牛頓第一定律牛頓第二定律

1、北 京 四 中 牛頓第一定律、牛頓第二定律編稿老師：陳素玉審稿老師：陳素玉責(zé)編：郭金娟 學(xué)習(xí)目的：(1)掌握牛頓第一定律，并能應(yīng)用其解釋有關(guān)現(xiàn)象(2)理解慣性的概念和慣性大小的量度(3)理解運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系(4)掌握牛頓第二定律的內(nèi)容和表達(dá)式學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)：(1)正確理解牛頓第一定律和慣性的概念(2)正確理解運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系(3)掌握牛頓第二定律學(xué)習(xí)內(nèi)容：一、 牛頓第一定律1、內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。2、慣性：物體保持原有的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。慣性是一切物體的固有屬性，與物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，質(zhì)量是物體慣性大小的量度。

2、有的同學(xué)認(rèn)為：“慣性與物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，速度越大慣性越大，速度越小慣性越小”是錯(cuò)誤的。3、理解：(1)牛頓第一定律并不是由實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)出來(lái)的，它是伽利略通過(guò)理想斜面實(shí)驗(yàn)和邏輯推理總結(jié)得出的。理想斜面實(shí)驗(yàn)并不是真正的實(shí)驗(yàn)，而是一種邏輯推理。它和理想化的模型一樣，是在抽象思維中創(chuàng)造的理想過(guò)程，但是它是建立在可靠事實(shí)的基礎(chǔ)上的，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，抓住主要因素、忽略次要因素，可以深入揭示現(xiàn)象的本質(zhì)，它是科學(xué)研究中的一種重要方法。(2)它描述的是物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是獨(dú)立的規(guī)律，并不是牛頓第二定律的特例。(3)它的意義在于指出了一切物體都有慣性，指出力并不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)

3、狀態(tài)的原因。4、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量是速度，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變意味著速度大小、方向都不改變。而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化意味著速度的變化量不為零，有加速度產(chǎn)生，可知力不僅是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，還是使物體產(chǎn)生加速度的原因。二、牛頓第二定律1.內(nèi)容：物體的加速度跟物體所受的外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。2.公式：a或Fma寫成等式為Fkma若F、m、a的單位選擇合適，可使k1在國(guó)際單位制中，取m：kg，a：m/s2，F(xiàn)：N“牛頓”單位的由來(lái)：使質(zhì)量為1kg的物體，產(chǎn)生1ms2的加速度所需要的力的大小，叫做1N，即1N1kg·m/s2可見(jiàn)：公式中的物理量都使用國(guó)際單位制中的單位時(shí)，k1

4、，這時(shí)牛頓第二定律可簡(jiǎn)化為：Fma3.上面講的是物體受到一個(gè)力作用的情況。物體受到幾個(gè)力作用的時(shí)候，牛頓第二定律的公式也是正確的，不過(guò)這時(shí)F代表所受外力的合力。牛頓第二定律的更一般的表述是：物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。牛頓第二定律公式就寫成是：F合=ma性質(zhì)1：邏輯性力與加速度是因果關(guān)系，它突出了力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即是產(chǎn)生加速度的原因。決不可由公式得出力與加速度成正比，與質(zhì)量也成正比的錯(cuò)誤結(jié)論。性質(zhì)2：矢量性Fma為矢量式，即加速度與合外力的方向總保持一致。力總是與運(yùn)動(dòng)變化相聯(lián)系，而與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，即加速度的方向總是與合外力的

5、方向一致，與速度方向不一定一致。性質(zhì)3：瞬時(shí)性加速度與力的關(guān)系是瞬時(shí)關(guān)系，當(dāng)力發(fā)生變化時(shí)，加速度也隨之發(fā)生變化。當(dāng)F0時(shí)a=0，物體就處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從這個(gè)意義上講，牛頓第一定律可以說(shuō)是牛頓第二定律的特例。當(dāng)F為恒力時(shí)，a為恒定不變，物體作勻變速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)F發(fā)生變化時(shí)，a立刻發(fā)生變化，物體作變速運(yùn)動(dòng)。可將瞬時(shí)性概括為：同生、同滅、同變化。性質(zhì)4：獨(dú)立性牛頓第二定律中的力F雖然為合外力，但由力的獨(dú)立作用性可知，每個(gè)力獨(dú)立作用在物體上都會(huì)獨(dú)立產(chǎn)生各自的加速度，而合外力產(chǎn)生的加速度就等于各加速度的矢量和。4、應(yīng)用牛頓第二定律的基本步驟(1)選取研究對(duì)象，正確分析物體的受力情況(2)建立

