北京市第九十四中学牛顿运动定律教案

第一篇：北京市第九十四中学牛顿运动定律教案

第三章

牛顿运动定律

第五节

牛顿运动定律的应用

------汽车安全运行

物理组

孙凤仙

【设计思想】本节内容取自于《普高课程标准实验教科书

物理必修1》08版，但在09版必修1中，本节教材被删除了。但作为牛顿运动定律的应用是很好的素材，兼顾对牛顿运动定律的复习和定律内容与实际应用的结合，因此占有很重要的位置，对这章的学习是一种深化。选择这节课想达到以下三个目的：

1．学会应用牛顿运动定律解决两类动力学基本问题，并学会这两类基本问题的处理方法和基本步骤；

2．学会应用物理知识解决实际问题的方法和思路，学会合理近似、理想化处理实际问题，体会物理来源于生活而服务于生活；

3．在物理教学中渗透德育教育：珍爱生命，遵守交通法规，安全出行，人人有责； 本节教学内容的基本特点：从汽车行驶的生活情景中提炼出做匀减速运动的物理模型，充分应用牛顿运动定律，寻找力和运动之间的关系，围绕动力学两类基本问题：已知运动求受力，已知受力求运动，设计了5个问题，学会应用牛顿运动定律解决两类动力学基本问题，并学会这两类基本问题的处理方法和基本步骤。通过对问题的分析，学会合理近似、理想化处理实际问题，体会物理来源于生活而服务于生活，同时，引入汽车安全运行设施的一些知识，培养学生的安全意识。

根据教学的总体目标，根据学生的情况和教学资源，本节课主要采取的教学方式：以学生为主体，老师为主导的引导加探究教学；教学过程中的关键环节的处理方法：在应用规律寻找物理量之间关系的时候，渗透控制变量法和理想化处理问题的方法，帮助学生获得直观感受；归纳出汽车安全行驶的要素。【《课标》研读】

知识性行为动词2个；技能性行为动词1个；体验性行为动词2个。由此不难看出，新课程在重视知识的同时，更加强调学生的体验过程。

【教学目标】

（一）知识与技能

1．了解什么是汽车安全运行距离，并会利用匀变速直线运动规律求解汽车安全运行距离，深化对牛顿运动定律的理解和认识。

2．会利用匀变速直线运动规律结合牛顿运动定律求解交通事故中的受力问题。3．从牛顿定律角度了解安全带，气囊等装置能减小交通事故伤害的物理道理。

（二）过程与方法

1．在对问题的探究活动中体会用牛顿运动定律解决问题的一般过程和方法。

（三）情感、态度与价值观

1．通过创设真实的、富有震撼力的问题情境，激发学生探究问题的热情。

2．在解决问题的过程中，使学生进一步体会生活中到处都有物理，到处都有物理规律在起作用。

3．通过一起交通事故的分析，领会安全行驶的要素，增强安全意识，更加珍爱生命，遵守交通规则。【教学重点】

牛顿运动定律在汽车安全运行中的应用 【教学难点】 根据情景选择与其研究对象相适应的物理模型。会根据情况忽略次要因素，利用物理知识分析生活中行车安全问题 【教学方法】

探究讨论、分析讲解 【教具】 多媒体

课件 【教学过程】

一、新课导入

上周我们进行2009年最有影响的10大新闻的评选，其中有这么一条新闻： 18 中国重判醉酒驾车肇事者

司机孙伟铭在成都无证、醉酒驾车肇事后试图逃逸，造成4死1伤的惨祸。9月8日，四川省高院二审以“危险方法危害社会公共安全罪”判处无期徒刑，该案引起社会的广泛关注，有法律界人士建议在《刑法》中增加“饮酒、醉酒驾驶机动车罪”，以明确适用法律，增加对酒驾者的惩治力度。大家有何看法？

汽车已经成为了现代社会的主要交通工具，它给人们的日常生活带来了很大的便捷，但同时我们也都知道，随着汽车数量的增加，每年因交通事故而死亡的人数及经济损失都是十分惊人的，2008年，全国共发生道路交通事故265204起，造成73484人死亡、304919人受伤，直接财产损失10.1亿元。

反思：这个话题很沉重，今天我们利用所学知识来分析这起交通事故，希望它能够给我们带来一些启示！（板书课题）牛顿运动定律的应用---------汽车的安全运行

二、新课教学

下面我们来看一起交通事故，事件回放：

2008年某某驾驶别克小轿车与三位同事共四人一同前往山西游玩，在高速公路最外侧车道行驶途中发现前面有一辆大货车，当时车速很快（120km/h)，但司机并没有减速而是向右侧打轮驶进应急车道欲强行超车，驶入应急车道后，司机突然发现前方不远处有一辆故障车正在维修，虽采取紧急制动，但还是以60km/h的速度与故障车相撞，造成一人重伤，三人轻伤，小轿车完全报废的重大交通事故。

