第四章運動和力的關(guān)系〔情境導(dǎo)入〕

力和運動無處不在、無時不有。用不同的力推同一輛車小車運動狀態(tài)的變化是不同的，當停止推力后，小車會慢慢停下來。在太空中飛行的航天飛行器沒有推力也可保持高速飛行……力與運動之間究竟有什么關(guān)系？本章將探究這個問題。本章素養(yǎng)概述〔內(nèi)容提要〕

本章在前面三章內(nèi)容的基礎(chǔ)上研究運動和力的關(guān)系。牛頓運動定律是動力學(xué)的核心內(nèi)容。教材首先闡述了牛頓第一定律，然后在實驗的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)牛頓第二定律。教材通過兩類動力學(xué)問題研究了牛頓運動定律的綜合應(yīng)用，最后通過“超重和失重”進一步研究了牛頓運動定律在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生認識和解決實際問題的能力。本章重點：①牛頓第二定律及其應(yīng)用；②超重和失重。本章難點：①實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系；②動力學(xué)兩類基本問題；③超重、失重問題；④傳送帶模型；⑤板塊模型。本章素養(yǎng)概述〔學(xué)法指導(dǎo)〕

1．重視對物理現(xiàn)象的深入觀察和對物理規(guī)律的親身體驗，例如課本的“拓展學(xué)習(xí)”“科學(xué)漫步”等，經(jīng)過了深入觀察和親身體驗后，物理知識不僅容易領(lǐng)悟而且印象深刻。2．注意物理方法的學(xué)習(xí)。本章中涉及許多重要的研究方法，例如在牛頓第一定律的研究中采用的理想斜面法、在牛頓第二定律的研究中利用的控制變量法、運用牛頓運動定律處理問題時常用的隔離法和整體法以及單位的規(guī)定方法、單位制的創(chuàng)建等。這些方法需要認真地體會和理解，以提高認知的境界。本章素養(yǎng)概述3．正確的選取研究對象和進行受力分析是運用牛頓定律解題的關(guān)鍵。實際問題中根據(jù)需要可將物體隔離或?qū)⒒ハ嘧饔玫膸讉€物體看成一個整體來進行研究。要注意合外力與加速度的瞬時關(guān)系。牛頓運動定律往往用來處理恒力問題，當物體所受的合外力既不是恒力又不規(guī)律時，就需要分析加速度與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系，處理這類問題時，要先認真分析過程，掌握好力和加速度的瞬時關(guān)系，搞清楚物體運動的過程，這樣才能找準運動規(guī)律，應(yīng)用相應(yīng)知識求解。本章素養(yǎng)概述1．牛頓第一定律目標體系構(gòu)建課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究核心素養(yǎng)提升素養(yǎng)脈絡(luò)構(gòu)建課堂達標檢測夯基提能作業(yè)目標體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標】

1．理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。2．理解慣性的概念，會解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋1．力與運動關(guān)系的不同認識知識點1理想實驗的魅力代表人物主要觀點亞里士多德必須有力作用在物體上，物體才能_______；沒有力的作用，物體就要_______伽利略力不是_______物體運動的原因笛卡兒如果運動中的物體沒有受到___________，它將繼續(xù)以同一_______沿同一_______運動，既不停下來也不偏離原來的_______運動靜止維持力的作用速度直線方向2．伽利略的斜面實驗：(1)理想實驗：讓小球沿一個斜面從靜止狀態(tài)開始向下運動，再讓小球沖上第二個斜面，如果沒有摩擦，無論第二個斜面的傾角如何，小球達到的高度_______。若將第二個斜面放平，_____________________。(2)實驗結(jié)論：力不是_____________________。相同小球?qū)⒂肋h運動下去維持物體運動的原因1．內(nèi)容：一切物體總保持_______________狀態(tài)或_______狀態(tài)，除非作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)。2．力和運動的關(guān)系：力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是_______物體運動狀態(tài)的原因。知識點2牛頓第一定律勻速直線運動靜止改變1．慣性：物體具有保持原來_______________狀態(tài)或_______狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性。2．慣性的量度：_______是物體慣性大小的唯一量度。知識點3慣性與質(zhì)量勻速直線運動靜止質(zhì)量『判一判』(1)伽利略的理想實驗是不科學(xué)的假想實驗。(

)(2)笛卡兒認為若沒有力作用，物體的運動狀態(tài)就不會改變。(

)(3)速度越大的物體，慣性越大。(

)(4)伽利略認為，沒有力作用在物體上，它就不能運動。(

)(5)力無法改變物體的慣性。(

)(6)牛頓認為力的真實效應(yīng)總是改變物體的速度，而不是使物體運動。(

)預(yù)習(xí)自測×

√

×

×

√

√

『選一選』

如圖為我國女子冰壺隊的比賽畫面，冰壺慣性的大小取決于冰壺的(

)A．位置 B．速度C．受力 D．質(zhì)量解析：慣性是物體的固有屬性，它指的是物體能夠保持原來的運動狀態(tài)的一種性質(zhì)，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與運動狀態(tài)無關(guān)，故選D。D

