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牛顿运动定律教案

归档日期:07-14       文本归类:胡克      文章编辑:爱尚语录

  学科:物理 任课教师: 授课时间:2012 年级性别 教学课题 力与运动(牛顿运动定律) 知识点:考点: 能力:对知识的综合运用 方法:讲解——举例——练习——反思总结 1、牛顿第一定律: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. 它说明了一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质.质量是物体惯性大小的量度(惯性与物体 的速度大小、受力大小、运动状态无关). 它揭示了力与运动的关系:力是改变物体运动状态(产生加速度)的原因,而不是维持运动的原因 运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持。第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础,总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来 的;定律成立的条件是物体不受外力,它不能由实际的实验来直接验证。 2、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。 惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关。 质量是物体惯性大小的量度。 惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作 用,惯性和力是两个不同的概念。 火车在长直水平轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起,发现仍落回到车上原处,这是因为 A.人跳起后,厢内空气给他以向前的力,带着他随同火车一起向前运动B.人跳起的瞬间,车厢的地板给他一个向前的力,推动他随同火车一起向前运动 C.人跳起后,车在继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后距离 太小,不明显而已 D.人跳起后直到落地,在水平方向上人和车具有相同的速度 【分析与解答】 因为惯性的原因,火车在匀速运动中火车上的人与火车具有相同的水平速度, 当人向上跳起后,仍然具有与火车相同的水平速度,人在腾空过程中,由于只受重力,水平方向速 度不变,直到落地,选项D 正确。 【说明】 乘坐气球悬在空中,随着地球的自转,免费周游列国的事情是永远不会发生的,惯 性无所不在,只是有时你感觉不到它的存在。 3、牛顿第二定律: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. 公式: 瞬时性:F是产生加速度a 的原因,它们同时产生,同时变化,同时存在,同时消失; 矢量性:加速度的方向与合外力的方向相同,都是矢量 同体性:合外力、质量和加速度是针对同一物体(同一研究对象) 同一性:合外力、质量和加速度的单位统一用SI 制主单位相对性:加速度是相对于惯性参照系 牛顿第二定律适用于宏观,低速运动的情况。 2】如图,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的? 【分析与解答】 因为速度变大或变小取决于加速度和速度方向的关系,当 同向时,v增大;当a 反向时,v减小;而a 由合外力决定,所以此题要分析v,a 大小变化,必须先分析小球的受力情况。小球接触弹簧时受两个力的作用:向下的重力和向上的弹力。在接触的头一阶段,重力大于弹 力,小球合力向下,且不断变小(因为F 合=mg-kx,而x 增大),因而加速度减小(因为a=F/m),由于 方向与a同向,因此速度继续变大。 当弹力增大到大小等于重力时,合外力为零,加速度为零,速度达到最大。 之后,小球由于惯性继续向下运动,但弹力大于重力,合力向上,逐渐变大(因为F=kx-mg=ma), 因而加速度向上且变大,因此速度逐渐减小至零。小球不会静止在最低点,以后将被弹簧上推向上 运动。综上分析得:小球向下压弹簧过程,F 方向先向下后向上,先变小后交大;a 方向先向下后向 上,大小先变小后变大;v 方向向下,大小先变大后变小。 【注意】 在分析物体某一运动过程时,要养成一个科学分析习惯,即:这一过程可否划分为 两个或两个以上的不同的小过程,中间是否存在转折点,如上题中弹力等于重力这一位置是一个转 折点,以这个转折点分为两个阶段分析。 