牛顿运动定律复习教案(精选6篇)
篇1:牛顿运动定律复习教案
高考复习专题-牛顿运动定律
知识要点梳理
一、瞬时加速度的分析
牛顿第二定律F合=ma左边是物体受到的合外力,右边反映了质量为m的物体在此合外力作用下的效果是产生加速度a。合外力和加速度之间的关系是瞬时关系,a为某一时刻的加速度,F合即为该时刻物体所受的合外力,对同一物体的a与F合关系为“同时变”。
分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析那一时刻前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。此类问题应注意两种基本模型的建立:
(1)钢性绳(或接触面):认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,若剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要恢复弹性形变的时间。一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理。
(2)弹簧(或橡皮绳):此种物体的特点是形变量大,恢复弹性形变需要较长时间,在瞬时问题中,其弹力的大小往往可以看成不变。
二、力、加速度、速度的关系
牛顿第二定律说明了力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,即力→加速度→速度变化(物体的运动状态发生变化)。合外力和加速度之间的关系是瞬时关系,但速度和加速度不是瞬时关系。
①物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向,合力与加速度的大小关系是F合=ma。只要有合力,不管速度是大、还是小、或是零,都有加速度;只有合力为零,加速度才能为零,一般情况下,合力与速度无必然的联系,只有速度变化才与合力有必然的联系。
②合力与物体运动速度同方向时,物体做加速运动;反之物体做减速运动。
③物体所受到合外力的大小决定了物体当时加速度的大小,而物体加速度的大小又是单位时间内速度的变化量的大小(速度的变化率)。加速度大小与速度大小无必然的联系,与速度的变化大小也无必然的联系,加速度的大小只与速度的变化快慢有关。
④区别加速度的定义式与决定式
定义式:,即加速度定义为速度变化量与所用时间的比值。而
揭示了加速度决定于物体所受的合外力与物体的质量。
三、整体法和隔离法分析连接体问题
在研究力与运动的关系时,常会涉及相互关联物体间的相互作用问题,即连接体问题。
1、连接体与隔离体
两个或两个以上物体相连接组成的物体系统,称为连接体。如果把其中某个物体隔离出来,该物体即为隔离体。
2、外力和内力
如果以物体系为研究对象,受到系统之外的作用力,这些力是系统受到的外力,而系统内各物体间的相互作用力为内力。
说明:外力和内力是相对的,这要看我们选择的研究对象,一般的情况下,内力不能改变系统的运动状态。例如人站在静止的车内,通过一条绳子拉车,如果以人和车为研究系统,人拉绳的力属于内力,无法改变车的运动状态,如果以人为研究对象,绳对人的作用力是外力,这个力跟车内地板对人的作用力平衡,使人保持静止状态。由此可知,应用牛顿第二定律解决问题时,只有明确了研究对象,才能正确区分出它所受的外力。
3、连接体问题的分析方法:整体法与隔离法
(1)整体法:当系统内各物体具有相同的加速度时,可以把连接体内所有的物体组成的系统作为整体考虑,分析其受力情况,对整体列出牛顿第二定律方程求解.(2)隔离法:如果要求系统内各物体间的相互作用力时, 必须把某个物体从系统中隔离出来作为研究对象,分析受力情况,再利用牛顿第二定律列方程求解.(3)整体法应用牛顿第二定律列方程不考虑内力。如果把物体隔离出来作为研究对象,则这些内力将转换为隔离体的外力。
(4)整体法与隔离法的选择:
①当系统内各物体具有相同的加速度,求系统的加速度或者求系统受的外力时,优先选用整体法,不考虑系统内各物体间的内力.②当求系统内各物体间的内力时,要用隔离法.③ 有时需要多次选取研究对象,先整体后隔离或先隔离后整体.四、程序法解题
在求解物体系从一种运动过程(或状态)变化到另—种运动过程(或状态)的力学问题(称之为“程序题 ”)时,通常用“程序法”求解。
程序法:按时间的先后顺序对题目给出的物体运动过程(或不同的状态)进行分析(包括列式计算)的解题方法。
“程序法”解题要求我们从读题开始,就要注意到题中能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态,然后对各个过程或各个状态进行分析(称之为“程序分析”),最后逐一列式求解得到结论。
程序法解题的基本思路是:
(l)划分出题目中有多少个不同的过程或多少个不同的状态
(2)对各个过程或各个状态进行具体分析,得出正确的结果
(3)前一个过程的结束就是后一个过程的开始,两个过程的交接点是问题的关键。
规律方法指导
1、应用牛顿定律解决力学问题的关键是对研究对象进行受力分析
首先是选取研究对象,有时将物体隔离进行受力分析比较方便,有时将几个物体看成一个整体来进行研究更为简捷,到底选用哪个物体或者是选用整体作为研究对象,得有一定的经验和技巧。不能仅听老师的经验之谈和总结的条文,还须自己通过做一定量的习题,从解题过程中去体验和总结,变成自己的知识和技能;
对研究对象进行受力分析可以根据力的概念与力的产生条件,但更重要的是注意结合物体的运动状态,这正是动力学的精髓。做匀加速直线运动的物体,不仅受的合外力一定不是零,且合外力的方向一定与物体的加速度方向相同;做曲线运动的物体所受到的合力一定不是零,且不与运动方向相同。根据运动状态去分析判断物体的受力情况是十分简捷而又重要的方法。
2、用假设法分析物体的受力
我们在分析物理现象时,常常出现似乎是这又似乎是哪,不能一下子就很直观地判断时,往往用假设法去分析可迅速得到正确的答案.
