第四章 牛顿运动定律测试.doc

第四章 第1节 牛顿第一定律一、学习目标(1)能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述。(2)能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论。(3)能准确表述牛顿第一定律，并能对定律有较为深入地理解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性。（1） 能举例说明：物体的质量是其惯性大小的量度。二、自学教材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直到有外力迫使它改变这种状态为止，牛顿第一定律又叫惯性定律 2.惯性：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。3.理想实验的魅力(1)亚里士多德观点：必须有力作用在物体上物体才能 ；没有力的作用，物体就要 在某个地方，即力是 物体运动的原因。(2)伽利略理想斜面实验小球沿斜面由 滑下，再滚上另一个斜面，如果不计摩擦将滚到 处放低后一斜面，小球仍达到同一高度但要滚得 ；若放平后一斜面，球将 滚下去。(3)伽利略观点： 不是维持物体运动的原因，而恰恰是 物体运动状态的原因 (4)笛卡儿观点：除非物体 的作用，物体将永远保持其 或运动状态，永远不会使自己沿 运动，而只保持在直线上运动4牛顿物理学的基础惯性定律一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的 迫使它改变这种状态5惯性与质量 （1)惯性的概念：物体保持 状态或 状态的性质叫惯性，任何物体都有惯性（2)惯性的量度： 是物体惯性大小的惟一量度质量只有大小，没有方向，是 量在国际单位制中，质量单位是千克，符号为kg.探究讨论有人认为，只有静止或做匀速直线运动的物体才具有惯性，做变速运动的物体不具有惯性，这种看法对吗？ 不对任何物体在任何情况都具有惯性，惯性是物体的固有属性，质量是惯性的惟一量度惯性的大小与物体所处的运动状态无关三、重点与难点（一）、牛顿第一定律1牛顿第一定律正确揭示了力和运动的关系，明确了力是改变物体运状态的原因。2描述了物体不受外力作用时的状态是匀速直线运动状态或静止状态，这是一种理想化的状态.3揭示了物体都有惯性，所以又叫惯性定律4牛顿第一定律无法用实验加以验证，它是在“理想实验”的基础上加以“科学推理”得出的，所导航学校 物理必修一 111谓“理想实验”是由在实际实验的基础上，根据实验现象，抓住问题的主要方面，忽影响实验的次要因素，对实验进行合理外推得到结论的实验方法 【典型例题1】 关于牛顿第一定律，下列说法中正确的( )A.伽利略的斜面实验是牛顿第一定律的实验基础B.笛卡儿在牛顿总结出第一定律之前，已经正确地表述了牛顿第一定律的内容C.牛顿第一定律在任何条件下都成立D.牛顿第一定律已孕育着牛顿第二定律产生的因素解析 (1)伽利略的理想斜面实验揭示了物体如果不受外力，将保持原来的运动状态不变这一基本属性，为牛顿第一定律的建立奠定了坚实的实验基础(2)笛卡儿进一步补充和完善了伽利略的观点，他指出：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向，牛顿在伽利略、笛卡儿等人的研究基础上，系统地总结了力学的知识，得出了牛顿第一定律(3)牛顿第一定律适用于任何物体，具有定律的普遍性，但也是有条件的，只有在惯性系中才成立(4)牛顿第一定律已经孕育着牛顿第二定律产生的因素，如果物体受到的合力不为零，其运动状态必然会改变，也就是说必然会产生加速度正确选项为：A、B、D， 点评 在掌握知识的同时，也应对相关的物理学史有所了解， 反馈练习1 以下各说法中正确的是A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动B.不受外力作用时，物体运动状态保持不变，是由于物体具有惯性 C.在水平面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持它运动的结果 D.物体运动状态变化时，物体必定受到外力作用反馈练习2. 伽利略理想斜面实验将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映自然规律，伽利略的斜面实验程序如下： 减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度； 两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面； 如果没有摩擦，小球将上升到释放的高度； 继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做持续匀速运动，请按实验先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是通过思维过程的推论，下列选项中正确的是 ( )A.事实推论事实推论 B.事实推论推论推论C.事实推论推论推论 D.事实推论事实推论（二）、惯性1.惯性不是力，是物体的一种固有属性，是保持原来运动状态不变的性质 2.