课件28张PPT。迁移应用
1.关于力和运动的关系,下列说法正确的是 ( )
A.物体的速度不断增大,表示物体必受外力的作用
B.物体向着某个方向运动,则在这个方向上必受力的作用
C.物体的速度大小不变,则其所受的合外力必为零
D.物体处于平衡状态,则该物体必不受外力作用
解析:当物体速度增大时,运动状态发生了变化,而力是改变运动状态的原因,故物体必受外力作用,故A项正确;物体向某个方向运动,可以不在此方向上受力的作用,故B项错误;当物体的速度大小不变时,其速度方向可能发生变化,即运动状态可能变化,合外力不一定为零,故C项错误;物体处于平衡状态时,所受合外力为零,并不是物体不受外力作用,故D项错误。
答案:A课件34张PPT。课件28张PPT。迁移应用
如图所示,物体在水平拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动,速度为v。现让拉力F逐渐减小,则物体的加速度和速度的变化情况应是( )
A.加速度逐渐变小,速度逐渐变大
B.加速度和速度都在逐渐变小
C.加速度和速度都在逐渐变大
D.加速度逐渐变大,速度逐渐变小
解析:物体向右做匀速直线运动,滑动摩擦力Ff=F=μFN=μmg,当F逐渐减小时,Ff=μmg不变,所以产生与v方向相反即向左的加速度,加速度的数值a= 随F逐渐减小而逐渐增大。因为a与v方向相反,所以v减小,故D正确。
答案:D4.1 牛顿第一定律
教 学 目 标
知识与技能
1．知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，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．知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象．
过程与方法
1．观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系．
2．通过实验加探对牛顿第一定律的理解．
3．理解理想实验是科学研究的重要方法．
情感态度与价值观
1．通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性．
2．感悟科学是人类进步的不竭动力．
教学重点、难点
教学重点
1．对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解．
2．科学思想的建立过程．
教学难点
1．力和运动的关系．
2．惯性和质量的关系．
教 学 方 法
探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段
教具准备
多媒体课件、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块、气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置．
教 学 活 动
[新课导入]
做实验引入力和运动的关系，引发学生的思考．
[参考实验]在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态．
师：怎样才能让小车运动起来呢?
生：要用力去推它．
师：从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢?本节课我们就来探究这个问题．
[新课教学]
承接刚才的实验现象，演示当物体不再受手的推力时，物体停止运动．
师：静止在水平面上的物体，用力去推，物体由静止变为运动；一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何?
生：一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下．
师：根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”．
生l：需要．因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持．
生2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对．
生3：例如在空中飞行的足球，已经不再受到脚的作用力，但仍然向前运动，因此“物体的运动不一定需要力的作用”．
师：相同条件下空中飞行的足球比地滚球运动的距离要长很多，地滚球为什么运动一会儿就停止呢?
生：因为受到阻力．
师：如果没有阻力的作用，足球将会怎样运动?
生：将不会减速．
师：(鼓励)很好，现在我们看一个实验．
实验演示：让一个小球从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象．
师：仔细观察实验现象并得出结论．
生1：实验现象是当斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远．
生2：说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化．
师：如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢?大家大胆猜想一下．
生l：不好预测，因为没有摩擦力这种情况不可能存在．
生2：如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去．
师：现在就让我们沿着历史的足迹看一下物理学的先知们是如何一步步从黑暗走向光明的．
一、理想实验的魅力
演示多媒体课件
首先是亚里士多德的错误观点：必须有力作用在物体上，物体才能够运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方．接着演示伽利略是如何利用理想实验反驳伽利略错误的观点的．
师：伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4—1—1所示的“理想实验”．将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗小球，如果不存在摩擦力，小球将上升到哪里?
生：不存在摩擦力的话，小球将上升到与A点相同高度的C点．
师：下面我们通过动画模拟验证同学们的说法，
动画模拟
师：若将轨道的倾角减小，弯曲成曲线ABD或曲线ABE，小球最高将上升到哪个位置?路程是增大还是减小?
生：同样上升到与A点同高度的D点或正点，路程增大了．
师：假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢?
生：由于BF是水平的，小球就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去．
师：下面我们通过动画模拟验证同学们的说法。
动画模拟、验证学生的想法
师：伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去．由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力采维持．
师：理想实验，是科学研究中的一种重要的方法．它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度．它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋．
演示实验：把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小，推一下滑块，让学生观察滑块的运动是什么运动．
师：滑块的运动是什么运动?
生：近似匀速直线运动．
师：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成就之一，而且标志着物理学的真正的开端．这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论不是常常可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去。
[知识拓展]
可以用多媒体演示伽利略的另外一个理想实验：参考实验案例．
多媒体演示：
伽利略针和单摆实验：伽利略曼教堂内吊灯搔动的启发．运用逻辑思维的方陆进行分析，得出了与亚里士多德不同的力与运动的关系的结论．在如图4—1—2所示的装置中，将摆球拉到一边，由静止开始释放小球，摆球会摆到另一边，用水平长尺标记其高度，用一报针多次改变．小球的悬点，重复实验．在当时的测量条件下．伽利略得出的结论是：摆球能上升到原来的高度．这个实验后来被称为“伽利略针和单摆实验”．
师：伽利略同时代的法国科学家笛卡儿补充和完善了伽利略的观点，明确指出：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态．永远不会使自己沿曲线运动．面只保持在直线上运动．他还认为，这应该作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然观的基础
二、牛顿物理学的基石——牛顿第一定律
师：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力之间的关系是什么．笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步，更为接近真理．牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础．其中，牛顿第一定律的内容是：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．
师：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系?
组织学生进行讨论．
生：两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态．
师：什么叫运动状态的改变?
生：速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变．
师：牛顿第一定律可不可以用实验来验证?什么时候可以看作不受力并举例说明．
生：不能．因为不受力作用的物体是不存在的．当物体受力但所受合力为零时可以看作物体不受力．比如：冰面上滑动的冰块、冰壶球．
师：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性；所以牛顿第一定律又叫做惯性定律．
师：简述惯性定律和惯性的区别和联系．
生：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性．
师：惯性能解释日常生活中的许多现象．例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么?
生：因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜．
师：当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么?
生：因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜．
(课堂交流)
师：现代汽车中，通常有安全带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用．
参考答案：当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害．
师：从牛顿第一定律知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”，这种“本领”与什么因素有关呢?
[课堂训练]
(1)一切物体总保持 状态或 状态，直到有 迫使它改变这种状态为止．
(2)物体保持 的性质叫做惯性．惯性是物体的 ，与物体的运动情况或受力情况
(3)伽利略的理想实验说明了 ．
答案：(1)匀速直线运动 静止 外力
(2)匀速直线运动状态或静止状态 固有属性 无关
(3)力是改变物体运动状态的原因
三、惯性与质量
师：运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，可见物体的惯性即保持匀速直线运动状态或静止状态的本领，它与物体的质量有关，有什么关系呢?
