((人教版))[[高一物理教案]]高一物理（必修一）第四章《牛顿运动定律》学案.doc

第四章 牛顿运动定律 一、牛顿第一定律 要点导学1人类研究力与运动间关系的历史过程。要知道伽利略的成功在于把“明明白白的实验事实和清清楚楚的逻辑推理结合在一起”，物理学从此走上了正确的轨道。2 力与运动的关系。（1）历史上错误的认识是“运动必须有力来维持”（2）正确的认识是“运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因”。3对伽利略的理想实验的理解。这个实验的事实依据是运动物体撤去推力后没有立即停止运动，而是运动一段距离后再停止的，摩擦力越小物体运动的距离越长。抓住这些事实依据的本质属性，并作出合理化的推理，这就是伽利略的高明之处，我们要学习的就是这种思维方法。4对“改变物体运动状态”的理解运动状态的改变就是指速度的改变，速度的改变包括速度大小和速度方向的改变，速度改变就意味着存在加速度。5维持自己的运动状态不变是一切物体的本质属性，这一本质属性就是惯性。揭示物体的这一本质属性是牛顿第一定律的伟大贡献之一。6掌握牛顿第一定律的内容。（1）“一切物体总保持匀速直线运动或者静止状态”这句话的意思就是说一切物体都有惯性。（2）“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”这句话的意思就是外力是产生加速度的原因。7任何物理规律都有适用范围，牛顿运动定律只适用于惯性参照系。8质量是惯性大小的量度。 范例精析例1 关于惯性，下列说法中正确的是（ ） A速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性越大 B小球在做自由落体运动时，没有惯性 C乒乓球的运动状态容易改变，是因为乒乓球惯性较小的缘故 D物体受到的外力越大，其惯性越小，受到的外力越小，惯性越大 解析：物体的惯性仅由其质量决定，一切物体都有惯性，与它是否受力及运动情况均无关此题正确答案为C乒乓球的运动状态容易改变，是因为其质量小惯性小的缘故 拓展：惯性是物体本身固有的属性，质量是物体惯性大小的量度 火车在平直轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回车上原处，这是因为（ ）A人跳起后，车厢内空气给他以向前力，使他随与同火车一起向前运动B人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，使他与火车一起向前运动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，只有由于时间很短，不明显而已D从人跳起后仍落到回车上原处，这是由于人有惯性，在水平方向上始终和车具有相同的速度本题提示：人在水平方向匀速运动的原因是人有惯性，所以正确答案是D。 例2 下列说法正确的是（ ）A.物体处于静止时才有惯性 B.物体只受到一个力的作用，其运动状态一定改变C.没有力的推动作用，小车就不能运动D.汽车的速度越大则惯性越大解析：原来运动的小车如果没有外力作用，就会保持自己的匀速运动状态，所以A选项是错的；物体只受一个力作用，就是说它有外力作用，所以运动状态一定改变，B选项正确；物体的惯性大小仅由质量决定，与物体的运动状态无关，所以CD选项都是错的。本题正确选项为B。 拓展：物体的惯性是指物体保持自己原有的运动状态的性质，物体的质量越大，它的运动状态越难改变。物体的速度越大，要它停下来越不容易，但这并不意味着它的运动状态越难改变。目前情况下，我们只能说惯性的大小与运动状态无关，今后我们会知道运动状态难改变的意思是外力一定时产生的加速度小。 例3如果正在作自由落体运动的物体的重力忽然消失，那么它的运动状态应该是（ ）A悬浮在空中不动 B运动速度逐渐减小C作竖直向下的匀速直线运动 D以上三种情况都有可能 解析：作自由落体运动的物体仅受重力作用，如果重力忽然消失，它就不受外力作用，撤去外力作用的物体应该保持它撤消外力时的运动状态，所以该物体应该作竖直向下的匀速直线运动。本题目正确选项是C。 拓展：自由落体运动的物体如果是在刚释放的瞬时重力忽然消失，或者是竖直上抛的物体运动到最高点时重力忽然消失，那么物体就会悬浮在空中不动。 例4 地球自西向东转，地球上的固体、水和空气都在自西向东转动。假如地球忽然停止转动，请你说说会发生哪些自然灾害？（至少说出两个） 解析：1、正常行驶的火车会忽然向东倾倒，因为火车原来具有自西向东的速度，地球忽然停止转动时，火车具有惯性，要保持原来的运动状态，结果就会向东倾倒。2、全球会刮起很大的西风，因为空气也有惯性，地球停止转动了，而空气要保持原来的运动状态，空气继续向东运动，就刮大西风。 拓展：尽管地球不会停止转动，但是这类问题的讨论可以激发我们的想象力，使我们学到的知识在一种全新的情景下得到应用。