高一物理第三章牛顿运动定律学案.doc

第三章 牛顿运动定律 第I单元 牛顿运动定律巩固：夯实基础一、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.对牛顿第一定律的理解应注意以下几点： （1）牛顿第一定律反映了物体不受外力时的运动状态. （2）牛顿第一定律说明一切物体都有惯性. （3）牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因. 3.惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性.一切物体都有惯性，惯性是物体的固有性质. （1）质量是惯性大小的唯一量度.惯性与物体是否受力及受力大小无关，与物体是否运动及速度大小无关. （2）惯性的表现形式：①物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变（静止或匀速直线运动）;②物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度.惯性大，物体运动状态难以改变;惯性小，物体运动状态容易改变. 4.理想实验方法也叫做假想实验或思想实验.它是在可靠的实验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验，是人们在思想上塑造的理想过程.牛顿第一定律是通过理想实验得出的，它不能由实际的实验来验证.二、牛顿第二定律 1.定律内容：物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量m成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同. 2.公式：F合=ma.三、牛顿第三定律 1.定律内容：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. 2.对于一对作用力、反作用力的关系，除牛顿第三定律反映的“等大、反向、共线”的关系外，还应注意以下几点： （1）同性质：一对作用力、反作用力必定是同种性质的力; （2）同时性：一对作用力、反作用力必定同时产生\,同时变化、同时消失; （3）异物性：一对作用力、反作用力分别作用在 相互作用的两个物体上，它们的作用效果也分别体现在不同物体上，不可能相互抵消，这是一对作用力、反作用力和一对平衡力最根本的区别.四、牛顿运动定律的适用范围 对于宏观物体的低速运动(运动速度远小于光速的运动)，牛顿运动定律是成立的，但对于物体的高速运动(运动速度接近光速)和微观粒子的运动，牛顿运动定律就不适用了，要用相对论观点、量子力学理论处理.理解：要点诠释考点一 惯性的概念 惯性是物体的固有属性，与物体的运动情况及受力情况无关.质量是惯性大小的唯一量度. （1）当物体不受外力或所受外力的合力为零时，惯性表现为维持原来的静止或匀速直线运动状态不变. （2）当物体受到外力作用而做变速运动时，物体同样表现为具有惯性.这种表现可以从两方面说明：第一，物体表现出具有反抗外力的作用而维持其原来运动状态不变的趋向.具体地说，外力要迫使物体改变原来的运动状态，而物体的惯性要反抗外力的作用而力图维持物体原来的运动状态，这一对矛盾斗争的结果表现为物体运动状态改变的快慢——产生大小不同的加速度.在同样大小的力作用下，惯性大的物体运动状态改变较慢（加速度小），惯性小的物体运动状态改变较快（加速度较大）.第二，做变速运动的物体虽然每时每刻速度都在变化，但是每时每刻物体都表现出要维持该时刻速度不变的性质，只是由于外力的作用不断地打破它本身惯性的这种“企求”，致使速度继续变化.如果某一时刻外力突然撤销，物体就立刻“保持”该时刻的瞬时速度不变而做匀速直线运动，这充分反映了做变速运动的物体仍然具有保持它每时每刻速度不变的性质——惯性.考点二 对牛顿第二定律的理解 （1）牛顿第二定律反映了加速度与力和质量之间的定量关系. ①合外力和质量决定加速度，加速度不能决定力和质量； ②大小关系：加速度与合外力成正比，与质量成反比； ③方向关系：加速度的方向总跟合外力方向相同； ④单位关系：应用F=ma进行计算时，各量必须使用国际单位制中的单位. （2）牛顿第二定律是力的瞬时规律，它说明力的瞬时作用效果是使物体产生加速度，加速度跟力同时产生、同时变化、同时消失. （3）根据力的独立作用原理，用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时，可将物体所受各力正交分解，在正交的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程.链接·提示 （1）力和加速度有瞬时对应关系，但和速度没有瞬时对应关系，有力必定同时产生加速度，但不能同时产生速度.加速度的方向与产生他的力的方向一定相同，但速度的方向和力的方向没有确定关系.对一定质量的物体，力的大小决定加速度的大小，但力的大小和速度的大小没有确定关系. （2）力的独立作用原理是指物体所受的每一个外力都产生一个相应的加速度，物体的合加速度为这些加速度的矢量和.在解决某些具体问题时，应用力的独立作用原理更为简便. （3）两种基本模型特点：①轻绳（或线）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.考点三 连结体问题 （1）选取研究对象是关键.如果问题较复杂，只“隔离”一个物体不够，还可以再“隔离”第二、第三物体等，但总的原则是所列方程与未知量个数相同就行.整体法和隔离法是相辅相成的，当把两种方法交叉使用时，可使解题过程简化.如当系统中各物体具有共同加速度，而要求系统中某两物体间的作用时，往往是先用整体法求加速度，再隔离一个受力少的物体求出两物体间的相互作用力. （2）用F=ma列方程时还必须注意其“相对性”、“矢量性”和“同一性”.①所谓“相对性”是指，在中学阶段利用F=ma求解问题时，式中的a相对的参考系一定是惯性系，一般以地面为参考系.若取的参考系本身有加速度，所得结论将会出错.