第三章A牛顿第一定律、惯性
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物理必修一第三章知识点总结
第三章:牛顿运动定律
一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律又称惯性定律,指出“物体如果没有外力作用,或外力的合力为零,物体
就保持静止或匀速直线运动的状态”。
(还可以理解为:物体不受外力作用时,它要么保
持原来的状态(包括速度为零的状态),要么不受力的物体做自由落体运动。
)
2、质点的惯性系和非惯性系的判断方法,非惯性系的例子。
3、坐标系的选取和表示。
二、牛顿第二定律
1、牛顿第二定律又称运动定律,明确了力的概念,即:当物体受到外力(总的力)作用时,会产生加速度,且加速度的大小与力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与
力的方向相同。
用公式表达 F=ma。
2、等效力:将多个作用在物体上的力合成为一力。
3、重力和重力的计算。
4、弹力和弹力的计算。
5、摩擦力和摩擦力的计算。
三、牛顿第三定律
1、牛顿第三定律又称作用-反作用定律,明确了力的相互作用联系。
指出“两个物体相互作用时,彼此之间的作用力与受力物体方向相反,作用力和反作用力大小相等,方向相反”。
四、应用
1、在现实生活中,各种力的应用情况。
2、受力物体的运动情况。
综上所述,牛顿运动定律是物理学的基础理论之一,它揭示了物体的运动规律,对我们认
识和描述物体的运动过程有着重要意义。
通过学习牛顿运动定律,可以更好地理解和分析
物体的运动情况,更好地指导实际应用。
一、牛顿第一定律惯性课时安排:2课时教学目标:1.知识与技能(1)通过实验探究,理解牛顿第一定律。
(2)理解物体的惯性,并能用惯性知识解释有关现象。
(3)了解生产、生活中人们利用惯性和防止惯性的方法。
2.过程与方法:(1)组织学生通过探究物体受力很小时到物体不受外力作用下的运动的过程从而获得牛顿第一定律和惯性知识。
(2)通过学习认识伽利略“理想实验”的科学研究与方法。
3.情感态度与价值观(1)通过实验探究,养成实事求是,不迷信权威的科学态度;并认识交流与合作的重要性,有主动与他人合作的精神。
(2)密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活和社会的认识,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理。
教学重点:1.牛顿第一定律2.惯性知识解释常见现象教学难点:惯性概念的理解教学媒体:斜面轨道、毛巾、纸板、玻璃板、鸡蛋、玻璃杯、小车、纸条、木条、空塑料瓶、钢笔帽、水等物品。
教学内容、过程、程序设计:二、科学探究合作交流1.牛顿第一定律实验探究:推断物体不受力时的运动①提出问题②猜测③设计实验,验证猜测实验:分别将小车放在斜面同一高度,让其自行滑下,在水平轨道上铺不同材料,观察小车运动情况完成下列表格。
接触面受阻力情况运动路程毛巾纸板样想啊?生:(据已有的经验大部分回答)是师:在二千年前古希腊学者亚里士多德就已持有这种观点。
即:“力是维持物体运动的原因”。
这个观点是否正确呢?师:如果运动着的物体只受阻力作用,当阻力变小时,物体运动的路程将会发生怎样的变化?生:讨论并猜测:运动路程将会越远。
师:布置学生设计实验并指导。
生:按要求设计实验分小组做一做。
师:多媒体投放表格,指导学生据实验现象,讨论交流得出自己对“力与运动的关系”观点。
师:若小车在绝对光滑的水面“控制变量法”思想又一次体现三、知识应用的实验,进一步观察惯性现象,加深对惯性的认识。
活动:物体的惯性相关器材可演示的实验:仅参考讨论交流:免费旅游的办法可行吗?观察:图8-1-7,和同学讨论书上这位同学的想法可行吗?下课后请试一试。
第一单元:牛顿第一定律、牛顿第三定律知识要点一、牛顿第一定律1.牛顿第一定律的内容:一切物体总保持原来的匀速直线运动或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.2.理解牛顿第一定律,应明确以下几点:(1)牛顿第一定律是一条独立的定律,反映了物体不受外力时的运动规律,它揭示了:运动是物体的固有属性,力是改变物体运动状态的原因.①牛顿第一定律反映了一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态不变的性质,这种性质称为惯性,所以牛顿第一定律又叫惯性定律.②它定性揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是产生加速度的原因.3.惯性(1)惯性是任何物体都具有的固有属性.质量是物体惯性大小的唯一量度,它和物体的受力情况及运动状态无关.(2)改变物体运动状态的难易程度是指:在同样的外力下,产生的加速度的大小;或者,产生同样的加速度所需的外力的大小.(3)惯性不是力,惯性是指物体总具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质,力是物体间的相互作用,两者是两个不同的概念.二、牛顿第三定律1.牛顿第三定律的内容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.2.理解牛顿第三定律应明确以下几点:(1)作用力与反作用力总是同时出现,同时消失,同时变化;(2)作用力和反作用力是一对同性质力;(3)注意一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别典题解析【例1】.关于物体的惯性,下列说法正确的是:A 只有处于静止状态或匀速直线运动状态的物体才有惯性.B 惯性是保持物体运动状态的力,起到阻碍物体运动状态改变的作用.C 一切物体都有惯性,速度越大惯性就越大.D 一切物体都有惯性,质量越大惯性就越大.