本章复习与测试教案范文

牛顿运动定律》章末复习

学习目标

1.通过实验,探究加速度与质量、物体受力之间的关系。

2.理解牛顿运动定律,用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。

3.通过实验认识超重和失重。

4.认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。

知识结构

重难点探究

主题1:理解牛顿第一定律

如图所示,水平放置的小瓶内装有水,其中有一气泡。当瓶从静止状态突然向右运动时,小气泡在瓶内将向何方运动? (1)甲同学认为:在瓶内的小气泡由于惯性将向左运动,你认为这个结论正确吗?请说明理由。

(2)乙同学认为:瓶中的水由于惯性保持原来的静止状态,相对于瓶子来说向左运动,而瓶中的气泡就向右移动,你认为这个结论正确吗?请说明理由。

主题2:理解牛顿第三定律

如图所示,马拉着马车加速向前运动,马车为什么会向前运动呢?是因为马拉车的力大于车拉马的力吗?

主题3:对牛顿第二定律的理解

蹦极是近来新兴的一项非常刺激的户外休闲运动。跳跃者站在约40米以上(相当于10层楼)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮绳很长,足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时,橡皮绳被拉开、绷紧、阻止人体继续下落,当到达最低点时橡皮绳再次弹起,人被拉起,随后,又落下,这样反复多次直到橡皮绳的弹性消失为止。

请分析人在下落的整个过程中,加速度和速度各怎样变化? 主题4:牛顿第二定律的应用

物体静止在一水平面上,它的质量为m,物体与水平面之间的动摩擦因数为μ。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用平行于水平面的力F拉物体,得到加速度a和拉力F的关系图象如图所示。

(1)根据图象可以求出物体的质量m。王敏同学的分析过程是:从图象中得到F=12 N时,物体的加速度a=4 m/s2,根据牛顿第二定律F=ma,求得质量m=3 kg。

请判断王敏同学的分析过程是否正确,并分析原因,最后给出正确的结果。

(2)根据图象计算物体与水平面之间的动摩擦因数μ的数值(g=10 m/s2)。

知识拓展

拓展一、应用牛顿第二定律解题的一般方法

解题关键:受力分析;运动分析,建立物体运动的物理情景。

解题步骤:确定研究对象,明确物理过程;分析研究对象的受力情况和运动情况,必要时画出受力示意图和过程示意图;根据牛顿第二定律和运动学公式列方程,合力的求解常用合成法或正交分解法,要特别注意公式中各矢量的方向及正负号的选择;求解、检验,必要时需讨论。

1.静止在水平面上的物体的质量为2 kg,在水平恒力F推动下开始运动,4 s末它的速度达到4 m/s,此时将力撤去,又经6 s物体停止下来。如物体与地面间的动摩擦因数不变,求F的大小。

拓展二、合成法与正交分解法的应用

求合力是解决动力学问题中一个很重要的方面,正确进行受力分析的同时,还要能够正确地求出合力,求合力的方法多种多样,常用的有合成法、正交分解法等。

2.如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1 kg。(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况。

(2)求悬线对球的拉力大小。

拓展三、连接体问题

两个或两个以上物体组成的系统,我们称之为连接体。在连接体内各物体具有相同的加速度时,可把该连接体组成的系统当成一个整体,分析整体受到的外力,利用牛顿第二定律求出整体的加速度,这种方法叫整体法。若求连接体内各物体间的相互作用力,则需要把物体隔离,对某个物体单独进行分析,再利用牛顿第二定律对该物体列式求解,这种方法叫作隔离法。

3.两个物体A和B的质量分别为m1和m2,互相接触并放在光滑水平面上,如图所示。对物体A施以水平的推力F。问: (1)A、B二者的共同加速度是多大? (2)物体A对物体B的作用力为多少? (3)若A、B与水平面间有摩擦力且动摩擦因数均为μ,则A对B的作用力等于多少?

拓展四、用超重或失重观点分析和解决问题

物体处于“超重”或“失重”状态,并不是说物体的重力增大了或减小了(甚至消失了),只是物体的“视重”(物体对支持面的压力或悬线的拉力)大小发生变化。地球作用于物体(位置不变)的重力始终是存在的,且大小不变,即使是完全失重现象,物体的重力也没有丝毫变化。

4.如图所示,一个重力G=4 N的物体放在倾角为30°的光滑斜面上。斜面放在台秤上,当烧断细线后,物块正在

下滑的过程中与稳定时比较,台秤的示数(取g=10 m/s2)(

)。

A.减小2 N B.减小1 N C.增大2 N D.增大1 N 拓展五、临界问题

临界状态:当物体从某种特性变化到另一种特性时,发生质的飞跃的转折状态,通常叫作临界状态。出现“临界状态”时,既可理解成“恰好出现”,也可理解为“恰好不出现”的物理现象。

解决中学物理极值问题和临界问题的方法如下。

极限法:在题目中若出现“最大”“最小”“刚好”等词语时,则一般隐含着临界问题,处理这类问题时,应把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态)暴露出来,分析出临界条件,达到尽快求解的目的。