上述问题中，我们还可以说说海水将怎么样运动。有兴趣的同学还可以以此为话题写一篇科幻小说，或者编一部科幻课本剧。 例5 有一位古代哲学家曾经把自然界的运动分为两种：一种是天然运动，轻的东西如气、火向上走，重的东西如水、土向下跑，这是天然运动。它是由于物体的本性决定的，一旦物体达到了自己天然的位置，就不再有运动的倾向了。另一种是受迫运动，如水平地面上的马车，只有马的拉力才能迫使马车运动，这样的运动是受迫运动。地面上物体的运动都有是受迫运动。外力一旦消失，受迫运动也就停止了。请你说说这位哲学家的思想有哪些闪光点？解析：（1）这位哲学家对错综复杂的自然现象进行详细的观察，并且对观察的结果进行分类的做法是可贵的。（2）他在研究轻的东西时提出了物体的本性，这对后人认识物体的惯性是一个可贵的提示。拓展：现在我们都知道这位哲学家的观点是错误的，但决不能因此而看不到他对科学研究的贡献。伽利略曾说：“老实说，我赞成看亚里士多德的箸作，并精心进行研究，我只是责备那些把自己完全沦为亚里士多德奴隶的人。” 例6 正在行驶的火车车厢内,有一人相对车厢静止释放一小球(图4-1-1),则小球会落在：（ ）A、可能落在A处B、可能落在B处C、可能落在C处D、以上都有可能 解析：受思维定势影响：由于惯性火车、小球保持原来运动的状态，小球会落在B处。其实，正在行驶的火车怎样运动未知，可能加速、匀速、减速，所以小球落在A、B、C处都有可能。本题目正确选项是D。拓展：解题时需认真审题，弄清题意。 能力训练1、一切物体总保持_状态或_状态，除非_，这就是牛顿第一定律牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力不是_的原因，而是_的原因匀速直线运动、静止、作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态、维持运动、改变运动状态2、物体的这种保持_或_的性质叫做惯性，惯性是物体的_性质匀速直线运动、静止状态、固有3、理想实验是科学研究中的_方法，它把_和_结合起来，可以深刻地揭示_一种重要、可靠的事实、合理的推论、自然规律4、关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是 （ BD ） A只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去 B这个实验实际上是永远无法做到的 C利用气垫导轨，就能使实验成功 D虽然是想象中的实验，但是它建立在可靠的实验基础上5、下列事例中利用物体惯性的是 （ AD ） A跳远运动员在起跳前的助跑运动 B跳伞运动员在落地前打开降落伞 C自行车轮胎做成凹凸不平的形状 D铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转6、下列关于惯性的说法中，正确的是 （ D ） A汽车刹车时，乘客的身子会向前倾斜，是因为汽车有惯性 B做匀速直线运动的物体和静止的物体没有惯性 C物体的惯性只有在物体速度改变时才表现出来 D物体都具有惯性，与物体是否运动无关，与物体速度是否变化也无关7、门窗紧闭的火车在平直轨道上匀速行驶，车厢内有一人竖直上跳起后仍落会原处，这是因为 （ CD ） A人起跳后，车厢底板仍然对他有向前的推力 B人起跳后，车厢中的空气对他有向前的推力 C人起跳后，在火车运动方向上仍具有与火车相同的速度 D人起跳后，在水平方向上没有受到力的作用8、小孩在向前行驶的轮船的密封船舱内竖直方向上抛出一个小球，结果小球落到了抛出点的后面，这是因为 （ B ） A小球离开小孩后，不具备向前的速度 B轮船正向前加速运动 C轮船正向前减速运动 D小球在空中运动时失去惯性9、下列情况中，物体运动状态发生改变的有（BCD） A物体在斜面上匀速下滑 B在粗糙水平面上运动的物体逐渐停下来 C物体以大小不变的速度通过圆弧轨道 D物体以恒定的加速度做自由落体运动10、下列关于力和运动关系的说法中，正确的是（ AC ） A物体做曲线运动，一定受到了力的作用 B物体做匀速运动，一定没有力作用在物体上 C物体运动状态的改变，一定受到了力的作用D物体受到摩擦力的作用，运动状态一定会发生变化11、理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。可参考图4-1-2。 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，小球将滚上另一个斜面 如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度 继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列（只要写序号即可）在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是 （ B ） A是事实，是推论 B是事实，是推论C是事实，是推论 D是事实，是推论12、如图4-1-3所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定的粗糙斜面上，上表面成水平，在水平面上放一光滑小球m ,劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( B ) A.