②所谓“矢量性”是指F=ma是一个矢量表达式，要注意对加速度的方向和力的方向进行正确的表达.图3-1-1 ③所谓“同一性”是指式中的F、m、a三量必须对应同一个物体.例如图3-1-1中，在求物体A的加速度时，有些同学总认为B既然在A上，应该有F-μ1（mA+mB）g-μ2mBg=（mA+mB）aA.分析此方程，方程的左边是物体A受的合外力，但方程的右边却是A和B的总质量，显然合力F与m不对应，故此方程是错误的.典例剖析【例1】一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g，g为重力加速度.人对电梯底部的压力为（ ）A.mg B.2mg C.mg D.mg解析： 点评：运用牛顿第二定律解题时要注意F合、a方向的表示，往往选取合外力的方向为正方向，与之相同取正，相反取负；牛顿第三定律可用来辅助对物体进行正确的受力分析.【例2】如图3-1-2所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a向右运动.若保持力的方向不变而增大力的大小，则…（ ）图3-1-2A.a变大B.a不变C.a变小D.因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势解析 点评：加速度与合外力是瞬时对应关系，且力是改变物体运动状态的原因.【例3】如图3-1-3所示，在倾角为α的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫.已知木板的质量是猫质量的2倍.当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变.则此时木板沿斜面下滑的加速度为（ ）图3-1-3A.sinα B.gsinα C.gsinα D.2gsinα解析： 点评：运用牛顿第二定律解题要注意它的相对性、矢量性及同一性；本题也可利用整体法来解，但要注意猫的对地加速度为零.【例4】如图3-1-4所示的一升降机箱底装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机从弹簧下端触地直到最低点的一段运动过程中（设弹簧被压缩过程中处于弹性限度内）（ ）图3-1-4A.升降机的速度不断减小B.升降机的加速度不断增大C.先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功D.到最低点时，升降机加速度的值一定大于重力加速度的值解析： 点评：力与运动间的关系是力学的核心基础，对于较复杂的问题，一定要分清物体的运动过程，而找到不同子过程的衔接点是分析的关键.至于物体运动的性质要由物体受力和速度情况来判断.【例5】一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央.桌布的一边与桌的AB边重合，如图3-1-5所示.已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1，盘与桌面间的动摩擦因数为μ2.现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB边.若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？(以g表示重力加速度)图3-1-5解析： 点评：根据牛顿定律判断出圆盘在桌布与桌面上的加速度大小，还需分清在桌布与桌面上的运动性质，另外就是要从几何关系上找准圆盘最后刚好未从桌面掉下的临界条件.【例6】如图3-1-6所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态.现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d.重力加速度为g.图3-1-6 解析： ④ 点评：本题关键是分清：（1）弹簧最初的状态为压缩状态及B刚要离开C时的状态为伸长状态，并求出相应的形变量；（2）B刚要开C的临界条件，即B与C之间虽接触，但弹力N=0.第三章 牛顿运动定律 第Ⅱ单元 运用牛顿运动定律解决实际问题巩固：夯实基础1.动力学的两类基本问题 应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类：一类是已知受力情况求运动情况；另一类是已知运动情况求受力情况.在这两类问题中，加速度是联系力和运动的桥梁，受力分析是解决问题的关键.2.超重和失重 （1）在平衡状态时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）大小等于物体的重力. （2）当物体的加速度向上时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体的重力，此现象称为超重现象. （3）当物体的加速度向下时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体的重力，此现象称为失重现象.特别的，当物体向下的加速度为g时，物体对支持物的压力为零，这种状态称为完全失重状态.3.动力学问题的一般解题步骤 （1）确定研究对象.所选择的研究对象可以是单一的物体，也可以是多个相互作用的物体所构成的系统，同一题目中可根据需要先后选取不同的研究对象. （2）分析研究对象的受力情况和运动情况. （3）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程.由于所用的方程均为矢量方程，因此在列方程的过程中要特别注意各矢量的方向.一般情况下均取合外力的方向为正方向，分别用正负号表示式中各矢量的方向，将矢量运算转化为代数运算. （4）代入已知量求解.理解：要点诠释考点一 对超重、失重的理解 (1)物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化. (2)发生超重或失重现象与物体的速度无关，。