课件36张PPT。第5章 研究力和运动的关系第5章 研究力和运动的关系5．1 牛顿第一定律目标导航
1.了解力是改变物体运动状态的原因．
2．了解牛顿第一运动定律，并能用牛顿第一定律解释生活中的有关问题．(重点)
3．了解惯性概念，知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度．(重点)一、重新习惯地球上的生活
航天员回到地球上所谈的感受中蕴含着一个深刻的物理道理，那就是_________的关系.运动和力二、伽利略的实验和牛顿的总结
1．伽利略的实验2．牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持______________状态或_____状态，直到_____迫使它____运动状态为止．
(2)意义：揭示了力和运动的关系，力不是_____物体运动的原因，而是_____物体运动状态的原因．匀速直线运动静止外力改变维持改变想一想
1．伽利略斜面实验虽具有实验的特点但不是真实的实验，是理想实验，由此得到的结论可靠吗，为什么？
提示：可靠．伽利略的斜面实验是建立在可靠的事实基础上的，以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．三、惯性有大小吗
1．惯性是物体的_____属性，与物体的受力情况及运动情况______．
2．____是物体惯性大小的唯一量度．_____越大，物体的惯性越大，物体的运动状态越难改变．固有无关质量质量想一想
2．如图所示，当用铅笔猛击纸条时，纸条离开桌面，而钢笔帽依然竖立在桌上未倒．为什么？
提示：纸条对钢笔帽的摩擦力作用时间很短,钢笔帽因惯性而保持原有的静止状态．要点一 对牛顿第一定律的理解
?学案导引
1．牛顿第一定律是实验定律吗？
2．牛顿第一定律揭示了什么规律？
3．什么是运动状态的变化？1.惯性的概念
定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”揭示了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性．2．力的含义
定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止”，这句话指明了力的作用效果，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，这一点明确了力与运动的关系．3．牛顿第一定律的得出
牛顿第一定律是由理想实验加以科学推理得到的，但是由它得出的一切结论都经受了广泛、严谨的实验检验，证明结论是正确的．4.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，只有大小改变．
(2)速度的大小不变，只有方向改变．
(3)速度的大小和方向同时发生改变．特别提醒：(1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力时的状态，与物体所受合外力为零是等效的．
(2)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． (2012·徐州高一检测)关于牛顿第一定律的理解正确的是( )
A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果
D．飞跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
【思路点拨】 解此题的关键是正确理解力和运动的关系．【精讲精析】 牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态，A、B正确；牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦阻力的作用而改变了运动状态，飞跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，C错误，D正确．【答案】 ABD
【方法指引】 关于牛顿第一定律的问题要注意：
(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．变式训练
1．关于牛顿第一定律的理解，正确的是( )
A．牛顿第一定律只是揭示了物体具有惯性，因此也叫惯性定律
B．牛顿第一定律描述物体不受外力作用时的运动规律，故物体不受力时才有惯性
C．牛顿第一定律既揭示了物体不受外力作用时的运动规律，又揭示了运动状态改变的原因
D．在任何情况下，物体都有惯性解析：选CD.牛顿第一定律既揭示了力和运动的关系，也揭示了物体具有惯性，也不能认为牛顿第一定律只揭示了物体具有惯性，故A项错误；一切物体都有惯性，物体的运动不需要力来维持，惯性是物体固有的属性，物体不论处于什么状态，都有惯性，与是否受力无关，故B项错误，D项正确；牛顿第一定律既揭示了物体不受外力作用时的运动规律，又揭示了力是改变物体运动状态的原因，故C项正确．要点二 对惯性的理解
