《牛顿第一定律牛顿第二定律》.ppt

第三章 牛顿运动定律 第1课时 牛顿第一定律 牛顿第二定律 考点自清 一、牛顿第一定律 1.内容:一切物体总保持 状态或 状 态,除非作用在它上面的力迫使它 . 2.意义: (1)指出力不是 物体运动的原因,而是 物体 运动状态的原因,即力是产生 的原因. 匀速直线运动静止 改变这种状态 维持改变 加速度 (2)指出了一切物体 ,因此牛顿第一定律又 称 . 3.惯性 (1)定义:物体具有保持原来 状态或 状态的性质. (2)量度: 是物体惯性大小的唯一量度, 的物体惯性大, 的物体惯性小. (3)普遍性:惯性是物体的 属性,一切物体都有 惯性. 都有惯性 惯性定律 匀速直线运动 静止 质量质量大 质量小 固有 名师点拨 1.物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变” 两种形式表现出来. 2.惯性与物体是否受力、怎样受力无关,与物体是否 运动、怎样运动无关,与物体所处的地理位置无关, 惯性大小仅由质量决定. 二、牛顿第三定律 1.作用力和反作用力:两个物体之间的作用 的. 一个物体对另一个物体施加了力,另一个物体一定同时 对这一个物体也施加了力. 2.内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 , 方向 ,作用在 . 总是相互 相等 相反同一条直线上 热点聚焦 热点一 牛顿第一定律的意义 1.牛顿第一定律诠释了力的概念 力是改变物体运动状态的原因(运动状态指物体的 速度),又根据加速度的定义: ,有速度变化 就一定有加速度,所以可以说:力是使物体产生加 速度的原因. 2.牛顿第一定律导出了惯性的概念 一切物体都有保持原有运动状态的性质,这就是惯性 . (1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.惯 性大小的唯一量度是物体的质量,物体的质量越大, 惯性就越大,运动状态越难改变.惯性与物体是否受 力、怎样受力无关,与物体是否运动、怎样运动无关 ,与物体所处的地理位置无关. (2)惯性不是一种力.惯性大小反映了改变物体运动 状态的难易程度.物体的惯性越大,它的运动状态越 难以改变. (3)外力作用于物体上能使物体的运动状态改变,但 不能认为克服或改变了物体的惯性. 3.牛顿第一定律描述的是理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的 状态.而不受外力的物体是不存在的.物体不受外 力和物体所受合外力为零是有区别的,所以不能把 牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F=0时的特例. 4.惯性与惯性定律的实质是不同的 (1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质 ,与物体是否受力、受力的大小无关. (2)惯性定律(牛顿第一定律)则是反映物体在一定 条件下的运动规律. 热点二 对牛顿第三定律的理解 1.作用力与反作用力的关系 作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、 三无关”. (1)三同 同大小 同时产生、变化、消失 同性质 (2)三异 反向 异体 不同效果 (3)三无关 与物体的种类无关 与相互作用的两物体的运动状态 无关 与是否与另外物体相互作用无关 2.相互作用力与平衡力的比较 对应对应 名称 比较较内容 作用力和反作用力二力平衡 不同点受力 物体 作用在两个相互作用 的物体上 作用在同一物体上 依赖赖 关系 相互依存,不可单单独存 在,同时产时产 生,同时变时变 化,同时时消失 无依赖赖关系,撤除一个, 另一个可依然存在 叠加 性 两力作用效果不可叠 加,不可求合力 两力作用效果可相互抵 消,可叠加,可求合力且 合力为为零 力的 性质质 一定是同性质质的力 可以是同性质质的力,也 可以不是同性质质的力 相同点大小 方向 大小相等、方向相反、作用在一条直线线上 特别提示 1.区别作用力、反作用力与平衡力,最直观的方法是 看作用点的位置,一对平衡力作用在同一个物体 上,作用力与反作用力作用在两个物体上. 2.大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在 两个物体上的力,不一定是一对作用力与反作用 力. 题型探究 题型1 惯性的应用 就一些实际生活中的现象,某同学试图从惯性角度 加以解释,其中正确的是 ( ) A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车 的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度. 