高中物理必修一第四章牛顿运动定律学案.docx

1、高中物理必修一第四章 牛顿运动定律学案第1节牛顿第一定律学习目标;1.知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法.2.理解牛顿第一定律的内容及意义.3.理解惯性的概念，会解释有关的惯性现象一、理想实验的魅力问题设计1如果没有摩擦阻力，也不受其他任何力的作用，水平面上运动的物体会怎样？请阅读课本中的“理想实验的魅力”，思考伽利略是如何由理想实验得出结论的 要点提炼1关于运动和力的两种对立的观点(1)亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能 ；没有力的作用，物体就要静止在一个地方力是 的原因这种错误的观点统治了人们的思维近两千年(2)伽利略的观点(伽利略第一次提出)

2、：物体的运动 (填“需要”或“不需要”)力来维持2伽利略的理想实验的意义(1)伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，即采用“可靠事实抽象思维科学推论”的方法推翻了亚里士多德的观点，初步揭示了运动和力的正确关系(2)第一次确立了物理实验在物理学中的地位二、牛顿物理学的基石惯性定律1牛顿第一定律： 。2对牛顿第一定律的理解(1)定性说明了力和运动的关系说明了物体不受外力时的运动状态： 说明力是 的原因(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性惯性因此牛顿第一定律也叫惯性定律3物体运动状态的变化即物体运动速度的变化，有以下三种情况：(1)速度的方向不变，只有 改变(物体做直线运动)(2)速度

3、的大小不变，只有 改变(物体做曲线运动)(3)速度的大小和方向同时发生改变(物体做曲线运动)三、惯性与质量问题设计坐在公共汽车里的人，当汽车突然启动时，有什么感觉？当运动的汽车突然停止时，又有什么感觉？解释上述现象要点提炼1惯性： 。2惯性与质量的关系(1)惯性是物体的 ，一切物体都具有惯性(2)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性 3惯性与力无关(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此物体“受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等说法都是错误的(2) 是改变物体运动状态的原因 维持物体运动状态的原因4惯性的表现(1)不受力时，惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或

4、静止状态，有“惰性”的意思(2)受力时，惯性表现为 的难易程度质量越大，惯性越大，运动状态越 改变延伸思考人能推动冰面上的重箱子，用同样的力却推不动粗糙地面上不太重的箱子，是不是冰面上的重箱子惯性小于粗糙地面上不太重的箱子呢？为什么？【课时作业】题组一伽利略的理想实验1下列关于对运动的认识不符合物理学史实的是()A亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用时才会运动B伽利略认为力不是维持物体运动的原因C牛顿认为力的真正效果是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动D伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某个速度，将保持这个速度继续运动下去2如图是伽利略的“

5、理想实验”，根据该实验下列说法正确的是()A该实验为牛顿第二定律的提出提供了有力的实验依据B该实验是理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果并不可信C该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论D该实验说明了物体的运动不需要力来维持3伽利略的理想斜面实验的意义是()A证明了力不是维持物体运动的原因B证明了力是维持物体运动的原因C证明小球总能滚到另一斜面上同一高度D证明小球总能在水平面上做匀速直线运动题组二对牛顿第一定律的理解4下列说法正确的是()A牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的，没有实验依据B牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的C理想实验的思维方法与质

6、点概念的建立一样，都是一种科学抽象的思维方法D由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用5下列物理现象中，可以用牛顿第一定律解释的是()A必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来B物体如果向正北方向运动，其受外力方向必须指向正北C如果没有外力作用，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向D力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因6如图所示，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，快速向右推动木块，小球的位置可能落在桌面上的哪点()AA点 BB点 CO点 D无法确定7如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质

7、量为m1和m2的两个小球(m1m2)，两个小球随车一起运动，当车突然停止运动时，若不考虑其他阻力，则两个小球()A一定相碰 B一定不相碰 C不一定相碰 D无法确定8如图所示，一个劈形物体A，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的小球B，劈形物体A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抛物线题组三对惯性的理解9人从行驶的汽车上跳下来后容易()A向汽车行驶的方向跌倒 B向汽车行驶的反方向跌倒C向汽车右侧跌倒 D向汽车左侧跌倒10对下列现象解释正确的是()A在一定拉力的作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小

