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1、第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律點(diǎn)擊高考一、考試要求內(nèi) 容要求說明牛頓第一定律、慣性知道國(guó)際單位制中規(guī)定的單位符號(hào)牛頓第二定律、質(zhì)量牛頓第三定律牛頓力學(xué)的適用范圍牛頓定律的應(yīng)用超重和失重單位制.中學(xué)物理中涉及到的國(guó)際單位制的基本單位和其他物理量的單位.小時(shí)、分、攝氏度()、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、毫米汞柱、升、電子伏特(eV)二、高考對(duì)本章的考查,具有以下特點(diǎn)1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律是研究力與運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ),本章的考查內(nèi)容將貫穿于整個(gè)經(jīng)典物理學(xué)的學(xué)習(xí)過程中.2對(duì)研究對(duì)象的受力分析,通過建立坐標(biāo)系,用正交分解法將矢量運(yùn)算降為代數(shù)運(yùn)算的方法是考查的看點(diǎn),在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中將進(jìn)一步應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的.3、牛頓第二定律的應(yīng)用是每年高考必考的
2、重點(diǎn)內(nèi)容之一.如2001年上海卷第20題、2002年全國(guó)卷第6題、全國(guó)理綜卷第26題、廣東卷第4題等.知識(shí)網(wǎng)絡(luò)以牛頓第二定律為中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建第8課時(shí) 牛頓第一定律 牛頓第三定律備課指要教學(xué)建議1.了解歷史上人們對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系問題的認(rèn)識(shí)過程,進(jìn)而掌握伽俐略理想實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法.2理解牛頓第一定律牛頓第一定律不是由實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)出來的規(guī)律,它是牛頓以伽利略的理想為基礎(chǔ),在總結(jié)前人的研究成果、加之豐富的想像而推理得出的一條理想條件下的規(guī)律.注意慣性與牛頓第一定律(慣性定律)的區(qū)別.3、理解慣性的概念一切物體都具有慣性,慣性是物體固有的基本屬性,與物體是否受力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),慣性的大小決定于物體的
3、質(zhì)量.4要求學(xué)生聯(lián)系生活、生產(chǎn)的實(shí)際,舉出利用和防止慣性的實(shí)例.例如:錘頭松了利用慣性可以使之緊套在錘柄上;公交汽車到站前關(guān)閉油門,利用慣性節(jié)省汽油;利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的慣性,使發(fā)動(dòng)機(jī)完成了吸氣、壓縮、排氣沖程.為了防止慣性,在高速公路上規(guī)定了各種車輛的最高行駛速度,以免發(fā)生交通事故;高級(jí)轎中中裝有安全氣囊,保護(hù)司機(jī)在急剎車時(shí)的安全.5理解牛頓第三定律.力是物體的相互作用,這一點(diǎn)在初中學(xué)過,高中第一章在講力的概念時(shí)再次學(xué)過,因此理解牛頓第三定律內(nèi)容并不困難.重點(diǎn)應(yīng)通過實(shí)例分析指出作用力和反作用力雖然大小相同,而各自產(chǎn)生的效果不同.例如:“蘋果吸引地球,地球吸引蘋果,這兩個(gè)力大小相等嗎?為什么蘋
4、果向下落而不見地球向上升?”6應(yīng)通過大量的實(shí)例討論來區(qū)分平衡力跟作用力和反作用力.例如:有人說:“馬拉車,車?yán)R,當(dāng)馬拉車的力大于車?yán)R的力時(shí),車就開始啟動(dòng)了”。對(duì)嗎?這兩個(gè)力是一對(duì)作用力和反作用力,大小始終相等,那為什么車會(huì)被拉動(dòng)呢?案例導(dǎo)入例1 關(guān)于慣性,下列說法正確的是( )A慣性只是在物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)具有的特性B物體的慣性是指物體不受外力作用時(shí)仍保持原來直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)C物體不受外力作用時(shí)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),有慣性;受外力作用時(shí),不能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),因而無慣性D慣性是物體的屬性,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和是否受力無關(guān)【分析】慣性是物體固有的基本
5、屬性,與物體是否受力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).慣性的大小決定于物體的質(zhì)量.物體不受外力時(shí),慣性表現(xiàn)為保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài).受外力時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變難易程度不同.【答案】D.【歸納】慣性是物體固有的基本的屬性,學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為物體在靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),即物體不受外力時(shí)才有慣性.有外力作用時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,但不是物體的慣性改變,“克服慣性”“慣性消失”等說法均是錯(cuò)誤的.例2 關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是( )A只要接觸面相當(dāng)光滑,物體就能在水平面上一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)B這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是永遠(yuǎn)無法做到的C利用氣墊導(dǎo)軌,就能使實(shí)驗(yàn)成功D雖然是想像中的實(shí)驗(yàn),但是它是建立在可