?学案导引
1．惯性大小的决定因素是什么？
2．惯性是力吗？它与力之间有什么关系吗？
3．惯性就是惯性定律吗？ 下列说法中正确的是( )
A．掷出的铅球速度不大，所以其惯性很小，可以用手去接
B．用力打出的乒乓球速度很大，因此其惯性很大，不能用手去接
C．相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车惯性大
D．相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车运动状态变化大【思路点拨】 物体具有总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质，即惯性．比较惯性大小，由质量确定．
【精讲精析】 因为惯性的大小仅由质量来决定，铅球质量很大，其惯性大，尽管速度不大，但是运动状态很难改变，故不能用手接．乒乓球则与其相反,运动状态容易改变,尽管速度很大，也可以用手去接，所以选项A、B是错误的．由C选项知，两辆相同的车应具有相同的惯性,至于为什么初速度大的物体运动的时间会长一些，应该这样理解：由于两物体所受的摩擦力相同，物体做减速运动的加速度大小相同，相同时间内速度的变化相同，初速度大的运动时间就长，但其运动状态改变的难易程度是相同的．由此可见，C选项说法是错误的，两物体的惯性一样大．【答案】 D
【规律总结】 惯性是物体的固有属性，其大小与质量有关，与是否运动或是否受力无关．变式训练
2．下列关于惯性的说法中正确的是( )
A．静止的物体有惯性，外力使它运动起来以后，惯性就被克服了
B．运动的物体有惯性，外力使它停止以后惯性就被克服了
C．物体运动状态改变时才有惯性
D．惯性是物体的固有属性，不随运动状态变化而变化解析：选D.惯性是物体的固有属性，不随运动状态变化而变化，故D正确，C错误，有外力作用，物体运动状态发生改变，但运动状态改变不等于惯性的改变，“克服惯性”、“惯性消失”说法是错误的，故A、B错．惯性在生活中的应用
[经典案例] 卡车或拖拉机的后面，常挂有拖车．当拖车装满了货物后，质量很大，惯性也很大汽车紧急刹车时，如果刹车装置在车头，前面的机车停住了，而后面的拖车由于惯性却仍按原来的速度往前冲，在短时间内将产生巨大的破坏力,甚至造成翻车事故．在实践中，人们找到一个借助拖车惯性进行刹车的方法，如图所示，试解释其惯性刹车的原理．
【审题指导】 解释其惯性刹车原理，关键要弄清楚惯性刹车的结构．
【解题样板】 如题图所示，在机车与拖车的连接处装上惯性刹车装置，也就是在连杆AB上套装一个弹簧，这个弹簧可以固定在拖车上的滑道C里滑动．当车头向前加速时，连杆利用顶在前面的挡圈把滑道向前拉，牵引拖车前进，当车辆紧急刹车时，AB杆突然停止牵引,可是拖车由于惯性还向前冲，滑道也随着向前运动，使弹簧迅速被压缩，这样一来，一起拉动后面的两个曲杆旋转，曲杆又带动装在后轮上的制动器，制动器动作，就会把拖车刹住．这种利用拖车惯性的制动不仅灵敏而且可靠．【答案】 见解题样板
【借题发挥】 “生活处处有物理”，只要用心就会发现更多的惯性在日常生活和生产中的应用.课件52张PPT。5．2 探究加速度与力、质量的关系目标导航
1.理解物体的加速度大小与力有关，也与质量有关．
2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系，培养动手操作能力．(重点)
3．会根据原理去设计实验，处理实验数据,得出结论．一、实验目的
1．学会用控制变量法研究物理规律和灵活运用图像处理物理问题．
2．探究加速度与力、质量的关系．二、实验器材
附有定滑轮的长木板；薄木块；____；细线；小桶及砂；__________;____________；导线；天平(带一套砝码)；砝码；毫米刻度尺；纸带及复写纸等．小车打点计时器低压交流电源三、实验原理
1．提出问题
根据事实经验，对质量一定的物体，受力越大，其加速度越大，说明物体的加速度与受力有关，而物体受力一定时，质量越小，加速度就越大，说明加速度与______有关．质量四、实验方法
1．保持研究对象即小车的质量不变，改变砂桶内砂的质量，即改变牵引力，测出小车的对应加速度，用图像法验证加速度是否正比于作用力．
2．保持砂桶内砂的_____不变，往小车内加砝码，即改变研究对象的质量，测出小车的对应加速度，用图像法验证加速度是否反比于质量．质量五、实验步骤
1．用______测出小车和小桶的质量M和m，并把数值记录下来．
2．按图安装实验器材，只是不把悬挂小桶用的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．天平3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木块并反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后，小车在斜面上运动时可以保持_________运动状态为止．
