本章复习与测试教学设计与反思

第四章

牛顿运动定律习题课一

【学习目标】

牛顿运动三个定律的内容及应用方法。【重点、难点】

牛顿运动定律的理解及应用方法。

[来源:Zxxk.Com]

预习案

【自主学习】

1、牛顿第一定律的内容是什么？该定律是实验直接总结出来的吗？有什么意义？是牛顿第二定律的特例吗? 什么是惯性？惯性大小的量度是什么？

2、牛顿第二定律的内容、公式及式中各物理量关系、适用范围、解题方法和步骤是什么？

3、超重与失重（完全失重）含义和产生条件是什么？其本质是物理的重力发生变化吗？与速度有关系吗？完全失重时有哪些物理现象？试举例说明。

4、牛顿第二定律主要解决哪两类基本问题？

5、牛顿第三定律的内容、表达式及其与平衡力的区别是什么？从牛顿第三定律可得出哪些儿推论？

【学始于疑】

探究案

【合作探究一】

【例1】科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论．

①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动．

请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列

〔只要填写序号即可）．在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是（

）

A．①是事实，②③④是推论

B．②是事实，①③④是推论

C．③是事实，①②④是推论

D．④是事实，①②③是推论

【例2】下列说法正确的是（

）

A．运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大

B．小球在做自由落体运动时，惯性不存在了

C．把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力

D．物体的惯性仅与质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小

解析：惯性是物体保持原来运动状态的性质，仅由质量决定，与它的受力状况与运动状况均无关。一切物体都有惯性。

【例3】火车在长直水平轨道上匀速行驶，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，车厢内的空气给人一个向前的力，这力使他向前运动

B．人跳起时，车厢对人一个向前的摩擦力，这力使人向前运动

C．人跳起后，车继续向前运动，所以人下落后必定向后偏一些，只是由于时间很短，距离太小，不明显而已

D．人跳起后，在水平方向人和车水平速度始终相同

归纳总结

【合作探究二】

【例1】一物体放在光滑水平面上，初速为零，先对物体施加一向东的恒力F，历时1s；随即把此力改为向西，大小不变，历时1s；接着又把此力改为向东，大小不变．历时1s；如此反复，只改变力的方向，共历时1min，在此1min内（

）

A．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置之东

B．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置

C．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末继续向东运动

D．物体一直向东运动，从不向西运动，在1min末静止于初始位置之东

0【例2】在水平面上有一质量为5kg的物体，它受到与水平方向成53角并斜向上的25N的拉力时，恰好做匀速直线运动，取g=10m/s，问：

（1）当拉力为50N时，加速度多大？（2）当拉力为62.5N时，加速度多大？

【例3】如图所示，质量为m的人站在放置在升降机中的体重秤上，求；

（1）当升降机静止时，体重计的示数为多少？mg （2）当升降机以大小为a的加速度竖直加速上升时，体重计的示数为多少？

（3）当升降机以大小为a的加速度竖直加速下降时，体重计的示数为多少？

（4）当升降机以大小为a的加速度竖直减速下降时，体重计的示数为多少？

（5）当升降机以大小为a的加速度竖直减速上升时，体重计的示数为多少？

归纳总结：

【合作探究三】

【例1】物体静止于一斜面上如图所示．则下述说法正确的是（

）

A．物体对斜面的压力和斜面对物体的持力是一对平衡力

B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力

C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力

D．物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力

【课堂小结/本节知识网络】

【思考】牛顿第一、第二、第三定律各有什么意义？

【当堂检测】

1、下面说法正确的是（

）

A．静止或做匀速直线运动的物体一定不受外力的作用

B．物体的速度为零时一定处于平衡状态

C．物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用

D．物体的位移方向一定与所受合力方向一致

2、以下有关惯性的说法中正确的是（ ）

A．在水平轨道上滑行的两节车厢质量相同，行驶速度较大的不容易停下来，说明速度较大的物体惯性大

B．在水平轨道上滑行的两节车厢速度相同，质量较大的车厢不容易停下来，说明质量大的物体惯性大

C．推动原来静止在水平轨道上的车厢，比推另一节相同的、正在滑行的车厢需要的力大，说明静止的物体惯性大

D．物体的惯性大小与物体的运动情况及受力情况无关

3、公共汽车在平直的公路上行驶时，固定于路旁的照相机每隔两秒连续两次对其拍照，得到清晰照片，如图所示．分析照片得到如下结果：（1)在两张照片中，悬挂在公共汽车顶棚上的拉手均向后倾斜且程度相同；（2）对间隔2s所拍的照片进行比较，可知汽车在2s内前进了12 m. 根据这两张照片，下列分析正确的是（ ）