惯性大小由物体的质量惟一决定，而与物体的运动状态及物体受力与否均无关3.惯性的表现形式：物体不受力时，惯性表现为保持匀速直线运动或静止状态这种原来的状态在受力时，惯性表现物体运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，物体运动状态越难以改变【典型例题2】 将一玻璃瓶装水后密闭放在水平桌面上，在瓶的中部有一个气泡处于静止状态，如图所示，现突然用力将瓶子向前推动一下，则可以看到气泡相对于瓶子的运动情况是 A.不动 B.向前 C.向后 D.无法确定解析: 物体受外力时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度由于惯性大小与质量有关，而同等体积的水的质量大于气泡的质量因此水的惯性远大于气泡的惯性，突然用力推瓶，水的惯性比气泡的惯性大，水保持静止状态的趋势远大于气泡保持静止状态的趋势，所以，气泡导航学校 物理必修一 112相对于瓶子向前运动，B项正确同理当玻璃瓶由运动突然停止时，气泡将相对于瓶 子向后运动，本题正确答案为B点评 物体惯性的大小由质量决定，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小.反馈练习3、下面关于惯性的说法中，正确的是A 运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以运动速度大的物体具有较大的惯性B 物体受的力越大，要它停下来就越困难，所以物体受的推力越大，则惯性越大C物体的体积越大，惯性越大D 物体含的物质越多，惯性越大反馈练习4、如图所示，在水平平直公路上匀遠行驶的小车顶上，用绳子悬挂着一个小球(1)若剪断绳子，小球将落至A、B、C中的 点；(2)若小车速度突然减小，小球将偏向 方；(3)若小车速度突然增大，小球将偏向 方误区警示 在分析力学问题时，误认为运动的物体就一定受到力的作用，且运动物体的运动方向必与其受力方向相同，速度越大，则物体受力越大因此，必须深刻认识到力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，物体的惯性只与物体的质量有关，质量是物体惯性大小的量度惯性与物体的运动状态、速度大小、所处位置无关【典型例题3】 关于力和运动的关系，下列说法中正确的是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.物体朝什么方向运动，则这个方向上物体必受力的作用D.物体的速度大小不变，则其所受的合力必为零错解ABCD 剖析 该题错选的主要原因就是对基本概念理解不深刻，且日常错误观念影响误以为只有有力作用在物体上，物体才会运动，撤去外力，物体就要停下来，实际上，力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因运动状态的改变即速度的改变，而速度的改变包括大小和方向两个要素，速度的大小不变而方向改变，也是运动状态改变了，说明一定有外力作用， 正解A第1节 牛顿第一定律同步检测基础巩固1、下列说法中正确的是A.物体不受力的作用就一定静止 B.物体不受力的作用就一定做匀速直线运动C.物体受力才能运动 D.以上说法都是错误的2、关于运动和力的关系，下列说法中正确的是 A.力是物体速度不断变化的原因 B.力是产生加速度的原因C.力是物体的位移不断增大的原因 D.力是物体运动状态发生变化的原因3、以下几种情况中，不需要对物体施加力的是 A.物体从静止变为运动 B.物体从运动变为静止C.物体的运动方向不断改变 D.物体的速度大小和运动方向都不改变4、火车在长直的轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到原处，这是因为 A.人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随火车一起向前运动 导航学校 物理必修一 113B.人跳起的瞬间，车厢的地板给人一个向前的力，推动他随火车一起运动C.人跳起后，车继续前进，所以人落下必然偏后一些，只是由于时间很短，偏后的距离不易观察出来D.人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度5、建筑工地上吊车正吊着一小车建筑材料匀速上升，某时刻车子边缘掉落一小块石子，则它掉落后（不计空气阻力）A.立即向下运动 B.仍将向上运动一小段时间C.它只受重力作用 D.它除受重力作用外，还受向上的冲力作用6关于惯性的大小，下列说法中正确的是 A.高速运动的物体不容易让它停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大 B.用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大C.两个物体只要质量相同，那么惯性就一定相同D.在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小7、在空中下落的雨滴，在落至地面附近时可以看成是匀速直线运动，下述说法中正确的是 ( )A.雨滴开始下落阶段，运动状态不断改变，说明雨滴受到了力的作用B.匀速下落时，不受任何力的作用C.