4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通_____，放开_____，打点计时器在纸带上打出一系列的点，取下纸带，在纸带上标出编号．匀速直线电源小车5．保持小车的______不变，改变砂的质量，即改变对小车的牵引力，按上面的做法，再做几次实验，在实验中一定要使砂和小桶的质量________小车和砝码的质量和．
6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,标明计数点，测量计数点间的_____，算出每条纸带上加速度的值．质量远小于距离7．把各次实验中的数据填入表1内，作用力大小等于小桶和砂受的重力mg.用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作出a－F图像．
表1质量表2要点一 实验数据处理
?学案导引
实验中如何通过数据分析小车的运动加速度及寻找加速度和外力、质量的关系？2．分析加速度和力的关系：依据前面实验步骤表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出a－F关系图像，如图所示，由此得出结论． (2012·龙岩高一检测)某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应该组已打出的纸带，如图所示(长度单位：cm)，图中各点为每5个打点选出的计数点(两计数点间还有4个打点未标出)．(1)请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中(小数点后保留两位数)．
(2)请在图中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上，并作出平滑的图线．(3)由图像得出的结论是：________________________________________________________________________.(2)描点绘图，如图所示．【答案】 (1)0.99 (2)见精讲精析 (3)见精讲精析变式训练
1．若测得某一物体的质量m一定时，a与F的关系的有关数据如下表所示：
(1)根据表中数据，画出a－F图像．
(2)曲线存在截距，其原因是________．解析：若a与F成正比，
则图像是一条直线．同
时因实验中不可避免地
出现误差(研究误差产生
的原因，从而可以减小误差，增大实验的准确性),则在误差范围内图线是一条直线即可,如图所示．连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据,不予考虑,直线在横轴上存截距的原因是由于平衡摩擦力不足．
答案：(1)见解析 (2)平衡摩擦力不足要点二 实验注意事项及误差分析
?学案导引
1．该实验过程中有哪些需要注意的地方？
2．实验有误差，造成误差的原因是什么？2．误差分析
(1)打点计时器工作时，振针对纸带的摩擦力是周期性变化的，所以难以做到Mgsinθ与f平衡，并且小车在砂桶的作用下也不是严格的匀加速运动．
(2)砂桶与小车形成连接体，严格讲，拉力F①质量的测量误差．
②测量纸带上各点间的距离的误差．
③绳或纸带与木板不平行造成的误差．
④平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图像在横轴(或纵轴)上产生截距． (2012·江苏苏州高一检测)为了探究加速度与力、质量的关系，现提供如图所示的实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是( )
A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动(2)某学生在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大．他所得到的a－F关系图线正确的是______．(图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力)(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为________．
(4)如图为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz.根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(结果保留两位有效数字)【精讲精析】 (1)平衡摩擦力时，不应将钩码挂上，把不带滑轮的木板一端适当垫高，当小车在木板上恰好做匀速运动时，表明已平衡摩擦力．(2)图线为直线，表明小车总质量M远大于钩码质量m；a－F图线与F轴交于原点右侧表明摩擦力平衡不够，a－F图线与a交于原点上方，表明摩擦力平衡过大；a－F图线过原点，表明f平衡恰当．当不满足小车总质量M远大于钩码质量m的条件时，图线将发生弯曲．因此选项C正确．(3)实验中钩码质量m远小于小车总质量M.
(4)由逐差法求得a＝3.2 m/s2.