方法1:首先假定某力不存在,查看物体会发生怎样的运动,然后再确定此力应在什么方向,物体才会产生题目给定的运动状态。
方法2:假定此力沿某一方向,用运动规律进行验算,若算得正值,说明此力与假定的方向相同,否则相反。
方法3:在力的作用线上定出坐标轴的正方向将此力用正号运算,若求得是正值,说明此力与坐标轴同向,否则相反。
3、要注意加速度与合外力的瞬时对应关系
在解决物体所受的力既不是恒力又不规律的情况时,就要分析加速度与合外力的瞬时对应关系,按照时间的先后,逐次分析物体的受力情况和合外力产生的加速度,以及引起物体运动的性质、运动状态的改变。
4、临界问题的分析与求解
在应用牛顿定律解决动力学问题中,当物体运动的加速度不同时,物体有可能处于不同的状态,特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时,往往会有临界现象,此时可采用极限分析法,看物体在不同的加速度时,会有哪些现象发生,尽快找出临界点,求出临界条件。
5、图象在中学物理解题中应用十分广泛,理解图象的意义,自觉地运用图象分析物理规律是十分必要的
这是因为它具有以下优点: ①能形象地表达物理规律; ②能直观地描述物理过程; ③能鲜明地表示物理量之间的依赖关系。
在理解图象所表示的物理规律时要注意:
(1)看清坐标轴所表示的物理量及单位,并注意坐标原点是否从零开始。
(2)图象上每一点都对应着两个数,沿图象上各点移动,反映着一个量随另一量变化的函数关系。因此,图象都应该与一个代数方程相对应。
(3)图象上任一点的斜率,反映了该点处一个量随另一个量变化的快慢(变化率),如x—t图象中的斜率为速度,v—t图象中的斜率为加速度。
(4)一般图象与它对应的横轴(或纵轴)之间的面积,往往也能代表一个物理量,如v—t图象中,曲线与t轴所夹的面积代表位移。
典型例题透析
类型
一、瞬时加速度的分析
1、质量分别为mA和mB的两个小球,用一根轻弹簧联结后用细线悬挂在顶板下,如图所示,当细线被剪断的瞬间。关于两球下落加速度的说法中,正确的是()
A、aA=aB=0
B、aA=aB=g
C、aA>g,aB=0D、aA<g,aB=0
总结升华:分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析那一时刻前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。此类问题应注意绳和弹簧的区别。
类型
二、力、加速度、速度的关系
2、如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O点,自由伸长到B点,今用一小物体m把弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止,物体与水平地面间的动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是:()
A.物体从A到B速度越来越大,从B到C速度越来越小
B.物体从A到B速度越来越小,从B到C速度不变
C.物体从A到B先加速后减速,从B到C一直减速运动
D.物体在B点受合外力为零
总结升华:(1)合外力和加速度之间的关系是瞬时关系,但速度和加速度不是瞬时关系。同时要注意是加速还是减速只取决于加速度与速度的方向,加速度与速度同向时,速度增加,加速度与速度反向时,速度减小。(2)在分析物体某一运动过程时,要养成一个科学分析习惯,即:这一过程可否划分为两个或两个以上的不同小过程,中间是否存在转折点,找出了转折点就可以知道物体的前后过程是怎样运动的了。如此题中弹力等于重力这一位置是个转折点,以这个转折点分为两个阶段分析。这一类动态分析的题是难点,又是重点,要在分析受力上下功夫!弹簧这种能使物体受力连续变化的模型,在物理问题中经常遇到,因此要重点掌握。
类型
三、整体法和隔离法分析连接体问
3、如图示,两个质量均为m的完全相同的物块,中间用绳连接,若绳能够承受的最大拉力为T,现将两物块放在光滑水平面上,用拉力F1拉一物块时,恰好能将连接绳拉断;倘若把两物块放在粗糙水平面上,用拉力F2拉一物块时(设拉力大于摩擦力),也恰好将连接绳拉断,比较F1、F2的大小可知()。
A、F1>FB、F1<FC、F1=FD、无法确定
总结升华:在连接体问题中,如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力,并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度,就可以把它们看成一个整体(当成一个质点)分析受到的外力和运动情况,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。如果需要知道物体之间的相互作用力,就需要把物体从系统中隔离出来,将内力转化为外力,分析物体的受力情况和运动情况,并分别应用牛顿第二定律列出方程。隔离法和整体法是互相依存,互相补充的,两种方法互相配合交替应用,常能更有效地解决有关连接体的问题。解题时先用整体法求加速度,后用隔离法求物体间相互作用力,注意隔离后对受力最少的物体进行分析较简捷。
类型
四、程序法解题
4、如图所示,一根轻质弹簧上端固定,下挂一质量为m0的平盘,盘中有物体质量为m,当盘静止时,弹簧伸长了l,现向下拉盘使弹簧再伸长Δl后停止,然后松手放开,设弹簧总处在弹性限度内,则刚松开手时盘对物体的支持力等于:
A、(1+
B、(1+)mgC、D、总结升华:在求解物体系从一种运动过程(或状态)变化到另—种运动过程(或状态)的力学问题(称之为“程序题 ”)时,通常用“程序法”求解。要求我们从读题开始,就要注意到题中能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态,然后对各个过程或各个状态进行分析(称之为“程序分析”),最后逐一列式求解得到结论。“程序法”是一种重要的基本解题方法,我们在“程序分析 ” 的基础上,通过比较各个过程(或状态)下力产生的效果,然后,从力的效果出发分步列方程,这样解题往往简化了数学列式和数学运算,使问题得到了巧解。
类型
五、临界问题的分析与求解
5、如图所示,斜面是光滑的,一个质量是0.2kg的小球用细绳吊在倾角为53°的斜面顶端。斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行;当斜面以8m/s的加速度向右做匀加速运动时,求绳子的拉力及斜面对小球的弹力。
2总结升华:必须先求出小球离开斜面的临界值a0,然后才能确定某一状态下小球是否在斜面上。
类型
六、利用图象求解动力学与运动学的题目