【解析】牛顿第一定律说明,一切物体都具有惯性,惯性与物体的受力情况和运动情况无关,选项A、C是错误的,惯性大小由物体的质量决定,D正确.惯性不是一种力而是物体本身的一种属性,B错误.【例2】.有人做过这样一个实验:如图所示,把鸡蛋A向另一个完全一样的鸡蛋B撞去(用同一部分),结果是每次都是鸡蛋B被撞破,则下列说法不正确的是()A A对B的作用力大小等于B对A的作用力的大小.B A对B的作用力的大于B对A的作用力的大小.C A 蛋碰撞瞬间,其内蛋黄和蛋白由于惯性,会对A 蛋壳产生向前的作用力.D A 蛋碰撞部位除受到B 对它的作用力外,还受到A 蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力,所以受到合力较小.【解析】根据对相互作用力及惯性概念的理解,不难看出符合题意的是B 选项.【例3】如图所示,一个劈形物abc 各面均光滑,放在固定的斜面上,ab 边成水平并放上一光滑小球,把物体abc 从静止开始释放,则小球在碰到斜面以前的运动轨迹是( )A 沿斜面的直线B 竖直的直线C 弧形曲线D 抛物线【解析】由牛顿第一定律知,力是改变物体运动状态的原因,由于在水平方向小球没有受力的作用,小球在水平方向就保持原来的静止状态,所以在碰到斜面以前,小球的运动轨迹是竖直的直线.【拓展】如图所示,AB 为一光滑水平横杆,杆上套一轻环,环上系一长为L 质量不计的细绳,绳的另一端拴一质量为m 的小球,现将绳拉直,且与AB 平行,由静止释放小球,则当细绳与AB 成θ角时,小球速度的水平分量和竖直分量的大小各是多少?轻环移动的距离d 是多少?【解析】本题是“轻环”模型问题.由于轻环是套在光滑水平横杆上的,在小球下落过程中,由于轻环可以无摩擦地向右移动,故小球在落到最低点之前,绳子对小球始终没有力的作用,小球在下落过程中只受到重力作用.因此,小球的运动轨迹是竖直向下的,这样当绳子与横杆成θ角时,小球的水平分速度为V x =0,小球的竖直分速度θsin 2gL V y =.可求得轻环移动的距离是d=L-L cos θ.【深化思维】怎样正确理解牛顿第一定律和牛顿第二定律的关系?【例4】.由牛顿第二定律的表达式F=ma ,当F=0时,即物体所受合外力为0或不受外力时,物体的加速度为0,物体就做匀速直线运动或保持静止,因此,能不能说牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例?【解析】从第一定律可以体会到,维持物体运动的不是力而是由于物体具有惯性,惯性是一切物体都具有的一种属性,而力是改变物体运动状态的原因;第一定律所包含的力和运动的辩证、因果关系是牛顿第二定律所不能包含的;可以说,牛顿第一定律定性给出了力与运动的关系,而第二定律定量给出了力和运动间的关系,两者相得益彰,成为完整的知识体系.ABA综上所述,牛顿第一定律是一条独立的定律.同步练习1.伽利略理想实验将可靠的事实与理论思维结合起来,能更深刻地反映自然规律,伽利略的斜面实验程序如下:(1)减小第二个斜面的倾角,小球在这个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,小球将上升到释放时的高度.(4)继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球沿水平面做持续的匀速直线运动.请按程序先后次序排列,并指出它属于可靠的事实还是通过思维过程的推论,下列选项正确的是(数字表示上述程序号码) ( )A. 事实2→事实1→推论3→推论4B. 事实2→推论1→推论3→推论4C. 事实2→推论3→推论1→推论4D. 事实2→推论1→推论4→推论32. 火车在水平轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有人向上跳起,发现仍落回到车上原来的位置,这是因为 ( )A.人跳起后,厢内空气给他一个向前的力,带着他随同火车一起向前运动.B.人跳起的瞬间,车厢底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,车继续向前运动,所以人下落后必定偏后一些,只是由于时间太短,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具有相同的速度.3.关于惯性下列说法正确的是: ( )A.静止的火车启动时速度变化缓慢,是因为火车静止时惯性大B.乒乓球可以迅速抽杀,是因为乒乓球惯性小的缘故.C.物体超重时惯性大,失重时惯性小.D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性.4. 如图所示,在一辆表面光滑足够长的小车上,有质量分别为m 1、m 2的两个小球(m 1﹥m 2)随车一起匀速运动,当车突然停止时,若不考虑其他阻力,则两个小球( )A.一定相碰B.一定不相碰C.不一定相碰D.难以确定是否相碰,因为不知道小车的运动方向.5. 如图所示,重物系于线DC 下端,重物下端再系一根同样的线BA ,下列说法正确的是:A.在线的A 端慢慢增加拉力,结果CD 线拉断.B.在线的A 端慢慢增加拉力,结果AB 线拉断.C.在线的A 端突然猛力一拉,结果将AB 线拉断.D .在线的A 端突然猛力一拉,结果将CD 线拉断.6. (海南07高考)16世纪纪末,伽利略用实验和推理,推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元.在以下说法中,与亚里士多德观点相反的是A .四匹马拉拉车比两匹马拉的车跑得快:这说明,物体受的力越大,速度就越大B .一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来,这说明,静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”C .两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快D .