3牛顿运动定律总复习教学案.docx

3牛顿运动定律总复习教学案.docx

《3牛顿运动定律总复习教学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3牛顿运动定律总复习教学案.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3牛顿运动定律总复习教学案

牛顿运动定律

（一）考纲点击

1．牛顿运动定律、牛顿运动定律应用（Ⅱ）

2．超重和失重（Ⅰ）

3．实验四：

验证牛顿运动定律

（二）备考指导

本章考查的热点是牛顿运动定律及其应用，对超重、失重的理解，单独命题以选择题和实验题为主，牛顿第二定律与电磁场、电磁感应等知识相结合，解决生活、生产和科学中的力学问题。

复习时要深刻理解牛顿运动定律的具体含义，能熟练应用整体法、隔离法、正交分解法、图解法等解决实际问题。

（三）知识体系

（四）夯实基础要点突破

一．牛顿第一定律

1．伽利略理想实验

⑴亚里士多德认为，必须______________________物体才能运动；没有力的作用，物体就要______，这种认识是错误的。

⑵伽利略通过___________和科学推理，得出的结论是：

一旦物体具有某一速度，如果它不受力，就将以这一速度_____________地运动下去。

⑶物体运动状态的改变是指物体___________的大小或方向发生变化。

2．牛顿第一定律和惯性

⑴牛顿第一定律的内容是：

一切物体总保持__________状态或___________状态，除非作用在它上面的力迫使它______________。

⑵惯性是物体具有保持原来_____________状态或______________状态的性质，任何物体都具有惯性，牛顿第一定律又叫_____________。

量度物体惯性大小的物理量是物体的_________，与速度无关。

质量大惯性大，运动状态难改变；质量小惯性小，运动状态容易改变。

⑶牛顿第一定律描述的事一种理想化的状态，不受力的物体是不存在的。

生活中的静止或匀速直线运动是F

=0的结果。

⑷揭示了力和运动的关系：

力是__________物体运动状态的原因。

例1.下列说法中正确的是（）

A．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大

B．小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了

C．一个小球被竖直上抛，当抛出后能继续上升，是因为小球受到了向上的推力

D．物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性，与物体的速度大小无关

例2.如图1所示做匀速直线运动的小车上水平放置一密封的装有水的瓶子，瓶内有气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？

例3.如图2所示一个劈形物M各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑小球m，劈形物从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（）

A．沿斜面向下的直线　　B．竖直向下的直线

C．无规则曲线　　D．抛物线

例4.伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映规律，有关的实验程序内容如下：

（1）减小第二个斜面的角度，小球在这个斜面上仍要达到原来的高度。

（2）两个对接的光滑斜面，使静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。

（3）如果没有摩擦，小球将上升到释放的高度。

（4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它处于水平位置，小球沿水平面做持续的匀速运动。

请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠事实，还是通过思维过程的推论，下列选项中正确的是（）

A．事实2→事实1→推论3→推论4

B．事实2→推论1→推论3→推论4

C．事实2→推论3→推论1→推论4

D．事实2→推论1→推论4

二.牛顿第三定律

⑴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_______方向________，作用在________________。

⑵牛顿第三定律可归纳为：

同时、同性、异物、等值、反向、共线。

⑶一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别

内容

作用力和反作用力

一对平衡力

受力物体

作用在两个相互作用的物体上

作用在一个物体上

依赖关系

相互依存，不可单独存在

撤除一个力，另一个力依然存在，只是不再平衡

叠加性

两个力作用效果不可抵消，不可求合力

两个力作用效果可抵消，可求合力，合力为零

力的性质

一定是同性质力

可以是同性质力，也可以不是

共同点

大小相等，方向相反且共线

例5.下列的各对力中，是相互作用力的是（）

A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力

B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力

C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力

D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力

总结：

____________________________________________

例6.机车A拉着一节车厢B向右行驶。

用FAB和FBA分别代表A对B和B对A的作用力。

已知B行驶时受到的阻力F阻=2.0×103N。

画出题中情境的草图，回答以下问题。

（1）A拉B匀速行驶时，FAB与F阻有什么关系？

FAB和FBA有什么关系？

（要说明大小和方向两方面的关系，并说明回答的根据。

）

（2）A拉B加速行驶时，FAB和F阻有什么关系？

FAB和FBA有什么关系？

若车厢B的质量是4.0t，加速度a是0.3m/s2，FAB和FBA各等于多少？

总结：

____________________________________________

三.牛顿第二定律

1.牛顿第二定律的内容，物体的加速度跟成正比，跟成反比，加速度的方向跟方向相同。

2.公式：

3.理解要点：

（1）F=ma这种形式只是在国际单位制中才适用

一般地说F＝kma，k是比例常数，它的数值与F、m、a各量的单位有关。

在国际单位制中，即F、m、a分别用N、kg、m/s2作单位，k=1，才能写为F=ma.

