2012年高中物理学业水平测试课件专题六牛顿运动定律及实验

(共25张PPT)
主题 内容 要求
牛顿运动定律 牛顿运动定律及其应用 Ⅱ
实验与探究 实验：验证牛顿运动定律 Ⅰ
一、牛顿第一定律
1．定律内容
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．
2．理解时应注意
(1)定律指出了任何物体在任何情况下都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的固有属性——惯性；
(2)定律明确了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态——即产生加速度的原因；
(3)定律是一条自然规律，也叫惯性定律，是指物体在没有受到外力或合外力为零的情况下，才能保持原来的运动状态；也可以用于某个方向．即某个方向不受外力或受到的合外力为零，则这个方向保持原来的运动状态不变；
(4)不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验直接验证，它是建立在大量实验现象的基础上，通过逻辑推理而发现的，它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法：通过观察大量的实验现象利用逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律．
二、惯性及对惯性的理解
1．惯性是指物体总有保持自己原来状态(速度)的本性，不能克服和避免．
2．惯性是物体的固有属性，惯性与物体的运动状态无关，与是否受力无关，只与物体质量有关，因此惯性是不能克服和避免的．
3．物体的惯性大小是描述物体保持原来状态的本领强弱，物体惯性大，保持原来的运动状态的本领强．
质量是物体惯性大小的量度，质量大的物体运动状态难改变，惯性就大；质量小的物体运动状态容易改变，惯性就小．
4．惯性不是力，惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质．
三、运动状态的改变
1．运动状态的改变是指运动速度的改变即速度大小或方向的改变．
2．运动状态改变的实质
无论是速度大小改变，还是方向的改变；都会产生加速度，因此，力是产生加速度的原因，而不是维持物体运动状态的原因．
3．运动状态改变与什么有关
与物体所受到的外力和物体质量有关．如：用一个大力和用一个小力拉同一物体，力大的使物体产生的加速度比力小的产生的加速度要大，如用相同的力拉一辆空车和拉一辆装满货物的车，非常明显地知道空车产生的加速度要比装满货物的车的大．
四、牛顿第二定律
1．定律的表述
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F＝ma (其中的F和m、a必须相对应)
2．对定律的理解：
(1)瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这种对应关系表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变．合外力变化时加速度也随之变化．合外力为零时，加速度也为零．
(2)矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式．公式a＝ 只表示加速度与合外力的大小关系．矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致．
(3)同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体(或物体系)而言，即F与a均是对同一个研究对象而言．
(4)独立性：是指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，物体的加速度即是这些加速度的矢量和．
(5)局限性：牛顿第二定律只适用于惯性参照系、只适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒子．
3．牛顿第二定律确立了力和运动的关系
牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系．联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度．
五、牛顿第三定律
1．定律
两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上，这就是牛顿第三定律．
2．表达公式：F′＝－F.
3．理解牛顿第三定律时要注意
(1)两个物体之间的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．
(2)作用力与反作用力总是成对出现，同时产生、同时变化、同时消失．
(3)作用力与反作用力的不可叠加性，作用力与反作用力作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力，二力的作用效果不能抵消．
(4)作用力与反作用力一定是同性质的力．
(5)物体间的相互作用力既可以是接触力，也可以是场力．
六、一对平衡力和一对作用力与反作用力的区别
一对作用力和
反作用力 一对平衡力
作用对象 两个物体 同一个物体
作用时间 同时产生、
同时消失 不一定同时产
生或同时消失
力的性质 一定是同性质 不一定是同性质
作用效果 各自产生不同效果 使物体处于平衡状态
七、实验：验证牛顿运动定律
1．实验原理：利用控制变量法，图象法．分别探究加速度与物体质量、加速度与物体受力的关系．
2．实验环节
(1)探究物体的加速度与质量的关系：保持物体受到的合外力不变，改变物体质量，利用a－ 图象确定a与M的关系．
(2)探究物体的加速度与外力的关系：保持物体的质量不变，改变物体受到的合外力，利用a－F图象确定a与F的关系.
(单选Ⅰ)(2010年天津学业水平测试)下列关于惯性的说法正确的是(　　)
A．物体运动时才具有惯性
B．物体静止时才具有惯性
C．物体的速度越大惯性越大
D．物体的质量越大惯性越大
解析：质量是物体惯性大小的量度．惯性与物体所处的运动状态无关．
答案：D
(单选Ⅱ)(2010年广东学业水平测试)一个物体在10 N合外力的作用下，产生了5 m/s2的加速度，若使该物体产生8 m/s2的加速度，所需合外力的大小是(　　)
A．12 N　　　　　　　　B．14 N
C．16 N D．18 N
解析：由牛顿第二定律F＝ma.当F＝10 N时a＝5 m/s2得m＝2 kg.若a＝8 m/s2，则F＝16 N.
