2013-2014学年高中物理鲁科版必修一教学课件:第6章 力与运动(4份)

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名称 2013-2014学年高中物理鲁科版必修一教学课件:第6章 力与运动(4份)
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 物理
更新时间 2014-03-14 08:05:21

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课件65张PPT。 我之所以能看得远,因为我站在巨人的肩上。—— 牛顿 “车为什么总要停下来?” 踢出去的足球能永远飞行吗?6.1 1.知识与技能
知道牛顿第一定律的内容。
知道惯性的概念。
2.过程与方法
实验探究阻力对物体运动的影响。
通过活动体验,一切物体都有惯性。
3.情感态度与价值观
通过活动和阅读感受科学就在身边。 1.维持运动需要力吗
2.牛顿第一定律
3.惯性[自学教材] 1.亚里士多德的观点
有外力的作用物体才有速度,要维持物体的运动速度就需要外力。
2.伽利略的观点
(1)理想实验(如图)
小球沿光滑斜面从左侧某一高度
滚下,无论右侧坡度如何,都会上升
到几乎 的地方。
(2)结论:维持物体的运动不需要 。等高外力 3.笛卡儿的观点
若无其他原因,运动的物体将继续以原来的 沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的 。
4.运动状态
是描述物体运动状态的物理量,运动状态的改变是指 的改变。
5.力和运动的关系
力不是维持物体运动的原因,而是 物体运动状态的原因。速度方向速度速度改变古希腊学者亚里士多德的观点 如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用。如果这个力被撤销,物体就会停止运动。1.维持运动需要力吗—— 维持运动需要力意大利科学家伽利略的观点 物体的运动并不需要力来维持,运动之所以会停下来,是因为受到了摩擦阻力。 —— 维持运动不需要力物体的运动不需要力来维持伽利略理想斜面实验 爱因斯坦:伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的发现之一,而且标志着物理的真正开端。 伽利略的斜面实验以可靠的事实为基础,把实验与逻辑推理和谐地结合在一起,论证了运动是否需要力来维持……__________________________。 如果运动物体不受力,它将推理:运动速度将保持不变_______________无休止地运动下去, 理想状态:如果表面绝对光滑,物体受到的阻力为零。[重点诠释] 1.正确认识物体运动状态的改变
速度是矢量,有大小和方向,大小、方向其中之一发生变化,速度就发生变化,物体的运动状态就发生改变。 2.伽利略的思想方法与意义
(1)伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。
(2)第一次确立了物理实验在物理研究中的基础地位。
(3)揭示了力不是维持物体运动的原因。
(4)理想实验在自然科学的理论研究中有着重要的作用,但也有其局限性。1.伽利略在对力和运动的研究中,构想了理想实验,
其科学研究方法的核心是 (  )
A.把猜想和假说结合起来
B.把实验和逻辑推理结合起来
C.把提出问题与猜想结合起来
D.以上说法均不准确解析:伽利略的理想实验是建立在可靠的实验事实基础之上的,以抽象为推导,抓住主要因素,忽略次要因素,深刻地揭示了自然规律。
答案:B伽利略结论伽利略:物体不受
力时,就会保持匀
速直线运动状态。
(不完善)
笛卡儿结论 如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向。(比较完善)
牛顿(Newton,1642-1727)牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。牛顿:“如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。”1)一切物体是指宇宙中所有物体,不论物体是固体、液体还是气体。牛顿第一定律是自然界的普遍规律。 孤立的单个物体是指"一直不变"的意思。 指一个物体只能处于一种状态,到底处于哪种状态,由原来的状态决定,原来静止就保持静止,原来运动就保持匀速直线运动状态 2)不受外力作用3)总保持5)或4)改变这种(运动)状态相当于改变速度[重点诠释]1.牛顿第一运动定律的理解 2.有关牛顿第一定律的两点说明
(1)牛顿第一定律不是实验定律,它是在理想实验的基础上总结得出的。
(2)牛顿第一定律的成立是有条件的:牛顿第一定律只适用于质点在惯性系中的运动,在非惯性系中不适用。2.下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是 (  )
A.牛顿第一定律是实验定律
B.牛顿第一定律只是提出了惯性的概念
C.牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时,
物体将处于静止状态
D.牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运
动规律,又提出了力是改变物体运动状态的原因 解析:牛顿第一定律不是实验定律,A错;牛顿第一定律提出了惯性的概念,同时又指出了物体运动状态改变的原因,B错;牛顿第一定律提出了物体不受外力作用时,物体将处于静止状态或匀速直线运动状态,所以C错;综上所述,D选项是正确的。
