粤教版必修一第四章力与运动4.5

第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律教学重点1.理解牛顿第一定律.2.解释惯性现象.教学难点学生从“物体运动必须有力的作用”转变到“运动并不需要力来维持”.教学方法探究式、启发式.教学用具多媒体课件气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置.课时安排1课时三维目标知识与技能1.知道伽利略“理想实验”的装置，了解伽利略以事实实验为基础，将实验与逻辑推理相结合的思想方法.2.知道运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因.3.掌握牛顿第一定律.4.理解惯性的概念，能具体解释惯性现象，知道惯性只跟质量有关.过程与方法1.针对学生对运动的片面认识“物体运动必须有力的作用”实行先破后立的方法.2.学生亲身体会以实际实验为基础，将实验与逻辑推理相结合得出结论（运动不需要力来维持）的思想方法.3.观察惯性现象并进行解释.情感态度与价值观1.通过对理想实验的推理，体会科学家进行科学研究时的理想实验法.2.通过对惯性现象的观察及解释，领会物理与生活的联系.教学过程导入新课师请同学们阅读下面的材料.重新习惯地球上的生活据报道，俄罗斯有一位航天员，在太空停留了7个月后回到地球，记者问他回来后有什么特别的感受，他深有感慨地说：“需要重新习惯地球上的生活.”他举了几个例子：他们从发射场被送回饭店用餐时，拿起勺子喝汤，会觉得拿的不是一把很轻的勺子，而是一台又大又沉的熨斗；想喝水，拿起杯子喝了几口，手就不自觉地松开了，结果杯子落在地上摔坏了……这是什么原因呢？因为太空可以看成是一个不受力的环境，在那里拿任何物体都不费劲.航天员在飞船中拿起一个“重物”跟捡起一小片纸屑一样轻松；航天员把水杯、钢笔、纸、照相机等各种物体随手一放，它们就安稳地“浮”在空中；同伴要借用物品，你只需将物品向对方轻轻一推，物体就径直向他“飞”去……航天员在太空中生活较长时间后，习惯了不受力的环境，当他们回到地球上时，仍然保留着太空中的习惯动作，于是就闹了一些小笑话. 不过，在这位航天员的感受中，却蕴含着一个深刻的物理道理，那就是运动和力的关系. 推进新课师人类从远古时代就不断地探讨力和运动的关系问题.师静止在水平面上的物体，用力去推，物体的运动状态怎样变化?一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何？生静止在水平面上的物体，用大小不同的力去推;当推力较小时，物体保持静止；当推力足以克服阻力时，物体运动；一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下来.师根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”？四人为一组讨论交流自己的看法. (学生活动：讨论并交流看法.5分钟后各组派一个代表发言)组1：需要.因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持.组2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对.组3：例如出手的保龄球，已经没有再受到手的推力，但仍然向前运动，因此物体的运动不一定需要力的作用.师同学们的结论都源于我们对生活的感性认识，谁的观点才是正确的呢？我们都知道，撤走对物体施加的力以后，物体确实需要运动一段距离才能停下.那么我们用什么办法可以增大这个距离呢？并猜想一下，什么情况下这个距离会是最大的呢？生减小摩擦的方法；当摩擦越小时，停下前经过的距离就会越大；当摩擦力最小，也就是达到理想状况——光滑的时候，它永远都不会停下来，这时的距离是无限大的.师撤走外力后物体会停下，是因为有摩擦力的影响，若消除了摩擦力的影响，物体是不是就有可能永远地运动下去呢？伽利略关于“力与运动”的问题，构思出理想实验来进行探究.一、伽利略的理想实验师伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4-1-1所示的“理想实验”.将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗钢珠，如果不存在摩擦力，钢珠将上升到哪里？图4-1-1生不存在摩擦力，钢珠将上升到与A点相同高度的C点.师若将轨道的倾角减小，弯曲成曲线ABD或曲线ABE，小球最高将上升到哪个位置？路程是增大还是减小？生同样上升到与A点同高度的D点或E点，路程增大了.师假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢？生由于BF是水平的，钢珠就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去. (教师用多媒体课件模拟这一物理过程)师伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去.由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持.师理想实验，是科学研究中的一种重要的方法.它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度.它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋.师演示实验把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小.推一下滑块，请观察滑块的运动是什么运动.生近似匀速直线运动.师阅读本章与本节的引言部分，了解人类对“力与运动”的认识过程并总结各代表人物对“力与运动”所持的观点.生人类从远古时代起就不断地探讨力和运动的关系.古希腊哲学家亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因；意大利科学家伽利略的观点：运动并不需要力来维持.师伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端.这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论常常不是可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去.二、牛顿第一定律师伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他们并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础.其中，牛顿第一定律是：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.师引导学生理解：(1)物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动状态,说明力不是维持物体运动的原因；(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因；(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,所以牛顿第一定律又叫做惯性定律.师惯性能解释日常生活中的许多现象.例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么？生因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜.师当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么？生因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜.课堂交流师现代汽车中，通常有安全带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用.参考答案:当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害.读一读安全带与安全气囊现代汽车的设计十分重视安全，安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置.道路交通事故多种多样，其中对车内人员造成伤害的，大多是由于运动中的车辆与其他物体（车辆或障碍物）发生碰撞.从力学观点看，运动的车辆受到碰撞突然停止，但车内人员因惯性仍以碰撞前的速度向前运动，结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞，因而造成伤害.设置安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害.安全带是20世纪60年代初发明的.经过40多年的发展，现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成，带有自锁功能的卷收器，采用对乘员的肩部和腰部同时实现约束的V形三点式设计.系上安全带后，卷收器自动将其收紧，一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚，安全带因乘员身体的前冲而发生猛烈的拉伸，卷收器的自锁功能便立即发挥作用，瞬间卡住安全带，使乘员紧贴座椅，避免第二次碰撞.安全气囊是安全带的辅助设施，于1990年问世.在车辆发生碰撞的瞬间，控制模块会对碰撞的严重程度立即作出判断，若确认安全带已不能承受，便在1/100 s内使气囊充气，让乘员的头、胸部与较为柔软有弹性的气囊接触，减轻伤害.最新式的汽车还安装了防侧撞气囊，今后可能在汽车其他位置上也会装上安全气囊.有关机构的统计数据表明，在所有可能致命的车祸中，如果正确使用安全带，可以挽救约45%的生命；如果同时使用安全气囊，这一比例将上升到60%.讨论与交流师运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，能运用牛顿第一定律来解释其原因吗？推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多.物体的惯性与什么因素有关？生1 不能用牛顿第一定律来解释.生2 物体的惯性与质量有关，与物体的速度有关.比如运动的汽车，质量越大，速度越快，要停下来就越困难.生 3 物体的惯性与速度无关，因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.汽车的惯性的大小，是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小.只要速度有所改变，运动状态就改变了，并不一定要从运动到静止.师引导学生总结：1.一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；2.惯性是物体的固有性质；3.物体的惯性只与质量有关.课堂交流1.多媒体课件展示：有一部小说中有这样的一段描述：“火车在千分之五的坡度下坡行驶，速度越来越大，突然一匹马受惊，冲上铁轨.火车风驰电掣般驶来，惯性越来越大，难以刹车……”试分析小说在描述中的科学性错误.参考答案:物体的惯性只与质量有关，火车的速度越来越大，但惯性保持不变.2.空军歼击机的质量比运输机、轰炸机的质量小得多，而且在空战中还要抛掉副油箱，为什么？参考答案:减小歼击机的质量，减小惯性，增加其在战斗中的灵活性.师惯性的大小在实际中是经常要考虑的.当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量.电动抽水机和水泵都固定在很重的机座上，就是要增大它们的质量，以尽量减少它们的振动或避免因意外的碰撞而移位.实践与拓展师伽利略受教堂内吊灯摆动的启发，构思出“伽利略针和单摆实验”.实验装置如教材图4-1-3所示.一端连着小钢球的细绳悬挂在支架上，将摆球拉向一边，由静止开始释放小球，摆球会摆动到另一边，用水平长尺标记其高度.用一根针改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O1）,请同学们猜想一下，小球摆到另外一边时，最高将上升到什么位置?学生先进行猜想，然后教师演示实验.实验现象:摆球能上升到与释放时一样高度的位置.师用针再次改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O2），小球摆到另外一边时，还能上升到与释放时一样高度的位置吗?学生先进行猜想，然后教师演示实验.结论：摆球还能上升到原来的高度.用针多次改变小球的悬点，重复实验，都能得到相同的结论.师想一想，伽利略是怎样通过“伽利略针和单摆实验”构思出“理想实验”的？（学生讨论与交流）生“伽利略针和单摆实验”中的小球受到的空气阻力可以忽略，则小球只受到重力和绳子的拉力（与速度方向垂直），小球能上升到原来的高度；而理想实验中的小球也可忽略空气阻力，而曲面是光滑的，没有摩擦，所以小球只受重力和支持力（与速度方向垂直）.两实验中小球受到的外力可以类比，所以可以认为理想实验中的小球也能上升到原来的高度. 师伽利略的“理想实验”是一个假想的实验，但它是以可靠的事实为基础，把实验与逻辑推理和谐地结合在一起，其科学探究的方法有力地推动了科学的发展.课堂小结通过本节的学习，我们知道了：1.伽利略对力和运动的研究方法——理想实验.2.牛顿第一运动定律的内容及应用.3.惯性的理解及应用.布置作业课后练习板书设计第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素教学重点培养学生运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材、设计实验方案和记录表格,能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.教学难点1.合外力一定，研究加速度与质量的关系时，如何获得一个恒定的外力(恒力源).2.质量一定，研究加速度与外力的关系时，如何准确地确定外力的大小.教学方法探究式、启发式、讨论式.教学用具附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.课时安排1课时三维目标知识与技能1.对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断，得出自己的结论.2.能运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材并设计实验方案和记录表格.能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.3.通过测量，认识到加速度与外力和质量有关，且外力越大，加速度越大;质量越大，加速度越小.过程和方法1.对影响加速度大小的因素进行猜想的过程，学会合理地猜想的方法,要让学生经历提出问题及将问题进行转换的过程.2.让学生经历根据猜想确定实验方案的过程.情感态度与价值观1.经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度.2.通过探究活动，获得成功的喜悦、学习物理的兴趣和自信心.教学过程导入新课师上节课我们学习了在人类科学认识“力与运动的关系”中起了重要作用的牛顿第一定律. 生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. 师物体的运动状态改变，是指哪个物理量改变呢？生速度.师运动状态的改变只是指速度的大小发生变化吗？生不是.因为速度是矢量，无论是速度大小改变还是速度方向改变，或是大小、方向都改变，物体运动状态都发生改变.课堂交流下列哪些物体的运动状态发生了改变？A.停在空中的直升机B.环绕地球运转的人造卫星C.在水平的弯曲的公路上以恒定的速率行驶的汽车D.匀速直线下落的跳伞员答案:以地面为参考系，BC的运动状态发生了变化.师牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的速度会发生改变.但是会怎样改变呢？今天，我们来研究一下牛顿第一定律还没解决的问题：当物体受到外力的作用时，它的速度将会发生怎样的改变呢？研究这个问题比较抽象，我们必须转换成研究物理量之间的关系的问题，才能进行研究.可以转化为哪些物理量之间的关系呢？生由于物体的加速度是描述物体运动速度改变快慢的物理量，因此问题可以转变为物体的加速度与受到的外力到底是什么关系.师加速度除了和合外力有关以外，还与什么因素有关呢？因此探寻物体力与运动之间规律的出发点，是考虑加速度和什么因素有关.推进新课一、猜想加速度与什么因素有关师请思考下列问题，猜想加速度可能与什么因素有关.多媒体课件展示：1.火车启动时，它的加速度与什么因素有关？与火车头的牵引力大小有关吗？与火车上乘客的多少有关吗？2.飞机在起飞时，加速度远大于火车，是因为飞机的动力比火车头的大，还是因为飞机的质量比火车的小？还是两者皆有呢？3.一个乒乓球滚来时，用球拍轻轻一挡就能使它改变方向；一个网球以同样大小的速度滚来时，要用很大的力握住球拍去挡，才能使它改变方向.(学生讨论与交流)生1 火车启动时，加速度与火车头的牵引力、火车本身的质量、车上的乘客、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等有关.师火车头的牵引力、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等，都属于外界对火车的作用力，它们的影响我们可以归结为合外力的影响；而火车本身的质量、车上的乘客，它们的影响我们可以归结为物体本身总质量的影响.即加速度可能与物体所受的合外力与总质量有关.生2 飞机在起飞时，加速度远大于火车，猜想可能两个原因都有，飞机的动力比火车头的大，并且飞机的质量比火车的小.生 3 以同样的速度滚过来的乒乓球与网球，乒乓球用比较小的力就可以挡回去，而网球则需要比较大的力，因为网球的质量比乒乓球的质量大.说明物体的加速度与物体的质量有关. 师 我们由日常生活的经验不难猜想，物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系.若要验证这些猜想，就需要通过实验.下面我们设计实验共同探究. 二、实验探究 (一)实验方法师 要验证猜想，我们设计的实验需要测量哪些物理量？ 生 加速度、合外力、物体质量. 讨论与交流1.加速度不是一个可以直接测量的量，用什么方法可以测量出来?生 若物体的运动是匀变速直线运动，加速度可以通过匀变速直线运动的规律算出. 比如：一个由静止开始做匀变速直线运动的物体，满足的规律为s=21at 2 a=22ts 位移s 和时间t 可以直接测量，这样就可以间接地测出物体的加速度.2.物体的加速度同时跟合外力与质量两个因素有关，可以用我们曾学过的什么方法来确定加速度与它们两个因素之间的关系呢？初中在哪些实验中我们曾用过这种实验方法？生1 要确定物体的加速度与合外力、质量之间的关系，我们可以采用控制变量法，先保持一个量不变，测量另外两个量的关系.例如：可先让m 不变，找出a 与F 之间的关系；再让F 不变，找出a 与m 之间的关系；然后再分析a 、F 、m 之间的关系. 例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系，可将另外两个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系.生2 在探究“导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关”时，要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素，使它们相等，只改变其中一个因素.生 3 在探究“温度升高多少跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质的关系”时，可以先使一些因素保持不变，如在物质相同、质量相同的情况下，观察物体温度升高跟所吸收热量的关系；接着再研究同种物质，不同质量的物体吸收相等热量时，温度升高跟质量的关系等等，从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系.师 控制变量法是物理科学研究中的一种重要方法.自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的，因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的.要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是“控制变量”的方法. (二）设计实验方案师 利用给出的实验器材，自由选出所需的器材，并设计实验.包括实验目的、实验器材、实验方法与步骤、并设计表格记录数据.提供的器材：附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.师引导学生考虑下列问题：讨论与交流1.如何确定物体所受的合外力？2.怎样改变物体的质量而保持合外力不变？3.怎样改变物体的合外力而保持物体的质量不变？4.加速度与合外力都是矢量，在记录时还应该记录其方向.如何记录？5.实验都有误差存在，如何减少误差？学生活动：每四位同学为一小组，挑选实验器材，设计实验，并思考老师提出的问题.参考方案一：1.实验目的：研究物体的加速度与合外力、物体质量的关系.2.实验器材：带刻度的斜面、四轮小车、秒表、刻度尺.3.实验方法：控制变量法.实验装置如课本图4-2-3所示.（1）保持物体质量m不变，改变物体所受的合外力，研究a与合外力的关系物体所受的合外力F合=mgsinθ-f小车的摩擦是滚动摩擦，比较小，可以忽略，小车所受合外力的大小为重力沿斜面方向上的分力，F合=mgsinθ改变斜面的倾角，就可以改变小车受到的合力大小.（2）保持物体的合外力不变，改变物体的质量m，研究加速度与物体质量的关系在忽略小车与斜面间的摩擦时，小车所受的合外力为mgsinθ，在增大小车质量的同时.调整夹角来实现小车所受合外力不变.调整夹角时，可以用弹簧秤的读数直接判断合外力的大小是否不变.4.实验步骤：（1）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度.用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（2）放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计时.当小车运动到木板末端时，再按下秒表结束计时，将测量到的各量记录到下表中.（3）调节木板与水平桌面的夹角，重复上面的步骤.结论：____________________________________________________________________. （4）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度，用天平称出小车的质量m，用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（5）放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计。