6、靠的事實(shí)基礎(chǔ)上的【分析】伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)上的,進(jìn)行科學(xué)的合理的推理而得出的結(jié)論,但是無法用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證.【解答】選項(xiàng)A所述接觸面相當(dāng)光滑,但是摩擦力不可能為零,所以不可能在水平面上一直做勻速直線運(yùn)動(dòng),這僅僅是一個(gè)假設(shè)沒有摩擦力下的科學(xué)的推理,選項(xiàng)A錯(cuò).同理。同理同,選項(xiàng)C錯(cuò).【答案】B、D.【歸納】伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是建立在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)之上的,經(jīng)過抽象思維,科學(xué)的推理而揭示自然規(guī)律.雖然無法用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證,但是理想實(shí)驗(yàn)仍是科學(xué)研究中的一種重要方法.例3 一個(gè)物體靜止地放在水平桌面上,物體對(duì)桌面的壓力等于物體的重力,這是因?yàn)椋?)A它們是一對(duì)平衡力B它們是一對(duì)作用力和反
7、作用力C它們既是平衡力又是相互作用力D以上說法都不對(duì)【分析】物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體支持力是一對(duì)作用力和反作用力,壓力大小等于支持力的大小.物體的重力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力,重力的大小等于支持力的大小.根據(jù)數(shù)學(xué)公理,等于第三個(gè)量的兩個(gè)量相等,所以,物體對(duì)桌面的壓力等于物體的重力.【答案】D.【歸納】物體對(duì)桌面的壓力作用在桌面上,物體的重力作用在物體上,不是作用在同一個(gè)物體上的力,更談不上平衡;壓力是彈力,與物體的重力性質(zhì)不相同,不可能是一對(duì)作用力和反作用力,通過練習(xí)加深對(duì)基本概念的理解,提高推理能力.知識(shí)梳理1、牛頓第一定律深刻地揭示了慣性的概念一切物體都具有慣性,慣性是物體固有
8、的基本的屬性,與物體是否受力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),慣性的大小決定于物體的質(zhì)量,物體不受外力時(shí),慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),受外力時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度不同.2、牛頓第一定律深刻地揭示了力的概念我們?cè)诘谝徽碌慕虒W(xué)中說明力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用,牛頓第一定律從動(dòng)力學(xué)角度強(qiáng)調(diào)物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)不需要力,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.3、理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究中的一種重要方法伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是建立在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)之上,經(jīng)過抽象思維,科學(xué)的推理而深刻地揭示了自然規(guī)律.理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究中的一種重要方法,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力,開闊學(xué)生的眼界是十分有益的
9、.4、理解牛頓第三定律的意義牛頓第三定律概括了作用力和反作用力之間的關(guān)系:“兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上”.物體間的作用力總是相互的,并且總會(huì)涉及到兩個(gè)物體:一個(gè)是離力物體,一個(gè)是受力物體.(1)作用力和反作用力同是存在,同時(shí)消失,不能認(rèn)為先有作用力,后有反作用力.(2)作用力與反作用力大小相等、方向相反、分別作用在相互作用的兩個(gè)不同的物體上,產(chǎn)生的效果不同,不可能相互抵消.(3)作用力和反作用力是一對(duì)性質(zhì)相同的力.5、區(qū)分平衡力跟作用力和反作用力平衡力跟作用力和反作用力的相同點(diǎn)是:大小相等、方向相反、作用在同一直線上.不同點(diǎn)是:一對(duì)平衡力是作用在同
10、一個(gè)物體上,使物體保持平衡;而作用力和反作用力是作用在兩個(gè)不同的物體上,不可能抵消,談不上平衡.一對(duì)平衡力的性質(zhì)不一定相同;而作用力和反作用力一定是性質(zhì)相同的力.重、難、疑點(diǎn)剖析本課時(shí)的重點(diǎn)是對(duì)牛頓第一定律的深刻理解,難點(diǎn)是學(xué)會(huì)伽利略理想實(shí)驗(yàn)的科學(xué)研究方法.重點(diǎn)理解牛頓第三定律的意義,區(qū)分平衡力跟作用力和反作用力.例1 一個(gè)劈形物體M放在固定的粗糙斜面上,其上面成水平,并在其水平面上放一光滑小球m,如圖所示.當(dāng)劈形物從靜止開始釋放后,觀察到m和M有相對(duì)運(yùn)動(dòng),則小球m在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是( )A沿水平向右的直線B沿斜面向下的直線C豎直向下的直線D無規(guī)則的曲線【分析】小球是光滑的,在水平方向沒
11、有力的作用,所以在水平方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不可能發(fā)生變化,仍保持靜止,因此小球只能做沿豎直向下的直線運(yùn)動(dòng).【答案】C.【歸納】根據(jù)牛頓第一定律,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因,小球在水平方向沒有力的作用,在水平方向上不可能有加速度,又初速為零,就不可能有位移,要學(xué)會(huì)用物體的受力分析來確定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化.例2 下列說法正確的是( )A大卡車的速度小,轎車的速度大,所以轎車的慣性大B汽車在速度大的時(shí)候比在速度小的時(shí)候難以停下,所以汽車速度大時(shí)的慣性大C乒乓球可以被快速地來回抽殺,是因?yàn)槠鋺T性小的緣故D用同樣的力騎行車,車胎沒氣時(shí)速度增加得慢,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變,因此,比有氣時(shí)慣性大
12、【分析】物體的慣性與其速度大小無關(guān),只與其質(zhì)量大小有關(guān). 【解答】大卡車的質(zhì)量比轎車的質(zhì)量大,大卡車的慣性大,與車的速度無關(guān),A錯(cuò).汽車的質(zhì)量不變,不論速度大小,慣性一樣大,B錯(cuò).自行車在沒氣的時(shí)候阻力較大,合外力較小。所以速度變化較慢,但是,車的質(zhì)量不變,所以慣性一樣大,D錯(cuò).乒乓球質(zhì)量較小,慣性較小,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易改變,選項(xiàng)C正確.【答案】C.【歸納】質(zhì)量是慣性大小的量度,與物體是否受力及運(yùn)動(dòng)速度等無關(guān),在相同力的作用下,質(zhì)量大的物體產(chǎn)生的加速度較小,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變,因此質(zhì)量大的物體慣性大.例3 關(guān)于馬拉車,車?yán)R的問題,下列說法正確的是( )A馬拉車不動(dòng),是因馬拉車的力小于車?yán)R的力B馬拉