6、放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力的作用,F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系,如图甲、乙所示。取重力加速度g=10m/s。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为()
A、m=0.5kg,μ=0.4
B、m=1.5kg,μ=
2C、m=0.5kg,μ=0.2
D、m=1kg,μ=0.2
总结升华:给定v-t图象,可以从图象的斜率求得各段时间内的加速度,从而根据牛顿第二定律可求得作用力。
类型
七、用假设法分析物体的受力
7、两个叠在一起的滑块,置于固定的、倾角为θ的斜面上,如下图所示,滑块A、B质量分别为M、m,A与斜面间的动摩擦因数为μ1,B与A之间的动摩擦因数为μ2,已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下,滑块B受到的摩擦力()
A、等于零
B、方向沿斜面向上
C、大于等于μ1mgcosθ
D、大于等于μ2mgcosθ
总结升华:由于所求的摩擦力是未知力,如果不从加速度大小比较先判定其方向,也可任意假设,若设B受到A对它的摩擦力沿斜面向下,则牛顿第二定律的表达式为:mgsinθ+FB=ma得FB=ma-mgsinθ=mg(sinθ-μ1cosθ)-mgsinθ=-μ1mgcosθ,大小仍为μ1mgcosθ。
式中负号表示FB的方向与规定的正方向相反,即沿斜面向上。
练习题
1、如图a,质量m=1kg的物体沿倾角θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k表示,物体加速度a与风速v的关系如图b所示。求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s)
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)比例系数k。
22、如图所示,用力F拉物体A向右加速运动,A与地面的摩擦因数是是。对于A的加速度,下面表述正确的是:(),B与A间的摩擦因数
A.
B.
C.
D.
3、如图所示,定滑轮的正下方有一个半径为R的半球,用拉力F绕过定滑轮的细绳使质量为m的小球缓慢由A处上升到B处,若小球在滑动过程中细绳的拉力大小为F,半球对小球的支持力大小为N,不计定滑轮的大小及一切摩擦,则()
A、N不变,F不变
B、N不变,F变小
C、N变大,F变大
D、N变小,F变小
篇2:牛顿运动定律复习教案
牛顿运动定律
测试题
(时间 60分钟 满分 100分)
一、选择题(每小题4分,共40分)1.下面关于惯性的说法中,正确的是
A.运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来,所以运动速度大的物体具有较大的惯性 B.物体受的力越大,要它停下来就越困难,所以物体受的推力越大,则惯性越大 C.物体的体积越大,惯性越大 D.物体含的物质越多,惯性越大
2.关于作用力与反作用力,下列说法中正确的有 A.物体相互作用时,先有作用力,后有反作用力
B.作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,因而这二力平衡 C.作用力与反作用力可以是不同性质的力,例如,作用力是弹力,其反作用力可能是摩擦力
D.作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上
3.在一种叫做“蹦极跳”的运动中,质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软的橡皮绳,从高处由静止开始下落1.5L时达到最低点,若不计空气阻力,则在弹性绳从原长达最低点的过程中,以下说法正确的是
A.速度先减小后增大 B.加速度先减小后增大 C.速度先增大后减小 D.加速度先增大后减小
4.一物体向上抛出后,所受空气阻力大小不变,从它被抛出到落回原地的过程中 A.上升时间大于下降时间
B.上升加速度大于下降加速度
C.上升阶段平均速度大于下降阶段平均速度 D.上升阶段平均速度小于下降阶段平均速度 5.下面哪一组单位属于国际单位制的基本单位 A.m、N、kg C.m、kg、s
B.kg、m/s2、s D.m/s2、kg、N 6.质量为M的木块位于粗糙的水平面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a.当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a′,则
A.a′=a C.a′>2a
B.a′<2a D.a′=2a
7.(2002年春上海大综试题)根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是 A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位置 B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方 C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方 D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方 8.如图所示,悬挂于小车里的小球偏离竖直方向θ角,则小车可能的运动情况是 A.向右加速运动
B.向右减速运动
C.向左加速运动
D.向左减速运动
9.如图所示为一光滑竖直圆槽,AP、BP、CP为通过最低点P与水平面分别成30°、45°、60°角的三个光滑斜面,与圆相交于A、B、C点.若一物体由静止分别从A、B、C滑至P点所需的时间为t1,t2,t3,则
A.t1<t2<t3 C.t1=t2=t3B.t1>t2>t3
D.t1=t2<t3
10.如图所示水平面上,质量为10 kg的物块A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,弹簧的另一端固定在小车上,小车静止不动,弹簧对物块的弹力大小为5 N时,物块处于静止状态,若小车以加速度a=1 m/s2沿水平地面向右加速运动时
A.物块A相对小车仍静止 B.物块A受到的摩擦力将减小 C.物块A受到的摩擦力大小不变 D.物块A受到的弹力将增大
二、填空题(每题8分,共24分)