第四章．力与运动第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律[学习目标及学习内容导引] 1． 了解相关的物理史实。

2． 知道“伽利略针和单摆实验田”和“伽利略所理想实验田”装置。

3．了角伽利略以实验事实为基础，将实验与逻辑推理相结合的思想方法。

4．理解惯性的概念，能解释有关惯性的现象. [课前预习提示]1．一切物体总保持 状态或 状态，直到有 迫使它改变这种状态为止。

2．物体保持 的性质叫做惯性，惯性是物体的 ，与物体的运动情况或受力情况 。

3．伽利略的理想实验说明了 。

[知识点及学习要求]1．伽利略的研究方法——理想实验研究法 2．⎪⎩⎪⎨⎧与惯性的区别止。

迫使它改变这种状态为静止状态，直到有外力匀速直线运动状态或内容：一切物体总保持性定律）牛顿第一运动定律（惯3：⎩⎨⎧。

惯性是物体的固有属性的性质叫惯性线运动状态或静止状态物体保持原来的匀速直惯性[学习内容重点和难点]牛顿第一运动定律、惯性 [堂堂练及评价]1．火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，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，所以人落下后必是偏后一些，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始终有相同的速度．3． 在车箱的顶板上用细线挂着一个小球（图3-2），在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断：（1）细线竖直悬挂：______．（2）细线向图中左方偏斜：______．（3）细线向图中右方偏斜：______．4．月球表面上的重力加速度为地球表面上的重力加速度的1/6，同一个飞行器在月球表面上时与在地球表面上时相比较[]D．惯性和重力都不变．5..关于物体的惯性下面说法正确的是[ ]A.力可以改变物体的惯性B.物体静止时没有惯性C.人造地球卫星有惯性D.太空中飘荡的宇航员没有惯性6..下面说法正确的是：[ ]A.力是改变物体运动状态的原因B.物体越重，惯性越大C.物体的惯性越大，物体的运动状态越难改变D.行驶的车辆中突然刹车时，乘客向前倾倒，是因为乘客具有惯性7.关于惯性下面说法正确的是A.高速运动的物体不易停下来，所以物体的运动速度越大惯性越大B.两个物体质量相同，它们的惯性一定相等。

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第4节牛顿第二定律进行新课教师活动：学生分析讨论后,教师进一步提出问题:l、牛顿第二定律的内容应该怎样表述?2、它的比例式如何表示？3、各符号表示什么意思？4、各物理量的单位是什么?其中，力的单位“牛顿”是如何定义的？学生活动：学生讨论分析相关问题,记忆相关的知识.教师活动：上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况,当物体受到几个力作用时,上述规律又将如何表述?学生活动：学生讨论分析后教师总结：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同.点评：培养学生发现一般规律的能力教师活动：讨论a和F合的关系，并判断下面哪些说法不对？为什么?A、只有物体受到力的作用，物体才具有加速度．B、力恒定不变,加速度也恒定不变.C、力随着时间改变，加速度也随着时间改变.D、力停止作用，加速度也随即消失.E、物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。

F、物体的加速度大小不变一定受恒力作用。

学生活动：学生讨论分析后教师总结:力是使物体产生加速度的原因，力与物体的加速度具有矢量性、瞬时性和独立性点评：牛顿第二定律是由物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情形下导出的，但由力的独立作用原理可推广到几个力作用的情况，以及应用于变力作用的某一瞬时。

粤教版必修1 第四章《力与运动》第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律教学目标:知识与技能1.了解有关运动和力的关系的历史发展，知道理想实验是科学研究的重要方法。