13、車前進(jìn),是因?yàn)轳R拉車的力大于車?yán)R的力C馬拉車不論車動(dòng)還是不動(dòng),馬拉車的力的大小總是等于車?yán)R的力D馬拉車不動(dòng)或車勻速前進(jìn)時(shí),才是馬拉車的力與車?yán)R的力大小相等【分析】馬拉車和車?yán)R的力是一對(duì)作用力和反作用力,大小始終相等.【答案】C.【歸納】由牛頓第三定律知道,馬拉車和車?yán)R的力是一對(duì)作用力和反作用力,大小始終相等,無庸置疑.而車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是由車受到的合外力決定,當(dāng)馬拉車的力較小時(shí),拉力與車受到地面的靜摩擦力相等,車保持靜止;當(dāng)馬拉車的力大于所受到的地面摩擦力時(shí),車就開始啟動(dòng)并加速前進(jìn).考題回放例1 火車在軌道上勻速行駛,門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起,發(fā)現(xiàn)仍落在原處,這是因?yàn)椋?)A
14、人跳起后,車廂內(nèi)空氣給他以向前的力,帶著他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)B人跳起的瞬間,車廂地板給他一個(gè)向前的力推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)C人跳起后,車?yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng),所以人下落后一定偏后一點(diǎn),只是由于時(shí)間很短,偏后的距離太小,不明顯而已D人跳起后直到落地,在水平方向上人和車始終有相同的速度,故落回原處【解答】當(dāng)火車勻速前進(jìn)時(shí),人起跳時(shí)具有同火車相同的初豆腐 由于慣性且不計(jì)空氣阻力,人保持原火車前進(jìn)的速度,人與車在水平方向速度相同,所以人仍落回車上原處.【答案】D.【反思】力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因,人跳起后在水平方向上不受力的作用,由于慣性人保持起跳時(shí)的火車的初速度.若火車沿水平軌道做加速運(yùn)動(dòng),人的水平
15、速度不變,火車的速度增加,火車在水平方向的位移大于人的水平位移,人不會(huì)落在原處,將落在火車前進(jìn)方向的偏后些。例2 理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深刻地反映自然規(guī)律,伽利略設(shè)想了一個(gè)是理想實(shí)驗(yàn),其中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí),其余是推論.減小第二個(gè)斜面的傾角,小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來的高度;兩個(gè)對(duì)接的斜面,讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下,小球?qū)L上另一個(gè)斜面;如果沒有摩擦,小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨?;繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做勻速運(yùn)動(dòng)(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)步驟按照正確的順序排列 (只要填寫序號(hào)).(2)在上述的設(shè)想步驟中,有的屬于可靠的事實(shí),有的則是理想化的推論.下列關(guān)于事實(shí)和推論的分
16、類正確的是( )A是事實(shí),是推論 B.是事實(shí),是推論C是事實(shí),是推論 D.是事實(shí),是推論【解析】步驟是可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí),在此事實(shí)基礎(chǔ)上假想沒有摩擦力的作用,推理得到小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫诺母叨?,再將斜面的傾角變小,合理的推出小球?qū)⒁厮矫孀鰟蛩龠\(yùn)動(dòng).【答案】(1);(2)正確選項(xiàng)為B.【反思】理想實(shí)驗(yàn)并不是脫離實(shí)際的主觀臆想,首先,理想實(shí)驗(yàn)是以客觀的事實(shí)為基礎(chǔ),其次,它是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了合理的假設(shè),是合乎邏輯的科學(xué)的推理,在自然科學(xué)的理論研究中,理想實(shí)驗(yàn)具有重要的作用,是一種抽象思維的方法.探究延伸例1 在車廂頂板上用細(xì)線掛一個(gè)小球,車內(nèi)的觀察者,根據(jù)觀察到的現(xiàn)象,判斷正確的是( )A
17、若細(xì)線保持豎直,車一定是靜止的B若細(xì)線保持豎直,車可能在做勻速直線運(yùn)動(dòng)C若細(xì)線向右偏斜,車可能向左轉(zhuǎn)彎D若細(xì)線向前偏,車可能向前減速【分析】若細(xì)線保持豎直,小球在水平方向不受外力,則小球保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確.當(dāng)小車向左轉(zhuǎn)彎時(shí),小球保持慣性沿直線運(yùn)動(dòng),小球相對(duì)于小車向右運(yùn)動(dòng),則細(xì)線向右偏斜,選項(xiàng)C正確.小車向前減速,小球保持慣性相對(duì)于小車向前運(yùn)動(dòng),細(xì)線向前偏,選項(xiàng)D正確.【答案】B、C、D.【點(diǎn)評(píng)】加深對(duì)牛頓第一定律的深刻理解,物體不受外力或受合外力為零時(shí),慣性表現(xiàn)為物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),此運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)于地面而言,相對(duì)于小車,運(yùn)動(dòng)就不相同了.例2 如圖所示,車廂在平直
18、軌道上勻加速向左行駛,車廂頂部有油滴滴落在車廂地板上,車廂地板O點(diǎn)位于A點(diǎn)的正下方,則當(dāng)?shù)喂芤来蔚蜗氯斡蜁r(shí),下列說法正確的是( )A這三滴油依次落在O點(diǎn)的右方,且一滴比一滴離O點(diǎn)遠(yuǎn)B這三滴油依次落在O點(diǎn)的右方,且一滴比一滴離O點(diǎn)近C這三滴油依次落在O點(diǎn)的右方,且在同一個(gè)位置上D這三滴油依次落都在O點(diǎn)上【分析】由于車廂向左做勻加速運(yùn)動(dòng),油滴下落時(shí)水平方向不受外力,保持離開車時(shí)的水平速度,油滴落地的時(shí)間相同,油滴相對(duì)于車廂的水平加速度向右且不變,則油滴相對(duì)于車廂向右運(yùn)動(dòng)的位移相同,則這三滴油依次落在O點(diǎn)的右方,且在同一個(gè)位置上.【答案】C.【點(diǎn)評(píng)】本題涉及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問題,注意到由于慣性每滴油下落