【答案】 (1)C (2)C (3)m?M (4)3.2变式训练
2．如图所示是某同学做探究加速度与力、质量的关系实验时，已接通电源正要释放纸带时的情况．(1)请你指出该同学的五个差错：
①电源__________________________________
______________________________________；
②打点计时器位置________________________
______________________________________；
③滑轮位置______________________________
______________________________________；④小车位置______________________________
______________________________________；
⑤长木板________________________________
______________________________________．(2)在该实验中,某同学作出了如图所示的甲、乙两图像，图甲中三线表示实验中________不同；图乙中图线不过原点的原因是________．解析：(1)该实验中为使打点计时器正常工作电源应为交流电源，为了减小实验误差，细绳上拉力应与长木块平行，打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，小车靠近打点计时器，以便纸带上有更多的点．
(2)在a－F图像上，斜率表示质量的倒数，斜率不同，表明质量不同；纵轴截距表示力F＝0时的加速度数值．F＝0时，a≠0表明平衡摩擦力时倾角过大．答案：(1)①应接6 V的交流电源 ②应靠后(或应靠右端)③应使连接小车一端的细线水平 ④应靠近打点计时器 ⑤应垫高右端平衡摩擦力 (2)质量 平衡摩擦力过度创新实验探究
[经典案例] (2012·泰安高一检测)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Δt1、Δt2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)实验开始前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？
答：____________________________________
________________________________________
_______________________________________________________________________________.(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________．
A．m1＝5 g B．m2＝15 g
C．m3＝40 g D．m4＝400 g
(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：________________________________________
__________________________________________________________.(用Δt1、Δt2、dx表示)课件32张PPT。5．3 牛顿第二定律目标导航
1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式．(重点)
2．理解公式各物理量的含义及相互关系．
3．知道在国际单位制中力的单位“牛顿”的定义．
4．会用牛顿第二定律进行有关的计算．(重点)一、牛顿第二定律
1．内容：物体的加速度跟受到的_______成正比，跟物体的_____成反比．
2．表达式：____________.
3．力的单位：使质量为1 kg的物体产生_____加速度的力，称为1 N，即1 N＝1________.作用力质量F合＝ma1 m/s2kg·m/s2想一想
1．目前时速可达1609公里的世界上最快的汽车在英国问世,该汽车搭载新型战斗机发动机，在加速至300英里/小时后，位于车顶的一种混合火箭发动机将继续为车辆加速，直至最终极速，该车安装的发动机功率非常大，它对汽车有什么作用？
提示：发动机的功率越大，汽车所受的牵引力越大，合外力也就越大，依据牛顿第二定律：汽车的加速度越大，加速越快．二、物理量与单位制
1．基本单位、导出单位
(1)基本单位：基本单位是根据物理量运算的需要而选定的少数几个物理量单位．在力学中选定__________________这三个物理量的单位作为基本单位．
(2)导出单位：由_________和________确立的其他物理量的单位叫做导出单位．长度、质量、时间基本单位有关公式2．单位制：_________和__________构成了单位制．
3．在国际单位制中,力学基本量长度、质量、时间对应的基本单位是：____________．由它们和物理公式导出的单位叫导出单位，比如力的单位是kg·m/s2(或称为牛顿)．基本单位导出单位米、千克、秒想一想
2．两个物体的长度分别是1.70和150，你能说明哪个物体更长吗？
提示：很难说明．要想比较必须加上单位．我们对物理量进行描述时，除了数字外，还必须有单位．要点一 对牛顿第二定律的理解
?学案导引
1．牛顿第二定律内容是什么？公式F＝ma中各符号的意义是什么？满足什么条件？
2．作用在物体上的各个力都产生加速度吗？当其中一个力变化时,其余力的加速度变吗？2．理解牛顿第二定律的“四个性质”
(1)矢量性：加速度a的方向与F的方向相同
(2)瞬时性：加速度a与合力F是瞬时对应关系,即同时产生、同时变化、同时消失．
(3)同一性：加速度a与合力F都是属于同一物体的，即研究对象的同一性(4)独立性：若a为物体的实际加速度，则F应为物体受到的合外力，而作用于物体上的每一个力各自产生的加速度也都遵循牛顿第二定律，与其他力无关，物体实际的加速度是每个力产生的加速度的矢量和． 下列说法正确的是( )