下落过程中，受到的各力大小不变D.匀速下落时，受到了平衡力的作用能力提升8、如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1，m2的两个小球(m1 ) m2)随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则两个小球( )A.一定相碰 B.一定不相碰C.不一定相碰 D.难以确定是否相碰，因为不知小车的运动方向9、有一仪器中电路如图所示，其中M是质量较大的一个金属块，两端与弹簧相连接，将仪器固定在一辆汽车上，当汽车急刹车时，哪只灯会亮？当汽车启动时，哪只灯会亮？为什么？ 10、如图所示，较重的书系于线CD的下端，书下再系根同样的线BA. (1) 若在线的A端慢慢增加拉力，则 线先断(2) 若在线的A端突然用力一拉，则 线先断 11、如图所示c俯视图，以速度v匀速行驶的列车车厢内有一水平桌面，桌面上的A处有一小球，若车厢中的旅客突然发现小车沿图中虚线由A向B运动则由此可判断列车A.减速行驶，向南转弯 B.减速行驶，向北转弯C.加速行驶，向南转弯 D.加速行驶，向北转弯导航学校 物理必修一 114第2节实验：探究加速度与力、质量的关系导学案【学习目标】(l) 理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。(2) 理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性。(3) 经历实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作办法。(4) 体会整个探究过程的科学严谨和合理性。【自学教材】一、 实验原理保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系，保持物体所受力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。实验中取一个小车做研究物体，需要测量的物理量有三个：小车的质量、小车所受的拉力、小车的加速度小车的质量可以用天平测量，要改变小车的质量，可以在小车中增减砝码；用小盘和砝码牵引小车，使小车做匀加速运动的力与小盘和砝码的重力相等，增减小盘中的砝码就可以改变小车受到力；在小车上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。分析以上所测数据，得出加速度与力、质量的关系。二、实验器材 一端带滑轮的光滑长木板，小车，纸带，细绳，小盘，砝码，打点计时器，导线，电源，天平，刻度尺。三、实验步骤1用天平测出小盘的质量备用。2如图所示，把附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定于长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，把纸带穿过打点计时器，一端固定在小车的后面；把细绳的一端拴在小车上，使细绳跨过滑轮3利用斜面平衡小车所受的摩擦力： 先去掉钩码，用垫块垫起木板的后端，选择合适的角度，在车后拖上纸带。打点计时器打点时，用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点子间隔基本均匀，就表明小车做匀速运动，即小车受到的阻力跟它的重力沿斜面方向的分力平衡。（此处同学们可以在实验后再分析）4在细绳下面系上小盘，盘中放上一个小砝码，记下小-盘和砝码的总质量，填入表1中。5使小车靠近打点计时器，先接通电源，后放开小车，纸带随着小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的小点。6取下纸带，选定某点，用刻度尺测量出出发点到该点的距离x，数出点的间隔得到时间t，根据a = x/t2算出加速度a,填入表1中。7更换纸带，增加砝码个数，重复上述步骤五次，把所有数据均填人表l中。8用天平测出小车的质量，填入表2中。9如图所示，把附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定于长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。把纸带穿过打点计时器，一端固定在小车的后面；把细绳的一端拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边系上小盘，盘中放上一个砝码。 10使小车靠近打点计时器，先接通电源，后放开小车，纸带随着小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的小点。11取下纸带，选定某点，用刻度尺测量出出发点到该点的距离x，数出点的间隔得到时间t，根据a =x/t2算出加速度a，填入表2中。12更换纸带，在小车中增加砝码个数，重复上述步骤7-9五次，把所有数据均填人表2中。导航学校 物理必修一 115表1实验次数123456小盘和砝码总质量（M/kg）小车所受拉力F/N小车加速度a/(m.s2)表2实验次数123456小车总质量（M/kg）小车加速度a/(m.s2)四、实验结论当小车质量不变时，加速度与拉力成正比关系；当拉力不变时，加速度与小车质量成反比关系五、注意事项1平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦。，2实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码总质量，只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等3各纸带上的加速度a都应是该纸带上的平均加速度4作图像时，要使劲尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应舍去。5 小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手。【典型例题1】 一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的说法中正确的是A. 车速越大，它的惯性越大 B. 质量越大，它的惯性C. 车速越大，刹车后滑行的路程越长 D. 车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大析：物体的惯性只决定于物体的质量，质量越大，惯性越大，刹车后滑行的路程与初速度和路面情况有关，初速度越大，滑行的路程越长，所以B、C是正确的【反馈练习1】在保持小车质量M不变，探究a与F的关系时，小车质量M和沙及沙桶质量m分别选取下列四组值，若其他操作都正确，那么在选用哪一组值测量时，所画出的a-F图线较准确？ A.M=500 g,，m分别为50 g、70 g、l00 g、125 g B.M=500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 gC.M=200 g，m分别为 50 g、70 g、100 g、125 g D.M=100 g，m分别为30 g、40 g、50 g、60 g【反馈练习2】“控制变量法”是物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一在探究加速度与力、质量的关系的实验中，我们就用到了“控制变量法”下列说法中，你认为符合实际的是A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变，只改变小车拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系误区警示在利用打点计时器打出的纸带求运动物体的加速度时，错误地利用公式x =（x2-x1）导航学校 物理必修一 116+(x3-x2)+(xn-xn-1)=aT2来求，实际上，就成为x=(xn-xn-1) =aT2，这样就等于只用了两个数据，误差必然较大【典型例题2】实验装置如图甲所示，一木块放在水平长木板上，左侧拴有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，木块右侧与打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图乙给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块与木板间的动摩擦因数u，要求写出主要的运算过程，结果保留两位有效数字（打点计时器所用交流电频率为50 Hz，不计纸带与木块间的拉力，取重力加速度g=10 m/s2）错解 有给出的数据可知，重物落地后，木块在连续相等的时间内的位移分别是：x1= 7. 72 cm, x2=7. 21 cm, x3= 6.71 cm, x4 = 6. 25 cm, . :x5 =5. 76 cm, x6=5. 29 cm, x7=4. 81 cm, x8 =4. 31 cm根据匀变速直线运动的规律知，（x2-x1）+(x3-x2)+(x8-x7)=7 aT2,a=（x8 - x1）/7T2=-3.0m/s2.重物落地后木块只受滑动摩擦力的作用，以m表示木块的质量，根据牛顿第二定律，有-mg=ma，解得=0.30.剖析：在处理打点计时器打出的纸带，求解运动物体的加速度时，要利用逐差法，这样各个数据都被利用了，计算结果误差较小，而利用上面的解法，只是利用了第一个和最后个数据，误差会较大。正解 由给出的数据可知，重物落地后，木块在连续相等的时间T内的位移分别是：x1= 7. 72 cm, x2=7. 21 cm, x3= 6.71 cm, x4 = 6. 25 cm, . :x5 =5. 76 cm, x6=5. 29 cm, x7=4. 81 cm, x8 = 4. 31 cm.以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有x =（x5-x1）+(x6-x2)+(x7-x3)+(x8-x4)=4aT2，又知T=0.04s，解得a=-3.0m/s2.