这个事故与我们所学的知识有什么联系？你会从哪些方面进行关注？（学生回答：初速度、加速度、安全距离）如何研究？需要做什么？

（一）引导学生建立物理情景，对汽车制动过程进行逐步分析（1）画出运动草图。标出速度、加速度、时间（2）汽车制动过程受什么力？画出受力示意图。

（二）求安全距离

问题1：请大家根据所学的知识，计算小轿车司机发现情况时与故障车相距多远？

已知：发现情况时小轿车车速约为120km/h，司机反应时间约0.5s，刹车时汽车受到的制动阻力的大小约为汽车重力的0.7倍。(学生活动)教师小结：

题型：已知受力求运动 方法：加速度是连接力和运动的桥梁，根据受力分析求出合力，应用牛顿第二定律求加速度，选择运动学公式求解相应物理量。

问题2：本事故中，小轿车司机犯了什么错？（超速，占用应急车道超速），那么故障车司机有错吗？（学生不一定会回答）若要避免车祸的发生，故障车应把警告标志放置在距离来车方向至少多少米处？(学生活动)

教师小结：根据交通安全法第六十八条规定：机动车在高速公路上行驶发生故障时，警告标志应当设置在故障车来车方向150m以外

板书1．反应时间：驾驶员接收到停车信号直至做出相应操作所用时间，这段时间里的车行驶距离为反应距离。

问：这段时间里汽车做什么运动？速度还来不及变化----匀速直线（理想化）2．制动距离：车制动开始到停止所驶过的距离----------匀变速直线（理想化）问：这段时间里汽车做什么运动？-------理想化抽象为：匀变速直线运动 3．安全距离是反应距离和制动距离之和。

问题3：根据你的计算，你认为影响汽车安全距离的因素有哪些？

展示相关图片，进一步讨论在驾驶过程中超速、天气情况恶劣、酒后驾车，疲劳驾驶等对安全距离的影响

问题4：（讨论与交流）如果该驾驶员是酒后驾车，对驾驶员有什么影响？那么安全距离又会怎么样？

提示：血液中的酒精会使人的反应时间至少增加3倍以上。请大家计算

学生计算回答结果：

所以，酒后驾车是非常危险的，它是发生交通事故的主要因素之一。

过渡：那么在事故中车和人受到到得冲击力多大？

（三）事故中车与人的受力分析教学

问题5：若两辆车相撞后一起运行了0.02s停止运动，请大家估算汽车和驾驶员受到多大的冲击力（其它力忽略不计）？已知：小轿车车身质量（不含乘坐人员）约为1400kg，人的质量约为70 kg，与故障车相撞时车速大约60km/h（约17m/s）。

分析：对车做受力分析，和撞击力相比，车受到的摩擦力，空气阻力等都可以忽略不计（合理近似）。所以车受到的合外力就等于车受到的撞击力。由运动学知识：Vt=0 V0=6０m/s

a=(Vt-V0)/t=(0-17)/0.02=-850m/s2 负号表示加速度的方向与车的运行方向相反。

由牛顿第二定律: F=ma=1680×（-850）=-1.４×１０6N 相当于质量为140吨的重物竖直压汽车的撞击部位上，车的结果如何？

对人做受力分析

注意提示：对人的分析中三个牛顿运动定律都有体现。

（１）车停止运动后人仍以17m/s的速度前进——第一定律（惯性定律）

（２）人停是由于（挡风玻璃或安全气囊的）阻力作用的结果——第二定律（力是改变物体运动状态的原因）

（３）人与挡风玻璃安全气囊之间的作用是相互的——第三定律 Vt=0 V0=6０m/s a=(Vt-V0)/t=(0-17)/0.02=-850m/s2 负号表示加速度的方向与车的运行方向相反。由牛顿第二定律: F=ma=70×（-850）=-6×１０4N 这又相当于质量多大的重物的挤压？6吨（相当于一头非洲雄性大象，长到十五岁左右的时候，它的身长就达到了八米以上；身高达到四米上下体重，达到七至八吨，即一万四千斤至一万六千斤），人会如何？事故回放，事故造成一人重伤，三人轻伤，这又是为什么？

（四）汽车安全运行设施简介

提问：若不幸发生了撞车事故而希望人尽量不受伤怎么办？

回答：减少人受到的作用力即减少人减速运动时的加速度的大小。但初，末速度一定，减小加速度只能延长人做减速运动的时间。提问：大家知道车上那些装置能延长人做减速运动的时间从而减少人受到的损伤的吗？（图片展示汽车内的安全设施，引导学生寻找）

回答：

1．安全带(课件展示安全带的作用)2．安全气囊。

安全气囊的工作原理是,当车辆发生碰撞时,控制模块快速对信号作出处理,确认发生碰撞的严重程度已经超出安全带的保护功能,便迅速释放气囊,使乘员的头胸部直接与较为柔软有弹力的气囊接触,从而通过气囊的缓冲作用减轻乘员的伤害.3．汽车上带有一种叫做“ABS”的安全装置，能够减小汽车的制动距离。防抱死系统的工作原理：