A．物体的质量不变，a正比于F，m、a单位不受限制
B．对于相同的合外力，a反比于m，m、a的单位不受限制
C．在公式F＝ma中，F、m、a三个量可以选取不同的单位
D．在公式F＝ma中，当m、a分别用kg、m/s2作单位时，F必须用N作单位【思路点拨】 a与力F、质量m的关系与F、m的单位无关，比例常数k的数值与F、m、a三个量的单位选取有关．
【精讲精析】 根据牛顿第二定律可知，选项A、B正确．在公式F＝ma得出时是以定义“牛顿”这个单位为前提的：1 N＝1 kg·m/s2,式中m、a、F三个量必须取kg、m/s2，N作为单位才能成立，故选项D正确．
【答案】 ABD变式训练
1．关于牛顿第二定律,下列说法正确的是( )
A．公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取
B．某一瞬间的加速度只取决于这一瞬间物体所受合外力，而与这之前或之后受力无关
C．公式F＝ma中，a实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和
D．物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致解析：选BC.F、m、a必须选取统一的国际单位，才可写成F＝ma的形式，否则比例系数k≠1,所以选项A错误；牛顿第二定律表述的是某一时刻合外力与加速度的对应关系，它既表明F合、m、a三者数值上的对应关系,同时也表明合外力的方向与加速度的方向是一致的，即矢量对应关系，而与速度方向不一定相同，所以选项B正确，选项D错误；由力的独立作用原理知，作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度，与其他力的作用无关，物体的加速度是每个力所产生的加速度的矢量和，故选项C正确．要点二 单位制的应用
?学案导引
1．在物理公式中的各个物理量所选取的单位是任意的吗？
2．选取统一的单位制后，在计算过程中各物理量是否还写出其单位？1.在利用物理公式进行计算时，为了在代入数据时不使表达式过于繁杂，我们要把各个量换算到同一单位制中，这样计算时就不必一一写出各量的单位，只要在所求结果后写上对应的单位即可．
2．习惯上把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用公式，计算结果用国际单位制中对应的单位来表示即可．3．物理公式在确定各物理量的数量关系时,同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系，推导出这些物理量的单位．【精讲精析】 在进行数量运算的同时，也要把单位带进运算．带单位运算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要准确．也可以把题中的已知量的单位都用国际单位表示，计算的结果就用国际单位表示，这样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即可．在备选的四个选项中A、D项均错，B项解题过程正确，但不简洁，只有C项运算正确，且简洁而又规范．
【答案】 C【规律总结】 (1)利用公式推导其他物理量的单位．
(2)根据单位可以发现错误．
(3)计算时所有物理量统一到国际单位制后，中间计算可省去单位，使计算简便．牛顿第二定律的应用
[经典案例] (8分)质量为2 kg的质点同时受到相互垂直的两个力F1、F2的作用，如图所示,其中F1＝3 N，F2＝4 N，求
质点加速度的大小和方向．【审题指导】 解此题可利用F合＝ma先求F合再求加速度a，也可利用力的独立性Fx＝max，Fy＝may计算．
【解题样板】 法一：先根据平行四边形定则求出F1、F2的合力F，然后再根据牛顿第二定律求出加速度．
由平行四边形定则得合力【答案】 2.5 m/s2 斜向上与F2成37°角课件32张PPT。5．4 牛顿运动定律的案例分析目标导航
1.知道应用牛顿运动定律解决的两类基本问题．
2．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法．(重点)
3．能够对物体的受力和运动情况进行分析.
(难点)一、牛顿运动定律的适用范围
研究表明，_____物体做低速(即远小于光速)运动时，都服从牛顿运动定律，牛顿运动定律不仅能研究__________物体的运动，也能研究人造卫星在太空中的运动．宏观地球表面二、动力学的两类基本问题
1．已知物体的受力情况确定物体的运动情况
根据牛顿第二定律，已知物体受力情况可以求出物体的_______，在知道物体的初始条件(初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以求出物体在任意时刻的位置和速度，也就确定了物体的___________．加速度运动情况2．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，由运动学公式求出_______，再根据牛顿第二定律可确定物体所受的_______，从而求出某些未知力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等．加速度合外力想一想
高速公路上行车，如果车辆发生故障，要停车检修,应在离车150 m远的地方竖一警示牌.这150 m距离的依据是参考了哪些因素？
提示：放一警示牌的目的是引起其他车辆的注意，以免发生事故．主要是考虑汽车运动的速度、反应时间、刹车时的加速度等．要点一 由物体的受力情况确定运动情况
?学案导引
1．在对物体进行正确受力分析时应注意什么？
2．已知受力确定物体运动时为何要求加速度？2．解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力图．要注意画出物体所受到的所有力，不能漏力或多画力，分析受力的顺序一般是先重力,再弹力,最后是摩擦力.