假设法:有些物理过程中,没有明显出现临界问题的线索,但在变化过程中可能出现临界问题,也可能不出现临界问题,解答这类题目时,一般用假设法。

数学方法:将物理过程转化为数学公式,根据数学表达式求解得出临界条件。

5.如图所示,一细线的一端固定于倾角θ=45°的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线的另一端拴一质量为m的小球。试求当滑块以a=2g的加速度向左运动时线中的拉力F的大小。

答案

《牛顿运动定律》章末复习

单元体系构建

①质量

②F=ma

③导出单位

④F合=0

⑤F弹=0 重点难点探究

主题1:(1)由于甲同学选取的研究对象不恰当,即将影响结果的主要因素和次要因素颠倒了,所以得出了错误的结论。

(2)质量是惯性大小的量度,气泡的质量与水的质量相比可忽略不计,应选取瓶中的水作为研究对象,乙同学得出的结论是正确的。

主题2:车能向前跑是因为马拉车的力F大于车受到的摩擦力f;不是因为马拉车的力大于车拉马的力,其实马拉车的力F与车拉马的力F'是一对相互作用力,大小相等、方向相反、作用在一条直线上。

主题3:在橡皮绳未拉直之前,人做自由落体运动,加速度为g,速度增大;人继续下落,拉长橡皮绳,在重力与橡皮绳的弹力平衡前,加速度是减小的,方向向下,速度仍然在增大;当重力等于橡皮绳弹力时,加速度为零,速度达到最大值;随后橡皮绳继续被拉长,橡皮绳的弹力超过重力,加速度增大,方向变为向上,由于加速度与速度方向相反,导致速度减小,直到速度为零。

主题4:(1)王敏同学的分析和解答是错误的,王敏错在把水平力F当作合力。

正确的求解过程是:由图象可知,物体在水平方向受拉力F=12 N时,物体的加速度a=4 m/s2,摩擦力的大小f=4 N 由牛顿第二定律F合=ma

故m== kg=2 kg。

(2)因为f=4 N,f=μFN,FN=mg=20 N

所以μ==0.2。

全新视角拓展

1. N 【解析】前4 s内物体在水平恒力F推动下做匀加速直线运动

由运动学公式可得其加速度a1== m/s2=1 m/s2

物体在水平方向受恒力F和摩擦力Ff作用,由牛顿第二定律得:F-Ff=ma1

后6 s内物体做匀减速直线运动,其加速度a2=且由牛顿第二定律知:-Ff=ma2

联立解得:F= N。

2.(1)7.5 m/s2,方向水平向右

车厢可能水平向右做匀加速直线运动,也可能水平向左做匀减速直线运动

(2)12.5 N 【解析】解法一

合成法

= m/s2=- m/s2

甲

(1)球和车厢相对静止,它们的运动情况相同,由于对球的受力情况知道的较多,故应以球为研究对象。球受两个力作用:重力mg和线的拉力F,由于球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动,故其加速度沿水平方向,合力沿水平方向。作出平行四边形如图甲所示

球所受的合力为F合=mgtan 37°

由牛顿第二定律F合=ma可求得球的加速度a==gtan 37°=7.5 m/s2

加速度方向水平向右,车厢可能水平向右做匀加速直线运动,也可能水平向左做匀减速直线运动。

(2)由图中几何关系可得,线对球的拉力大小为F== N=12.5 N。

乙

解法二

正交分解法

球受两个力作用:重力mg和线的拉力F,球随车一起沿水平方向运动,建立水平方向和竖直方向的直角坐标系,将线的拉力分解在x轴和y轴上,如图乙所示。

x轴方向上有:Fsin 37°=ma

y轴方向上有:Fcos 37°-mg=0 联立解得:a=7.5 m/s2,方向水平向右

F=12.5 N。

3.(1)

(2)

(3)

【解析】(1)将A、B作为一个整体,根据牛顿第二定律有: F=(m1+m2)a

解得:a=。

(2)设A、B间的弹力为F',以B为研究对象,则: F'=m2a=。

(3)对A、B整体分析,根据牛顿第二定律有: F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a

以B为研究对象,根据牛顿第二定律有: F'-μm2g=m2a

联立解得:F'=。

4.B

【解析】本题考虑用整体法求解,属于超重、失重的定量计算。烧断细线后,物体加速下滑,下滑加速度a=gsin 30°=0.5g,

方向沿斜面向下,如图所示,其中竖直向下的分量a⊥=asin 30°=0.25g,所以物块G失重,台秤的示数减小量为:ma⊥=1 N。

5.mg

【解析】当滑块向左运动的加速度较小时,滑块对小球存在支持力;当滑块向左运动的加速度较大时,小球将脱离滑块斜面而“飘”起来。因此,本题存在一个临界条件:当滑块向左运动的加速度为某一临界值时,斜面对小球的支持力恰好为零(小球将要离开斜面而“飘”起来)。我们首先求此临界条件。此时小球受两个力:重力mg和绳的拉力F。如图所示。

在y轴上有:Fsin θ=mg

在x轴上有:Fcos θ=ma0

联立两式并将θ=45°代入可得:a0=g

即当滑块向左运动的加速度a=g时,小球恰好对斜面无压力;当a>g时,小球将“飘”起来;当a=2g时,小球已“飘”起来了;此时小球的受力情况如图所示(但θ不再为45°),故根据以上两式并将a=2g代入,解得F=

mg,此即为所求的拉力。