牛顿运动定律

1、教学方案 教师姓名 学科 物理 年级 学生姓名 高一 教材版本 填写时间 人教版 第四章（单元）第 阶段 观察期第（ ）周维护期 教师课时统计 课程名称 牛顿运动定律 课时计划 第（）课时 共（）课时 节 ）课时 共（）课时 上课 时间 第（ 教学目标 教学重点 同步教学知识内容： 个性化学习问题解决： 教学难点 一、夯实基础知识 14 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 它改变这种状态为止。 理解要点： （1 ）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持; （运动状态指物体的速 （2）它定性地揭示了运动与力的关系，即力是改变物体运动状态的

2、原因, 教学过程 度）又根据加速度定义: 加速度的原因。（不能说 加速度的原因”。）； a=2V，有速度变化就一定有加速度，所以可以说: “力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因” 力是使物体产生 ，也不能说“力是改变 （3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性一一惯性；一切物体都有保持原有运动状态 的性质，这就是惯性。惯性反映了物体运动状态改变的难易程度（惯性大的物体运动状态不容易 J-E - srtS e -i 改变）。质量是物体惯性大小的量度。 （4）牛顿第一定律描述的是物体在不受任何夕b力时的.状态。而不受外力的物体是不存在的，牛 顿第一定律不能用实验直接验证，但是建立在大量实

3、验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而 发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法，即通过大量的实验现象，利用人的逻辑思维, 从大量现象中寻找事物的规律; （5 ）牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，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，牛顿第一定律定性地给出了力与 运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。 F=ma. 2、牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。公式 理解要点： (1 )牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律研究其效果, 分析出物体的运动规律； 反过

4、来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况，为设计运 动，控制运动提供了理论基础; 与它的效果是瞬时对应关系, (2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力 力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速 度而不是速度; 教学过程 (3)牛顿第二定律是矢量关系, 加速度的方向总是和合外力的方向相同的, 可以用分量式表示, Fx=max,Fy=may,右F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度; 个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若 的某一个力，那么 a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。 F为物体受的某一 为物体受的若干

5、力中 (4)牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位一一牛顿(使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速 度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2 (5 )应用牛顿第二定律解题的步骤 明确研究对象。可以以某一个物体为对象， 也可以以几个物体组成的质点组为对象。， 设每 个质点的质量为 mi，对应的加速度为 ai，则有：F合=miai+m2a2+m3a3+, +mnan 对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律: 刀Fi=miai,刀F2=m2a2,刀Fn=mnan，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中， 凡属于系统内力的， 总是成对出现并且大小相等方向

6、相反的，其矢量和必为零， 所以最后得到的 是该质点组所受的所有外力之和，即合外力 对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况_(包括速度、加速度) 并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。 若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动一一一一般用平行四边形定贝(或三角形定则) 二.般用正交分解法解题(注意灵 那就必须分阶段进行受力分析，分 解题；若研究对象在不共线的三个以上的力一作用下做加速运动, 活选取坐标轴的方向，既可以分解力,也可以分解加速度) 当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况.有变化时, 阶段列方程求解。 注：解题要养成良好的习惯。 只要严格按照以上步骤解题，同时认

7、真画出受力分析图，标出 运动情况，那么问题都能迎刃而解。 (6)运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型(两类动力学基本问题) （1）已知物体的受力情况，要求物体的运动情况.如物体运动的位移、速度及时间等. （2）已知物体的运动情况，要求物体的受力情况（求力的大小和方向） 但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度, 答案. 两类动力学基本问题的解题思路图 解如下： 然后再由此得出问题的 可见，不论求解那一类问题，求解加速度是解题的桥梁和纽带，是顺利求解的关键。 3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直 线上。 理解要点：

8、 （1）作用力和反作用力相互依赖性，它们是相互依存，互以对方作为自已存在的前提; （2）作用 力和反作用力的同时性， 它们是同时产生、同时消失，同时变化，不是先有作用力后有反作用力; （3 ）作用力和反作用力是同一性质的力；（4）作用力和反作用力是不可叠加的，作用力和反作 用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力， 两个力的作用效果不能 相互抵消，这应注意同二力平衡加以区别。 用力反作用力和一对平衡力的共同点有: 作用力反作用力作用在两个不同物体上， （5）区分一对作用力反作用力和一对平衡力：一对作 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。不同点有: TV J -J- ”

9、 八I | -L ITM-11 PI H 1 *1 I H n B-H n I Il 而平衡力作用在同二个物体上；作用力反作用力一定是 同种性质的力，而平衡力可能是不同性质的力；作用力反作用力一定是同时产生同时消失的，而 平衡力中的一个消空，另一个可仍然存在。 4.物体受力分析的基本程序 ：（1）确定研究对象；（2）采用隔离法分析其他物体对研究对象的作 用力；（3）按照先重力，然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对 研究对象的弹力和摩擦力（4）画物体受力图，没有特别要求，则画示意图即可。 5.超重和失重：（1）超重：物体具有竖直向上的加速度称物体处于超重。处于超重状态的