（2）牛顿第二定律具有“三性”

①矢量性：

物体加速度的方向与物体所受　　　　　　的方向始终相同。

②瞬时性：

牛顿第二定律说明力的瞬时效应能产生加速度，物体的加速度和物体所受的合外力总是同生、同灭、同时变化，所以它适合解决物体在某一时刻或某一位置时的力和加速度的关系问题。

③独立性：

作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度的各个方向上的分量关系

　　　　　　　　　　　　Fx=max

也遵从牛顿第二定律，即：

Fy=may

4.牛顿第二定律的适用范围

（1）牛顿第二定律只适用于惯性参考系（相对地面静止或匀速直线运动的参考系。

）

（2）牛顿第二定律只适用于宏观物体低速运动（远小于光速）的情况。

5.力学单位制

（1）单位制：

由单位和单位一起组成了单位制。

（2）基本单位：

基本物理量的单位，力学中有三个，它们是

、，它们的单位分别是、、。

（3）导出单位：

由基本物理量根据推导出来的其他物理量的单位。

6.两类动力学问题

⑴已知物体的受力情况求物体的运动情况

根据物体的受力情况求出物体受到的合外力，然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度，再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度、位移或运动时间。

⑵已知物体的运动情况求物体的受力情况

根据物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出某些未知力。

求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的图3来表示：

第一类　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二类

总结：

在处理力和运动的两类基本问题时，不论由力确定运动还是由运动确定力，关键在于加速度a，a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁。

例7.如图4所示，小木块在沿斜面向上的恒定外力F作用下，从A点由静止开始作匀加速运动，前进了0.45m抵达B点时，立即撤去外力。

此后小木块又前进0.15m到达C点，速度为零。

已知木块与斜面动摩擦因数μ=

，木块质量m=1kg。

求：

（1）木块向上经过B点时速度为多大?

（2）木块在AB段所受的外力多大?

（g=10m/s2）

例8.如图5所示，AC、BC为位于竖直平面内的两根光滑细杆，A、B、C恰好位于同一圆周上，C为最低点，a、b、c为套在细杆上的两个小环，当两环同时从A、B两点由静止开始自由下滑时，下面正确的是（　　）

A.a环先到c点

B.b环先到c点

C.两环同时到达c点

D.无法确定

四．解牛顿运动定律问题的方法

1.正交分解法

⑴以加速度a的方向为x轴，垂直a的方向为y轴，则F

=ma，F

=0

例9.风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。

如图6所示

（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动。

这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。

（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？

（sin37°＝0.6，cos37°=0.8）

［答案］

（1）0.5　　

（2）

⑵以某一个力的方向为x轴，垂直这个力的方向为y轴，分解加速度

则F

=ma

F

=ma

例10.如图7所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为θ，则人所受的支持力大小为，摩擦力大小为，方向为。

2.整体法、隔离法

有共同的加速度a，即

思路：

整体

，隔离

例11.如图8所示，某长方形物体被锯成A、B、C三块，然后再拼在一起，放在光滑的水平面上，各块质量分别为A、B质量均为1kg,C的质量为2kg,，现以F=10N的水平推力沿对称轴方向推C，使A、B、C三块保持矩形整体沿力的方向平动，在运动过程中，C对A作用的摩擦力大小为（）

A．10N   B．2．17N

C．2．5N   D．1．25N

例12.如图9所示，两个重叠在一起的滑块，置于固定的倾角为θ的斜面上，滑块A和滑块B的质量分别为m和M，A和B间摩擦系数为μ1，B与斜面间的摩擦系数为μ2，两滑块都从静止开始，以相同的加速度沿斜面下滑，在这个过程中A受的摩擦力（　　）

A.等于零

B.方向沿斜面向下

C.大小等于μ2mgcosθ

D.大小等于μ1mgcosθ

3.物体与弹簧作用分析

此类问题注意弹簧形变量的变化及弹簧平衡位置的特点

例13.如图10所示，一轻弹簧竖直固定在地面上，一物体从弹簧上方某高处自由下落，并落在弹簧上，弹簧在压缩过程中始终遵守胡克定律。

从球接触弹簧开始，直到把弹簧压缩到最短为止，小球的加速度大小及速度大小如何变化？

4.瞬时加速度问题

（1）物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之前或之后的力无关，不等于零的合外力作用的物体上，物体立即产生加速度；若合外力的大小或方向改变，加速度的大小或方向也立即（同时）改变；若合外力变为零，加速度也立即变为零（物体运动的加速度可以突变）。

（2）中学物理中的“绳”和“线”，是理想化模型，具有如下几个特性：

A．轻绳（或线）的质量和重力均可视为等于零，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张为大小相等。

B．绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能变曲），绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向。

C．不可伸长：

即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变，即绳子中的张力可以突变。

（3）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性：

A．轻质弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为等于零，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。

B．弹簧既能承受拉力，也能承受压力（沿着弹簧的轴线），橡皮绳只能承受拉力。

不能承受压力。

C、由于弹簧和橡皮绳受力时，要发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。

（4）做变加速度运动的物体，加速度时刻在变化（大小变化或方向变化或大小、方向都变化的加速度叫瞬时加速度），由牛顿第二定律知，加速度是由合外力决定的，即有什么样的合外力就有什么样的加速度相对应，当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力随时间变化时，加速度也随时间改变，且瞬时力决定瞬时加速度，可见，确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力。