6、坐標(biāo)系，把力沿著所建立的坐標(biāo)軸分解(3)分別沿x軸方向和y軸方向應(yīng)用牛頓第二定律列出方程(4)根據(jù)方程進(jìn)行求解典型例題：例1、一質(zhì)量為5kg的物體放在水平地面上，物體與水平地面之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2?，F(xiàn)對(duì)物體施加一大小為20N的水平拉力，如圖所示。試求物體運(yùn)動(dòng)的加速度的大小。（g10m/s2） 分析：以物體為研究對(duì)象，受力情況如圖所示。 物體與地面之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，則物體受到的最大靜摩擦力為：fmf=N0.2×5×l010N拉力Ffm，可知物體要開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律可得例2、如圖所示，一質(zhì)量為m的物體放在一傾角為的斜面上，斜面高h(yuǎn)，物體與斜面之間的滑動(dòng)摩擦

7、因數(shù)為。若物體從斜面頂端從由靜止開(kāi)始勻加速下滑，試求：(1)物體下滑的加速度；(2)若斜面光滑，物體滑到斜面底端所需要的時(shí)間；(3)若斜面光滑，物體滑到斜面底端時(shí)的速度大小。 解：(1)以物體為研究對(duì)象，受力分析如圖所示。 由牛頓第二定律可得： 討論：i、物體下滑的加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)。若在物體上再放一物，讓它們保持相對(duì)靜止下滑，加速度不會(huì)變化。ii、若斜面光滑，0，則agsin，由重力的一個(gè)分力提供。iii、斜面傾角增大，則物體下滑的加速度a也增加。當(dāng)90°時(shí)，物體下滑的加速度ag，物體的運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)與一般斜面問(wèn)題是統(tǒng)一的。(2)物體在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：

8、由上可知，斜面傾角越大，物體下滑時(shí)間越短(3)由可得： 由此可知，物體下滑到斜面底端的速度大小與斜面傾角無(wú)關(guān)。鞏固練習(xí)：1、下列說(shuō)法正確的是：（ ）A運(yùn)動(dòng)得越快的汽車越不容易停下來(lái)，是因?yàn)槠囘\(yùn)動(dòng)得越快，慣性越大B小球在做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性不存在了C把一個(gè)物體豎直向上拋出后，能繼續(xù)上升，是因?yàn)槲矬w仍受到一個(gè)向上的推力D物體的慣性僅與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小2、人推車，車未動(dòng)。說(shuō)明：（ ）A車的質(zhì)量太大 B合外力太小C合外力為零 D力不是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因3、對(duì)同一個(gè)物體來(lái)說(shuō)，下列說(shuō)法中正確的是：（ ）A合外力為零，速度一定為零B合外力不為零，速度可以為零C合外力增

9、大，速度不一定增大D合外力減小，速度的變化一定減小4、關(guān)于牛頓第二定律，正確的說(shuō)法是：（ ）A質(zhì)量與外力成正比，與加速度成反比B加速度的方向一定與合外力的方向一致C加速度的大小與合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比D由于加速度大小與合外力成正比，整塊磚的重力加速度一定是半塊磚重力加速度的2倍5、跳高運(yùn)動(dòng)員從地面上跳起，是由于：（ ）A地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員給地面的壓力B運(yùn)動(dòng)員給地面的壓力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力C地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員所受的重力D運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力等于地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力6、用30N的水平拉力，拉一個(gè)放在光滑水平地面上的質(zhì)量為20kg的物體，使物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，拉力作用了3s后消失，則第5s末，物體的速度和加速度分別為：（ ）A4.5m/s，1.5m/s2B7.5ms，15ms2C47.5ms，0 D4.5ms，07、A、B兩