的物体系于长度分别为L1L2 的两根细线 的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ ,L2 水平拉直,物体处于平衡状态, 现将L2 线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。 【分析与解答】 剪断线 突然消失,物体即将作圆周运动,所以其加速度 方向必和 L1 垂直,L1 中的弹力发生突变,弹力和重力的合力与 L1 垂直;可求出瞬间 加速度为a=gsinθ 。(2)若将图中的细线,改变为长度相同、质量不计的轻弹簧, 如图所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与例3 相同吗? 【说明】 (1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律,加速度和力同时产生,同时变化,同时消失, 分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬时前后的受力情况及其变化。 (2)明确两种基本模型的特点。 A.轻绳不需要形变恢复时间、在瞬时问题中,其弹力可以突变,成为零或者别的值。 B.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,大小方向均 不变。 如图所示,质量为m的入站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a 向上做减速 运动,a 与水平方向的夹角为θ .求人受的支持力和摩擦力。 【分析与解答】 题中人对扶梯无相对运动,则人、梯系统的加速度(对地)为 向与水平方向的夹角为θ斜向下,梯的台面是水平的,所以梯对人的支持力N 竖直向 上,人受的重力 mg 竖直向下。由于仅靠 mg不可能产生斜向下的加速度,于是可判定梯对人有 水平方向的静摩擦力,。 解法1 以人为研究对象,受力分析如图所示。因摩擦力f 为待求.且必沿水平方向,设水平向右。 为不分解加速度a,建立图示坐标,并规定正方向。 方向mgsinθ -Nsinθ -fcosθ =ma 方向mgcosθ +fsinθ -Ncosθ f=-macosθ为负值,说明摩擦力的实际方向与假设相反,为水平向左。 解法二: 将加速度a 沿水平方向与竖直方向分解,如图ax=acosθ ay=asinθ 水平方向:f=max=macosθ 竖直方向:mg-N=may=masinθ 联立可解得结果。 [总结].应用牛顿第二定律解题的步骤 (1)选取研究对象:根据题意,研究对象可以是单一物体,也可以是几个物体组成的物体系统。 (2)分析物体的受力情况 (3)建立坐标 若物体所受外力在一条直线上,可建立直线坐标。 若物体所受外力不在一直线上,应建立直角坐标,通常以加速度的方向为一坐标轴,然后向 两轴方向正交分解外力。 (4)列出第二定律方程 (5)解方程,得出结果 4、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,作用在一条直线上. 作用力和反作用力的同时性.它们是同时产生,同时变化,同时消失,不是先有作用力后有反作 用力. 作用力和反作用力的性质相同.即作用力和反作用力是属同种性质的力. 作用力和反作用力的相互依赖性:它们是相互依存,互以对方作为自己存在的前提. 作用力和反作用力的不可叠加性.作用力和反作用力分别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,两力的作用效果不能相互抵消. 作用力与反作用力的二力平衡的区别 (1).作用力和反作用力一定是同种性质的力,而平衡力不一定; (2).作用力和反作用力作用在两个物体上,而一对平衡力作用在一个物体上 (3).作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失;而对于一对平衡力,其中一个力变化不 一定引起另外一个力变化 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,公式可写为 作用力与反作用力的二力平衡的区别 内容 作用力和反作用力 二力平衡 受力物体 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 依赖关系 同时产生,同时消失相互依存,不可 单独存在 无依赖关系,撤除一个、另一个可依 然存在,只是不再平衡 叠加性 两力作用效果不可抵消,不可叠加, 不可求合力 两力运动效果可相互抵消,可叠加, 可求合力,合力为零;形变效果不能 抵消 力的性质 一定是同性质的力 可以是同性质的力也可以不是同性质 2.超重和失重超重现象是指:N