19、時(shí)的水平初速度與車廂相同,因此油滴相對(duì)于車廂做初速度為零向右的勻加速運(yùn)動(dòng),下落時(shí)間相同,則相對(duì)位移相同.隨堂闖關(guān)1、關(guān)于慣性,下列說法中正確的是( D )A推動(dòng)原來靜止的物體比推動(dòng)正在運(yùn)動(dòng)的物體所需的力大,所以靜止的物體慣性大B正在行駛的質(zhì)量相同的兩車汽車,速度大的不易停下來,所以速度大的物體慣性大C自由下落的物體處于完全失重狀態(tài),所以這時(shí)物體的慣性消失了D以上說法均不正確【提示】慣性大小與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),僅與質(zhì)量有關(guān).2、伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了( D )A使物體運(yùn)動(dòng)必須有力的作用,沒有力作用的物體將靜止B使物體靜止必須有力的作用,沒有力的作用物體就運(yùn)動(dòng)C物體沒有外力的作用,一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D物
20、體不受外力的作用時(shí),總保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)【提示】伽利略理想實(shí)驗(yàn)證明牛頓第一定律.3、在突然剎車時(shí),乘客將向前傾倒,這是因?yàn)椋?C、D )A剎車時(shí)車對(duì)乘客施加了向前的推力B車具有慣性使乘客向前傾倒C乘客具有慣性,而車突然減速D剎車時(shí)車對(duì)乘客的腳有向后的力的作用【提示】人體重心保持原來速度,車減速,腳下靜摩擦力作用使人向前傾倒.4、物體靜止在斜面上,以下的幾種說法正確的是( D ).A物體所受到的靜摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力B物體所受到的重力沿垂直斜面的分力就是物體對(duì)斜面的壓力C物體所受重力的反作用力就是斜面對(duì)它的靜摩擦力和支持力這兩個(gè)力的合力D物體所受支持力的反作用力就
21、是物體對(duì)斜面的壓力【提示】以力的性質(zhì)分類:重力、彈力、摩擦力進(jìn)行受力分析.不以效果分類的力進(jìn)行受力分析.5、跳高運(yùn)動(dòng)員從地面起跳的瞬間,下列說法正確的是( A、D )A運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大于運(yùn)動(dòng)員的重力B運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力等于運(yùn)動(dòng)員的重力C地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力D地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力大于運(yùn)動(dòng)員的重力【提示】運(yùn)動(dòng)員跳起過程是向上加速過程,即彈力大于重力.課后測(cè)試一、選擇題1、關(guān)于慣性的說法正確的是( D ).A物體在做勻速直線運(yùn)動(dòng)或保持靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)才有慣性B物體只有在不受外力作用或受平衡力作用時(shí)才有慣性C物體在受外力作用,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才有慣性D一切物體,不管運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何,均具
22、有慣性【提示】慣性與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),決定于質(zhì)量.2、根據(jù)牛頓第一定律,我們可以得到如下推論中的( C ).A.靜止的物體一定不受其他外力作用B慣性就是慣性定律C物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變,必定受到外力的作用D力停止作用后,物體就慢慢停下來【提示】牛頓第一定律揭示了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.3、在勻速前進(jìn)的火車車廂內(nèi),有一小球放在水平桌面上相對(duì)桌面靜止,觀察者在車廂內(nèi).關(guān)于小球和火車的運(yùn)動(dòng)情況,下列說法正確的是( B、C )A若發(fā)現(xiàn)小球向前滾動(dòng)了,說明火車開始加速前進(jìn)B若發(fā)現(xiàn)小球向后滾動(dòng)了,說明火車開始加速前進(jìn)C若發(fā)現(xiàn)小球向前滾動(dòng)了,說明火車開始剎車D若發(fā)現(xiàn)小球向后滾動(dòng)了,說明火車開始剎車【提
23、示】注意以地面為參照系來分析.4、火車在平直軌道上勻速前進(jìn),在密閉的車廂內(nèi),點(diǎn)燃了一根香,則車?yán)锍丝涂吹较闼俺龅臒煹倪\(yùn)動(dòng)情況是( C ).A一邊上各一邊向前飄B一邊上升一邊向后飄C只是上升,不向任何方向飄D無不確定【提示】在車箱中的煙也具有與車相同的速度.5、下列說法中正確的是( D ).A不受力的物體不可能運(yùn)動(dòng),所以力是物體運(yùn)動(dòng)的原因B受力大的物體速度大,所以力是決定物體速度大小的原因C力是保持物體運(yùn)動(dòng)的原因,如果物體不受力的作用,它只能保持靜止,不能保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因【提示】運(yùn)動(dòng)不要力維持,力是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的.6、有兩條質(zhì)量相等的小船,用輕繩相連,其中一條
24、船上有人拉繩子,如果水的阻力不計(jì),下列判斷正確的是( C ).A繩子兩端的拉力不等,有人的這一端拉力大B根據(jù)兩船運(yùn)動(dòng)的快慢,運(yùn)動(dòng)快的船里肯定有人,因?yàn)槭撬昧?,船才運(yùn)動(dòng)的C運(yùn)動(dòng)慢的船里肯定有人,因?yàn)槔K對(duì)兩條船的拉力是相等的,但有人的船連同人的總質(zhì)量大,所以加速度小D無法判斷【提示】拉力相等,質(zhì)量大的加速度小.7、如圖3-8-4所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的物塊A、B,緊緊靠在一起由靜止釋放沿著光滑斜面下滑,則在下滑的過程中,A對(duì)B的彈力( D ).A.方向沿斜面向下B方向沿斜面向上C若m1m2,則方向沿斜面向下D無論m1、m2的質(zhì)量為何值,A、B間無相互作用力【提示】從A、B自身的加速度考慮
25、.二、填空題8、在平直鐵路上行駛的列車,乘客發(fā)現(xiàn)水平桌面上的小球向后滾動(dòng),可知火車在做向前加速或向后減速的運(yùn)動(dòng);若發(fā)現(xiàn)小球向前滾動(dòng),可知火車在做向前減速或向后加速的運(yùn)動(dòng).【提示】注意參照系的不同.9、如圖3-8-5所示,用力F拉著疊放在一起的A、B兩木塊一起沿粗糙斜面勻速上行,對(duì)木塊B而言存在 對(duì)作用力與反作用力,對(duì)木塊A而言存在 對(duì)作用力.【提示】B受重力、彈力、摩擦力.A受重力、B對(duì)A壓力、斜面支持力、B對(duì)A摩擦力、斜面摩擦力.三、解答題10、在勻速向前行駛的車廂內(nèi)的乘客,分別向前跳遠(yuǎn)和向后跳遠(yuǎn),有同學(xué)說,向后跳遠(yuǎn)可以跳的遠(yuǎn)一些,這說法正確嗎?為什么?【提示】一切勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性參照系中