重物落地后木块只受滑动摩擦力的作用，以m表示木块的质量，根据牛顿第二定律，有-mg=ma 解得=0.30 第2节实验：探究加速度与力、质量的关系同步检测【基础巩固】1、探究“加速度与力和质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是A为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于小车和砝码的总质量B为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需把小车运动平板起始端略垫高C实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差D实验结果采用坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断2、实验台上备有下列器材：A电磁式打点计时器、纸带及复写纸片；B.附有定滑轮的长木板; C.小车; D.砝码;E.钩码；F小桶、细绳、沙；G.两根导线；H.秒表；I.天平（附砝码）；J.刻度尺；K.弹簧秤；L.6V蓄电池;M.学生电源；N.小木板；Q铁架台为探究加速度与力和质量的关系，选用的器材是_.质量m/kg受力F/N加速度a/(m/s2)10.50.2520.5031.0041.051.53、右表是探究牛顿第二定律实验所得到的数据，若利用前三组数据探究加速度与受力的关系，则2、3组数据中物体的质量分别为_ 、 _；若利用后三组数据探究加速度与物体质量的关系，则4、5组数据中物体所受的力分别为_,_.4、实验中保持滑块质量不变，改变滑块受力时，测出滑块在相等时间内由静止开始运动的位移x.以小车的受力F为横坐标，以小车的位移x为纵坐标作图，得出的图象应是导航学校 物理必修一 117_，得出的实验结论应是_.5、用图甲所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系，研究的对象是放在长木板上的小车，小车的质量为M，长木板是水平的小车前端拴着细轻绳，跨过定滑轮，下面吊着沙桶，实验中认为细绳对小车的作用力F等于沙和桶的总重量mg.用改变沙的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据然后根据测得的数据作出a-F图象.一学生作出如图乙所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有进行下面的步骤，即_.【能力提升】6、在探究加速度与力、质量的关系实验中，某生将实验装置按如图所示进行安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有几个明显的错误，请你给予纠正_7、某学生在探究加速度与力、质量的关系时，先保持小车的质量一定，测得小车的加速度a和所受拉力F的数据如下表所示：F/N0.100.200.300.400.50a/(m/s2)0.100.190.310.390.51(1) 根据表中的数据在图中作出a-F图线.(2) 假设物体的质量等于拉力与加速度的比，即m=其中力的单位取N，加速度的单位取m/s2，请你根据所作的图线，求出物体的质量(3) 在探究加速度和质量的关系时，根据得到的数据作出a-图线，其中加速度的单位是m/s2，质量的单位是kg。如果作用力等于加速度与质量的乘积，那么利用a-图线怎样求出作用力的大小？第1节 牛顿第一定律参考答案自学教材 1 （1）运动 静止 维持 （2）静止 同一高度 更远 永远 (3)力 改变 (4)受到外力 静止状态 曲线 2.匀速直线运动 静止 力 3.(1)匀速直线运动 静止 (2)质量 标反馈平台 l. ABD 2. B 3. D 4(1) B (2) 前 (3) 后 （1）小球落下时，由于具有惯性，保持原来的水平速度，即小球在水平方向上与车相对静止，所以落在悬挂点的正下方；(2)小球落下时，由于惯性保持原来的水平速度，当小车速度减小时，小球在水平方向上相对小车 向前运动，所以落在悬挂点前方；（3）小球落下时，由于惯性保持原来的水平速度，当小车的速度增大时，小球在水平方向上相对小车向后运动，所以小球落在悬挂点的后方）基础巩固 l. D 2. ABD 3. D 4. D 5BC (在掉落的瞬间，由于惯性具有向上的速度，但没有向上的力) 6C (选项B推不动的原因是因为最大静摩擦力不同，而物体要运动起来，必须克服这个最大静摩擦力) 7AD 8B 9汽车急刹车时，红灯亮；汽车启动时，绿灯亮 10. (1) CD (2) AB，11、解析 由牛顿第一定律可知，小球在水平桌面上向前运动，说明列车减速运动小球向北运动，则表明列车向南转弯，A导航学校 物理必修一 118第3节 牛顿第二定律导学案一、学习目标1、能准确表述牛顿第二定律。2、能根据对1N定义，理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从F=kma变成F=ma的。3、知道牛顿第二定律是针对质点使用的，因此关系式中的F是质点所受的合力。能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁。4、能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题。初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值。二、自学教材1. 牛顿第二定律 (1) 内容:物体加速度大小跟 成正比，跟物体的 成反比，加速度的方向跟 的方向相同。