第三章 牛顿运动定律Word格式.docx
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讨论:
摩擦阻力越小,小车运动得越远,运动的时间就越长,即小车速度减小的越慢.假想地面
是绝对平滑没有阻力的,那就没有什么东西（力）阻止小车的运动,它就会速度不变地永
远运动下去.即物体的运动不需要力来维持,力是物体运动速度改变的原因.
焦点：
力是维持物体运动的原因还是改变物体运动速度的原因进行.
指出：
物体从静止到运动或速度越来越大,物体从运动到静止或速度越来越小,物体的运动
状态发生改变。
一、物体运动状态改变：
速度的大小和（或方向）发生改变
指导学生认真阅读教材P45第1-4段课文,认识牛顿第一定律是怎样在伽利略理想实验的基础上总结出来的.（看看科学家对运动和力关系的研究的发展史）
点拨:
1.亚里士多德是什么观点?
（力是维持物体运动的原因.）
2.伽利略是什么观点?
（物体的运动不需力来维持,力是改变物体运动速度的原因.）
3.亚里士多德的观点错在什么地方?
（来自于日常经验所带来的错误认识-----没有经过科学分析,忽略了摩擦的作用而造成的）.）
4.伽利略用什么方法来说明亚里士多德的观点是错误的?
伽利略的理想实验:
17世纪意大利的著名实验物理学家伽利略通过观察、实验、分析、推理,指出亚里士多德的"
力是维持物体运动的原因"
的结论是错误的,运动的小车船够停下来是由于它受到摩擦阻力作用的结果,伽利略基于摩擦阻力使小车的速度改变这个可靠事实,设计了一个无摩擦的理想实验,并进行科学的推论.如图51甲所示,让小球沿一个斜面从静止滚下来,小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度.他推论说,如果减小第二个斜面的倾角（图3-1乙）,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程.继续减小第二个斜面的倾角,使它最终成为水平面（图3-1丙）,小球就再也达不到原来的高度,而要沿水平面以恒定速度持续运动下去.
由此,伽利略就推出:
一切运动着的物体在没有受到外力作用的时候,它的速度将保持不变,并且一直运动下去.
伽利略的理想实验是以什么事实为基础?
忽略了什么次要因素?
抓住了什么主要因素?
伽利略的实验虽然是想像中的实验,但它是建立在可靠的事实基础之上的.这类理想实验以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地揭示了自然规律.这种把可靠的事实和理论思维结合起来的科学方法,值得我们好好领会和学习.（回到实例2）
强调:
伽利略的推论是不能用实验证明的,这是因为使物体完全不受外力的作用,实际上是不可能做到的.这种物体不受阻力的条件也是无法实现的.不过随着现代科学技术的进步可以将摩擦阻力减小到很小.可以用气垫导轨实验近似地验证上述结.
与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也曾指出:
一个运动的物体如果没有受其他物体的作用,它的运动就不会改变方向，也不会停下来，为动力学的发展又迈出了重要的一步。
后来英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果,结合自己的研究，系统总结了力学知识。
提出著名的三大定律——牛顿运动定律.
二、牛顿第一定律:
1.内容：
一切物体总保持匀直线运动或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.
2.理解：
（1）.一切物体都有保持匀速或静止状态的性质,不受外力时运动状态是匀速或静止。
（2）.力是使物体运动状态发生改变，产生加速度的原因.
例如:
1）汽车的起动加速过程,在牵引力的作用下,由静止开始运动,并且速度不断增大;
汽车的制动减速过程,由于受到阻力的作用,速度不断减小,最后停下来;
2）抛出的粉笔,由于受到重力的作用,速度的大小和方向都不断地发生改变.
小结：
物体运动状态的改变,是由于受到力的作用.物体运动状态发生改变时,物体具有加速度,所以,力是使物体产生加速度的原因。
3.意义：
1）揭示了运动和力的关系，指出了物体的惯性的性质.（应用两方面）
2）弄清这两个基本问题，才能为牛二牛三定律的发展起推动作用（历史）
牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态（通常所看到的匀速直线运动状态和静止状态,其实都是物体受到平衡力作用的结果）是一种理想的状态.这种状态虽然不能实现,但它却正确地揭示了运动和力的关系（力不是维持物体运动的原因，而是使物体速度变化产生加速度的原因）,指出了物体的惯性的性质.
三、物体的惯性
1.惯性:
物体的这种保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性（所以牛顿第一定律也叫做惯性定律）。
演示：
惯性演示仪实验.