生1：物体的惯性与质量有关，与物体的速度有关，比如运动的汽车，质量越大，速度越快，要停下来就越困难．
生2：刚才那位同学说的不对，物体的惯性与速度无关，因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．汽车的惯性的大小，是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小．只要速度有所改变，运动状态就改变了，并不一定要从运动到静止．
师：讨论、总结一下惯性的特点．
学生进行讨论后总结．
生：一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；惯性是物体的固有性质；物体的惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变；质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变；惯性的大小只与质量有关，与其他因素无关．
[课堂训练]
在路上跑的人被绊倒时是向前趴着倒下，而慢走的人滑倒时，则大多数是后仰着地摔倒，试论述其原因．
解析：这是因为人在跑的时候人的重心在人的整体的前方，当人的脚遇到障碍物之后，由于惯性的原因使其上半身继续向前运动，容易向前趴；而慢走的人由于重心在整个身体的后面，所以经常后仰着地摔倒．
[小结]
通过本节的学习，我们知道了：
(1)历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究．
(2)伽利略得到力和运动关系的研究方法．
(3)牛顿第一定律的内容．
(4)惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法．
[课外训练]
1．关于牛顿第一定律，下列说法正确的是………………………( )
A.牛顿第一定律是一条实验定律
B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C．惯性定律和惯性的实质是相同的
D．物体的运动不需要力来维持
2．一个物体保持静止或匀速运动状态不变，这是因为…………………( )
A.物体一定没有受到任何力 B．物体一定受到两个平衡力作用
C．物体所受合力一定为零 D．物体可能受到两个平衡力作用
3．下列关于惯性的说法中，正确的是……………………………………( )
A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性
B．百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了
C.物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了
D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关
4．有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界．请你评价一下，这个设想可行吗?
参考答案
1．答案：BD
解析：牛顿第一定律是物体在理想情况下的运动规律，反映的是物体在不受外力情况下所遵循的运动规律，而自然界不受力的物体是不存在的，所以A是错误的．惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映的是物体在一定情况下的运动规律，所以C错误．由牛顿第一定律知，物体的运动不需要力来维持，但改变物体的运动状态则必须有力的作用．
2．答案：CD
解析：物体不受任何力的状态是不存在的，物体保持静止或匀速直线运动时所受的合力一定为零，可能是两个力，也可能是多个力．
3．答案：D
解析：惯性是物体的固有属性，与其内在因素即质量有关，与受力与否及运动状态无关．一切物体都有惯性，质量是物体惯性大小的量度，静止物体的惯性是保持静止，匀速运动的物体的惯性是保持其速度不变．当物体在外力作用下运动状态发生变化时，只要其质量不变，其惯性大小不发生变化．
4．解析：因为地球上的一切物体(包括地球周围的大气)都随着地球一起在自转，气球升空后，由于惯性，它仍保持原来的自转速度．当忽略其他与地球有相对运动(如风)的作用产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态，不可能使它相对地球绕行一周的．
学 生 活 动
作 业
[布置作业]
教材第75页问题与练习．
板 书 设 计
理想实验的魅力
牛顿物理学的基石——惯性定律
惯性与质量
内容
(或定义)
1．亚里士多德的观点
2．伽利略的观点
3．笛卡儿的观点
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止
物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性
说明
通过学习人类对运动和力关系的认识，体会科学家对人类的贡献和正确思想的来之不易
(1)物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动，说明力不是维持物体运动的原因
(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因
(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性
(1)一切物体在任何状态下都有惯性
(2)惯性是物体的固有性质
(3)物体的惯性只与质量有关
教
学
后
记
4.2 实验：探究加速度、质量和力的关系
教 学 目 标
知识与技能
1．理解物体运动状态的变化快慢，即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．
3．培养学生动手操作能力．
过程与方法
1．指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．
2．学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验．
3．对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题，
情感态度与价值观
1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．
2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．
3．培养与人合作的团队精神．
教学重点、难点
教学重点
1．控制变量法的使用．
2．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．
3．实验数据的分析与处理．
教学难点
1．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．
2．实验数据的分析与处理．
教 学 方 法
探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段
教具准备
多媒体课件，小轧一端带滑轮长木板、带小钩或小盘的细线两条；钩码(规格：10 g＼20 g，
用作牵引小车的力)；砝码(规格：50e＼100 g＼200g，用来改变小车的质量)；刻度尺；文件夹；粗线绳(用来牵引小车)．打点计时器、学生电源、纸带、气垫导轨、微机辅助实验系统一套．
教 学 活 动
[新课导入]
利用多媒体投影图4—2—1；
分组定性讨论
组I：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同?
组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同?
师：请组1的代表回答一下你们讨论的结果．
组1生：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大．
师：请组2的代表回答你们组讨论的问题，
组2生：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小．
师：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素?定性关系如何?
生l：应该与物体的质量和物体所受的力有关系．力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小．
生2：这里指的力应该是物体所受的合力，以上图为例，物体所受的重力和支持力相等，不参与加速度的提供．
师：刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变，一次是固定质量不变，这样做有什么好处呢?
生：方便我们的研究．
师：这是研究多个变量之间关系的非常好的方法，我们把它称作控制变量法．我们以前在什么地方学到过这种方法?
生1：在初中我们在探究物体的密度与质量、体积之间的关系时
生2：在研究电流与电压、电阻的关系时．
师：好，我们这节课就用这种方法进行探究加速度和力、质量之间的关系．
[新课教学]
一、加速度与力的关系
师：设计一个实验，保持物体的质量不变，测量物体在各个不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．大家分组讨论并且每组设计一个实验方案，并说明实验的原理．
分组讨论
组l生1：我们是根据课本上的参考案例设计实验的(在投影仪上展示实验装置如图4—2—2)．
组1生2：我们设计实验的实验原理如下；因·为两个小车的初速度都为零，拉力大小不同，但对每个小车来说保持不变，所以小车应该做匀加速直线运动．根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式x=at2/2可知，加速度和位移成正比，只要测量位移就可以得到加速度与受力之间的关系，力的大小可以根据盘中的砝码求出来．
师：下面请组2的代表发言．
组2生1：我们设计的方法和组1的差不多，我们是用了一辆小车，小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后再看所受的力和加速度的关系．
组2生2：为了消除摩擦力的影响，我们在木板下面垫了一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动．
师：这个同学的想法很好，这样小车受到的绳子的拉力就等于小车受到的合力，下面请组3的同学代表发言．
组3生1：前面两组的同学设计实验时都是物体的初速度为零，我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法，让导轨倾斜不同的角度，滑块所受的力就是重力的分力，让滑块滑过轨道中间的两个光电门，记录经过光电门的速度和两个光电门的距离，根据公式x=(v2－v02)/2a可以求出加速度的大小，从而可以得到加速度和力的关系．
师：好的，在进行实验之前还应该先设计自己的实验表格来记录一下自己的实验数据．那么你是怎样设计表格使你的实验数据得以记录的呢?