沿斜面向下的直线B.竖直向下的直线C.无规则曲线D.抛物线 13.有一仪器中电路如图4-1-4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,当汽车启动时,哪只灯亮?当汽车急刹车时哪只灯亮?为什么? 当汽车启动时,绿灯亮；当汽车急刹车时，红灯亮 14、如图4-1-5所示，物块A、B叠放在一起，在10N的水平拉力的作用下沿水平面匀速向右运动，物块A受哪几个力的作用?物块B受哪几个力的作用？水平面对物块B的摩擦力多大？ A受二个力、B受五个力、10N 15、一列在水平轨道上匀速运动的火车，在车厢内的水平桌面上放一小球，若车内旅客突然发现小球向火车头方向运动，试说明火车的运动情况。以这列火车为参照系，牛顿第一定律是否成立？二、实验：探究加速度与力、质量的关系 要点导学1实验目的：探究加速度与外力、质量三者的关系。这个探究目的是在以下两个定性研究的基础上建立起来的。（1）小汽车和载重汽车的速度变化量相同时，小汽车用的时间短，说明加速度的大小与物体的质量有关。（2）竞赛用的小汽车与普通小轿车质量相仿，但竞赛用的小车能获得巨大的牵引力，所以速度的变化比普通小轿车快，说明加速度的大小与外力有关。2实验思路：本实验的基本思路是采用控制变量法。（1）保持物体的质量不变，测量物体在不同外力作用下的加速度，探究加速度与外力的关系。探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法，也可以彩比较的方法，看不同的外力与由此外力产生的加速度的比值有何关系。（2）保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与力的关系。探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法。3实验方案：本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。（1）测量加速度的方案：采用较多的方案是使用打点计时器，根据连续相等的时间T内的位移之差x=aT2求出加速度。条件许可也可以采用气垫导轨和光电门。教材的参考案例效果也比较好。（2）提供并且测量物体所受的外力的方案：由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力。教材的参考案例提供的外力比较容易测量，采用这种方法是不错的选择。4 对实验结果的分析是本实验的关键。如果根据实验数据描出的a-F图象和a-1/m图象都非常接近一条通过原点的直线，也只能说我们的实验结果是“在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；在外力不变的条件下，加速度与质量成反比。”这一结果决不能说找出了定律，一个定律的发现不可能是几次实验就能得出的。 范例精析例1 在图4-2-1中，一个乒乓球向运动员飞来，运动员可以用球拍突然改变乒乓球的速度大小和方向。如果换一个排球向运动员飞来，运动员仍然用球拍击球，其结果与击乒乓球有何不同？简述理由。 解析 单手用球拍击排球，我们可能没有试过，但是相信单手击排球的经历都会有过。生活经验告诉我们，改变排球的速度大小与方向要比改变乒乓球的速度大小与方向难得多。用乒乓球拍击排球，排球的速度大小和方向都很难控制。原因是排球的惯性比乒乓球大得多。 拓展 如果说排球运动员也能自如地控制排球的速度大小和方向，那么排球运动员击球的力量肯定比乒乓球运动员击球的力量大得多。在球类运动中，运动员用多大的力，使球产生多大的加速度；运动员用什么方向的力，使球产生什么方向的加速度，是一个重点研究的问题。例2用力图4-2-2所示的实验装置能否探究加速度与质量的关系？能否探究加速度与外力的关系？如果可以请说明操作步骤，如果不可以请简述理由。 解析 用此实验装置可以定性地探究加速度与质量的关系，操作步骤如下：把两辆完全相同的小车放在水平地面上，让二个体重不同的同学各站在一个玩具滑板车上，通过手相互对推，测量他们从分手到静止各自位移的值x1 和x2，根据2ax=vt2就可以他们分手时各自的速度v1和v2各是多少，谁的速度大，他获得的加速度就大。由于两位同学和小车所受的外力是相同的，只要测量出小车和两位同学的质量，就能定性比较加速度与质量的关系。