一个物体维持匀速直线运动,不需要受力7.关于作用力和反作用力,下列说法正确的是( )A.物体相互作用时,先有作用力,后有反作用力.B.作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,因此这二力平衡.C.作用力与反作用力可以是不同性质的力,例如作用力是重力,其反作用力可能是弹力D.作用力和反作用力总是同时分别作用在两个相互作用的物体上.8.某同学坐在运动的车厢内,观察水杯中水面的变化情况,如下图所示,说明车厢 ( )A.向前运动,速度很大.B.向前运动,速度很小.C.加速向前运动D.减速向后运动.9. 如图所示,在车厢内的B 是用绳子拴在底部上的氢气球,A 是用绳挂在车厢顶的金属球,开始时它们和车厢一起向右作匀速直线运动,若忽然刹车使车厢作匀减速运动,则下列哪个图正确表示刹车期间车内的情况( )A BC D 10.在地球赤道上的A 处静止放置一个小物体,现在设想地球对小物体的万有引力突然消失,则在数小时内,小物体相对于A 点处的地面来说,将( )A.水平向东飞去.B.原地不动,物体对地面的压力消失.C.向上并渐偏向西方飞去.D.向上并渐偏向东方飞去.E.一直垂直向上飞去.11.有一种仪器中电路如右图,其中M 是质量较大的一个钨块,将仪器固定在一辆汽车上,汽车启动时,灯亮,原理是 ,刹车时灯亮,原理是 .第二单元:牛顿第二定律知识要点一.牛顿第二定律的内容及表达式物体的加速度a 跟物体所受合外力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.其数学表达式为:F=ma二.理解牛顿第二定律,应明确以下几点:1.牛顿第二定律反映了加速度a 跟合外力F 、质量m 的定量关系.注意体会研究中的控制变量法,可理解为:①对同一物体(m 一定),加速度a 与合外力F 成正比.②对同样的合外力(F 一定),不同的物体,加速度a 与质量成反比.2.牛顿第二定律的数学表达式F=ma 是矢量式,加速度a 永远与合外力F 同方向,注意理解k=1的规定,体会单位制的规定.3.牛顿第二定律是力的瞬时规律,即状态规律,它说明力的瞬时作用效果是使物体产生加速度,加速度与力同时产生、同时变化、同时消失.三.牛顿运动定律的适用范围——宏观低速的物体在惯性参照系中.1.宏观是指用光学手段能观测到物体,有别于分子、原子等微观粒子.2.低速是指物体的速度远远小于真空中的光速.3.惯性系是指牛顿定律严格成立的参照系,通常情况下,地面和相当于地面静止或匀速运动的物体是理想的惯性系.车前进方向四.超重和失重1.超重:物体有向上的加速度(或向上的加速度分量),称物体处于超重状态.处于超重的物体,其视重大于其实重.2. 失重:物体有向下的加速度(或向下的加速度分量),称物体处于失重状态.处于失重的物体,其视重小于实重.3. 对超、失重的理解应注意的问题:(1)不论物体处于超重还是失重状态,物体本身的重力并没有改变,而是因重力而产生的效果发生了改变,如对水平支持面的压力(或对竖直绳子的拉力)不等于物体本身的重力,即视重变化.(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,平常一切由重力产生的物理观感现象都会完全消失,如单摆停摆,天平实效,浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.典题解析【例1】关于力和运动,下列说法正确的是()A.如果物体运动,它一定受到力的作用.B.力是使物体做变速运动的原因.C.力是使物体产生加速度的原因.D.力只能改变速度的大小.【解析】力是物体运动状态变化的原因,是物体产生加速度的原因.所以选项B、C正确;物体运动,但不一定受到力的作用,只有变速的物体才受到力的作用,所以选项A错误;力不仅可以改变速度的大小,还可以改变速度的方向,所以选项D错. 【点评】力是产生加速度的原因,合外力不为零时,物体必产生加速度,物体做变速运动;另一方面,如果物体做变速运动,则物体必存在加速度,这是力作用的结果. 【例2】如图所示,一个小球从竖直固定在地面上的轻弹簧的正上方某处自由下落,从小球与弹簧接触开始直到弹簧被压缩到最短的过程中,小球的速度和加速度的变化情况是( )A.加速度和速度均越来越小,它们的方向均向下.B.加速度先变小后又增大,方向先向下后向上;速度越来越小,方向一直向下.C.加速度先变小后又增大,方向先向下后向上;速度先变大后又变小,方向一直向下.D.加速度越来越小,方向一直向下;速度先变大后又变小,方向一直向下.【解析】由牛顿第二定律,小球与弹簧接触以后,它的加速度变化与所受合外力的变化是一致的,是瞬时对应的,所以运动情况的分析可以从分析小球所受合力的变化情况入手.小球自由下落与弹簧接触后,受到两个力的作用,其中重力恒定,而所受的弹力大小随弹簧压缩量的增大而增大,方向一直向上.因此,在小球与弹簧接触后,到达平衡位置之前重力大于弹力,它们的合力向下,由mg -kx=ma 知加速度逐渐减小,而速度与加速度同向,大小是增大的.在平衡位置,重力等于弹力,小球所受的合力变为零,加速度为零,速度达到最大,由于惯性,它仍下落,使得弹簧的压缩量继续增大,弹力大于重力,这样使小球所受的合力变为向上,且不断增大,由 kx -mg=ma 知,加速度方向变为向上,并不断增大,速度与加速度反向,所以会逐渐减小.在最低点,弹簧的压缩量达到最大时,弹力增大到最大,加速度也达到最大,而速度减小到零,这以后小球会被弹簧向上弹起来.向上弹起的过程与上述过程可逆.综上,正确选项是C.【深化】本题要注意动态分析,其中最高点、最低点和平衡位置是三个特殊的位置。