生1：水平面长木板与小车，车后用绳控制小车运动，两车质量相同．表格设计如下：
参考表格
小车l
小车2
次数
拉车砝码(s)
位移x1／cm
拉车砝码(s)
位移x2／cm
1
2
3
4
5
生2：用一辆小车，测量加速度
次数
拉车砝码(g)
加速度a1
拉车砝码(e)
加速度a2
1
2
3
4
5
师：好，现在大家就根据自己设计的方案进行实验，把数据填人设计的表格内．
学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组完成实验
师：现在请各小组简要进行一下实验报告．
组1生1：我们根据课本上的参考案例进行了实验，因为已知小车的加速度和位移成正比，通过验证位移和受力之间的关系，即可得出加速度和受力的关系．
师：实验数据是怎样进行处理的呢?
组1生2：我用的是位移和对应力的比值．
组1生3：通过我们的讨论，我们发现用作图的方法能更好地表示位移(即加速度)和力的关系．关系图表如图4—2—3所示；可得在研究物体质量不变的情况下，物体的加速度与物体所受的外力成正比．
组2生：我们通过处理小车后面的纸带，计算出小车的加速度，通过作图验证了小车的加速度和物体所受的合力成正比．组3生：我们用气垫导轨作出的加速度和所受力的关系图象，实验结论是图象非常接近一条过原点的直线．
师：大家做得都非常好，那么你们在实验中遇到的困难是什么呢?能不能想出办法来克服?
组1生：当拉小车的砝码的质量较大时，绳子容易打滑，从而影响了位移的测量．我们用松香涂抹在绳子上，效果不错．
组2生：我们在做实验时发现了这样一个问题，即当砝码的质量和小车的质量差不多时，a—F图象不能再是一条直线，而是发生了弯曲．
师：这组同学的问题非常好，实际上砝码和盘的重力并不严格等于小车受到的拉力，简单证明如下：设砝码及盘的质量为m，小车的质量为M，则分别对它们进行受力分析，对小车，受拉力和摩擦力，对砝码和盘，受重力和拉力，那么它们之间的关系是什么呢?如果相等，根据物体受合力为零则物体做匀速运动，而实际上砝码及盘实际的运动应该是做加速运动，所以说重力和拉力并不相等，而是应该重力大于拉力，而我们在实验中认为二者相等，所以实验的误差有一部分来源于此．控制的方法就是尽可能地使砝码和盘的质量远小于小车及砝码的质量，具体的分析方法我们将在下一节学到．
组3生：虽然用气垫导轨做实验结果比较精确，但实验数据处理比较复杂．
师：我们可以用计算机进行数据处理，使数据处理变得简单化，大家在课下讨论一下看如何用数据处理软件处理实验中得到的数据．
师：以上我们是通过控制物体的质量不变来探究物体的加速度与物体所受力之间的关系，下面同学们继续做实验，通过控制物体所受的力不变来探究物体的加速度和质量的关系．
二、加速度与质量的关系
学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组实现实验
由于和以上的实验方法非常类似，所以可以直接让学生得出结论．
师：大家得出的结论是什么?
生：物体加速度在物体受力不变时，和物体的质量成反比．
师：这时候我们应该怎样通过图象来验证问题呢?
生：我们如果作a—M图象则图象是曲线，我们可以作a—1／M图象来解决这个问题，物体的加速度和质量成反比，所以a—1／M图象应该是一条过原点的直线．
三、由实验结果得出的结论
师：通过大家的实验，排除误差的影响，大家讨论总结一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系．
[分组讨论]
生1：我们可以得出这样的结论：物体的加速度和物体所受的力成正比，和物体的质量成反比．
生2：应该是和物体所受的合力成正比．
生3：我想力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方向应该和物体所受力的方向相同．
师：(总结)大家的发言非常好，那么我们得出的结论是不是一个定理性的结论呢?仅靠少量的实验是不行的，应该通过更为精确的实验和更多次的实验进行证明，不过我们大家在现有水平下能够得出这个结论是非常了不起的，这是我们下节课要学的牛顿第二定律的内容．
[课堂训练]
在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自做匀加速运动(阻力不计)．甲、乙两同学在一起议论，甲同学说：大人推力大，小孩推力小，因此重车的加速度大．乙同学说，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大．你认为他们的说法是否正确?请简述理由．
答：甲、乙两同学的结论和理由都不全面和充分，物体的加速度决定于物体所受的合外力和物体的质量．大人的推力虽然大，但车的质量也大，因此重车的加速度也不一定就大．小车的质量小，但是小孩的推力也小，因而轻车的加速度也不一定大．判断谁的加速度大，必须看各自的质量和合外力．
[小结]
本节我们学习了：
1．力是物体产生加速度的原因．
2．用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法．
3．物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致．
4．实验数据的处理方法．
学 生 活 动
作 业
[布置作业]
1．完成实验报告．
2．设计一种方案，测量自行车启动时的平均加速度
板 书 设 计
与加速度有关的因素
1．物体受的合外力 2．物体的质量
实验方法
控制变量法
实验过程与结论
物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大
合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小
教
学
后
记
4.3 牛顿第二定律
教 学 目 标
知识与技能
1．掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式．
2. 理解公式中各物理量的意义及相互关系．
3．知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的．
4．会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算．
过程与方法
1．通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气．
2．培养学生的概括能力和分析推理能力．
情感态度与价值观
1．渗透物理学研究方法的教育．
2．认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法．
3．通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣．
教学重点、难点
教学重点
牛顿第二定律的特点．
教学难点
1．牛顿第二定律的理解．
2．理解k＝1时，F=ma．
教 学 方 法
探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段
教具准备
多媒体课件
教 学 活 动
[新课导入]
师：利用多媒体播放上节课做实验的过程，引起学生的回忆，激发学生的兴趣，使学生再一次体会成功的喜悦，迅速把课堂氛围变成研究讨论影响物体加速度原因这一课题中去．
学生观看，讨论上节课的实验过程和实验结果．
师：通过上一节课的实验，我们知道当物体所受的力不变时物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系?
生：当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比，
师：当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系?
生：当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比．
师：当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢?
[新课教学]
一、牛顿第二定律
师：通过上一节课的实验，我们再一次证明了：物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比．
师：如何用数学式子把以上的结论表示出来?
生：a∝F/m
师：如何把以上式子写成等式?
生：需要引入比例常数k
a＝kF/m
师：我们可以把上式再变形为F=kma．
选取合适的单位，上式可以，简化。前面已经学过，在国际单位制中力的单位是牛顿．其实，国际上牛顿这个单位是这样定义的：质量为1 kg的物体，获得1 m／s2的加速度时，受到的合外力为1 N，即1 N=1 kg·m／s2 ．
可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F＝ma
这就是牛顿第二定律的数学表达式．
师：牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验的探究，它们的方向关系如何?