如果两人的质量相同，因为相互作用总是相同，只能验证相同质量相同外力时加速度也相同，这是本装置的缺点。 拓展 也可以用如图4-2-3所示的斜面和小车做实验研究加速度与外力的关系。选择摩擦阻力很小的小车和长木板（两长木板长度相等）。调整两车同时静止释放的起始位置，使两车在斜面的对接处相遇。如果两车的质量相等，只要测量斜面末端的高度H1 和H2和小车各自的位移，就可以比较质量相同时加速度与外力的关系。这个装置的缺点是不能研究加速度与质量的关系。例3通过那些方法可以验证a与F的正比关系?经验告诉我们在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小，这可能是“a与m成反比”或“a与m2成反比”等等，有何办法知道a与m成反比? 解析 直接验证：比例法：验证F1/F2=a1/a2 或 F1/a1=F2/a2 图象法：作aF图象，看其是否为过原点的直线 间接验证：根据本实验设计，两车同时运动，同时停止，具有相同的运动时间，因为x=at2 /2，所以 x1/x2=a1/a2由此可见只要验证x与F的正比关系即可。 例4图4-2-4是某同学利用教材提供的方案进行实验时，正要打开夹子时的情况。指该同学的几个错误。 解析 未平衡摩擦力。应用交流电源。拉小车的细线应与木板应平行。小车应靠近打点计时器。打点计时器置于木板右边 例5 某学生用图4-2-4所示的装置做实验时，保持小车的质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示： F / N0.200.300.400.50a / ms-20.100.210.290.40 根据表中的数据在图4-2-5中作出a-F图线。（1）把图线延长，看看图线是否通过原点？如果不通过原点，试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤？（2）这条图线在F轴上截距有何物理意义？ 解析 根据表中数据描出的点和作出的图象见图4-2-4，图象并没有通过原点。由图象可以看出，当F=0.1N时a=0，说明小车受到的摩擦力为0.1N。操作过程中可能遗漏了平衡摩擦力这一步骤。 拓展 如果测出的图象在纵轴上的截距大于零，则说明F=0时a0，产生的原因可能是平衡摩擦力时木板倾斜角过大。 能力训练1 外力是使物体产生_的原因物体运动状态发生改变时，物体一定具有_，物体一定受到_的作用加速度、加速度、外力2 质量一定时物体的加速度与它所受的外力成 ；外力一定时加速度与物体的质量成 。正比，反比3 某两个同学用图4-2-6所示的装置（图中A为小车，B为带滑轮的长木板，C为水平桌面），分别在探究加速度与外力间的关系实验中，各自得到的图象如图4-2-6中甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是 ，乙是 平衡摩擦力时，木板倾角过大；平衡摩擦力时，木板倾角太小4 在保持质量不变时加速度与物体受力间关系的实验中（使用图4-2-7所示的装置），小车质量M和砝码质量m分别选取下列四组值AM=500g，m分别为50g、70g、100g、125gBM=500g，m分别为20g、30g、40g、50gCM=200g，m分别为50g、75g、100g、125gDM=200g，m分别为30g、40g、50g、60g若其它操作都正确，那么在选用 组值测量时所画出的图线较准确在选用此组值，m取 g时实验误差较大B 505 a、b、c、d四位同学在做验证牛顿第二定律的实验（使用图4-2-6所示的装置），设小车质量和车上砝码质量之和为M，砂及砂桶的总质量为m，分别得出如图4-2-7中a、b、c、d四条图线，其中图a、b、c是aF图线，图d是a1/M图线，则以下列说法中正确的是： （ ACD ）Aa和b较好地把握了实验条件M远大于mBc和d则没有把握好实验条件M远大于mCa同学长木板的倾角太小，而b同学长木板倾角太大Da、b、c三同学中，c同学较好地完成了平衡摩擦力的操作6关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( A ) 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 7物体速度改变有几种情况?在每种情况下，合外力对物体作用的效果如何? 物体速度改变指速度的大小或方向或大小和方向的改变台外力不为零时,可改变物体运动的速度,使物体产生加速度 8 某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图4-2-9所示（使用图4-2-3所示的装置）,图中前几个点模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=_m/s, vC=_m/s, vD=_m/s, vE=_m/s,由此测得小车的加速度是多大？