理化生牛顿运动定律必修1人教版物理

理化生牛顿运动定律必修1人教版物理第1页/共300页

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课件编辑说明第2页/共300页1牛顿第一定律2实验：探究加速度与力、质量的关系3牛顿第二定律4力学单位制5牛顿第三定律6用牛顿运动定律解决问题(一)7用牛顿运动定律解决问题(二)

本章总结提升第四章牛顿运动定律目录第3页/共300页第四章牛顿运动定律

第4页/共300页1牛顿第一定律1牛顿第一定律

第5页/共300页1牛顿第一定律

│三维目标三维目标1．知识与技能(1)理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持．(2)理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的．(3)理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．

第6页/共300页

2．过程与方法

(1)培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题绝不能主观臆断．正确认识力和运动的关系．

(2)帮助学生养成要从不同的角度对比研究问题的习惯．

(3)培养学生的逻辑推理能力，知道物体的运动是不需要力来维持的．1牛顿第一定律

│三维目标第7页/共300页

3．情感态度与价值观

(1)利用一些简单的器材，如小球、木块、毛巾、玻璃板等，来对比研究力与物体运动的关系，现象明显，而且更容易推理．

(2)培养科学研究问题的态度．

(3)利用动画演示伽利略的理想实验，帮助学生理解问题．

(4)利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系．鼓励学生大胆发言，并学以致用．

1牛顿第一定律

│三维目标第8页/共300页1牛顿第一定律

│

重点难点

[重点]

1．理解力和运动的关系．

2．理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系．

[难点]惯性与质量的关系．重点难点第9页/共300页1牛顿第一定律

│

教学建议本节要求学生了解亚里士多德关于力与运动的主要观点，了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想和方法；认识惯性的内涵，在知识的应用中体现“加强课程内容与生产、生活联系”的理念．

教学建议第10页/共300页学生已初步了解牛顿第一定律和惯性的基本内容．以初中知识为生长点，以教材内容为线索，借助演示实验，引导启发学生展开讨论，总结规律并得出结论，学习科学家把经验事实和抽象思维结合起来的科学思维方式．教与学的全过程应渗透科学方法的教育和思维能力的培养，体现新课程的三维教育目标．1牛顿第一定律│教学建议第11页/共300页1牛顿第一定律

│

新课导入

[导入一]力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因？人们正确认识这个问题，经历了漫长的历史过程，同样，学生要正确认识它，也要克服日常经验带来的错误认识，所以一开始就用了两个实验，让他们通过观察、思考，来澄清错误的认识．

新课导入第12页/共300页教师：通过前一章的学习，我们知道了物体的运动形式是多种多样的，那么物体为什么会有各种不同的运动形式呢？要讨论这个问题，必须进一步思考运动和力的关系，在力学中研究运动和力的关系这一学科叫做动力学．有了动力学知识，我们就可以解决两大类问题：可以根据物体的运动情况确定物体的受力情况，也可以根据物体的受力情况确定物体的运动情况．这就使得人类创造条件控制运动的梦想成为现实．例如，马路上的汽车可按人的意愿往任何方向以一定的速度行驶，人造地球卫星可以发射到预定的轨道上运转等．动力学的奠基人是牛顿，牛顿的三大运动定律是动力学的核心内容，也是学好整个力学知识的关键．从本节课开始，我们将先学习牛顿第一定律．

1牛顿第一定律

│

新课导入第13页/共300页

[导入二]尽可能多地呈现现实生活中与“没有持续外力作用，运动物体停止”相一致的事例，尽量让学生展示他们生活中已形成的观念，或者说引导学生尽量呈现出与亚里士多德观点一致的生活经验，然后提出亚里士多德的观点，让他们觉得所持观点有理论上的支持．在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态．1牛顿第一定律

│

新课导入第14页/共300页问题：怎样才能让小车运动起来呢？从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用．用力推动小车后放手，小车继续运动一段距离后停了下来．提问：小车停下来的原因又是什么？现在我们又可以得出：力也能使物体停止运动．那么力和运动之间关系如何呢？本节课我们就来探究这个问题．前面我们已经学过了描述运动的方法，也学过了力的基本知识，现在，请同学们讨论一下，力和运动有什么样的关系呢？请结合日常生活中的例子来说明．1牛顿第一定律

│

新课导入第15页/共300页1牛顿第一定律

│

温故知新温故知新初中时我们已经学习了牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持________状态或____________状态．牛顿第一定律也叫惯性定律．惯性是指一切物体都有保持________运动状态的特性．那么你知道惯性大小是用什么量度的吗？静止

匀速直线运动

原有

[答案]质量

第16页/共300页1牛顿第一定律

│自主探究自主探究

►知识点一理想实验的魅力人类对力和运动关系的认识经历了一个漫长的过程．

1.认识历程物体运动

代表人物时间提出观点的基础观点亚里士多德17世纪前日常生活经验力是维持____________的原因伽利略17世纪理想实验物体的运动不需要力来维持，力是改变____________的原因物体运动状态

第17页/共300页

1牛顿第一定律

│自主探究代表人物时间提出观点的基础观点笛卡儿17世纪伽利略的推论及自己的研究如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着____________运动，既不会停下来，也不会偏离运动的方向牛顿17世纪末前人研究基础及自己的研究牛顿运动定律一条直线

第18页/共300页

2.伽利略理想实验

(1)实验：伽利略基于摩擦力使小车的速度改变这一可靠的事实，设计了一个无摩擦的理想实验.如图4－1－1所示，让小球沿一个斜面从静止状态滚下来，小球将“冲”上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将会上升到__________.如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程．他推导说，继续减小斜面的倾角，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定的速度继续________.图4－1－1原来的高度

1牛顿第一定律

│自主探究运动下去

第19页/共300页

(2)推论：一切运动着的物体在没有受到外力的时候，它的速度将________，并且一直运动下去.