生：质量m是标量，没有方向．合力的方向与加速度方向相同．
师：对，我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢?
生：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同．
师：加速度的方向与合外力的方向始终一致，我们说牛顿第二定律具有同向性。
[讨论与交流]
(多媒体演示课件)一个物体静止在光滑水平面上，从某一时刻开始受到一个方向向右、大小为5 N的恒定外力作用，若物体质量为5 kg，求物体的加速度．若2 s后撤去外力，物体的加速度是多少?物体2 s后的运动情况如何?
学生进行分组讨论
师：请同学们踊跃回答这个问题．
生：根据牛顿第二定律F＝ma，可得a=F/m，代入数据可得a＝lm／s2， 2s后撤去外力，物体所受的力为零，所以加速度为零．由于物体此时已经有了一个速度，所以2 s以后物体保持匀速直线运动状态．
师：刚才这位同学说2s后物体不再受力，那么他说的对不对呢?
生：不对．因为此时物体仍然受到重力和水平地面对它的支持力．
师：那么在这种情况下的加速度又是多少呢?
生：仍然是零，因为重力和支持力的合力为零，牛顿第二定律中物体所受的力是物体所受的合力，而不是某一个力．
师：非常好．以后我们在利用牛顿第二定律解题时一定要注意这个问题，即用物体所受的合力来进行处理．
[课堂训练]
讨论a和F合的关系，并判断下面哪些说法不对，为什么．
A．只有物体受到力的作用，物体才具有加速度
B．力恒定不变，加速度也恒定不变
C. 力随着时间改变，加速度也随着时间改变
D．力停止作用，加速度也随即消失
答案：ABCD
教师点评：牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果是产生加速度．物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的．当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F＝ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失．这就是牛顿第二定律的瞬时性．
师：根据牛顿第二定律，即使再小的力也可以产生加速度，那么我们用一个较小的力来水平推桌子，为什么没有推动呢?这和牛顿第二定律是不是矛盾?
生：不矛盾，因为牛顿第二定律中的力是合力．
师：如果物体受几个力共同作用，应该怎样求物体的加速度呢?
生：先求物体几个力的合力，再求合力产生的加速度．
师：好，我们看下面一个例题．
多媒体展示例题
(例1)一物体在几个力的共同作用下处于静止状态．现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零，又逐渐使其恢复到原值(方向不变)，则…………………( )
A．物体始终向西运动 B．物体先向西运动后向东运动
C.物体的加速度先增大后减小 D．物体的速度先增大后减小
生l：物体向东的力逐渐减小，由于原来合力为零，当向东的力逐渐减小时，合力应该向西逐渐增大，物体的加速度增大，方向向西．当物体向东的力恢复到原值时，物体的合力再次为零，加速度减小．所以加速度的变化情况应该先增大后减小．
生2：物体的加速度先增大后减小，所以速度也应该先增大后减小．
生3：这种说法不对，虽然加速度是有一个减小的过程，但在整个过程中加速度的方向始终和速度的方向一致，所以速度应该一直增大，直到加速度为零为止．
师：对．一定要注意速度的变化和加速度的变化并没有直接的关系，只要加速度的方向和速度的方向一致，速度就一直增大．
多媒体展示例题
(例2)某质量为1 000kg的汽车在平直路面上试车，当达到72km／h的速度时关闭发动机，经过20s停下来，汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2 000 N，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)
生：物体在减速过程的初速度为72km／h＝20 m／s，末速度为零，根据a＝(v-vo)/t得物体的加速度为a＝一1 m／s2，方向向后．物体受到的阻力f＝ma＝一l 000 N．当物体重新启动时牵引力为2 000N，所以此时的加速度为a2=(F+f)/m＝1 m／s2，方向向车运动的方向．
师：根据以上的学习，同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤．
1．确定研究对象．
2．分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图．
3．求出合力．注意用国际单位制统一各个物理量的单位．
4．根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解．
师：牛顿第二定律在高中物理的学习中占有很重要的地位，希望同学们能够理解牛顿第二定律并且能够熟练地应用它解决问题．
[课堂训练]
如图4—3—1所示，一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动，滑到顶点后又返回斜面底端．试分析在物体运动的过程中加速度的变化情况．
解析：在物体向上滑动的过程中，物体运动受到重力和斜面的摩擦力作用，其沿斜面的合力平行于斜面向下，所以物体运动的加速度方向是平行斜面向下的，与物体运动的速度方向相反，物体做减速运动，直至速度减为零．在物体向下滑动的过程中，物体运动也是受到重力和斜面的摩擦力作用，但摩擦力的方向平行斜面向上，其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下，但合力的大小比上滑时小，所以物体将平行斜面向下做加速运动，加速度的大小要比上滑时小．由此可以看出，物体运动的加速度是由物体受到的外力决定的，而物体的运动速度不仅与受到的外力有关，而且还与物体开始运动时所处的状态有关．
[小结]
这节课我们学习了
1．牛顿第二定律：F＝ma．
2．牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性．
3．牛顿第二定律解决问题的一般方法．
学 生 活 动
作 业
[布置作业]
教材第85页问题与练习．
板 书 设 计
4.3牛顿第二定律
1.内容:物体的加速度跟所受的台力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同
2.表达式 F=ma
3.理解
(1)同向性：加速度的方向与力的方向始终一致
(2)瞬时性；加速度与力是瞬间的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失
(3)同体性：加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的
(4)独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果
教
学
后
记
4.4 力学单位制
教 学 目 标
知识与技能
1．了解什么是单位制，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
过程与方法：
1．让学生认识到统一单位的必要性．
2．使学生了解单位制的基本思想．
3．培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程的书写简化．
4．通过学过的物理量了解单位的重要性，知道单位换算的方法．
情感态度与价值观
1．使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想．
2．了解度量衡的统一对中国文化的发展所起的作用，培养学生的爱国主义情操．
3．让学生了解单位制与促进世界文化的交流和科技的关系．
4．通过一些单位的规定方式，了解单位统一的重要性，并能运用单位制对计算过程或结果进行检验．
教学重点、难点
教学重点
1．什么是基本单位，什么是导出单位．
2．力学中的三个基本单位．
3．单位制．
教学难点
统一单位后，计算过程的正确书写．
教 学 方 法
探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段
教具准备
多媒体课件
教 学 活 动
[新课导入]
展示张飞和姚明的图片
师：大家都认识这两个人吧．
生：认识，一个是张飞，一个是姚明．
师：那么大家知道他们的身高是多少呢?
生：《三国演义)上说张飞身高9尺．
师：按照现在的计算方法，张飞的身高应该是多少?
生：三尺是1 m，张飞的身高应该是3m．
师：姚明在当代应该是身高很高的人了，他的身高是多少?