答案:D[自学教材] 1.定义
任何物体都有保持原来 或 状态的性质,物理学中把物体的这种性质叫做惯性。
2.理解
惯性是物体的 ,与物体的受力情况及运动情况无关。
3.决定因素
是物体惯性大小的唯一量度。质量越大,物体的惯性越 ,物体的运动状态越难改变。静止匀速直线运动固有属性质量大雨雪天气,很多道路要封闭雨雪天路滑,需慢速行驶 用手指向下猛击纸条,使纸条抽出,可笔套依然不动,这是为什么? 使笔套保持静止这一运动状态的原因是什么? 1997年,“亚洲第一飞人”柯受良驾驶跑车成功飞越了黄河天堑壶口瀑布,长度达55米 使车保持飞越这一运动状态的原因是什么? 人被绊倒后,为什么往前倒?3.惯性 一切物体在任何情况下都有保持原有运动状态不变的特性。 一切物体在任何情况下都有保持原有运动状态不变的特性。运动状态一切物体静止匀速直线运动惯性:固体、液体、气体:静止或运动、快或慢、匀速或变速……任何情况惯性是物体固有的属性。 在杯子中盛满水,突然急速拉动杯子,会看到什么现象?为什么?液体具有惯性。 有什么现象[重点诠释] 1.惯性与质量的关系
(1)惯性是物体的固有属性,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,惯性越大。
2.惯性与力的关系
(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是错误的。 (2)力是改变物体运动状态的原因,惯性是维持物体运动状态的原因。力越大,运动状态改变越快;惯性越大,运动状态越难改变。
(3)惯性与物体的受力情况无关。 3.惯性与速度的关系
(1)速度是表示物体运动快慢的物理量,惯性是物体本身固有的性质。
(2)一切物体都有惯性,和物体是否有速度及速度的大小均无关。
4.惯性与惯性定律
(1)惯性不是惯性定律,惯性没有条件限制。
(2)惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律。3.下面关于惯性的说法中,正确的是 (  )
A.速度大的物体比速度小的物体难以停下来,所以速
度大的物体具有较大的惯性
B.物体受的推力越大,要它停下来就越困难,所以物
体受的推力越大,则惯性越大
C.物体的体积越大,惯性越大
D.物体含的物质越多,惯性越大解析:质量是惯性大小的唯一量度,质量大,惯性大,质量小,惯性小,D对;惯性大小与物体速度、受力大小、体积大小等因素无关,A、B、C错。
答案:D请用惯性知识解释: 当汽车刹车时,人的脚底由于摩擦而随之静止,人的上身由于惯性,会保持继续向前运动的状态,所以刹车或减速时,人会前倾。 当汽车加速时,人的脚底由于摩擦而随之静止,人的上身由于惯性,仍保持原来慢速行驶的运动状态,所以加速时,人会后仰。那么下图中,汽车做什么运动?汽车加速牛顿第一定律也叫惯性定律。运动规律物体的一种性质不受力条件下不需任何条件 因为物体有惯性,在不受力时才能保持静止状态或匀速直线运动状态,因此牛顿第一定律又称为惯性定律。 [例1] 下列说法正确的是 (  )
A.静止的物体或匀速直线运动的物体一定不受外力作用
B.当物体的速度等于零时,物体一定处于平衡状态
C.当物体的运动状态改变时,物体一定受到外力作用
D.物体运动的方向一定是物体所受合外力的方向 [思路点拨] 解此题要注意的是:力是改变物体运动状态的原因,只要合外力不为零物体的运动状态一定改变。
[解析] 静止的物体或匀速直线运动的物体可以是不受外力作用的物体,也可以是受合外力为零的物体,故选项A错误;物体的瞬时速度为零,不能说物体处于静止状态,也不能说物体处于平衡状态,因为速度为零而加速度不为零时,物体受到了不为零的合外力作用,并没有处于平衡状态,选项B错误;当物体的运动状态变化时,一定受到了力的作用,但合外力方向不一定与运动方向相同,故选项C正确,D错误。
[答案] C 处理牛顿第一定律的相关问题要注意
(1)力是改变物体运动状态的原因是指合外力不为零时,物体运动状态发生改变。但力与速度的大小、方向之间没有必然的关系。
(2)物体不受力或物体所受合外力为零时,物体运动状态不发生改变。关于牛顿第一定律,下面说法中错误的是 (  )
A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规

B.牛顿第一定律就是惯性
C.不受外力作用时,物体运动状态保持不变是由于物体具
有惯性
D.运动的物体状态发生变化时,物体必定受到外力的作用 解析:牛顿第一定律有三层含义:不受力时物体将保持静止状态或匀速直线运动状态,是由于一切物体均有惯性,故C说法正确;受到力的作用物体的运动状态就要发生变化,从而揭示出力是改变物体运动状态的原因,故D说法正确;并且定律指出了物体在不受力时的运动状态,故A说法正确。惯性是物体的一种性质,牛顿第一定律并不是惯性,是物体的运动规律,两者是不同的概念,不可混为一谈。
答案:B [例2] 下列说法正确的是 (  )
A.运动得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.小球在做自由落体运动时,惯性不存在了
C.把一个物体竖直向上抛出后,能继续上升,是因为物体仍受到一个向上的推力
D.物体的惯性仅与质量有关,质量大的惯性大,质量小的惯性小 [思路点拨] 解此题应注意以下两点:
(1)惯性的定义;
(2)惯性的决定因素及其对外表现。
[解析] 惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,其大小仅由物体的质量决定,与它的受力情况及运动状态无关。一切物体在任何情况之下都有惯性,综上所述只有D项正确。
