牛顿运动定律教案

1、 第三章：牛顿运动定律 3.1牛顿第一定律 教学目标 1 知道理想实验是科学研究的重要方法 2 知道牛顿第一定律的建立过程 3 知道牛顿第一定律的内容和意义 4 知道什么是惯性，会正确利用惯性解释现象 5 正确理解力和运动的关系 重难点 1 牛顿第一定律、惯性 2 对牛顿第一定律及惯性的理解 教学过程 一、引入 要想物体加速运动，必须对物体施加力的作用，要想物体减速，同样也必须对物体施加力的作用，那么力与运动究竟有和关系？这正是本节课讨论的问题 二、新课 1 历史的回顾 代表人物 m=0.4kg 瞬时性：物体在某一时刻的加速度与该时刻的合外力相关：力恒定不变，加速度也恒tt s maF? m

2、kg F kg·m/s2=N a m/s2 物质的量 对力与运动关系的看法 x= a= 1/m= 摩尔 mol A亚里士多德 m=0.6kg m=0.8kg 2 导出单位的推导举例：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要停下来。即力是维持物体运动的原因。 x= a= 1/m= x= a= 1/m= 伽利略 公式 已知量s在水平面上的物体之所以停下来，是由于受到摩擦力的原因。如果没有摩擦力，物体会一直运动下去。 a/m·s-2 单位 所求量 单位 s m 45°笛卡尔 次数 F/N 1 0.1 tv? vvat0? 如果没有其他原因，运动的物体将

3、继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 a/m ·s -2 0.400.50v m/s t s v m/s a m/s2 （1） 主要代表人物及其观点 （2） 伽利略的理想实验 事实：两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。 假设推理：如果没有摩擦，小球将上升到释放的高度；减小第二个斜面的倾角，小球在第二个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程。 结论：当第二个斜面成为水平面时，小球由于达不到原来的高度，将沿水平面持续运动。 总结：伽利略的这个“实验”并不是在实验室里所进行的物理实验，而是一种抽象思维方法。他在可靠的事实基础上进行

4、假设推理，然后得出结论光滑水平面上物体的运动不需要力来维持。这是科学研究的重要方法假设推理法。 2 牛顿第一定律 伽利略和笛卡尔等人对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他们都没有准确地给出运动与力的关系，牛顿在总结前人研究的基础上，根据他自己的研究，系统地总结了力与运动的关系，提出了三条运动定律，其中第一条定律叫牛顿第一定律 （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，直到有外力使它改变这种状态为止。（也叫惯性定律） （2） 定律的理解 物体不受外力时的状态是匀速直线运动状态或静止状态，说明力不是维持物体 运动的原因。 受到外力时物体改变运动状态，说明力是改变运动状态的原因

5、，或者说力是使物体速度改变的原因，力是产生加速度的原因。 运动速度发生变化速度大小变，方向不变速度大小不变，方向变速度的大小和方向均改变有加速度产生运动状态的改变 一切物体都有总想保持原来运动状态的性质，这种性质叫惯性。 （3） 惯性的理解： 惯性是物体的固有属性 一切物体在任何情况下（不管是正在保持运动状态的，还是正在改变运动状态的）都有保持原来运动状态的“想法”，这种想法就是惯性。 惯性的表现 I 不受外力时：表现为保持原来的运动状态。 物体在不受外力时，“想法”就付诸“行动”了。 II 受外力时：表现为运动状态改变的难易程度上。 物体在受到外力时，虽然行动上没有表现出保持原来的运动状态，

6、但是保持原来运动状态的“想法”却一刻也没有停止过，故惯性依然存在。同样大小的力作用在不同物体上，有的物体运动状态改变的快，说明这个物体运动状态容易改变，惯性小；有的物体运动状态改变的慢，说明这个物体运动状态难改变，惯性大。 （4）惯性与质量： 同样大小的力作用在质量大的物体上产生的加速度小 运动状态难改变惯性大 同样大小的力作用在质量小的物体上产生的加速度大 运动状态易改变惯性小 例1：关于牛顿第一定律的下列说法，正确的是（ ） A. 牛顿第一定律是实验定律 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 例2：关于惯性，说

