人教版必修一 牛頓第一定律和第三定律 教案.docx

牛頓第一、第三定律 1.了解物理 史，了解伽利略與牛頓第一定律相關(guān)的猜想和實驗；2.掌握牛頓第一定律的內(nèi)容；3.明確慣性的概念以及相關(guān)因素；4.明確受力平衡的條件；5.掌握牛頓第三定律的內(nèi)容；6.明確平衡力和作用力與反作用力的區(qū)別；一、知識框架1、牛頓第一定律一切物體總保持 ，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。注意：（1）牛頓第一定律進(jìn)一步揭示了力不是維持物體運動（物體速度）的原因，而是 物體運動狀態(tài)（物體速度）的原因，換言之，力是產(chǎn)生 的原因。（2）牛頓第一定律不是實驗定律，它是以伽利略的“理想實驗“為基礎(chǔ)，經(jīng)過 抽象，歸納推理而總結(jié)出來的。2、慣性物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性。3、對牛頓第一運動定律的理解（1）運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持。（2）它定性地揭示了運動與力的關(guān)系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因。（3）定律說明了任何物體都有一個極其重要的性質(zhì)慣性。（4）牛頓第一定律揭示了靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運動狀態(tài)的等價性。4、對物體的慣性的理解（1）慣性是物體總有保持自己原來狀態(tài)（速度）的本性，是物體的固有屬性，不能克服和避免。（2）慣性只與物體本身有關(guān)而與物體是否運動，是否受力無關(guān)。任何物體無論它運動還是靜止，無論運動狀態(tài)是改變還是不改變，物體都有慣性，且物體質(zhì)量不變慣性不變。質(zhì)量是物體慣性的唯一量度。（3）物體慣性的大小是描述物體保持原來運動狀態(tài)的本領(lǐng)強(qiáng)弱。物體慣性（質(zhì)量）大，保持原來的運動狀態(tài)的本領(lǐng)強(qiáng)，物體的運動狀態(tài)難改變，反之物體的運動狀態(tài)易改變。（4）慣性不是力。5、牛頓第三定律的內(nèi)容兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上6、對牛頓第三定律的理解（1）作用力和反作用力的同時性。它們是同時產(chǎn)生同時變化，同時消失，不是先有作用力后有反作用力。（2）作用力和反作用力的性質(zhì)相同，即作用力和反作用力是屬于同種性質(zhì)的力。若作用力是彈力，反作用力必定是彈力。（3）作用力和反作用力不可疊加性。作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生各的效果，不可求它們的合力，兩力的作用效果不能相互抵消。7、作用力與反作用力和二力平衡的區(qū)別內(nèi) 容作用力和反作用力二力平衡受力物體作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系相互依存，不可單獨存在無依賴關(guān)系，撤除一個力另一個力可依然存在，只是不再平衡疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力不一定是同性質(zhì)的力二、重點、難點分析：二、重點、難點分析：1.慣性和慣性定律的區(qū)別（1）慣性：是物體本身的固有屬性，僅由質(zhì)量決定。（2）慣性定律：是在理想條件下的一種運動規(guī)律。牛頓第一定律表明，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而運動狀態(tài)改變必然有加速度，所以力是產(chǎn)生加速度的原因。2.質(zhì)量與慣性的關(guān)系（1）慣性的普遍性和差異性：一切物體在任何條件下都具有慣性，這表明了慣性的普遍性。當(dāng)物體受到外力作用時，物體運動狀態(tài)的改變又有難易之別，質(zhì)量大的物體運動狀態(tài)難以改變，質(zhì)量小的物體運動狀態(tài)容易改變，這表明不同物體的慣性大小具有差異性。（2）質(zhì)量是慣性大小的量度：因為慣性是物體固有的性質(zhì)，所以物體慣性的大小只能由物體自身來決定。