汽车上安装的液压或气压制动器称之为常规制动装置，这种装置在紧急刹车时，往往将车轮完全抱死，虽然能起到制动的作用，却伴随跑偏和失去方向控制等安全隐患。ABS系统能克服常规制动系统的缺点。即当驾驶员紧急制动时，如果某一轮子由于某种原因被抱死，ABS传感器会在千分之一秒内通知ABS调节器，脉冲调节对这一轮子的闸压----减少制动力。之后,轮子继续转动,反复脉动调节达到每秒30次,使之不被锁死.这样,车可以沿行驶的方向沿直线制动,保证驾驶员仍灵活控制车辆,而且有效制动。

三、小结 反思：

1．在这次事故中，两辆车的驾驶员都违反了哪些规则呢？ 《中华人民共和国道路交通安全法》第四十五条规定：机动车遇有前方车辆缓慢行驶时不得借道超车

第六十八条规定：机动车在高速公路上行驶发生故障时，警告标志应当设置在故障车来车方向150m以外

2．每个人都应做到

珍爱生命，安全出行，人人有责！请遵守交通规则！3．课堂小结

通过学习，我们今天了解了哪些汽车安全运行方面的知识？ 在学习中都用到了哪些物理学知识？ 我们能把这些用到的公式再总结出来吗？

四、作业

朝阳目标：78页：10

73页：

3、4

附：板书设计

牛顿运动定律的应用--------汽车安全运行 汽车安全运行距离=反应距离+制动距离 汽车和人受力分析

汽车安全运行设施简介

流程图

【教学流程】

教学环节 教学活动 情景引入

有关交通事故的时事新闻回放，引出课题

视频资料 讨论〖问题1〗 创设问题平台

一起交通事故为背景，展开问题讨论 经历探究过程

探究〖问题1-5〗通过交流讨论发现问题、解决问题、体会动力学两类基本问题的解决方法 解决新问题

汽车安全运行设施简介 归纳小结

归纳研究方法

体验成功喜悦 明确安全责任

第二篇：牛顿运动定律教案

三、牛顿运动定律

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

7．0＜F≤2mgtanθ

第三篇：牛顿运动定律全套教案

超重和失重

一、教学目标

1．了解超重和失重现象；

2．运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因；

3．培养学生利用牛顿第二定律分析问题和解决问题的能力。

二、重点、难点分析

1．超重和失重在本质上并不是物体受到的重力发生了变化，而是物体在竖直方向有加速度时，物体对支持物的压力或拉力的变化，这一点学生理解起来往往困难较大。让学生理解超重和失重的本质是本节课教学的重点之一，也是后面理解航天器中失重现象的基础。

2．超重和失重中物体对支持物的压力和拉力的计算，是牛顿第二定律应用的一个方面，也应作为本节教学的重点之一。

三、教具

演示教具：超重和失重演示装置、弹簧秤、重物、细线、下面扎孔的可乐瓶、录像资料。

学生用具：弹簧秤、钩码、打点计时器用重锤、绣花线。

四、主要教学过程(一)引入新课

看录像片《航天飞机上的失重现象》《失重物体的运动》。

提问：刚才所看到的录像片是在什么地方发生的？它向我们展示了一种什么现象？

这里给我们展示了失重现象，是在航天飞机中发生的。航天飞机在起飞中产生了超重现象，在太空中又产生了失重现象。超重和失重是怎么产生的呢？这就是我们这节课研究的内容。

(二)教学过程设计 板书：

十、超重和失重 我们先来研究一下超重现象。板书：1．超重现象

实验：介绍装置，架子上有两个滑轮，两边挂有重物。我们取左边的重物加以研究，重物静止时，弹簧秤的示数大小等于物体所受的重力，物体对弹簧秤的拉力等于物体所受的重力。放手后物体做向上的加速运动，我们再观察弹簧秤示数的变化。

提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数增大，物体对绳的拉力增大。以上实验可以用更简单的装置来完成，只不过观察时的效果稍差一些。弹簧秤下挂一重物，物体静止时，弹簧秤的示数等于物体所受的重力。当物体向上做加速运动时，弹簧秤的示数大于物体所受的重力，物体对绳的拉力大于物重。学生小实验：细线拉重锤(绣花线、打点计时器用重锤)。线系在重锤上，缓慢拉起，再让重锤做向上的加速运动，线断。

分析原因：取物体为研究对象，T-G=ma，T-mg=ma，弹簧秤的拉力为

T=mg+ma=m(g+a)讨论：(1)物体做向上的加速运动时，弹簧对物体的拉力大于物体静止时的拉力，T＞mg，物体对弹簧的拉力大于物重。

举例：起重机在吊起重物时，有经验的司机都不让物体的加速度过大是什么原因？

(2)学生列举生活中的感受：电梯向上起动时，电梯对人的支持力大于静止时的支持力，同样人对电梯的压力也大于物重；电梯下降刹车时也一样。只要物体的加速度方向是向上的，就会产生以上现象。