[答案] D 惯性的表现形式一般体现在以下两点
(1)在不受力(或合外力为零)的条件下,惯性表现为保持原来的运动状态。
(2)在受力条件下,惯性表现为运动状态改变的难易程度。 一列火车在平直轨道上以加速度a做匀加速直线运动,门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起后将落回到车厢内起跳点的何处?解析:人跳起后由于惯性,将以原速率向前做匀速运动,而车以原速度为初速度做匀加速直线运动,相同时间内,车厢向前的位移较大,故人将落到起跳点的后面。
答案:后面牛顿第一定律内容:
一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 惯性:
物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质叫惯性。注意:
(1)牛顿第一定律是通过分析事实,再进一步概括、推理得出的。
(2)牛顿第一定律阐明了力和运动的关系,当物体受到力的作用时,它的运动状态会发生改变,因此力是改变物体运动状态的原因。
(3)惯性是物体的属性,它与物体是否受力,是否运动,运动状态是否改变等均无关。 (4)惯性和力是两个实质完全不同的概念。力是物体对物体的作用,惯性是物体本身固有的一种性质,它与外界因素无关。
(5)把物体惯性的表现说成是物体受到“惯性力”或者说“物体受到了惯性”是错误的。
(6)惯性的大小只与物体的质量有关,质量大的物体惯性也大。研究科学,
不怕犯错善于观察,
总结反思不畏权贵,
贵在坚持亚里士多德 (Aristotle,前384-前322)亚里士多德一生勤奋治学,从事的学术研究涉及到逻辑学、修辞学、物理学、生物学、教育学、心理学、政治学、经济学、美学等,写下了大量的著作。他的著作是古代的百科全书,据说有四百到一千部,主要有《工具论》、《形而上学》、《物理学》、《伦理学》、《政治学》、《诗学》等。他的思想对人类产生了深远的影响。他创立了形式逻辑学,丰富和发展了哲学的各个分支学科,对科学作出了巨大的贡献。
知识链接:伽利略
意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者。1609年,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜) 。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。
笛卡尔 勒奈·笛卡尔(Rene Descartes),1596年3月31日生于法国都兰城。笛卡尔是伟大的哲学家、物理学家、数学家;解析几何的创始人。
1596年3月31日生于法国小镇拉埃的一个贵族家庭。因家境富裕从小多病,学校允许他在床上早读,养成终生沉思的习惯和孤僻的性格。1606年他在欧洲最有名的贵族学校──耶稣会的拉弗莱什学校上学,1616年在普依托大学学习法律与医学,对各种知识特别是数学深感兴趣。在军队服役和周游欧洲中他继续注意“收集各种知识”,“随处对遇见的种种事物注意思考”,1629~1649年在荷兰写成《方法谈》(1637)及其附录《几何学》、《屈光学》、《哲学原理》(1644)。1650年2月11日卒于斯德哥尔摩,死后还出版有《论光》(1664)等。牛顿(Isaac Newton 1642.12.25——1727.3.20.) 牛顿(1643—1727)是英国著名的物理学家、数学家和天文学家,是十七世纪最伟大的科学巨匠。
1643年1月4日牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯索普的一个自耕农家庭。12岁进入离家不远的格兰瑟姆中学。 牛顿于1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院,1664年成为奖学金获得者,1665年获学士学位。
牛顿一生对科学事业所做的贡献,遍及物理学、数学和天文学等领域。
1.牛顿在物理学上最主要的成就,是创立了经典力学的基本体系,从而促成了物理学史上第一次大综合。
2、 对于光学,牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究,也作出了重大贡献。
3、 牛顿在数学方面,总结和发展了前人的工作,提出了“流数法”,建立了二项式定理,创立了微积分。
4、 在天文学方面,牛顿发现了万有引力定律,创制了反射望远镜,并且用它初步观察到了行星运动的规律。
牛顿在17世纪70年代设计的望远镜。它一般被称为反射望远镜,效果远优于伽利略所设计的著名的折射望远镜。 课件49张PPT。第2节 牛顿第二定律牛一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态
或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改
变这种状态。牛一定律,又称惯性定律;物体保持原来匀
速直线运动状态或静止状态的性质,称为惯
性;物体的惯性只和质量有关,质量越大,
惯性越大。温故知新:由牛一定律可知:物体不受外力所受合外力为零物体处于静止或匀速直线运动
状态,即运动状态不变。那么设想:如果物体所受合外力不为零,则物体运
动会怎样?温故知新:物体不受力时的运动情况点球守门员扑球法拉利F2003-GA赛车与
著名战斗机“飓风2000”思考:
物体加速度a和哪些因素有关?你是怎么知道的?加速度与力、质量的关系实验探究:学习目标 :1、学会通过实验探究物体加速度与
力、质量的关系 2、在实验中掌握打点计时器的用法 3、对实验数据进行科学处理
