高中物理《牛顿运动定律》教学设计 教科版必修1

1、牛顿第三定律目标定位 1.知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念.2.理解牛顿第三定律的含义.3.会用牛顿第三定律解决简单问题.4.会区分平衡力和作用力与反作用力.5.认识反冲现象，了解火箭升空的原理教学设计：学生看书，思考以下问题： 问题设计在光滑的冰面上，两人相对而立当一人用力去推另一个人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动(相吸或相斥)(1)上面事例或实验中，当一个物体(设为甲)对另一个物体(设为乙)施力时，乙对甲有作用力吗？(2)上面两个例子中相互作用力各是什么性质的力？(3)物体间相互作用的一对力作用在

2、几个物体上？答案 (1)甲对乙施力时，乙对甲也同时产生了作用力(2)前者相互作用力都是弹力；后者相互作用力都是引力或都是斥力(3)两个学生总结：1作用力和反作用力两个物体间相互作用的一对力叫做作用力和反作用力若把其中一个力叫做作用力，则另一个力就叫做这个力的反作用力2作用力和反作用力的性质总是相同(填“相同”或“不相同”)的3判断作用力和反作用力的方法，主要看两个方面：一是看作用点，作用力和反作用力应作用在两个(填“一个”或“两个”)物体上；二是看产生原因，作用力和反作用力总是相互的且一定是同一(填“同一”或“不同”)性质的力若作用力是“甲对乙的力”，则反作用力一定是“乙对甲的力”学生思考：问

3、题设计两同学对拉弹簧测力计(拉力大小可以是任意的)，两测力计示数存在什么关系？两弹簧测力计间相互作用力作用在几个物体上？方向如何？画出两弹簧测力计受力示意图答案 两弹簧测力计示数总是相等；两个物体方向相反两弹簧测力计受力示意图如图所示 学生总结：1牛顿第三定律：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，且作用在同一条直线上2作用力与反作用力具有“四同”和“三异”的关系“四同”表示：(1)同大小：大小相等(2)同直线：作用在同一条直线上(3)同存亡：同时产生、同时消失、同时变化(4)同性质：作用力是引力，反作用力也是引力；作用力是弹力，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩

4、擦力“三异”表示：(1)异向：方向相反(2)异体：作用在不同的物体上，因此，不能认为作用力和反作用力的合力为零(3)异效：在不同的物体上分别产生不同的作用效果，不能相互抵消教师讲解：牛顿第三定律的应用：(1)反冲现象：当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动，这种现象叫做反冲反冲现象说明相互作用的作用力和反作用力在两个不同的物体上，且方向相反(2)火箭升空的原理：燃料被点燃后，就会产生急剧膨胀的燃气，舱壁对这部分燃气的作用力使气体从火箭尾部喷出，燃气对火箭的反作用力把火箭推上太空学生思考：问题设计如图1所示， 图1一位同学用水平推力F把一块木块紧压在竖直墙上，使木块处于静

5、止状态(1)在图中画出木块所受的力(2)此情景中出现的作用力和反作用力有哪些？(3)此情景中出现了几对相互平衡的力？答案 (1)如图所示 (2)作用力和反作用力共有四对：木块受到的重力和木块对地球的引力、墙对木块的弹力和木块对墙的压力、墙对木块的摩擦力和木块对墙的摩擦力、手推木块的力和木块对手的弹力(3)两对相互平衡的力：木块受到的重力G和木块受到墙对它的静摩擦力f静、手推木块的力F和墙对木块的弹力N.学生总结：一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较作用力与反作用力一对平衡力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上不同点作用对象两个物体上同一个物体上作用时间同时产生，同时变化，同时消失，不

6、可单独存在不一定同时产生或消失力的性质一定(填“一定”或“不一定”)是同性质的力不一定(填“一定”或“不一定”)是同性质的力作用效果因为一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能(填“能”或“不能”)求合力一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零例题选讲： 一、对牛顿第三定律的理解例1 如图2所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在押加比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( ) 图2A甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜B当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉

7、力大于乙对甲的拉力D甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜解析 物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，由于它们作用在不同的物体上，所以其效果可以不同甲获胜的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小B、D正确答案 BD针对训练 如图3所示，击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时，球棍击棒球的力(

8、) 图3A比球撞击球棍的力更早产生B与球撞击球棍的力同时产生C大于球撞击球棍的力D小于球撞击球棍的力答案 B解析 根据牛顿第三定律可知作用力和反作用力总是等大、反向，同时产生，同时消失，故选B.二、牛顿第三定律的简单应用例2 质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图4所示，若重物以加速度a下降(amB，两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为( )AxAxB BxAxBCxAxB D不能确定答案 A解析 通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道，物体滑行时受到的滑动摩擦力mg为合外力，由牛顿第二定律知：mgma得：ag，