3.牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上。對牛頓第三定律的理解要點：（1）作用力和反作用力相互依賴性，它們是相互依存，互以對方作為自己存在的前提；（2）作用力和反作用力的同時性，它們是同時產(chǎn)生、同時消失，同時變化，不是先有作用力后有反作用力；（3）作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力；（4）作用力和反作用力是不可疊加的，作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可求它們的合力，兩個力的作用效果不能相互抵消，應(yīng)注意同二力平衡加以區(qū)別。4.牛頓運動定律只適用于宏觀、低速的物體，不適用于微觀、高速的物體，只適用于慣性參考系，不適用于非慣性參考系。類型一：關(guān)于慣性例1.火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的的車廂內(nèi)有一人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這是因為（）a人跳起后，車廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動。b人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動。c人跳起后，車在繼續(xù)向前運動，所以人落下后必是偏后一些，只是由于時間很短，偏后距離太小，不明顯而已。d人跳起后直到落地，在水平方向上人和車始終有相同的速度。解析：人從跳起到落地的過程中，水平方向不受外力作用，保持著原來所具有的速度作勻速直線運動，所以仍落回車上原處。答案：d例2.有人設(shè)想，乘坐氣球飄在高空，由于地球的自轉(zhuǎn)，一晝夜就能周游世界。請你評價一下，這個設(shè)想可行嗎？解析：因為地球上的一切物體（包括地球周圍的大氣）都隨著地球一起在自轉(zhuǎn)。氣球升空后，由于慣性，它仍保持原來的自轉(zhuǎn)速度。當(dāng)忽略其他與地球有相對運動（如風(fēng)）的作用產(chǎn)生的影響時，升空的氣球與它下方的地面處于相對靜止的狀態(tài)，不可能使它相對地球繞行一周的。答案：這個設(shè)想不符合物理原理，不可行。類型二：關(guān)于牛頓定律的受力分析例3.一向右運動的車廂頂上懸掛兩單擺m與n，他們只能在如圖1 所示平面內(nèi)擺動。某一瞬時出現(xiàn)如圖1所示情景，由此可知車廂的運動及兩單擺相對車廂運動的可能情況是（ ）a車廂作勻速直線運動，m擺動，n靜止b車廂作勻速直線運動，m擺動，n也擺動c車廂作勻速直線運動，m靜止，n擺動d車廂作勻加速直線運動，m靜止，n也靜止解析：作用在兩個擺上的力只有擺的重力和擺線張力兩個力。當(dāng)車廂作勻速直線運動時，n擺相對車廂靜止或擺動中經(jīng)過平衡位置的瞬間，此時擺所受重力和擺線張力在同一豎直線上，可以出現(xiàn)如圖1中所示情景。m擺所受重力和擺線張力不在一直線上，不可能靜止在圖中所示位置，但可以是擺動中達(dá)到極端位置（最大偏角的位置）的瞬間。a、b正確，c錯。當(dāng)車廂作勻加速直線運動，作用在擺球上的重力和擺線張力不再平衡，它們不可能在一直線上，其合力使擺球產(chǎn)生水平方向的加速度。所以，m靜止在圖中位置是可能的，但n也靜止不可能，d錯。答案：a、b。類型三：關(guān)于相互作用力的判斷例4.下列說法正確的是（）a.凡是大小相等、方向相反、分別作用在兩個物體上的兩個力，必定是一對作用力和反作用力b.凡是大小相等、方向相反、作用在同一個物體上的兩個力，必定是一對作用力和反作用力c.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直線上且分別作用在兩個物體上的兩個力，才是一對作用力和反作用力d.相互作用的一對力中，究竟哪一個力是作用力、哪一個力是反作用力是任意的解析：由牛頓第三定律知，相互作用的一對力總是大小相等、方向相反、在一條直線上，且分別作用在相互作用的兩個物體上.但大小相等、方向相反、分別作用在兩個物體上的兩個力，不一定是一對作用力和反作用力，a、b、c都是錯誤的，只有d對.答案：d類型四：關(guān)于牛頓第三定律的受力分析例5.