对实验结果进行归纳分析 1、物体受到的合外力不为零是物体产生
加速度的原因,即力是物体产生加
速度的原因。 回忆分析2、质量也将决定物体加速度的大小。 加速度大小与物体受力大小有关加速度还与物体质量有关质量一定时,受力越大,其加速度越大受力一定时,质量越小,其加速度越大。
这里的力指物体所受合力●●明确几个问题:1.实验要说明什么问题?3.如何由实验得出结论?2.怎么设计这个实验? a与F关系? a与m关系?1.测量哪些量?2.怎么测量?数据处理控制一个量
不变 a、F、m m: a:F:天平打点计时器物体所受的
合力研究方法:控制变量法保持物体的质量不变,测量物体在不同
作用下的加速度,分析加速度与合外力
的关系。保持物体所受力合外力相同,测量不同
质量的物体在该力下的加速度,分析加
速度与质量的关系。制定实验方案、设计实验 小车、打点计时器、纸带、学生电源、一端带滑轮的长木板、细线、刻度尺、天平、钩码
2.物体的质量用__测量天平1.怎样测量物体的加速度?3.怎样给小车提供一个恒定的合力?实验器材:s1s2s3s4s5s6OABCDEF实验装置图
例:平衡摩擦力将长木板不带滑轮一端适当垫高,使
小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。怎样就算平衡好摩擦力了?4.如何测定小车受到的合力?
5.绳子拉力大小___钩码的重力。小于6.什么情况下,绳子拉力近似等于
钩码重力即小车所受的合力?理论计算发现:当钩码质量比小车质量
小很多时( ),绳子拉力近似等
于钩码重力即小车所受的合力测加速度法方案一:实验装置图
方案一:实验探究1.探究加速度与合力的关系实验基本思路:保持小车的质量不变,测量小车在不同作用下的加速度,分析加速度与合力的关系。
做实验 、得数据、填表格一、作图象、进行分析、形成结论怎样改变合力?0.10 0.1460.20 0.3020.30 0.428
0.40 0.5920.50 0.751如何更处理数据?
直观地2.探究加速度与质量的关系实验基本思路:保持小车所受合力相同,测量不同质量的小车在该力下的加速度,分析加速度与质量的关系。
做实验 、得数据、填表格二、作图象、交流分析、形成结论怎样改变小车的质量?实验须知: 1.平衡摩擦力
2.小车开始时要靠近打点计时器
3. 探究a与F关系时,可在小车上放两个的钩码,F=m’g g=9.8m/s2
4.小车质量m= g,各种钩码质量看标注
5.打点计时器打点周期T=0.02s
方案二:比较法方案二:以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材,研究小车的运动。注意:只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时,小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。1.怎样测量(或比较)物体的加速度?2.怎样提供和测量物体所受的拉力F ?1、控制m相同,探讨加速度a与F的关系实验方案原理:如图所示F1, F2,在相同的时间内:S1= a1t2S2 = a2t2a1/ a2=S1/S2测量出S1 、S2 2、控制F相同,探讨加速度a与m的关系保持物体的质量不变,测量物体在不同的力作用下的加速度,分析加速度与力的关系位移S1/cm位移S2/cm(M’+m’2)(g) (表示F2大小)盘中砝码m’2(g)300 0 10 5020304060盘中砝码m’1(g)(M’+m’1)(g) (表示F1大小)70Fa为什么S2 /S1可以表示小车2的a?
为什么F2 / F1可以表示小车2的F?思考:(M+m1)(M+m2)保持物体所受的力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系300 6 50车上砝码m1(g)位移S1/cm10050150200250车上砝码 m2(g)位移S2/cm小车1质量M1小车2质量M2300M2 / M1M1 / M2a为什么S2 /S1可以表示小车2的a?
为什么M2 / M1可以表示小车2的M?
为什么M2 / M1又表示小车2的1/M?思考:小结探究加速度与力、质量的关系1.研究方法:2.数据处理方法:3.结论:控制变量法图象法a∝F a∝1/m1.整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力.平衡摩擦力是指使小车所受动力(小车重力沿斜面方向的分力)与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力)大小相等.平衡摩擦力时,应在小车后拖上纸带,先接通电源,再用手给小车一个初速度,若在纸带上打出的点的间隔是均匀的,则表明平衡了摩擦力,否则必须重新调整小木板的位置.实验注意事项2.平衡摩擦力后,每次实验时必须满足在小
车上所加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质
量的条件下进行.只有如此,砝码和小盘的总
重力才可视为与小车受到的拉力相等.3.改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离定滑轮的一端),并应先接通电源,再放开小车,且在小车到达定滑轮前应按住小车.
4.各纸带的加速度a,都应是该纸带的平均加速度.
5.作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧.1.小车质量m应比重物的质量m′大得多,其原理将在后面的牛顿运动定律的应用中专门讨论.二者差距越小,图象线性越差.