提问：在电梯中放一弹簧测力秤，人站在上面。当电梯向上加速度运动时秤的示数怎样变化？

(3)整理公式：T=m(g+a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＞g。站在电梯里的人在电梯向上加速或向下减速时，人对电梯的压力大于人的重力，好像是重力加速度g增大了。火箭起飞时有很大的向上的加速度，内部发生的是超重现象。当物体存在向上的加速度时，它对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物重的现象叫做超重现象。

发生超重现象时，物重并没有变化。2．失重现象

实验：重物静止时，弹簧秤的示数大小等于物体所受的重力，物体对弹簧秤的拉力等于物体所受的重力。放手后物体做向下的加速运动，我们再观察弹簧秤示数的变化。

提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数减少，物体对支持物的拉力减小。学生实验：观察感受失重现象。弹簧秤下挂一重物，物体静止时，弹簧秤的示数等于物体所受的重力。当物体向下做加速运动时，弹簧秤的示数小于物体所受的重力。(注意对减速时的示数增大的解释。)取物体为研究对象，G-T=ma，弹簧秤的拉力为T=mg-ma=m(g-a)讨论：(1)物体做向下的加速运动时，弹簧对物体的拉力小于物体静止时的拉力，T＜mg，物体对弹簧的拉力小于物重。

(2)学生列举生活中的感受：电梯向下起动时，电梯对人的支持力小于静止时的支持力，同样人对电梯的压力也小于物重；电梯上升刹车时也一样。(3)整理公式：T=m(g-a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＜g。站在电梯里的人在电梯向下加速或向上减速时，人对电梯的压力小于人的重力，好像是重力加速度g减少了。

失重：当物体存在向下的加速度时，它对支持物的压力(或拉力)小于物重的现象，叫做失重。当a=g时，T=0，叫做完全失重。

发生失重时，物重并没有变化。

实验：在可乐瓶下面扎一些小孔，装上水后水从小孔喷出。把水瓶抛出，喷水情况会怎样变化？分析瓶抛出后，水怎样喷。让学生先分析可能发生的现象，再观察上抛时的现象，下抛的情况让学生回家去做。解释现象出现的原因，抛出后水处于失重状态，对瓶无压力，水不喷。

3．例题

例1 关于电梯的几种运动中，支持力的变化情况如何？

静止： 上升：

下降：

匀速 加速 减速 匀速 加减 减速

速度方向 加速度方支持力与重

向 力 无 ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓

无 无 ↑ ↓ 无 ↓ ↑

= = ＞ ＜ = ＜ ＞

思考题：一个在地面上能举起100千克质量杠铃的运动员在一个加速运动的电梯上能举起多大质量的杠铃？a=g，a=g/2，分向上和向下两种加速情况讨论。(投影)例2：一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为μ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一根劲度系数为k的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上，开始时弹簧的伸长为△x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动？

分析：物体开始没有滑动是由于弹簧的拉力小于最大静摩擦力。这里f=μN，只有减小地面对物体的压力才能减少最大静摩擦力，当f=μN=k△x时物体开始滑动。

取物体为研究对象，受力如图，当物体做向下的加速运动或向上的减速运动时，才能使地面对物体的压力减小，即G-N=ma。联解两式得：a=(G-N)/m=(mg-k△x/μ)/m=g-k△x/μm 即升降机做a＞g-k△x/μm的向下的匀加速运动或向上的匀减速运动时，物体可以在地面上滑动。

(三)小结：发生超重和失重现象时，物体并没有变化，只是由于物体有竖直方向的加速度使得物体对支持物的作用力发生了变化。这里讨论的问题限于地面附近的物体所发生的超重和失重现象，没有讨论航天飞机中的失重现象。请大家思考一下，航天飞机中的物体受不受地球的引力，它上面的失重现象又是怎样发生的呢？

布置作业；练习(1)(2)(3)

五、说明

1．本节课可采用在教师引导下，教师跟学生共同讨论研究的方式进行。在教学中教师要注意学生对知识的接受情况，恰当地提出问题，对学生的认识给予正确的评价和解释。

2．课上安排的演示实验要自己制作，弹簧秤的量程要小，最好是0.2千克左右的，刻度要明显利于学生观察。两边重物的质量选择要合适，可使加速过程时间较长、较稳定。

3．两个学生小实验，拉断线的实验要注意器材的选择；用弹簧秤拉钩码的实验要注意现象的正确解释。

第四篇：实验四 验证牛顿运动定律

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实验四 验证牛顿运动定律

【实验目的】：

1、学会用控制变量法验证牛顿第二定律

2、掌握利用图像处理实验数据的方法 【实验原理】

1．如图3-3-1所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力F(当m<

加速度和质量倒数的关系a-M-1图线，验证加速度是否与质量成反比.二、实验步骤

1．用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录下来.2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力.3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）.4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号.5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验.6．算出每条纸带对应的加速度的值.7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m')g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线.若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比.8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数