这表明,可以通过科学进步使小质量的物体获得 大惯性 B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件 棉衣也穿不透,这表明它的惯性小了 C.货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加 挂一些车厢,这些会改变它的惯性 D.摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度， 另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和 车的惯性达到行驶目的 解析 采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛 车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度， 原因是功率变大了，但惯性不变，选项A错；射出枪 膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿 不透，原因是子弹具有的动能过小，但惯性不变， 选项B错；货运列车运行到不同的车站时，经常要摘 下或加挂一些车厢，列车的质量改变了，当然它的 惯性也就改变了，选项C正确；摩托车转 弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要 将身体稍微向里倾斜，调控人和车的重心位置，但 整体的惯性不变，选项D错. 答案 C 解决关于惯性概念理解的题目时,要紧紧 抓住“物体的惯性只和物体的质量有关”这一关键 点,理解物体的惯性与地理位置、运动状态、是否受 力、速度大小等因素均无关. 方法提炼 变式练习1 如图1所示，在瓶 内装满水，将乒乓球用细线拴住并 按入水中，线的另一端固定在瓶盖 上.盖上瓶盖并将瓶子翻转,乒乓球 将浮在水中.用手托着瓶子在水平方 向做加速直线运动,乒乓球在瓶中的位置会如何变化 ?解释你所观察到的现象. 解析 若瓶中只有水,当瓶加速向右运动时,由于惯 性,水相对瓶向左侧移动.只有乒乓球时,乒乓球也会 相对瓶向左移动.和乒乓球体积相同的水与乒乓 图1 球相比,因为水的质量大于乒乓球的质量,所以水的 惯性大于乒乓球的惯性.若瓶中既有水又有球,由于 水惯性大,当水相对瓶向左移动时,将挤压球,使球相 对瓶向右移动. 答案 见解析 题型2 牛顿第三定律的理解 有人做过这样一个实验:如图2所示,把鸡蛋A 快速 向另一个完全一样的静止 的鸡蛋B撞去(用同一部分 撞击),结果每次都是被撞 击的鸡蛋B被撞破.则下面说法正确的是 ( ) A.A对B的作用力的大小等于B对A的作用力的大小 B.A对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小 C.A蛋碰撞瞬间,其内蛋黄和蛋白由于惯性会对A 蛋壳产生向前的作用力 图2 D.A蛋碰撞部位除受到B对它的作用力外,还受到A蛋 中蛋黄和蛋白对它的作用力,所以所受合力较小 解析 A对B的作用力和B对A的作用力为作用力与反 作用力,一定大小相等,A正确,B错误;在撞击瞬间,A 蛋内蛋黄和蛋白由于惯性,会产生对A蛋壳向前的作 用力,使A蛋壳接触处所受的合力比B蛋壳的小,因此B 蛋壳易被撞破,故C、D正确. 答案 ACD 规律总结 应用牛顿第三定律分析问题时应注意以下几点: (1)不要凭日常观察的直觉印象随便下结论,科学问 题需严格依据科学理论分析才行. (2)理解应用牛顿第三定律时,一定抓住“总是”二 字,即作用力与反作用力的这种关系与物体的运动状 态无关. (3)与平衡力区别时,抓住作用点是两个物体. 变式练习2 在天花板上用悬 绳吊一重力为G的电风扇, 电风扇静止时受几个力作用? 如图3所示,这些力的反作用力 是哪些力?这些力的平衡力是哪些力?如果电风扇在 匀速转动呢?当电风扇转动与静止时相比较,对天花 板的拉力是变大还是变小?为什么? 解析 对静止的电风扇受力分析如图甲所示,电风扇 受两个力:重力G、悬绳拉力F.对匀速转动的电风扇 受力分析如图乙所示,电风扇受三个力作用:重力G、 悬绳的拉力F1及空气对电风扇向上的作用力F2. 图3 据牛顿第三定律可知,重力 的施力物体是地球,那么G的 反作用力就是电风扇对地球的 吸引力;F的施力物体是悬绳,F 的反作用力是电风扇对悬绳的 拉力.电风扇受到的重力G和悬绳的拉力F正好是一对平 衡力. 根据牛顿第三定律,重力的施力物体是地球,那么重力G 的反作用力就是电风扇对地球的吸引力;F1的施力物体 是悬绳,所以F1的反作用力是电风扇对悬绳的拉力;F2的 施力物体是空气,所以F2的反作用力是电风扇 对空气向下的作用力.电风扇受到的重力G与绳的拉 力F1和空气对电风扇向上的作用力F2的合力是一对 平衡力.