(3)理解：伽利略的理想实验是以______________为基础，经过思维的抽象，抓住____________，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了________．伽利略的研究方法是把实验和________结合起来的一种科学研究的重要方法．1牛顿第一定律

│自主探究保持不变

可靠的实验事实

主要因素

自然规律

逻辑推理

第20页/共300页

[想一想]将一本书平放在桌子上，用力猛推它一下，看看当推力停止作用时，书是否也立刻停止运动了？在书的下面垫几支圆柱形的铅笔，再用力推动书本，看看当推力停止作用时，情况与没垫铅笔时有什么不同？为什么？

[答案]不是；垫铅笔时书运动的时间和距离更长；因为初速度相同时，阻力变小．1牛顿第一定律

│自主探究第21页/共300页

►知识点二物体的运动状态

1．运动状态保持不变：当物体的速度大小和方向都保持不变时，则这个物体的运动状态保持不变．

2．运动状态的改变：当物体的速度发生变化时，则这个物体的运动状态发生了变化．物体的运动状态变化有以下三种情况：①速度的方向不变，只有大小改变．②速度的大小不变，只有方向改变．③速度的大小和方向都发生改变．1牛顿第一定律

│自主探究第22页/共300页

[想一想]怎样判断物体的运动状态有没有变化？

[答案]判断物体的运动状态是否变化只要看物体的运动速度是否变化即可．1牛顿第一定律

│自主探究第23页/共300页►知识点三牛顿物理学的基石——惯性定律

1.牛顿第一定律(惯性定律)

(1)内容：一切物体总保持________

____________，除非作用在它上面的力__________________．

(2)揭示：物体在________作用时的运动规律；力是改变物体________的原因；________都具有惯性．1牛顿第一定律

│自主探究匀速直线运动状态或静止状态

迫使它改变这种状态

不受力

运动状态

一切物体

第24页/共300页

2.对牛顿第一定律的理解

(1)物体不受外力作用有两种情况，一是指物体没有受到________对它的作用，这是理想的情况，该定律就是在这种假设下推出的，二是指物体在__________没有受到任何力的作用．

(2)定律中“静止状态或匀速直线运动状态”实质就是物体保持___

_____．即物体不受力的作用时，原来静止的物体将永远__________；原来处于运动状态的物体会保持原速度的大小和方向不变做_____

___.

物体只能处于一种状态，究竟处于哪种状态，由原来的状态决定.1牛顿第一定律

│自主探究任何外力

某一方向上

原状态不变

静止

匀速直线运动

第25页/共300页

[想一想]你能根据如图4－1－2所示的情景，判断出车子所处的状态吗？应用什么规律解释这种情景？图4－1－2

[答案]在减速(或突然刹车)牛顿第一定律

1牛顿第一定律

│自主探究第26页/共300页►知识点四惯性与质量

1.惯性：物体具有保持原来______

____________

__的性质叫做惯性．惯性是物体固有的基本属性．

2.惯性的量度：质量是物体惯性大小的______，物体的惯性只与物体的质量有关，质量越大，惯性________．

[想一想]为什么质量越大的物体的运动状态越难改变？

[答案]因为质量越大的物体惯性越大1牛顿第一定律

│自主探究匀速直线运动状态或静止状态

量度

越大

第27页/共300页1牛顿第一定律

│

典例类析►类型一对理想实验的理解

1．伽利略依据理想实验提出的观点：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故．物体不受外力作用，就会保持自己的速度不变，说明了运动并不需要力来维持．

2．理想实验是想象的实验，是不能用实验仪器来完成的，无法用现实的实验证明．典例类析第28页/共300页

例1

关于伽利略的理想斜面实验及其结论，下列说法正确的是(

)

A.不受力的作用时，物体一定静止

B.只要受到力的作用，物体就开始运动

C.不受力的作用时，运动的物体将一直运动下去

D.该实验不能在实际中得以实现，是因为实际中总有阻力存在

[答案]CD

1牛顿第一定律

│

典例类析第29页/共300页

[解析]伽利略的理想实验中推断出不受外力时，运动的物体将保持原有的速度运动下去，选项AB错误，C正确；在实际中，由于阻力总是存在的，物体在没有其他力与阻力抵消时，会慢慢停下来，选项D正确．

[点评]伽利略的理想斜面实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维说明物体在所受外力的合力为零(光滑水平面上)时，将以恒定的速度持续运动下去，从而否定了亚里士多德“运动需要外力来维持”的错误观点．伽利略的理想斜面实验只是说明了运动不需要力来维持，不能说明一切物体都有惯性．1牛顿第一定律

│

典例类析第30页/共300页

►类型二对牛顿第一定律的理解

牛顿第一定律说明了：

1．一切物体都有惯性，惯性是物体的固有属性．物体的运动状态越难改变，说明物体的惯性越大．

2．力是改变物体运动状态的原因.