2.理解并掌握牛顿第一定律的内容和意义。

3.知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。

知道质量是物体惯性大小的量度。

4.知道运动状态和运动状态改变的意义。

5.理解运动状态改变与物体受力的关系。

过程与方法：通过伽利略的理想实验认识到理想实验和普通的猜想，假象有什么不同情感态度与价值观：从中认识到科学探究的困难性，复杂性。

教学重点:1. 牛顿第一定律。

2. 力是物体运动状态改变的原因，教学难点:惯性是物体的属性，与物体的运动状态无关主要内容:1、亚里士多德认为：必须________，物体才能运动，________,物体就要静止下来，即力是__________的原因。

伽利略根据理想实验进行推论，认识到：力不是维持________的原因，而是改变________的原因。

2、如何理解“物体的运动状态改变”？3、牛顿第一定律（惯性定律）一切物体总保持_____________________，直到____________迫使它改变这种状态为止。

4、物体保持原来的_______________________________________的性质叫做惯性。

5、惯性是物体的___________的性质，由物体本身决定，与物体是否运动、速度大小无关，与物体是否受力、受力大小无关，_____________是物体惯性大小的量度。

练习：1、伽利略的理想斜面实验要说明的问题是（）A、力是改变物体运动状态的原因B、一切物体都具有惯性C、物体的运动是靠惯性来维持的D、亚里士多德关于力和运动的关系的观点是错误2、根据牛顿第一定律可知（）A、物体运动状态改变时，一定受到力的作用B、物体在做匀速直线运动时，它才显示出惯性C、静止的物体一定不受力的作用D、力停止作用后，运动的物体就慢慢停下来3、下列情况中，物体的运动状态发生改变的是（）A、钢索吊起的工件在加速上升B、汽车在平直的路面上匀速前进C、火车以恒定的速率在轨道上转弯D、水平抛出的物体在空中运动4、下列说法正确的是（）A、在一条直线上运动的物体其运动状态一定不变B、速度大小不变的物体其运动状态不变C、质量大的物体运动状态难于改变D、质量小的物体运动状态难于改变5、火车在平直轨道上匀速直线前进，在密封的没有空气流动的车厢内点了一支香，则车里乘客看到香所冒出的烟运动情况应是（）A、一边上升一边向前飘B、一边上升一边向后飘C、只是上升，不向任何一边飘D、无法确定6、关于惯性的说法中正确的是（）A、速度大的物体惯性大B、物体具有保持原来运动状态的性质C、物体只有在不受外力时才具有惯性D、物体做变速运动时没有惯性7、关于惯性的大小，下列说法正确的是（）A、小轿车和载重大卡车相比较，大卡车的惯性大B、某人无法拉动一部小车，说明小车的惯性很大C、列车起动时，速度增加十分缓慢，说明速度小时列车的惯性较大D、机车用恒力牵引列车，开始时列车的速度不断增加，但速度增大到某一数值时，速度就不再增加了，保持匀速运动，这说明速度较大时惯性大8、人从行驶的汽车上跳下来后容易（）A、向汽车行驶的方向跌倒B、向汽车行驶的反方向跌倒C、向汽车的右侧跌倒D、向汽车的左侧跌倒9、下列是为了增大惯性的是（）A、歼击机作战前要抛掉副油箱B、电动机要固定在机座上C、粉碎机的飞轮要做的质量很大D、炮车都很笨重10、光滑的水平桌面上，用绳拴住一小球，手拉绳的另一端，使小球在桌面上做圆周运动，为了保持这种运动，手必须不断施加拉力，为什么？11、在车厢的顶板上用细线挂着一个小球，如图所示，在下列情况下，可对车厢的运动情况得出怎样的判断？（1）、细线竖直悬挂：_______________（2）、细线向图中左方偏斜：_____________（3）、细线向图中右方偏斜：________________12、关于力和运动的关系，下列说法中正确的是（）A、力是物体运动的原因B、力是维持物体运动的原因C、力是改变物体运动状态的原因D、力是物体获得速度的原因13、地球自西向东转，为什么我们向上跳起来以后还落到原地，而不是落到原地的西边？14、在一节车厢里，面向列车运动方向的乘客正前方有一个悬挂在天花板上的小球，某时刻发现小球向乘客的右前方摆动，则关于列车的运动情况是（）A、列车正在减速右拐B、列车正在加速右拐C、列车正在减速左拐D、列车正在加速左拐15、与物体惯性大小有关的物理量是（）A、速度B、质量C、位移D、加速度16、在推动小车的过程中，由静止推动要用很大的力，而推动起来之后，只要用很小的力就能使其匀速运动，所以小车在静止的时候惯性大，运动起来惯性小，对吗？17、用绳子拉着小车沿光滑水平面运动，绳子突然断裂后，小车将做，这时小车在水平方向受到力的大小是。

粤教版高中物理目录必修1第一章运动的描述第一节认识运动第二节时间位移第三节记录物体的运动信息第四节物体运动的速度第五节速度变化的快慢加速度第六节用图象描述直线运动第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动第二节自由落体运动规律第三节从自由落体到匀变速直线运第四节匀变速直线运动与汽车行驶第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系第二节研究摩擦力第三节力的等效和替换第四节力的合成与分解第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素第三节探究物体运动与受力的关系第四节牛顿第二定律第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重第七节力学单位必修2第一章抛体运动第01节什么是抛体运动第02节运动的合成与分解第03节竖直方向的抛体运动第04节平抛物体的运动第05节斜抛物体的运动第二章圆周运动第01节匀速圆周运动第02节向心力第03节离心现象及其应用第三章万有引力定律及其应用第01节万有引力定律第02节万有引力定律的应用第03节飞向太空第四章机械能和能源第01节功第02节动能势能第03节探究外力做功与物体动能变第04节机械能守恒定律第05节验证机械能守恒定律第06节能量能量转化与守恒定律第07节功率第08节能源的开发与利用第五章经典力学与物理学的革命第01节经典力学的成就与局限性第02节经典时空观与相对论时空观第03节量子化现象第04节物理学—人类文明进步的阶选修3-1第一章电场第01节认识电场第02节探究静电力第03节电场强度第04节电势和电势差第05节电场强度与电势差的关系第06节示波器的奥秘第07节了解电容器第08节静电与新技术第二章电路第01节探究决定导线电阻的因素第02节对电阻的进一步研究第03节研究闭合电路第04节认识多表电表第05节电功率第06节走进门电路第07节了解集成电路第三章磁场第01节我们周围的磁现象第02节认识磁场第03节探究安培力第04节安培力的应用第05节研究洛仑兹力第06节洛仑兹力与现代技术选修3-2第一章电磁感应第01节电磁感应现象第02节研究产生感应电流的条件第03节探究感应电流的方向第04节法拉弟电磁感应定律第05节法拉第电磁感应定律应用（1）第06节法拉第电磁感应定律应用（2）第07节自感现象及其应用第08节涡流现象及其应用第二章交变电流第01节认识变交电流第02节交变电流的描述第03节表征交变电流的物理量第04节电感器对交变电流的作用第05节电容器对交变电流的作用第06节变压器第07节远距离输电第三章传感器第01节认识传感器第02节探究传感器的原理第03节传感器的应用第04节用传感器制作自控装置第05节用传感器测磁感应强度选修3-3第一章分子动理论第01节物体是由大量分子组成的第02节测量分子的大小第03节分子的热运动第04节分子间的相互作用力第05节物体的内能第06节气体分子运动的统计规律第二章固体、液体和气体第01节晶体的宏观特征第02节晶体的微观结构第03节固体新材料第04节液体的性质液晶第05节液体的表面张力第06节气体状态量第07节气体实验定律(Ⅰ)第08节气体实验定律(Ⅱ)第09节饱和蒸汽空气的湿度第三章热力学基础第01节内能功热量第02节热力学第一定律第03节能量守恒定律第04节热力学第二定律第05节能源与可持续发展第06节研究性学习能源的开发利用选修3-4第一章机械振动第01节初识简谐运动第02节简谐运动的力和能量特征第03节简谐运动的公式描述第04节探究单摆的振动周期第05节用单摆测定重力加速度第06节受迫振动共振第二章机械波第01节机械波的产生和传播第02节机械波的图象描述第03节惠更斯原理及其应用第04节波的干涉与衍射第05节多普勒效应第三章电磁振荡与电磁波第01节电磁振荡第02节电磁场与电磁波第03节电磁波的发射、传播和接收第04节电磁波谱第05节电磁波的应用第四章光第01节光的折射定律第02节测定介质的折射率第03节认识光的全反射现象第04节光的干涉第05节用双缝干涉实验测定光的波.第06节光的衍射和偏振第07节激光第五章相对论第01节狭义相对论的基本原理第02节时空相对性第03节质能方程与相对论速度合成.第04节广义相对论第05节宇宙学简介选修3-5第一章碰撞与动量守恒第01节物体的碰撞第02节动量动量守恒定律第03节动量守恒定律在碰撞中的应用第04节反冲运动第05节自然界中的守恒定律第二章波粒二象性第01节光电效应第02节光子第03节康普顿效应及其解释第04节光的波粒二象性第05节德布罗意波第三章原子结构之谜第01节敲开原子的大门第02节原子的结构第03节氢原子光谱第04节原子的能级结构第四章原子核第01节走进原子核第02节核衰变与核反应方程第03节放射性同位素第04节核力与结合能第05节裂变和聚变第06节核能利用第07节小粒子与大宇宙。

高中物理第四章力与运动章末总结粤教版必修1第四章力与运动章末总结教案粤教版必修1答案：运动状态质量矢量瞬时向下 < 向上> ＝＝专题突破专题一：整体法和隔离法分析连接体问题：（1）连接体：由几个物体叠放在一起或并排挤压放在一起，或用细绳、细杆联系在一起构成的物体组，叫做连接体。

图4-1图4-1（2）隔离法：对连接体的某一部分实施隔离，把它孤立出来作为研究对象的解题方法叫隔离法。

被隔离的可以是研究对象，也可以是研究过程，采用隔离法的好处在于可以将原来是系统的内力转化为研究对象所受的外力，可以将一个连续的物理过程分为若干个分过程，这样可以使较为复杂的问题转化为相对简单问题。