0.253m/s 0.328m/s 0.403m/s 0.478m/s 0.75m/s29某同学在做“当外力一定时，加速度和质量的关系”的实验时，得到下表中的实验数据：（1）请使用a-1/m图象来处理这些数据，并说明为什么不用a-m图象来处理数据。（2）根据作出的图象，可以得到的结论是小车的加速度与它的 图略，质量成反比10如图4-2-10所示是甲、乙两个物体运动的v-t图象,根据图象回答：（1）哪个物体加速度大?（2）哪个物体速度变化快?（3）如果它们受到的力相等，那么哪个物体的惯性大?（4）如果它们的质量相等，那么哪个物体所受力大? （1）甲大（2）甲快（3）乙大（4）甲大(:单位时间内速度变化较快,即物体的加速度较大在受到相等的力的作用下,速度变化越快的物体,运动状态容易改变,即惯性小所以乙物体的惯性大质量相等的物体,运动状态改变越容易,说明受到外力越大由于甲运动状态较容易改变,所以甲受到的外力较大)四、力学单位制要点导学1、单位制的概念基本单位和导出单位一起组成了单位制。2、国际单位制（SI）就是由七个基本单位和用这些基本单位导出的单位组成的单位制。3、国际单位制（SI）中的基本单位：力学中有三个基本单位：长度的单位米，国际符号m、质量的单位千克，国际符号、时间的单位秒，国际符号s。以下基本单位将在今后学习电学中有一个基本单位：电流强度的单位安培，国际符号A；热学中有二个基本单位：物质的量的单位摩尔，国际符号mol；热力学温度的单位开尔文，国际符号K；光学中有一个基本单位：发光强度的单位坎德拉，国际符号cd。4、力学中除了三个基本单位外，用这三个基本单位推导出来的单位都是导出单位。现举例如下：力的单位牛顿。F=ma 1N=1m/s2. 功的单位焦耳。W=FS 1J=1Nm=1m2/s2. 功率的单位瓦特。P=W/t 1W=1m2/s3. 值得指出的是国际单位（SI）单位还有辅助单位，例如平面角的单位弧度就是它的辅助单位：平面角的单位弧度（rad），弧度是一个圆内两条半径之间的平面角。若两条半径在圆周上截取的弧长与半径相等，这两条半径之间的夹角就是1弧度（rad）。5、应该指出，国际单位制不是唯一的单位制，只是因为全世界推广使用国际单位制，所以我们的教材和绝大部分参考资料都使用国际单位制。举个例子来说，我们可以以“厘米、克、秒”这三个单位作为基本单位组成一套单位制，这套单位制就叫做厘米、克、秒制。由此可见“厘米、克、秒”这些单位是非国际单位制单位，在国际单位制中它们既不是基本单位，也不是导出单位，因为它们根本不是国际单位制里面的单位。6、一个物理公式不仅决定了物理量之间的数量关系，而且决定了物理量之间的单位关系，所以导出单位都是由物理公式决定的。统一使用国际单位制单位的好处是，只要已知量全部使用国际单位制单位，求出的未知量一定也是国际单位制单位，更大的好处是便于国际交流。7、在国际单位制中，牛顿第二运动定律的公式是F=ma，就是说式中的比例常数k=1。在其它单位制中，比例常数就不一定等于1，因此我们应该自觉使用国际单位制。 范例精析例1 下列物理量的单位中，哪些属于国际单位制的基本单位？哪些不属于国际单位制中的单位？A、毫米（mm） B、米（m） C、克（g）D、千克（kg） E、牛（N） F、焦耳（J） 解析 在力学单位制中，长度、质量、时间三个物理量的单位都是基本单位，但在国际单位制中，质量的单位是kg，长度的单位是m，时间的单位是s，以kg、m、s为基本单位的导出单位和这几个基本单位一起构成了国际单位制中的力学单位制。上述单位中属于国际单位制基本单位的有B、D。上述单位中不属于国际单位制中单位有A、C。 拓展 毫米和克虽然分别是长度单位和质量单位，但它们都不是国际单位制中的单位。所以不能认为长度、质量和时间单位就是国际单位制单位，正确的认识是：质量的单位kg，长度的单位m，时间的单位s一起构成了国际单位制中的力学基本单位。 例2 写出下列物理量在国际单位中的单位（用符号表示）1、力；2、速度；3、加速度；4、压强。 解析 导出单位都是依据物理公式推导出来的。1、由F=ma知，力的单位是“kgm/s2” 即“ms-2”2、由v=x/t知，速度的单位是“m/s” 即“ms-1”3、由a=v/t知，加速度的单位是“m/s2”即“ms-2”4、由P=F/S知，压强的单位是“kg/s2m” 即“kgm-1s-2” 拓展 在国际单位制中，所有导出单位都可以用“m、kg、s”的指数形式表示。 例3 请把下列物理量与单位一一对应起来（用直线连接）（1）力 A、kgm2/s3（2）压强 B、kgm/s2（3）功 C、kgm2/s2（4）功率 D、kg/(s2m) 解析 物理公式不仅决定了物理量间数量的关系，也决定了物理量间单位的关系，推导物理量的单位一定要借助于物理公式。如由F=m和=x/T2可得力的单位应是kgm/s2；在力的单位基础上由p=F/S可得压强的单位应是kg/(s2m)，由W=Fs可得功的单位应是kgm2/s2；再由P=W/t可得功率的单位是kgm2/s3。