例14．如图11所示，质量相同的小球A和B系在质量不计的

弹簧两端，用细线悬挂起来，如图，在剪断绳子的瞬间，A球

的加速度为，B球的加速度为。

例15.如图12所示，一弹簧的下端固定在地面上，一质量为0.05kg的木块B固定在弹簧的上端，一质量为0.05kg的木块A置于木块B上，A、B两木块静止时，弹簧的压缩量为2cm；再在木块A上施一向下的力F，当木块A下移4cm时，木块A和B静止，弹簧仍在弹性限度内，g取10m/s2.撤去力F的瞬间，关于B对A的作用力的大小，下列说法正确的是（）

A.2.5NB.0.5NC.1.5ND.1N

5.超重失重

（1）在平衡状态时，物体的加速度a=0。

物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）大小等于物体的重力。

（2）当物体的加速度竖直向上时，物体对支持物的压力大于物体的重力，由F－mg=ma得F=m（g＋a）>mg，这种现象叫做超重现象。

（3）当物体的加速度竖直向下时，物体对支持物的压力小于物体的重力，mg－F=ma得F=m（g－a）

特别是当物体竖直向下的加速度为g时，物体对支持物的压力变为零，这种状态叫完全失重状态。

（4）对超重和失重的理解应当注意以下几点：

①物体处于超重或失重状态时，只是物体的视重发生改变，物体的重力始终存在，大小也没有变化，因为万有引力并没有改变．

②发生超重或失重现象与物体的速度大小及方向无关，只决定于加速度的方向及大小

例16.电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为8N，关于电梯的运动（如图13所示），以下说法正确的是（g取10m/s2）（）

A．电梯可能向上加速运动,加速度大小为4m/s2

B．电梯可能向下加速运动,加速度大小为4m/s2

C．电梯可能向上减速运动,加速度大小为2m/s2

D．电梯可能向下减速运动,加速度大小为2m/s2

例17.某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。

他将弹簧秤移至电梯内称其体重，

至

时间段内，弹簧秤的示数如图14所示，电梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）（）

6牛顿的运动定律图像问题

例18.物体放在光滑水平面上，在如图15所示的水平方向的力的作用下由静止开始运动，下面说法正确的是（　　）

A.0—T时间内物体的加速度和速度都逐渐减小

B.T时刻物体的加速度和速度都等于零

C.T—2T时间内物体的运动方向与原来相反

D.T时刻物体的加速度等于零，速度最大

例19.如图16所示水平地面上有一轻质弹簧，下端固定，上端与物体A相连接，整个系统处于平衡状态。

现用一竖直向下的力压物体A，使A竖直向下做匀加速直线运动一段距离，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内。

下列关于所加的力F的大小和运动距离x之间关系的图象正确的是（）

FFFFF

A

例20.如图17所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA、mB的物体得出的两个加速度a与力F的关系图线，由图线分析可知（　　）

A．两地的重力加速度gA＞gBB．mA＜mB

C．两地的重力加速度gA＜gBD．mA＞mB

7.传送带问题

例21.如图18所示，水平传送带A、B两端相距S＝3.5m，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。

工件滑上A端瞬时速度VA＝4m/s,达到B端的瞬时速度设为vB。

（1）若传送带不动，vB多大？

（2）若传送带以速度v（匀速）逆时针转动，vB多大？

（3）若传送带以速度v（匀速）顺时针转动，vB多大？

例23.传送带与水平面夹角37°，皮带以10m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如图19所示，今在传送带上端A处无初速地放上一个质量为m=0.5kg的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16m，g取10m/s2,则物体从A运动到B的时间为多少？

五.实验：

验证牛顿第二定律

1．加速度是表示物体运动状态________的物理量。

根据事实经验，加速度与物体的________有关。

物体________一定时，质量越小，加速度就越大。

加速度还与物体_______的大小有关，物体________一定时，受力越大，其加速度越大。

2．控制变量法：

加速度a和质量m，受力F都有关系。

研究它们之间的关系时，先保持________不变，测量物体在________的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系，再保持物体所受的力________，测量不同________的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。

这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法。

3.注意事项

（1）平衡摩擦力：

将木板不带滑轮的一段垫高，给小车一个初速度，小车能够匀速下滑，则mgsin

=f,此时绳的拉力为小车合外力。

（2）砝码盘及砝码的总质量m远小于小车质量M，则砝码盘及砝码的总重力mg近似等于绳的拉力。

例24.用如图（甲）所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力.

（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：

将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止.请问这位同学的操作是否正确？

如果不正确，应当如何进行?

答：

.

（2）如果这位同学先如

（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a—F图线是下图中的（将选项代号的字母填在横线上）.

（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz.下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：

a=.根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为m/s2（结果保留两位有效数字）.