（3）整体法：如果各个研究对象或研究过程遵守相同的规律，则可把各个不同的过程或不同的研究对象作为一个整体来研究的方法，称为整体法。

对那些不涉及系统内力，各部分运动状态又相同的物理问题，常采用整体法分析。

（4）说明：① 解答问题时，绝不能把整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，恰当选择使用隔离法和整体法。

② 在使用隔离法解题时，所选取的隔离对象可以是系统中的某一个物体，也可以是系统中的某一部分物体（包含两个或两个以上的单个物体），而这“某一部分”的选取，也应根据问题的实际情况，灵活处理。

③ 在选用整体法和隔离法时可依据所求的力，若所求力为外力，则应用整体法；若所求力为内力，则用隔离法。

但在具体应用时，绝大多数的题目多要求两种方法结合应用，且应用顺序也较为固定，即求外力时，先隔离后整体；求内力时，先整体后隔离。

先整体或先隔离的目的都是为了首先求解共同的加速度。

图4-2[例1]如图4-1所示，木块A、B静止叠放在光滑水平面上，A的质量为m，B的质量为2m。

现施加水平力F拉B，A、B刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动。

若改为水平力F′拉A，使A、B也保持相对静止，一起沿水平面运动，则F′不得超过（）A、2FB、F/2C、3FD、F/3[解析]水平力F拉B时，A、B刚好不发生相对滑动，这实际上是将要滑动，但尚未滑动的一种临界状态，从而可知此时A、B间的摩擦力即为最大静摩擦力。

第四节牛顿第二定律[学习目标]1.了解数据采集器在探究牛顿第二定律实验中的作用.2.理解牛顿第二定律的内容和公式的确切含义.3.知道力的国际单位“牛顿”的定义，理解1 N大小的定义.4.会用牛顿第二定律的公式处理力与运动的问题．一、数字化实验的过程及结果分析1．数据采集器：通过各种不同的传感器，将各种物理量转换成电信号记录在计算机中．2．位置传感器记录的实验结果(1)保持滑块的质量m不变、改变拉力F，可得到滑块的速度－时间图象，经分析可得，物体的加速度与合外力之间的关系：a∝F.(2)保持拉力F不变，改变滑块的质量m，可得到滑块的速度－时间图象，经分析可得，物体的加速度和质量的关系：a∝1 m.二、牛顿第二定律及其数学表示1．内容：物体的加速度跟所受合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同．2．表达式：a＝k Fm，当物理量的单位都使用国际单位制时，表达式为F＝ma.3．力的单位“牛顿”的定义：国际上规定，质量为1_kg的物体获得1_m/s2的加速度时，所受的合外力为1 N.[即学即用]判断下列说法的正误．(1)由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比．(×)(2)公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取．(×)(3)使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N．(√)(4)公式F＝ma中，a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和．(√)(5)物体的运动方向一定与它所受合外力的方向一致．(×)一、对牛顿第二定律的理解[导学探究](1)从牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？(2)从匀速上升的气球上掉下一个物体(不计空气阻力)，物体离开气球的瞬间，其加速度和速度情况如何？答案 (1)不矛盾．因为牛顿第二定律中的力是指合外力．我们用力提一个放在地面上很重的箱子，没有提动，箱子受到的合力F ＝0，故箱子的加速度为零，箱子仍保持不动，所以上述现象与牛顿第二定律并没有矛盾．(2)物体离开气球的瞬间只受重力，加速度大小为g ，方向竖直向下；速度方向向上，大小与气球速度相同．[知识深化] 牛顿第二定律的四个性质1．矢量性：合外力的方向决定了加速度的方向，合外力方向改变，加速度方向改变，加速度方向与合外力方向一致．2．瞬时性：加速度与合外力是瞬时对应关系，它们同生、同灭、同变化．3．同体性：a ＝Fm 中各物理量均对应同一个研究对象．因此应用牛顿第二定律解题时，首先要处理好的问题是研究对象的选取．4．独立性：当物体同时受到几个力作用时，各个力都满足F ＝ma ，每个力都会产生一个加速度，这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度，故牛顿第二定律可表示为⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝ma xF y ＝ma y.例1 (多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是( ) A ．由F ＝ma 可知，m 与a 成反比B ．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C ．加速度的方向总跟合外力的方向一致D ．当外力停止作用时，加速度随之消失 答案 CD解析 虽然F ＝ma ，但m 与a 无关，因a 是由m 和F 共同决定的，即a ∝Fm ，且a 与F 同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a 与F 的方向永远相同．综上所述，可知A 、B 错误，C 、D 正确．例2 (多选)初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体的运动情况为 ( )A ．速度不断增大，但增大得越来越慢B ．加速度不断增大，速度不断减小C ．加速度不断减小，速度不断增大D ．加速度不变，速度先减小后增大 答案 AC解析 水平面光滑，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为其合外力．水平力逐渐减小，合外力也逐渐减小，由公式F ＝ma 可知：当F 逐渐减小时，a 也逐渐减小，但速度逐渐增大．合外力、加速度、速度的关系1．力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果．只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度．加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比．2．力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以同向，可以反向，还可以有夹角．合外力方向与速度方向同向时，物体做加速运动，反向时物体做减速运动． 3．两个加速度公式的区别a ＝Δv Δt 是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，a 与v 、Δv 、Δt 均无关；a ＝Fm 是加速度的决定式，加速度由其受到的合外力和质量决定． 二、牛顿第二定律的简单应用 1．解题步骤 (1)确定研究对象．(2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动的示意图． (3)求合力F 或加速度a . (4)根据F ＝ma 列方程求解． 2．解题方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合外力，加速度的方向即是物体所受合外力的方向．(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力．①建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程F x ＝ma ，F y ＝0.②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a .根据牛顿第二定律⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝ma x F y ＝ma y 列方程求解．例3 如图1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的角度为37°，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg.(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图1(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)求悬线对小球的拉力大小．答案 (1)7.5 m/s 2，方向水平向右 车厢可能水平向右做匀加速直线运动或水平向左做匀减速直线运动 (2)12.5 N解析 解法一(矢量合成法)(1)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同．以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图所示，小球所受合力为F 合＝mg tan 37°.由牛顿第二定律得小球的加速度为a ＝F 合m ＝g tan 37°＝34g ＝7.5 m/s 2，加速度方向水平向右．车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动． (2)由图可知，悬线对球的拉力大小为F T ＝mg cos 37°＝12.5 N.解法二(正交分解法)(1)建立直角坐标系如图所示，正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得 x 方向：F T x ＝may 方向：F T y －mg ＝0 即F T sin 37°＝ma F T cos 37°－mg ＝0 解得a ＝34g ＝7.5 m/s 2加速度方向水平向右．车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动．(2)由(1)中所列方程解得悬线对球的拉力大小为 F T ＝mg cos 37°＝12.5 N.例4 如图2所示，质量为4 kg 的物体静止于水平面上．现用大小为40 N 、与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体，使物体沿水平面做匀加速运动(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．图2(1)若水平面光滑，物体的加速度是多大？(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度大小是多少？答案(1)8 m/s2(2)6 m/s2解析(1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示由牛顿第二定律：F cos 37°＝ma1①解得a1＝8 m/s2②(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示F cos 37°－f＝ma2③F N′＋F sin 37°＝mg④f＝μF N′⑤由③④⑤得：a2＝6 m/s2.1．(对牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是()A．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大B．牛顿第二定律说明了：质量大的物体，其加速度一定小C．由F＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比D．对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向始终与物体所受的合外力方向一致答案 D解析加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故C错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故D选项正确．2．(合外力、加速度、速度的关系) 物体在与其初速度方向相同的合外力作用下运动，取v0方向为正时，合外力F随时间t的变化情况如图3所示，则在0～t1这段时间内()图3A．