如圖所示，滑桿和底座的總質(zhì)量為m，一質(zhì)量為m的猴子沿桿以0.4 g的加速度加速下滑，則底座對地面的壓力大小為（）a.mg+0.4mg b.mg+0.6mgc.(m+m)g d.mg解析：選b.設(shè)猴子受到桿的摩擦力為f，則有：mg-f=ma滑桿和底座受重力mg、支持力n、猴子對桿的摩擦力f三個力的作用，由三力平衡可得：n=mg+f 由牛頓第三定律得：f=f 由解得：n=mg+0.6mg由牛頓第三定律得底座對地面的壓力大小為：n=n=mg+0.6mg，故選b.答案：b例6.如圖所示，用彈簧測力計懸掛一個重g=10 n的金屬塊，使金屬塊部分浸在臺秤上的水杯中（水不會溢出）。若彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)閠=6n，則臺秤的示數(shù)（）a.保持不變b.增加10 nc.增加6 nd.增加4 n解析：金屬塊浸入水中后，水對金屬塊產(chǎn)生浮力f，由彈簧測力計的示數(shù)知，浮力的大小為f=g-t=(10-6) n=4 n.根據(jù)牛頓第三定律，金屬塊對水也施加一個反作用力f，其大小f=f=4 n，通過水和杯的傳遞，對臺秤產(chǎn)生附加壓力，所以臺秤的示數(shù)增加4 n，故d正確。答案：d例7.跳高運動員從地面上跳起，是由于（）地面給運動員的支持力大于運動員給地面的壓力運動員給地面的壓力大于運動員受的重力地面給運動員的支持力大于運動員受的重力運動員給地面的壓力等于地面給運動員的支持力a.只有b.只有c.d.解析：運動員受重力和支持力，其中支持力和運動員對地面的壓力是一對作用力和反作用力，大小相等，但不是運動員跳起的原因，運動員跳起是因為地面對運動員的支持力大于運動員所受的重力。答案：c例8.下列有關(guān)牛頓第三定律的敘述正確的是（）a.牛頓第三定律是由牛頓第一、第二定律推導(dǎo)得出的b.牛頓第三定律是關(guān)于作用力和反作用力性質(zhì)的規(guī)律c.只有重力、彈力、摩擦力才符合牛頓第三定律d.以上說法都不對解析：牛頓第三定律是關(guān)于作用力和反作用力的規(guī)律，與牛頓第一、第二定律描述的規(guī)律不同，故b正確，a錯誤；牛頓第三定律具有普遍性，對任何力均適用，故c錯誤。答案：b基礎(chǔ)演練1.伽利略的理想實驗證明了（ ）a要物體運動必須有力作用，沒有力作用物體將靜止b要物體靜止必須有力作用，沒有力作用物體就運動c物體不受外力作用時，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)d物體不受外力作用時，總保持原來的勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)答案：d2.下列說法中正確的是（）a運動越快的汽車越不容易停下來，是因為汽車運動得越快，慣性越大b小球由于重力的作用而自由下落時，它的慣性就不存在了 c一個小球被豎直上拋，當(dāng)拋出后能繼續(xù)上升，是因為小球受到了向上的推力d物體的慣性是物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的一種屬性，與物體的速度大小無關(guān)答案：d3.關(guān)于慣性，下列說法正確的是（）a慣性是一切物體的基本屬性b物體的慣性與物體的運動狀態(tài)無關(guān)c物體運動快，慣性就大d慣性大小用物體的質(zhì)量大小來量度答案：abd4.關(guān)于牛頓第一定律，以下說法正確的是（）a牛頓第一定律是依靠實驗事實，直接歸納總結(jié)得出的b牛頓第一定律是以可靠實驗為基礎(chǔ)，通過抽象出理想化實驗而得出的結(jié)論c根據(jù)牛頓第一定律可知，力是維持物體運動的原因d根據(jù)牛頓第一定律可知，力是改變物體速度的原因答案：bd5.下列關(guān)于慣性的說法中，正確的是（）a人走路時沒有慣性，被絆倒時有慣性b百米賽跑到終點時不能立即停下是由于慣性，停下時就沒有慣性了c物體沒有受外力作用時有慣性，受外力作用后慣性被克服了d物體的慣性與物體的運動狀態(tài)及受力情況均無關(guān)答案：d6.一物體向上拋出后，所受空氣阻力大小不變，從它被拋出到落回原地的過程中（ ）a上升時間大于下降時間b上升加速度大于下降加速度c上升階段平均速度大于下降階段平均速度d上升階段平均速度小于下降階段平均速度答案：bc7.下列物體的運動狀態(tài)保持不變的是（ ）a.勻速行駛的列車 b.地球同步衛(wèi)星c.自由下落的小球 d.在水面上浮動的木塊答案：a8.