(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)．(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度．
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等．特别提醒：(1)正确的受力分析是解答本类题目的关键．
(2)若物体受两个力作用，用合成法求加速度往往要简便一些；若物体受三个或三个以上力作用时,要正确应用正交分解法求加速度．
(3)物体做直线运动时，合外力的方向一定在物体运动方向的直线上． 如图所示是一滑雪场示意图,其中AC是长L＝8 m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面.人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变,又在水平面上滑行一段距离后停下，人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力，(取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6,
cos37°＝0.8)求：(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
(2)人在离C点多远处停下？
【思路点拨】 解此类问题的关键有两点：
(1)选取研究对象，在不同阶段正确受力分析确定加速度．
(2)以加速度为桥梁结合运动学方程求时间，位移等．(2)人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面摩擦力作用．设在水平面上人减速运动的加速度为a′，由牛顿第二定律得μmg＝ma′
设人到达C处的速度为v，由匀变速运动规律得
下滑过程：v2＝2aL
水平面上：0－v2＝－2a′s
联立以上各式解得s＝12.8 m.【答案】 (1)2 s (2)12.8 m
【规律方法】 (1)求解此类问题的思路是根据物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体运动的加速度，然后根据运动学公式求物体运动的时间、位移、速度等．
(2)对物体受力分析时注意不要多力或漏力，若物体受力个数多于三个力时要用正交分解法求合力．互动探究
上例中若斜面光滑，人和水平接触面的摩擦因数为μ＝0.25，则人从开始下滑到停止运动所用时间是多少？
解析：以人为研究对象下滑时受力分析如图所示：
沿斜坡方向由牛顿第二定律知
mgsinθ＝ma①要点二 已知物体的运动情况确定受力情况
?学案导引
1．匀变速直线运动的基本公式有哪些？
2．可以从哪些角度确定加速度？体现了加速度的什么作用？ (2012·延安高一期末综合测试)质量为2.75 t的载重汽车，在2900 N的牵引力作用下,由静止开上一个山坡，沿山坡每前进1 m，升高0.05 m，汽车前进100 m时，速度达到36 km/h，求汽车在前进过程中所受的摩擦力．(g取10 m/s2)由牛顿第二定律得，在x轴方向：F－mgsinθ－f＝ma
在y轴方向：N－mgcosθ＝0
由几何关系得：sinθ＝0.05
可得摩擦阻力的大小为：f＝F－mgsinθ－ma
＝2.9×103 N－2.75×103×10×0.05 N－2.75×103×0.5 N＝150 N.