运动与力牛顿第一定律定律的揭示定律的内容惯性定律的内容作用力和反作用力的特点定律的应用牛顿第三定律牛顿定律的适用范围已知受力求运动已知运动求受力超重与失重牛顿第二定律惯性的定义惯性的表现惯性的量度矢量性瞬时性定律的揭示定律的内容数学表达式F=ma定律的性质定律的应用第三章运动和力一、考纲要求内容要求说明1.牛顿第一定律、惯性2.牛顿第二定律3.牛顿第三定律4.牛顿定律的应用5.超重与失重ⅡⅡⅡⅡⅠ牛顿定律是历年高考重点考查的内容之一.对这部分内容的考查非常灵活,各种题型均可以考查.其中用整体法和隔离法处理牛顿第二定律,牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题,物体平衡条件等都是高考热点;对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式呈现,另外,牛顿运动定律在实际中的应用很多,如弹簧问题、传送带问题(上海要求较低)、相对滑动的系统、传感器问题、超重失重问题,这类试题不仅能考查考生对知识的掌握程度而且还能考查考生从材料、信息中获取有用信息的能力,因此备受命题专家的青睐.知识网络第1讲牛顿第一定律牛顿第三定律1.考纲解读考纲内容能力要求考向定位1.牛顿第一定律2.牛顿第三定律1.理解力是使物体运动状态发生改变的原因,理解惯性是物质本身的一种属性,其大小只与质量有关.2.了解作用力和反作用力的特点,区分一对相互作用力和一对平衡力.本讲重点是对惯性的理解,作用力和反作用力力的特点,一对相互作用力和一对平衡力的区分,在历年高考中,主要是以选择题的形式加以考查,要求同学们能准确理解概念和规律并能解决生活中的实际问题.2.考点整合考点一牛顿第一定律(填空、选择、部分大题中涉及)1.定律内容:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.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,叫惯性.惯性是物体的一种属性.当物体不受力时,表现在保持原有的运动状态上;当物体受外力时,表现在运动状态改变的难易程度上.质量是物体惯性大小的唯一量度,物体的惯性大小与其受力(如重力)情况及运动情况无关.3. 力是物体运动状态发生改变的原因,运动状态的改变是指速度的变化.4.理想实验:也叫假想实验或思想实验,它是在可靠的实验事实基础上,采用科学的思维来展开的实验,是人们在思想上塑造的理想过程.牛顿第一定律即通过试验推理得出的,它不能由实际的实验来验证,故牛顿第一定律是推理定律.[特别提醒]:力不是使物体运动的原因,而是是物体运动状态发生改变的原因,运动状态的改变指速度的改变,速度的改变则必有加速度,故力是使物体产生加速度的原因.惯性是物质的固有属性,其大小由质量唯一决定.[例1]关于物体的惯性,下列说法正确的是( )A.质量相同的两个物体,在阻力相同的情况下,速度大的不易停下来,所以速度大的物体惯性大B.质量相同的物体,惯性相同C.推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力大,所以静止的物体惯性大D.在月球上举重比在地球上容易,所以同一物体在月球上比在地球上惯性小[解析]惯性是物体的固有属性,惯性仅由物体的质量大小决定,与外界因素(受力与否、受力的大小与多少、运动状态及所处环境)无关.故B对C、D错.速度大的物体不能很快停下来,是因为从较大的速度变为静止,速度的改变量大,需要较长的时间,并非速度大,惯性大,故A错.[答案]B[方法技巧]本题考查惯性的有关知识,要求我们理解惯性的含义和惯性的大小与哪些因素有关.考点二:牛顿第三定律(作用力和反作用力)1.定律内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反作用在在一条直线上.2.作用力和反作用力与一对平衡力的区别:作用力与反作用力一对平衡力研究对象作用在两个物体上作用在同一物体上力的性质性质相同性质不一定相同是否同时变化同生、同灭、同增、同减没有必然的对应关系作用效果能否抵消效果不能抵消,不可求合力效果互相抵消,合力为零[特别提醒]:作用力和反作用力是相互作用的两个物体之间的力,而平衡力是一个物体受到的两个力,千万不能混为一谈.[例2]下列说法正确的是()A.凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,必定是一对作用力和反作用力B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一个物体上的两个力,必定是一对作用力和反作用力C.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力,才是一对作用力和反作用力D.相互作用的一对力中,究竟哪一个力是作用力、哪一个力是反作用力是任意的【解析】由牛顿第三定律知,相互作用的一对力总是大小相等、方向相反、在一条直线上,且分别作用在相互作用的两个物体上.但大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,不一定是一对作用力和反作用力,A、B、C都是错误的,只有D对.【答案】D【方法技巧】要理解作用力和反作用力是两个物体之间的相互作用力,但大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,不一定是一对作用力和反作用力.★高考重点热点题型探究热点1 伽利略理想斜面实验[真题1](2008·广东)伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有()A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关[剖析]倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间的平方成正比,在斜面上的速度与时间成正比,故选项A错误,选项B正确,斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角有关,从顶端滚到底端所需时间与倾角有关,故选项C、D错误.