(2) 表达式:F= , F为物体所受的合力.2. 力的单位 (1) 国际单位制中,力的单位是 ,符号 .(2) 力的单位牛顿的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力就是1 N,即1 N= .(3) 比例系数k的含义 根据F=kma,取不同的单位,k的数值不一样,在国际单位制中k=1,由此可知公式F=ma应用于F,m,a的单位必须统一为 中相应的单位.自主建构1、在：探究加速度与力、质量的关系的实验中，为什么要平衡摩擦力？为什么要让小车和砝码的质量远远大于小桶和砂子的质量？2上一节我们通过实验，探究了加速度与力、质量的关系，得到的实验结论是什么？ 3、如果两个人对拉质量为m小车，两人拉力分别为F1、F2，F1F2。车的合力为多少？加速度a的大小由什么力来决定？加速度a的方向沿什么方向？加速度a的大小为多少？4、牛顿第一定律指出，物体不受力时将保持静止或匀速直线运动状态，根据牛顿第二定律，当一个物体受的合外力为0时，加速度也为0，也就是物体保持静止或匀速直线运动状态，那么，可不可以说牛顿第一定律是牛顿第一定律的特例？三、重点与难点要点一. 牛顿第二定律的理解 1、内容:物体加速度大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。2、表达式F= ma注意：牛顿第二定律是关于质点总结出来的，表达式中的F是物体所受的合力。3、理解牛顿第二定律应注意以下几个方面1 因果关系：只要物体所受合力不为零（无论合力多么小），物体就会获得加速度，即力是产生加速度的原因，力决定加速度，力与速度、速度的变化没有直接关系。2 矢量关系：F=ma一个矢量式，加速度和合力都是矢量，物体加速度的方向由它所受的合力的方向决定且总与合力的方向相同（同向性），而物体的速度方向与合力方向之间并无这种关系。这样就可以在合力的方向与加速度的方向之间相互判定。3 时对应关系：牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律，物体在某一时刻加速度的大小和方向是由该物体在这一时刻所受合力的大小和方向决定的。当物体受到的合力发生变化时，它的加速度随即发生变化，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生（虽有因果关系但却不分先后）、同时变化、同时消失。导航学校 物理必修一 1194 同体关系：加速度和合力（还有质量）同属一个物体，解题时一定要确定研究对象，把研究对象全过程的受力情况分析清楚。5 独立对应关系：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度（力的独立作用原理），而物体表现出来的加速度是物体所受各力产生的加速度合成（按矢量运算法则）的结果。6 相对性:F=ma只适用相对地面静止或匀速直线运动的惯性参考系. 例1如图所示,天花板上用绳吊起两个由轻弹簧相连的质量相同的小球,两小球均保持静止,当突然剪断细绳时,小球A、B的加速度为( )A. aA=g,aB=g B. aA=g,aB=0 C. aA=2g,aB=0 D. aA=0,aB=g【解析】牛顿第二定律反映的是力和加速度的瞬时对应关系,合外力不变,加速度不变;合外力改变,则加速度同时改变,分析某瞬间物体的受力情况,求出合外力,即可求出物体该时刻的加速度.剪断细绳之前设弹簧弹力大小为F,对A、B两球在断绳前分别受力分析如图,由二力平衡F=mg,F绳mg+F=2mg,剪断绳瞬间绳拉力F绳消失,但是弹簧的弹力F瞬间不发生变化(时间极短,弹簧长度没来得及变化),此时对A、B分别用牛顿第二定律(取竖直向下为正方向)有mg+F=maA,mg-F=maB,解得aA=2g方向竖直向下,aB=0.【答案】C【针对训练】1质量为m的木块位于粗糙的水平地面上，若用大小为F水平恒力拉木块，其加速度为a。当拉力方向不变，、大小变为2F时，木块的加速度为a，则（ ）。A.a=a B.a2a C.a2a D.a=2a要点二. 定性分析力和运动的关系1、只要加速度的方向与运动方向一致，不管加速度是增大还是减小，物体的速度都增大；只要加速度的方向与运动方向相反，不管加速度是增大还是减小，物体的速度都减小 2、 物体的运动情况由物体的初速度和所受的合外力决定3、 物体有最大速度的条件：加速运动到加速度等于零，例2竖直向上飞行的子弹，达到最高点后又返回原处，设整个运动过程中，子弹受到的阻力与速率成正比，则整个运动过程中，加速度的变化是() (A)始终变小(B)始终变大 (C)先变大后变小 (D)先变小后变大【解析】上升过程，合力等于重力加阻力，因为阻力逐渐减小，所以合力逐渐减小，加速度逐渐减小。下降过程，合力等于重力减阻力，因为阻力逐渐增大，所以合力还是逐渐减小，加速度逐渐减小。下降过程合力小于上升过程合力，所以加速度始终变小。注意到本题中子弹的速度上升过程减小，下降过程增大（也有可能先增大后不变）【答案】A【针对训练】2如图所示，自由下落的小球，从它接触竖直放置的弹簧开始，到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度和所受外力的合力变化情况是(). (A)合力变小，速度变小 (B)合力变小，速度变大(C)合力先变小后变大，速度先变大后变小 (D)合力先变大后变小，速度先变小后变大要点三.