2.夹口的密合性能差是造成误差的原因之一.由于小车的质量和速度较大,夹子不易夹住小车的后拖线;有些时候夹子夹住一根拖线,而另一根未被夹住,对应小车仍向前运动,这些都是造成位移误差的原因.3.小车运动停止时不能与定滑轮相碰,如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线,则与定滑轮相碰的小车位移偏小,产生误差.误差分析 [例1] 在“探究加速度与力、质量的
关系”的实验中,采用如图所示的实验装
置,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等于盘及盘中砝码的重力。
(2)一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据。为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该作a与________图像。 (3)如图 (a)所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图线,此图线说明实验存在的问题是_________________。 (4)乙、丙两同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线,如图(b)所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同。  [例2] 在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中,保持小车和砝码的总质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据见下表: (1)根据表中的数据在图的坐标系上作出a-F图像; (2)图像斜率的物理意义是______________________。
(3)小车和砝码的总质量为________kg。
(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是______________。 [解析] (1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点,作出的a-F图像如图所示。 [答案] (1)见“解析” (2)小车和砝码总质量的倒数 (3)1 (4)小车受到的阻力为0.1 N同学们
再见!课件49张PPT。 牛顿第二定律 1.内容
物体加速度的大小与所受 的大小成正比,与物体的 成反比,加速度方向与合外力方向相同。
2.表达式
F合= 。
质量的单位用千克,加速度单位用米/秒2,且规定质量为1 kg的物体获得1 m/s2的加速度所需的力为1 N,这样表达式中的k就等于1,牛顿第二定律表达式可简化为F= 。[自学教材]合外力质量kmama 3.牛顿第二定律表明
(1)力是产生加速度的原因。加速度随合外力的变化而改变
(2)要产生同样大小的加速度,物体 越大所需合外力也越大,因此 是物体惯性大小的量度。
4.意义
(1)确定了加速度、力、质量间的定量关系。
(2)确定了加速度与合外力这两个矢量间的 关系,即加速度方向与引起这个加速度的合外力的方向 。质量质量方向相同回顾a ∝ FF∝ma 正比于F =kma k为比例系数 我们能否想个办法把k 消掉?定义:
使质量是1千克的物体产生1米/秒2加速度的力,叫做1牛顿。即:
1牛=1千克·米/秒2可见,如果都用国际单位制的单位,在上式中就可以使k=1,上式简化成F=ma F=kma 一、力的单位1、在牛顿第二定律F=kma中,有关比例系数k的下列说法,正确的是 ( )
A、在任何情况下k都等于1;
B、k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的;
C、k的数值是由质量、加速度和力的单位决定的;
D、在国际单位制中,k=1.
练习CD1.内容:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比;加速度的方向跟作用力的方向相同F=ma2. 公式:二、牛顿第二定律合力质量加速度3.理解:(1)同体性:
a 、F、m对应于同一物体 牛顿第二定律内容中前半句话的“物体”是指同一个物体吗?3.理解:牛顿第二定律内容中后半句话: 加速度的方向跟作用力的方向相同。F和a都是矢量, 牛顿第二定律F=ma是一个矢量式, 它反映了加速度方向始终跟合力方向相同, 而速度方向与合力方向无必然联系(2)矢量性:
a与F 的方向总是相同3.理解:物体受到拉力F之前静止 物体受到拉力F之后做什么运动? 撤去拉力F后,物体做什么运动? F增大、减小时,a怎样?物体的加速度随合力的变化而变化, 存在瞬时对应的关系.(3)同时(瞬时)性: a与F是瞬时对应关系
a与F总是同生同灭同变化3.理解:物体还受哪几个力?G与N分别产生加速度吗?作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度,与物体是否受其他力无关。 合力的加速度即是这些加速度的矢量和。(4)独立性:每个力各自独立地能使物体产生一个加速度(4)独立性:每个力各自独立地使物体
产生一个加速度(2)矢量性:a与F 的方向总是相同(3)同时(瞬时)性:a与F总是同生同灭同变化(5)因果性:m是内因、 F是外因;
a由F、m共同决定 (6)相对性:惯性参照系 (地面系)(7)统一性:统一用国际制的单位(1)同体性:F、m、a对应于同一物体 3.理解:2.由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可能使