[答案]B[小小评论] 伽利略理想斜面实验是近几年高考的热点,很多省市都从不同的角度加以考查,要求同学们理解理想斜面实验是在可靠的实验事实基础上,采用科学的思维来展开的实验,它表明了物体的运动不需要力来维持,具有划时代的意义.新题导练1-1.理想实验有时更能深刻地反映自然规律.如图3-11-3所示,伽利略设想了一个理想实验,其中有一个是经验事实,其余是推论.①减小第二个斜面的倾角,小球在这一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—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时的高度 ④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,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 热点2 力和运动的关系[真题2](2006·广东)下列对运动的认识不正确的是( )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 .伽利略认为力不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,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去[剖析]亚里士多德认为没有力作用在物体上,物体就不会运动.伽利略认为力不是维持物体运动的原因,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,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去.牛顿认为力是改变物体运动状态的原因,并不是使物体运动的原因.故答案为A.[答案]A[名师指引]本题考查有关对运动认识物理学史,最近几年广东高考至少有一道物理学史的问题,相信以后的广东高考仍会有所考查,同学们复习时应加强对物理学史的了解,避免不必要的失分.[真题3] (2005·广东)一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,它的惯性越大B .质量越大,它的惯性越大C .车速越大,刹车后滑行的路程越长D .车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大[剖析]物体的惯性只决定于物体的质量, 质量越大, 惯性越大.所以B 是正确的.刹车后滑行的路程与初速度和路面情况有关,初速度越大, 滑行的路程越长,所以C 是正确的.[答案]BC[名师指引]本题考查对惯性的认识,要求我们对基本概念的理解一定要透彻,惯性是物质的一种固有属性,其大小由质量唯一决定,而与物体的受力情况和运动情况无关,要区分惯性和惯性现象,要能利用惯性解释有关物理现象.图3-11-3新题导练1.2008年9月25日21时10分,长征二号F 运载火箭载着神舟七号载人飞船,载着中华民族冲击太空新高度的梦想,飞上太空,首次实现了太空行走,标志着我国的航天技术又迈上了一个新台阶,关于火箭的发射,下列说法中正确的是( )A.火箭的尾部向外喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C.火箭飞出大气层后,由于没有空气,火箭虽然向后喷气,但也无法获得前进的动力D.神舟7号进入运行轨道之后,与地球之间仍然存在一对作用力和反作用力2.一列以速度v 匀速行驶的列车内有一水平桌面,桌面上的A 处有一小球.若车厢内的旅客突然发现(俯视图)小球沿如图3-11-4所示的虚线A 点运动到B 点,则由此可以判断列车的运行情况是( ) A.减速行驶,向北转弯 B.减速行驶,向南转弯C.加速行驶,向南转弯D.加速行驶,向北转弯★抢分频道1.限时基础训练卷1.锤头松动的时候,把锤柄末端在地面上磕一磕,锤头就牢了,这是利用( )A.锤头的惯性B.锤柄的惯性C.地面的惯性D.人手的惯性2.人站在地面上,先将两脚弯曲,再用力蹬地,向上跳离地面.人能跳离地面的原因是( )A.人对地面的作用力大于地球对人的作用力B.地面对人的作用力大于人对地面的作用力C.地面对人的作用力大于地球对人的引力D.人除受地面的弹力外,还受到一个向上的力3.传送带把物体由低处匀速运动到高处的过程中,物体与皮带间的作用力和反作用力的对数有:( )A.一对B.两对C.三对D.四对4. 下列关于惯性的说法中正确的是( )A.运动速度大的物体,不能很快停下来,是因为速度大时,惯性也大B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的火车惯性大C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的惯性小的缘故D.物体受到的外力大,则惯性小,受到的外力小,则惯性大5.吊在天花板上的吊扇转动时,它拉天花板的力( )A.小于吊扇重力B.等于吊扇重力C.大于吊扇重力D.无法确定6.以卵击石,鸡蛋破碎,下列说法正确的是( )A.鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力B.鸡蛋对石头的力大于石头对鸡蛋的力C.鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力平衡D.鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力性质相同7.关于运动状态的改变,下列说法正确的是( )A Bv 北 图3-11-4A.物体的运动状态改变,则其速度必定改变B.物体的运动状态改变,则其加速度必定发生变化C.物体的运动状态改变,则其运动的方向必定改变D.物体的运动状态改变,则其惯性大小必定改变8.在滑冰场上,甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上,原来静止不动,在相互猛推一下后分别向相反方向运动.