9、可见：aAaB.物体减速到零时滑行的距离最大，由运动学公式可得：v2aAxA，v2aBxB，又因为vAvB，aAaB.所以xAxB，A正确2假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，车匀速行驶，洒水时它的运动将是( )A做变加速运动B做初速度不为零的匀加速直线运动C做匀减速运动D继续保持匀速直线运动答案 A解析 akg，洒水时质量m减小，则a变大，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A正确3在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数

10、恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度为( )A7 m/s B14 m/sC10 m/s D20 m/s答案 B解析 设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：mgma，解得：ag.由匀变速直线运动的速度位移关系式v2ax，可得汽车刹车前的速度为：v0 m/s14 m/s，因此B正确4用30 N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失，则第5 s末物体的速度和加速度分别是( )Av7.5 m/s，a1.5 m/s2Bv4.5 m/s，a1.5 m/s2Cv4.5 m/s，a0Dv7.5 m/s，a0答案 C解析 前3 s物体由

11、静止开始做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：Fma，解得：a m/s21.5 m/s2,3 s末物体的速度为vat1.53 m/s4.5 m/s；3 s后，力F消失，由牛顿第二定律可知加速度立即变为0，物体做匀速直线运动，所以5 s末的速度仍是3 s末的速度，即4.5 m/s，加速度a0，故C正确5某气枪子弹的出口速度达100 m/s，若气枪的枪膛长0.5 m，子弹的质量为20 g，若把子弹在枪膛内的运动看做匀变速直线运动，则高压气体对子弹的平均作用力为( )A1102 N B2102 NC2105 N D2104 N答案 B解析 根据v2ax，得at m/s21104 m/s2，从而得高压气

12、体对子弹的作用力Fma201031104 N2102 N.6行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )A450 N B400 NC350 N D300 N答案 C解析 汽车的速度v090 km/h25 m/s设汽车匀减速的加速度大小为a，则a5 m/s2对乘客应用牛顿第二定律可得：Fma705 N350 N，所以C正确7某消防队员从一平台上跳下，下落2 m

13、后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( )A自身所受重力的2倍B自身所受重力的5倍C自身所受重力的8倍D自身所受重力的10倍答案 B解析 由自由落体规律可知：v2gH缓冲减速过程：v2ah由牛顿第二定律列方程Nmgma解得Nmg(1)5mg，故B正确8.如图1所示，质量为m3 kg的木块放在倾角为30的足够长斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t2 s时间木块沿斜面上升4 m的距离，则推力F为(g取10 m/s2)( ) 图1A42 N B6 N C21

14、 N D36 N答案 D解析 因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知：mgsin mgcos ，所以tan ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式xat2得a2 m/s2，由牛顿第二定律得：Fmgsin mgcos ma，解得F36 N，故选D.9如图2所示为某小球所受的合力与时间的关系，各段的合力大小相同，且一直作用下去，作用时间相同，设小球从静止开始运动由此可判定( ) 图2A小球向前运动，再返回停止B小球向前运动再返回不会停止C小球始终向前运动D小球向前运动一段时间后停止答案 C解析 作出相应的小球的vt图像如图所示， 小球的运动方向由速度的方向决定由图像可以看出，小球的速度方向始终没有

15、变化，故小球始终向前运动，故选C.题组三 综合应用10物体以14.4 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37的斜坡，到最高点后再滑下，如图3所示已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.15，求： 图3(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体沿斜面下滑的时间(已知sin 370.6，cos 370.8)答案 (1)14.4 m (2) s解析 (1)上滑时加速度大小设为a1，由牛顿第二定律得：mgsin 37mgcos 37ma1解得a17.2 m/s2上滑最大位移为x0代入数据得x14.4 m(2)下滑时加速度大小设为a2，由牛顿第二定律得：mgsin 37mgcos 37ma2解得a24.8 m

16、/s2由xa2t2得下滑时间t s11如图4所示，在海滨游乐场里有一场滑沙运动某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后，沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来如果人和滑板的总质量m60 kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为0.5，斜坡的倾角37(已知sin 370.6，cos 370.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2. 图4(1)人从斜坡上滑下的加速度为多大？(2)若由于场地的限制，水平滑道的最大距离BC为L20 m，则人从斜坡上滑下的距离AB应不超过多少？答案 (1)2 m/s2 (2)50 m解析 (1)人在斜坡上受力如图所示，建立直角坐标系，设人在斜坡上滑下的加速度为a1，由牛顿第二定律得： mgsin f1ma1N1mgcos 0又f1N1联立解得a1g(sin cos )10(0.60.50.8) m/s22 m/s2.(2)人在水平滑道上受力如图所示，由牛顿第二定律得：f2ma2，N2mg0 又f2N2联立解得a2g5 m/s2设人从斜坡上滑下的距离为LAB，对AB段和BC段分别由匀变速直线运动公式得：v202a1LAB，0v22a2L联立解得LAB50 m.12如图5所示，质量m2 kg的物体静