7、法正确的是（ ） A. 物体只有在静止或匀速直线运动时才有惯性 B. 物体只有在受到外力时才有惯性 C. 物体的运动速度大，惯性就大 D. 物体在任何情况下都有惯性 例3：突然拉动小车时，木块为什么向后倾倒？小车突然停下时，木块为什么向前倒？（利用惯性解释现象） 例4：关于力，下列说法正确的是（ ） A. 物体如不受任何力的作用，一定处于静止状态 B. 力是使物体速度发生改变的原因 C. 物体朝什么方向运动，则在这个方向上一定受到力的作用 D. 物体不受任何外力，也可以作曲线运动 例5：关于惯性大小的判定，下列说法正确的是（ ） A. 在相同外力作用下，质量小的物体产生的加速度大，运动状态容易

8、改变，惯性小 B. 在相同外力作用下，质量大的物体产生的加速度小，运动状态难以改变，惯性大 C. 在速度变化快慢相同的情况下，质量大的物体所需的作用力较大，它的惯性较大 D. 在速度变化快慢相同的情况下，无论质量的大小，因改变物体运动状态的难易程度相同，故惯性大小相同 42 探究加速度与力、质量的关系 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

9、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 教学重难点： 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 教学过程： 一、引入 思考：物体的加速度a可能和哪些因素有关？ 当物体质量一定时，物体的加速度随着力的增大而增大；当力的大小一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。那么加速度与力、质量之间具体有什么定量关系呢？ 二、授新： 1 探究思路： 控制变量法的关系与不变，研究保持的关系与不变，研究保持?maFFa

10、m 2 实验方案 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。（当盘中砝码数目不变时，小车的运动可以视为初速度为0的匀加速直线运动） （1）怎样测量（或比较）物体的加速度？ mF2F1<F2mF1m1Fm2Fm1<m2 测量：用刻度尺测量位移，秒表测时间，由22221txaatx?可测得加速度，或可安装打点计时器，利用纸带测量加速度。 比较：由22txa? 有：2121xxaa?。由位移比可得加速度之比。 （2）怎样提供和测量物体所受的拉力F ？ 本实验采用砝码盘和砝码的总重力来代替绳子对小车的拉力，前提条件是两者尽可能相等。只有

11、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。 3 实验模拟： 观察实验数据，填表： （1 ）保持m不变，研究a与F的关系： F=0.1N x= a= F=0.2N x= a= F=0.3N x= a= F=0.4N x= a= （2）保持F不变，研究a与m的关系： 4 数据处理（图像法） （1）保持m不变，研究a与F的关系： （2）保持F不变，研究a与m的关系： 次数 m/kg m1 /kg-1 a/m ·s -2 1 0,22 0.43 0.64 0.8 m=0.2kg x= a= 1/m= 2 0.2 3 0.3 4 0.4 F/ / N0.1

12、00.200.300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5a/m·s-20.10.20.30.40.50 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 /kg -1m1 5 探究结论：物体的加速度与物体所受的合外力成正比，而与物体的质量成反比。 6 练习：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

13、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 三、板书设计： 1与加速度有关的因素： （1）物体的合外力 （2）物体的质量 2探究思路：控制变量法 （1）保持m不变，研究a与F的关系 （2）保持F不变，研究a与m的关系 3实验方案：砝码拉小车，使小车做初速度为0的匀加速直线运动。 （1）测量（比较）加速度的方法：22txa?（让小车运动相同的时间） （2）提供力的办法：在砝码总质量远小于小车的质量时，可用砝码总重力代替绳子的拉力。 4实验模拟： 5实验结论：物体的加速度与物体