物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B．物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小C．物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大D．物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小答案 C解析由题图可知，物体所受合力F随时间t的变化是先减小后增大，根据牛顿第二定律得：物体的加速度先减小后增大．由于合外力F方向与速度方向始终相同，所以物体加速度方向与速度方向一直相同，所以速度一直在增大，选项C正确．3．(水平面上加速度的求解)如图4所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加速直线运动，求物体加速度的大小．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图4答案 5 m/s2解析取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系．在水平方向上：F cos 37°－f＝ma ①在竖直方向上：F N＝mg＋F sin 37°②又因为：f＝μF N ③联立①②③得：a＝5 m/s24．(斜面上加速度的求解) (1)如图5所示，一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑，倾角θ＝30°，斜面静止不动，重力加速度g＝10 m/s2.求物体下滑过程的加速度有多大？图5(2)若斜面不光滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝36，物体下滑过程的加速度又是多大？ 答案 (1)5 m /s 2 (2)2.5 m/s 2解析 (1)根据牛顿第二定律得：mg sin θ＝ma 1 所以a 1＝g sin θ＝10×12m /s 2＝5 m/s 2(2)物体受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律得 mg sin θ－f ＝ma 2 F N ＝mg cos θ f ＝μF N联立解得：a 2＝g sin θ－μg cos θ＝2.5 m/s 2.课时作业一、选择题(1～7为单选题，8～10为多选题) 1．根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是( )A ．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B ．物体所受合外力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C ．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比D ．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比 答案 D解析 根据牛顿第二定律可知：合外力一定时，物体加速度的大小跟质量成反比，与速度无关，A 错误；力是产生加速度的原因，只要有力，就产生加速度，力与加速度是瞬时对应的关系，B 错误；物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比，而不是跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比，C 错误；当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，根据牛顿第二定律F ＝ma 可知，物体水平加速度大小与其质量成反比，D 正确．2. 如图1为第八届珠海航展上中国空军“八一”飞行表演队驾驶“歼－10”战机大仰角沿直线加速爬升的情景．则战机在爬升过程中所受合力方向( )图1A．竖直向上B．与速度方向相同C．与速度方向相反D．与速度方向垂直答案 B3．一物块静止在粗糙的水平桌面上．从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用．假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小．能正确描述F与a之间关系的图象是()答案 C解析物块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律，有F－f＝ma，即F ＝ma＋f，该关系为线性函数．符合该函数关系的图象为C.4. 如图2所示，质量m＝10 kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.2，与此同时，物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用，则物体的加速度为(取g＝10 m/s2)()图2A．0 B．4 m/s2，水平向右C．2 m/s2，水平向右D．2 m/s2，水平向左答案 B解析物体受到的滑动摩擦力大小f＝μmg＝20 N，方向水平向右，物体的合外力F合＝F＋f ＝40 N，方向水平向右，根据牛顿第二定律：F合＝ma，a＝4 m/s2，方向水平向右．5．在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图3所示，现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力F a、F b的变化情况是()图3A．F a变大，F b不变B．F a变大，F b变小C ．F a 不变，F b 变小D ．F a 不变，F b 变大答案 C解析 以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示，根据牛顿第二定律得， 水平方向：F a sin α－F b ＝ma ① 竖直方向：F a cos α－mg ＝0②由题知α不变，由②分析知F a 不变，由①知，F b ＝F a sin α－ma <F a sin α，即F b 变小．6．三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数均相同．现用大小相同的外力F 沿图4所示方向分别作用在1和2上，用12F 的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，用a 1、a 2、a 3分别代表物块1、2、3的加速度，则( )图4A ．a 1＝a 2＝a 3B ．a 1＝a 2，a 2>a 3C ．a 1>a 2，a 2<a 3D ．a 1>a 2，a 2>a 3答案 C解析 对物块1，由牛顿第二定律得F cos 60°－f ＝ma 1，即F2－μ(mg －F sin 60°)＝ma 1对物块2，由牛顿第二定律得F cos 60°－f ′＝ma 2，即F2－μ(mg ＋F sin 60°)＝ma 2对物块3，由牛顿第二定律得 12F －f ″＝ma 3，即F2－μmg ＝ma 3 比较得a 1>a 3>a 2，所以C 正确．7. 如图5所示，质量为m 的物体沿倾角为θ的斜面匀加速下滑，设物体与斜面间的动摩擦因数为μ，此时物体的加速度的大小为a 1；若物体m 上再放另一质量为m ′的物体，它们一起运动的加速度大小为a 2；若物体m 上施加一个竖直向下、大小等于m ′g 的力F ，此时下滑的加速度大小为a 3.则a 1、a 2、a 3大小的关系是( )图5A．a3>a1>a2B．a1＝a2<a3C．a1<a2<a3D．a1＝a3>a2答案 B解析当物体m沿斜面匀加速下滑时，对物体进行受力分析，如图所示．x轴：mg sin θ－f1＝ma1 ①y轴：F N1＝mg cos θ②f1＝μF N1 ③由①②③联立，得a1＝g sin θ－μg cos θ当物体m上再放一物体m′时，对m、m′组成的整体进行受力分析，如图所示x轴：(m′＋m)g sin θ－f2＝(m′＋m)a2 ④y轴：F N2＝(m＋m′)g cos θ⑤f2＝μF N2⑥由④⑤⑥联立，得a2＝g sin θ－μg cos θ当物体m上施加一个竖直向下、大小等于m′g的力F时，对物体m进行受力分析，如图所示x轴：(mg＋F)sin θ－f3＝ma3 ⑦y轴：F N3＝(mg＋F)cos θ⑧f3＝μF N3 ⑨由⑦⑧⑨联立，得a 3＝(mg ＋F )sin θ－μ(mg ＋F )cos θm＝g sin θ－μg cos θ＋F m(sin θ－μcos θ) 因为mg sin θ>μmg cos θ，即sin θ>μcos θ所以a 3>g sin θ－μg cos θ即a 1＝a 2<a 3.8．力F 1单独作用在物体A 上时产生的加速度a 1大小为5 m /s 2，力F 2单独作用在物体A 上时产生的加速度a 2大小为2 m/s 2，那么，力F 1和F 2同时作用在物体A 上时产生的加速度a 的大小可能是( )A ．5 m /s 2B ．2 m/s 2C ．8 m /s 2D ．6 m/s 2答案 AD解析 设物体A 的质量为m ，则F 1＝ma 1，F 2＝ma 2，当F 1和F 2同时作用在物体A 上时，合力的大小范围是F 1－F 2≤F 合≤F 1＋F 2，即ma 1－ma 2≤ma ≤ma 1＋ma 2，加速度的大小范围为3 m /s 2≤a ≤7 m/s 2，正确选项为A 、D.9. 物体在力F 作用下运动，F 的方向与物体运动方向一致，其Ft 图象如图6所示，则物体( )图6A ．在t 1时刻加速度最大B ．在0～t 1时间内做匀加速运动C ．从t 1时刻后便开始返回运动D ．在0～t 2时间内，速度一直在增大答案 AD解析 根据牛顿第二定律得，当物体质量不变，力越大时，加速度越大，由图象可知0～t 1时间内力F 逐渐增大，t 1时刻力F 最大，加速度最大，所以物体做加速度逐渐增大的变加速运动，A 正确，B 错误；t 1时刻后力F 开始减小，但方向未发生变化，所以物体继续向前加速运动，C 错误，D 正确．10．如图7所示，当小车向右加速运动时，物块M 相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时( )图7A．M受静摩擦力增大B．M对车厢壁的压力不变C．M仍相对于车厢静止D．M受静摩擦力不变答案CD解析对M受力分析如图所示，由于M相对车厢静止，则f＝Mg，F N＝Ma，当a增大时，F N增大，f不变，故C、D正确．二、非选择题11. 如图8所示，自动扶梯与水平面夹角为θ，上面站着一质量为m的人，当自动扶梯以加速度a加速向上运动时，求扶梯对人的弹力F N和扶梯对人的摩擦力f的大小．图8答案mg＋ma sin θma cos θ解析解法一建立如图甲所示的直角坐标系，人的加速度方向正好沿x轴正方向，由题意可得，x轴方向：f cos θ＋F N sin θ－mg sin θ＝ma，y轴方向：F N cos θ－f sin θ－mg cos θ＝0，解得F N＝mg＋ma sin θ，f＝ma cos θ.甲乙解法二建立如图乙所示的直角坐标系(水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向)．由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，这样建立直角坐标系后，在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量，其中x轴方向的加速度分量a x＝a cos θ，y轴方向的加速度分量a y＝a sin θ，根据牛顿第二定律有，x轴方向：f＝ma x，y轴方向：F N－mg＝ma y，解得F N＝mg＋ma sin θ，f＝ma cos θ.12．如图9所示，质量m＝1 kg的球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成30°角，球与杆之间的动摩擦因数μ＝36，球受到竖直向上的拉力F＝20 N，则球的加速度为多大？(取g＝10 m/s2)图9答案 2.5 m/s2解析球受到重力mg、杆的支持力F N、杆的摩擦力f和竖直向上的拉力F四个力的作用(如图所示)，建立直角坐标系，则由牛顿第二定律得F sin 30°－mg sin 30°－f＝maF cos 30°＝mg cos 30°＋F Nf＝μF N联立以上各式解得a＝2.5 m/s2.。