当电风扇静止时F=G,当转动时F1+F2=G,F1=G- F2. 由以上两式可知,当风扇静止时悬绳的拉力大. 答案 见解析 题型3 牛顿第三定律在受力分析中的应用 一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖 直木杆, 如图4所示,在这一瞬间悬绳 断了,设木杆足够长,由于小 猫继续上爬,所以小猫离地面 高度不变,求此时木杆下降的 加速度(设小猫质量为m,木杆的质量为M). 解析 先对猫进行分析,由于猫相对地面高度不变, 即猫处于平衡状态,而猫受重力G1=mg和木杆对猫向 图4 上的摩擦力Ff的作用,如图所示,故G1与Ff二力平衡, 即Ff=G1=mg 再对木杆进行受力分析:木杆受重力G2=Mg作用,由于 木杆对猫有向上的摩擦力Ff ,由牛顿第三定律可知, 猫对杆有向下的摩擦力Ff, 且Ff=Ff 由牛顿第二定律,杆的加速度为 a= 由式可得a= 即杆下降的加速度为 ,方向向下. 答案 向下 方法提炼 当直接分析一个物体的受力比较困难时, 我们可以利用牛顿第三定律转移研究对象,先分析另 一物体的受力,再分析该物体的受力. 变式练习3 如图5所示,位于水平地面上的木板P, 由跨过定滑轮的轻绳与物块Q 相连,从滑轮传输线到P和到Q 的两段绳都是水平的.已知Q 与P之间的动摩擦因数是、P与地面之间的动摩擦 因数是2,木板P与物块Q的质量都是m,滑轮的质量 、滑轮轴上的摩擦都不计,若用一水平向右的力F拉P 使它做匀速运动,则F的大小为 ( ) 图5 A.3mgB.4mg C.5mgD.6mg 解析 令绳中张力为FT,先隔离Q,对Q匀速运动有 FT=FfPQ;再隔离Q,对P匀速运动有F=FfQP+FT+Ff地 P,其中FfPQ=FfQP=mg,Ff地-P=22mg= 4mg,代入上式有F=6mg. 答案 D 素能提升 1.一天,下着倾盆大雨.某人乘坐列车时发现,车厢的 双层玻璃窗内积水了.列车进站过程中,他发现水 面的形状是下图中的 ( ) 解析 列车进站时刹车,速度减小,而水由于惯性 仍要保持原来较大的速度,所以水向前涌,液面形 状和选项C一致. C 2.关于力和运动的关系,下列选项中正确的是 ( ) A.物体的速度不断增大,表示物体必受力的作用 B.物体的位移不断增大,表示物体必受力的作用 C.若物体的位移与时间t2成正比,表示物体必受力 的作用 D.物体的速率不变,则其所受合力必为零 解析 力是改变物体运动状态的原因,物体速度不 断增大,表示运动状态有所改变,故必受力的作用 ,A选项正确.物体位移增大,但物体的运动状态不 一定改变(如匀速直线运动),因此不一定受力的 作用,B选项错.物体位移与时间t2成正比,说明物体 不是做匀速直线运动,运动状态有变化,必受力的作 用,C选项正确.物体速率不变但速度方向可能发生变 化,即运动状态可能发生变化,就会受到力的作用,D 选项错. 答案 AC 3.下列关于惯性的各种说法中,你认为正确的是 ( ) A.材料不同的两个物体放在地面上,用一个相同的 水平力分别推它们,则难以推动的物体惯性大 B.在完全失重的情况下,物体的惯性将消失 C.把手中的球由静止释放后,球能竖直加速下落, 说明力是改变物体惯性的原因 D.抛出去的标枪、手榴弹等是因为惯性向远处运 动的 解析 由于两物体材料不同,摩擦力可能不同,因 此不能判断其质量关系,A选项错;惯性由质量决定 ,跟物体的运动状态无关,力也不能改变物体的惯 性,B、C错;选D.考查惯性的概念. D 4.如图6所示,将两弹簧测力计a、b连结在一起,当用 力缓慢拉a弹簧测力时,发现不管拉力F多大,a、b 两弹簧测力计的示数总是相等,这个实验说明 ( ) A.这是两只完全相同的弹簧测力计 B.弹力的大小与弹簧的形变量成正比 C.作用力与反作用力大小相等、方向相反 D.力是改变物体运动状态的原因 解析 实验中两弹簧测力计的拉力互为作用力与 反作用力,它们一定大小相等、方向相反,选项C 正确. 图6 C 5.沼泽地的下面蕴藏着丰富的泥炭,泥炭是沼泽地积 累的植物残体,它的纤维状和海绵状的物理结构导 致人在其上面行走时容易下陷(设在下陷过程中, 泥炭对人的阻力不计).如果整个下陷的过程是先 加速再减速最后匀速运动,那么,下列说法中正确 的是 ( ) A.当在加速向下运动时,人对沼泽地的压力大于沼 泽地对人的支持力B.当在减速向下运动时,人对 沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力 C.在整个运动过程中,人对沼泽地的压力是先大于 后等于沼泽地对他的支持力 D.在整个运动过程中,人对沼泽地的压力大小总是 等于沼泽地对他的支持力 D 6.用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实 验,点击实验菜单中“力的相互作用”.如图7(a) 所示,把两个力探头的挂钩