14、所受的合外力成正比，而与物体的质量成反比。 4.3牛顿第二定律 教学目标 1知识目标 （1） 理解加速度与力和质量的关系 （2） 知道得到牛顿第二定律的实验过程 （3） 理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义 （4） 能运用牛顿第二定律解答有关问题 2能力目标 培养学生实验能力，分析能力和解决问题的能力 3德育目标 （1） 使学生知道物理学中研究问题时的常用方法：控制变量法 （2） 使学生知道大胆猜想是科学研究的第一步 教学重难点 （1） 牛顿第二定律的实验过程 （2） 牛顿第二定律的理解和运用 教学过程 推广 ?37（1） F合是指研究对象所受的合外力，而不是其中的一个力或几个力。 例1

15、：质量为m的物体放在粗糙的水平面上，水平拉力F作用在物体上，物体产生的加速度为a，若作用在物体上的水平拉力变为2F，则物体产生的加速度（ ） A. 小于a B. 等于a C. 在a和2a之间 D. 大于2a （2） 矢量性：公式中的等号不仅表示大小相等，还表示a与F合方向相同 例2：如图，沿水平方向作匀变速直线运动的车厢内，悬挂小球的细线偏离竖直方向37°角，球与车厢保持相对静止，球的质量是1kg。（g取10m/s2） 例3：在倾角为?的斜面上静止释放一物体，发现该物体开始下滑，已知物体与斜面间的动摩擦因数为?，求该物体下滑的加速度；若在斜面底端给物体沿斜面向上的初速度，使之上滑，则

16、上滑时的加速度为多少？ （3） 定不变；力随时间变化，加速度也随时间变化；合外力某时刻停止作用，加速度同时变为0。 例4：在光滑水平面上做匀加速直线运动的物体，当它所受合外力逐渐减小而方向不变时，则物体的（ ） 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 例5：如图所示，A、B是质量相等（都等于m）的小球，甲图中两球用细线连接后再用细绳吊在顶板上，乙图中两球用轻弹簧连接再用细绳吊在顶板上，现分别把A球上部的细绳剪断，问剪断细绳的瞬间，甲乙两图中A、B 两球的加速度各为多少？ （4） 同一性：F合

17、与a对应同一个研究对象，F合中的每个力均应是研究对象受到的力。 （5） 独立性：作用在物体上的每一个力都会产生一个加速度，实际表现出来的加速度为这些加速度的矢量和。 ?ABBA 30 °例6：质量为2kg的质点同时受到相互垂直的两个力F1、F2的作用，如图，其中，F1=3N，F2=4N，求质点的加速度。 例7：质量为m=50kg的物体放在商场的自动电梯上，随电梯一起斜向上以加速度a=4m/s2匀加速上升，电梯的倾角为30°，试求物体对电梯的压力和摩擦力。 例8：如图，一个小球从竖直立在地面上的弹簧的正上方某处开始自由下落，从小球与弹簧接触开始到弹簧压缩到最短，小球做什么样的

18、运动？ 1F2F 4.4力学单位制 教学目标 1 知道什么是单位制，什么是基本单位，什么是导出单位 2 知道力学中的三个基本单位 3 明确单位制在物理计算中的应用 重难点 1 什么是基本单位、导出单位 2 力学中的三个基本单位 教学过程 一、基本单位和导出单位 1 规定下表中这几个物理量为基本物理量，这几个基本物理量的单位叫基本单位，其他所有的物理量均可由基本物理量导出，故其他物理量的单位叫导出单位 其中，长度、质量、时间是力学中的三个基本物理量 vm? m kg ? kg/m3 v m3 Fsw? F kg·m/s2=N W kg·m2/s2=N·m=J s m

19、 二、单位制：由基本单位和导出单位等一系列单位所构成的单位体系叫单位制，又叫国际单位制。 课堂小结： 基本单位 单位制 导出单位 物理量名称 单位名称 单位符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s 电流 安培 A 热力学温度 开尔文 K 发光强度 坎德拉 cd 牛顿第三定律内容：物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在两个物体上特性：同值、同性、同变化、异物、反向、共线与平衡力的相同点和不同点相同点不同点4.5牛顿第三定律 教学目标 1 理解作用力与反作用力的关系 2 掌握牛顿第三定律 重难点 1 作用力与反作用力的关系 2 相互作用力与平衡力的区别 教学过程 一、力是