举例：
如交通工具启动和刹车时车内人的运动情况。
通过初中的学习,同学们已经知道这些都是惯性现象.运用惯性解释有关现象时,通常可按下面的步骤思考分析.
（1）、明确研究的是哪个物体,它原来处在怎样的运动状态.
（2）、当外力作用在该物体的某一部分（或外力作用在与该物体有关联的其他物体上）
时,这一部分的运动状态的变化情况.
（3）、该物体由于惯性将保持怎样的运动状态,最后会出现什么现象.
指导学生解释实验现象,并由此总结出惯性的概念.
2.一切物体都具有惯性，与物体的运动状态及是否受力无关。
惯性是物体的固有属性.
教材P49倒数第三段。
小结:
在相同的力作用下,质量小的物体产生的加速度大,运动状态容易改变,我们说它的惯性小;
质量大的物体产生的加速度小,运动状态难改变,我们说它的惯性大,可见,质量是物体惯性大小的量度.
3.质量是物体惯性大小的量度。
（惯性表现为运动状态改变的难易程度）
4.增大或减小物体惯性大小的方法和作用
1）歼击机在战斗前要抛掉副油箱,
2）电动抽水站的电动机和水泵都固定在很重的机座上。
3）坦克外壳采用厚铅板
4）江面上游轮比汽艇平稳
思考：
为什么要这样做?
生活中还有哪些这样的事例呢?
请举例说明.
（三）、巩固练习
1.为什么跳远运动员利用助跑可以跳得远些?
2.船在水中匀速行进时,有一人在船尾向上蹦起来,他会落到水里吗?
3.一列匀速直线行驶的火车,在车厢里的水平桌面上放一个小球,当车厢里的人看到小球向南运动时,火车在做什么运动?
4.以下说法中错误的是（）
A.力是使物体产生加速度的原因
B.力是改变物体惯性大小的原因
C.力是改变物体运动状态的原因
D.力是使物体速度发生改变的原因
5.有甲、乙两个物体,它们的质量分别为6kg和4kg,速度大小分别为4m/s和6m/s,则（）
A.它们的惯性一样大B.甲比乙的惯性大
C.乙比甲的惯性大D.无法判断哪个物体惯性大
反思：
1、概括前两章，简明扼要的指出前三章的内在联系（一、三定律定性分析力与运
动的关系，二定律定量分析力与运动的关系）。
2、第一定律初中已学，演示实验起唤起学生主动回忆的作用
3、本节课数学设计申贯穿了"
提出问题一一分析讨论一一推理结论"
这一思路,有利
于对学生进行创造思维的培养,活跃课堂气氛.
三、牛顿第二定律
教学目标：
1．理解加速度与力的关系,知道得出这个关系的实验过程.
2.理解加速度与质量的关系,知道得出这个关系的实验过程.
3.知道国际单位制中力的单位牛顿是怎样定义的.
4.理解牛顿第二定律的内容,知道牛顿第二定律表达式的确切含义。
5.会用牛顿第二定律的公式进行计算.
教具：
两个定滑轮、两辆小车、若干硅码、细绳、米尺、天平、弹簧秤、一只夹子
（一）、引入新课
上节课讲了物体运动状态的改变.什么是物体运动状态的改变?
请同学回答,并举例说明.）物体运动状态改变的难易程度与哪些因素有关?
请同学们看下图，据生活经验回答.
下面通过演示实验来定量地研究加速度与F和质量的关系.
（二）、进行新课
实验装置如教材图3-5.实验分两步进行.实验前教师提出本实验应该解决的问题.
1.实验的原理是什么?
采取什么样的方法?
2.实验中要观察什么现象?
要记录哪些数据?
3.根据数据分析得出什么样的结论?
一、研究质量一定的情况下,加速度和力的关系
适当增减两小车上的砖码,使两车的质量相等,用天平测出m1=m2=150g,用弹簧秤测出砖码盘（包括硅码）的重量分别是F1和F2,它们在相同的时间里通过的位移分别为S1和S2,用米尺测出S1=8Ocm,S2=4Ocm.将实验数据记录在表中.
M/g
F/g
S/cm
小车1
150
40
S
小车2
20
2S
结论1：
二、研究力一定的情况下,加速度和质量的关系
增加小车1的砖码,使m1=300g,并增加小车2砖码盘中的砖码,使之成为20g.这样m1=2m2,F1=F2。
它们在相同的时间里通过的位移分别为S1和S2,用米尺测出S1=39cm，S2=8Ocm.将实验数据记录在表中。
300
结论2：
总结上面的结果,我们对力、质量和加速度的关系得到下列结论.