第四章力与运动
一、选择题
1．测量国际单位制中力学基本单位对应的三个力学基本量，可用的仪器分别是()．A．米尺、弹簧测力计、秒表B．量筒、天平、秒表
C．米尺、测力计、打点计时器D．米尺、天平、秒表
2．歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了()．
A．减小重力，增加稳定B．减小体积，增大速度
C．减小质量，增大加速度D．减小质量，增大速度
3．某人用力推原来静止在水平面上的小车，使小车开始运动，此后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动，可见()．
A．力是使物体产生运动的原因B．力是维持物体运动速度的原因C．力是使物体速度发生改变的原因D．力是使物体惯性改变的原因
4．卡车上装着一个始终与它相对静止的集装箱，不计空气阻力，下列说法正确的是()．
A．当卡车开始运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动
B．当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动
C．当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力等于零
D．当卡车制动时，卡车对集装箱的静摩擦力等于零
5．关于运动和力的关系，下列说法正确的是()．
A．物体所受的合外力不为零时，其速度一定增大
B．物体运动的速度越大，它受到的合外力一定越大
C．一个物体受到的合外力越大，它的速度变化一定越快
D．某时刻物体的速度为零，此时刻它受到的合外力一定为零
6．下列对力与运动的认识，正确的是()．
A．亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动
B．伽利略认为力是维持物体速度的原因
C．牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动
D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个。

