福建省晋江市首峰中学高中物理 牛顿运动定律学案 新人教版必修1(1).doc

福建省晋江市首峰中学高中物理 牛顿运动定律学案 新人教版必修1一、牛顿第一、第三定律1、牛顿第一定律：(1)一切物体都具有惯性质量越大，惯性就越大，运动状态就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)力是使物体产生加速度的原因（或改变物体运动速度的原因）2、牛顿第三定律相互作用力与平衡力的比较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关系相互依存，不可单独存在，同时产生，同时变化，同时消失无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡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，可求合力且合力为零力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力，也可以是不同性质的力相同点大小方向大小相等、方向相反、作用同一条直线上二、牛顿第二定律1.牛顿第二定律内容： 。(1)表达式：_质量m的单位是千克（kg）；加速度a的单位是米/秒2（m/s2）；力f的单位是牛顿（n）使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1n(2)定律指出物体的加速度a的大小跟合外力f合成正比，跟质量m成反比；方向跟_的方向相同2、对牛顿第二定律的理解矢量性公式fma是矢量式，任一时刻，f与a总同向瞬时性a与f对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，f为该时刻物体所受的合外力因果性f是产生加速度a的原因，加速度a是f作用的结果同一性有三层意思：(1)加速度a是相对同一个惯性系的(一般指地面)；(2)fma中，f、m、a对应同一个物体或同一个系统；(3)fma中，各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足fma(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)力和加速度在各个方向上的分量也满足fma即fxmax，fymay3、动力学两类基本问题1分析流程图fma 运动学公式力加速度a运动2应用牛顿第二定律的解题步骤（1）仔细审题，弄清题目所给的物理条件和几个运动过程，明确要求的物理量；（2）根据题目所给的物理运动过程画草图，并将已知和未知量标出来；（3）找研究对象（物体或系统），灵活采用“整体法”或“隔离法”；（4）分析研究对象的受力情况，画出受力图（注意步骤）（5）沿运动方向建立坐标、正交分解，由第二定律f合ma列方程求力和加速度的关系：或者x轴：正-负=ma（请代a的正负）y轴：正-负=0 x轴：大-小=ma（a只是值）y轴：大-小=0（6）运用力和速度的关系确定运动模型，并选择适当的运动学规律求解其他运动量（v0、vt、s、t）5、题型：两类动力学的基本问题题型1 已知物体的受力情况，求解物体的运动情况例1、质量为m=2kg的物体在大小为f=10n的拉力作用下沿水平面向右运动，求下列情形下:物体运动的加速度？判断接下来做什么运动？4s末的速度？f（1）水平面光滑，拉力沿水平方向。如图所示f（2）水平面和物体之间的动摩擦因数为，其他条件不变。v（3）接（2），若某时刻撤去拉力f，求物体的加速度。f（4），拉力大小为f，方向与水平方向成。 f（5）接（4），若拉力与水平方向成斜向下，其他条件不变。例2、如图示，质量为m=1kg的物体在倾角为的斜面上运动，斜面固定。求以下各种情形下的加速度并判断接下来做什么运动？（1）若斜面光滑，物体沿斜面下滑。v0（2）若斜面光滑，物体以一定的初速度v0=4m/s冲上斜面。v0（3）若，物体沿斜面加速下滑；v0f（4）若，物体以一定的初速度v0=4m/s冲上斜面f（5）若，物体在沿斜面向上的拉力f=10n作用下加速上滑；f例3、质量为m=1kg的物体在大小为f的推力作用下沿粗糙的竖直墙壁向上加速运动。物体和墙壁间的动摩擦因数为，求下列几种情形下物体的加速度.（1）若推力f=20n竖直向上f(2)若推力f=20n与竖直方向成=370角斜向上，其他条件不变2、如图所示，质量为m=1kg的小球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成=300，球与杆间的动摩擦因数=。小球受到竖直向上的拉力f作用。若f=20n，则小球运动的加速度大小为多少？方向怎样？题型2 已知运动情况求物体的受力情况例1. 如图所示，质量为0.5kg的物体在与水平面成300角的拉力f作用下，沿水平桌面向右做直线运动，经过0.5m的距离速度由0.6m/s变为0.4m/s，已知物体与桌面间的动摩擦因数0.1，求作用力f的大小。（g10m/s2）巩固练习：1 、一位滑雪者如果以v030m/s的初速度沿直线冲上一倾角为300的山坡，从冲坡开始计时，至4s末，雪橇速度变为零。如果雪橇与人的质量为m80kg，求滑雪人受到的阻力是多少。（g取10m/s2）2、在某一旅游景区，建有一山坡滑草运动项目。该山坡可看成倾角30的斜面，一名游客连同滑草装置总质量m80 kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间t5 s内沿斜面滑下的位移x50 m。(不计空气阻力，取g10 m/s2)问：(1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力f为多大？(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数为多大？(3)设游客滑下50 m后进入水平草坪，试求游客在水平面上滑动的最大距离。