26、,力學(xué)現(xiàn)象是相同的.【答案】說法不正確,向前和向后跳得同樣遠(yuǎn),因?yàn)槿嗽谄鹛鴷r(shí)具有和車一樣的速度.11、在勻速向前行駛的汽車上跳下,落地時(shí)一般向什么方向傾倒?為什么?為了避免傾倒,在跳車時(shí)向什么方向跳好一些?為什么?【提示】盡量減小與地面接觸時(shí)的速度.【答案】向前傾倒,人有向前的慣性,而地面對(duì)腳有阻力,使人向前傾倒.應(yīng)該向后跳,這樣相對(duì)于地面的速度減小了,可避免傾倒.12、我們看到蘋果從樹上掉下落到地面上,是因?yàn)樘O果受到地球的吸引力,那么蘋果也吸引地球,有同學(xué)說“地球?qū)μO果的吸引力大于蘋果對(duì)地球的吸引力.”這兩個(gè)力大小相等嗎?如果這兩個(gè)力一樣大,為什么地球不上升呢?試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋之.【提示
27、】物體受力相等,但加速度與m有關(guān).【答案】地球?qū)μO果的吸引力等于蘋果對(duì)地球的吸引力,它們是一對(duì)作用和反作用力.地球的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蘋果的質(zhì)量,因此只見蘋果向著地球加速運(yùn)動(dòng).第9課時(shí) 牛頓第二定律備課指要教學(xué)建議1、牛頓第二定律是實(shí)驗(yàn)定律,要講解如何用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法總結(jié)歸納得到實(shí)驗(yàn)定律.2、牛頓第二定律將比例式Fma寫成等式時(shí)要出現(xiàn)比例系數(shù)k,得F=kma.要使學(xué)生明確地知道,只有選擇合適的單位才能使比例系數(shù)k=1.國(guó)際單位制中,力的單位就是根據(jù)牛頓第二定律來定義的,這樣就可以令k=1,牛頓第二定律的公式即為F=ma.3、正確理解牛頓第二定律F=ma公式中的每一個(gè)物理量的確切含義,了解牛頓定律
28、的適用范圍. 4、牛頓第二定律中F是指物體受到的合外力,一般合力的求法有兩種方法,即平行四邊形作圖法及正交分解法.正交分解法更為基本和重要,通過簡(jiǎn)單的例題,歸納出用牛頓第二定律解題的幾種常用的方法及一般規(guī)律.案例導(dǎo)入例1 如圖3-9-1所示,在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力,現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室,小球孔徑略大于細(xì)桿直徑.(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí),調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小、使小球在桿上做勻速運(yùn)動(dòng),這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍,求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù).(2)保持小球所受風(fēng)力不變,使桿與水平方向間夾角為37并固定,則小球從靜止出發(fā)到在細(xì)桿上滑下距離s所需的時(shí)
29、間為多少?【分析】當(dāng)小球在水平桿上勻速滑動(dòng)時(shí),水平方向的摩擦力等于風(fēng)力的大小,求得動(dòng)摩擦因數(shù),當(dāng)桿與水平方向間夾角為37時(shí),先由小球的受力分析,求得小球砂風(fēng)吹草動(dòng)桿方向的加速度.再由初速度為零,位移為s,求得所需的時(shí)間.【解答】(1)由F=mg,得F=0.5mg,=0.5.(2)小球受力如圖3-9-2所示,mgsin37+Fcos37-f=ma.N+Fsin37=mgcos37.F=N.s=.聯(lián)立上述方程,解得t=.【答案】(1)0.5;(2) .【歸納】本題第(2)問是一個(gè)已知物體的受力求物體運(yùn)動(dòng)的典型問題.對(duì)小球的正確受力分析是解題的關(guān)鍵.例2 某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落,如圖3-9
30、-3所示,a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置,c是人所到達(dá)的最低點(diǎn),b是人靜止時(shí)懸吊著時(shí)的平衡位置不計(jì)空氣阻力,則下列說法正確的是( A、C )A從P到a過程中人的速度不斷增大,加速度不變B從a至b過程中加速度變小,速度變小C從a至b過程中人的速度不斷增大,加速度不斷變小D從a至c過程中加速度方向保持不變【分析】從P至a過程中人只受重力作用做自由落體運(yùn)動(dòng),加速度不變,速度不斷增大;從a到b的過程中,人受到重力和向上的逐漸增大的彈力,但是重力大于彈力,合力向下且變小,則人做做加速度變小的加速運(yùn)動(dòng);從b到c的過程中人受到的彈力大于重力,合力向上,則人做加速度變大速度變小的變減速運(yùn)動(dòng),在b點(diǎn)速度最大,加速度為零
31、;到c點(diǎn)速度為零,加速度向上最大.【答案】A、C.【歸納】研究物體的運(yùn)動(dòng)要從兩個(gè)方面去分析,一是分析物體的受力情況,二是物體運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài).本題中在a點(diǎn)以后出現(xiàn)了彈力,加速度減小,就誤認(rèn)為速度也減小,沒有分析合外力的方向.要注意加速度決定于合外力,而不是由一個(gè)力決定,且要區(qū)分加速度與速度的概念.知識(shí)梳理1、理解牛頓第二定律的確切含義(1)矢量性:F=ma是一個(gè)矢量方程,加速度a的方向與合外力F的方向相同,應(yīng)用時(shí)應(yīng)規(guī)定正方向,凡是和正方向相同的力或加速度取正值,反之取負(fù)值.在一般情況下取加速度的方向?yàn)檎较?(2)瞬時(shí)性:加速度a和合外力F是每一瞬間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失.(3
32、)同一性:F、m、a必須對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體.(4)相對(duì)性:加速度a是相對(duì)于地面的(或慣性參照系)。(5)獨(dú)立性:F合產(chǎn)生的加速度a是物體的合加速度.x方向的合外力產(chǎn)生x方向的加速度,y方向的合外力產(chǎn)生y方向的加速度.牛頓第二定律的分量式為Fx=max,Fy=may.2、國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”(N)的定義根據(jù)牛頓第二定律定義:使質(zhì)量1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力,叫做1N.3、國(guó)際單位制在國(guó)際單位制中力學(xué)的三個(gè)基本單位是:長(zhǎng)度單位米(m),質(zhì)量單位千克(kg),時(shí)間單位秒(s).由此導(dǎo)出其他的力學(xué)單位,如:速度米/秒(m/s),力牛頓(N),加速度米/秒2(m/s2),密度千克/米3(k
33、g/m3)等,由此組成了國(guó)際單位的力學(xué)單位.國(guó)際單位制中基本單位共有七個(gè),除了上述三個(gè),還有物質(zhì)的量單位摩爾(mol),電流單位安培(A),熱力學(xué)溫度單位開爾文(K),光強(qiáng)單位坎德拉(cd).這七個(gè)基本單位和由此導(dǎo)出的單位共同組成了國(guó)際單位制.4、牛頓第二定律的適用范圍(1)適用于慣性參照物(相對(duì)于地面的加速度為零的參照系)(2)牛頓第二定律只適用于低速(遠(yuǎn)小于光速)運(yùn)動(dòng)的宏觀物體,不適用于高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子.重、難、疑點(diǎn)剖析1、牛頓第二定律反映了力的瞬時(shí)效果加速度,而物體的運(yùn)動(dòng)情況,運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向還要與物體的初速度的大小、方向和力的作用時(shí)間等有關(guān).本節(jié)重點(diǎn)是理解牛頓第二定律的矢量性、瞬