物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为 (  )
A.牛顿第二定律不适用于静止的物体
B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到
C.推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值
D.桌子所受的合外力为零,加速度为零解析:牛顿第二定律的表达式F=ma中的力F是指合外力,用很小的力推很重的桌子时,桌子不动,是因为桌子与地面间的最大静摩擦力大于推力,推力与桌子受到的静摩擦力大小相等,桌子所受的合外力为零,所以加速度为0,桌子仍然静止不动,牛顿第二定律同样适用于静止的物体,所以A、B、C均错误,只有D正确。
答案:D2.关于速度、加速度、合力的关系,下列说法中错误的是
(  )
A.原来静止在光滑水平面上的物体,受到水平推力的瞬
间,物体立刻获得加速度
B.加速度的方向与合力的方向总是一致的,但与速度的
方向可能相同,也可能不同
C.在初速度为0的匀加速直线运动中,速度、加速度与
合力的方向总是一致的
D.合力变小,物体的速度一定变小解析:由牛顿第二定律知物体的加速度与其所受外力具有瞬时对应关系,且加速度方向与合外力方向始终一致,所以A、B正确,若物体的初速度为0,则速度、加速度与合外力的方向一致,C正确,合为变小,物体的加速度变小,但速度是变大还是变小取决于加速度与速度的方向关系,D错误。
答案:D牛顿第一定律
1、定性定义了力的概念 2、定义了惯性的概念
3、定义了惯性系的概念 4、定性力和运动的关系
牛顿第二定律
是在力的定义的基础上建立的。
牛顿第一定律是研究力学的出发点,是不能用牛顿第二定律代替的,也即不是牛顿第二定律的特例。讨论牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗? 1.应用牛顿第二定律解题的方法
(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力,再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向。加速度的方向就是物体所受合力的方向。反之,若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力。 2.应用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1)根据题意正确地选取研究对象。
(2)对研究对象进行受力情况和运动情况分析,并画出受力图和运动情景图。
(3)求合力,在用合成法或正交分解法求合力时,通常选加速度的方向为正方向。
(4)根据牛顿第二定律列方程并求解,注意单位的统一。答案:C
汽车重新加速时的受力情况某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
汽车减速时受力情况例题1(1)汽车在减速过程:
Vo=100km/h=27.8 m/s,V=0,t=70s
根据 a=(v-vo)/t 得:
加速度为a1= -0.397 m/s2, 方向向后.
根据牛顿第二定律得:
受到的阻力 f=ma1=-437N, 方向向后.解:(2) 汽车重新启动时:
牵引力为F=2 000N,
根据牛顿第二定律得:
加速度为 a2=(F - f )/m=1.42 m/s2
方向向前.用牛顿第二定律解题的一般步骤1、确定研究对象2、分析受力、运动情况,
画出受力分析图3、求合力4、选正方向,根据
牛顿运动定律和运动学
公式建立方程并求解总结注意:各量统一用国际单位制的单位.说明1、求合力的两种方法: 力的平行四边形法 力的正交分解法
正交分解表达F合X=max
F合Y=maY
2、牛顿第二定律
在某一方向上的应用 从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它,这跟牛顿第二定律有无矛盾?应该怎样解释这个现象?不矛盾,因为牛顿第二定律中的力是合力.讨论质量不同的物体,所受的重力不一样,它们自由下落时加速度却是一样的。你怎样解释?讨论 [例1] 如图所示,静止在光滑
水平面上的物体A,一端靠着处于
自然状态的弹簧。现对物体施一水
平恒力,在弹簧被压缩到最短这一过程中,物体的速度和加速度变化的情况是 (  )
A.速度增大,加速度增大
B.速度增大,加速度减小
C.速度先增大后减小,加速度先减小后增大
D.速度先增大后减小,加速度先增大后减小 [思路点拨] 速度增大还是减小,要看速度和加速度的方向关系,加速度大小的变化是由合力大小变化决定的。
[解析] 力F作用在A上的开始阶段,弹簧弹力kx较小,合力与速度方向同向,物体速度增大,而合力(F-kx)随x增大而减小,加速度减小,当F=kx以后,随物体A向左运动,弹力kx大于F,合力方向与速度反向,速度减小,而加速度a随x的增大而增大。综上所述,只有C正确。
[答案] C (1)物体的加速度变化情况,由物体的合外力变化来确定,只要分析物体受力情况,确定了合外力的变化规律,即可由牛顿第二定律确定加速度的变化规律。
(2)物体速度的变化由物体的加速度决定,速度与加速度同向,速度增加;速度与加速度反向,速度减小。 [借题发挥]1.在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体,当它所受的
合力逐渐减小而方向不变时,物体的 (  )
A.加速度越来越大,速度越来越大
B.加速度越来越小,速度越来越小
C.加速度越来越大,速度越来越小
D.加速度越来越小,速度越来越大解析:物体原来做匀加速直线运动,说明物体所受合力的方向和运动方向相同,当合力逐渐减小时,由牛顿第二定律知,物体的加速度在逐渐减小,但加速度方向并未改变,物体仍在做加速运动,只是单位时间内速度的增加量在减小,即速度的变化率小了。综上所述,正确答案为D。