10、物体对 支持面的压力F （或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即F=mg+ma. ； （2）失重：物体具有竖 直向下的加速度称物体处于失重。处于失重状态的物体对支持面的压力Fn （或对悬挂物的拉力） 小于物体的重力 mg，即FN=mg ma，当a=g时，Fn=0,即物体处于完全失重。 6、牛顿定律的适用范围：(1)只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系; 只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题; (3)只适用于宏观物体, 般不适用微观粒子。 二、解析典型问题 问题1必须弄清牛顿第二定律的矢量性。 牛顿第二定律F=ma是矢量式，加速度的方向与物体所受合外力的方向

11、相同。在解题时，可 以利用正交分解法进行求解。 例1、如图1所示，电梯与水平面夹角为 30，当电梯加速向上运动时, 人对梯面压力是其重力的6/5，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少 倍？ 问题2：必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。 牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果 产生加速度。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到的合外力的 大小和方向来决定的。 当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F=ma 对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、 同时变化、同时消 失。 例2、如图2 (a)所示，一质量为 m的

12、物体系于长度分别为 Li、匕的 两根细线上，Li的一端悬挂在天花板上， 与竖直方向夹角为0 , 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。 问题3:必须弄清牛顿第二定律的独立性。 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)，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速 度叠加的结果。那个方向的力就产生那个方向的加速度。 m M 例3、如图3所示，一个劈形物体 M放在固定的斜面上，上表面水平, 在水平面上放有光滑小球 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: A .沿斜面向下的直线 B 抛物线 C

13、.竖直向下的直线 D.无规则的曲线。 问题4：必须弄清牛顿第二定律的同体性。 加速度和合外力（还有质量）是同属一个物体的，所以解题时一定要把研究对象 确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。 例4、一人在井下站在吊台上，用如图4所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己 图4 提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。 吊台的质量m=15kg, 人的质量为 M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s2,求这时人对吊台的压力。 (g=9.8m/s2) 问题5:必须弄清面接触物体分离的条件及应用。 相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时,

14、 它们将要分离。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关问题。下面举例说明。 例5、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m的物 体,有一水平板将物体托住，并使弹簧处于自然长度。如图7所示。现让木板由静止开 始以加速度a（av g =匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。 问题6:必须会分析临界问题。 例8、如图10,在光滑水平面上放着紧靠在一起的AB两物体, B的质量是A的 2倍，B受到向右的恒力Fb=2N ,A受到的水平力F A=（9-2t）N , （t的单位是S）。从 t= 0开始计 时，则: A .A物体在3s末时刻的加速度是初始时刻的5/11

15、倍; B . t 4 s后，B物体做匀加速直线运动; 一 C. t = 4.5s时,A物体的速度为零; 图10 D . t 4.5s后,AB的加速度方向相反。 例9、如图11所示，细线的一端固定于倾角为45的光滑楔形滑块 A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加 速度a= 向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以 A 45 图11 .以平衡态或非平衡态下连接体问 a=2g的加速度向左运动时，线中拉力T= 问题7:必须会用整体法和隔离法解题。 两个或两个以上物体相互连接参与运动的系统称为连接体 题拟题屡次呈现于咼考卷面中，是考生备考临考的难点之一 例10、用质量为 m长度

16、为L的绳沿着光滑水平面拉动质量 为M的物体，在绳的一端所施加的水平拉力为F,如图14所示, 求: 图14 (1)物体与绳的加速度; (2)绳中各处张力的大小(假定绳的质量分布均匀，下垂度可忽略不计。 例11、如图16所示，AB为一光滑水平横杆，杆上套一轻环，环上系一长为L质量不计的细 绳，绳的另一端拴一质量为 m的小球，现将绳拉直，且与 AB平行，由静止释放小球，则当细绳 与AB成0角时，小球速度的水平分量和竖直分量的大小各是多少? 轻环移动的距离d是多少? 问题8必须会分析与斜面体有关的问题。 例12、如图17所示，水平粗糙的地面上放置一质量为M、倾角 为0的斜面体，斜面体表面也是粗糙的有一

17、质量为m的小滑块以初速度 Vo由斜面底端滑上斜面上经过时间t到达某处速度为零，在小滑块上滑 过程中斜面体保持不动。求此过程中水平地面对斜面体的摩擦力 与支持力各为多大? 问题9:必须会分析传送带有关的问题。 例13、如图18所示，某工厂用水平传送带传送零件，设两 轮子圆心的距离为 S,传送带与零件间的动摩擦因数为卩，传送 带的速度恒为V,在P点轻放一质量为 m的零件，并使被传送到右边的Q处。设零件运动的后 段与传送带之间无滑动，则传送所需时间为 ，摩擦力对零件做功为 例14、如图19所示，传送带与地面的倾角0 =37 ，从A到B的长度为16m，传送带以 Vo=1Om/s的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为 0.5 kg的物体，它与传送带 之间的动摩擦因数 =0.5，求物体从A运动到B所需的时间是多少？(sin37 =0.6,cos37 =0.8) f1 图20 a1 f2 a2 问题10:必须会分析求解联系的问题。 例15、风洞实验室中可产生水平方向的, 大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆 放入风洞实验室。小球孔径略大于细杆直径。 如图21所示。 (1)当杆在水平方向上