假定两板与冰面间的摩擦因数相同.已知甲在冰上滑行的距离比乙远,这是由于()A.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力B.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间C.在刚分开时,甲的初速度大于乙的初速度D.在分开后,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小9.(2007·海南)16世纪末,伽利略用实验和推理,推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元.在以下说法中,与亚里士多德观点相反的是( )A.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快;这说明,物体受的力越大,速度就越大B.一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来;这说明,静止状态才是物体长不受力时的“自然状态”C.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快D.一个物体维持匀速直线运动,不需要力10.推静止在水平地面上的小车,车子就前进了,停止用力,车子就停下来,所以必须有力作用在物体上,物体才会运动,你认为这种说法是否正确?说明理由.2.基础提升训练11.我市某中学的校运会上,举行了精彩的“拔河”比赛.高一级的(1)班和(4)班进入了总决赛.在全体拉拉队员的呐喊声中(1)班最终取胜.下列说法中正确的是( )A.(1)班队员对(4)班队员的拉力大于(4)班队员对(1)班队员的拉力B.(1)班队员对(4)班队员的拉力等于(4)班队员对(1)班队员的拉力C.(1)班队员对(4)班队员的拉力大于(4)班队员受到地面的摩擦力D.(1)班队员对(4)班队员的拉力等于(4)班队员受到地面的摩擦力12.如图3-11-2所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,当给导线通以垂直纸面向外的电流,则()A.磁铁对桌面压力减小,且受到桌面向左的摩擦力作用B.磁铁对桌面压力减小,且受到桌面向右的摩擦力作用C.磁铁对桌面压力增大,且受到桌面向左的摩擦力作用D.磁铁对桌面压力增大,且受到桌面向右的摩擦力作用图3-11-213.关于物体惯性,下列说法中正确的是A.把手中的球由静止释放后,球能加速下落,说明力是改变物体惯性的原因B.我国优秀田径运动员刘翔在进行110m栏比赛中做最后冲刺时,速度很大,很难停下来,说明速度越大,物体的惯性也越大C.战斗机在空战时,甩掉副油箱是为了减小惯性,提高飞行的灵活性D .公交汽车在起动时,乘客都要向前倾,这是乘客具有惯性的缘故14.A、B两木块叠放在水平桌面上,下列情况中,属于一对平衡力的是( )A.A对B的压力和B对A的支持力B.A对B的压力和桌面对B的支持力C.A受的重力和B对A的支持力D.B受的重力和桌面对B的支持力3.能力提升训练15.在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上,一运动员做立定跳远,若向各个方向都用相同的力,则()A.向北跳最远B.向南跳最远C.向东向西跳一样远,但没有向南跳远D.无论向哪个方向都一样远16.如图中的甲所示,重球系于线DC下端,重球下再系一根同样的线BA,下面说法中正确的是()A.在线的A端慢慢增加拉力,结果CD线拉断B.在线的A端慢慢增加拉力,结果AB线拉断C.在线的A端突然猛力一拉,结果AB线拉断D.在线的A端突然猛力一拉,结果CD线拉断17.下列说法正确的是()A.物体运动状态改变,则物体受力情况一定发生变化B.相互作用的一对滑动摩擦力,若对其中一个物体做负功,对另一个物体可能做正功、不做功或做负功,在相互作用的时间t内,总功一定是负的,且一定会引起系统的机械能的减少C.一对作用力与反作用力的功一定大小相等,符号相反D.世界上所有力总个数一定是偶数18.在牛顿第二定律中,如果合外力等于0,那么可以推出物体的加速度为0,也就是说保持静止状态或匀速直线运动状态.那么是不是可以说牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例?第1讲参考答案考点整合考点1.匀速直线运动,静止;固有,质量;使物体运动状态发生变化(产生加速度),速度. 考点2.大小相等,方向相反,同一直线上.新题导练1-1. ②③①④;B [②是事实,其余都是理想推论]2-1.AD[火箭升空点火,燃料舱的燃料燃烧,燃料舱中的压强急剧增大,使气体高速喷出,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力]2-2.B[小球具有惯性,相对于车向前运动,故车在减速,相对于车向北运动,故车向南转弯] 抢分频道1.限时基础训练卷1.A[锤柄受阻于地面,而锤头因具有惯性而继续向下运动]2.A[人能够跳离地面的原因是地面对人的支持力大于人自身的重力]3.B[传送带对物体有支持力和静摩擦力的作用,故物体和皮带之间的作用力和反作用力的对数是2对]4.C[惯性仅由物体的质量大小决定,与外界因素(受力与否、受力的大小与多少、运动状态及所处环境)无关.乓球可以快速抽杀,是因为其质量小,惯性小,在相同外力作用下运动状态容易改变,故C正确]5.A[转动时,叶片对空气有向下的作用力,空气对叶片有反作用力]6.D[鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是作用力和反作用力,都是弹力]7.A[物体的运动状态由速度唯一决定,运动状态的改变是指速度的改变]8.C [甲、乙之间力为作用力和反作用力,大小相等,方向相反,同时产生,同时消失,分开后,甲滑行的距离较大,两者加速度大小相同,故甲的初速度较大.