答案:D [例2] 如图4-3-2所示,天花板上用
细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同
的小球,两小球均保持静止。当突然剪
断细绳时,上面的小球A与下面的小球B
的加速度为 (  )
A.aA=g,aB=g
B.aA=g,aB=0
C.aA=2g,aB=0
D.aA=0,aB=g 图4-3-2
[审题指导] 解答本题应注意把握以下3点:
(1)细绳剪断前A、B两球的受力情况。
(2)细绳剪断后A、B两球的受力中哪些发生变化哪些不变,合力是多少。
(3)根据牛顿第二定律确定加速度。 [答案] C
对于瞬时突变问题,要明确两种基本模型的特点:
(1)轻绳不需要形变恢复时间,在瞬时问题中,其弹力可以突变,成为零或别的值。
(2)轻弹簧(或橡皮绳)需要较长的形变恢复时间,在瞬时问题中,其弹力不能突变,大小不变。 [借题发挥]解析:撤去F时刻,弹簧来不及发生形变,A的受力情况不变,合外力为零;B在水平方向受弹力作用,弹力大小等于F。
答案:BD [例3] 如图所示,沿水平方向做匀
变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬
线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对
静止,球的质量为1 kg。
(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况;
(2)求悬线对球的拉力。[思路点拨] [解析] 法一:(合成法)
(1)小球和车厢相对静止,它们的加速
度相同。以小球为研究对象,对小球
进行受力分析如图所示,小球所受合
力F合=mgtan 37°,
由牛顿第二定律得小球的加速度为法二:(正交分解法)
(1)建立直角坐标系如图所示, [答案] (1)7.5 m/s2,方向水平向右 车厢可能向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动 (2)12.5 N (1)应用牛顿第二定律解题时,正确选取研究对象及受力分析至关重要,本题中分析车厢的运动要考虑它的双向性,加速度a一定与F合同向,但速度不一定与加速度同
方向。
(2)合成法常用于两个互成角度的共点力的合成,正交分解法常用于3个或3个以上互成角度的共点力的合成。 [借题发挥]3.一个质量为20 kg的物体,从斜面的顶端由静止匀加速
滑下,物体与斜面间的动摩擦因数为0.2,斜面与水平面间的夹角为37°。求物体从斜面下滑过程中的加速度。(g取10 m/s2)解析:物体受力如图所示。
x轴方向:Gx-Ff=ma。
y轴方向:FN-Gy=0。
其中Ff=μFN,
所以a=gsin θ-μgcos θ=4.4 m/s2。答案:4.4 m/s2 方向沿斜面向下内容及公式:a=F/m应用课堂小结定义:1牛=1千克·米/秒2牛顿第二定律理解:同体性 矢量性同时性 独立性 因果性 相对性 统一性课件36张PPT。 牛顿第二定律 力学单位制 火星大气层的最小安全距离:
大约 85km~100km,
预定140km~150km。
实际:探测器距火星表面最近仅57km。
探测器在火星大气中被“火葬”。 1999年9月30日的调查报告:
造成飞行高度太低的原因是公制和 英制的转换问题! 1999年9月23日:1998年12月美国发射的火星气候探测器与地面失去联系。 洛克希德马丁公司提供资料,以便喷射推进实验室每天两次启动小推进器,来调整太空船的航向。导航员认为启动小推进器的力是以公制的“牛顿”为单位,不料这些资料却是以英制的“磅”为单位,结果导致太空船的航向出现微小偏差。日积月累,终于差之毫厘,谬以千里。
内容提要1.什么是单位和单位制?
中国古代的单位制
英制
米制
2.国际单位制
3.单位制在计算中的重要作用1.什么是单位和单位制? 测量是将待测的量与一个选来作为标准的同类量进行比较,确定待测量是该同类标准量的多少倍的过程。什么是单位? 选来作为标准的同类量称之为单位,
倍数称为测量数值。
测量值=测量数值×单位。 长度=8.00厘米度是指长度的计量标准,单位有丈、尺、寸等;
量是指容量的计量标准,单位有斗、升等;
衡是指质量的计量标准,单位有斤、两等中国古代的单位制《孔子家语》:布手知尺,布指知寸商代骨尺 长16.95厘米、宽1.8厘米《小尔雅》:“掬,一升也。”
十升为斗 商鞅铜方升
全长18.7cm、内口长12.4cm、 宽6.9cm、深2.3cm、容积202ml新莽始建国铜方斗
全长23.92cm,高11cm,
口方14.75cm。容积1978ml。 《说文》:“斤,斫木斧也。”
人们常常借用斧的重量作为一个单位,与其他交换物相比较从事交易活动,后来,斧便逐渐地过渡为一个重量单位——斤秦始皇诏文权 通高5.3cm,
径4.7cm,
重260g 匠石运斤成风,听而斫之,尽垩而鼻不伤。
—— 《庄子·徐无鬼》 长度单位
英寸(吋 inch )(1英寸=2.54厘米)
10世纪:英王埃德加大拇指的第一个指节的长度。
14世纪:从大麦穗中选取3粒最大的麦粒排成一行,其长度就是一英寸。
英尺(呎 foot)(1英尺=12英寸=30.48厘米)
9世纪:英国查理曼大帝的脚板的长度。
16世纪:德国:某一个礼拜日最先从教堂 里走出来的16个男子的左脚长度平均值。英制
英制单位是一种起源于英国、并在其前殖民地和英联邦国家使用的单位制码 (yard)(1码=3英尺=91.44厘米)
12世纪:英国亨利一世的鼻尖到前伸手臂时中指尖的距离。
磅(pound) (1磅 =454克)
一颗从麦穗的中间抽取的大麦的重量的7000倍
米 (metre):