对重物有m重物-T=m重物a 对车有T=M车+砝码a 所以T=

m重物M车砝码

g

m重物M车砝码

因此，在探究加速度与合外力的关系时，若在实验中把所挂重物的重力当成作用于小车上的合外力，会作出如图6-2-18所示的a-F图象，从图中可以看出，F较大（所挂重物质量较大）时，a与F不成正比.只有重物质量远小于车和砝码的总质量时，有

M车砝码

1，此时有

m重物M车砝码，在坐标平面上根据

MM

实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比.【实验中的注意事项】

1．砂和小桶的总质量要远远小于小车和砝码的总质量.在实验中一定要使重物的质量远小于小车和砝码的质量，目的是减小本实验原理导致的系统误差.在小车加速运动时，重物不可能是平衡的（如图3-3-2所示），它具有与小车同样大小的加速度.设车与重物的加速度大小均为a，绳对车和重物的拉力大小为T.第章第节第页名言警句

T≈m重物g，可以近似地认为细绳对小车的牵引力等于重物的重力.2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源.用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡.3．作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去.【实验中的误差分析】

1、质量的测量误差，纸带上打点计时器间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.2、因实验原理不完善造成误差：

本实验中用重物的重力代替小车受到的拉力（实际上受到的拉力要小于重物的重力），存在系统误差.重物的质量越接近小车的质量，误差越大，反之，重物的质量越小于小车的质量，误差就越小.3、平衡摩擦力不准造成误差.：

【例题】．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图3-3-4）、小车、计时器一个、米尺.（１）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）： ① 小车自斜面上方一固定点Ａ1从静止开始下滑至斜面底端 Ａ2，记下所用的时间t

② 用米尺测量Ａ1与Ａ2之间的距离s，则小车的加速度a____________.③ 用米尺Ａ1相对于Ａ2的高h.设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力Ｆ＝________.④ 改变_________________，重复上述测量.⑤ 以h为横坐标，1/t为纵坐标，根据实验数据作用作图.如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.（２）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：

2滨城一中高三物理人教版导学案编号NO:01编写人：审核人：

① 调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑.测量此时Ａ1点相对于斜面底端Ａ2的高度ho.② 进行（1）中的各项测量.③ 计算与作图时用（h－ho）代替h.对此方案有以下几种评论意见： Ａ、方案正确可行

Ｂ、方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动.Ｃ、方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关.其中合理的意见是________.【变式训练】、在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图3-3-5（甲）所示：一木块放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m.木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动.图3-3-5（乙）给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交流电周期为T.根据给以上数据求：（1）木块的加速度a=.（2）细线对木块的拉力T=.（3）为了减少误差，你认为应采取什么措施？

.3、在“探究加速度与作用力的关系”的实验中，有位同学按照图3-3-6的装置（将长木板平放在水平桌面上）做五次实验.他在做第一次实验时，钩码总质量为m，小车质量M=30m，以后每次增加一个钩码，这五次实验中，若用钩码的总重力表示绳子的拉力F，则第次实验的误差较大；按这五组数据画出的a-F图像是图3-3-7中的图；该图象存在截距的原因是；图线斜率的物理含义是.4、在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图3-3-8所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出：(1)当M与m的大小关系满足

时 才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力.(2)一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究做加速度与质量的关系，以下做法错误的是：()

A、平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B、每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C、实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源

D、小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式a＝mｇ/Ｍ求出.（3）在保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，二位同学得到的a―Ｆ关系

分别如图3-3-9中的甲、乙所示（a是小车的加速度，Ｆ是细线作用于小车的拉力）.其原因分别是： 甲图：乙图：

【课时训练】

【当堂检测】

1、为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用（）A．a-m图象

B．m-a图象

C．a

图象m

D．

a图象 m2、在本实验中，下列说法正确的是（）

A、平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙 B、实验中无需始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量

C、实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比

D、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力

(2)小车受到的平均阻力大小为N.2.“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示.（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器大点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s

2.（结果保留两位有效数字）

乙

甲

图3-3-1

1（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：

请根据实验数据作出a-F的关系图像.图3-3-12

（3）根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因。

3.某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。

图3-3-1

3实验步骤如下：

① 用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m；

② 用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2； ③ 将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t1 ④ 重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值；

⑤ 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cos；

⑥ 多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f-cos关系曲线。

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（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）：