答案：C
点评：本题属于“应用”层次，考查牛顿第二定律的应用．
(单选Ⅰ)马拖着一根树干在粗糙的水平地面上作加速直线运动，已知马对树干的拉力为F1，树干对马的拉力为F2，则有(　　)
A．F1>F2 B．F1＝F2
C．F1解析：马拉树干的力和树干拉马的力是作用力与反作用力，二者必定大小相等、方向相反．B正确．
答案：B
(单选Ⅰ)以下说法正确的是(　　)
A．同一辆汽车速度大时比速度小时刹车距离大，表明速度大时惯性大
B．只有静止和匀速直线运动的物体才具有惯性
C．物体只有受外力作用时才有惯性，力是改变惯性的原因
D．力是使物体产生加速度的原因
解析：因为惯性是物体的固有属性，任何时候都有，其大小仅与质量有关，与是否受力和运动状态无关，所以A、B、C都错；力才是运动状态改变——产生加速度的原因，故D正确．
答案：D
(单选Ⅰ)在探究牛顿第二定律的实验中，使用气垫导轨的主要目的是(　 　)
A．减小噪声 B．减小滑块速度
C．增加摩擦力 D．减小摩擦力
解析：气垫导轨的主要目的是减小摩擦力，让物体在近似光滑的水平面上运动．
答案：D
点评：若不是用气垫导轨做实验，而是让物体在木板上运动，则一定要平衡摩擦力.
1．(多选)(2010年广东学业水平测试)下列关于惯性的说法正确的是(　　)
A．汽车的质量越大，惯性越大
B．汽车的速度越大，惯性越大
C．汽车静止时，车上的乘客没有惯性
D．汽车急刹车时，乘客的身体由于惯性而发生倾斜
解析：惯性是物体本身所具有的一种性质，与运动状态及受力与否等无关，质量是惯性大小的唯一量度，故AD对．
答案：AD
2．(单选Ⅰ)(2010年深圳模拟)一个物体放在光滑水平面上，现用水平力F拉动物体，产生的加速度为a，若将水平拉力改为2F，则该物体的加速度为(　　)
A．a　　　　　　　　　　B．2a
C．3a D．4a
解析：由牛顿第二定律知F＝ma,2F＝ma′ a′＝2a，故选B.
答案：B
3．(单选Ⅰ)一物体的质量为2 kg，当受到的合外力为8 N时，由牛顿第二定律可以求出物体的加速度为(　　)
A．2 m/s2 B．20 m/s2
C．8 m/s2 D．4 m/s2
4．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平模拟)有质量分别为80 kg和40 kg的A、B两人，分别以4 m/s和8 m/s的速度运动，它们的惯性大小情况是(　　)
A．一样大　　　　　　　　B．A比B大
C．B比A大 D．无法确定
解析：由于惯性大小是由质量去量度，与物体运动速度及受力与否无关，故选B.
答案：B
5．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)关于一对作用力和反作用力，下列说法正确的是(　　)
A．它们的方向相同
B．它们的大小不相等
C．它们同时产生，同时消失
D．它们作用在同一物体上
解析：由作用力与反作用力的关系可知，C对．
答案：C
一、单项选择题(Ⅰ)(1－10)
1．以下说法中错误的是(　 　)
A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律
B．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
C．在水平地面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力维持木块运动
D．物体运动状态发生变化时物体必定受到外力的作用
C
二、单项选择(Ⅱ)(11－16)
11．粗糙水平地面上有一木箱，现用一水平力拉着木箱匀速前进，则(　 　)
A．木箱所受的拉力和地面对木箱的摩擦力是一对作用力和反作用力
B．木箱对地面的压力和木箱所受的重力是一对作用力和反作用力
C．木箱所受的重力和地面对木箱的支持力是一对平衡力
D．木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对平衡力
A
三、多项选择题(17－20)
17．关于惯性，下述说法正确的是(　　)
A．惯性即是指物体原来静止的总保持静止、原来运动的总保持匀速直线运动的性质
B．静止的火车启动时速度变化缓慢，物体静止时惯性大
C．乒乓球可快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故
D．在宇宙飞船内的物体不存在惯性
解析：保持静止或匀速运动状态是物体的固有性质，如果没有外力迫使它改变，那么物体的运动状态不会改变，A正确；惯性与运动状态无关，B错；惯性只与物体质量有关，质量小惯性也小，运动状态容易改变，C正确；宇宙飞船内物体的质量照样存在，故宇宙飞船内的物体也有惯性．
答案：AC