所以正确的联接是（1）与（B），（2）与（D），（3）与（C），（4）与（A）。 拓展 由此例可以看出，有时候根据物理量的单位就能判断结果是否有错误。例如运算中出现F=mv1+mv2，就可以发现公式两边的单位不同，这个公式肯定错了。 例4 质量1.5t的汽车在平直公路上作匀加速运动，在5s内速度从v136km/h增加到v254km/h，汽车所受的阻力是车重的0.05倍，求发动机的牵引力。(g10m/s2)解析 首先要把非国际单位制单位的物理量转化为国际单位制单位。m=1500，v110m/s，v215m/s。本题是已知运动情况，求解受力情况。先求加速度：v2v1+at,a=1m/s2.以加速度方向为正方向，F合=F-0.05mg=ma, F=m(a+0.5)=15001.5=2250N.物体由25m高处从静止开始下落，落至地面共用时间2.5s，若空气阻力大小恒定，则空气阻力是重力的多少倍?（g=10m/s2）解析 本题也是已知运动情况，求解受力情况。先求加速度a：x=at2/2，a=8m/s2。以竖直向下为正方向，F合=mg-Ff=ma, Ff=m(g-a)=2m ,Ff/mg=1/5=0.2. 拓展 从以上两例中可以看出，用牛顿运动定律立方程时，应该先选定一个正方向。 能力训练1、在国际单位制中，长度的基本单位是_，质量的基本单位是_，时间的基本单位是_。米、千克、秒2、写出下列物理量的国际单位（用符号表示）力：_，速度： ，加速度：_，压强：_N、m/s、m/s2、N/m23、下列有关力学单位制的说法中，正确的是（ ） A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 B力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、物质的量和速度 C力学单位制中，采用国际单位的基本单位有牛顿、千克、米、秒 D单位制中的导出单位可以用基本单位来表达4、下列物理量中，其单位属于基本单位的是（） A力 B时间 C位移 D速度5、关于力学单位制，下列说法正确的是（ ） Akg、m/s、N是导出单位 Bkg、m、s是基本单位 C在国际单位制中，质量的单位是g，也可以是kg D在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式是F=ma6、下列物理量的单位中，属于国际单位制中的导出单位的是（） A牛顿 B秒 C焦耳 D千米7、在国际单位制中功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示瓦正确的是（ ） A焦/秒 B牛米/秒 C千克米2/秒2 D千克米2/秒3、测量“国际单位制选定的三个力学基本物理量”可用下列哪一组仪器？（ ）A米尺、弹簧秤、秒表 B米尺、测力计、打点计时器C量筒、天平、秒表 D米尺、天平、秒表、在研究匀变速直线运动的实验中，取相邻计数点间的时间间隔T=0.10s，测得相邻时间间隔内的位移之差x=1.2cm，若还测得小车的质量m=500g，则关于加速度、合力的大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是（）Aa=x/T2=1.2/0.102=120m/s2 Ba=x/T2=1.210-2/0.102 m/s2=120m/s2CF=ma=5001.2=600N DF=ma=0.51.2=0.60N10、对于下列物理量或单位，按要求选择填写：A密度 B米秒 C牛顿 D加速度 E质量 F秒 G米 H长度I时间 J千克 K力 L位移(1)属于物理量的是 ，其中属于矢量的是 ，属于标量的是 ；(2)属于物理量的单位的是 ，其中属于国际单位制中基本单位的是 ，属于导出单位的是 A D E H I K L，D K L，A E H I，BC F G J，F G J，BC11、一个静止在光滑水平面上的小球质量为g，今有.2的向东的水平力作用于此小球，求该当力作用了s时小球的位移是多少？3m12、一辆小车的质量为g，初速度为m/s，在与速度方向相同的大小为的外力作用下，s末小车的速度是多大？52m/s13、一辆质量为t的汽车在高速公路上以108km/h的速度行驶，若要求汽车遇紧急情况时刹车滑行距离不得超出m。问紧急刹车时对汽车的制动力至少应多大？6.25104N14、2003年10月15日9时整，“长征”二号型火箭在震天憾地的轰鸣中腾空而起，她带着“神舟五号”急速飞向太空。“长征”二号型火箭首次采用了包括故障检测系统和逃逸系统在内的55项新技术，达到国际先进水平。火箭全长58.3米，起飞质量479.8吨，是目前中国研制的火箭中最长、最重的火箭。“神舟五号”总长8.86m，飞船包括轨道舱、返回舱、推进舱和附加段，总质量7790千克。