应用牛顿第二定律解题的常用方法1. 矢量合成法如果物体只受两个力的作用时,应用力的平行四边形定则求这两个力的合力比较容易,再由牛顿第二定律可求出物体的加速度的大小及方向.加速度的方向就是物体所受合外力的方向.反之,若知道加速导航学校 物理必修一 120度的方向也就知道了合外力的方向,同样可应用平行四边形定则求物体的合力.2. 正交分解法当物体受多个力的作用,并且这些力不在同一直线上时,常用正交分解法求物体的合外力,再利用牛顿第二定律求加速度.在实际应用时常将受力分解,通常将x轴(或y轴)设为加速度所在的方向,y轴(或x轴)设为垂直于加速度的方向.当然有时分解加速度比分解力更简单.例3如图所示，斜面的倾角为，现用和斜面平行的细绳系住一个光滑小球，使斜面和小球共同向左加速运动，当绳对小球的拉力恰好为零时，小球的加速度为多大？【点拨】注意到“绳的拉力为零”并画好受力分析图是解此题的关键.【解析】依据题意，分析此时小球的受力，当小球受到拉力为零时，小球共受到两个力的作用，即重力和斜面对小球的支持力.用正交分解法计算，建立如图所示的坐标系，支持力的竖直分力与重力相平衡，支持力的水平分力产生水平向左的加速度.竖直方向有FNcos =mg 水平方向由牛顿第二定律得FNsin =ma 联立方程得出a=gtan .【针对训练】3如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂着小球的悬线偏离竖直方向37,小球和车厢相对静止,球的质量为1 kg.(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)求(1) 车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况;(2) 悬线对球的拉力.误区警示:由于受到“物体在几个力作用下处于平衡状态，如果某时刻去掉一个力，则其他几个力的合力大小等于去掉的这个力的大小，方向与这个力的方向相反”结论的影响，在对具体问题进行分析时，不加分析地生搬硬套，不去分析其他几个力是否变化，从而导致错误的结论.【例】如下图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力，F1、F2和摩擦力，处于静止状态.其中F1=10 N，F2=2 N.若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合外力为 A. 10N,向左 B. 6N,向右 C. 2N,向左 D. 0【错解】A【剖析】实际上每个结论成立都要有一个前提条件，“物体在几个力作用下处于平衡状态，如果某时刻去掉一个力，则其他几个力的合力大小等于去掉这个力的大小，方向与这个力的方向相反”的结论，其前提条件是去掉其中一个力时，其他力不变.本题中去掉F1后，由于摩擦力发生变化，所以不具备结论成立的前提条件，故结论不正确.由于木块原来处于静止状态，所以所受摩擦力为静摩擦力.依据牛顿第二定律有F1-F2-f=0，此时静摩擦力为8 N，方向向左.撤去F1后，木块水平方向受到向左2 N的力，有向左的运动趋势，由于F2小于最大静摩擦力，所以所受摩擦力仍为静摩擦力.此时-F2+f=0，即合力为零.故D选项正确.【正解】D第3节 牛顿第二定律同步检测1. 在牛顿第二定律公式F=kma中，比例系数k的数值 ()A.在任何情况下都等于1 B. k的数值是由质量、加速度和力的大小所决定导航学校 物理必修一 121C. k的数值是由质量、加速度和力的单位所决定 D. 在国际单位制中，k的数值一定等于12. 下列说法中正确的是 ()A. 由F=ma可知,物体受到的合外力与物体质量和加速度成正比B. 由F=ma可知,物体的加速度与物体受到的合外力成正比C. 由F=ma可知,物体的加速度与物体受到的合外力方向一致D. 由m=可知,物体的质量与物体所受的合外力成正比,与物体的加速度成反比3. (创新题)如图所示,质量相等的两物体A、B叠放在粗糙水平面上,A与B接触面光滑.A受水平恒力F1,B受水平恒力F2,F1与F2方向都向右,且F2F1.若物体A和B保持相对静止,则物体B受到的摩擦力大小和方向应为 ()A.,向左 B. ,向右 C. F2-F1,向左D. F2-F1,向右4. 质量为2 kg的物体放在光滑水平面上，同时受到大小为2 N和5 N的两个水平力作用，物体的加速度可能为 ()A. 0B. 2 m/s2C. 4 m/s2D. 5 m/s25.如图所示，放在光滑水平面上的一个物体，同时受到两个水平方向力的作用，其中水平向右的力F1=5 N，水平向左的力F2=10 N，当F2由10 N逐渐减小到零的过程中，物体的加速度大小是 ()A. 逐渐减小 B. 逐渐增大 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小6.一个物体受到一个与它速度方向相同、随时间变化如图所示的力的作用，物体的加速度、速度的变化情况是 ()A. 加速度先减小后增大，速度先增大后减小 B. 加速度先减小后增大，速度一直增大C. 加速度先增大后减小，速度先增大后减小 D. 