3．物体运动不需要力来维持．1牛顿第一定律

│

典例类析第31页/共300页1牛顿第一定律│

典例类析

例2

关于牛顿第一定律，下列说法正确的是(

)

A.牛顿第一定律是由理想实验得出的规律

B.牛顿第一定律说明了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.牛顿第一定律说明了物体的运动不需要力来维持

[答案]ABD

第32页/共300页

[解析]牛顿第一定律是通过理想实验总结出来物理规律，不是实验定律，选项A正确；牛顿第一定律的后半句话说明力是改变物体运动状态的原因，选项B正确；惯性定律是物理规律，惯性是物体的固有属性，两者有本质的区别，是不相同的，选项C错误；牛顿第一定律的前半句话说明物体的运动不需要力来维持，选项D正确．

[点评]要从概念上辨析“惯性”、“惯性定律”、“运动状态”、“运动状态的改变”的本质区别，从牛顿第一定律也可称为“惯性定律”的原因进行分析．1牛顿第一定律│

典例类析第33页/共300页

变式

下列有关惯性和惯性定律的说法中，正确的是(

)

A.惯性定律就是研究物体的惯性

B.惯性定律揭示了物体具有惯性

C.惯性定律揭示了运动与力的定性关系

D.惯性就是指物体的匀速直线运动状态或静止状态

[答案]BC

[解析]惯性定律即牛顿第一定律，不是研究物体的惯性，而是研究物体在不受外力作用时的运动规律，选项A错误，选项BC正确．惯性是物体本身的一种属性，而不是物体的某一状态，选项D错误．1牛顿第一定律

│

典例类析第34页/共300页►类型三对惯性的理解

1．质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大．

2．力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．力越大，运动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变．1牛顿第一定律

│

典例类析第35页/共300页1牛顿第一定律

│

典例类析

例3关于惯性，下列说法正确的是(

)

A.汽车紧急刹车时，乘客向前倾倒，说明乘客具有惯性，汽车没有惯性

B.抛出去的标枪、手榴弹等靠惯性向远处运动

C.汽车上坡困难而下坡容易，说明汽车上坡时的惯性比下坡时的大

D.把手中的球由静止释放后，球能竖直加速下落，说明力是改变物体惯性的原因

[答案]B

第36页/共300页

[解析]一切物体都有惯性，物体的惯性由物体的质量决定，质量越大，惯性越大，综合得出，选项ACD错误，选项B正确．

[点评]从惯性的定义和惯性的决定因素进行分析判断．1牛顿第一定律

│

典例类析第37页/共300页1牛顿第一定律

│

典例类析

变式关于惯性，下列说法中正确的是(

)

A.在宇宙飞船中的物体惯性消失了

B.力是改变物体的惯性的原因

C.把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的惯性力

D.汽车紧急刹车后，轮子不转了，汽车还要向前滑动是由于惯性的缘故

[答案]D

第38页/共300页

[解析]任何物体在任何时候都有惯性，力不能改变物体的惯性，选项AB错误；物体向上抛出能继续上升是由于惯性的缘故，不存在一个向上的惯性力(这个向上的力没有施力物体，根本就不存在)，选项C错误；汽车刹车后还要向前滑动是由于惯性的缘故，选项D正确．1牛顿第一定律

│

典例类析第39页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

2实验：探究加速度与力、质量的关系

第40页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│三维目标三维目标

1．知识与技能

(1)理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．

(2)通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．

(3)培养学生的动手操作能力．

第41页/共300页

2．过程与方法

(1)指导学生半定量地探究加速度和力、物体的质量的关系，知道用控制变量法进行实验．

(2)让学生自己设计实验，根据自己的实验设计进行实验．

(3)对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题．

3．情感态度与价值观

(1)通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．

(2)通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．

(3)培养与人合作的团队精神．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│三维目标第42页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

重点难点

[重点]

1．控制变量法的使用．

2．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．

3．实验数据的分析与处理．

[难点]

1．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．

2．实验数据的分析与处理．重点难点第43页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

教学建议本节课学生可能会设计出各种可行或不可行的实验方案，因此应尽可能的多准备、多提供一些实验室已有的器材，以便供学生选用，可提供下列器材：多媒体，小车，一端带定滑轮的长木板，带小盘的细线，砝码(规格：10g、20g、30g、40g，牵引小车)，钩码(50g)4个(用来改变小车的质量)，打点计时器，纸带，课本P73图4.2－5的实验器材2套：气垫导轨，刻度尺，秒表，计算机等．

教学建议第44页/共300页教学内容的组织要得当

(1)首先要符合课程标准的基本要求，贴近绝大多数学生的认识水平．本节课探究加速度与力的关系，学生已探究过小车速度随时间变化的规律，已具有了利用打点计时器测小车加速度的基本技能和方法，所以为大部分学生准备了足够的“利用打点计时器探究小车加速度与力的关系”的实验器材．

(2)其次要紧跟现代科学技术、社会生活的发展水平．本次探究为学生提供了气垫导轨1套，利用光电门测速的研究，更具有现代研究的特色．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