第四节牛顿第二定律[学习目标]1.了解数据采集器在探究牛顿第二定律实验中的作用.2.理解牛顿第二定律的内容和公式的确切含义.3.知道力的国际单位“牛顿”的定义，理解1 N大小的定义.4.会用牛顿第二定律的公式处理力与运动的问题.一、数字化实验的过程及结果分析1.数据采集器：通过各种不同的传感器，将各种物理量转换成电信号记录在计算机中.2.位置传感器记录的实验结果(1)保持滑块的质量m不变、改变拉力F，可得到滑块的速度－时间图象，经分析可得，物体的加速度与合外力之间的关系：a∝F.(2)保持拉力F不变，改变滑块的质量m，可得到滑块的速度－时间图象，经分析可得，物体的加速度和质量的关系：a∝1 m.二、牛顿第二定律及其数学表示1.内容：物体的加速度跟所受合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同.2.表达式：a＝k Fm，当物理量的单位都使用国际单位制时，表达式为F＝ma.3.力的单位“牛顿”的定义：国际上规定，质量为1 kg的物体获得1 m/s2的加速度时，所受的合外力为1 N.判断下列说法的正误.(1)由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比.(×)(2)公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取.(×)(3)使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N.(√)(4)公式F＝ma中，a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和.(√)(5)物体的运动方向一定与它所受合外力的方向一致.(×)一、对牛顿第二定律的理解(1)从牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？(2)从匀速上升的气球上掉下一个物体(不计空气阻力)，物体离开气球的瞬间，物体的加速度和速度情况如何？答案(1)不矛盾.因为牛顿第二定律中的力是指合外力.我们用力提一个放在地面上很重的箱子，没有提动，箱子受到的合力F＝0，故箱子的加速度为零，箱子仍保持不动，所以上述现象与牛顿第二定律并没有矛盾.(2)物体离开气球瞬间物体只受重力，加速度大小为g，方向竖直向下；速度方向向上，大小与气球速度相同.1.表达式F＝ma的理解(1)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位.(2)F的含义：F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物体的加速度；F是某个力时，加速度a是该力产生的加速度.2.牛顿第二定律的六个性质例1(多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是()A.由F＝ma可知，m与a成反比B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C.加速度的方向总跟合外力的方向一致D.当合外力停止作用时，加速度随之消失答案CD解析虽然F＝ma，但m与a无关，因a是由m和F共同决定的，即a∝Fm，且a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a与F的方向永远相同.综上所述，A、B错误，C、D正确.【考点】牛顿第二定律的理解【题点】对牛顿第二定律的理解合外力、加速度、速度的关系1.力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果.只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度.加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比.2.力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角.合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，反向时物体做减速运动.3.两个加速度公式的区别a ＝Δv Δt 是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，a 与v 、Δv 、Δt 均无关；a ＝Fm 是加速度的决定式，加速度由其受到的合外力和质量决定.例2 (多选)初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的方向不变的水平力的作用，则这个物体运动情况为 ( ) A.速度不断增大，但增大得越来越慢 B.加速度不断增大，速度不断减小 C.加速度不断减小，速度不断增大 D.加速度不变，速度先减小后增大 答案 AC解析 水平面光滑，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为其合外力.水平力逐渐减小，合外力也逐渐减小，由公式F ＝ma 可知：当F 逐渐减小时，a 也逐渐减小，但速度逐渐增大.【考点】牛顿第二定律的理解 【题点】合外力、加速度、速度的关系 二、牛顿第二定律的简单应用 1.解题步骤 (1)确定研究对象.(2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动的示意图. (3)求合力F 或加速度a . (4)根据F ＝ma 列方程求解. 2.解题方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，加速度的方向即物体所受合力的方向.(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体所受的合外力.①建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程F x ＝ma ，F y ＝0.②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a .根据牛顿第二定律⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝ma x F y ＝ma y 列方程求解.例3 如图1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，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg ，不计空气阻力.(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图1(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况； (2)求悬线对小球的拉力大小.答案 (1)7.5 m/s 2，方向水平向右 车厢可能水平向右做匀加速直线运动或水平向左做匀减速直线运动 (2)12.5 N解析 解法一(矢量合成法)(1)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同.以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图甲所示，小球所受合力为F 合＝mg tan 37°.由牛顿第二定律得小球的加速度为a ＝F 合m ＝g tan 37°＝34g ＝7.5 m/s 2，加速度方向水平向右.车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动. (2)由图可知，悬线对球的拉力大小为F T ＝mgcos 37°＝12.5 N.解法二(正交分解法)(1)建立直角坐标系如图乙所示，正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得 x 方向：F T x ＝may 方向：F T y －mg ＝0 即F T sin 37°＝ma F T cos 37°－mg ＝0 解得a ＝34g ＝7.5 m/s 2加速度方向水平向右.车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动.(2)由(1)中所列方程解得悬线对球的拉力大小为 F T ＝mg cos 37°＝12.5 N.【考点】牛顿第二定律的简单应用 【题点】水平面上加速度的求解例4 如图2所示，质量为4 kg 的物体静止于水平面上.现用大小为40 N 、与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体，使物体沿水平面做匀加速运动(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8).图2(1)若水平面光滑，物体的加速度是多大？(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度大小是多少？答案(1)8 m/s2(2)6 m/s2解析(1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示由牛顿第二定律：F cos 37°＝ma1解得a1＝8 m/s2(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示F cos 37°－f＝ma2F N′＋F sin 37°＝mgf＝μF N′联立解得a2＝6 m/s2.【考点】牛顿第二定律的简单应用【题点】水平面上加速度的求解1.(对牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是()A.由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大B.牛顿第二定律说明了：质量大的物体，其加速度一定小C.由F＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比D.对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向始终与物体所受的合外力方向一致答案 D解析加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故C错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故D选项正确.2.(合外力、加速度、速度的关系)物体在与其初速度方向相同的合外力作用下运动，取v0方向为正时，合外力F随时间t的变化情况如图3所示，则在0～t1这段时间内()图3A.物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B.物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小C.物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大D.物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小答案 C解析由题图可知，物体所受合力F随时间t的变化是先减小后增大，根据牛顿第二定律得：物体的加速度先减小后增大.由于合外力F方向与速度方向始终相同，所以物体加速度方向与速度方向一直相同，所以速度一直在增大，选项C正确.3.(水平面上加速度的求解)如图4所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加速直线运动，求物体加速度的大小.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图4答案 5 m/s 2解析 取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系.在水平方向上：F cos 37°－f ＝ma①在竖直方向上：F N ＝mg ＋F sin 37°② 又因为：f ＝μF N③联立①②③得：a ＝5 m/s 24.(斜面上加速度的求解)如图5所示，一个物体从斜面的顶端由静止开始下滑，倾角θ＝30°，斜面始终静止不动，重力加速度g ＝10 m/s 2.图5(1)若斜面光滑，求物体下滑过程的加速度有多大？(2)若斜面不光滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝36，物体下滑过程的加速度又是多大？ 答案 (1)5 m /s 2 (2)2.5 m/s 2解析 (1)根据牛顿第二定律得：mg sin θ＝ma 1 所以a 1＝g sin θ＝10×12 m /s 2＝5 m/s 2(2)物体受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律得mg sin θ－f＝ma2F N＝mg cos θf＝μF N联立解得：a2＝g sin θ－μg cos θ＝2.5 m/s2.一、选择题考点一牛顿第二定律的理解1.(多选)下列关于牛顿第二定律的说法中正确的是()A.物体的加速度大小由物体的质量和物体所受的合力大小决定，与物体的速度无关B.物体的加速度方向只由它所受的合力方向决定，与速度方向无关C.物体所受的合力方向和加速度方向及速度方向总是相同的D.一旦物体所受的合力为零，则运动物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了答案AB解析根据牛顿第二定律，物体的加速度的大小由合力的大小和质量决定，加速度的方向由合力的方向决定，二者方向一定相同，而加速度的大小和方向与物体的速度的大小和方向无关；根据牛顿第二定律的瞬时性特征，合力一旦为零，则加速度立即为零，速度不发生变化，物体做匀速直线运动，选项A、B正确，选项C、D错误.【考点】牛顿第二定律的理解【题点】对牛顿第二定律的理解2.如图1为第八届珠海航展上中国空军“八一”飞行表演队驾驶“歼－10”战机大仰角沿直线加速爬升的情景.则战机在爬升过程中所受合力方向()图1A.竖直向上B.与速度方向相同C.与速度方向相反D.与速度方向垂直答案 B3.一物块静止在粗糙的水平桌面上.从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间关系的图象是()答案 C解析物块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律，有F－f＝ma，即F ＝ma＋f，该关系为线性函数.符合该函数关系的图象为C.4.物体在力F作用下运动，F的方向与物体运动方向一致，其F－t图象如图2所示，则物体()图2A.在t1时刻速度最大B.在0～t1时间内做匀加速运动C.从t1时刻后便开始返回运动D.在0～t2时间内，速度一直在增大答案 D解析根据牛顿第二定律得，物体质量不变，力越大时，加速度越大，由题图可知0～t1时间内力F逐渐增大，加速度逐渐增大，t1时刻力F最大，加速度最大，所以0～t1时间内物体做加速度逐渐增大的变加速运动，B错误；t1时刻后力F开始减小，但方向未发生变化，所以物体继续向前加速运动，A、C错误，D正确.【考点】牛顿第二定律的理解【题点】合外力、加速度、速度的关系考点二牛顿第二定律的应用5.如图3所示，质量m＝10 kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.2，与此同时，物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用，则物体的加速度为(取g＝10 m/s2)()图3A.0B.4 m/s2，水平向右C.2 m/s2，水平向右D.2 m/s2，水平向左答案 B解析物体受到的滑动摩擦力大小f＝μmg＝20 N，方向水平向右，物体受到的合外力F合＝F ＋f＝40 N，方向水平向右，根据牛顿第二定律：F合＝ma，a＝4 m/s2，方向水平向右.【考点】牛顿第二定律的简单应用【题点】水平面上加速度的求解6.在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图4所示，现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力F a、F b的变化情况是()图4A.F a 变大，F b 不变B.F a 变大，F b 变小C.F a 不变，F b 变小D.F a 不变，F b 变大答案 C解析 以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示，根据牛顿第二定律得，水平方向：F a sin α－F b ＝ma ① 竖直方向：F a cos α－mg ＝0②由题知α不变，由②分析知F a 不变，由①知，F b ＝F a sin α－ma <F a sin α，即F b 变小. 7.三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数均相同.现用大小相同的外力F 沿图5所示方向分别作用在1和2上，用12F 的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，用a 1、a 2、a 3分别代表物块1、2、3的加速度，则( )图5A.a 1＝a 2＝a 3B.a 1＝a 2，a 2>a 3C.a 1>a 2，a 2<a 3D.a 1>a 2，a 2>a 3答案 C解析 对物块1，由牛顿第二定律得F cos 60°－f ＝ma 1，即F2－μ(mg －F sin 60°)＝ma 1对物块2，由牛顿第二定律得F cos 60°－f ′＝ma 2，即F2－μ(mg ＋F sin 60°)＝ma 2对物块3，由牛顿第二定律得 12F －f ″＝ma 3，即F2－μmg ＝ma 3 比较得a 1>a 3>a 2，所以C 正确.8.(多选)力F 1单独作用在物体A 上时产生的加速度a 1大小为5 m /s 2，力F 2单独作用在物体A 上时产生的加速度a 2大小为2 m/s 2，那么，力F 1和F 2同时作用在物体A 上时产生的加速度a 的大小可能是( ) A.5 m /s 2 B.2 m/s 2 C.8 m /s 2 D.6 m/s 2答案 AD解析 设物体A 的质量为m ，则F 1＝ma 1，F 2＝ma 2，当F 1和F 2同时作用在物体A 上时，合力的大小范围是F 1－F 2≤F 合≤F 1＋F 2，即ma 1－ma 2≤ma ≤ma 1＋ma 2，加速度的大小范围为3 m /s 2≤a ≤7 m/s 2，正确选项为A 、D.9.(多选)如图6所示，当小车向右加速运动时，物块M 相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时( )图6A.M 受静摩擦力增大B.M 对车厢壁的压力不变C.M 仍相对于车厢静止D.M 受静摩擦力不变 答案 CD解析 对M 受力分析如图所示，由于M 相对车厢静止，则f ＝Mg ，F N ＝Ma ，当a 增大时，F N 增大，f 不变，故C 、D 正确.10.如图7所示，在与水平方向成θ角、大小为F 的力作用下，质量为m 的物块沿竖直墙壁加速下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为μ.则下滑过程中物块的加速度大小为(重力加速度为g )( )图7A.a ＝g －μgB.a ＝g －μF cos θmC.a ＝g －μF sin θmD.a ＝g －F sin θ＋μF cos θm答案 D解析 将F 分解可得，物块在垂直于墙壁方向上受到的压力为F N ＝F cos θ，则墙壁对物块的支持力为F N ′＝F N ＝F cos θ；物块受到的滑动摩擦力为f ＝μF N ′＝μF cos θ；由牛顿第二定律，得mg －F sin θ－f ＝ma ，得a ＝g －F sin θ＋μF cos θm .【考点】牛顿第二定律的简单应用 【题点】竖直方向上加速度的求解 二、非选择题11.(水平面上加速度的求解)质量为40 kg的物体放在水平面上，某人用绳子沿着与水平方向成37°角斜向上的方向拉着物体前进，绳子的拉力为200 N，已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度是多少？若在拉的过程中突然松手，此时物体的加速度是多少？(g 取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)答案0.5 m/s2，方向与运动方向相同 5 m/s2，方向与运动方向相反解析物体受力如图所示，将拉力F沿水平方向和竖直方向分解.在两方向分别列方程：F cos 37°－f＝ma.F sin 37°＋F N＝mg.又f＝μF N.联立解得a＝0.5 m/s2，方向与运动方向相同.当突然松手时，拉力F变为零，此后摩擦力变为f′＝μmg＝200 N，由牛顿第二定律得f′＝ma′解得a′＝5 m/s2，方向与运动方向相反.【考点】牛顿第二定律的简单应用【题点】水平面上加速度的求解12.(斜面上加速度的求解)如图8所示，质量为m的木块以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.图8(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向；(2)若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑时木块的加速度的大小和方向.答案(1)g(sin θ＋μcos θ)方向沿斜面向下(2)g(sin θ－μcos θ)方向沿斜面向下解析(1)以木块为研究对象，木块上滑时对其受力分析，如图甲所示根据牛顿第二定律有mg sin θ＋f＝ma，F N－mg cos θ＝0又f＝μF N联立解得a＝g(sin θ＋μcos θ)，方向沿斜面向下.(2)木块下滑时对其受力分析如图乙所示.根据牛顿第二定律有mg sin θ－f′＝ma′，F N′－mg cos θ＝0又f′＝μF N′联立解得a′＝g(sin θ－μcos θ)，方向沿斜面向下.【考点】牛顿第二定律的简单应用【题点】斜面上加速度的求解[k12]最新K12。