11.某火箭发射场正在进行某型号火箭的发射试验.该火箭起飞时质量为2.02×103 kg,起飞推力2.75×106 N,火箭发射塔高100 m,则该火箭起飞时的加速度大小为_______ m/s2;在火箭推动力不变的情况下,若不考虑空气阻力及火箭质量的变化,火箭起飞后,经_______s飞离火箭发射塔.(g=9.8 m/s2)
12.用一个力作用在A物体上产生的加速度为a1,作用于B物体上产生的加速度为a2,若将该力同时作用在A、B两物体上时,A、B的加速度为_______.13.一辆小车在水平恒力F作用下,由静止开始在水平面上匀加速运动t1 s后撤去F,小车再经过t2 s停下.则小车加速阶段的位移s1与减速阶段的位移s2之比s1∶s2=______;小车牵引力F与所受的摩擦力Ff之比F∶Ff=______.四、计算题(共36分)
14.(12分)质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少?(g=10 m/s2)
(1)升降机匀速上升;
(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升;(3)升降机以5 m/s2的加速度匀加速下降.15.(12分)质量为m的物体在水平恒力F的作用下由静止开始沿水平面运动,经时间t后撤去外力F,物体又经时间2t后重新静止.求:
(1)物体所受阻力.(2)物体发生的总位移.16.(12分)总质量为M的热气球由于故障在高空以速度v匀速竖直下降,为了阻止继续下降,在t=0时刻,从热气球中释放了一个质量为m的沙袋,不计空气阻力,经多长时间气球停止下降?这时沙袋的速度为多大?(沙袋尚未着地)
参考答案:
1.D2.D
3.BC
4.BC5.C 6.C设阻力为f,依题意有F-Ff=Ma,2F-Ff=Ma′,由上述两式可得a′>2a.7.C
8.AD
9.C
10.AC 11.1.35×103;0.385 12.a1a2/(a1+a2)
13.t1∶t2;F∶Ff=(t1+t2)∶t1
14.解析:人站在升降机中的体重计上受力情况.(1)当升降机匀速上升时由牛顿第二定律得 F合=FN-G=0 所以,人受到的支持力FN=G=mg=60×10N=600N.根据牛顿第三定律,人对体重计的压力即体重计的示数为600N.(2)当升降机以4 m/s2的加速度加速上升时,根据牛顿第二定律FN-G=ma,FN=G+ma=m(g+a)=60×(10+4)N=840N,此时体重计的示数为840N,大于人的重力600 N,人处于超重状态.(3)当升降机以5 m/s2的加速度加速下降时,根据牛顿第二定律可得mg-FN=ma FNmgmam(ga)60(105)N=300 N,体重计的示数为300 N,小于人本身的重力,人处于失重状态.15.解析:有F作用时,物体做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得F-f=ma① t时刻速度为v=a1t
② 撤去F后,物体做匀减速直线运动,有f=ma
2③ v=2a2t
④ 联立①、②、③、④式可求得
f=F/3,v=2Ft/3m,物体前后两段的平均速度
v总位移x=v·3t=Ft2/m.16解析:设气球受的空气浮力为F,它匀速下降时有
F=Mg
①
丢掉质量为m的沙袋后,气球所受的浮力不变,气球向下做匀减速运动,其加速度为a,由牛顿第二定律得
F-(M-m)g=(M-m)a
②
vFt/3m 2
由①②可求得
amg
③
Mmv(Mm)
④ amg气球速度减小到零所用的时间为
t沙袋离开气球后以重力加速度向下做匀加速运动,气球速度为零时沙袋的速度为
vtvgtvMmMvv
篇3:牛顿运动定律复习教案
§4.6用牛顿运动定律解决实际问题二。其教学模式为:自主练习→实验演示→讲练结合。
二、教学目标 (认识、技能、情感)
(1) 知识技能:共点力的平衡, 平衡条件, 超重、失重。 (2) 过程与方法:由平衡到不平衡是一个过渡的过程, 要让学生在学习过程中建立起认知的规律;从一般规律到特殊规律。 (3) 情感、态度与价值观:帮助学生从物理走向社会, 掌握分析问题的科学方法。
三、重点与难点
(1) 重点:共点力作用下物体的平衡条件及应用, 发生超重、失重现象的条件及本质。 (2) 难点:共点力平衡条件的应用, 超重、失重现象的实质。
四、教具
多媒体教学设备, 体重计、弹簧秤、装满水的塑料瓶等。
五、板书设计与教学环节
(1) 学生学习活动的过程与内容:按环节设计自学、讨论、实践、探索、训练等内容。 (2) 教师导向激励示范等内容:精讲、启发、联系渗透等。
1. 共点力的平衡 (平衡状态)
2. 平衡条件:在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0
(训练:教材P91题1、2)
平衡状态是指物体保持静止或匀速直线运动, 并不说若指某一时刻静止, 那这一时刻就是平衡状态。平衡状态是一个持续的过程, 或平衡状态是指加速度为0的状态。
例1:城市中的路灯, 无轨电车的供电线路等, 经常用三角形的结构悬挂。图1为这类结构的一种简化模型。图1中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动, 钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G, 角AOB等于θ, 钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大? (1) 轻质细绳中的受力特点:两端受力大小相等, 内部张力处处相等。 (2) 轻质直杆仅两端受力时 (杆处于平衡状态) 的特点:这两个力必然沿杆的方向且大小相等。 (3) 节点O也是一理想化模型。
3. 超重与失重
那么, 什么是超重和失重呢?下面我们就来研究这个问题 (先播放一段视频增加学生的感性认识) 。
例2:如图2, 人站在电梯中, 人的质量为m。 (1) 人和电梯一同静止时, 人对地板的压力为多大? (2) 人随电梯以加速度a匀加速上升, 人对地板的压力为多大? (3) 人以加速度a匀减速下降, 这时人对地板的压力又是多大? (4) 人随电梯以加速度a (a
【解析 (1) 】求解人对地板的压力, 该题中如果选电梯为研究对象, 受力情况会比较复杂, 甚至无法解题。所以我们只能选人为研究对象, 那选人为研究对象能求解出人对电梯的压力吗?能!根据牛顿第三定律:作用力与反作用力是等大、反向的。只要求出电梯对人的支持力, 再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力。因为人是静止的, 所以合外力为0, 有:N=mg.