① 斜面倾角的余弦cos=； ② 滑块通过光电门时的速度v=； ③ 滑块运动时的加速度a=； ④ 滑块运动时所受到的摩擦阻力f=；

图3-3-1

4（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得d=。

4.如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为

___________，用DIS测小车的加速度。

（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的数

据可画出

a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA

段可得出的实验结论是_________________________________。

图3-3-1

5②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）

（A）小车与轨道之间存在摩擦（B）导轨保持了水平状态（C）所挂钩码的总质量太大

（D）所用小车的质量太大

5.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。

图3-3-16

（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a(保留三位有效数字)。

(2)回答下列两个问题：

①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有。（填入所选物理量前的字母）A.木板的长度lB.木板的质量m1

C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3E.滑块运动的时间t

②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是。

（3）滑块与木板间的动摩擦因数＝（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小”）。写出支持你的看法的一个论据：。

第五篇：牛顿运动定律 机械能

牛顿运动定律 机械能

【教学结构】

牛顿运动定律

一、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。又称为惯性定律。

惯性：物体有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。一切物体都有惯性。与运动状态无关，静止状态、匀速直线运动状态、匀变速运动等，物体都有惯性，且不变。惯性的大小是由质量量度的。物体的速度不需要力来维持。

二、牛顿第二定律

1.运动状态变化：物体运动速度发生变化，运动状态就变化。速度是矢量，有大小，有方向，大小和方向一个变化或同时都变，都叫速度变化，加速度描述物体运动状态变化快慢。

2.力的作用效果：改变物体运动状态，使物体形状或体积发生变化。

3.质量：质量是惯性的量度。质量越大，惯性越大，阻碍物体改变运动状态作用越大。

4.牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受外力成正比，跟物体质量成反比。∑F=ma 等号左边是物体所受的合外力，等号右边是物体质量和加速度的乘积。在使用牛顿第二定律时，（1）选择研究对象，（2）分析物体受力，（3）利用正交分解方法求物体的合力，建立xoy坐标系，根据解题方便确立x、y方向，（4）列牛顿第二定律方程，∑Fy=may，∑Fx=max（5）解方程。关键是正确分析物体受力，求合力。

5.力的平衡：当物体所受合外力为零时，物体为平衡状态，即静止状态或匀速直线运动状态。静止状态应是υ=0,a=0。单一速度为零不叫静止状态，使牛顿第二定律解题时，往往是一个方向运动状态不变化，需列平衡方程，另一方向有加速度列第二定律方程，然后联立求解。

6.牛顿第二定律的应用：（1）根据物体受力情况，使用牛顿第二定律求得加速度，然后结合运动学公式，求解位移，速度等。（2）根据运动学规律利用题给定的条件求出加速度再利用牛顿第二定律，求解力或质量。

三、牛顿第三定律：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。作用力和反作用力与二力平衡的区别：作用力与反作用力作用在两个物体上不能使物体平衡，二力平衡一定是作用在一个物体上。作用力与反作用力一定是同种性质的力，是摩擦力都是摩擦力，二力平衡则可是不同性质的力。在确定作用力的反作用力时，一定发生在两个物体之间，A给B的力为作用力，反作用力一定是B给A的力。

四、单位制：

基本单位：选定几个物理量的单位为基本单位。

导出单位：利用基本单位导出的单位，例如：基本单位位移m，时间s，速s度单位：根据υ=，速度单位为m/s，即为导出单位。

t单位制：基本单位和导出单位一起组成单位制。

国际单位制：基本单位：位移：m, 质量：kg, 时间：s。又称：米，千克，秒制。导出单位：加速度：m/s2，力：1牛顿（N）=1kgm/s2等。机械能

一、功：物体受力的作用，在力的方向上

发生位移，这个力对物体做了功。如图1所示：W=Fscosα，物体 在F1方向上发生位移S。

α＜90°时，cosα＞0，力对物体做正功

α=90°时，cosα=0，力对物体不做功，这是很重要的情况，必须重视；带电沿等势面移动，电场力不做功，洛仑兹力对运动电荷不做功。90°＜α≤180°时，cosα＜1，力对物体做负功，也可理解为物体克服某力做功。

功是标量只有大小而无方向，做正功、负功只反映做功的效果。功是能量转化的量度，做功过程是能量转化过程。功的单位：焦耳。1焦耳=1Nm。

w功率：描述做功快慢的物理量，定义：功跟完成这些功所用时间的比值，P=。

t功率的单位1瓦（W）=1J / S，1千瓦（KW）=1000 J / S，功率是标量。

P=Fυ，F大小方向不变，υ在变化，某时刻功率P=Fυt，称为即时功率。若

w时间t完成功为W，P=，又称为在t时间内的平均功率，或表示为PFV。

t额定功率：机械在正常工作时的最大功率。机械的实际功率可以小于额定功率。当机械在额定功率下工作：P额=Fυ，速度越大，牵引力越小，在汽车起动时，速度很小，牵引力很大，且大于阻力，汽车加速运动，υ增大，F减小，加速度随之减小，当F=f时，加速度为零，汽车有最大速度υm，汽车开始的υm做匀速运动，P额=F·υm=fυm。