【答案】 150 N【借题发挥】 此题是已知运动情况，求解受力情况的问题，此题除正确应用运动学公式和受力分析外，还要抓住山坡倾斜角的表示方法，研究受力情况时，不仅要研究合外力还要看清是哪一个力或哪几个力及相关的物理量．变式训练
(2012·广东珠海中学高一检测)如图所示，水平恒力F＝20 N，把质量m＝0.6 kg的木块压在竖直墙上，木块离地面的高度H＝6 m．木块由静止开始向下做匀加速运动，经过2 s到达地面．求：
(1)木块下滑的加速度a的大小
(2)画出木块的受力示意图
(3)木块与墙壁之间的动摩擦因数(g取10 m/s2)答案：(1)3 m/s2 (2)见解析 (3)0.21整体法隔离法在牛顿第二定律中的应用
[经典案例] (12分) 北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了一残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神．为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程转化．一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上
的运动员拉住，如图所示．设运动
员的质量为65 kg，吊椅的质量为15
kg，不计定滑轮与吊椅和绳子间的
摩擦．重力加速度取g＝10 m/s2.当
运动员与吊椅一起以加速度a＝
1 m/s2上升时，试求：(1)运动员竖直向下拉绳的力；
(2)运动员对吊椅的压力
【审题指导】 解此题要注意抓住三点：
(1)将实际问题简化为物理模型．
(2)运动员和吊椅一起加速求绳子拉力可用整体法．
(3)研究运动员和吊椅间的压力要用隔离法．【解题样板】 (1)设运动员受到绳向上的拉力为T，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是T.对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示，则有：
2T－(m人＋m椅)g＝(m人＋m椅)a(3分)
解得T＝440 N(2分)
由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力
T′＝440 N．(1分)(2)设吊椅对运动员的支持力为N，对运动员进行受力分析如图所示，则有：
T＋N－m人g＝m人a(3分)
N＝275 N(2分)
由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力也为275 N．(1分)
【答案】 (1)440 N (2)275 N【借题发挥】 两个或两个以上的物体在力的作用下共同加速运动，称为连接体．连接体问题一般涉及系统内部的相互作用力，一般方法是先对整体应用牛顿第二定律确定共同加速度，再隔离某一物体应用牛顿第二定律确定作用力．但系统内两物体的加速度不同时，一般是用隔离法来研究，最好不要用整体法．课件32张PPT。5．5 超重与失重目标导航
1.认识超重与失重现象，知道产生超重、失重的条件．(重点)
2．会用牛顿运动定律分析超重、失重问题.(重点＋难点)
3．能够联系实际，探究与日常生活有关的物理问题．什么是超重和失重
1．超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)______ 物体_____的现象叫做超重．
2．失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)______物体_____的现象叫做失重．大于重力小于重力3．完全失重：物体以大小等于g的加速度竖直下落时，对悬挂物或支持物_______________的现象叫完全失重．
完全没有作用力想一想
我们常听说宇航员在太空中处于
完全失重状态，是说宇航员在太
空中不受重力的作用吗？
提示：宇航员在太空中处于完全失重状态，是指他不会对与他接触的物体产生正压力的作用,但是他仍然受重力的作用，并且重力就是他受到的合外力．要点一 对超重现象的理解
?学案导引
1．超重时物体所受的重力增加了吗？
2．超重时物体一定向上运动吗?加速方向呢?1.对超重的理解
(1)物体处于超重时地球对物体的引力并没有变化，即重力并没有发生变化，变化的只是物体受到的支持力或拉力，也就是我们所说的视重比原来大了．
(2)物体超重与运动状态的关系2．超重现象的说明
(1)当物体加速向上运动时，设物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为F(即视重)，竖直方向上由牛顿第二定律得F－mg＝ma，所以F＝mg＋ma.
