本章复习与测试第二课时教学实录

《牛顿运动定律》复习

建平县高级中学 于晓娟

一、

教材分析

本章是在前面对运动和力分别研究的基础上的延伸——研究力和运动的关系，建立起牛顿运动定律。牛顿运动定律是动力学的基础，是力学中也是整个物理学的基本规律，正确地理解惯性概念，理解物体间的相互作用的规律，熟练地运用牛顿第二定律解决问题，是本章的学习要求，也为进一步学习今后的知识，提高分析解决问题的能力奠定基础。

本章还涉及到了许多重要的研究方法，如：在牛顿第一定律的研究中采用的理想实验法；牛顿第二定律中的控制变量法；运用牛顿第二定律处理问题时常用的整体法与隔离法，以及单位的规定方法，单位制的创建等。对这些方法要认真体会、理解，以提高认知的境界。

为了更扎实地理解牛顿第二定律，本章第二节安排了实验：探究加速度与力、质量的关系，并提供了参考案例，实验操作方便，规律性强，结论容易获得，控制变量法在此得到了实践。第五节牛顿第三定律的研究引入了传感器――计算机的组合，现代气息浓厚，实验效果很好。

物理知识来源于生活，最终应用于生活，本章的后两节就是牛顿运动定律的简单应用

二、

教学目标

1、知识与技能

1、理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。

2、理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。

3、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．

2、过程与方法

1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．

2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．

3、培养学生逻辑推理的能力，知道物体的运动是不需要力来维持的。

3、情感、态度与价值观

1、利用一些简单的器材，比如：小球、木块、毛巾、玻璃板等，来对比研究力与物体运动的关系，现象明显，而且更容易推理。

2、培养科学研究问题的态度。

3、利用动画演示伽利略的理想实验，帮助学生理解问题。

4、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言，并学以致用。

1

三、 教学重点

1、惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的量度；运用惯性概念，解释有关实际问题。

2、通过实验测量加速度、力、质量，分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图像；根据图像写出加速度与力、质量的关系式，体会“控制变量法”对研究问题的意义。

3、牛顿第二定律的内容，会用正交分解法和牛顿第二定律解决实际问题。

4、物理公式既确定物理量之间的关系，又确定物理量单位间的关系；基本单位、导出单位和单位制；国际单位制中力学的三个基本单位；单位制在物理学中的重要意义。

5、通过对具体实例的观察和演示实验，认识力的作用是相互的；能找出某个力对应的反作用力，掌握牛顿第三定律的内容,运用牛顿第三定律解释生活中的有关问题。

6、动力学两类基本问题求解基本思路和一般步骤。

四、 教学难点

1、理想实验的推理过程；对牛顿第一定律的理解。

2、明确实验目的、分析实验思路、制定实验方案、得出实验结论；认识数据处理时变换坐标轴的技巧，了解将”不易测量的物理量转化为可测物理量”的实验方法，会对实验误差作初步分析。

3、加速度与物体所受的合力之间的关系（正比性、同体性、瞬时性和矢量性）。

4、利用物理公式得出单位之间的关系；根据物理量单位之间的关系，判断运算表达式是否错误。

5、运用牛顿第三定律解决受力分析中的相互作用力问题；区分平衡力和作用力与反作用力。

五、

教学过程

一．知识复习

⒈

本课学习内容是第三章牛顿运动的第1节—第3节，即牛顿第一定律；物体运动状态的改变；牛顿第二定律。

⒉

本课学习目的是以下三点：

⑴

知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论，知道理想实验是科学研究的重要方法；理解牛顿第一定律的内容和意义；知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。

⑵

理解力是使物体产生加速度的原因，理解质量是惯性大小的量度。

⑶

理解加速度与力的关系，理解加速度与质量的关系，知道得出这两个关系的实验；知道国际单位制中力的单位是如何定义的；理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义；会用牛顿第二定律进行简单的计算。

二．要重点讲解：

1．力不是维持物体运动的原因

2

(1)伽利略理想实验. 在实际生活中，我们很难找到使物体不受任何阻力的实验环境，这就显示了伽利略理想实验的优越性.理想实验是科学研究的重要方法. (2)

运动是物质自身的属性. 2．惯性. (1)惯性是物体的固有性质.(2)物体的惯性与物体的受力状况无关.牛顿第一定律所描述的状态是一种理想状态，即物体不受外力作用的状态. 3．物体运动状态的改变. 物体运动状态的变化与物体所受外力和物体的惯性均有关.力是物体改变运动状态的原因，而惯性决定着物体改变运动状态的难易程度. (1)

力是物体产生加速度的原因. (2)

质量是物体惯性大小的量度，在同样外力作用下，质量越大的物体，改变其运动状态就越困难. 4．正确理解牛顿第二定律

⑴

同一性

⑵

矢量性 ⑶

因果性

⑷

瞬时性 ⑸

独立性 ⑹

相对性 ⑺

统一性 ⑻

适用性 ⒌

牛顿第二定律的初步应用

应用牛顿第二定律解题时，常见的较简单的问题有两类：第一类是已知物体的受力状况，应用牛顿第二定律求出加速度，再进一步去研究物体的运动；第二类是已知物体的运动状况，应用运动学公式求出加速度，再应用牛顿第二定律去求解未知力.对于这两类问题，都应在分析研究对象的受力状况和运动状况的基础上列方程.通常可采用如下的基本解题步骤： (1)