问：（1）需要多大的合外力才能使火箭和飞船产生5m/s2的加速度。（2）如果火箭点火时发动机对火箭的推力是竖直向上的，并且已知火箭和飞船的加速度为10m/s2,方向竖直向上此时发动机对火箭的推力是多大？(1)2.44106N (2)9.75106N五、牛顿第三定律 要点导学牛顿第一定律和牛顿第二定律解决了一个质点运动规律的问题，但自然界的物体是相互联系、相互影响、相互作用的。一个物体受到其他物体作用的同时也会对其他物体有作用，不讨论物体间的相互作用就不能比较全面地认识物体的运动规律，也就无法解决某些实际问题。因此只有牛顿第一定律和牛顿第二定律是不够的，必须加上牛顿第三定律才能构成比较全面的反映机械运动规律的运动定律。在分析物体受力和求解某些不便直接求解的力时，经常要用到牛顿第三定律。1、牛顿第三运动定律的内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。2、应该能正确领会牛顿第三运动定律的物理意义，牛顿第三运动定律实质上揭示了物体间的作用是相互的，力总是成对出现的，物体作为施力物的时候它也一定是受力物。要知道作用力与反作用力是同时产生、同时消失、同时同样变化、一定是同一性质的力。并且作用力和反作用力“大小相等、方向相反”的关系与两个物体相互作用的方式、相互作用时的运动状态均无关。3、要能区分相互平衡的两个力与一对作用力、反作用力。现将一对相互作用力与一对平衡力列表进行比较如下：一对力比较项目一对平衡力一对作用力与反作用力不同点两个力作用在同一物体上两个力分别作用在两个不同物体上两个力涉及三个物体两个力涉及两物体可以求合力，且合力一定为零不可以求合力两个力的性质不一定相同两个力的性质一定相同两个力共同作用的效果是使物体平衡两个力的效果分别表现在相互作用的两个物体上一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力两个力一定同时产生、同时变化、同时消失共同点大小相等、方向相反、作用在一条直线上 范例精析例1 跳高运动员从地面跳起,这是由于（ ）A.运动员给地面的压力等于运动员受的重力B.地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力C.地面给运动员的支持力大于运动员受的重力D.地面给运动员的支持力等于运动员给地面的压力 解析 跳高运动员要从地面跳起，必须具有竖直向上的加速度，所以地面给运动员的支持力必须大于运动员的重力。而地面给运动员的支持力与运动员给地面的压力是一对作用与反作用力，必定大小相等、方向相反。所以本题正确的选项是CD。 拓展 本题容易错选A，防止出错的关键是知道运动员具有向上的加速度，运动员不是处于平衡状态。也就是说即使在水平面上，重力等于支持力也是有条件的。这里只有地面给运动员的支持力与运动员给地面的压力大小相等是无条件成立的。再看一习题, 手托着一木块，由静止开始向下加速运动，手对木块的支持力应该（ ）A.小于木块对手的压力 B.等于木块对手的压力C.大于木块对手的压力 D.小于木块所受的重力这里手对木块的支持力和木块对手的压力一定等大反向，但木块的重力一定大于手对木块的支持力，所以正确的选项是BD。 例2 一个物体静止地放在水平桌面上，求证物体对桌面的压力的大小等于物体所受重力的大小。解析 证明：设一质量为m的物体放在水平桌面上，桌面对物体的支持力大小为FN，物体对桌面的压力大小为FN，如图4-5-1所示，则依据牛顿第二定律可知：FN=mg （1）依据牛顿第三定律可知： N=N （2）所以N=N，即物体对桌面的压力的大小等于物体所受重力的大小 拓展 做证明题时，首先必须把相关的物理情景和所使用的物理量交代清楚，在证明过程中要把证明依据交代清楚，有必要的推理过程，最后有结论。容易看出，上述的证明中（1）式成立是有条件的，而（2）式成立是无条件的。 例3 置于水平面上的小车，有一弯折的细杆，弯折成角度，如图4-5-2所示，其另一端固定了一个质量为m的小球问：（1）小车静止时小球对杆的作用力；（2）当车子以加速度a向左加速前进时，再求小球对细杆的作用力。 解析 小球对细杆的作用力很难直接求出，依据牛顿第三定律转移研究对象，只要能求出细杆对小球的作用力，其反作用力就可求出。（1）以小球为研究对象，小球受两个力的作用：重力G和杆对它的作用力F，这两个力是一对平衡力，所以此时杆对小球的作用力F方向沿竖直向上，大小等于小球的重力mg。小球对杆的作用力方向竖直向下，大小等于mg。（2）当车子以加速度向左加速前进时，把杆对小球的作用力F沿水平和竖直方向分解，水平分力为F1，竖直分力为F2，如图4-5-3所示，由牛顿第二定律可知：F2-mg=0F1=m 杆对小球的作用力F=。故球对细杆作用力，F=F=，方向如图4-5-3，tan=a/g。 