1790年:巴黎会议约定:通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定义为1米。
米制铂铱合金制成的国际米原器千克 (kilogram):
(1791) 1立方分米的水在其密度最大时的温度(约为4摄氏度)下的质量。
铂铱合金制成的国际千克原器年:地球绕太阳一周所用的时间。
月:月球绕地球一周所用的时间。
日: 地球自转一周所用的时间。 时间的单位秒:一个平太阳日的1/86400为一秒为什么要统一单位制?数码产品的接口为什么要统一?为什么欧盟要发行统一的货币-欧元?国际单位制1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫做国际单位制,简称SI。国际单位制
【SI】基本单位导出单位位移:米
时间:秒速度:米/秒速度:米/秒
时间:秒加速度:米/秒2 只要选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量称为基本量。由基本量根据物理关系推导出的量称为导出量。基本单位导出单位基本量导出量SI基本单位电流单位——安培(A)
热力学温度单位——开尔文(K)
物质的量单位——摩尔(mol)
发光强度单位——坎德拉(cd)牛基本量的单位都是基本单位 基 本 单 位 导 出 单 位米、千米 、厘米……千克 、 克 、毫克……秒、分钟 、小时…米/秒、 千米/小时 …… 千克/米3 、克/厘米2 …长度质量时间速度加速度力密度米/秒2 厘米/秒 2……物理量 基 本 量 单 位 制导 出 量单位制在计算中的重要作用 单位制可以帮助我们检查记忆中的物理公式和计算结果是否正确。在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可。例1 :一个静止在光滑水平面上的物体,质量是7kg,在14N的恒力作用下,5s末的速度是多大? 5s内通过的路程是多大?单位制在物理学中的应用在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可.1、简化计算过程的单位表达物理情景v0=0物体在上述过程作匀变速直线运动吗?为什么?解:统一单位制有的同学,解题时,单位弄错,常常说自己粗心。其实是单位制没有掌握好。代入数据前应统一单位制这点要形成习惯单位制在物理学中的应用结果对吗? 单位对,结果不一定对,但对结果可以“放心”一点 单位不对,结果则肯定不对物理公式既反映了各物理量间的数量关系,同时也确定了各物理量的单位关系.因此,在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确,如单位制不对,结果一定错误.2、检验结果的正误单位制在物理学中的应用说一说
有时侯根据物理量的单位能够查出运算或印刷中的错误。
小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积,他从一本书中
查得圆锥体积的计算公式为小红说,从单位关系上看,这个公式是错误的。他的根据是什么? [例1] 下列说法中正确的是 (  )
A.在力学中,力是基本概念,所以力的单位“牛
顿”是力学单位制中的基本单位
B.因为力的单位是牛顿,而1 N=1 kg·m/s2,所以牛顿是导出单位
C.各物理量采用国际单位,通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位
D.物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量间的单位关系 [思路点拨] 明确基本单位和导出单位,以及单位制在物理计算中的意义是解答本题的关键。
[解析] “力”虽然是力学中一个最基本的概念,但它的单位“牛顿”却不是力学中的基本单位。力学中的基本单位是千克、米、秒,其他皆为导出单位。物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量之间的单位关系。已知量采用国际制单位,通过物理公式运算的结果的单位一定为国际制单位,单位制在力学计算中的意义正在于此。
[答案] BCD1.下列有关力学单位制的说法中,正确的是 (  )
A.在力学的分析计算中,只能采用国际制单位,不能采用
其他单位
B.力学单位制中,选为基本单位的物理量有:长度、时
间、质量
C.力学单位制中,采用国际单位制的基本单位有:千克、
米、秒
D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示解析:在国际单位制中共有7个物理量的单位被作为基本单位,其中力学部分有长度的单位:米;质量的单位:千克;时间的单位:秒。而其余物理量的单位都可以在这些基本物理量的基础上应用公式推导而得出,即其他物理量的单位(导出单位)由基本单位来表达。国际单位制只是诸多单位制中的一种,在实际生活中还存在有其他的单位制,在分析和计算时可采用其他单位,A错。B、C、D正确。
答案:BCD [例2] 水平传送带AB以v=200 cm/s的速度匀速运动,如图所示,A、B相距0.011 km,一物体(可视为质点)从A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,则物体从A沿传送带运动到B所需的时间为多少?(g=10 m/s2)[答案] 6 s
(1)在应用时公式中的物理量的单位必须统一到同一单位制中,我们一般选用国际制单位。
(2)当各物理量采用国际制单位,运用物理公式进行计算时,公式中各物理量不必都写上单位,只需在最后的数值上写出正确的单位即可。 [借题发挥]解析:四个选项中A、C均错,B项解题过程正确,但不简洁,只有D项运算正确,且简洁而又规范。
答案:D阳光总在风雨后