确立研究对象，并分析其受力状况； (2)

分析运动状况，确定加速度方向； (3) 建立恰当的直角坐标系，用正交法分解物体所受的各外力.通常使加速度方向与

某一坐标轴重合. (4)

以速度方向为正方向建立如下方程组(设a与x轴重合)并解之：

典型例题

例1把一个质量是2kg的物块放在水平面上，用12 N的水平拉力使物体从静止开始运动，物块与水平面的动摩擦因数为0.2，物块运动2 s末撤去拉力，g取10ｍ／s2.求：

3

（1）2s末物块的瞬时速度. （2）此后物块在水平面上还能滑行的最大距离. 解析：（1）前2秒内，有F－ F滑=mA1，F滑=μΝ，

FN=mg，则

a1Fmg4m/s2,v1a1,t8

m/sm

v12a22m/s,x16mm2a2（2）撤去F以后

2F例2、如图4-23（A）所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1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。

（l）下面是某同学对该题的一种解法：

分析与解：设L1线上拉力为T1，L2线上拉力为T2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡,有

T1cosθ＝mg， T1sinθ＝T2， T2＝mgtAnθ

剪断线的瞬间，T2突然消失，物体即在T2反方向获得加速度。因为mg tAnθ＝mA，所以加速度A＝g tAnθ，方向在T2反方向。

你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明理由。

L2 L1 L2 L1 θ

图4-23(a) θ

图4-23(b) （2）若将图4-23(A)中的细线L1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图4-23(b)所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与（l）完全相同，即 A＝g tAnθ，你认为这个结果正确吗？请说明理由。

分析与解：（1）错。因为L2被剪断的瞬间，L1上的张力大小发生了变化。剪断瞬时物体的加速度A=gsinθ. （2）对。因为L2被剪断的瞬间，弹簧L1的长度来不及发生变化，其大小和方向都不变。

例3 一人在井下站在吊台上，用如图4-24所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是A=0.2m/s2,求这时人对吊台的压力。(g=9.8m/s2) 解析：选人和吊台组成的系统为研究对象，受力如图4-25所示，F为绳的拉力,由牛顿第二定律有：2F-(m+M)g=(M+m)A F 图4-24 F (Mm)(ag)F350N2则拉力大小为：

(m+M)g 图4-25 F FN a Mg 图4-26 再选人为研究对象，受力情况如图4-26所示，其中FN是吊台对人的支持力。由牛顿第二定律得：F+FN-Mg=MA,故FN=M(A+g)-F=200N. 由牛顿第三定律知，人对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等，方向相反，因此人对吊台的

4

压力大小为200N，方向竖直向下。

例4 一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图4-27所示。现让木板由静止开始以加速度A(A＜g＝匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。

解析

设物体与平板一起向下运动的距离为x时，物体受重力mg，弹簧的弹力F=kx和平板的支持力N作用。据牛顿第二定律有：

mg-kx-N=mA得N=mg-kx-mA 4-27 图7 x当N=0时，物体与平板分离，所以此时m(ga)k

x因为12tat2，所以2m(ga)ka。

例5、如图4-28，在光滑水平面上放着紧靠在一起的Ａ、Ｂ两物体，Ｂ的质量是Ａ的2倍，Ｂ受到向右的恒力ＦB=2N，Ａ受到的水平力ＦA=(9-2t)N，(t的单位是s)。从t＝0开始计时，则： ( ) 5A．Ａ物体在3s末时刻的加速度是初始时刻的11

B．t＞４s后,Ｂ物体做匀加速直线运动

C．t＝4.5s时,Ａ物体的速度为零

FA

A B FB

4-28

D．t＞4.5s后,ＡＢ的加速度方向相反

解析：对于A、B整体据牛顿第二定律有：FA+FB=(mA+mB)A,设A、B间的作用为N，则对B据牛顿第二定律可得：

N+FB=mBA NmB解得FAFB164tFBNmAmB3

当t=4s时N=0，A、B两物体开始分离，此后B做匀加速直线运动，而A做加速度逐渐减小的加速运动，当t=4.5s时A物体的加速度为零而速度不为零。t＞4.5s后,Ａ所受合外力反向，即A、B的加速度方向相反。当t<４s时，A、aB的加速度均为FAFBmAmB。

综上所述，选项A、B、D正确。

例6如图4-29所示，质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,与斜面间的动摩擦因数为μ，现用水平推力F作用于物体，使之沿斜面匀速上滑，则物体受到的摩擦力大小为 F v

m θ

5

图4-29

( ) A、μmgcosθ B、μ(mgcosθ+Fsinθ) C、Fcosθ-mgsinθ D、μ(mgcosθ-Fsinθ) 解析：以物体为研究对象，其受力情况和所建立的坐标如图所示，有： Fcosθ-mgsinθ- F滑=0 FN-Fsinθ-mgcosθ=0 F滑=μN 可得 F滑=Fcosθ-mgsinθ或F滑=μ(Fsinθ+ mgcosθ) 故选B，C。

小结：用正交分解的方法运用平衡条件的分量式求解有关的平衡问题时，通常的解题步骤是：①选研究对象：处于平衡状态的物体。②对研究对象进行受力分析，画好受力图。③建立直角坐标系，对不在坐标轴的力进行正交分解。④根据Fx=0和Fy=0列方程。⑤解方程求出结果，必要时进行检验和讨论。

课堂小结

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