(滑草装置与草皮间的动摩擦因数处处相同)3、质量为10 kg的物体在f=200 n的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角=37，如图所示，力f作用2秒钟后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25秒钟后，速度减为零，求：物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移x.(已知sin37=0.6，cos37=0.8，g=10 m/s2)牛顿第二定律应用连接体问题（整体法与隔离法）一、连接体：当两个或两个以上的物体通过绳、杆、弹簧相连，或多个物体直接接触或叠放在一起的系统二、处理方法整体法与隔离法系统运动状态相同 整体法 问题不涉及物体间的内力 使用原则 系统各物体运动状态不同 隔离法 问题涉及物体间的内力三、连接体题型：1、连接体整体运动状态相同：（这类问题可以采用整体法求解）【例1】a、b两物体靠在一起，放在光滑水平面上，它们的质量分别为ma=3kg，mb=6kg，今用水平力f=9n推a， a、b的加速度多大？它们间的作用力有多大？abf扩展1：若【例1】的条件不变，只是ab与地面的动摩擦因素，则结果如何？扩展2：若用水平力fa=6n推a，fb=3n拉b，则a、b的加速度多大？它们间的作用力有多大？练习：1质量分别为m和m的两物体靠在一起放在光滑水平面上用水平推力f向右推m，两物体向右加速运动时，m、m间的作用力为n1；用水平力f向左推m，使m、m一起加速向左运动时，m、m间的作用力为n2，如图所示，则（ ）ffababan1n211 bnl n2mm cn1n2mm d条件不足，无法比较n1、n2的大小mmf2、如图所示，置于水平地面上相同材料质量分别为m和m的两物体用细绳连接，在m上施加水平恒力f，使两物体做匀加速直线运动，对两物体间细绳上的拉力，正确的说法是：a地面光滑时，绳子拉力大小等于；b地面不光滑时，绳子拉力大小为；c地面不光滑时，绳子拉力大于；d地面不光滑时，绳子拉力小于。abf【例2】如图所示，质量ma=5kg的可看成质点的木块a放在质量mb=10kg的长方形物体b的右端，刚开始静止叠放在光滑水平桌面上。a、b间动摩擦因数为=0.1，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平力f作用在b上，问：当f=3n，分别对a、b受力分析，算出加速度为多少？a、b的摩擦力f多大？让f=3n慢慢增大，a、b加速度怎么变化？a、b的摩擦力f怎么变化？让ab共同运动的拉力f最多只能多大？当f=25n，a、b加速度分别多大？如果b长度l=2m，则经过多久a从b上落下？扩展1：如果让水平作用力f作用在b上时，其他条件不变，求：baf当f=3n ，a、b加速度为多少？a、b的摩擦力f多大？让f=3n慢慢增大，a、b加速度怎么变化？a、b的摩擦力f怎么变化？至少多大时，a、b之间能发生相对滑动？f例3.如图所示，箱子的质量m5.0kg，与水平地面的动摩擦因数0.22。在箱子顶板处系一细线，悬挂一个质量m1.0kg的小球，箱子受到水平恒力f的作用，使小球的悬线偏离竖直方向30角，则f应为多少？（g10m/s2）【练1】如图，质量为m的斜面a置于粗糙水平地面上，动摩擦因数为，物体b与斜面间无摩擦。在水平向左的推力f作用下，a与b一起做匀加速直线运动，两者无相对滑动。已知斜面的倾角为，物体b的质量为m，则它们的加速度a及推力f的大小为（ ）a. b. c. d. 【练2】如图，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体，与物体1相连接的绳与竖直方向成角，则a. 车厢的加速度为 b. 绳对物体1的拉力为c. 底板对物体2的支持力为d. 物体2所受底板的摩擦力为2、连接体整体内部各部分有不同的加速度：（最好不用整体法来定量分析）例4、如图所示，质量为m的木板可沿倾角为的光滑斜面下滑，木板上站着一个质量为m的人，问（1）为了保持木板与斜面相对静止，计算人运动的加速度？（2）为了保持人与斜面相对静止，木板运动的加速度是多少？mm例5、如图所示，质量m=10kg的斜面体，其斜面倾角=370，小物体质量m=1kg，当小物体由静止释放时，滑下s=1.4m后获得速度v=1.4m/s，这过程斜面体处于静止状态，求水平面对斜面体的支持力和静摩擦力（取g=10m/s2）【练1】如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套有一个环，箱和杆的总质量为m，环的质量为m。已知环沿着杆向下加速运动，当加速度大小为a时（ag），则箱对地面的压力为（ ） a. mg + mg b. mgma c. mg + ma d. mg + mg ma【练2】如图所示，一只质量为m的小猴抓住用绳吊在天花板上的一根质量为m的竖直杆。当悬绳突然断裂时，小猴急速沿杆竖直上爬，以保持它离地面的高度不变。则杆下降的加速度为（ ）a. g b. c. d. 巩固练习：1、如图，质量为m的斜劈形物体放在水平地面上，质量为m的粗糙物块以某一初速度沿劈的斜面向上滑，至速度为零后加速返回，而物体m始终保持静止，则在物块m上、下滑动的整个过程中（ ）a. 地面对物体m的摩擦力方向没有改变； b. 地面对物体m的摩擦力先向左后向右；c. 物块m上、下滑时的加速度大小相同； d. 地面对物体m的支持力总小于ba2.如图所示，质量分别为m、m的滑块a、b叠放在固定的、倾角为的斜面上，a与斜面间、a与b之间的动摩擦因数分别为1，2，当a、b从静止开始以相同的加速度下滑时，b受到摩擦力（）a.等于零 b.方向平行于斜面向上c.大小为1mgcos d.大小为2mgcos3水平传送带a、b以v2m/s的速度匀速运动，如图所示所示，a、b相距11m，一物体（可视为质点）从a点由静止释放，物体与传送带间的动摩擦因数0.2，则物体从a 沿传送带运动到b所需的时间为 s。（g10m/s2）4、如图所示，质量m8kg的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力f8n，当小车速度达到1.5m/s时，在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m2kg的物体，物体与小车间的动摩擦因数0.2，小车足够长，求物体从放在小车上开始经t1.5s通过的位移大小.