拓展 有的同学会错误地认为细杆对小球作用力F的方向沿细杆向上，产生这种错误的原因是没有区分绳子和细杆对小球作用力的特点，绳子的拉力一定沿着绳子的收缩方向，而细杆的作用力就不一定沿着细杆方向。由图4-5-3可以看出，只有当a=gtan时，杆对小球的的力才沿杆子方向。能力训练1、力是_的相互作用，物体间相互作用的这一对力，通常叫做_和_物体间、作用力、反作用力2、两物体之间的作用力和反作用力总是_，_，_这就是牛顿第三定律大小相等，方向相反，作用于同一直线上3、一对作用与反作用力和一对平衡力的主要区别如下 一对作用与反作用力一对平衡力 略（详见要点导学）4、物体静止在水平桌面上，下列说法正确的是（ C ） A物体受到桌面的支持力等于物体的重力，但它们不是一对平衡力 B物体对桌面的压力就是物体的重力，它们是一对作用力与反作用力 C物体对桌面的压力大小等于桌面对物体的支持力的大小，它们是一对作用力与反作用力 D物体对桌面的压力的大小等于桌面对物体的支持力，它们是一对平衡力5、下列说法正确的是 （ CD ） A拔河比赛时，胜方拉对方的力大于败方拉对方的力 B马能拉车前进是因为马对车的拉力大于车对马的拉力 C太阳对地球的吸引力与地球对太阳的吸引力大小一定相等 D用铁锤钉钉子，锤对钉的打击力与钉对锤的作用力大小一定相等6、关于作用力与反作用力，下列说法中正确的是（ABD） A作用力和反作用力一定是同一性质的力 B作用力与反作用力一定同时产生，同时消失 C作用力与反作用力的作用效果一定互相抵消 D作用力与反作用力的大小一定相等，方向一定相反7、下列说法中正确的是（ ）A人走路时地对脚的推力大于人对地的蹬力,所以人才能向前进B只有人站着不动时人对地的压力才与地对人的弹力等大C.人站着在地面上时人对地的压力总是与地对人的弹力等大D.以卵击石时,石头对卵的压力与卵对石头的弹力等大8、手托着一木块，由静止开始向上减速运动，手对木块的支持力应该（ ）A.小于木块对手的压力 B.等于木块对手的压力C.大于木块对手的压力 D.小于木块所受的重力9、弹簧拉着木块在竖直平面内匀速下降,弹簧拉木块的力与木块拉弹簧的力是（B） A.一对平衡力B.一对作用力反作用力C.大小相等，方向相反，作用在一条直线上D.大小相等，方向相反，作用在同一物体上10、关于速度、加速度和合外力之间的关系，下述说法正确的是（ ）A.做匀变速直线运动的物体，它所受合外力是恒定不变的B.物体的合外力方向与它的加速度方向相同，与它的速度方向相反，则它的速度一定减小，加速度一定增大C.物体受到的合外力增大时，物体的运动速度一定加快D.物体所受合外力为零时，物体的速度一定等于零11、在一根细线下挂着一个静止的物体，在剪断细线的瞬时（ ）A.物体同时具有加速度和速度B.物体立即获得加速度，速度仍为零C.物体立即获得速度，加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零12、有一位女跳伞员在空中跳伞时，不幸伞末全部张开，如图4-5-4所示，眼看就要酿成惨剧，但她非常沉着，在快落到地面时，她用尽全力将未张开的伞向下猛拉，结果落到地面后，虽然受了伤却保住了性命，试用牛顿第三运动定律解释这个现象.运动员猛力向下拉伞时，伞也对人施以等大的向上的拉力，若此拉力大于人的重力，人就会减速下降。13、分析下面两段内容，并按要求完成答题.(1)有人说:“喷气式飞机喷出的气体向后推动空气，空气就向前推动飞机，喷气式飞机正是由于受到了这个推力才能克服阻力向前飞行.”这种说法错在哪里?正确的说法是什么?(2)如图4-5-5所示，小鸟说:“我喜欢牛顿第三定律”，分析小鸟飞行与牛顿第三定律的关系.（1）应该说：喷气式飞机向后喷出气体时，给气体向后的推动力，同时气体给飞机向前的推动力，喷气式飞机正是由于受到了这个推力才能克服阻力向前飞行.（2）小鸟向后推动空气，空气同时推动小鸟，小鸟才可以飞翔。14、如图4-5-6所示，一个物体静止地悬挂在弹簧秤下方，试证明物体对弹簧秤的拉力的大小等于物体所受重力的大小。略（参考要点导学例题2） 六、牛顿运动定律应用一 要点导学1分析物体的受力情况的能力。关于力和运动有两类基本问题：一类是已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；另一类是已知物体的运动情况，确定物体的受力情况。通过本节教材的学习，要求能从物体受力情况确定物体的运动情况，能从运动情况确定物体受力情况。2培养综合运用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题的能力。具体地说有以下两种情形：（1）已知物体受力情况确定运动情况：在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态（即求出物体运动的速度和位移），处理这类问题的基本思路是：先分析物体的受力情况，求出合外力根据牛顿第二定律（F=ma）求出加速度，再利用运动学的有关公式求出