生：2．26m．看起来张飞要比姚明高很多，打篮球一定1。a厉害．
师：并不是张飞比姚明高，而是古代的尺和现代的尺不一样．在我国有“伸掌为尺”的说法，我国三国时期(公元3世纪初)王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻．”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝(约公元前221年)至清末(约公元1911年)的2 000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0．230 9m到0．355 8m的变化，其差别相当悬殊．
师：大家如果经常看NBA介绍时会发现姚明的身高并不是说成2．26m，而是怎样介绍的呢?
生：我记得好像是几英尺几英寸，具体数值记不清了．
师：1英尺等于0．304 8m，1英寸为2．54 cm．大家如果不记得的话可以重新计算一下，也可以计算一下自己的身高是多少．大家知道尺和英尺是怎样来得吗?
生：不知道．
多媒体介绍 ．
在古代，人们常用身体的某些器官或部位的尺度作为计量单位．在遥远的古埃及时代，人们用中指来衡量人体的身长，认为健美的人身长应该是中指长度的19倍．各个国家，地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位．仅以长度为例，欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺．在英国，1掌尺相当于7．62 cm而在荷兰，1掌尺却相当于10cm．英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.304 8 m．10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸．1英寸为2．54cm．这位君王又别出心裁，想出了“码”这样
一个长度单位．他把从启己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91 cm，定为1码．到了1101年，亨利一世在法律上认定了这一度量单位，此后，“码”便成为英国的主要长度单位，一直沿用了1 000多年．在我国亦有“伸掌为尺”的说法．我国三国时期(公元3世纪初)王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻．”两臂伸开长八尼，就是一寻；从秦朝(约公元前221年)至清末(约公元1911年)的2 000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0．230 9 m到0.355 8m的变化，其差别相当悬殊．
[讨论与交流]
单位的不统一会造成什么样的困难?
参考答案：单位的统一有利于各个国家之间、一个国家各个地区之间进行文化交流和经贸往来，可以促进科学文化尽快地发展，使全球人类能够共享光明，共享人类文明进步的成果．
[新课教学]
(自学总结)
(投影问题)
1．什么是基本量，什么是基本单位?力学中的基本单位都有哪些，分别对应什么物理量?
2．什么是导出单位?你学过的物理量中哪些是导出单位?借助物理公式来推导．
3．什么是国际单位制?国际单位制中的基本单位共有几个?它们分别是什么?对应什么物理量?
注：在这个过程中，老师可以巡回指导学生自己总结，并帮助水平较差的同学进行总结．这个过程大约持续10min左右．然后让学生回答所提出的问题并巩固补充学生掌握的知识．
师：请同学们回答刚才这几个问题．1．什么是基本量，什么是基本单位?力学中的基本单位都有哪些，分别对应什么物理量?
生1：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叫做基本量，它们的单位叫做基本单位．
生2：力学中的基本量有长度、质量和时间．它们的单位分别是米、千克和秒．
师：2．什么是导出单位?你学过的物理量中哪些是导出单位?借助物理公式来推导．
生1：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位，叫做导出单位．
生2：我们学过的导出单位很多，比如加速度的单位m／s2，它可以根据公式a＝△v/t来进行推导．密度的单位是kg／m3，可以根据密度的计算公式:p＝m/v进行推导．
师：我们学过的力的单位牛顿是不是基本单位呢?
生：不是，牛顿也是一个导出单位．根据牛顿第二定律F＝ma，可得力的单位应该与质量的单位和加速度的单位有关．1 N＝1 kg·m／s2．
师：第三个问题：什么是国际单位制?国际单位制中的基本单位共有几个?它们分别是什么?对应什么物理量?大家设计一个表格来回答这个问题．
生：国际计量委员会在1960年在第11届国际计量大会上制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制．简称SI．
物理量的名称 单位名称 单位符号
长度 米 m
质量 千克(公斤) kg
时间 秒 s
电流 安(培) A
热力学温度 开(尔文) K
物质的量 摩(尔) mol
发光强度 坎(德拉) cd
(例)一个原来静止的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大?5s内通过的位移是多少?
[课堂训练)
1．一个原来静止在光滑水平面上的物体，质量是20kg，在两个大小都是50N且互成120°角的水平外力作用下，3 s末物体的速度是多大?3 s内物体的位移是多少?
2．现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空：
A.密度 B．米／秒 巴牛顿 D．加速度 巳质量 F．秒 G．厘米 H．长度 I．时间 J.千克
(1)属于物理量的是——(填前面的字母)．
(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有 ．
(3)在国际单位制中基本单位是——，属于导出单位的是——·
答案：(1)ADEHI (2)EHI (3)FJ BC
解析：要分清物理量和物理单位、基本单位和导出单位．
说明：本题容易把物理量和单位制混淆．
[小结]
通过本节课的学习，我们知道了什么是基本单位，什么是导出单位，什么是单位制，知道了力学中的三个基本单位以及统一单位后，解题过程的正确书写方法．
学 生 活 动
作 业
[布置作业]
教材第85页问题与练习．
板 书 设 计
物理量的名称
单位名称
单位符号
单位制
国际单位制
基本单位7个
力学单位3个
长度
米
m
质量
千克
kg
时间
秒
S
其他单位
导出单位
公式+基本单位
与所选单位制一致
教
学
后
记
4.5 牛顿第三定律
教 学 目 标
知识与技能
1．知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念．
2．理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决有关问题．
3．会区分平衡力与作用力和反作用力．
过程与方法
1．观察生活中力的相互作用现象，思考力的相互作用的规律．
2．通过实验探究力的相互作用规律．
3．通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可提高学生自信心并养成科学思维习惯．
情感态度与价值观
1．经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实、实事求是的科学态度．
2．通过研究性学习，获得成功的喜悦，培养学好物理的信心．
3．培养与人合作的团队精神．
教学重点、难点
教学重点
1．知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力．
2．掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题
3．区别平衡力与作用力和反作用力．
教学难点
区别平衡力与作用力和反作用力．
教 学 方 法
探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段
教具准备
弹簧秤、磁铁、小车、皮球、小磁针、白纸、大头针、火柴棒等，为每组学生准备一套，多媒体教学设备．
教 学 活 动
[新课导入]
师：大家回忆一下力是怎样定义的．
生：力是物体与物体间的相互作用．
师：什么是相互作用？
生：物体间的相互作用就是甲对乙有作用，同时乙对甲也有作用。
师：大家可以用生活中的例子验证以前学过的“力的作用是相互的”，
生1：可以用两块相同形状的海绵A、月，然后将它们对齐并相互挤压，可以观察到其形状发生了变化，因为力是使物体发生形变的原因，两块海绵都发生了形变，所以它们同时受到了力的作用．
师：为什么要用海绵进行实验呢?
生1：因为海绵的形变非常明显，很容易进行观察．
师：为什么这两块海绵的形状同时发生了变化?