二、机械能

11.动能：物体动能等于它的质量跟它的速度平方乘积的一半。Ek=m2，动

2能是标量，动能单位：焦耳（J），静止物体动能量为零。动能大小由m、2共同决定。

2.重力势能：物体的重力势能就等于物体所受重力和它的高度的乘积。EP=mgh。势能是标量，单位：焦耳。在研究物体重力势能时，首先要确定重力势能0势能参考平面。h是相对零势能参数面的高度，物体在“0”势能面上面h为正，重力势能为正表示比零重力势能大。在0势能面下面h为负，重力势能为负，表示0重力势能小。零势能面的选择是任意的，在解决具体问题时，以方便为选零势能面的原则。

重力功与重力势能的关系：重力做正功重力势减小，做多少正功重力势能减少多少。重力做负功，重力势能增加，重力做多少负功，重力势增加多少。

3.弹性势能：被拉伸或压缩的弹簧，内部各部分之间的相对位置发生变化，而具有的势能。其它弹性物体形变时也能产生弹性势能。我们主要考虑弹簧的形变势能。

势能：指弹性势能和重力势能。机械能：动能和势能的总和。

三、机械能守恒定律：如果没有摩擦和介质阻力（空气阻力、水的阻力等），物体只发生动能和势能的相互转化，机械能总量保持不变。

对于机械能守恒条件可以理解为：只有重力和产生弹性势能弹力做功，其它力都不做功或其它力做功总和为零，能量转化过程中，机械能守恒。重点要求会用机械能解释一些比较简单的物理过程。例如：单摆在忽略空气阻力情况下，机械能守恒，竖直上抛物体机械能守恒，它们都是动能与势能之间的转化。

【课余思考】

1.牛顿三定律内容是什么？第一定律与第二定律关系？在使用牛顿第二定律时应注意什么？物体的平衡条件是什么？

2.什么叫机械能守恒？机械能守恒条件是什么？

【解题要点】

例

一、下面说法正确的是（）A.物体受的合外力越大，动量越大 B.物体受的合外力越大，动量变化量越大

C.物体受的合外力越大，动量变化率越大 D.物体动量变化快慢与合外力没关系

解析：运动物体的质量与运动速度的乘积叫做物体动量，是矢量，用P表示。P=mυ,其单位为：kgm/s，其方向与速度方向相同，设物体受的合外力F合作用

t0时间为t，在此时间内物体速度由υ0变到υt，其加速度a，代入牛顿第tt0二定律式F合=ma=m

tmtm0PtP0PtP0==，PtP0为动量变化量，为动量变化率。可知C选ttt项正确。

牛顿第二定律又可表述为：作用在物体上的合外力等于单位时间动量的变化。

例

二、质量为10kg的物体，原来静止在水平面上，当受到水平拉力F后开始沿直线做匀加速运动，设物体经过时间t位移为x，且x、t的关系为x=t2，物体所受合外力大小为 第4S末的速度是 当4S末时撤去F，则物体再经过10S停止，运动物体受水平拉力F =，物体与平面摩擦因数=。

1解析：依题意，物体做初速度为零的匀加速运动，位移公式为S=at2，与

2x=2t2比较可知a=4m / s2，F合=ma=10×4=40N。4S末的速度υ 4=4×4=16 m / s。撤掉F后在水平方向上受摩擦力f，物体做初速为16m / s的匀减速运动，经10S

2停止运动，υ ′t，a′=1.6m / s，f=ma=10×1.6=16N，F－f=40，F=40＋16=56N，4=υ 0－af又f=mg，== mg16 / 100=0.16。

例

三、如图2所示，质量为m的工件，随传送带运动，工件与传送带间无滑动，求下列情况下工件所受静摩擦力，（1）传送带匀速上升，（2）以a=g / 2的加速度向下加速运动，（3）以a=g的加速度向下

加速运动。解析：选工件为研究对象，分析工件受力，如图3所示，受重力、斜面支持力N，斜面给的静摩擦力f，其方向

可设为沿斜面向上，建立xoy坐标，x平行斜面向上 为正，y与斜面垂直，向上为正，分解mg为

1Gx=mgsin30°=mg，沿－x方向，23Gy=mgcos30°=mg沿－y方向。

2（1）物体处于平衡状态，合外力为零，13即f－mg=0 N－mg=0，解方程

221可得f=mg沿斜面向上。第二个方程可不解。

（2）物体以a=g / 2沿斜面向下加速运动，在x方向列牛顿第二定律方程

1f－mg=－ma，y方向方程可不列，但在很多题目中列y方向方程也是必要2的。方程中的正、负是以x轴方向而决定的，a方向向－x，故为负，将a=g / 2代入方程解得：f=0。

1（3）当a=g时，其它情况同于（2），f=－mg此负号表示与原设定方向相

21反，f大小为mg，方向沿斜面向下。

2例

四、在某次实验中获得的纸带上 每5个点取为一个计数点0、1、2、3、4、5，每个计数点相对于起点距离 如图4所示，由纸带测量数据可知，从起点O到第5个计数点的时间间隔为