A.在拍第一张照片时公共汽车正加速

B.可求出汽车在t＝1s时的运动速度

C.若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车一定停止前进

D.若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车可能做匀速运动

4、一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上．他看到升降机上挂着一个重物的弹簧秤上的示数为40N，如图所示，该重物的质量为5kg，这时人对升降机2地板的压力是多大?(g取l0m/s)。

5、如图所示．地面上放一m＝40kg的木箱，用大小为 10 N与水平方向夹角30的力推木箱，0木箱恰好匀速运动，若用此力与水平方向成30角斜向上拉木箱，30s可使木箱前进多少米？2（g取10m/s）

026、如图电梯与水平面夹角为37，60千克的人随电梯以a＝lm/s的加速度运动，则人2受到平面的支持力及摩擦力各为多大？（ g取10 m/s）

【课后巩固】

1.

搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则（ ）

A．al=a2 B．a12al 2．一消防队员从一平台上无初速跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使重心又下降了0.5m，在着地过程中，可估计地面对他双脚的平均作用力为 ( ）

A．自身所受重力的10倍 B．自身所受重力的8倍

C．自身所受重力的5倍 D．自身所受重力的2倍

3．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法和科学假说法、建立物理模型法等等．以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（ ）

．．．[来源:Z_xx_k.Com][来源:Zxxk.Com]0A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法

B．根据速度定义式vxx，当t非常非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速tt度，该定义应用了极限思想方法

C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了控制变量法

D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法

4．如图所示，一质量m的木块静止于水平地面上。现对物体施加一个大小恒F 为F的水平方向拉力。设当地的重力加速度为g.那么：

(1）若地面光滑，请写出物体的加速度的表达式；

(2）若物体与地面之间的摩擦因数统一用来表示，那么物体的加速度又将如何表达？

05．图示为索道输运货物的情景。已知倾斜的索道与水平方向的夹角

为37，重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.30。

当载重车厢沿索道向上加速运动时，重物与车厢仍然保持相对静止状态，重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍，那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为（ ）

A．0.35mg B． 0.30mg C． 0.23mg D． 0.20mg 6．质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦 因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m／s²，

则物体在t=0至t=12s这段时间的位移大小为

A.18m B.54m C.72m D.198m

【答案】

自主学习：

1、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．

说明：（1）物体不受外力是该定律的条件．

（2）物体总保持匀速直线运动或静止状态是结果．

（3）直至外力迫使它改变这种状态为止，说明力是产生加速度的原因．

（4）物体保持原来运动状态的性质叫惯性，惯性大小的量度是物体的质量．

（5）应注意：

①牛顿第一定律不是实验直接总结出来的．牛顿以伽利略的理想斜面实验为基础，加之高度的

抽象思维，概括总结出来的．不可能由实际的实验来验证；

②牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是不受外力时的理想化状态．

③定律揭示了力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．

惯性：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质．

说明：①惯性是物体的固有属性，与物体是否受力及运动状态无关．

②质量是惯性大小的唯一量度．质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．

有的同学总认为“惯性与物体的运动速度有关，速度大，惯性大，速度小，惯性就小”，理由是物体的运动速度大，不容易停下来，产生这种错误的原因是把“惯性大小表示运动状态改变的难易程度”理解成“惯性大小表示把物体从运动变为静止的难易程度”，实际上，在受到相同阻力的情况下，速度大小不同的质量相同的物体，在相等的时间内速度的减小量是相同的，这说明它们的惯性是相同的，与速度无关。

2、内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同．

公式：F=ma 对牛顿第二定律理解：

（1）F=ma中的F为物体所受到的合外力．

（2）F＝ma中的m，当对哪个物体受力分析，就是哪个物体的质量，当对一个系统（几个物体组成一个系统）做受力分析时，如果F是系统受到的合外力，则m是系统的合质量．

（3）F＝ma中的 F与a有瞬时对应关系，F变则a变，F大小改变，则a大小改变，F方向变a也方向变．

（4）F＝ma中的 F与a有矢量对应关系，a的方向一定与F的方向相同。

（5）F＝ma中，可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度，也可以求某一个方向合外力的加速度．

2（6）F＝ma中，F的单位是牛顿，m的单位是千克，a的单位是米／秒．

（7）F＝ma的适用范围：宏观、低速

牛顿第二定律解题的一般方法和步骤：

①取对象-----确定研究对象；

②画力图-----对研究对象进行受力分析（和运动状态分析）；

③定方向-----选取正方向（或建立坐标系），通常以加速度方向为正方向较为适宜；

④列方程-----根据牛顿运动定律列运动方程；根据运动学公式列方程；

⑤解方程-----统一单位，求解方程，并对计算结果进行分析检验或讨论．

[来源:学科网]3、超重与失重（完全失重）

(1)含义：

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）（也叫视重）大于物体的重力，叫超重；

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力，叫失重；物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于物体的重力，叫完全失重。