下面關(guān)于慣性的說法中，正確的是（ ）a運動速度大的物體比速度小的物體難以停下來，所以運動速度大的物體具有較大的慣性b物體受的力越大，要它停下來就越困難，所以物體受的推力越大，則慣性越大c物體的體積越大，慣性越大d物體含的物質(zhì)越多，慣性越大答案：d鞏固提高1.關(guān)于慣性的大小，以下說法正確的是（ ）a只有處于靜止或勻速運動狀態(tài)的物體才具有慣性b推動地面上靜止的物體比保持這個物體勻速運動所需的力大，所以靜止的物體慣性大c在光滑的水平面上，用相同的水平推力推一輛空車和一輛滿載的車，空車啟動的快，所以質(zhì)量小的物體慣性小。d在月球上舉起重物比地球上容易，所以同一物體在月球上比地球上慣性小答案：c2.火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一個人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這是因為：a人跳起后，車廂內(nèi)空氣給他向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動b人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動c人跳起后，車在繼續(xù)向前運動，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時間很短偏后距離太短看不出來d人跳起后直到落地，在水平方向上和車始終具有相同的速度答案：d3.當(dāng)高速行駛的公共汽車突然剎車，乘客會向什么方向傾斜？為什么？若公共汽車向左轉(zhuǎn)彎，乘客會向什么方向傾斜？為什么？為什么在高速公路上行駛的小車中的司機(jī)和乘客必須系好安全帶？答案：乘客會向前傾斜。因開始人和車一起高速向前行駛，突然剎車，在車的作用下人的下半身會減速，人的上半身由于慣性繼續(xù)保持原來的速度向前運動，所以乘客會向前傾倒。若公共汽車向左轉(zhuǎn)彎，乘客會向右傾斜。因開始人和車一起向前運動，公共汽車向左轉(zhuǎn)彎，人的下半身跟著汽車向左轉(zhuǎn)彎，人的上半身由于慣性繼續(xù)向前運動，所以乘客向右傾倒。在高速公路上行駛的小車因質(zhì)量小剎車時加速度大，司機(jī)和乘客容易向前傾倒而受傷，所以必須系好安全帶。1.伽利略根據(jù)理想實驗進(jìn)行推論，認(rèn)識到：力不是維持 的原因，而是改變 的原因。答案：物體運動狀態(tài)；物體運動狀態(tài)2.下列說法中正確的是（ ）a運動越快的汽車越不容易停下來，是因為汽車運動得越快，慣性越大b小球由于重力的作用而自由下落時，它的慣性就不存在了c一個小球被豎直上拋，當(dāng)拋出后能繼續(xù)上升，是因為小球受到了向上的推力d物體的慣性是物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的一種屬性，與物體的速度大小無關(guān)答案：d3.關(guān)于慣性，下列說法正確的是（ ）a慣性是一切物體的基本屬性b物體的慣性與物體的運動狀態(tài)無關(guān)c物體運動快，慣性就大d慣性大小用物體的質(zhì)量大小來量度答案：abd4.由牛頓第一定律可知（ ）a物體的運動是依靠慣性來維持的b力停止作用后，物體的運動就不能維持c物體做變速運動時，一定有外力作用d力是改變物體慣性的原因答案：ac5.關(guān)于牛頓第一定律，以下說法正確的是（ ）a牛頓第一定律是依靠實驗事實，直接歸納總結(jié)得出的b牛頓第一定律是以可靠實驗為基礎(chǔ)，通過抽象出理想化實驗而得出的結(jié)論c根據(jù)牛頓第一定律可知，力是維持物體運動的原因d根據(jù)牛頓第一定律可知，力是改變物體速度的原因答案：bd6.伽利略理想實驗將可靠的事實和理論思維結(jié)合起來，能更深刻地反映規(guī)律，有關(guān)的實驗程序內(nèi)容如下：（ ）（1）減小第二個斜面的角度，小球在這個斜面上仍要達(dá)到原來的高度。（2）兩個對接的光滑斜面，使靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面。（3）如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙结尫诺母叨?。?）繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它處于水平位置，小球沿水平面