三、结论：
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,加速度的方向与
外力的方向相同。
即α∝F/m或F∝ma,F=kma
如果都用国际单位制,k=1,则F=ma.
四、推广：
物体受到几个力的作用时，物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向与合力的方向相同.F合=ma.
注意：
1.定律只适用于宏观低速运动的质点.（不适用于超光速和粒子运动）看书P66
2.F合为质点受到的外力的合力，a是质点的加速度—→同体性、独立性
3.a方向永远与F合方向一致—→矢量性
4.a与F合对应关系：
F合变化，a变化—→瞬时性
F合恒定，a恒定；
------------动力学
F合=0，a=0-------------静力学（第一定律）
5.公式适用于某一方向的运动；
也适用于某个系统即物体组.
例题:
一个物体质量是2kg,受到互成120°
角的两个力F1和F2的作用,这两个力的大小都是10N,这个物体产生的加速度是多大?
四、牛顿第三定律
教学目标:
1、通过演示实验和对实验的分析、讨论,总结出力的作用是相互的,培养学生认真观察思考的习惯。
2、通过演示实验定量得出反应相互作用特点的牛顿第三定律,培养学生的科学语言表达能力。
3、通过实例分析,使学生掌握用力和反作用力与一对平衡力之间的区别,培养学生应用知识分析解决问题的能力。
教学重点:
牛顿第三定律
教学难点:
作用力和反作用力与平衡力的区别
托盘天平（带砖码）、250毫升烧杯、蹄形磁铁、铁块各一、细绳、铁架台、挂码各一、带滑轮木板、测力计（2个）
教学方法:
实验法、启发式教学法、讲练结合法
（一）引入新课
复习：
第一定律定性研究力与运动的关系，第二定律定量研究力与运动的关系，今天学习第三定律。
第一章学习三种常见的力，学会了一些简单的受力分析的方法。
练习：
请同学们画出挂在天花板上的物体的受力分析图，指出各力的受力和施力物。
结论：
力是物体对物体的作用。
提问；
施立物在对受力物施加作用力的同时，是否也受到受力物施加的作用力？
在台称上的盛水烧杯中缓慢放入系线的铁块（不与烧杯接触）
（二）进行新课
演示:
1、用手拉压弹簧—→手施加的力使弹簧形变，形变的弹簧对手产生力
2、用磁铁吸引铁钉,用铁块吸引悬挂的磁铁—→磁力是相互的
3、木板上有相对运动趋势的两小车间作用—→摩擦力是相互的
4、坐在椅子上用力推桌子（学生分析）—→是相互的
5、地球与地面物体的作用〈口头分析〉—→引力是相互的
结论:
观察和实验表明,物体间作用总是相互的（边演示边强调“同时性”、“同性质”）
一、力是物体间的相互作用：
作用力和反作用力:
物体间相互作用的一对力
口头强调:
同时产生,同时消失；
同一性质；
同一直线.
通过体验拍巴掌和观察演示实验,归纳总结出结论.力是两物体间的相互作用,我们把这一对相互作用的力称为作用力和反作用力,且作用力与反作用力的性质相同,同时存在,同时消失（变化）.那么作用力和反作用力又有什么关系呢?
把两个相同的弹簧秤A和B连结在一起,两学生分别用力拉弹簧秤A和B。
可以看到两个弹簧秤的指针同时移动,弹簧秤B的示数指出弹簧秤A对它的拉力F的大小,而弹簧秤A的示数指出弹簧秤B对它的拉力F/的大小.可以看出两弹簧秤的示数是相等的、改变手拉弹簧秤的力,弹簧秤的示数随着改变（同时增大,同时减小,同时为零）,但两个弹簧秤示数总相等,方向总相反.
口头结论:
作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上,同时变化的。
二、牛顿第三定律
1.内容:
两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
说明:
1）在变速状态下物体间的相互作用力也是大小相等的（分析马拉车例子）
2）不等质量物体间作用力也是大小相等的（分析苹果落地）
2.作用力和反作用力的特点（引导学生总结）
（1）相同点:
同大小、同性质、同时产生、同时变化、同一直线
（2）不同点:
不同方向、不同作用点
物体m静止在水平面上，分析其受力情况,并指出每个力的反作用力.