生1：在相互挤压的过程中，海绵A对海绵月有力的作用，同时海绵B也对海绵A有力的作用．
生2：可以用力拍巴掌，两个巴掌同时感觉到力的作用．
生3：用橡皮擦擦去铅笔写的字，橡皮擦和纸同时受到力的作用．
师：大家分析得非常好，现在大家看这样一个实验．大家观察一下实验现象，分析一下为什么．
(实验演示)将甲、乙两个悬挂在同一高度的磁铁，慢慢地靠近些，可以看到它们很快地相向运动起来．
生：磁铁甲对磁铁乙施加了力，同时磁铁乙也对磁铁甲施加了力的作用．
[新课教学]
一、作用力和反作用力
总结以上实验现象
师：观察和实验表明：两个物体之间的作用总是相互的．甲物体对乙物体有作用力的同时，乙物体对甲物体也有力的作用，物体间这一对相互作用的力通常叫做作用力和反作用力．我们把其中一个力叫做作用力，另一个力就叫做反作用力．
师：现在我们知道了作用力和反作用力的概念，那么它们之间的关系是什么呢?大家猜想一下．
学生猜想讨论
生l：我认为作用力和反作用力大小相等．
生2：力是一个矢量，它们的方向也应该存在一个关系，我认为作用力和反作用力方向相反·
师：刚才两位同学猜想得很有道理，但是还需要进一步验证他们的猜想．大家想一下怎样来进行验证呢?
生：要通过实验．
师：那么要设计一个实验来验证作用力和反作用力之间的关系，应该怎样进行设计，需要什么样的器材，实验的原理又是什么呢?大家自己先进行讨论一下．
学生讨论，积极思考设计实验，选取实验器材
师：选取的器材应该具有什么特性?
生：选取的器材应该能够测量力的大小，这样才可以比较作用力和反作用力的大小．
师：我们常见的力的测量工具是什么?
生：弹簧秤．
师：我们需要几只弹簧秤呢?为什么?
生：两只，因为需要同时测量两个力．
师：怎样设计实验呢?同学们可以把自己的实验方案用投影展示出来．
学生用投影展示实验方案
生：把两个弹簧秤A和月连结在一起，如图4—5—1甲所示．
①用手拉弹簧秤A之前，两弹簧秤的示数均为零，说明两弹簧秤间无作用力；当用手拉弹簧秤A时，可以看到两个弹簧秤的指针同时移动．弹簧秤月的示数指出弹簧秤A对它的作用力F的大小，而弹簧秤A的示数指出弹簧秤月对它的反作用力F，的大小．可以看出，两个弹簧秤的示数是相等的；改变手拉弹簧的力，弹簧秤的示数也随着改变，但两个示数总相等．
这说明作用力和反作用力大小总是相等的，并且总是同时产生，同时变化，同时消失的．
②分析弹簧秤B受到A的拉力F方向向右，弹簧秤A受到B的拉力F，方向向左，这两个拉力在同一条直线上，这说明作用力与反作用力方向相反，作用在同一条直线上．
师：刚才这位同学演示得非常好，根据他的演示，同学们可以对照自己的实验设计，发现自己的优点和不足之处，然后进行实际的实验过程．
学生分组实验，老师巡回指导
[教师总结]通过上述练习可知；
(1)作用力和反作用力是发生在两个物体之间的一对力．
(2)任一物体既是对另一物体的施力物，同时也是另一物作用的受力物．
(3)相互作用的一对力中，任何一个力都可作为作用力或者反作用力．
师：除了这种实验方法之外，我们还可以借助一种现代化的实验手段——传感器来验证作用力和反作用力之间的关系．
投影演示和实物展示传感器，介绍传感器的用法
注意：学生初次接触传感器，对其应用的方法和使用的技巧还很不熟悉，应该鼓励学生自己阅读使用说明，通过阅读逐步独立掌握传感器的使用方法，在这个过程中还可以锻炼学生自主阅读科技说明书的能力，为以后走向社会打下良好的科学素养，为终身发展作好准备．学生用传感器做实验，体会先进科技带来的方便
师：通过我们的实验，我们可以得出什么样的结论呢?
生：我们可以得出作用力和反作用力之间的关系：作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．
[课堂训练]
在水平粗糙地面上滑行的木块，与地球之间的相互作用力有几对?
A.一对 B．两对 C．三对 D．四对
解析：答案应该选C．木块与地面之间的相互作用力分别是：木块对地面的压力和地面对木块的支持力；木块受到的地球的引力和它对地球的引力；木块对地面的摩擦力和地面对它的摩擦力．
二、牛顿第三定律
师：根据以上的实验结果，我们可以得到作用力和反作用力之间的关系，这就是牛顿第三定律的内容：
[多媒体展示]
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相等，方向相反，作用在同一直线上．
师：根据牛顿第三定律的内容，结合大家做的实验，我们来讨论总结一下作用力和反作用力的特点．
学生讨论总结，老师补充不完整的部分
生1：作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失．
生2：作用力和反作用力作用在两个相互作用的不同物体上，各自产生作用效果，不会抵消．
生3：作用力和反作用力是同一性质的力．
生4：物体间的相互作用力既可是接触力，也可以是非接触力．
[教师总结]从上例中可知．作用力和反作用力除了大小相等、方向相反、作用在同一直线上外，还有性质相同、作用对象不同的关系．所以我们可以用下面一句话概括作用力和反作用力之间的关系：
同值、同性、同变化，异物、反向、又共线．
(三)相互作用力与平衡力间的关系
[教师)请同学们回忆一下什么是平衡力?
[学生]作用在物体上的两个力，如果大小相等、方向相反．且作用在一条直线上，那么这两个力就是一对平衡力．
[教师]请同学们分析一下，手竖直握着酒瓶的瓶颈，而酒瓶静止时．瓶子的受力中有几对作用力和反作用力?有几对平衡力?作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系有何相同之处?
[学生门有两对作用力和反作用力．
[学生2]有一对平衡力．
[学生3]它们间的相同处有：
(1)大小都是相同的．
(2)方向都是相反的．
(3)都是在同一直线上．
[教师总结]通过上例分析可知，作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系的相同之处可以概括为：同值、共线、都反向．
[教师)g日么是不是说相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一样的呢?