【解析 (2) 】以加速度a匀加速上升, 因为加速, 所以加速度方向与速度同向, 物体是上升的, 所以加速度方向也是向上的。有N=mg=ma圯N=ma+mg>mg, 看到了什么?人对地面的压力竟然会大于本身的重力?
【解析 (3) 】以加速度a匀减速下降, 因为减速, 所以加速度方向与速度反向, 物体是下降的, 所以加速度方向是向上的。有N=mg=ma圯N=ma+mg>mg.人对地面的压力还是大于本身的重力。
【解析 (4) 、 (5) 】学生自己分析解答, 不会有太大难度。 (4) (5) 两题加速度方向均向下, 合外力向下, 于是有N=mg=ma圯N=ma+mg>mg.当人加速上升和减速下降时, 人对地面的压力大于本身重力;当人加速下降和减速上升时, 人对地面的压力小于本身重力。物理学中分别把这两种现象叫做超重和失重。
【定义】:物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力) 大于物体所受的重力, 这种现象叫做超重。物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力) 小于物体所受的重力, 这种现象叫做失重。
观察实验视频。实验验证:大家可以利用身边的器材验证。实验1:用弹簧秤挂上钩码, 然后迅速上提和迅速下放。现象:在钩码被迅速上提的一瞬间, 弹簧秤读数突然变大;在钩码被迅速下放的一瞬间, 弹簧秤读数突然变小。体会为何用弹簧秤测物体重力时要保证在竖直方向且保持静止或匀速。实验2:学生站在医用体重计上, 观察下蹲和站起时秤的示数如何变化。实验前先让同学们思考示数会如何变化再去验证, 最后再思考。 (1) 在上升过程中可分为两个阶段:加速上升、减速上升;下蹲过程中也可分为两个阶段:加速下降、减速下降。 (2) 当学生加速上升和减速下降时会出现超重现象;当学生加速下降和减速上升时会出现失重现象。 (3) 出现超重现象时加速度方向向上, 出现失重现象时加速度方向向下。
【解析 (6) 】mg-N=mg圯N=mg-mg=0, 即当电梯对人没有支持力时, 人只受重力, 加速度大小为g, 做的是自由落体运动。同学们又看到了什么?人竟然可以对电梯没有压力?物理学中把这种现象叫做完全失重。
【定义】:如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动, 这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力, 好像完全没有了重力作用, 这种状态是完全失重。
观看视频。问题: (1) 人随电梯能以加速度a (a>g) 匀加速下降吗?不可能, 最大只能是g. (2) 如瓶竖直向上抛出, 水会喷出吗?为什么?不会, 仍然完全失重。 (3) 发生超重和失重现象时, 物体实际受的重力是否发生了变化?没有。
4. 归纳总结
(1) 什么是超重 (失重) 现象? (2) 什么情况下会出现超重 (失重) 现象? (3) 为什么会出现超重 (失重) 现象?
【牢记】 (1) 超重和失重是物理现象; (2) 物体重力与运动状态无关, 不论物体处于超重还是失重状态, 重力不变; (3) 规律:物体具有竖直向上的加速度 (超重状态) 、物体具有竖直向下的加速度 (失重状态) 、超重还是失重由加速度方向决定, 与速度方向无关。
篇4:牛顿运动定律复习教案
1 借助于概念图“宏观”呈现知识结构
复习的第一步是帮助学生有效回顾本章节内容的知识结构,概念图是最好的载体,可以引导学生建立宏观的概念体系.
例如,“牛顿第一定律”的复习建立如图1所示的粗线条的概念图,启发学生从3个方面复习和理解.
当然,对于重要的概念,我们也可以采用留空的方式引导学生关注概念的重点内容.
例如,“牛顿第二定律”不仅仅涉及到数值的关系、还涉及到方向和单位制的问题,而学生在理解时又往往容易出现对关键词理解上的缺失,怎么办?在粗线条的基础上再进一步精细化,设置概念图如图2所示.
通过上面的两个例子我们可以看到整个章节的物理内容借助于概念图,变得有条理性了,学生对整个章节内容的复习从一开始就有了一个清晰的轮廓.
2 借助于概念图“中观”呈现核心概念
一个章节涉及到哪些物理概念,知识结构如何属于宏观层面的知识体系构建,具体到某一个概念如何呈现则属于中观的视角.那么,如何有效复习呢?同样可以借助于概念图来可视化呈现.
例如,笔者在和学生一起通过如图3所示概念图的构建,有效回顾“牛顿第二定律的五个特性”.