教学建议第45页/共300页

(3)再则还要留给教师开展教学内容和学生在一定范围内选择学习内容的空间．本次探究也为学生提供了课本P73图4.2－5的实验器材2套，此套方案虽不能直接测出加速度，但利用“比较”的研究方法，不同于用打点计时器测出加速度绘出a－F图研究的方法，这样给学生自主选择的空间，学生更有主人翁的意识积极主动地参与研究，也便于培养学生的发散思维，领悟用不同的方案、不同的方法殊途同归．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

教学建议第46页/共300页教学方式方法选择要贴切，运用要有科学性、艺术性以自主(设计方案、选择器材)、合作(四人一组)、探究为原则，注意结合学生和教材的特点选择不同的教学方法，以达到激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，让学生饶有兴趣地参与到教学的全过程中来，经过自己的思维活动和动手操作获得知识的目的，从而体验到科学探究的全过程、其中的乐趣和成功感．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

教学建议第47页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

新课导入

[导入一]自主探思如果你骑自行车带一名同学在操场上行驶，在加速时，突然车上的同学跳下车，你能感觉得到吗？诱学导思

2003年10月16日，“神舟”五号在内蒙古自治区草原上回收着陆，在着陆前，要打开一个巨大的降落伞，这有什么作用呢？

新课导入第48页/共300页探究新知问题展示一辆小汽车从静止加速到100km/h，只需要十几秒时间，而满载的货车加速就慢得多．这说明物体加速度的大小与质量有关．赛车质量与一般的小汽车相仿，但因安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在4～5s的时间内从静止加速到100km/h，说明加速度的大小还与物体受力的大小有关．为了探究一个量与几个量之间的关系，我们常采用控制变量法．例如，可先让质量不变，找出加速度与力之间的关系．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

新课导入第49页/共300页

[导入二]情景导入多媒播放十字路口红绿灯时摩托车、载重汽车减速停止与加速启动的画画．通过以上画面我们可以看出，摩托车启动很快，而载重汽车启动慢，这是为什么呢？图4－2－12实验：探究加速度与力、质量的关系

│

新课导入第50页/共300页复习导入复习提问：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？回答：物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量．通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变：物体的质量越小，物体的运动状态较易改变．请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

新课导入第51页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

温故知新温故知新牛顿第一定律告诉我们：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因．物体的运动状态及其改变是由它所受的______决定的，而运动状态改变的难易程度又与其自身的__________有关系．那么我们自然会问：力、质量、加速度到底存在什么样的定量关系呢？力

质量

[答案]

F＝ma

第52页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究自主探究

►知识点一加速度与力的关系保持物体的质量不变，物体所受的力越大，物体的加速度________；物体的加速度与物体所受的力__________．作出加速度a与物体所受的力F的关系图象，以加速度a为______，力F为______，得到的a－F图象应为一条____________________，如图4－2－1所示．图4－2－1

越大

成正比

纵坐标

横坐标

过原点的倾斜的直线

第53页/共300页

[想一想]物体的加速度既与其所受的力有关，还与物体自身的质量有关，当我们研究这三个物理量之间的关系时，应采用什么办法？

[答案]当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变时，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论．这种研究问题的方法叫控制变量法，它是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第54页/共300页

►知识点二加速度与质量的关系保持物体所受的力不变，物体的质量越大，加速度______；物体的加速度与物体的质量______．作出加速度a与物体的质量m的关系图象，以加速度a为______，质量m为________，得到的a－m图象应为一条______，如图4－2－2所示．从图象中能够判断出在物体所受的力不变的情况下，加速度a随质量的增大而________，但不能判断出两者的定量关系，因此，我们的探究工作进入下一步．图4－2－2

越小

成反比

纵坐标

横坐标

双曲线

减小

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第55页/共300页纵坐标

图4－2－3横坐标

过原点的倾斜的直线2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第56页/共300页

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第57页/共300页

►知识点三制定实验方案的两个问题

1.测量(或比较)物体的加速度

(1)比较法测出两个初速度为0的匀加速直线运动的物体在相同的时间内发生的位移x1、x2，利用运动学公式可得：＝______.2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第58页/共300页

(2)利用打点纸带进行测量让小车拖着纸带运动，用_____

___在纸带上打下一系列的点，利用______求出小车运动的加速度．打出的纸带如图4－2－4所示．图4－2－4利用逐差法求加速度：a1＝________________，a2＝________________，a3＝________________，加速度的平均值：a＝____________.

打点计时器

逐差法

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第59页/共300页

2.测量物体所受的合力实验装置如图4－2－5所示，实验中应注意的问题：

(1)拉小车的细线应与长木板____；

(2)实验前应平衡摩擦力，在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块______，反复移动木板的位置，在不挂重物的条件下，使小车拖着纸带能够在斜面上____________，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力______________平衡．图4－2－5平行

薄木板

匀速运动

沿斜面的分力

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第60页/共300页

(3)在实验过程中，盘和重物的总质量应________小车和砝码的总质量．在该实验中，我们认为小车所受的拉力等于盘和重物的______________．

[想一想]怎样消除小车所受到的木板施加给它的摩擦力的影响？

[答案]可在木板下面垫一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动．远小于

总重力

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第61页/共300页

►知识点四怎样由实验结果得出结论在本探究实验中，我们首先猜想物体的加速度与所受的合力____________，与物体的质量____________，然后根据实验数据作出____________图象和__________________图象，都应是过原点的直线．