20、物体间的相互作用 物体间的力的租用是相互的，把这两个力叫做作用力与反作用力。 二、牛顿第三定律 1 内容：两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在两个物体上。 2 特性：同值、同性、同变化、异物、反向、共线 三、相互作用力与平衡力的区别 1 相同点：大小相等，方向相反，在同一直线上 2 不同点： （2） 作用对象不同 （3） 性质不同 例1：竖直方向的电线下吊着静止的电灯，下面的说法正确的是（ ） A. 电灯受到的重力和电线对它的拉力是一对作用力与反作用力 B. 电线对电灯的拉力大小等于电灯受到的重力 C. 电灯对电线的拉力就是电灯受到的重力，这两个力性质相同 D. 电灯对电

21、线的拉力和电线对电灯的拉力是一对作用力与反作用力 例2：一个运动员跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于运动员继续上爬，所以运动员离地面的高度不变，则木杆下降的加速度为多少，方向如何？ 课堂小结 30°4.6牛顿运动定律的应用 教学目标 1 知道运用牛顿运动定律解题的方法 2 进一步学习对物体进行正确的受力分析，并和物体的运动分析结合起来 3 学会运用牛顿运动定律和运动学公式解决里学问题 重难点 1 应用牛顿运动定律解决两类动力学问题的基本方法 教学过程 一、已知物体的受力情况，求解物体的运动情况 例1：一个静止在水平地面上的物体，质量是

22、2kg，在6.4N的水平拉力的作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面的滑动摩擦力是4.2N，求物体在4s末时的速度和4s内发生的位移 解题思路： 例2：质量为0.5 kg的物体放在倾角为30°的斜面上，在与斜面平行的沿斜面向上，大小6N的拉力F的作用下，沿斜面匀加速上滑，加速度大小为1m/s2，当物体上滑速度达到11m/s时，突然撤去拉力，则在撤去拉力的时候，物体的加速度为多大？撤去外力后，物体还能沿斜面向上滑行多远？ 例3：如图所示，水平传送带长ml8?，现有一质量为kgm10?的旅行包以smv/100?的初速度水平的滑上水平传送带，已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为6.0?，g

23、取10m/s2,且可把旅行包视为质点，讨论下列问题 （1）若传送带静止，则旅行包从传送带的A端滑到B端所需要的时间是多少？ （2）若传送带以速度smv/4?沿顺时针方向匀速转动，则旅行包从A到B时间多长？ （3）若传送带以速度smv/4?沿逆时针方向匀速转动，则旅行包是否能够从传送带研究对象受力情况受力分析力的合成与分解合力F合maF?合 a运动学公式运动情况 A B 力的独立性 的A端到达B端？如不能，说明理由；如能，历时多少？ 二、已知物体的运动情况，求解物体的受力情况 例1：质量是kg的木箱静止在水平地面上，在水平恒力的作用下运动，s 末它的速度达到m/s，此时将撤掉，又经过s物体停止运

24、动，若地面与木箱间的动摩擦因数恒定，求力的大小。 总结： 运动情况运动学公式a牛顿运动定律合F受力情况受力分析所求力力的合成与分解 例2：一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速下滑，山坡倾角为=30°，在t=5s时间内滑下的路程为s=60m，求滑雪人受到的阻力。 总结：在用正交分解法时，注意坐标系的选取，要让尽量多的的矢量（力或加速度）落在坐标系上，使需要分解的量尽可能少。然后再分别列出x、y轴上的动力学xxmaF? yymaF? 三、应用牛顿运动定律解题的一般步骤 确定研究对象 全面分析研究对象的受力情况和运动情况 利用牛顿第二定律或运动学公式求出加速