从宏观到中观建构概念图的过程是学生复习逐步深入的过程,在这个过程中学生对物理知识和概念的理解越来越清晰,为进一步解决“微观化”物理习题打下基础.
3 借助于概念图“微观”呈现解题程序
最终知识的学习都要能够用于解决具体的物理问题,即在解题的过程中实现知识的内化与巩固.解题程序属于物理学习的“微观”层面,依然可以借助于概念图来可视化呈现,下面以两个具体的例题进行分析.
例1 如图4所示,在倾角θ=37°的足够长的固定斜面上,有一质量m=1 kg的物体,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,物体受到沿平行于斜面方向向上的轻绳的拉力F=9.6 N的作用,从静止开始运动,经2 s绳子突然断了,求绳断后经多长时间物体速度的大小达到22 m/s.(sin37°=0.6,取g=10 m/s2)
分析 首先分析物体的运动过程,可以分为如下3个过程:第一个过程:在最初2 s内做初速度为零的匀加速直线运动;第二个过程:从撤去力F开始到速度减为零的匀减速直线运动;第三个过程:从最高点开始沿斜面向下的初速度为零的匀加速直线运动.
接着对各个过程进行受力分析并建立方程如表1所示.
其实上述分析过程可以用如图5所示的概念图帮助学生强化记忆.
例2 (多选)(2014年江苏)如图6所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上.A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为12μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F,则
A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止
B.当F=52μmg时,A的加速度为13μg
C.当F>3μmg时,A相对B滑动
D.无论F为何值,B的加速度不会超过12μg
分析 2014年的这道高考题是典型的“两物叠加的”连接体问题,涉及到牛顿第二定律、整体法、隔离法、临界等诸多问题,具体问题的解决过程可以借助于如图7所示的概念图来完成.
解析 对A、B整体,地面对B的最大静摩擦力为32μmg,故当32μmg 当然,概念图还具有延展性,不要孤立,例如,笔者和学生一起处理了叠加体系统的临界问题后,可以进一步和学生丰富概念图的组分,具体可以引导学生从如下4个方面着手,进一步微观化处理,促进学生对知识的认识更为准确:(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是:弹力FN=0.(2)相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对滑动的临界条件是:静摩擦力达到最大值.(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临界条件是FT=0.(4)加速度最大与速度最大的临界条件:当物体在受到变化的外力作用下运动时,其加速度和速度都会不断变化,当所受合外力最大时,具有最大加速度;合外力最小时,具有最小加速度.当出现速度有最大值或最小值的临界条件时,物体处于临界状态,所对应的速度便会出现最大值或最小值. 总之,无论是从宏观、中观、微观,概念图在高中物理学习尤其是复习过程中能够帮助学生实现知识学习的模块化、系统化,提高思维的品质. 教学目标 1.知识目标: (1)掌握牛顿第一、第二、第三定律的文字内容和数学表达式;(2)掌握牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性和对应性;(3)了解牛顿运动定律的适用范围. 2.能力目标: (1)培养学生正确的解题思路和分析解决动力学问题的能力;(2)使学生掌握合理选择研究对象的技巧. 3.德育目标: 渗透物理学思想方法的教育,使学生掌握具体问题具体分析,灵活选择研究对象,建立合理的物理模型的解决物理问题的思考方法. 教学重点、难点分析 1.在高 一、高二的学习中,学生较系统地学习了有关动力学问题的知识,教师也介绍了一些解题方法,但由于学生掌握物理知识需要有一个消化、理解的过程,不能全面系统地分析物体运动的情境,在高三复习中需要有效地提高学生物理学科的能力,在系统复习物理知识的基础上,对学生进行物理学研究方法的教育.本单元的重点就是帮助学生正确分析物体运动过程,掌握解决一般力学问题的程序. 2.本单元的难点在于正确、合理地选择研究对象和灵活运用中学的数学方法,解决实际问题.难点的突破在于精选例题,重视运动过程分析,正确掌握整体—隔离法. 教学过程设计 一、引入 牛顿运动定律是经典力学的基础,应用范围很广. 在力学中,只研究物体做什么运动,这部分知识属于运动学的内容.至于物体为什么会做这种运动,这部分知识属于动力学的内容,牛顿运动定律是动力学的支柱.我们必须从力、质量和加速度这三个基本概念的深化理解上掌握牛顿运动定律.这堂复习课希望学生对动力学的规律有较深刻的理解,并能在实际中正确运用. 二、教学过程 教师活动 1.提问:叙述牛顿第一定律的内容,惯性是否与运动状态有关? 学生活动 回忆、思考、回答: 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. 教师概括. 牛顿第一定律指明了任何物体都具有惯性——保持原有运动状态不变的特性,同时也确定了力是一个物体对另一个物体的作用,力是改变物体运动状态的原因. 