故选C]9.D[亚理士多德认为力是使物体运动的原因.有力作用,物体就运动,没有力作用,物体就静止,力越大,运动得越快.而伽利略通过理想斜面实验说明了力是使物体运动状态发生改变的原因,比萨斜塔实验说明物体下落的快慢与质量无关.故D选项正确]10.解析:在推力作用下,车子受到四个力作用,即重力、支持力、推力和摩擦力 只有当推力大于摩擦力时,车子才会由静止运动起来,此时车子所受合外力不为零,是力改变了物体的静止状态.停止作用力时,运动的车子并不是立即停下来,只不过是因为车子速度较小,由运动到静止时间较短,不易察觉到,所以才会误认为停止作用力,车子就停止运动了.而实际上,车子由运动到停下来,是由于摩擦力作用使得物体合力不为零,从而改变了车子的运动状态.故上面的说法不正确.2.基础提升训练11.D[两队对绳子的拉力和绳子对两个队的拉力大小相等,(1)班胜利是因为(2)班受到地面的摩擦力最先达到最大静摩擦力]12.B[电流对磁铁有力的作用,但磁场力的方向比较难判断,我们可以先分析磁铁对电流的作用力.再根据作用力和反作用力的关系确F定电流对磁铁的作用力,如图3-11-3,画出条形磁铁的磁感线分布如图,根据左手定则,磁铁对电流的作用力斜向右下,根据牛顿第三定律,电流对磁铁的作用力应该斜向左上,再分析磁铁的受力,易知通电后桌面对磁铁的摩擦力向右,桌面对磁铁的支持力减小.故B选项正确]13.C[战斗机空战时,甩掉副油箱,减小质量,惯性减小,运动状态容易改变,故C正确,公交车启动时,人由于惯性应该后倾,故D错]14.C[物体A对B的压力和B对A的支持力是一对作用力和反作用力,即A错 物体A受的重力和B对A的支持力相平衡,是一对平衡力 选C是正确的 物体B受重力、桌面的支持力和A 对B的压力,这三个力使物体平衡]3.能力提升训练15.D[运动员起跳后,因惯性其水平方向还具有与船等值的速度,所以无论向何方跳都一样。
第三章 A 牛顿第一定律、惯性执教:金陵中学范世民一、教学目标1、知识与能力(1)理解伽利略理想实验的推理过程。
知道牛顿第一定律。
(2)理解力和物体运动的关系。
(3)理解惯性,知道质量是惯性大小的量度,并能解释有关惯性现象,培养学生用物理语言回答问题的能力。
(4)初步学会分析、概括、推理等科学思维方法。
2.、过程与方法(1)观察惯性现象,感受从纷繁的现象中探求事物本质的思想方法。
(2)在分析伽利略理想实验的过程中,感受概括、推理的科学研究方法。
3、情感态度价值观(1)通过伽利略的斜面实验,了解理想实验,激发热爱科学、乐于探究的兴趣。
(2)通过科学史的简介,领略去伪存真的科学态度和严谨的科学作风。
(3)通过了解牛顿生平,体会后天努力的重要性。
(4)通过实例,对学生进行安全教育。
二、教学重点与难点重点:牛顿第一运动定律、惯性。
难点:伽利略理想实验的推理过程;对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。
三、教学资源:茶杯、平滑木板,小车、学生自带有气泡的透明饮料瓶等。
四、教学思路基本思路:以实验和推理为基础,按人类对力和运动关系的认识过程组织教学,重点放在伽利略对理想斜面实验的推理过程,并介绍牛顿第一定律的得出过程,使学生在获得知识的过程中,了解物理学发展的历史,经历人类对规律的认知过程。
突出的重点:牛顿第一运动定律和惯性。
方法是:以实验和推理为基础,根据牛顿第一定律的得出过程,结合学生的亲身体会,应用实验和动画演示对日常生活的实例进行分析,巩固对牛顿第一定律和惯性的认识。
突破的难点:伽利略理想实验的推理过程;对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。
方法是:启发学生关注“运动”和“运动状态变化”的区别,并通过演示实验,揭示生活中一些被其表象所掩盖现象的本质(如轻推一个物体,它就动,不再推它时,它便停止),为理解力和运动的关系做好必要的铺垫,然后用演示实验模拟伽利略对斜面实验的推理过程,使学生对伽利略的推理有认同感,以突破伽利略理想实验的推理过程;在得出牛顿第一定律并定义惯性后,通过对比牛顿第一定律和惯性的区别和联系,以正确理解牛顿第一定律和惯性。
本设计强调学生的主动参与,重视概念的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育,通过实例使学生感悟知识与生活的联系,认识知识的真实价值。
完成本设计的内容约需2课时。
五、教案示例我们学会了描述物体的运动,也理解了力学中常见的三种力,那么,运动和力有关系吗?看视频:答案是肯定的。
人类自从掌握了运动与力的关系,使物体的运动得以控制,极大地提高生产力,从而推动人类文明的发展。
下面我们从《惯性、牛顿第一定律》开始探究。
1、物体运动不需要力维持。
怎样才能让放在讲台上的小车运动起来呢?(用力推)【演示实验1】在桌面上轻推一下小车,小车从静止向前运动,一段距离后停止。
设问1:通过观察:你认同“力是维持物体运动的原因”这种观点吗?在古西腊有个思想家亚理士多德就提出了“力是维持物体运动的原因”这一错误观点。
而且在历史上被沿用两千多年。
(个中原因:只停留在对自然现象的某种解释,而不考查其实质。
同学们应吸取这个教训,观察事物一定要全面,要透过现象看本质。
)设问2:小车的运动情况是,由静止→运动→静止(运动状态即速度改变了)。
小车的运动状态为什么会改变呢?设问3:你认同“力是改变物体运动状态的原因”这一观点吗?通过讨论、交流使全体学生①认识到亚里士多德关于“力是维持物体运动的原因”的观点是错误的。
②建立“力是改变物体运动状态的原因”的正确观点。
设问4:请同学们猜一猜:假如水平桌面是光滑的,运动的小车会停吗?早在16世纪,意大利科学家伽利略也是你们这么想的。
他断言:具有某一速度的运动物体,只要没有加速或减速的原因(力),这个速度将保持不变,即物体运动不需要力维持。
为此他设计了一个理想化的斜面实验来进行论证。