[学生]不是一样的．
[教师]那它们究竟有什么区别呢?请同学们结合前面的例子，从作用对象、力的性质、作用效果，作用时间四个方面加以分析．
[学生活动]举例、讨论．
[教师]在学生讨论的基础上总结．作用力和反作用力的关系与两平衡力关系的不同点主要有：
(1)作用对象不同
作用力和反作用力是作用在两个物体上的，而平衡力是作用在同一物体上的．
(2)力的性质是不相同的
作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力中的两个力不一定同性．
(3)作用效果不同
作用力和反作用力由于作用在不同的研究对象上，所以它们的作用效果不能相互抵消，而平衡力中的两个力作用在同一物体上，它们的作用效果是可以相互抵消的，这也正是我们所说的“平衡”的真实体现．
(4)作用时间不同
作用力和反作用力是同生、同灭、同变化的，而平衡力都不一定要有这种关系，它可以一个力消失而另一个力独立存在．同时也可以一个力不变而另一个力变化．
学生讨论，多媒体展示表格
一对作用力和反作用力
一对平衡力
相同点
大小相等，方向相反，作用在同一条直线上
作用在两个相互作用的物体上
作用在同一物体上
不同点
一定是同性质的力
力的性质不一定相同
一定同时产生、同时消失
不一定同时产生、同时消失
力的作用效果不能抵消
力的作用效果可以相互抵消
(课堂训练)
跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法哪些是正确的………………( )
A．运动员给地面的压力大于运动员受到的重力
B．地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力
C．地面给运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D．地面给运动员的支持力等于运动员对地面的压力
i)析与解答：地面给运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，永远大小相等，方向相反，作用在一条直线上，与运动员的运动状态无关．所以选项C错误，选项D正确．跳高运动员从地面起跳的瞬间，必有向上的加速度，这是因为地面给运动员的支持力女于达运动员受到的重力，运动员所受合外力竖直向上的结果．所以选项B正确．依据牛顿第三定律可知，选项A正确．
答案：ABD
[小结]
学生在以前前的学习中，容易形成死记硬背的习惯，所以对学生所学内容很可能只是机械记，而没有深入地思考，因此教师应尽量放手让学生自己发现、探索、总结、例证等等，才能让学生真正地抓住重点，突破难点．对于应用牛顿第三定律的学习，学生更容易眼高手低，总觉得很简单，但大部分学生并没真正地理解．这一节课从实验人手，让学生自己分析总结，得出结论，这样可以加深学生的理解．
学 生 活 动
作 业
[布置作业]
教材第88页问题与练习．
板 书 设 计
一、力是物体间的相互作用
二、牛顿第三定律
三、作用力和反作用力与平衡力的比较
1．作用力
1．内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上
1．相同点：大小、方向、是否在一条直线上
2．反作用力
2．理解
2．不同点
教
学
后
记
4.6 用牛顿定律解决问题
教 学 目 标
知识与技能
1．知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题．
2．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法．
3．能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析．
4．能根据物体的受力情况推导物体的运动情况．
5．会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题．
过程与方法
1．通过实例感受研究力和运动关系的重要性．
2．通过收集展示资料，了解牛顿定律对社会进步的价值．
3．培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力．
4．帮助学生提高信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题的能力和交流、合作能力．
5．帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题的解题规律的能力．
6．让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用．
情感态度与价值观
1．初步认识牛顿运动定律对社会发展的影响．
2．初步建立应用科学知识的意识．
3．培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力．
教学重点、难点
教学重点
1．已知物体的受力情况，求物体的运动情况．
2．已知物体的运动情况，求物体的受力情况．
教学难点
1．物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用．
2．正交分解法．
教 学 方 法
探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段
教具准备
多媒体教学设备．
教 学 活 动
[新课导入]
利用多媒体投影播放汽车的运动，行星围绕太阳运转，“神舟”五号飞船的发射升空及准确定点回收情景、导弹击中目标的实况录像资料．
学生观看录像，进入情景
师：我国科技工作者能准确地预测火箭的变轨、卫星的着地点，他们靠的是什么?
生：牛顿运动定律中力和运动的关系．
师：利用我们已有的知识是否也能研究这一类问题?
生：不能，因为这样一类问题太复杂了，应该是科学家的工作．
师：一切复杂的问题都是由简单的问题组成的，现在我们还不能研究如此复杂的运动，但是我们现在研究问题的方法将会对以后的工作有很大的帮助．我们现在就从类似的较为简单的问题人手，看一下这一类问题的研究方法．
[新课教学]
一、从受力情况分析运动情况
师：大家看下面一个例题．
多媒体投影展示例题，学生分析讨论，尝试解决
例题：一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在6．4 N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动．物体与地面间的摩擦力是4．2 N．求物体在4s末的速度和4s内的位移．
师：本题研究对象是谁?
生：本题的研究对象是在水平面上运动的物体．
师：它共受几个力的作用?
生：它一共受到四个力的作用，分别是物体的重力，方向竖直向下；地面对它的支持力，方向垂直地面向上，这两个力的合力为零；水平向右的拉力和水平向左的摩擦力．
师：物体所受的合力沿什么方向?大小是多少?
生：物体所受的合力沿物体的运动方向即向右，大小等于F-f＝6.4N-4.2N＝2.2 N．
师：本题要求计算位移和速度，而我们只会解决匀变速运动问题．这个物体的运动是匀变速运动吗?依据是什么?
生：这个物体的运动是匀加速运动，根据是物体所受的合力保持不变．
师：经分析发现该题属于已知受力求运动呢，还是已知运动求受力呢?
生：是已知受力情况求物体的运动情况．
师：通过同学们的分析，在分析的基础上，画出受力分析图，并完整列出解答过程．
多媒体显示学生的受力分析图(如图4—6—1)
师：受力分析的图示对研究这一类问题很有帮助，特别是对一些复
学 生 活 动
作 业
板 书 设 计
教
学
后
记
4.7 用牛顿定律解决问题
教 学 目 标
知识与技能
1．理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件．
2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题．
3．通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质．
4．进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤．
过程与方法
1．培养学生的分析推理能力和实验观察能力．
2．培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力．
3．引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质．
情感态度与价值观
1．渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题．
2．培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神．
教学重点、难点
教学重点
1．共点力作用下物体的平衡条件及应用．
2．发生超重、失重现象的条件及本质．
教学难点
1．共点力平衡条件的应用．
2．超重、失重现象的实质．正确分析受力并恰当地运用正交分解法．
教 学 方 法
探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段
多媒体教学设备，体重计、装满水的塑料瓶等．
教 学 活 动
[新课导入]
师：上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的两种方法，根据物体的受力情况确定物体的运动情况和根据物体运动情况求解受力情况．这一节我们继续学习用牛顿运动定律解题．
师：我们常见的物体的运动状态有哪些种类?
生：我们常见的运动有变速运动和匀速运动，最常见的是物体静止的情况．
师：如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何?
生：如果物体受力平衡的话，物体将做匀速直线运动或静止，这要看物体的初速度情况．
[新课教学]
一、共点力的平衡条件
师：那么共点力作用下物体的平衡条件是什么?