受力分析如图：
N地物与G地物大小相等,方向相反,作用在同一物体上,两力平衡,物体m保持静止.虽然支持力N地物和物体对地面的压力N物地（即N地物的反作用力）两者相等,但作用在不同物体上，不是平衡力.同理,重力G地物与反作用力G物地分别作用在物体和地球上,也不能平衡.平衡力N物地与G地物ˊ性质不相同.当物体
被提起,N地物=0,而G地物不变.作用力和反作用力N地物和N物地、G地物
和G物地,力的性质分别相同,且当N地物为零时,N物地也为零,而N地物不
为零时,N物地也不为零.即当作用力变化时,反作用力也作相应变化.
3、一对平衡力和作用力与反作用力的异同点（边总结边板书）
大小相等、方向相反、作用在不同两物体的力不一定是作用力和反作用力
三、应用：
1、应用:
人的行走,交通工具的行进,火箭升空
2、适用范围:
引导学生课后阅读材料《牛顿运动定律适用范围》
五、力学单位制
1.知道什么是单位制,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.
3.掌握国际单位制中力学的三个基本单位及所学过的其他导出单位.
从初中到高中的物理学习中,我们学习了很多物理量的单位,同时也知道了单位是
为了测量、比较物理量的大小而建立的,例如长度的单位是厘米、米等,质量的单位是克、千克等,时间的单位是秒、小时等,速度的单位是米每秒，加速度的单位是米每秒平方,力的单位是牛顿.这些物理量的单位是根据定义式,由所选定的其他物理量的单位共同决定的.在选定长度和时间的单位后,速度和加速度等物理量的单位可以通过长度和时间的单位来计量.通过第三节牛顿第二定律的学习,我们知道力的单位是由质量和加速度的单位共同决定的.一般说来,物理量的单位是可以任意选择的,这样对同一个物理量就会出现多个单位,也就存在多种单位制,古今中外都不一样,严重影响了科学技术的交流与发展.因此国际计量大会通过了国际单位制（国际代号为SI）.本节课我们学习力学单位制和力学中国际单位制的三个基本单位及其他导出单位.
一、单位制
1.基本单位:
所选定的基本物理量的单位.（kg、m、s、mol、K、A、cd、）
力学中长度、质量和时间这三个基本物理量的单位作为基本单位.
科学地选定基本单位,与认识基本物理量有关.世界是由运动着的物质组成的,物理学的研究对象是物质的带有普遍性的运动,首先应考察物质的多少和运动的最简单的形式,这种最简单的运动形式是物质的空间位置随时间发生变化,这表明,抓住质量（物质的多少）、时间和长度（空间改变的量度）这三个基本物理量,就抓住了力学的基本问题,在这个基础上可以进一步讨论其他力学问题.
长度:
厘米、米、千米等.
质量:
克、千克等.
时间:
秒、分、小时等.
2.导出单位：
根据物理公式中其他物理量和基本物理量的关系,推导出的物理量的单位.
从根本上说,所有的物理量都是由基本物理量构成的.在力学范畴内,所有的力学量都是由长度、质量和时间这三个基本物理量组成的,因此基本物理量的单位选定也就决定了其他导出物理量的单位.
速度的公式υ=s/t,速度的单位是m/S
加速度的公式a=（υt-υ0）/t,加速度的单位是m/s2.
牛顿第二定律公式为F=ma.力的单位是N.
物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量间的单位关系。
让学生据以上三个公式，选择位移、时间和质量的其他单位，导出速度、加速度、力的其他单位.
3.单位制:
厘米·
克·
秒制和米·
千克·
秒制（1达因=10-5牛顿）
基本单位和导出单位的总和叫做单位制.由于基本单位的选择不同,历史上力学中出现了厘米·
秒制两种不同的单位制,工程技术领域还有英尺·
秒·
磅制等单位制.下面介绍力学的国际单位制.
4.力学中的国际单位制（简称SI）
1）基本单位：
长度（m）、质量（kg）、时间（s）
2）导出单位：
速度（m/s）、加速度m/s2、力（N）
二、力学国际单位制在解题中的运用
例题1：
一个原来静止的物体,质量是2千克,在两个大小为50N且互成60。
夹角的恒力作用下运动,5S末的速度是多大?
5S内通过的位移是多少?