加速度先增大后减小，速度一直增大第2节实验：探究加速度与力、质量的关系参考答案反馈平台1、B 2、 D基础巩固1.ABD 2.ABCDFGUMN 30.5 kg 0.5 kg l.00 N l.00 N（探究加速度与受力的关系，应保持质量不变，因此2、3组质量应与第1组质量相同；探究加速度与物体质量的关系时：应保持物体的受力不变，即4、5组受力应与第3组受力相同） 4、过原点的直线 物体的加速度与物体所受的合外力成正比 5、平衡摩擦力 6、打点计时器应该安装在尽量靠近长木板的右端，电源错用直流，没垫木块。7、解 (1) 图略（应是延长线过坐标原点的直线）(2) 在a-F图像上离坐标原点稍远的位置取一点A，其坐标为A(F1， a1)，由数学知识以及题目的假设可知，小车的质量为m= F1/ a1. 本题的结果是 1kg. (3)根据题目的条件可知作用力F=ma,则 F=a/，在a-图线上（如图）离坐标原点稍远的位置取一点B，坐标为B(1/m2, a2)代人数据，即可知作用力F。导航学校 物理必修一 122第4节 力学单位制导学案一【学习目标】1、知道力学中的几个基本量：质量、长度、时间，及它们的基本单位：千克、米、秒2、知道除上述力学中的基本物理量的基本单位外，力学中的其它物理量的单位都是导出单位。3、知道单位制和国际单位制。能通过物理量的定义和推导过程掌握各物理量的国际制单位。4、知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法。二【自学教材】1物理学的 确定了物理量之间的数量关系的同时，也确定了物理量的 间的关系2基本量：被选定的利用物理量之间的关系推导出其他物理量的 ，基本量的单位叫 单位3导出单位：由基本量根据 推导出来的其他物理量的单位4单位制： 单位和 单位一起组成单位制，5在力学中，设定 、 和 这三个物理量为基本物理量，它们的单位为力学的三个基本单位，在国际单位制中，这三个物理量的单位分别是 、 和 三【重点难点】1、 力学中的三个基本物理量为长度、时间和质量，其单位为基本单位，在国际单位制中这三个物理量的单位分别为米、秒和千克，选定的原则是：这些物理量在力学中有基本的地位；用这些物理量作基本单位后，可使基本单位的数目最少。因为力学是研究物体运动变化过程中力与运动的关系的，因此联系物体自身属性的量（质量）和反映空间尺度的量（长度）以及时间，必然与物体受力后的运动变化联系得最密切，最普遍，所以这三个物理量也是最基本的。2，单位制的意义(1)单位是物理量的组成部分，对于物理量，如果有单位一定要在数后带上单位，同一个物理量，选用不同单位时其数值不同。(2)统一单位，便于人们的相互交流，统一人们的认识。(3)在物理计算时，如果已知量用国际单位制来表示，那么只要应用正确的物理公式，计算结果必是用国际单位制来表示的，因此，解题时没有必要在式子中一一写出各物理量的单位，只在式子末尾写出所求物理量的单位即可。【典型例题1】 物理学中，把物体的质量与速度的乘积称为物体的动量，用字母p表示，则关于动量的单位，下列各式正确的是 A. kg m/s B. Ns C. Nm D. 解析: 依题意，动量p可表示为p=mv，质量的单位是kg，速度的单位是m/s，故A选项正确同样，因为力的单位1N=1 kgm/s2，可以得出选项B是正确的。由牛顿第二定律F=ma，质量可写为m，故质量的单位可写成的形式，选项D也是正确的。点评 物理公式在确定各物理量数值关系的同时，也确定了物理量的单位关系，因此在解题中，可根据物理量的单位来粗略判断结果是否正确，如果所得物理量的单位不对，结果一定是错误的。【反馈练习1】下列说法中，正确的是A.在力学单位制中，若采用cm、g、s作为基本单位，力的单位是NB.在力学单位制中，若力的单位是N，则是采用m、kg、s为基本单位C.牛顿是国际单位制中的一个基本单位导航学校 物理必修一 123D.牛顿是力学单位制中采用国际单位制单位的一个导出单位【反馈练习2】导出单位是由基本单位组合而成的，则下列说法中正确的是A.加速度的单位是m/s2，是由m、s两个基本单位组合而成的B.加速度的单位是m/s2，由公式a可知它是由m/s和s两个基本单位组合而成的C.加速度的单位是m/s2，由公式a= F/m可知，它是由N、kg两个基本单位组合而成的D.以上说法都是正确的【反馈练习3】关于力学单位制在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位。国际单位制中的导出单位都可以用基本单位来表达。在计算时只要各物理量用国际单位制中的单位代入，其结果必定是国际单位制中的单位，所以计算过程不必要每个物理量都带单位，只需写出所求物理量的单位即可。牛顿、米秒也是国际单位制基本单位。以上说法中正确的是A. B. C. D.【反馈练习4】 一个质量为m kg的物体，在空气中由静止开始下落，t s时间内下落h m，假设空气阻力恒定，求它所受空气阻力的大小。【反馈练习5】试利用所学过的物理公式，导出功、功率的单位第4节 力学单位制同步测评1. 下列物理量的单位，属于国际单位制中的导出单位的是 ()A.牛顿B. 秒C. 焦耳D. 瓦2. 关于力学单位制在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位国际单位制中的导出单位都可以用基本单位来表达在计算时只要各物理量用国际单位制中的单位代入，其结果必定是国际单位制中的单位，所以计算