生：因为物体处于平衡状态时速度保持不变，所以加速度为零，根据牛顿第二定律得：物体所受合力为零．
师：同学们列举生活中物体处于平衡状态的实例．
生1：悬挂在天花板上的吊灯，停止在路边的汽车，放在地面上的讲桌以及放在讲桌上的黑板擦等等．
生2：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间．
师：大家讨论一下竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态，
学生讨论，回答提问
生1：竖直上抛的最高点物体应该处于平衡状态，因为此时物体速度为零．
生2：我不同意刚才那位同学的说法，物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态，并不是物体运动速度为零的位置．处于竖直上抛最高点的物体只是在瞬间速度为零，它的速度立刻就会发生改变，所以不能认为处于平衡状态．
师：刚才的同学分析得非常好，大家一定要区分到底是速度为零还是合外力为零时物体处于平衡状态，经过讨论分析我们知道应该是合外力为零时物体处于平衡状态．为了加深同学们对这个问题的理解，我们通过一个例子来进一步探究物体的平衡是怎样进行研究的，
多媒体投影课本中的例题、三角形的悬挂结构及其理想化模型
师：轻质细绳中的受力特点是什么?
生：轻质细绳中的受力特点是两端受力大小相等，内部张力处处相等．
师：节点O的受力特点是什么?
生：节点O的受力特点是一理想化模型，所受合外力为零．
师：我们分析的依据是什么?
生：上面的分析借助牛顿第二定律进行，是牛顿第二定律中合力等于零的特殊情况．
师：同学们把具体的解答过程写出来．
投影学生的解答过程
解答：如图4—7—1所示,F1、F2、F3三个力的合力为零，表示这三个力在x方向的分矢量之和及y轴方向的分矢量之和也都为零，也 就是：
F2一Flcos?＝0
师：在这个同学解题的过程中，他采用的是什么方法?
生：正交分解法：将其中任意一个力沿其余两个力的作用线进行分解，其分力必然与其余两个力大小相等．
师：除了这种方法之外，还有没有其他的方法?
生1：可以用力的合成法，任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反．
生2：也可以用三角形法，将其中任意两个力进行平移，使三个力首尾依次连接起来，应构成一闭合三角形．
师：总结：处理多个力平衡的方法有很多，其中最常见的就是刚才几位同学分析的这三种方法，即正交分解法、力的合成法和三角形定则．这几种方法到底采用哪一种方法进行分析就要看具体的题目，在实际操作的过程中大家可以灵活掌握．
二、超重和失重
(学生实验)
一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数．注意观察接下来的实验现象．
学生活动：观察实验现象，分析原因
师：甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
生：体重计的示数发生了变化，示数变小了．
师：甲突然站起时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
生：体重计的示数发生了变化，示数变大．
师：当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢?
生：这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的．而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化．
这位同学分析得非常好，我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小．大家再看这样一个问题：
多媒体投影例题：人站在电梯中，人的质量为m．如果当电梯以加速度。加速上升时，人对地板的压力为多大?
学生思考解答
生1：选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力．由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力．
生2：取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程F—G=ma，由此可得：F＝G+ma＝m(g+a)人对地板的压力F与地板对人的支持力大小相等，即F’＝m(g+a)由于m(g+a)>mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大．
师：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体受到的重力的现象称为超重现象．物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢?
生：物体的加速度方向向上．
师：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的?
生：应该是加速上升．
师：大家看这样一个问题：
投影展示：人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大?
学生讨论回答
生1：此时人对地板的压力也是大于重力的，压力大小是：F＝m(g+a)．
生2：加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下．
师：大家再看这样几个问题：
(投影展示)
1．人以加速度A加速向下运动，这时人对地板的压力多大?
2．人随电梯以加速度。减速上升，人对地板的压力为多大?
3．人随电梯向下的加速度a＝g，这时人对地板的压力又是多大?
师：这几种情况物体对地板的压力与物体的重力相比较哪一个大?
生：应该是物体的重力大于物体对地板的压力．
师：结合超重的定义方法，这一种现象应该称为什么现象?
生：应该称为失重现象．当物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力小于物体重力的现象称为失重．
师：第三种情况中人对地板的压力大小是多少?
生：应该是零．
师：我们把这种现象叫做完全失重，完全失重状态下物体的加速度等于重力加速度g．
师：发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化?
生：没有发生变化，只是物体的视重发生了变化．
师：为了加深同学们对完全失重的理解，我们看下面一下实验，仔细观察实验现象．
课堂演示实验：取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动．
生：观察到的现象是水并不从小孔中喷出，原因是水受到的重力完全用来提供水做自由落体运动的加速度了．
师：现在大家就可以解释人站在台秤上，突然下蹲和站起时出现的现象了．
[课堂训练]
1．某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中…………………………( )
A.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变
B．此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大
C.台秤的示数先增大后减小
D.台秤的示数先减小后增大
答案：D
2．如图4—7，4所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为( )
A．F：mg B.Mg C．F：(M+m)g D．F>(M+m)g
答案：D
3．在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重力，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是……………………………………………………( )
A.读数偏大，表明装置加速上升
B．读数偏小，表明装置减速下降
C.读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动
D．读数准确，表明装置匀速上升或下降
答案：C
[小结]
本节课是牛顿运动定律的具体应用，分别是两种特殊情况，一种是物体受合力为零时物体处于平衡状态时的分析，应该注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵活运用，另一种情况就是物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象．对于这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了(甚至消失了)，地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化．即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小．当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系．超(失)重现象是指物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于(小于)重力的现象．
“超重“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向．
学 生 活 动
作 业
板 书 设 计
§4.7 用牛顿定律解决问题2
一、共点力的平衡条件
1．在共点力的作用下物体的平衡条件是合力为零
2．力的合成方法；平行四边形定则和三角形定则
二、超重和失重
1.超重： 当物体加速度方向向上时，物体处于超重状态
物体的运动情况：加速上升或减速下降
2.失重：当物体加速度方向向下时，物体处于失重状态
物体的运动情况：减速上升或加速下降
3.完全失重：物体下落的加速度等于重力加速度
4.实质：对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化，而物体实际重力不发生变化
教
学
后
记
课件20张PPT。课件38张PPT。课件21张PPT。如图所示,放置于水平地面质量是10 kg的物体,在与水平方向成37°的斜向右上方的拉力F=100 N的作用下,由静止开始沿水平地面做直线运动,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2),试求:
(1)5 s末物体的速度大小和5 s内物体的位移;
(2)拉力F多大时物体可以做匀速直线运动?解析:(1)以物体为研究对象进行受力分析,建立直角坐标系如图所示,根据牛顿第二定律得,x方向有Fcos 37°-Ff=ma
y方向有Fsin 37°+FN-mg=0
又Ff=μFN
联立解得a=6 m/s2
5 s末物体的速度大小
v=at=6×5 m/s=30 m/s
5 s内物体通过的位移(2)物体做匀速运动时加速度为零,可得
Fcos 37°-μ(mg-Fsin 37°)=0
解得F=45.5 N。
答案:(1)30 m/s 75 m (2)45.5 N课件36张PPT。课件21张PPT。