(2)物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量，即ay≠0时，则当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态．【规律总结】 在超重现象中，物体所受的重力始终不变,只是测力计的示数(又称视重)发生了变化，好像物体的重力有所增大．物体具有向上的加速度时，处于超重状态．超重与物体的运动方向无关，所以在分析超重现象时，对加速度方向的分析是关键．变式训练
一个站在升降机上的人，用弹簧测力计提着一条质量为1 kg的鱼，弹簧测力计的读数为12 N，该人的体重为750 N，则他对升降机底板的压力为(g取10 m/s2)( )
A．750 N B．762 N
C．900 N D．912 N解析：选D.1 kg的鱼的重力应为10 N，而弹簧测力计的拉力为12 N，可知鱼所受的合力F＝(12－10) N＝2 N，由牛顿第二定律F＝ma，可知鱼此时的加速度为2 m/s2，方向向上，也表明升降机及升降机中的人正做加速度向上的运动．将人和鱼看做一个整体可得N－(M＋m)g＝(M＋m)a，N为地板对人向上的作用力,而人对地板的反作用力与N相等，方向向下，由计算可得N＝912 N，故选D.要点二 对失重现象的理解
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1．失重时物体的重力真的减小了吗？
2．失重时物体的速度一定向下吗？加速度的方向呢？
3．完全失重时物体间水平支撑面(点)处的弹力是零吗？1.对失重与完全失重的理解
(1)物体处于失重和完全失重状态时，物体的重力并没有改变，改变的只是物体对水平支持面的压力或者对竖直悬绳的拉力．
(2)完全失重状态不限于自由落体运动，物体只要具有竖直向下的大小等于重力加速度g的加速度，就处于完全失重状态．(3)在完全失重状态下，由重力产生的一切现象都不存在了．如物体对水平支持面没有压力，对竖直悬绳没有拉力；不能用天平测物体的质量；液柱不产生压强；浸没在液体中的物体不受浮力等．
(4)物体失重与运动状态的关系2．失重分析
当物体有向下的加速度时，由牛顿第二定律得：
mg－F＝ma, 所以F＝mg－ma
可见：视重F比mg少ma，失去的部分可理解为使物体产生了向下的加速度,同时可看出，物体所受的重力也没变． 一个质量为50 kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，弹簧测力计下面挂着一个质量为mA＝5 kg的物体A，当升降机向上
运动时，人看到弹簧测力计
的示数为40 N，如图所示，
g取10 m/s2，求此时人对地
板的压力．【思路点拨】 解此题注意两点：
(1)人、物体A、升降机三者具有相同的加速度．
(2)弹簧测力计示数与A的重力的关系．【精讲精析】 依题意可知，弹簧测力计的读数为40 N，而物体A的重力G＝mAg＝50 N，显然弹簧测力计的读数小于物体的重力，即视重小于实重，物体A处于失重状态．由于人和A以及升降机三者具有相同的加速度，因此人也处于失重状态．
以A为研究对象，受力分
析如图甲所示．甲由牛顿第二定律得
Mg－N＝Ma，所以N＝Mg－Ma＝400 N
由牛顿第三定律可得，人对地板的压力为400 N，方向向下．
【答案】 400 N 向下
【规律总结】 在失重现象中，物体所受的重力始终不变．物体具有向下的加速度时,处于失重状态，失重与物体的运动方向无关．互动探究
上题中，人看到测力计的示数为零，则
(1)此时人对地板的压力为多少？
(2)升降机的运动情况可能是什么？
解析：(1)测力计示数为零，表明物体A对悬挂物的拉力为零，此时应处于完全失重状态，a＝g，方向向下，故人对地板的压力也为零．(2)人和升降机有相同加速度g，方向向下，升降机可能加速下降，也可能减速上升．
答案：(1)0 (2)加速下降或减速上升超重、失重的综合应用
[经典案例] (12分)(2012·山东青岛高一检测)一质量为m＝40 kg的小孩在电梯内的体重计上，电梯从t＝0时刻由静止开始上升，在0到6 s内体重计示数F的
变化如图所示．试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(取重力加速度g＝10 m/s2)
【审题指导】 (1)由小孩的体重和各时间段体重计的示数确定各时间段电梯的运动情况．
(2)由运动情况可知a、t确定各时间段位移．
(3)由各时间段的位移求电梯上升的高度．【解题样板】 由题图可知，在t＝0到t1＝2 s的时间内，体重计的示数440 N大于mg，故电梯应做向上的加速运动．设这段时间内体重计作用于小孩的力为F1，电梯及小孩的加速度为a1，根据牛顿第二定律，得：
F1－mg＝ma1(2分)在这段时间内电梯上升的高度s2＝v1(t2－t1)＝2×(5－2) m＝6 m(1分)
在t2＝5 s到t3＝6 s的时间内，体重计的示数为320 N小于mg，故电梯应做减速上升运动．设这段时间内体重计作用于小孩的力为F2，电梯及小孩的加速度为a2，由牛顿第二定律得：
F2－mg＝ma2(2分)【答案】 9 m
【借题发挥】 此题是牛顿第二定律与运动学规律在超重、失重现象中的应用，充分利用图像中提供的信息，把握加速度的桥梁作用是解题的关键．