34、時(shí)性和同一性.2、掌握運(yùn)用牛頓第二定律分析與解決實(shí)際問題的一般方法和解題步驟.難點(diǎn)是根據(jù)實(shí)際問題靈活地選取研究對(duì)象,并對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析,學(xué)會(huì)巧選直角坐標(biāo)系,用正交分解法求解牛頓力學(xué)問題.例1 有一個(gè)恒力能使質(zhì)量為m1的物體獲得3m/s2的加速度.如將其作用在m2的物體上產(chǎn)生1.5m/s2的加速度,若將m1和m2合為一體,該力能使它們產(chǎn)生多大的加速度?【分析】這里三次對(duì)不同的研究對(duì)象運(yùn)用牛頓第二定律,列出方程求解.【解答】以m1為研究對(duì)象 F=m13,則m1=. 以m2為研究對(duì)象F=m21.5,則m1=.以m1、m2整體為研究對(duì)象 F=(m1+m2)a.,解得a=1m/s2.【答案】
35、1m/s2.【歸納】運(yùn)用牛頓第二定律解題,當(dāng)研究對(duì)象變換時(shí),要注意物理量F、m、a的同一性,即對(duì)同一個(gè)研究對(duì)象而言,切勿張冠李戴.例2 一條輕彈簧和一根細(xì)線共同拉住一個(gè)質(zhì)量為m的小球,平衡時(shí)細(xì)線是水平的,彈簧和豎直方向的夾角為,如圖3-9-4所示.若突然剪斷細(xì)線,則在剛剪斷細(xì)線的瞬間,小球的加速度的大小和方向如何?【分析】由于剪斷細(xì)線的瞬間,小球的位置沒有發(fā)生變化,彈簧的彈力與剪斷前是相同的,且重力不變,這時(shí)小球不再處于力的平衡狀態(tài).細(xì)線剪斷前,小球處于平衡狀態(tài),有彈簧的彈力F與小球重力mg的合力大小等于細(xì)線的拉力T,方向是水平向右的.【解答】Fsin=T,Fcos=mg,T=mgtan.細(xì)線
36、剪斷瞬時(shí),拉力T撤去,F(xiàn)和G的合力為F,由牛頓第二定律得 Fx=ma,a=小球的加速度方向是水平向右的.由上述的分析列出方程解得a=gtan.小球的加速度方向是水平向右的.【答案】gtan;水平向右.【歸納】本題是充分體現(xiàn)牛頓第二定律的瞬時(shí)性的典型例題.剪斷細(xì)繩的瞬間,彈簧的彈力不會(huì)瞬間發(fā)生變化,其合力大小即為細(xì)繩拉力的大小,方向與拉力相反.若鈄彈簧換成鋼性絲線,則剪斷細(xì)線的瞬間,由于細(xì)線是剛體模型,所以,細(xì)線的彈力馬上發(fā)生變化,此時(shí),小球沿細(xì)線方向的加速度變?yōu)榱?,?xì)線的拉力為mgcos,重力沿切線方向的分力為mgsin=ma,此時(shí)小球的加速度a=gsin.合理建立物理模型的是解決實(shí)際問題的關(guān)
37、鍵.考題回放例1 一慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì).加速度計(jì)的構(gòu)造原理的示意圖如圖3-9-6所示.沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)為k的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定壁相連.滑塊原來靜止,彈簧處于自然長(zhǎng)度.滑塊上有指針,可通過標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移,然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo).設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng);指針向左偏離0點(diǎn)的距離為s,則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度( ).A方向向左,大小為ks/mB方向向右,大小為ks/mC方向向左,大小為2ks/mD方向向右,大小為2ks/m【分析】這是一道聯(lián)系實(shí)際問題的高考題,當(dāng)導(dǎo)
38、彈沿水平方向向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)滑塊卻要保持靜止,所以兩根彈簧發(fā)生形變產(chǎn)生向右的彈力,使滑塊做向右的加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)滑塊與導(dǎo)彈加速度、速度均相同時(shí),彈簧形變量不再改變,滑塊與導(dǎo)彈保持相對(duì)靜止,兩者的加速度和速度相同,一起做加速運(yùn)動(dòng).【解答】選滑塊為研究對(duì)象,兩根彈簧發(fā)生形變的形變量均為s,由牛頓第二定律得2ks=ma.所以這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度方向向右,大小為.【答案】D.【反思】學(xué)會(huì)將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理的問題進(jìn)行分析研究,構(gòu)件物理模型,提高解決實(shí)際問題的能力是十分重要的.例2 蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目.下個(gè)質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員,從離水平
39、網(wǎng)面3.2m高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0m高處.已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2s.若在這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)作恒力處理,求此力的大小.(g取10m/s2)【分析】本題是由運(yùn)動(dòng)學(xué)的方程先求加速度,再用牛頓第二定律求力,加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁.應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí):要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析,在確定正方向后(一般以加速度的方向?yàn)檎较颍?,注意各力的正、?fù).【解答】設(shè)下落高度h1,彈起高度h2,分別求得速度v1=,v2=(向上).則v=v2+v1(以向上方向?yàn)檎较?.a=.再設(shè)運(yùn)動(dòng)員受到向上的彈力F和向下的重力mg,以向上為正方向,有F-mg=ma,F=
40、mg+ma=mg+m,代入數(shù)值得F=1.5103N.【答案】1.5103N.【反思】這是由運(yùn)動(dòng)求得加速度,再由加速度求得合外力,由合外力求得彈力. 要注意速度和力都是矢量,一定要注意方向.運(yùn)動(dòng)員受到彈力和重力的合力產(chǎn)生向上的加速度如圖3-9-7所示.是否能忽略重力?如果作用的時(shí)間t很短,mamg,則可忽略重力.例3 物體B放在物體A上,A、B的上下表面均與斜面平行(如圖3-9-8所示).當(dāng)兩者以相同的初速度靠慣性沿光滑固定斜面C向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)( )AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之間的摩擦力為零DA、B之間是否存在摩擦力取決于A、B表面的性質(zhì)【分析】