[想一想]通过实验探究加速度与合外力的关系，加速度与质量的关系，我们可以得出怎样的结论？

[答案]物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比．成正比

成反比

a－F

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│自主探究第62页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析►类型一加速度与力的关系

1．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示力F，力F的大小等于重物的重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，在误差允许的范围内，所描绘的各点大致分布在同一条过坐标原点的直线上．

2．实验结论：当保持物体质量不变时，物体产生的加速度与所受的力成正比．典例类析第63页/共300页

例1

(1)某小组在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到一条打点的纸带(如图4－2－6所示)，相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，写出计算加速度的表达式：________________________________________________________________________.图4－2－62实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第64页/共300页

(2)另一小组在该实验中得到一组实验数据如下表所示：F/N0.1960.2940.3920.4900.588a/(m·s－2)0.250.580.901.201.532实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第65页/共300页①请在图4－2－7的坐标中画出a—F的图线．

图4－2－72实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第66页/共300页

②从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是__________(填字母序号)．

A.实验中没有平衡摩擦力

B.实验中摩擦力平衡不够

C.实验中摩擦力平衡过度

D.实验中小车质量发生变化2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第67页/共300页

[点评]利用打点纸带求解加速度时，必须用逐差法进行求解；分析a－F图象，图线不过原点，即拉力不为0，而加速度为0，说明存在阻碍物体运动的力．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第68页/共300页

变式某学生在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，根据测得的数据作出的a－F图象如图4－2－8所示，则：

(1)图线不过原点的原因是什么？

(2)应该怎样处理这种情况？图4－2－8

[答案](1)平衡摩擦力时长木板与水平面之间的倾角过大

(2)减小长木板的倾角，重新平衡摩擦力

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第69页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第70页/共300页

例2在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，当力一定时，探究加速度与质量关系，以下做法正确的是(

)

A.平衡摩擦力时，应将装砝码的托盘用细线通过定滑轮系在小车上

B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D.实验数据处理时应作a－m图象寻找加速度与质量的关系

[答案]B

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第71页/共300页

2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第72页/共300页

变式某同学在“探究当力一定时，加速度和质量的关系”的实验时，得到实验数据如下表所示．

m/kga/(m·s－2)0.200.600.300.400.400.290.500.250.600.202实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第73页/共300页图4－2－92实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第74页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第75页/共300页►类型三探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系时我们采用控制变量法进行研究．探索物理规律是物理学研究的重要方法，其基本思路是：提出问题→猜想(作出假设)→进行实验(收集数据)→数据分析→得出结论→反复验证→得出定律．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第76页/共300页

例3在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图4－2－10所示的装置.

(1)本实验应用的实验方法是________.下列说法中正确的是________．图4－2－10

A.在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小

B.在探究加速度与力的关系时，应该改变小车的质量

C.在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a－图象

D.当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第77页/共300页

(2)某同学测得小车(小车质量保持不变)的加速度a和拉力F的数据如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.100.200.280.400.522实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第78页/共300页①根据表中的数据在图4－2－11的坐标图上作出a－F图象．②图线不过原点的原因可能是________________________________________________________________________．图4－2－112实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第79页/共300页

[答案]

(1)控制变量法CD

(2)①如图所示②小车与木板间有摩擦阻力，未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第80页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第81页/共300页

[点评]根据实验原理、注意事项综合分析求解；作图时注意把图象画成直线，让直线通过尽量多的点，不在直线上的分布在直线的两侧．2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第82页/共300页a/(m·s－2)1.02.04.06.08.1F/N0.51.02.03.04.02实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第83页/共300页表2a/(m·s－2)1.02.02.73.04.0/kg－10.250.500.690.801.02实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第84页/共300页2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第85页/共300页

[答案](1)如图所示

(2)物体的质量一定时，物体的加速度与物体所受的力成正比物体所受的力一定时，物体的加速度与物体的质量成反比2实验：探究加速度与力、质量的关系

│

典例类析第86页/共300页3牛顿第二定律

3牛顿第二定律第87页/共300页3牛顿第二定律

│三维目标三维目标

1．知识与技能

(1)掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式．

(2)理解公式中各物理量的意义及相互关系．

(3)知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的．

(4)会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算．

第88页/共300页

2．过程与方法

(1)通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气．

(2)培养学生的概括能力和分析推理能力．

3．情感态度与价值观

(1)渗透物理学研究方法的教育．

(2)认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法．

(3)通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣．3牛顿第二定律

│三维目标第89页/共300页3牛顿第二定律

│

重点难点

[重点]理解牛顿第二定律．

[难点]从牛顿第二定律角度理解惯性与质量的关系．重点难点第90页/共300页3牛顿第二定律

│

教学建议牛顿第二定律是动力学部分的核心内容，它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化率，即加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系；况且此定律是联系运动学与力学的桥梁，它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻，所以本节课的教学对力学是至关重要的．本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容，关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解，全面掌握牛顿第二定律，会应用牛顿第二定律解决有关问题．

教学建议第91页/共300页3牛顿第二定律

│

新课导入

[导入一]师：通过上一节课的实验，我们知道当物体所受的力不变时，物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？生：当物体所受的力不变时，物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比．师：当物体所受的力不变时，物体的加速度与其质量之间存在什么关系？生：当物体所受的力不变时，物体的加速度与物体的质量成反比．新课导入第92页/共300页师：当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？

3牛顿第二定律

│

新课导入第93页/共300页3牛顿第二定律

│

新课导入第94页/共300页3牛顿第二定律

│

温故知新温故知新前面我们已经从实验基础上知道了，物体的加速度与其所受的力成__________，与物体的质量成________，即a∝________.那么如何把这个式子写成等式的形式呢？正比

反比

第95页/共300页3牛顿第二定律

│自主探究自主探究

►知识点一牛顿第二定律

1.内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力______，跟它的质量__________，加速度的方向跟__________的方向相同．

2.表达式：F＝________________.