(g取10m/s2)牛顿第二定律应用二超重失重、图像及实验1、超重与失重特征加速度a拉力f或支持力nvf合=ma超重竖直向上fg （ng）加速上升或减速下降f-mg=ma（向上为正）失重竖直向下fg（ng）加速下降或减速上升mg - f =ma（向下为正）完全失重竖直向下且a=gf=0（n=0）竖直上抛或自由落体mg =ma（向下为正）【例1】质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？（1）升降机匀速上升（2）升降机以4 m/s2的加速度上升（3）升降机以5 m/s2的加速度下降（4）升降机以重力加速度g加速下降（5）以加速度a=12 m/s2加速下降【例2】如图所示，升降机内质量为m的小球用轻弹簧系住，悬在升降机内，当升降机以a= g/3加速度减速上升时，弹簧秤的系数为（ ）a、2mg/3 b、mg/3 c、4mg/3 d、mg拓展1：若以a=g加速下降时，则弹簧秤示数为多少？拓展2：若以a=g/3加速上升时，则弹簧秤示数为多少？练习1、下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是（ ）a用天平测量物体的质量b用弹簧秤测物体的重力c用温度计测舱内的温度d用水银气压计测舱内气体的压强练习2、质量为200 kg的物体，置于升降机内的台秤上，从静止开始上升。运动过程中台秤的示数f与时间t的关系如图所示，求升降机在7s钟内上升的高度（取g10 m/s2）2、图像与瞬间值l2l1l2l1【例3】如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的两根细线上，l1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，l2水平拉直，物体处于平衡状态。现将l2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。【例4】(2004全国理综21)放在水平面上的一物块,受到方向不变的水平推力f的作用,f的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图22所示。取重力加速度g10m/s2。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为a）m=0.5kg，=0.4 b）m=1.5kg，=2/15c）m=0.5kg，=0.2 d）m=1 kg，=023、实验：用“控制变量法”验证牛顿第二定律一、实验原理： 控制小车质量m不变，改变拉力f，探究a与f的关系。 控制拉力f不变，改变小车质量m，探究a与m关系二、实验条件：实验之前要平衡摩擦：把木板一端垫高一些，使不挂托盘的小车恰好匀速滑行。托盘与砝码的总质量m,小车质量为m，m m 三、思考三个问题为什么要平衡摩擦，且mm？平衡摩擦的影响后，小车合力就等于绳的拉力。因为mm，会使图象和af图象变化（斜率变化）。由，因m不可忽略，会使斜率k减小，而不是直线。【例1】如图为“用dis（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。在该实验中必须采用控制变量法，应保持_不变，用钩码所受的重力作为_，用dis测小车的加速度。改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-f关系图线（如图所示）。分析此图线的oa段可得出的实验结论是_。（单选题）此图线的ab段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是a小车与轨道之间存在摩擦b导轨保持了水平状态c所挂钩码的总质量太大d所用小车的质量太大【例2】（09江苏高考）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。砝码砝码盘甲小车打点计时器f/noa/(ms-2)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=_m/s2.（结果保留两位有效数字）3.523.683.831234乙（单位：cm）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力f的实验数据如下表：请根据实验数据作出a-f的关系图象：总重力f0.1960.3920.5880.7840.980加速度a0.691.181.662.182.70根据提供的试验数据作出的-f图线不通过原点，请说明主要原因。巩固练习1、如图所示是在验证牛顿第二定律实验中，根据实验数据描绘出的三条af图线，下列说法中正确的是a.三条倾斜直线所对应绳的拉力相同b.三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同c.直线1对应的小车和砝码的总质量最大d.直线3对应的小车和砝码的总质量最大2、在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时，下列说法中不正确的是（ ）a.平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上b.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行c.平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动d.小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车3、静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用，该力随时间变化的图线如图所示，则下列说法正确的是（ ）a. 物体在20s内平均速度为零b. 物体在20s末的速度为零c. 物体在20s末又回到出发点d. 物体在10s末的速度最大4、质量为2kg的物