【演示实验】——伽利略的理想斜面实验(1)让小球从一个斜面由静止滚下来,小球将滚上另一个斜面,但不能到达同样的高度。
(可靠的实验)<动画演示>(2)假想如果没有摩擦,小球将能上升到原来的高度。
(忽略次要因素,理想化)<动画演示>(3)如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上也会到达原来的高度,只是要通过更长的路程。
(科学推理)<动画演示>(4)继续减小第二个斜面的倾角,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定速度继续运动下去。
(科学推理)伽利略就是通过上述斜面理想实验,来揭示“物体运动不需要力维持”这一自然规律的。
应当说明:理想实验是以可靠的实验事实为基础,突出主要因素,忽略次要因素,通过抽象思维来深刻揭示自然规律。
理想实验并不是一个真实的实验。
理想实验不可能用真实的实验来直接验证,只能在实验条件不断逼近理想情况时,其实验结果也不断向理想情况逼近。
活动I: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,其中有一个是经验事实,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时的高度④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面作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2.惯性与伽利略同时代的物理学家、数学家笛卡儿又进一步完善了“物体运动不需要力维持”的观点,并提出:“一切物体都具有保持原来匀速运动状态和或静止状态的性质”,即惯性。
活动II:说明一切物体都具有惯性。
(演示:1、空气有惯性;2、水有惯性)牛顿对惯性作过这样的叙述:“所谓惯性……是每个物体按一定的量存在于其中的一种抵抗能力”可见,物体的惯性总是以“保持原状”或“反抗运动状态改变”两种形式表现出来的。
活动Ⅲ:大家谈。
1、火车在长直轨道上匀速行驶, 坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的球相对车竖直上抛,球将落在()【动画演示】A.手的后方。
B.手的前方。
C.落在手中。
D.无法确定。
生:球将落在手中,因为抛出前球随车一起运动,抛出后球由于惯性在水平方向继续保持向前的匀速直线状态,所以会落入手中。
2、拿一张纸放在桌边上,在纸上压一个花瓶,将纸迅速抽出,花瓶为什么不倒?【演示实验】生:花瓶是静止的,当纸迅速抽出时,由于花瓶因惯性,还要保持静止状态,虽然茶杯底要受到纸的摩擦力作用,但该力还不不能在极短时间内改变其原来的静止状态。
3、刹车时的惯性现象【演示动画】(1)汽车突然停止的时候,乘客会向前倾倒,甚至被向前抛出。
为什么?生:刹车前人和车一起运动。
刹车时,人脚和车都停住了,但是由于有惯性,人的重心还要保持向前运动,所以人上身要向前倾倒。
(2)请课后思考:汽车突然开动的时候,乘客为什么会向后倾倒?【启示】汽车司机不能超速、超载防止汽车由于惯性而带来的事故。
惯性危害.jpg 物体的惯性有大小吗?【演示实验】用相同的力作用在质量不同的物体上,质量越大,越难改变运动状态(即加速度越小),表明“保持原状”或“反抗运动状态改变”的能力越大,即惯性越大。
质量大的惯性大.A VI质量是惯性大小的量度。
惯性的大小反映了改变物体运动状态的难易程度。
惯性与物体的运动状态和受力情况均无关,一个物体的惯性是不能改变的,除非它的质量改变了。
活动Ⅳ:1、图为运输液体货物的槽车,如果槽内有一气泡,当车起动(或刹车)时气泡相对于车将如何运动?【演示实验】质量大的物体,运动状态难改变,即惯性大。
因水的质量(同体积)远大于气泡的质量,当车起动(或刹车)时,水保持静止(或运动)的能力远大于气泡保持静止(或运动)的能力。
当车向前运动(或减速)时,水保持静止(或运动),水挤压气泡使气泡相对于车向前(或向后)运动。
2、某同学说:同一辆汽车在同一地段,刹车后,开得快时比开得慢时更难停下,所以速度越大时惯性就越大。
请你对此发表评说。
该同学的说法是错误的。
据质量是物体惯性大小的量度,同一辆车的质量相同,惯性就相同,与速度大小无关。
该同学所说的“难停下”是指刹车后使开得快的车停滑行的距离更远,因为av s 22,a 相同,v 大则s 就大。
并不是速度大更难改变运动状态。
3.牛顿第一定律伽利略和笛卡尔对物体的运动做了准确的描述,但是没有指明原因是什么,牛顿在前人研究的基础上,结合自己的研究,提出了牛顿第一定律:【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。
又叫惯性定律。
【说明】牛顿第一定律或惯性定律(1)描述了物体不受外力作用时所遵从的运动规律。
所以惯性定律不是惯性。
(2)阐明了力的科学涵义:力是物体间的的相互作用,它是改变物体运动状态,即产生加速度的原因,而不是维持物体运动的原因。
(3)揭示了一切物体都具有惯性,惯性是物体的固有属性。
(4)不受外力作用的物体是不存在的,但合外力为零,牛顿第一定律仍可适用。
活动Ⅴ:1、教材P.80《自主活动》2、阅读P.81《牛顿生平》:①成功秘决:对自然现象有好奇心,喜爱读书,喜爱思考,喜爱做实验、搞小制作,善于归纳。
②牛顿的主要贡献:建立了以三个运动定律为基础的力学理论;发现了万有引力定律;发现了光的色散;创立了微积分;发明反射望远镜;最有影响的著作《自然哲学的数学原理》4、小结本节课我们主要学习了以下几部分内容:1、历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。
2、伽利略得到力和运动关系的研究方法。
3、惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。
4、牛顿第一定律的内容。
(四)、作业布置 略。