3．物理意义：牛顿第二定律是描述物体的加速度、物体的质量和物体所受的合力三者间定量关系的物理规律，是动力学的核心内容.成正比

成反比

作用力

ma

第96页/共300页

力

所受的合力

3牛顿第二定律

│自主探究第97页/共300页

(2)单位关系：只有定义了1N＝1kg·m/s2(能使1kg的物体产生1m/s2的加速度的力的大小)时，即各量的单位都采用国际单位制单位时，牛顿第二定律才有表达式F＝ma(此时k＝1).

(3)矢量关系：加速度a与合力F都是矢量，其表达式F＝ma是一个矢量式，加速度a的方向始终与______________的方向相同．

(4)瞬时关系：加速度a与合力F是瞬时对应关系，______产生，同时变化，同时______．

(5)同体关系：加速度a与合力F及质量m是对应于____________．3牛顿第二定律

│自主探究合力F

同时

消失

同一个物体

第98页/共300页

[想一想]如图4－3－1所示是一张在真空中拍摄的闪光照片，从照片可看出，在真空中自由下落的羽毛与苹果有相同的加速度．上节课探究到加速度与质量成反比，为什么质量不同的物体加速度相同呢？

图4－3－13牛顿第二定律

│自主探究第99页/共300页►知识点二力的单位在牛顿第二定律的表达式F＝kma中，k的数值取决于____________所取的单位．根据牛顿第二定律，规定国际单位制中力的单位“牛顿”为：____________________________________，即：________________________.3牛顿第二定律

│自主探究F、m、a

使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N

1N＝1kg·m/s2

第100页/共300页

3牛顿第二定律

│自主探究第101页/共300页3牛顿第二定律

│

典例类析

典例类析第102页/共300页

例1关于牛顿第二定律的说法中，正确的是(

)

A.物体的加速度大小由物体的质量和物体所受的合力大小决定，与物体的速度无关

B.物体的加速度方向只由它所受的合力方向决定，与速度方向无关

C.物体所受的合力方向和加速度方向及速度方向总是相同的

D.一旦物体所受的合力为零，则物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了3牛顿第二定律

│

典例类析第103页/共300页

[答案]AB

[解析]对于某个物体，合力的大小决定加速度的大小，合力的方向决定加速度的方向，而速度的方向与加速度的方向无关．根据牛顿第二定律的瞬时性特征，合力一旦为零，则加速度立即为零，速度不发生变化，物体做匀速直线运动．3牛顿第二定律

│

典例类析第104页/共300页

变式关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是(

)

A．公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取

B．某一瞬间的加速度只取决于这一瞬间物体所受的合力，而与这之前或之后的受力无关

C．公式F＝ma中，a实际上是作用于物体上的每一个力所产生的加速度的矢量和

D．物体的运动方向一定与它所受的合力方向一致

[答案]BC

3牛顿第二定律

│

典例类析第105页/共300页

[解析]F、m、a必须选取国际单位制中的单位，才可写成F＝ma的形式，否则比例系数k≠1，所以选项A错误；牛顿第二定律表述的是某一时刻合力与加速度的对应关系，它既表明F、m、a三者在数值上的对应关系，同时也表明合力的方向与加速度的方向是一致的，即矢量对应关系，但合力方向与速度方向不一定相同，所以选项B正确，D错误；由力的独立作用原理，作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度，与其他力的作用无关，物体的加速度是每个力所产生的加速度的矢量和，故选项C正确．3牛顿第二定律

│

典例类析第106页/共300页

►类型二正交分解法在牛顿第二定律中的应用

应用牛顿第二定律解题的一般步骤：

(1)确定研究对象．

(2)分析研究对象的受力情况，画出受力分析图．

(3)选定正方向或建立适当的直角坐标系，原则上尽可能减少力和加速度的分解．

(4)求正交的两个方向上的合力，列方程求解，即Fx＝max，Fy＝may.

(5)对结果进行检验或讨论．3牛顿第二定律

│

典例类析第107页/共300页

例2如图4－3－2所示，质量m＝2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.25.现对物体施加一个大小F＝8N、与水平方向夹角θ＝37°的斜向上的拉力，求：

(1)物体运动的加速度是多少？

(2)物体在拉力F作用下5s内通过的位移为多大？

(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)图4－3－23牛顿第二定律

│

典例类析第108页/共300页

[答案](1)1.3m/s2

(2)16.25m3牛顿第二定律

│

典例类析第109页/共300页

[点评]利用正交分解法解决物理问题时，注意恰当地选取坐标系，以便在进行力的分解时简单方便．3牛顿第二定律

│

典例类析第110页/共300页

变式质量为50kg的物体放在光滑的水平面上，某人用绳子沿着与水平成45°角的方向拉着物体前进，绳子的拉力为200N，物体的加速度是多少？在拉的过程中突然松手，物体的加速度是多少？