第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律教学重点1.理解牛顿第一定律.2.解释惯性现象.教学难点学生从“物体运动必须有力的作用”转变到“运动并不需要力来维持”.教学方法探究式、启发式.教学用具多媒体课件气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置.课时安排1课时三维目标知识与技能1.知道伽利略“理想实验”的装置，了解伽利略以事实实验为基础，将实验与逻辑推理相结合的思想方法.2.知道运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因.3.掌握牛顿第一定律.4.理解惯性的概念，能具体解释惯性现象，知道惯性只跟质量有关.过程与方法1.针对学生对运动的片面认识“物体运动必须有力的作用”实行先破后立的方法.2.学生亲身体会以实际实验为基础，将实验与逻辑推理相结合得出结论（运动不需要力来维持）的思想方法.3.观察惯性现象并进行解释.情感态度与价值观1.通过对理想实验的推理，体会科学家进行科学研究时的理想实验法.2.通过对惯性现象的观察及解释，领会物理与生活的联系.教学过程导入新课师请同学们阅读下面的材料.重新习惯地球上的生活据报道，俄罗斯有一位航天员，在太空停留了7个月后回到地球，记者问他回来后有什么特别的感受，他深有感慨地说：“需要重新习惯地球上的生活.”他举了几个例子：他们从发射场被送回饭店用餐时，拿起勺子喝汤，会觉得拿的不是一把很轻的勺子，而是一台又大又沉的熨斗；想喝水，拿起杯子喝了几口，手就不自觉地松开了，结果杯子落在地上摔坏了……这是什么原因呢？因为太空可以看成是一个不受力的环境，在那里拿任何物体都不费劲.航天员在飞船中拿起一个“重物”跟捡起一小片纸屑一样轻松；航天员把水杯、钢笔、纸、照相机等各种物体随手一放，它们就安稳地“浮”在空中；同伴要借用物品，你只需将物品向对方轻轻一推，物体就径直向他“飞”去……航天员在太空中生活较长时间后，习惯了不受力的环境，当他们回到地球上时，仍然保留着太空中的习惯动作，于是就闹了一些小笑话. 不过，在这位航天员的感受中，却蕴含着一个深刻的物理道理，那就是运动和力的关系. 推进新课师人类从远古时代就不断地探讨力和运动的关系问题.师静止在水平面上的物体，用力去推，物体的运动状态怎样变化?一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何？生静止在水平面上的物体，用大小不同的力去推;当推力较小时，物体保持静止；当推力足以克服阻力时，物体运动；一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下来.师根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”？四人为一组讨论交流自己的看法. (学生活动：讨论并交流看法.5分钟后各组派一个代表发言)组1：需要.因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持.组2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对.组3：例如出手的保龄球，已经没有再受到手的推力，但仍然向前运动，因此物体的运动不一定需要力的作用.师同学们的结论都源于我们对生活的感性认识，谁的观点才是正确的呢？我们都知道，撤走对物体施加的力以后，物体确实需要运动一段距离才能停下.那么我们用什么办法可以增大这个距离呢？并猜想一下，什么情况下这个距离会是最大的呢？生减小摩擦的方法；当摩擦越小时，停下前经过的距离就会越大；当摩擦力最小，也就是达到理想状况——光滑的时候，它永远都不会停下来，这时的距离是无限大的.师撤走外力后物体会停下，是因为有摩擦力的影响，若消除了摩擦力的影响，物体是不是就有可能永远地运动下去呢？伽利略关于“力与运动”的问题，构思出理想实验来进行探究.一、伽利略的理想实验师伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4-1-1所示的“理想实验”.将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗钢珠，如果不存在摩擦力，钢珠将上升到哪里？图4-1-1生不存在摩擦力，钢珠将上升到与A点相同高度的C点.师若将轨道的倾角减小，弯曲成曲线ABD或曲线ABE，小球最高将上升到哪个位置？路程是增大还是减小？生同样上升到与A点同高度的D点或E点，路程增大了.师假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢？生由于BF是水平的，钢珠就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去. (教师用多媒体课件模拟这一物理过程)师伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去.由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持.师理想实验，是科学研究中的一种重要的方法.它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度.它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋.师演示实验把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小.推一下滑块，请观察滑块的运动是什么运动.生近似匀速直线运动.师阅读本章与本节的引言部分，了解人类对“力与运动”的认识过程并总结各代表人物对“力与运动”所持的观点.生人类从远古时代起就不断地探讨力和运动的关系.古希腊哲学家亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因；意大利科学家伽利略的观点：运动并不需要力来维持.师伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端.这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论常常不是可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去.二、牛顿第一定律师伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他们并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础.其中，牛顿第一定律是：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.师引导学生理解：(1)物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动状态,说明力不是维持物体运动的原因；(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因；(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,所以牛顿第一定律又叫做惯性定律.师惯性能解释日常生活中的许多现象.例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么？生因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜.师当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么？生因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜.课堂交流师现代汽车中，通常有安全带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用.参考答案:当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害.读一读安全带与安全气囊现代汽车的设计十分重视安全，安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置.道路交通事故多种多样，其中对车内人员造成伤害的，大多是由于运动中的车辆与其他物体（车辆或障碍物）发生碰撞.从力学观点看，运动的车辆受到碰撞突然停止，但车内人员因惯性仍以碰撞前的速度向前运动，结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞，因而造成伤害.设置安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害.安全带是20世纪60年代初发明的.经过40多年的发展，现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成，带有自锁功能的卷收器，采用对乘员的肩部和腰部同时实现约束的V形三点式设计.系上安全带后，卷收器自动将其收紧，一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚，安全带因乘员身体的前冲而发生猛烈的拉伸，卷收器的自锁功能便立即发挥作用，瞬间卡住安全带，使乘员紧贴座椅，避免第二次碰撞.安全气囊是安全带的辅助设施，于1990年问世.在车辆发生碰撞的瞬间，控制模块会对碰撞的严重程度立即作出判断，若确认安全带已不能承受，便在1/100 s内使气囊充气，让乘员的头、胸部与较为柔软有弹性的气囊接触，减轻伤害.最新式的汽车还安装了防侧撞气囊，今后可能在汽车其他位置上也会装上安全气囊.有关机构的统计数据表明，在所有可能致命的车祸中，如果正确使用安全带，可以挽救约45%的生命；如果同时使用安全气囊，这一比例将上升到60%.讨论与交流师运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，能运用牛顿第一定律来解释其原因吗？推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多.物体的惯性与什么因素有关？生1 不能用牛顿第一定律来解释.生2 物体的惯性与质量有关，与物体的速度有关.比如运动的汽车，质量越大，速度越快，要停下来就越困难.生 3 物体的惯性与速度无关，因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.汽车的惯性的大小，是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小.只要速度有所改变，运动状态就改变了，并不一定要从运动到静止.师引导学生总结：1.一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；2.惯性是物体的固有性质；3.物体的惯性只与质量有关.课堂交流1.多媒体课件展示：有一部小说中有这样的一段描述：“火车在千分之五的坡度下坡行驶，速度越来越大，突然一匹马受惊，冲上铁轨.火车风驰电掣般驶来，惯性越来越大，难以刹车……”试分析小说在描述中的科学性错误.参考答案:物体的惯性只与质量有关，火车的速度越来越大，但惯性保持不变.2.空军歼击机的质量比运输机、轰炸机的质量小得多，而且在空战中还要抛掉副油箱，为什么？参考答案:减小歼击机的质量，减小惯性，增加其在战斗中的灵活性.师惯性的大小在实际中是经常要考虑的.当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量.电动抽水机和水泵都固定在很重的机座上，就是要增大它们的质量，以尽量减少它们的振动或避免因意外的碰撞而移位.实践与拓展师伽利略受教堂内吊灯摆动的启发，构思出“伽利略针和单摆实验”.实验装置如教材图4-1-3所示.一端连着小钢球的细绳悬挂在支架上，将摆球拉向一边，由静止开始释放小球，摆球会摆动到另一边，用水平长尺标记其高度.用一根针改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O1）,请同学们猜想一下，小球摆到另外一边时，最高将上升到什么位置?学生先进行猜想，然后教师演示实验.实验现象:摆球能上升到与释放时一样高度的位置.师用针再次改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O2），小球摆到另外一边时，还能上升到与释放时一样高度的位置吗?学生先进行猜想，然后教师演示实验.结论：摆球还能上升到原来的高度.用针多次改变小球的悬点，重复实验，都能得到相同的结论.师想一想，伽利略是怎样通过“伽利略针和单摆实验”构思出“理想实验”的？（学生讨论与交流）生“伽利略针和单摆实验”中的小球受到的空气阻力可以忽略，则小球只受到重力和绳子的拉力（与速度方向垂直），小球能上升到原来的高度；而理想实验中的小球也可忽略空气阻力，而曲面是光滑的，没有摩擦，所以小球只受重力和支持力（与速度方向垂直）.两实验中小球受到的外力可以类比，所以可以认为理想实验中的小球也能上升到原来的高度. 师伽利略的“理想实验”是一个假想的实验，但它是以可靠的事实为基础，把实验与逻辑推理和谐地结合在一起，其科学探究的方法有力地推动了科学的发展.课堂小结通过本节的学习，我们知道了：1.伽利略对力和运动的研究方法——理想实验.2.牛顿第一运动定律的内容及应用.3.惯性的理解及应用.布置作业课后练习板书设计第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素教学重点培养学生运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材、设计实验方案和记录表格,能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.教学难点1.合外力一定，研究加速度与质量的关系时，如何获得一个恒定的外力(恒力源).2.质量一定，研究加速度与外力的关系时，如何准确地确定外力的大小.教学方法探究式、启发式、讨论式.教学用具附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.课时安排1课时三维目标知识与技能1.对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断，得出自己的结论.2.能运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材并设计实验方案和记录表格.能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.3.通过测量，认识到加速度与外力和质量有关，且外力越大，加速度越大;质量越大，加速度越小.过程和方法1.对影响加速度大小的因素进行猜想的过程，学会合理地猜想的方法,要让学生经历提出问题及将问题进行转换的过程.2.让学生经历根据猜想确定实验方案的过程.情感态度与价值观1.经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度.2.通过探究活动，获得成功的喜悦、学习物理的兴趣和自信心.教学过程导入新课师上节课我们学习了在人类科学认识“力与运动的关系”中起了重要作用的牛顿第一定律. 生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. 师物体的运动状态改变，是指哪个物理量改变呢？生速度.师运动状态的改变只是指速度的大小发生变化吗？生不是.因为速度是矢量，无论是速度大小改变还是速度方向改变，或是大小、方向都改变，物体运动状态都发生改变.课堂交流下列哪些物体的运动状态发生了改变？A.停在空中的直升机B.环绕地球运转的人造卫星C.在水平的弯曲的公路上以恒定的速率行驶的汽车D.匀速直线下落的跳伞员答案:以地面为参考系，BC的运动状态发生了变化.师牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的速度会发生改变.但是会怎样改变呢？今天，我们来研究一下牛顿第一定律还没解决的问题：当物体受到外力的作用时，它的速度将会发生怎样的改变呢？研究这个问题比较抽象，我们必须转换成研究物理量之间的关系的问题，才能进行研究.可以转化为哪些物理量之间的关系呢？生由于物体的加速度是描述物体运动速度改变快慢的物理量，因此问题可以转变为物体的加速度与受到的外力到底是什么关系.师加速度除了和合外力有关以外，还与什么因素有关呢？因此探寻物体力与运动之间规律的出发点，是考虑加速度和什么因素有关.推进新课一、猜想加速度与什么因素有关师请思考下列问题，猜想加速度可能与什么因素有关.多媒体课件展示：1.火车启动时，它的加速度与什么因素有关？与火车头的牵引力大小有关吗？与火车上乘客的多少有关吗？2.飞机在起飞时，加速度远大于火车，是因为飞机的动力比火车头的大，还是因为飞机的质量比火车的小？还是两者皆有呢？3.一个乒乓球滚来时，用球拍轻轻一挡就能使它改变方向；一个网球以同样大小的速度滚来时，要用很大的力握住球拍去挡，才能使它改变方向.(学生讨论与交流)生1 火车启动时，加速度与火车头的牵引力、火车本身的质量、车上的乘客、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等有关.师火车头的牵引力、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等，都属于外界对火车的作用力，它们的影响我们可以归结为合外力的影响；而火车本身的质量、车上的乘客，它们的影响我们可以归结为物体本身总质量的影响.即加速度可能与物体所受的合外力与总质量有关.生2 飞机在起飞时，加速度远大于火车，猜想可能两个原因都有，飞机的动力比火车头的大，并且飞机的质量比火车的小.生 3 以同样的速度滚过来的乒乓球与网球，乒乓球用比较小的力就可以挡回去，而网球则需要比较大的力，因为网球的质量比乒乓球的质量大.说明物体的加速度与物体的质量有关. 师 我们由日常生活的经验不难猜想，物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系.若要验证这些猜想，就需要通过实验.下面我们设计实验共同探究. 二、实验探究 (一)实验方法师 要验证猜想，我们设计的实验需要测量哪些物理量？ 生 加速度、合外力、物体质量. 讨论与交流1.加速度不是一个可以直接测量的量，用什么方法可以测量出来?生 若物体的运动是匀变速直线运动，加速度可以通过匀变速直线运动的规律算出. 比如：一个由静止开始做匀变速直线运动的物体，满足的规律为s=21at 2 a=22ts 位移s 和时间t 可以直接测量，这样就可以间接地测出物体的加速度.2.物体的加速度同时跟合外力与质量两个因素有关，可以用我们曾学过的什么方法来确定加速度与它们两个因素之间的关系呢？初中在哪些实验中我们曾用过这种实验方法？生1 要确定物体的加速度与合外力、质量之间的关系，我们可以采用控制变量法，先保持一个量不变，测量另外两个量的关系.例如：可先让m 不变，找出a 与F 之间的关系；再让F 不变，找出a 与m 之间的关系；然后再分析a 、F 、m 之间的关系. 例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系，可将另外两个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系.生2 在探究“导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关”时，要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素，使它们相等，只改变其中一个因素.生 3 在探究“温度升高多少跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质的关系”时，可以先使一些因素保持不变，如在物质相同、质量相同的情况下，观察物体温度升高跟所吸收热量的关系；接着再研究同种物质，不同质量的物体吸收相等热量时，温度升高跟质量的关系等等，从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系.师 控制变量法是物理科学研究中的一种重要方法.自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的，因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的.要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是“控制变量”的方法. (二）设计实验方案师 利用给出的实验器材，自由选出所需的器材，并设计实验.包括实验目的、实验器材、实验方法与步骤、并设计表格记录数据.提供的器材：附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.师引导学生考虑下列问题：讨论与交流1.如何确定物体所受的合外力？2.怎样改变物体的质量而保持合外力不变？3.怎样改变物体的合外力而保持物体的质量不变？4.加速度与合外力都是矢量，在记录时还应该记录其方向.如何记录？5.实验都有误差存在，如何减少误差？学生活动：每四位同学为一小组，挑选实验器材，设计实验，并思考老师提出的问题.参考方案一：1.实验目的：研究物体的加速度与合外力、物体质量的关系.2.实验器材：带刻度的斜面、四轮小车、秒表、刻度尺.3.实验方法：控制变量法.实验装置如课本图4-2-3所示.（1）保持物体质量m不变，改变物体所受的合外力，研究a与合外力的关系物体所受的合外力F合=mgsinθ-f小车的摩擦是滚动摩擦，比较小，可以忽略，小车所受合外力的大小为重力沿斜面方向上的分力，F合=mgsinθ改变斜面的倾角，就可以改变小车受到的合力大小.（2）保持物体的合外力不变，改变物体的质量m，研究加速度与物体质量的关系在忽略小车与斜面间的摩擦时，小车所受的合外力为mgsinθ，在增大小车质量的同时.调整夹角来实现小车所受合外力不变.调整夹角时，可以用弹簧秤的读数直接判断合外力的大小是否不变.4.实验步骤：（1）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度.用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（2）放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计时.当小车运动到木板末端时，再按下秒表结束计时，将测量到的各量记录到下表中.（3）调节木板与水平桌面的夹角，重复上面的步骤.结论：____________________________________________________________________. （4）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度，用天平称出小车的质量m，用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（5）放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计。