高中物理第四章牛頓運動定律復習教案新人教版必修.doc

浙江省杭州市塘棲中學高中物理 第四章 牛頓運動定律復習教案 新人教版必修1外力是改變物體運動狀態(tài)的原因牛頓第一定律慣性的概念牛頓第二定律適用條件：宏觀、低速、慣性參考系物體運動的加速度與合外力的方向一致表達式：a意義：反映力和物體運動加速度的關系牛 頓 運 動 定 律本章知識網(wǎng)絡 牛頓第三定律反映物體之間作用的規(guī)律【疑難解析】一對牛頓第一定律的理解可以從以下幾個方面來理解牛頓第一定律1把握定律的內(nèi)容：牛頓第一定律描述的是物體不受外力或所受合外力為零時的運動情況2進一步認識力：我們已經(jīng)從力的產(chǎn)生這一角度認識到力是物體對物體的作用，這里則進一步從力的作用效果這一角度認識到力是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因而不是維持物體運動的原因3牛頓第一定律不像其它定律那樣是由實驗直接總結(jié)出來的，它是牛頓以伽利略的理想實驗為基礎，總結(jié)前人的研究成果，加之豐富的想象而提出來的。4牛頓第一定律是獨立的一條規(guī)律，不能簡單看成是牛頓第二定律的特例。5牛頓第一定律的意義在于指出一切物體都有慣性，指出力不是維持物體運動的原因，而且改變物體運動狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因。二關于慣性的理解慣性是一個常用的重要物理概念，它指的是物體的一種性質(zhì)保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的這一性質(zhì)。這是一切物體都具有的屬性。不管物體的大小和形狀如何，不管物體是否受到力的作用，不管物體是處于何種運動狀態(tài)（或靜止、或勻速直線運動、或變速運動），物體都同樣具有慣性。質(zhì)量才是慣性大小的唯一量度。 理解慣性還要注意區(qū)分慣性和慣性現(xiàn)象。例如，百米賽跑的運動員跑到終點線處，不能立即停下來而要繼續(xù)往前跑一段才能停下來，這是慣性現(xiàn)象。是物體（運動員）由于具有慣性而表現(xiàn)出來的一種現(xiàn)象，而不能說這就是慣性，慣性現(xiàn)象可以很多，但慣性卻僅僅是指物體的一種性質(zhì)。 慣性的大小由物體的質(zhì)量來量度。質(zhì)量不變時，物體的慣性大小不變，因此，認為“只有運動的物體才有慣性”、“物體的運動速度越大則其慣性越大”的看法都是不對的。三運動和力的關系通過對牛頓運動定律的學習，我們可以知道力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即：力 加速度 速度變化（運動狀態(tài)改變），從而可以更加深刻地理解加速度與速度無關的說法，即物體受到的合外力決定了物體的加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時間內(nèi)速度的變化量，而與物體當時的速度無關。物體的運動狀態(tài)由其運動速度來決定，一定的運動速度對應著一定的運動狀態(tài)。如果物體的運動速度保持不變（物體靜止或作勻速直線運動），則其運動狀態(tài)不變；如果物體的運動速度發(fā)生了變化，則其運動狀態(tài)發(fā)生了變化。要使物體的運動速度發(fā)生變化，必須有力的作用，所以說力是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因。四對牛頓第二定律的理解1公式FmA中的F是指物體所受全部外力的合力，簡稱合外力；2加速度是矢量，其方向與合外力的方向相同；3力與它們產(chǎn)生的加速度有瞬時對應關系，即有力時就有對應的加速度，如果力一旦消失，其對應的加速度也就同時消失；4應用公式FmA解題時，F(xiàn)、m、A三者必須用同一單位制所確定的單位。比如在國際單位制中三者應分別用牛（N）、千克（kg）、米/秒2（m/s2）為單位進行計算，才可能得到正確的答案；5物體的受力情況決定物體的運動狀態(tài)，若物體所受的合外力為零，則其加速度為零，物體將處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)；若物體所受的合外力不可零且其方向大小均維持不變，則物體的加速度維持不變，物體將作勻變速運動；若物體所受合外力不為恒力，則物體的加速度將隨之變化，物體將作變加速運動。五內(nèi)力和外力對于一個確定的研究對象來說，此對象以外的物體作用于它的力叫外力，外力決定這一研究對象的運動加速度；而此研究對象內(nèi)部各部分之間的相互作用力稱為內(nèi)力，內(nèi)力不影響這一研究對象的運動加速度。 所以，在應用牛頓第二定律來理解問題時，首先必須明確研究對象，據(jù)此才可能正確區(qū)分內(nèi)力和外力，才可能根據(jù)定律列出正確的物理方程。六關于作用力和反作用力 牛頓第三定律指出：作用力和反作用力總是大小相等的，這里的“總是”，是強調(diào)對于任何物體在任何條件下，這個相等關系都成立，對此可以從以下的幾個方面理解 1.不管物體的大小和形狀如何，例如大物體與大物體之間，或者是小物體與大物體之間，或者是小物體與小物體之間，且是任何形狀的物體之間，其相互作用力都是大小相等的； 2.不管物體的運動狀態(tài)如何，例如靜止的物體之間、運動的物體之間或運動的物體與靜止物體之間，其相互作用力都是相等的。 3.作用力與反作用力的產(chǎn)生和消失是同時的，因為兩者中間若有一個產(chǎn)生或者消失，則另一個必須同時產(chǎn)生或消失，否則其間的相等關系就不成立了?？梢姡J為作用力和反作用力的產(chǎn)生或者消失有先后關系是不對的。 4.