8、车就会停下来，所以力是维持物体运动状态的原因B向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以速度也越来越小C急刹车时，车上的乘客由于惯性一样大，所以都会向前倾倒D质量大的物体运动状态不容易改变，是由于物体的质量越大，惯性越大11关于惯性，下列说法正确的是()A物体自由下落时，速度越来越大，所以物体的惯性消失B物体被上抛后，速度越来越小，是因为物体具有的惯性越来越大C质量相同的物体，速度较大的惯性一定大D质量是物体惯性的量度，惯性与速度及物体的受力情况无关12月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的，同一个飞行器在月球表面上时与在地球表面上时相比较()A惯性减小为，重

9、力不变B惯性和重力都减小为C惯性不变，重力减小为D惯性和重力都不变13下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有发动机，正向月球飞去”汤姆：“你们关闭了所有发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知下列说法正确的是()A汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”B宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”C宇航员答话所体现的物理思想是“物体运

10、动不需要力来维持”D宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行第2节实验：探究加速度与力、质量的关系学习目标;1.学会用控制变量法研究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的aF、a图象.3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系一、实验器材小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、 、纸带、 、 二、实验原理实验的基本思想控制变量法1保持研究对象即小车的质量不变，改变小桶内砂的质量，即改变 ，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力2保持小桶中砂的质量不变，即保持 不变，改变研究对象的 ，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量三、

11、实验方案的设计1三个物理量的测量方法近似法放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动(装置如图所示) (1)小车质量的测量利用 测出，在小车上 可改变小车的质量(2)拉力的测量当小桶和砂的质量 小车的质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即Fmg.(3)加速度的测量：逐差法2实验数据的处理方法图象法、“化曲为直”法(1)研究加速度a和力F的关系以加速度a为纵坐标，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图所示，若图象是一条 ，就能说明a与F成正比 (2)研究加速度a与物体质量m的关系如图甲所示，因为am图象是曲线，检查am图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反

12、比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难若a和m成反比，则a与必成 我们采用“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，以为横坐标，作出a图象，若a图象是一条过原点的直线，如图乙所示，说明a与成正比，即a与m成 四、实验步骤1用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来2按图所示的装置把实验器材安装好3平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多次移动木块位置，直到轻推小车，使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止4在小桶里放入适量的砂，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m，并记录下来接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带5保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质

13、量，按步骤4再做5次实验6在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格的相应位置次数123456小车加速度a/(ms2)砂和小桶的质量m/kg拉力F/N7.用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出小车运动的aF图象，从而得出aF的关系8保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下根据实验结果画出小车运动的a图象，从而得出aM的关系.次 数123456小车加速度a/(ms2)小车质量M/kg/kg19.整理实验器材，结束实验五、注意事项1实验中应先接通电源后释放小车2在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应

14、连着纸带且接通电源用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡3改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量4作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去例1某实验小组利用图所示的装置探究加速度与力、质量的关系 (1)下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节长木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D通过增减木块上

15、的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)当木块(及木块上的砝码)的质量M与小桶(包括桶内砝码)的质量m的大小关系满足_时，才可以认为细绳对木块的拉力大小等于桶及桶中砝码的重力(3)图是甲、乙两同学研究了加速度与力的关系，并根据实验数据画出的图象形成图线甲的原因是_形成图线乙的原因是_例2如图甲所示，在探究加速度与力、质量的关系实验中，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后面拖动的纸带打上的点计算出(1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小约等于盘及盘中砝码的重力(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质

16、量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该做a与_的图象 (3)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a图线如图乙所示，两个同学做实验时的盘及盘中砝码的质量m乙_(填“大于”“小于”或“等于”)m丙【课时作业】1.在利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下做法正确的是()A平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，先放开小车，后接通电源D“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响2如图所示，在探究加速度和力、质量

17、的关系的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有()A当m1m2、F12F2时，x12x2B当m1m2、F12F2时，x22x1C当F1F2、m12m2时，x12x2D当F1F2、m12m2时，x22x13利用如图甲所示的装置探究“质量一定，加速度与力的关系”实验时，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象如图乙中的直线所示，乙同学画出的aF图象如图乙中的直线所示直线、在两个坐标轴上的截距都比较大，明显超出了误差范围，下面关于形成这种状况的解释