[答案]

2.83m/s2

0

3牛顿第二定律

│

典例类析第111页/共300页3牛顿第二定律

│

典例类析第112页/共300页►类型三牛顿第二定律的瞬时关系在实际解题中，我们经常遇到“不可伸长的绳”一类问题．不可伸长的绳又称为“刚性绳”，它是由绳子产生弹力时形变极小而认为无形变所得到的理想模型．弹簧产生弹力时，弹簧有明显的形变，弹簧的弹力要发生变化需要有一个过程，而不能立即完成．刚性绳可认为其劲度系数为无穷大，它产生弹力和弹力变化时绳长不变，立即完成．3牛顿第二定律

│

典例类析第113页/共300页

例3如图4－3－3所示，A、B两个质量均为m的小球分别系于细线和轻弹簧的下端，处于静止状态．现将A球上端的细线剪断，求剪断瞬间A、B两小球的加速度．图4－3－33牛顿第二定律

│

典例类析第114页/共300页

[答案]2g，竖直向下0

[解析]线剪断前，对A、B两小球分别进行受力分析，如图所示．由于两小球均处于静止状态，故F拉＝mg＋F弹F弹＝F′弹＝mg所以F拉＝2mg线剪断瞬间，线的拉力突变为零，A、B间的弹力不发生变化，所以A所受的合力为2mg，由牛顿第二定律知，aA＝2g，方向向下．B所受的合力为零，故aB＝0.3牛顿第二定律

│

典例类析第115页/共300页

变式如图4－3－4所示，A、B两个质量均为m的小球分别系于细线和轻弹簧的下端，处于静止状态．现将B球上端的细线剪断，求剪断瞬间A、B两小球的加速度．

图4－3－43牛顿第二定律

│

典例类析第116页/共300页

[答案]g，竖直向上g，竖直向下

[解析]线剪断前，对A、B两小球分别进行受力分析，如图所示．由于两小球均处于静止状态，故F弹＝2mg线剪断瞬间，A、B两小球间的拉力突变为零，弹簧的弹力不发生变化，所以，小球B做自由落体运动，aB＝g，方向竖直向下；小球A所受的合力为mg，由牛顿第二定律得，aA＝g，方向竖直向上．

3牛顿第二定律

│

典例类析第117页/共300页4力学单位制4力学单位制第118页/共300页三维目标

1．知识与技能

(1)了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位．

(2)认识单位制在物理计算中的作用．

2．过程与方法

(1)让学生认识到统一单位的必要性．

(2)使学生了解单位制的基本思想.

(3)培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程的书写简化．

(4)通过学过的物理量了解单位的重要性，知道单位换算的方法．

4力学单位制

│三维目标第119页/共300页

3．情感态度与价值观

(1)使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想．

(2)了解度量衡的统一对中国文化的发展所起的作用，培养学生的爱国主义情操．

(4)让学生了解单位制与促进世界文化的交流和科技的关系．

4．通过一些单位的规定方式，了解单位统一的重要性，并能运用单位制对计算过程或结果进行检验．4力学单位制

│三维目标第120页/共300页

[重点]

1．什么是基本单位，什么是导出单位．

2．力学中的三个基本单位．

3．单位制．

[难点]统一单位后，计算过程的正确书写．重点难点4力学单位制

│

重点难点第121页/共300页本节从牛顿第二定律数学表达式F＝ma中各物理量单位必须使用统一的国际单位制出发，引入新课，探究物理量的单位，培养学生的逻辑推理能力．由学生根据已学的物理量和日常生活中的事实，体验数量后面必有单位，才能构成一个完整的概念．探究物理量单位如何确定及利用单位制对一些问题进行判断．

教学建议4力学单位制

│

教学建议第122页/共300页

[导入一]展示张飞和姚明的图片．师：大家都认识这两个人吧．生：认识，一个是张飞，一个是姚明．师：那么大家知道他们的身高是多少呢？生：《三国演义》上说张飞身高9尺．师：按照现在的计算方法，张飞的身高应该是多少？生：三尺是1m，张飞的身高应该是3m.新课导入4力学单位制

│

新课导入第123页/共300页师：姚明在当代应该是身高很高的人了，他的身高是多少？生：2.26m．看起来张飞要比姚明高很多，打篮球一定很厉害．师：并不是张飞比姚明高，而是古代的尺和现代的尺不一样．在我国有“伸掌为尺”的说法，我国三国时期(公元3世纪初)王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻．”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝(约公元前221年)至清末(约公元1911年)的2000多年间，我国的“尺”竟有1尺相当于0.2309m到0.3558m的变化，其差别相当悬殊．4力学单位制

│

新课导入第124页/共300页师：大家如果经常看NBA介绍时会发现姚明的身高并不是说成2.26m，而是怎样介绍的呢？生：我记得好像是几英尺几英寸，具体数值记不清了．师：1英尺等于0.3048m,1英寸为2.54cm.大家如果不记得的话可以重新计算一下，也可以计算一下自己的身高是多少．大家知道尺和英尺是怎样来得吗？生：不知道．4力学单位制