应该明确: (1)力不是维持物体运动的原因; (2)惯性是物体的固有性质.惯性大小与外部条件无关,仅取决于物体本身的质量.无论物体受力还是不受力,无论是运动还是静止,也无论是做匀速运动还是变速运动,只要物体质量一定,它的惯性都不会改变,更不会消失,惯性是物体的固有属性. 放投影片: [例1]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.力是使物体产生加速度的原因 D.力是使物体惯性改变的原因 讨论、思考、回答: 经讨论得出正确答案为:C. 2.提问:牛顿第二定律的内容及数学表达式是什么? 学生回忆、回答: 物体受到外力作用时,所获得的加速度的大小跟外力大小成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向与合外力方向相同. ΣF=ma 理解、思考. 教师讲授: 牛顿第二定律的意义 (1)揭示了力、质量、加速度的因果关系.(2)说明了加速度与合外力的瞬时对应关系.(3)概括了力的独立性原理 提问:怎样应用牛顿第二定律?应用牛顿第二定律解题的基本步骤如何? 讨论:归纳成具体步骤. 应用牛顿第二定律解题的基本步骤是:(1)依题意,正确选取并隔离研究对象. (2)对研究对象的受力情况和运动情况进行分析,画出受力分析图.(3)选取适当坐标系,一般以加速度的方向为正方向.根据牛顿第二定律和运动学公式建立方程. (4)统一单位,求解方程组.对计算结果进行分析、讨论. 在教师的引导下,分析、思考. 依题意列式、计算. [例2]有只船在水中航行时所受阻力与其速度成正比,现在船由静止开始沿直线航行,若保持牵引力恒定,经过一段时间后,速度为v,加速度为a1,最终以2v的速度做匀速运动;若保持牵引力的功率恒定,经过另一段时间后,速度为v,加速度为a2,最终也以2v的速度做匀速运动,则a2=______a1. 放投影片,引导解题: 牵引力恒定: 牵引力功率恒定: 提问:通过此例题,大家有什么收获?随教师分步骤应用牛顿第二定律列式. 学生分组讨论,得出结论: 力是产生加速度的原因,也就是说加速度与力之间存在即时直接的因果关系.被研究对象什么时刻受力,什么时刻产生加速度,什么时刻力消失,什么时刻加速度就等于零.这称做加速度与力的关系的同时性,或称为瞬时性. 放投影片: [例3]已知,质量m=2kg的质点停在一平面直角坐标系的原点O,受到三个平行于平面的力的作用,正好在O点处于静止状态.已知三个力中F2=4N,方向指向负方向,从t=0时起,停止F1的作用,到第2秒末物体的位置坐标是(-2m,0).求:(1)F1的大小和方向;(2)若从第2秒末起恢复F1的作用,而同时停止第三个力F3的作用,则到第4秒末质点的位置坐标是多少?(3)第4秒末质点的速度大小和方向如何?(4)F3的大小和方向? 读题,分析问题,列式,求解. 画坐标图: 经启发、讨论后,学生上黑板写解答. (1)在停止F1作用的两秒内,质点的位置在x轴负方向移动,应 所以F1=-Fx=-ma=2(N)F1的方向沿X轴方向. (2)当恢复F1的作用,而停止F3的作用的2秒内,因为F1在x轴正方向,F2在y轴负方向,直接用F1和F2列的动力学方程 所以第4秒末的位置坐标应是 其中v1x=a1t1=-2(m/s),t2=2s (3)第4秒末质点沿x轴和y轴方向的速度分别为v2x和v2y,有 即第4秒末质点的速度为4m/s,沿y轴负方向. 限,设F3与y轴正向的夹角为θ,则有 对照解题过程理解力的独立作用原理. 教师启发、引深: 大量事实告诉我们,如果物体上同时作用着几个力,这几个力会各自产生自己的加速度,也就是说这几个力各自产生自己的加速度与它们各自单独作用时产生的加速度相同,这是牛顿力学中一条重要原理,叫做力的独立作用原理,即: 3.提问:叙述牛顿第三定律的内容,其本质是什么? 回忆,思考,回答: 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. 放投影片: 牛顿第三定律肯定了物体间的作用力具有相互作用的本质:即力总是成对出现,孤立的单个力是不存在的,有施力者,必要有受力者,受力者也给施力者以力的作用.这一对作用力和反作用力的关系是:等大反向,同时存在,同时消失,分别作用于两个不同的物体上,且具有相同的性质和相同的规律. [例4] 如图1-3-2,物体A放在水平桌面上,被水平细绳拉着处于静止状态,则: [ ] A.A对桌面的压力和桌面对A的支持力总是平衡的 B.A对桌面的摩擦力的方向总是水平向右的 C.绳对A的拉力小于A所受桌面的摩擦力 D.A受到的重力和桌面对A的支持力是一对作用力与反作用力 思考、讨论、得出正确结论选B,并讨论其它选项错在何处. 放投影片: 4.牛顿运动定律的适用范围 牛顿运动定律如同一切物理定律一样,都有一定的适用范围.牛顿运动定律只适用于宏观物体,一般不适用于微观粒子;只适用于物体的低速(远小于光速)运动问题,不能用来处理高速运动问题.牛顿第一定律和第二定律还只适用于惯性参照系. 理解,记笔记. 三、课堂小结 提问:你怎样运用牛顿运动定律来解决动力学问题? 组织学生结合笔记讨论并进行小结. 由牛顿第二定律的数学表达式ΣF=ma,可以看出凡是求瞬时力及作用效果的问题;判断质点的运动性质的问题,都可用牛顿运动定律解决. 解决动力学问题的基本方法是: (1)根据题意选定研究对象,确定m. (2)分析物体受力情况,画受力图,确定F合.