作用力與反作用力與一對平衡力的區(qū)別和聯(lián)系一對作用力與反作用力分別作用在兩個不同的物體上，而平衡力作用在同一物體上；作用力與作用力是同一性質(zhì)的力，平衡力則可以不是；作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，而一對平衡力，當去掉其中一個力后，另一力可以繼續(xù)作用使物體產(chǎn)生加速度。一對作用力和反作用力與一對平衡力的最直觀的區(qū)別就是：看作用點。二力平衡時此兩力作用點一定是同一物體，作用力和反作用力的作用點是分別在兩個物體上。兩個力是否是作用力和反作用力的最直觀的區(qū)別是：看它們是否是因相互作用而產(chǎn)生的。七共點力作用下物體的平衡條件及應用。1平衡狀態(tài)：這里指的是平動平衡狀態(tài)；（1）靜止；（2）勻速直線運動。2平衡條件：物體所受到的合外力為零：即F合=0如對物體所受力進行正交分解，則有F合x =0 和F合y=0。3平衡條件的推論：當物體處于平衡狀態(tài)時，它所受的某一力與它所受的其余的力的合力等值反向。4三力匯交原理：物體在作用線共面的三個非平行力作用下處于平衡狀態(tài)時，這三個力的作用線必相交于一點。典型例題例1把一個質(zhì)量是2kg的物塊放在水平面上，用12 N的水平拉力使物體從靜止開始運動，物塊與水平面的動摩擦因數(shù)為0.2，物塊運動2 s末撤去拉力，g取10s2.求：（1）2s末物塊的瞬時速度.（2）此后物塊在水平面上還能滑行的最大距離.解析：（1）前2秒內(nèi)，有F F滑=mA1，F(xiàn)滑=，F(xiàn)N=mg，則（2）撤去F以后L1L2圖4-23(a)例2、如圖4-23（A）所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加速度。（l）下面是某同學對該題的一種解法：L1L2圖4-23(b)分析與解：設L1線上拉力為T1，L2線上拉力為T2，重力為mg，物體在三力作用下保持平衡,有T1cosmg， T1sinT2， T2mgtAn剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即在T2反方向獲得加速度。因為mg tAnmA，所以加速度Ag tAn，方向在T2反方向。你認為這個結(jié)果正確嗎？請對該解法作出評價并說明理由。（2）若將圖4-23(A)中的細線L1改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖4-23(b)所示，其他條件不變，求解的步驟和結(jié)果與（l）完全相同，即 Ag tAn，你認為這個結(jié)果正確嗎？請說明理由。分析與解：（1）錯。因為L2被剪斷的瞬間，L1上的張力大小發(fā)生了變化。剪斷瞬時物體的加速度A=gsin.（2）對。因為L2被剪斷的瞬間，彈簧L1的長度來不及發(fā)生變化，其大小和方向都不變。(m+M)gFF圖4-25圖4-24例3 一人在井下站在吊臺上，用如圖4-24所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺和自己提升上來。圖中跨過滑輪的兩段繩都認為是豎直的且不計摩擦。吊臺的質(zhì)量m=15kg,人的質(zhì)量為M=55kg,起動時吊臺向上的加速度是A=0.2m/s2,求這時人對吊臺的壓力。(g=9.8m/s2)解析：選人和吊臺組成的系統(tǒng)為研究對象，受力如圖4-25所示，F(xiàn)為繩的拉力,由牛頓第二定律有：2F-(m+M)g=(M+m)AaFFNMg圖4-26則拉力大小為：再選人為研究對象，受力情況如圖4-26所示，其中FN是吊臺對人的支持力。由牛頓第二定律得：F+FN-Mg=MA,故FN=M(A+g)-F=200N.由牛頓第三定律知，人對吊臺的壓力與吊臺對人的支持力大小相等，方向相反，因此人對吊臺的壓力大小為200N，方向豎直向下。圖74-27例4 一根勁度系數(shù)為k,質(zhì)量不計的輕彈簧，上端固定,下端系一質(zhì)量為m的物體,有一水平板將物體托住,并使彈簧處于自然長度。如圖4-27所示?，F(xiàn)讓木板由靜止開始以加速度A(Ag勻加速向下移動。求經(jīng)過多長時間木板開始與物體分離。解析 設物體與平板一起向下運動的距離為x時，物體受重力mg，彈簧的彈力F=kx和平板的支持力N作用。據(jù)牛頓第二定律有：mg-kx-N=mA得N=mg-kx-mA當N=0時，物體與平板分離，所以此時因為，所以。例5、如圖4-28，在光滑水平面上放著緊靠在一起的、兩物體，的質(zhì)量是的2倍，受到向右的恒力B=2N，受到的水平力A=(9-2t)N，(t的單位是s)。從t0開始計時，則： ( )FAFBAB4-28A物體在3s末時刻的加速度是初始時刻的Bts后,物體做勻加速直線運動Ct4.5s時,物體的速度為零Dt4.5s后,的加速度方向相反解析：對于A、B整體據(jù)牛頓第二定律有：FA+FB=(mA+mB)A,設A、B間的作用為N，則對B據(jù)牛頓第二定律可得： N+FB=mBA解得當t=4s時N=0，A、B兩物體開始分離，此后B做勻加速直線運動，而A做加速度逐漸減小的加速運動，當t=4.5s時A物體的加速度為零而速度不為零。t4.5s后,所受合外力反向，即A、B的加速度方向相反。當ts時，A、B的加速度均為。綜上所述，選項A、B、D正確。Fmv圖4-29例6如圖4-29所示，質(zhì)量為m的物體放在傾角為的斜面上,與斜面間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用水平推力F作用于物體，使之沿斜面勻速上滑，則物體受到的摩擦力大小為 ( )A、mgcos B、(mgcos+Fsin)C、Fcos-mgsin D、(mgcos-Fsin)解析：以物體為研究對象，其受力情況和所建立的坐