分析:
椐υt=υ0+at,s=at2/2知，要求υt和s须知a，知道F合。
强调：
解题时,对题中所有已知量都用国际单位制表示,计算的结果必定是用国际位制表示.既然如此,在统一已知量的单位后,就不必一一写出各个量的单位,只在数字后面写出正确单位就可以了,使计算简便.
例题2:
一辆重8×
105的汽车,以1.5m/s2的加速度在水平路面上行驶,已知汽车在运动时所受阻力为2.5×
103牛，求发动机的牵引力。
（三）巩固练习
1.一辆汽车的质量是1.0×
103kg,行驶速度是15m/s,紧急刹车时受到的阻力是6.O×
103N,求刹车后5S内的位移.（要判断停止时间）
2.用弹簧秤水平拉着一个物体在水平面上做匀速直线运动,弹簧秤的读数是0.4N.然后用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀加速直线运动,测得加速度是0.85m/s2,弹簧秤的读数是2.1N.这个物体的质量是多大?
3.质量是5kg的物体与长2m、高1m的斜面之间的动摩擦因数是0.2.如果加一个平行于斜
面的力,使物体以6m/s2的加速度滑下,这个力应该是多大?
1.弄清国际单位制和国际单位的区别。
2.选三个例题：
第一个不化单位，第二个要化单位，第三个为竖直方向的加速运动
3.第一个例题应写出完整的解答过程（规范的板书），2、3题可由学生板演。
六、牛顿运动定律的应用
（一）
1.进一步学习分析物体的受力情况,并能结合物体的运动情况进行受力分析.
2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法.
3.学会如何从牛顿运动定律入手,求解有关物体运动状态参量.
4.学会根据物体运动状态参量的变化,求解有关物体的受力情况.
本章我们已经学过了牛顿运动定律.知道如果一个物体所受的合外力为零时,物体的运动状态就保持不变;
如果一个物体所受的合外力不为零时,物体就有加速度.有了加速度,物体运动就会发生变化.利用加速度结合运动定律,就可解决有关物体状态变化的问题.另一方面,当物体运动状态发生变化时,就一定有加速度,我们就可以根据物体加速度的大小和方向,利用牛顿运动定律确定物体所受外力.今天我们这节课就来尝试对这方面的研究.
一、应用：
1.已知受力情况，分析讨论运动情况
一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N.求物体4S末的速度和4S内发生的位移.（4.4m/s8.8m）
学生审题后提问：
1.研究对象受几个力？
2.该物体在竖直方向上有无位移?
在竖直方向有无加速度?
3.该物体水平方向的合力向哪边?
该物体的加速度是什么方向?
4.如推力与水平方向夹角为30°
斜向下，情况又怎样？
根据物体受力情况来确定其运动情况,在实际中有广泛应用.比如在航天技术（以“神舟五号”为例）中,科学家们根据宇宙飞船的受力情况可以确定飞船在任意时刻的位置和速度.他们解决问题的思路和我们相同,只不过计算复杂,但复杂计算可用电子计算机进行.
例题2：
据介绍,“神舟“五号返回舱大约在离地球10公里的高度打开降落伞。
通过减速伞和主伞多级充气减速，使返回舱速度由186m/s左右减小到7m/s左右竖直下落。
在距地1.2米时,返回舱的4个反推火箭点火工作。
反推火箭工作后（使飞船象在气垫上一样）,速度会降到2m/s以下,使返回舱在最后着地的瞬间,把航天员受到的着陆冲击力降到最低点，以保证航天员的安全着陆。
设返回舱和行天员总质量为3吨，试估算每个反推火箭点火工作时产生的平均反推力.（此时伞对返回舱无作用力）
个反推火箭点火工作后，降落伞匀速，而返回舱匀减速，故伞对舱已无作用力
2.已知运动情况，分析讨论受力情况
例3：
一个滑雪的人,以υ0=1.0m/s的初速度沿山坡匀加速下滑,山坡的倾角是30°
在5S时间内下滑的路程是62m.求滑雪板与雪地间的动摩擦因数.（4.56m/s2，0.04）
据运动情况来求未知力的问题,在实际中也是常见的.300多年前,牛顿用这种方法对天体运动进行研究时,还发现了万有引力定律.下面看看据牛顿第二定律测天体质量问题。
3.测天体质量问题。
例4:
1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础测定质量的实验.实验时,用“双子星”号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行的火箭组m2,接触后,开动飞船尾部的推进器,使飞船和火箭组共同加速,推进器的平均推力F等于895N,推进器开动7s,测出飞船和火箭组的速度改变是0.91
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