(3)分析物体运动情况,确定a. (4)根据牛顿定律,力的概念、规律、运动学公式等建立有关方程.(5)解方程.(6)验算、讨论. 四、教学说明 1.作为高三总复习,涉及概念、规律多.因此复习重点在于理解概念、规律的实质,总结规律应用的方法和技巧. 2.复习课不同于新课,必须强调引导学生归纳、总结.注意知识的连贯性和知识点的横向对比性.如一对作用力和反作用力与一对平衡力有什么不同? 3.复习课可以上得活跃些,有些综合题可以由学生互相启发,互相讨论去解决,这样既可以提高学生的学习兴趣又可提高学生分析问题的能力. 同步练习 一、选择题 1.如图1-3-3所示,物体A放在物体B上,物体B放在光滑的水平面上,已知mA=6kg,mB=2kg.A、B间动摩擦因数μ=0.2.A物上系一细线,细线能承受的最大拉力是20N,水平向右拉细线,下述中正确的是(g=10m/s2) [ ] A.当拉力F<12N时,A静止不动 B.当拉力F>12N时,A相对B滑动 C.当拉力F=16N时,B受A摩擦力等于4N D.无论拉力F多大,A相对B始终静止 2.如图1-3-4所示,物体m放在固定的斜面上,使其沿斜面向下滑动,设加速度为a1;若只在物体m上再放上一个物体m′,则m′与m一起下滑的加速度为a2;若只在m上施加一个方向竖直向下,大小等于m′g的力F,此时m下滑的加速度为a3,则 [ ] A.当a1=0时,a2=a3且一定不为零 B.只要a1≠0,a1=a2<a3 C.不管a1如何,都有a1=a2=a3 D.不管a1如何,都有a1<a2=a3 3.如图1-3-5所示,在光滑的水平面上放着两块长度相等,质量分别为M1和M2的木板,在两木板的左端分别放有一个大小、形状、质量完全相同的物块.开始都处于静止状态,现分别对两物体施加水平恒力F1、F2,当物体与木板分离后,两木板的速度分别为v1和v2,若已知v1>v2,且物体与木板之间的动摩擦因数相同,需要同时满足的条件是 [ ] A.F1=F2,且M1>M2 B.F1=F2,且M1<M2 C.F1>F2,且M1=M2 D.F1<F2,且M1=M2 二、非选择题 4.如图1-3-6所示,一质量为M=4kg,长为L=3m的木板放在地面上.今施一力F=8N水平向右拉木板,木板以v0=2m/s的速度在地上匀速运动,某一时刻把质量为m=1kg的铁块轻轻放在木板的最右端,不计铁块与木板间的摩擦,且小铁块视为质点,求小铁块经多长时间将离开木板?(g=10m/s2) 5.一艘宇宙飞船飞近一个不知名的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道,宇航员着手进行预定的考察工作.宇航员能不能仅仅用一只表通过测定时间来测定该行星的平均密度?说明理由. 6.物体质量为m,以初速度v0竖直上抛.设物体所受空气阻力大小不变,已知物体经过时间t到达最高点.求: (1)物体由最高点落回原地要用多长时间?(2)物体落回原地的速度多大? 7.如图1-3-7所示,质量均为m的两个梯形木块A和B紧挨着并排放在水平面上,在水平推力F作用下向右做匀加速运动.为使运动过程中A和B之间不发生相对滑动,求推力F的大小.(不考虑一切摩擦) 8.质量m=4kg的质点,静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点O,先用F1=8N的力沿x轴作用了3s,然后撤去F1,再用y方向的力F2=12N,作用了2s,问最后质点的速度的大小、方向及质点所在的位置. 参考答案 1.CD 2.B 3.BD 4.2s 牛顿运动定律 应考指导 考纲点击 1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用 Ⅱ 三年11考 2.超重和失重 Ⅰ 三年6考 3.单位制 Ⅰ 三年1考 实验四:验证牛顿运动定律 三年4考 备考指导 1.理解牛顿第一定律、牛顿第三定律,认识惯性和作用力、反作用力的特点.2.熟练掌握牛顿第二定律,会用牛顿运动定律分析解决两类典型的动力学问题.3.综合应用匀变速直线运动的规律及运动图象、运动和力的关系、牛顿运动定律进行受力分析、运动过程分析.复习指导 一、知识特点 本章基本概念较少,如惯性、作用力和反作用力、超重和失重等,基本规律即牛顿三大定律,主要有以下特点: 1.本章是在前两章的基础上进一步研究物体运动状态变化的原因,揭示力和运动的本质关系.2.以牛顿第二定律为重点,研究其应用,如瞬时性问题、传送带问题、滑块相对滑动问题、超失重问题、两类动力学问题等.3.用整体法和隔离法结合牛顿第二定律,处理与静力学、运动学相结合的综合问题,均是高考的热点.4.对牛顿第一定律的考查经常以选择题的形式呈现,牛顿第三定律则经常融合到计算题中进行考查.二、复习方法及重点难点突破 1.复习方法 对本部分内容的复习应抓好以下几个方面: (1)注重对基本概念和基本规律的理解 本章中有关于基本概念的理解和辨析,如惯性与惯性定律、相互作用力与平衡力等,而对三个定律的理解及应用更是高考的热点,且此内容往往与其他知识相联系,综合性较强.(2)提高应用基本规律解决实际问题的能力 以实际生活、生产和科学实验中有关问题为命题背景,突出表现物理知识在生活中的应用的命题趋势较强,故应引起高度关注.(3)加强对牛顿第二定律的熟练应用,高考命题涉及本章内容时,命题形式上有多样化特点,有选择题、综合分析计算题等,无论哪一种形式,一般情况下,综合性均较强.2.重点难点突破方法篇5:牛顿运动定律教案
篇6:牛顿运动定律复习教案