(2)产生条件

：物体具有竖直向上的加速度------超重，物体具有竖直向下的加速度------失重。物体的加速度为g------完全失重。

(3)理解：

①物体处于超重或失重状态，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，只决定于加速度的方向．

③在完全失重的状态下，平常一切由于重力产生的物理现象都完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不受浮力、液体柱不再产生向下的压强．

4、牛顿运动定律解决的两类基本问题

(1)已知力求运动：知道物体受到的全部作用力，应用牛顿第二定律求加速度，如果再知道物体的初始运动状态，应用运动学公式就可以求出物体的运动情况——任意时刻的位置和速度，以及运动轨迹。

(2)已知运动求力：知道物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律，推断或者求出物体的受力情况。

注意：物体运动的性质、轨迹的形状是由物体所受的合外力及初速度共同决定：如v0=0，F合＝0，则静止；v0≠0，F合＝0，则物体做匀速直线运动；若v0=0，F合≠0或v0≠0，F合≠0并与v0共线，则做变速直线运动，若F合又是恒力，则做匀变速直线运动．

5、牛顿第三定律

内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而且在一条直线上．

/表达式：F=－F

说明：①作用力和反作用力同时产生，同时消失，同种性质，作用在不同的物体上，各产生其效果，不能抵消，所以这两个力不会平衡．②作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关．不管两物体处于什么状态，牛顿第三定律都适用。③借助牛顿第三定律可以变换研究对象，从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析．④一对作用力和反作用力在同一个过程中（同一段时间或同一段位移）的总冲量一定为零，但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负。这是因为作用力和反作用力的作用时间一定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的。

正确区分平衡力与作用力和反作用力

注意：判断两个力是不是一对作用力与反作用力时，应分析这两个力是否具有“甲对乙”和“乙对甲”的关系，即受力物体与施力物体是否具有互易关系．否则，一对作用力和反作用力很容易与一对平衡力相混淆，因为它们都具有大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的特点．

[来源:学*科*网Z*X*X*K]内容

受力物体

依赖关系

叠加性

力的性质

作用力和反作用力

二力平衡

作用在两个相互作用的物体大

作用在同一物体上

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

两力作用效果不可抵消，不可叠两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零

加，不可求合力

一定是同性质的力

可以是同性质的力，也可以是不同性质的力

合作探究一

例1、

B 例2、

D 例3、

D 合作探究二

例1、D 例2、5m/s、7.5m/s

例3、m(g+a)、m(d-a)、m(g+a)、m(g-a)

合作探究三

例1、B 当堂检测: 1、

C 2、

BD 3、

ABD 4、

400N 5、解析：木箱受重力mg，地面支持力N，推力F以及地面对它的摩擦力f．

00匀速运动时：Fx=Fcos30，Fy=Fsin30

00 竖直方向：N－mg－Fsin30＝0，所以N＝mg＋Fsin300水平方向： Fcos30一f= 0，所以 f＝ Fcos30

000而f＝μN=μ（mg＋Fsin30） 所以μ＝Fcos30/（mg＋Fsin30）=0.02 0当力斜向上拉时 竖直方向： N＝mg一 Fsin30 0水平方向：Fcos30－μN=ma 所以a=[ Fcos30－μ（mg－Fsin30）]/m=0．019 m／s 所以 s=½at＝8.6m 0022226、解析：对加速度沿竖直、水平方向分解， ax＝acos37＝0．8 m/s ay＝asin37＝0．6 m/s水平方向：f＝max＝60×0.8= 48 N 竖直方向：N－mg＝may

， 所以N＝mg＋may＝600＋60×0.6=600+36= 636 N 注意：当由加速度求力时，一定要沿力的方向分解加速度．

课后巩固：

1、D

解析：当为F时有a1可知a22a1，D对。

2、C 3、B 4、答案： (1）根据牛顿第二定律

Ｆ＝ma

0202 Ff2Ff2F2fff2a1，，当为2F时有a2mmmm

得物体的加速度：

a = F m(2）受力分析如图：



在竖直方向上有：

N=mg 在水平方向上：

当F<mg时， f =F

；

当F>mg时， f =N =mg 

根据牛顿第二定律：F—f =ma

得：

a = 0 (当F <mg时)

或：5、

B 6、

B Fmgm当F >mg时) a = (