S，这段时间里小车的平均速度为

cm / s，在连续相等的时间内位移差均为

，所以小车运动可看作为

，小车的加速度为

计数点4处小车的速度为

cm / s。

解析：打点计时器每打两个点所用时间t0=0.02S，所以每两个计数点之间的时间间隔T=0.1S，从O点到第5个计数点所时间t=0.5S。这段时间内小车位移

s14.30为14.30 cm，平均速度V=28.6 cm / s。

t0.5第一个T内位移S1=12.6 mm，第二个T内位移S2=33.2－12.6=20.6 mm，S3=61.8－33.2=28.6 mm，S4=98.4－61.8=36.6 mm，S5=143.0－98.4=44.6 mm，连续相等时间位移差S=20.6－12.6=28.6－20.6=36.6－28.6=44.6－36.6=8mm。根据匀加速直SnSn1线运动：a=，可知aT2为恒量，连续相等时间内位移差一定时，此运动2T便为匀加速直线运动。

S0.8a=2280cm/s2。在匀加速直线运动中，时间中点的即时速度即等于T01.S4S536.644.6这段时间的平均速度，V4==40.6 cm / s。2T201.例

五、如图5所示，质量为m的物体静止在水平面上，物体与平面间摩擦因数为，在与水平成

角的恒力F作用下，做直线运动，当

位移为S时，F对物体做功为

，摩擦力做功为

，重力做功为。

解析：WF=F·Scos直接可求得F做功。摩擦力 的做功，首先分析物体受力，如图6所示，在 竖直方向上无加速度处于平衡

N＋F2－mg=0，N=mg－F sin，f=N=(mg－F sin)摩擦力功Wf=(mg－F sin)S。重力功W重=0重力与

位移方向垂直。解决功的问题关键是确定力的大小

和方向，位移的大小和方向，然后根据功的定义计算功。

例

六、自高为H处，以速度υ0抛出一个质量为m的小球，在不计空气阻力的情况下，小球落地时速度大小为多少？若以相同的速度向不同方向抛出不同质量的小球，它们落地时速度大小关系是什么

解析：在忽略空气阻力情况下，小球自抛出点落地过程机械能守恒，抛出时11机械能为E1=mgH＋m02，落地时只有动能而无重力势能，机械能E2=m2。

221

1mgH＋m02=m2 022gh

22从上式知物体落地时的速度与物体的质量无关，与抛出的方向无关，只要抛出时速度大小相等，抛出高度相同，落地时速度应相等。

【同步练习】

1.如图7所示，把质量为m的物体沿倾角不同斜面拉至 同一高度，若物体与不同斜面摩擦系数相同，倾角 θ1＜θ2＜θ3

（1）拉m从坡底到坡顶过程中，克服重力做 功为W1、W2、W3则（）

A.W1＞W2＞W3、B.W1＜W2＜W

3C.W1=W2=W3

D.无法确定

（2）在此过程中克服摩擦力的功为W1、W2、W3则（）

A.W′′′B.W′′′1＞W2＞W1＜W2＜W3

C.W′′′ D.不知运动状态无法确定。1=W2=W3

2.在有空气阻力情况下，竖直上抛一物体，到达最高点又落回原处，若过程中阻力不变，则（）

A.上升过程中重力对物体做功的大小大于下降过程中重力做功的大小

B.上升过程和回落过程阻力做功相等

C.上升过程和回落过程合力做功前者大于后者

D.上升过程重力做功平均功率大于回落过程重力做功的平均功率

3.质量为m的物体，受到位于同一平面内的共点力F1、F2、F3、F4的作用，并处于平衡状态，当其中F2变为F2＋F，且方向不变时，则（）

A.物体一定做匀加速直线运动 B.物体一定做变加速直线运动

C.物体的加速度一定是F/m D.在任何相等时间内物体速度变化一定相同

4.如图8所示，升降机静止时弹簧伸长8cm，运动时弹簧伸长4cm，则升降机运动状态可能是（）

A.a=1m/s2，加速下降

B.以a=1m/s2，加速上升

C.以a=4.9m/s2，减速上升

2D.以a=4.9m/s，加速下降

5.对于质量相同的甲、乙两个物体，下列说法正确 的是（）

A.当甲、乙两物体的速度相同时，它们所受的合外力一定相等

B.当它们受到合外力相同时，它们的动量改变得快慢相同

C.当甲、乙两物体的加速度相同时，它们所受的合外力一定相等

D.当甲、乙两物体的位移相等时，它们所受的合外力一定相等 6.以υ=5m/s的速度匀速上升的气球，吊篮连同重物的质量为10kg，在500m的高空，从吊篮中落下一重物为2kg，经过10S钟，气球离开地面高度为多少？（g取10m/s2）

[参考答案] 1.(1)C(2)A 2.B C D 3.C D 4.C D 5.B C 6.675m