中列y方向方程也是必要2的。方程中的正、負是以x軸方向而決定的，a方向向－x，故為負，將a=g / 2代入方程解得：f=0。

1（3）當a=g時，其它情況同于（2），f=－mg此負號表示與原設定方向相

21反，f大小為mg，方向沿斜面向下。

2例

四、在某次實驗中獲得的紙帶上 每5個點取為一個計數(shù)點0、1、2、3、4、5，每個計數(shù)點相對于起點距離 如圖4所示，由紙帶測量數(shù)據(jù)可知，從起點O到第5個計數(shù)點的時間間隔為

S，這段時間里小車的平均速度為

cm / s，在連續(xù)相等的時間內(nèi)位移差均為

，所以小車運動可看作為

，小車的加速度為

計數(shù)點4處小車的速度為

cm / s。

解析：打點計時器每打兩個點所用時間t0=0.02S，所以每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T=0.1S，從O點到第5個計數(shù)點所時間t=0.5S。這段時間內(nèi)小車位移

s14.30為14.30 cm，平均速度V??=28.6 cm / s。

t0.5第一個T內(nèi)位移S1=12.6 mm，第二個T內(nèi)位移S2=33.2－12.6=20.6 mm，S3=61.8－33.2=28.6 mm，S4=98.4－61.8=36.6 mm，S5=143.0－98.4=44.6 mm，連續(xù)相等時間位移差?S=20.6－12.6=28.6－20.6=36.6－28.6=44.6－36.6=8mm。根據(jù)勻加速直Sn?Sn?1線運動：a=，可知aT2為恒量，連續(xù)相等時間內(nèi)位移差一定時，此運動2T便為勻加速直線運動。

?S0.8a=2?2?80cm/s2。在勻加速直線運動中，時間中點的即時速度即等于T01.S4?S536.6?44.6?這段時間的平均速度，V4==40.6 cm / s。2T2?01.例

五、如圖5所示，質(zhì)量為m的物體靜止在水平面上，物體與平面間摩擦因數(shù)為?，在與水平成

?角的恒力F作用下，做直線運動，當

位移為S時，F(xiàn)對物體做功為

，摩擦力做功為

，重力做功為。

解析：WF=F·Scos?直接可求得F做功。摩擦力 的做功，首先分析物體受力，如圖6所示，在 豎直方向上無加速度處于平衡

N＋F2－mg=0，N=mg－F sin?，f=?N=?(mg－F sin?)摩擦力功Wf=?(mg－F sin?)S。重力功W重=0重力與

位移方向垂直。解決功的問題關鍵是確定力的大小

和方向，位移的大小和方向，然后根據(jù)功的定義計算功。

例

六、自高為H處，以速度υ0拋出一個質(zhì)量為m的小球，在不計空氣阻力的情況下，小球落地時速度大小為多少？若以相同的速度向不同方向拋出不同質(zhì)量的小球，它們落地時速度大小關系是什么

解析：在忽略空氣阻力情況下，小球自拋出點落地過程機械能守恒，拋出時11機械能為E1=mgH＋m?02，落地時只有動能而無重力勢能，機械能E2=m?2。

221

1mgH＋m?02=m?2 ???02?2gh

22從上式知物體落地時的速度與物體的質(zhì)量無關，與拋出的方向無關，只要拋出時速度大小相等，拋出高度相同，落地時速度應相等。

【同步練習】

1.如圖7所示，把質(zhì)量為m的物體沿傾角不同斜面拉至 同一高度，若物體與不同斜面摩擦系數(shù)相同，傾角 θ1＜θ2＜θ3

（1）拉m從坡底到坡頂過程中，克服重力做 功為W1、W2、W3則（）

A.W1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)3、B.W1＜W2＜W

3C.W1=W2=W3

D.無法確定

（2）在此過程中克服摩擦力的功為W1、W2、W3則（）

A.W′′′B.W′′′1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)1＜W2＜W3

C.W′′′ D.不知運動狀態(tài)無法確定。1=W2=W3

2.在有空氣阻力情況下，豎直上拋一物體，到達最高點又落回原處，若過程中阻力不變，則（）

A.上升過程中重力對物體做功的大小大于下降過程中重力做功的大小

B.上升過程和回落過程阻力做功相等

C.上升過程和回落過程合力做功前者大于后者

D.上升過程重力做功平均功率大于回落過程重力做功的平均功率

3.質(zhì)量為m的物體，受到位于同一平面內(nèi)的共點力F1、F2、F3、F4的作用，并處于平衡狀態(tài)，當其中F2變?yōu)镕2＋?F，且方向不變時，則（）

A.物體一定做勻加速直線運動 B.物體一定做變加速直線運動

C.物體的加速度一定是?F/m D.在任何相等時間內(nèi)物體速度變化一定相同

4.如圖8所示，升降機靜止時彈簧伸長8cm，運動時彈簧伸長4cm，則升降機運動狀態(tài)可能是（）

A.a=1m/s2，加速下降

B.以a=1m/s2，加速上升

C.以a=4.9m/s2，減速上升

2D.以a=4.9m/s，加速下降

5.對于質(zhì)量相同的甲、乙兩個物體，下列說法正確 的是（）

A.當甲、乙兩物體的速度相同時，它們所受的合外力一定相等

B.當它們受到合外力相同時，它們的動量改變得快慢相同

C.當甲、乙兩物體的加速度相同時，它們所受的合外力一定相等

D.當甲、乙兩物體的位移相等時，它們所受的合外力一定相等 6.以υ=5m/s的速度勻速上升的氣球，吊籃連同重物的質(zhì)量為10kg，在500m的高空，從吊籃中落下一重物為2kg，經(jīng)過10S鐘，氣球離開地面高度為多少？（g取10m/s2）

[參考答案] 1.(1)C(2)A 2.B C D 3.C D 4.C D 5.B C 6.675m