名师一号4-1牛顿运动定律.ppt

第四章 牛顿运动定律,本章概览 本章是在前面对运动和力分别研究的基础上的延伸研究力和运动的关系，建立起牛顿运动定律牛顿运动定律是动力学的基础，也是整个物理学的基本规律，理解物体间相互作用的规律，熟练地运用牛顿第二定律解决问题，是本章的基本要求 力和运动之间的关系看似简单的问题，曾经困扰了人们数千年，并引发了科学史上一场意义深远，影响广泛的思想革命，改变了人们对世界的看法，引发这场革命的三个代表人物亚里士多德，伽利略，牛顿分别生活在不同的年代，本章中把他们对力和运动问题的观点放在了一起进行比较，聆听三位智者之间一场跨越时空的对话,本章涉及到许多重要的研究方法，如：研究牛顿第一定律采用的理想实验法；研究牛顿第二定律用到的控制变量法；应用牛顿第二定律的常用的整体法和隔离法，对这些方法要认真体会，并能熟练应用 牛顿第一定律又称为惯性定律，它从根本上解决了力和运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，并且说明任何物体都具有保持其原运动状态的特性惯性；牛顿第二定律定量地解决了物体的受力与物体运动状态变化的关系，从而使根据物体的受力来分析物体的运动情况或根据物体的运动情况来确定物体的受力情况成为可能；牛顿第三定律解决了物体间相互作用的一对力间的关系，深化了力的概念,第一节 牛顿第一定律,(学生用书P71) 1.了解亚里士多德的观点，知道伽利略理想实验及其观点 2理解牛顿第一定律的内容和意义 3知道什么是惯性，知道惯性是物体的固有属性 4知道质量是物体惯性大小的唯一量度.,(学生用书P71) 一、历史的回顾 在研究物体运动的原因的过程中，亚里士多德的结论是：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力作用，物体就要静止 二、理想实验的魅力 1伽利略斜面实验：小球沿斜面由静止滚下，再滚上另一个斜面，如不计摩擦将滚到原高度处，放低后一斜面，仍达到同一高度，但要滚得远些若放平后一斜面，球将永远滚下去,2伽利略通过“理想实验”和科学推理，得出的结论是：力不是维持物体运动的原因，而恰恰是改变物体运动的原因 3法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的观点，他提出：除非物体受到外力的作用，将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动 4物体运动状态的改变，是指物体速度的大小或方向发生了改变,三、牛顿第一定律和惯性 1牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力，迫使它改变这种状态 2惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，任何物体都具有惯性，所以牛顿第一定律又称惯性定律 3惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量只有大小，没有方向，是标量，符号是m，国际单位制中，质量的单位是千克，符号kg.,(学生用书P71) 一、运动状态，运动状态的改变 1静止是一种运动状态，匀速直线运动也是一种运动状态，只要物体的速度发生变化，物体的运动状态就发生了变化 2速度是矢量，既有大小，又有方向，那么速度变化有如下三种情况 (1)速度大小变化，方向不变 (2)速度大小不变，方向变化 (3)速度的大小和方向都发生变化,3力是改变物体运动状态的原因，不是维持运动状态的原因，物体的运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用，反之亦然，力和物体的运动状态没有必然的联系,典例1：下列运动的物体中，运动状态始终保持不变的是( ) A匀速直线运动 B匀变速直线运动 C圆周运动 D自由落体运动 解析：运动状态不变是指物体的速度大小和方向都不变的状态，匀变速直线运动与自由落体运动的速度大小都在变化，故B、D错误；圆周运动，其轨迹为圆，速度方向一定发生变化，故C错误 答案：A,巩固练习1：关于运动和力的关系，下列说法正确的是( ) A物体受力才会运动 B力使物体的运动状态发生改变 C停止用力，运动的物体就会停止 D力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因 解析：力和物体的运动状态无关，力改变了物体的运动状态，故B选项正确 答案：B,二、牛顿第一定律的理解和应用 1内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2对牛顿第一定律的理解 (1)明确了惯性的概念：定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态”揭示了物体具有一个重要的属性惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律,(2)确定了含义：定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实际上是对力的定义，即力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动状态的原因，这一点要切实理解 (3)定性揭示了力和运动的关系：牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当它所受合力为零时，其效果跟不受力的作用相同因此，我们可以把“不受外力作用”理解为“合力为零” 注意：牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，物体的运动状态的改变即速度的变化，是由于物体受到了力的作用 牛顿第一定律不同于共点力作用下的平衡，前者是物体不受外力的运动状态，后者是合力为零时的运动状态,典例2：关于牛顿第一定律的说法中正确的是( ) A牛顿第一定律是实验定律 B牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 C惯性定律与惯性的实质是相同的 D物体的运动不需要力来维持 解析：牛顿第一定律反映的是物体在不受外力的情况下所遵循的规律，而不受力的物体是不存在的，故A错误惯性是一种属性，而惯性定律是反映物体受力和运动状态改变的关系的规律，二者实质不同，故C项错误，B、D选项正确 答案：BD,巩固练习2：下列认识正确的是( ) A理想实验是不科学的假设实验 B理想实验所得到的结论是不可靠的 C理想实验是一种科学方法 D牛顿第一定律描述的是一种理想化状态,解析：真实的实验是一种实践的活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法而实现的实验“理想实验”是一种思维的活动，是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想，而是以实践为基础的，是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，是以一定的逻辑法则为依据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的理想实验的基础上的总结，是一种理想化的状态 答案：CD,三、对惯性概念的理解和应用 1概念：惯性是一种性质，保持原有运动状态不变的性质，是物体的固有属性 2决定因素：由质量唯一决定，与运动状态无关，与是否受力无关 3表现形式 (1)在不受外力条件下，惯性表现出“保持”原来的“运动状态”，有“惰性”的意思 (2)在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度，质量大，惯性大，运动状态难以改变；质量小，惯性小，运动状态容易改变,典例3：火车在长直火车轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现人仍落回到车上原处，这是因为( ) A人跳起后，车厢内空气给他一个向前的力，带着他随火车一起向前运动 B人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随火车一起向前运动 C人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已 D人跳起后直到落地，在水平方向上人和车始终具有相同的速度,解析：由于人的惯性，人跳起后，人和车始终具有相同的水平方向的速度，在人跳起到落下的这段时间内，人和车在水平方向上的位移相同，因此人仍落回到车上的原处，所以D项正确，C项错误；空气对人的阻力很小可以忽略不计，人跳离车厢后，地板对人再没有了作用力，因此A、B项错误 答案：D,巩固练习3：关于惯性以下说法中正确的是( ) A物体的运动速度越大，物体越难停下来，说明运动速度大的物体惯性大 B汽车突然减速时，车上的人向前倾，拐弯时人会向外甩，而车匀速前进时，车上的人感觉平稳，说明突然减速和转变时有惯性，匀速运动时没有惯性 C用同样大小的作用力，运动状态越难改变的物体，其惯性一定越大 D在月球上举重