25、度 利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解所求物理量 课堂小结 牛顿运动定律的应用 可解决两类基本问题已知受 力求 运动已知运 动求受力 受力分析力的运算 合FmaF?合a运动情况 3.7超重与失重 教学目标 1 知道什么是超重和失重 2 知道产生超重和失重的原因 3 知道超重和失重的实质 重难点 1 超重和失重的实质 2 利用牛顿第二定律计算有关超重和失重问题 教学过程 一、超重 1 定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象。 2 实质：压力或者拉力大于重力（视重大于实重） 3 条件：物体具有向上的加速度 4 原因： 当物体具有向上的加速度a（向上加速运

26、动或向下减速运动）时，支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体的拉力）为F，由牛顿第二定律得 Fmgma 所以Fm（ga）mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）F mg. 二、失重 1 定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重现象。 2 实质：压力或者拉力小于重力（视重小于实重） 3 条件：物体具有向下的加速度 4 原因： 产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a（向下加速运动或向上做减速运动）时，支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体的拉力）为F。由牛顿第二定律 mgFma，所以 Fm（ga）mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力（

27、或对悬挂物的拉力）F mg. 5 完全失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态，叫做完全失重状态。产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象。 6 完全失重状态下的液体特点：内部压强处处为0。处于液体中的物体受到的浮力也为0。 例1：质量为m的人站在升降机里，如果升降机运动时加速度的绝对值为a，升降机底板对人的支持力F=mg+ma，则可能的情况是 A. 升降机以加速度a向下加速运动 B. 升降机以加速度a向上加速运动 C. 在向上运动中，以加速度a制动 D. 在向下运动中，以加速度a制动 例2：下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中

28、完成的是 A. 用天平测量物体的质量 B. 用弹簧秤测物体的重力 C. 用温度计测舱内的温度 D. 用水银气压计测舱内气体的压强 例3：升降机中斜面倾角为，上面放着质量为m的物体，如图所示，当升降机以a向上加速运动时，物体在斜面上保持相对静止，求物体所受斜面的摩擦力和支持力分别为多大？ ?ma MmAB?30 专题：整体法与隔离法解连接体问题 教学目的 1使学生掌握解决连接体问题的方法，培养他们灵活运用物理知识解决问题的能力，提高解题速度。 重难点： 1整体法与隔离法的运用 教学过程 一、理论推导： 连接体问题：研究对象由多物体组成的系统的问题叫连接体问题。解决问题的方法是整体法和隔离法。 设

29、有两个质量为m1、m2的物体，分别受到外力1、F2的作用，相互之间的作用力为F12和F21，两物体的加速度为a1、a2，则： 对m1：F1+ F21m1 a1 对m2：F2+F12m2 a2 两式矢量相加得：F1+ F21 +F2+ F12= m1 a1 +m2 a2 由牛顿第三定律有：F21=- F12 故：F1+ F2= m1 a1 +m2 a2 即：系统所受外力的合力等于物体的质量与加速度的乘积之和。这就是牛顿第二定律在物体系统的表达式，是整体法解题的依据。此式由于不涉及系统的内力，因而可以很方便的解决不涉及内力的连接体问题。方法选择原则：要求外力，宜采用整体法；求内力，一定要用隔离法，

30、很多时候要整体法与隔离法交替运用。 二、应用举例： 1 两物体具有相同的加速度。 例：质量为的物体放在光滑水平面上，其光滑斜面上再放置一质量为m的木块，则应该对施加多大的水平推力，才能使木块在斜面上不下滑？ 例2：如图所示，A、B两个物块叠放后从倾角为=30°的光滑斜面上一起滑下，若物块A质量是0.4kg，A、B之间的接触面水平，求滑下时B对A的支持力和摩擦力。 30°mMmM 2 有一物体具有加速度，另一物体加速度为0。 例1：一个运动员跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于运动员继续上爬，所以运动员离地面的高度不变，则木杆下降的加速度为多少，方向如何？ 例： 已知物体m放在倾角为30°的斜面上做匀加速直线运动，斜面体M始终静止，试求斜面体对地面的压力和摩擦力。（设动摩擦因数为） 3 两物体具有大小相同，方向不同的加速度。 例1：质量为M、m的两个物体通过跨