│

新课导入第125页/共300页多媒体介绍在古代，人们常用身体的某些器官或部位的尺度作为计量单位．在遥远的古埃及时代，人们用中指来衡量人体的身长，认为健美的人身长应该是中指长度的19倍．各个国家，地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位．仅以长度为例，欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺．在英国，1掌尺相当于7.62cm，而在荷兰，1掌尺却相当于10cm.英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.3048m．10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸.1英寸为2.54cm.这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个长度单位．他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91cm，定为1码．4力学单位制

│

新课导入第126页/共300页到了1101年，亨利一世在法律上认定了这一度量单位，此后，“码”便成为英国的主要长度单位，一直沿用了1000多年．在我国亦有“伸掌为尺”的说法．我国三国时期(公元3世纪初)王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻．”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝(约公元前221年)至清末(约公元1911年)的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.2309m到0.3558m的变化，其差别相当悬殊．

[讨论与交流]师：单位的不统一会造成什么样的困难？生：……4力学单位制

│

新课导入第127页/共300页

[导入二]师：同学们，今天我们一起来讨论物理计算中如何使用单位．在进行新课之前，我们先来讨论下面几个问题．

1．什么叫做单位生：测量是将待测的量与一个选来作为标准的同类量进行比较，确定待测量是该同类标准量的多少倍的过程．选来作为标准的同类量称之为单位，比如：1790年：巴黎会议约定：通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定义为1米；1立方分米的水在其密度最大时的温度(约为4摄氏度)下的质量为1千克．4力学单位制

│

新课导入第128页/共300页倍数称为测量数值．测量值＝测量数值×单位．如图4－4－1所示，铅笔的长度为8.00厘米．图4－4－1

2．位移、质量、时间、速度、加速度以及力的单位是什么？生：位移常用的单位有cm、m、km等；质量的单位有g、kg、t等；时间单位有s、min、h等；速度单位有m/s、km/h等；加速度的单位有m/s2、cm/s2等；力的单位有N.4力学单位制

│

新课导入第129页/共300页温故知新千克、克、吨是________的单位；秒、分钟、小时是______的单位；米/秒是______的单位；牛顿是________的单位．爸爸带六岁的小明去动物园玩，在大象馆前小明突然问：“爸爸，为什么我比大象还重呢？”爸爸很纳闷，小明指着眼前的动物介绍牌说：“这上面写着亚洲象体重可达5吨，而我的体重是25千克，25可比5大啊！”爸爸笑了．你知道小明错在哪里吗？你知道如何使用单位吗？质量

时间

速度

力

[答案]单位不一样统一单位

4力学单位制

│

温故知新第130页/共300页自主探究

►知识点一基本量、基本单位、导出单位

1.基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用________________推导出其他物理量的单位，被______________叫做基本量．力学中的基本量：______、______和______．

2.基本单位：所选定的基本量的____________叫做基本单位．力学中的基本单位：米(m)、________、秒(s)．物理量之间的关系

选定的物理量

长度

质量

时间

单位

千克(kg)

4力学单位制

│自主探究第131页/共300页

3.导出单位：由基本量根据________________推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位．例如：加速度单位：________，力的单位：______.

[想一想]力学中为什么选“kg、m、s”作为基本单位？

[答案]基本单位的选择应符合下列原则：(1)由最少的基本单位来构成最多的导出单位．(2)有很高的精确度，并有长期的稳定性和重复性．(3)基本单位之间相对独立．力学中之所以选取米、千克、秒作为基本单位，其原因在于米是一个空间概念，千克是物体的固有属性，秒是一个时间概念，三者相对独立，不能互相代替说明物体的性质．物理关系

m/s2

N

4力学单位制

│自主探究第132页/共300页

►知识点二单位制和国际单位制

1.单位制：________和________一起组成了单位制．

2.国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种__________的、包括一切________的单位制，叫做国际单位制．简称SI.基本单位

导出单位

国际通用

计量领域

4力学单位制

│自主探究第133页/共300页

3．力学中的国际单位制

(1)基本单位长度的单位：m(米)；质量的单位：kg(千克)；时间的单位：s(秒)．

(2)导出单位速度的单位：m/s(米/秒)；加速度的单位：m/s2(米/秒2，读作“米每二次方秒”)；力的单位：N(kg·m/s2，牛顿)．4力学单位制

│自主探究第134页/共300页

[想一想]基本量、基本单位、国际单位制中的基本单位的区别是什么？

[答案]基本量是根据物理运算需要而选定的少数几个物理量，如力学中的“长度”、“质量”、“时间”；基本单位是基本量的单位，有国际单位制中的基本单位和常用基本单位之分，国际单位制中的基本单位是唯一的，而常用基本单位可有多个，例如质量的国际单位制是千克，常用单位有“克”、“毫克”、“斤”、“公斤”等．4力学单位制

│自主探究第135页/共300页

►知识点三单位制在计算中的应用在物理计算中，已知量的单位都用同一单位制表示时，计算的结果也是用同一单位制表示的．因此，用同一单位制进行计算时，可以不必一一写出各个物理量的单位，只要在数字后面写出正确的单位就可以了．

[想一想]为什么在公式中代入数据进行计算前需要统一单位？

[答案]物理公式在确定了物理量的数量关系时，也确定了物理量的单位关系，所以若单位不在同一单位制中，必须先统一到同一单位制中．4力学单位制

│自主探究第136页/共300页►类型一基本单位的判定力学中的国际单位制典例类析4力学单