41、以整體為研究對(duì)象求得加速度,再隔離B物,判定A對(duì)B的摩擦力方向.【解答】(mA+mB)gsin=(mA+mB)a,a=gsin.(沿斜面向下)對(duì)B物 mBgsin+f=mBa,a=gsin代入,f=0,AB之間摩擦力為零.【答案】C.【反思】運(yùn)用整體法求a,隔離法求相互作用力是解連接體動(dòng)力學(xué)問題的基本方法之一.例4 放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力F的作用,F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的磁系如圖3-9-9所示.取重力加速度g=10m/s2.由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為( ).Am=0.15kg,=0.4Bm=0.15kg,=Cm=
42、0.5kg,=0.2Dm=1kg,=0.2【分析】02s靜止,24s加速,46s勻速. F=2N.由“vt”圖中24s時(shí)加速度a=2m/s2F合=ma,m=.f=mg,=.【答案】A.【反思】理解“v-t”圖線意義,由a找出對(duì)應(yīng)合力關(guān)系.探究延伸例 如圖3-9-10所示,傳送帶與地面傾角=37從A到B長(zhǎng)主為16m,傳送帶以10m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶上端A無初速度地放一質(zhì)量為0.5kg的物體,它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,求物體從A運(yùn)動(dòng)到B所需的時(shí)間是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8)【分析】物體沿傳送帶下滑的開始階段,物體相對(duì)于傳送帶向上運(yùn)動(dòng),物體受到的摩擦力的方
43、向沿傳送帶向下,先做勻加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)速度達(dá)到10m/s后,因mgsinmgcos,摩擦力方向沿傳送帶向上,此時(shí)加速度方向發(fā)生了改變,再繼續(xù)做勻加速運(yùn)動(dòng)直至滑到底端.【解答】物體剛開始受力分析如圖3-9-11甲所示,據(jù)牛頓第二定律有mgsin+mgcos=ma1,則a1=gsin+gcos=10m/s2.物體加速至速度為10m/s時(shí),所用時(shí)間t1=運(yùn)動(dòng)位移s=當(dāng)物體速度大于傳送帶速度時(shí),其受力分析如圖3-9-11乙,由牛頓第二定律得 mgsin-mgcos=ma2.即a2=gsin-gcos=2m/s2.此過程中物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,則L-s=vt2+,得t2=1s,t2=-11s(舍去),物體從A
44、運(yùn)動(dòng)到B所用時(shí)間t總=t1+t2=2s.【答案】2s.【點(diǎn)評(píng)】本題是由已知物體的受力求運(yùn)動(dòng),難點(diǎn)是物體所受的摩擦力的方向是在兩個(gè)不同的階段方向發(fā)生了變化,因此兩個(gè)階段的加速度大小是不同的,要分兩個(gè)物理過程來分析求解.(1)摩擦力可以是阻力,也可以是動(dòng)力.(2)審題時(shí)注意隱含條件的分析:tan.(3)傳送帶是應(yīng)用較廣泛的一種傳動(dòng)裝置,以其為素材的物理習(xí)題大都具有物理情境模糊、條件隱蔽、過程復(fù)雜的特點(diǎn).特別要注意物體在傳送帶上的速度變化會(huì)引起物體受到的摩擦力的變化,只要我們分析清楚物體所受的摩擦的大小和方向的變化情況,用牛頓第二定律確定物體的加速度,分清不同的運(yùn)動(dòng)過程,問題就迎刃而解了.隨堂闖關(guān)1
45、、力F作用在原靜止的質(zhì)量為m的物體上,經(jīng)過時(shí)間t,物體的位移為s,則( A 、B、D、).A.相同的力在相同時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量為 nm的物體移動(dòng)的距離B相同的力在nt時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量為nm的物體移動(dòng)ns的距離CnF的力在時(shí)間nt內(nèi)使質(zhì)量為nm的物體移動(dòng)ns的距離DnF的力在時(shí)間t內(nèi)使質(zhì)量為nm的物體移動(dòng)s的距離【提示】a=.由上式判斷知本題正確選項(xiàng)為A、B、D.2、正在加速上升的氣球,下面懸掛重物的繩子突然斷開,此時(shí)( A、D )A重物的加速度立刻發(fā)生變化B重物的速度立刻發(fā)生變化C氣球的速度立刻變化D氣球的加速度立刻變化【提示】力的瞬時(shí)效應(yīng)是加速度,速度變化需要t時(shí)間.3、某物體受互成120的兩個(gè)力的作
46、用,這兩個(gè)力的大小都是8N,物體產(chǎn)生的加速度為2m/s2.求物體的質(zhì)量.【提示】先求合力F=8N.【答案】4kg.4、物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,物體的質(zhì)量為4kg,受到水平方向6N的拉力作用,求:(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度;(2)在運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后將拉力撤去,物體在繼續(xù)向前滑行過程中的加速度.(g取10m/s2)【提示】注意力發(fā)生變化,加速度立即隨之變化.【答案】(1)0.5m/s2;(2)-1m/s25、質(zhì)量為100t的機(jī)車從停車場(chǎng)由靜止出發(fā),經(jīng)255m后,速度達(dá)到54km/h,此時(shí),司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),讓機(jī)車進(jìn)站,機(jī)車又行駛了125m才停在站上.設(shè)機(jī)車運(yùn)動(dòng)過程所受到的阻力大小不變,求阻力的
47、大小和機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受到的牽引力的大小.【提示】先由運(yùn)動(dòng)學(xué)求出加速度,再由牛頓第二定律求出阻力和牽引力.【答案】9104N,1.4105N.課后測(cè)試一、選擇題1、使物體的加速度加倍,下列方法可行的是( B、D )A合外力增加2倍,質(zhì)量不變B質(zhì)量減半,合外力不變C合外力增加到原來的2倍,質(zhì)量減半D合外力增加到原來的2倍,質(zhì)量不變【提示】由F=ma來判定.2、在牛頓第二定律公式F=ma中,關(guān)于比例系數(shù)k的數(shù)值,下列說法正確的是( C、D )A在任何情況下k都等于1Bk的數(shù)值是質(zhì)量、加速度和力的大小所決定的Ck的數(shù)值是質(zhì)量、加速度和力的單位所決定的D只有質(zhì)量、加速度和力分別用kg、m/s2和N做
48、單位,k的數(shù)值才等于1【提示】由比例式寫成等式,k取1是有條件的.其中有單位沒確定時(shí),不可選k=1.3、靜止的物體在一個(gè)方向不變、大小逐漸變小的力的作用下,將做( D )A勻減速直線運(yùn)動(dòng)B勻加速直線運(yùn)動(dòng)C加速度逐漸變大的變加速直線運(yùn)動(dòng)D加速度逐漸變小的變加速直線運(yùn)動(dòng)【提示】力變小,加速度變小,速度增加得慢.4、力F作用在物體甲上,產(chǎn)生加速度a1,此力作用在乙上產(chǎn)生的加速度為a2,則此力作用在甲、乙兩物體的組合體上,加速度為( D ).A B. C. D.【提示】F=m1a1,F=m2a2,F=(m1+m2)a,求a可得.5、放在粗糙水平面上的物體,在水平拉力F的作用下產(chǎn)生的加速度為a1,當(dāng)水平