  G 加速度a向上; 失重现象是指:G

  N 加速度a向下; 完全失重是指:T=0 加速度a向下;大小a= 【例9】弹簧下端挂一个质量m=1kg的物体,弹簧拉着物体在下列各种情况下,弹簧的示数:(g=10m/s (1)、弹簧秤以5m/s的速度匀速上升或下降时,示数为 【分析与解答】(1)10N(2)15N (3)5N (4)5N (5)15N 练习七 A.伽利略的斜面实验是牛顿第一定律的实验基础B.牛顿第一定律在任何条件下都成立 C.在水平面上滑动的木块最终停下来是由于没有外力维持它运动 D.在水平面上滑动的木块最终停下来是滑动摩擦力作用的结果 2.一辆汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论, 正确的是( A.车速越大,惯性越小B.车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大 C.质量越大,惯性越小 D.质量越大,运动状态越不容易改变,惯性越大 3.关于物体的质量、加速度和合力之间的关系,下列说法正确的是( A.质量较大的物体加速度一定小B.受到合力较大的物体加速度一定大 C.物体所受合力的方向一定与物体的运动方向相同 D.物体所受合力的方向一定与物体加速度的方向相同 4.从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个力推桌 子却没有推动,这是因为( A.牛顿第二定律不适用于静止的物体B.桌子的加速度很小,速度增量很小,眼睛不易觉察到 C.推力小于摩擦力,加速度是负值 D.推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于 0,桌子的加速度为 0,所以桌子保持原来 的静止状态 5.下列关于作用力和反作用力的说法中正确的是( 摩擦力的反作用力亦可能是弹力C.作用力和反作用力可以相互平衡 D.作用力与反作用力的产生无先后之分 6.质量为0.5 kg 的物体,受到方向相反的两个力的作用,获得3 的加速度.若将其中一个力加倍,物体的加速度为8 7.如图4-21所示是采用动力学方法测量空间站质量的原理图,若已知飞船质量为 3.010 kg 其推进器的平均推力F为900N,在飞船与空间站对接后,推进器工作5s 内,测出飞船和空间站速度 8.710 kg 9.010 kg 6.010 kg 6.010 kg 9.图4-22为升降机在下降过程中的v 图象。升降机及其所载重物体的总质量为 200 kg ,则在 内升降机的位移大小是____ 10.某同学带着弹簧测力计到电梯中做实验。先用吸壁钩子,将弹簧测力计固定在电梯壁上,在测力计钩上挂一质量为0.5 kg 的重物。当电梯静止时弹簧测力计的示数是5N。若弹簧测力计的示数 为4N,则电梯可能是在做______运动,若该同学的质量是50kg ,此时他对地板的压力大小是____N。 11.如图 4-23 所示,一名骑独轮车的杂技演员在空中的钢索上表演。如果演员与独轮车的总质 量为80 kg ,当演员静止在钢索中点O 时,两侧的钢索恰互成150 夹角。求此时钢索拉力的大小。(不计钢索的重力和摩擦力, cos75 0.259 。在一次交通事故中,肇事车是一辆轿车,量得这辆轿车紧急刹车(车轮被抱死)时留下的刹车痕迹长为14m,已知该轿车轮胎与路 面的动摩擦因数为0.7,通过计算判断该轿车是否超速。(g 取10 2.在一节火车车厢内有一张水平的桌面,桌上有个小球,当火车停在轨道上时,小球能静止在桌面上;当火车突然向前开动时,小球由静止开始运动。若不考虑桌面的摩擦和空气阻力,以下分析 错误的是( A.火车加速时,小球在桌面上受到的是平衡力B.火车静止时,以火车为参考系,牛顿运动定律是成立的 C.火车加速运动时,以火车为参考系,牛顿运动定律是不成立的 D.无论火车静止还是加速,以火车为参考系,牛顿运动定律都是成立的 3.如图 4-25 所示,力F 把一物体紧压在竖直的墙壁上静止不动,下列有关力的 相互关系叙述正确的是( A.作用力F和物体对墙壁的压力是一对平衡力 B.墙壁对物体的静摩擦力与物体对墙壁的静摩擦力是一对作用力和反作用力 C.作用力F 和墙壁对物体的弹力是一对作用力和反作用力 D.作用力F 增大,墙壁对物体的静摩擦力也增大 4.某商场安装的智能化电动扶梯,无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程。那么下列说法中正确的是( A.顾客始终受到静摩擦力的作用B.顾客受到的支持力总是大于重力 C.扶梯对顾客作用力的方向先指向右上方,再竖直向上 D.扶梯对顾客作用力的方向先指向右下方,再竖直向上 5.建筑工人用如图4-26 所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg 的工人站在地面上,通过定滑轮将 20.0 kg 的建筑材料以 0.500 的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为 6.如图4-27 所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右 端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车 间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是( A.向右做加速运动B.向右做减速运动 C.向左做加速运动 D.向左做减速运动 的速度匀速上升的气球,当升到离地面14.5m高时,从气球上落下一小球,小球 的质量为 0.5 kg ,小球在运动过程中遇到的阻力大小恒为 1N。小球经多长时间到达地面?(g 2008年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。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化为: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 4-29 所示。设运动员的质量为 70 kg ,吊椅的质量为 10 kg ,不计定 滑轮与绳子间的摩擦。(g 取10 (1)当运动员匀速上升时,求运动员对吊椅的压力。(2)当运动员与吊椅一起以加速度 加速上升时,求运动员对吊椅的压力。参考答案 A.D2.D 3.D 4.D 5.D 6.A 7.A 9.2;1600;24 10.加速下降或减速上升;400 11.提示:设钢索的拉力为F,则有2cos75 15442cos 75 mg mgma 1414 ,故:轿车未超速。13.提示:他们的说法都不对,雨滴是从静止开始下落的,不可能是匀速直线运动。如果雨滴是 自由落体运动,根据自由落体运动的规律, 1000 ,故雨滴不是自由落体运动。雨滴可能做加速度变化的运动,因为雨滴下落的阻力与速度有关,当速度增大到阻力等于重力时,雨滴开始匀速直线运动,所以雨滴先做加速度 减小的变加速运动,然后做匀速直线.提示:以向下的方向为正方向。 (1)小球脱离气球后向上运动时,加速度 0.510 0.512 14.51.5 (1)设运动员受到绳向上的拉力为F,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F。对运动员和吊椅整体进行受力分析,如图4-30 所示, 则有 由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力300 测试题(累计不超过20分钟)_______道;成绩_______;教学需:加快;保持;放慢;增加内容 作业_____题;巩固复习____________________ 老师最欣赏的地方:下周教学安排: 老师的建议:

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