18、正确的是()A实验前甲同学没有平衡摩擦力B甲同学在平衡摩擦力时，把长木板不带滑轮的一端垫得过高了C实验前乙同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够D乙同学在平衡摩擦力时，把长木板不带滑轮的一端垫得过高了4用如图所示的装置探究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A用天平称出小车和小桶及其内部所装砂子的质量B按图装好实验器材C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上E先放开小车，再接通电源，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量F保持小桶及其内部所装砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值

19、，重复上述实验G分析每条纸带，测量并计算出加速度的值H作aM关系图象，并由图象确定aM关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在实验步骤_之后(2)在上述步骤中，有错误的是_、_，应改为_(3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_5某同学设计了一个“探究加速度与力、质量的关系”实验如图所示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板电源频率为50Hz. (1)平衡摩擦力后，可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力，需满足的条件是_(2)图为某次实验得到的纸带(纸带上的点为实际打下的点)，根据图中的纸带和相关数据可求出小车

20、的加速度大小a_m/s2.(结果取两位有效数字) (3)在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶的总质量不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M的数据如下表：次数123456789小车加速度a/(ms2)1.981.721.481.251.000.750.480.500.30小车质量M/kg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67/kg1根据上表数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在下图所示坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线(如有需要，可利用上表中空格)6“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示 (1)在平衡小车与桌面之

21、间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示计时器打点的时间间隔为0.02s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，标出并量出相邻计数点之间的距离，则该小车的加速度a_m/s2.(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(ms2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据在下图所示坐标系中作出aF的关系图象 (3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明主要原因

22、7为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题： (1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？(2)若取M0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_Am15g Bm215gCm340g Dm4400g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得

23、的加速度a的表达式为：_.(用t1、t2、D、x表示)第3节牛顿第二定律学习目标：1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题一、牛顿第二定律问题设计由上一节的探究我们已经知道：当小车的质量不变时，小车的加速度与它所受的力成正比，即aF，当小车所受的力不变时，小车的加速度与它的质量成反比，即a，那么小车的加速度a、小车的质量m以及小车所受的力F的关系是怎样的？ 要点提炼1牛顿第二定律(1)内容： (2)公式：F ，F指的是物体所受的合力当各物理量的单位都取国际单位时，k1，Fma.(3)力的国际单位：牛

24、顿，简称牛，符号为 .“牛顿”的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1 N，即1 N .2对牛顿第二定律的理解(1)瞬时性： (2)矢量性： (3)同体性： (4)独立性： 3合外力、加速度、速度的关系(1)力与加速度为因果关系力是因，加速度是果，只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度加速度与合外力方向总 、大小与合外力成 (2)力与速度无因果关系合外力与速度方向可以同向，可以反向；合外力与速度方向 时，物体做加速运动， 时物体做减速运动(3)两个加速度公式的区别a是加速度的定义式，是 法定义的物理量，a与v、v、t均 ；a是加速度的决定式，加速度由其受到的合外力和质量

25、决定延伸思考在地面上，停着一辆卡车，你使出全部力气也不能使卡车做加速运动，这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？二、牛顿第二定律的简单应用1解题步骤(1)确定研究对象(2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动示意图(3)求合外力F或加速度a.(4)根据Fma列方程求解2解题方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合外力，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程Fxma，Fy0.特殊

26、情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a.根据牛顿第二定律列方程及F求合外力一、对牛顿第二定律的理解例1下列对牛顿第二定律的表达式Fma及其变形公式的理解，正确的是()A由Fma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B由m可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比C由a可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比D由m可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出针对训练初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体运动情况为()A速度不断增大，但增

27、大得越来越慢B加速度不断增大，速度不断减小C加速度不断减小，速度不断增大D加速度不变，速度先减小后增大二、牛顿第二定律的简单应用例2如图所示，一质量为8kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平力F20N拉物体由A点开始运动，经过8s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止求：(g10m/s2)(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小；(2)撤去拉力时物体的速度大小；(3)撤去拉力F后物体运动的距离例3如图所示，质量为1kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数0.5，物体受到大小为20N、与水平方向成37角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加

28、速直线运动，求物体加速度的大小(g取10m/s2，sin370.6，cos370.8)【自我检测】1(牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是()A由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大B牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一定小C由Fma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比D对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向，始终与物体所受的合外力方向一致2(牛顿第二定律的理解)从匀速上升的气球上释放一物体，在释放的瞬间，物体相对地面将具有()A向上的速度 B向下的速度C向上的加速度 D向下的加速度3(牛顿第二定律的简单应用)