49、拉力變?yōu)?F時(shí),物體的加速度為a2,則( B )Aa2=2a1 B.a22a1 C.a1a22a1 D.上述三種可能性都存在【提示】注意拉力變?yōu)?F,但合外力為2F-f2(F-f).6、設(shè)灑水車的牽引力不變,所受阻力與車重成正比,灑水車在水平路面上行駛,原來是勻速的,開始灑水后,下列關(guān)于灑水車的運(yùn)動(dòng)情況說法正確的是( D ).A灑水車做勻加速運(yùn)動(dòng)B灑水車做勻減速運(yùn)動(dòng)C灑水車做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)D灑水車做加速越來越大的加速運(yùn)動(dòng)【提示】F-mg=ma,a=g.二、填空題7、質(zhì)量為2kg的物體,受到兩個(gè)互相垂直的外力作用,F(xiàn)1=3.0N,F(xiàn)2=4.0N,由F1和F2單獨(dú)作用下各自產(chǎn)生的加速度a
50、1=,a2=2m/s2;這兩個(gè)力同時(shí)作用,物體受到的合力F=5N,合加速度a=.【提示】根據(jù)力的獨(dú)立作用原理,分別用F=ma求出a1,a2;先求F合(矢量合成)再由F合=ma合求a合.8、在靜止的小車內(nèi),用細(xì)繩a和b系住一個(gè)小球,繩a與豎直方向成角,拉力為Ta,繩b成水平狀態(tài),拉力為Tb.現(xiàn)讓小車從靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),如圖3-9-12所示,此時(shí)小球在車內(nèi)的位置仍保持不變(角不變).則細(xì)繩a的拉力Ta 不變 ,細(xì)繩b拉力Tb變 小 .要使小球在車內(nèi)的位置仍保持不變,則小車的加速度小于 gtan .【提示】以小球?yàn)檠芯繉?duì)象進(jìn)行受力分析,建立坐標(biāo)列方程由上式可知Ta=,不變.a,Tb.當(dāng)T
51、b=0時(shí),a=gtan.9、如圖3-9-13所示,一物體以速度v沖上斜面,最后又沿斜面向下滑回原位置,已知物體沖上斜面和滑下到最初位置所用時(shí)間之比1:,斜面傾角為45,則物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 .【提示】s=,解得=三、計(jì)算題10、放在水平桌面上的靜止物體,質(zhì)量為2kg,在5N水平力的作用下,經(jīng)過2s,速度變?yōu)?/s,求物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù).(g取10m/s2)【提示】解得=0.05.【答案】0.05.11、如圖3-9-14所示,物體甲、乙的質(zhì)量均為m,彈簧和懸線的質(zhì)量可以忽略不計(jì),當(dāng)懸線被燒斷的瞬間,甲、乙的加速度各是多少?【提示】懸線燒斷瞬間,彈簧彈力不變.【答案】a甲=g,向上;
52、a乙=g,向下.12、如圖3-9-15所示,物體M、m緊靠,放在動(dòng)摩擦因數(shù)為的水平面上.現(xiàn)施一水平力F作用于M,M、m共同向右加速運(yùn)動(dòng),求它們之間的相互作用力大小.【提示】可求出F推.【答案】第10課時(shí) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用備課指要教學(xué)建議1、用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題的關(guān)鍵是先求出加速度,加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁.2、用牛頓定律解題的關(guān)鍵是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析,要學(xué)會(huì)受力分析的一般步驟,教學(xué)中要由易到難,養(yǎng)成受力分析的良好習(xí)慣.3、求解連接體的加速度或內(nèi)部物體間的相互作用力,是力學(xué)中能力考查的重要內(nèi)容,在高考中也經(jīng)常出現(xiàn).解決上述問題的有效方法,是綜合運(yùn)用整體法與隔離法.
53、4、注意牛頓定律中的臨界問題,如:物體脫離接觸面,繩子拉斷,物體打滑、翻滾等,要求正確掌握各種情況的臨界條件.案例導(dǎo)入例1 如圖3-10-1所示的升降機(jī)中,用兩根能承受的最大拉力均為320N的繩子AO、BO吊著一質(zhì)量m=20kg的重物. 兩繩互相垂直,且AO與豎直方向夾角=37.為了使AO、BO兩繩不斷裂,升降機(jī)由靜止開始勻加速上升20m的最短時(shí)間是多少?【分析】確定研究對(duì)象m,進(jìn)行受力分析.加速度a越大,則拉力TA和TB就越大,但哪根繩子中最先達(dá)到最大拉力Tm,還是會(huì)同時(shí)達(dá)到最大拉力,這需要對(duì)臨界狀態(tài)進(jìn)行臨界判斷.也可用假設(shè)法,如先假設(shè)AO先斷,以TA=320N代入,求出TB320N,說明假
54、設(shè)成立,求得的加速度正確.反之,若TB320N,說明BO先斷,以TB=320代入計(jì)算,求得加速度,進(jìn)而求出最短時(shí)間.【解答】對(duì)m進(jìn)行受力分析,如圖3-10-2所示.由牛頓第二定律,有在豎直方向TAcos+TBsin-mg=ma 在水平方向TAsin+TBcos=0 由式得TATB,這說明繩子AO中先達(dá)到最大拉力,即AO先斷,這是本題的臨界狀態(tài),此時(shí)繩子BO中的張力TB是未知的.把TA=320N代入式中,得TB=把TB的值代入式,解得a=10m/s2,此即為允許升降機(jī)達(dá)到的最大加速度,對(duì)應(yīng)有最小運(yùn)動(dòng)時(shí)間.升降機(jī)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速為零,有s=【答案】2s.【歸納】判斷哪根繩子中先達(dá)最大張力是解
55、題的關(guān)鍵所在.當(dāng)然這需要通過受力分析,建立運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行討論,才能確定臨界狀態(tài)和臨界條件.例2 如圖3-10-3所示,C是水平地面,A、B是兩個(gè)長(zhǎng)方形物體,F是作用在物塊B上沿水平方向的力,物體A和B以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng).由圖可知,A、B之間的的動(dòng)摩擦因數(shù)1,B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)2有可能為( )A1=0,2=0B1=0,20C10,2=0D10,20【分析】先取A、B整體為研究對(duì)象,A、B整體做勻速直線運(yùn)動(dòng),必然受到地面C施加的水平向左且大小等于F的滑動(dòng)摩擦力,故必有20.再隔離A,因A做勻速直線運(yùn)動(dòng),在水平方向必不受摩擦力作用.此時(shí)A和B以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩物體間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以A、B間不產(chǎn)生靜摩擦力,但A、B的接觸面可以是光滑的,也可以是粗糙的,即1=0與20都是可能的.【答案】B、D.【歸納】
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