『想一想』請根據(jù)圖中的情景，說明車子所處的狀態(tài)，并對這種情景做出解釋。答案：從圖(1)可以看出，乘客向前傾，說明乘客相對車廂有向前運動的速度，所以汽車在減速。從圖(2)可看出，乘客向后傾，說明乘客有相對車廂向后運動的速度，說明汽車在加速。課內(nèi)互動探究在足球場上，為了不使足球停下來，運動員帶球前進必須不斷用腳輕輕地踢撥足球(如下圖甲)。又如為了不使自行車減速，總要不斷地用力蹬腳踏板(如下圖乙)。這些現(xiàn)象不正說明了運動需要力來維持嗎？那為什么又說“力不是維持物體運動的原因”？一對牛頓第一定律的理解情境導(dǎo)入提示：這一問題，我們可以這樣思考：如果足球不是在草地上滾動，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滾動，它將會滾出比草地上遠得多的距離，這說明了由于阻力的存在才導(dǎo)致足球的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，足球在草地上滾動時所受阻力大，運動狀態(tài)很快發(fā)生改變；足球在水泥地面上滾動時所受阻力小，運動狀態(tài)改變得慢，但終究還是要停下來。在盤帶足球時，人對足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已經(jīng)變小的運動速度再變大的作用。自行車的例子也是同樣的道理。這兩個例子都充分說明了阻力能使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變(物體的速度變小)，動力也能使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變(物體的速度變大)，即力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。1．牛頓第一定律的物理意義：(1)揭示了力與運動的關(guān)系：①力是改變物體運動狀態(tài)的原因：物體受力的作用，它的運動狀態(tài)就一定發(fā)生改變，并且產(chǎn)生加速度。②力不是維持物體運動的原因：物體若不受力，它將做勻速直線運動或者保持靜止狀態(tài)。(2)揭示了一切物體都具有的一種屬性——慣性，所以牛頓第一定律也叫慣性定律。要點提煉2．物體運動狀態(tài)改變的三種情況：(1)速度的方向不變，只有大小改變。(物體做直線運動)(2)速度的大小不變，只有方向改變。(物體做勻速曲線運動)(3)速度的大小和方向同時發(fā)生改變。(物體做變速曲線運動)(1)牛頓第一定律所描述的是物體不受外力作用時的狀態(tài)，與物體所受合外力為零是等效的。(2)牛頓第一定律不是實驗定律，它是在理想實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的。(3)牛頓第一定律只適用于慣性參考系中的運動，在非慣性參考系中不適用。特別提醒

根據(jù)牛頓第一定律下列說法中正確的是(

)A．靜止或勻速直線運動的物體，一定不受任何外力作用B．物體運動不停止是因為受到力的作用C．要改變物體運動狀態(tài)，必須有外力作用D．外力停止作用后，物體由于慣性會很快停下來典例剖析典題1C解析：若物體受的合力為零，可能處于靜止或勻速直線運動，A錯誤；物體運動不停止是因為慣性的原因，運動不需要力來維持，B錯誤；力不是維持物體運動的原因，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，故C正確；由牛頓第一定律可知，外力停止作用后，物體由于慣性會保持原來的運動狀態(tài)，故D錯誤，故選C。思維升華：牛頓第一定律巧應(yīng)用(1)由“因”索“果”：在判斷力與運動之間的關(guān)系時，一定要把握準牛頓第一定律的含義，即力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。(2)由“果”索“因”：如果物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，則物體必然受到不為零的合外力的作用，所以判斷物體的運動狀態(tài)是否改變以及如何改變，應(yīng)分析物體的受力情況。(3)應(yīng)用步驟：應(yīng)用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象時，一要看物體原來的運動狀態(tài)，二要看物體現(xiàn)在的受力情況及所受合力是否為零，最后判斷由于物體具有慣性將會出現(xiàn)的現(xiàn)象。1．如圖所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明發(fā)現(xiàn)：用力推時，木箱才能運動；撤去推力，木箱便停下來。有四位同學(xué)對此過程發(fā)表了自己的看法，你認為正確的是(

)對點訓(xùn)練DA．木箱的運動需要力來維持B．木箱由靜止到運動需要力的作用，由運動到靜止不需要力的作用C．撤去推力，木箱停下來是木箱具有慣性的表現(xiàn)D．撤去推力，木箱停下來是由于摩擦力的作用解析：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不是維持物體運動的原因，故選項A、B、C錯誤，D正確?！杜ｎD第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載錘頭松了，把錘柄的一端在凳子上撞擊幾下，錘頭就套緊了，為什么？試解釋其中的原因。提示：錘與柄原來都處于運動狀態(tài)，柄撞在凳子上受到阻力作用，改變了它的運動狀態(tài)，就停止了運動，錘頭由于慣性仍保持原來的運動狀態(tài)，這樣錘頭就繼續(xù)向前運動緊套在錘柄上了。二對慣性概念的理解情境導(dǎo)入《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載1．慣性與質(zhì)量的關(guān)系(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。(2)慣性與物體受力情況、運動情況及地理位置均無關(guān)。(3)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量越大，慣性越大。要點提煉《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載2．慣性與力的關(guān)系(1)慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，因此說“物體受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”，“受到慣性力”等都是錯誤的。(2)力是改變物體運動狀態(tài)的原因，慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因。力越大，運動狀態(tài)越易改變；慣性越大，運動狀態(tài)越難改變。(3)慣性與物體的受力情況無關(guān)。《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載3．慣性與速度的關(guān)系(1)速度是表示物體運動快慢的物理量，是矢量，慣性是物體本身固有的性質(zhì)，其大小僅由物體質(zhì)量決定。(2)一切物體都有慣性，和物體是否有速度及速度的大小均無關(guān)。4．慣性與慣性定律的關(guān)系(1)慣性不是慣性定律，慣性沒有條件限制，是物體的一種固有屬性。(2)慣性定律是物體不受外力作用時物體運動所遵守的一條規(guī)律?！杜ｎD第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載(1)在不受力(或合外力為零)的條件下，慣性表現(xiàn)為保持原來的運動狀態(tài)。(2)在受力條件下，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度。質(zhì)量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難改變。特別提醒《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載

關(guān)于物體的慣性，下列說法中正確的是(

)A．運動速度大的物體不能很快地停下來，是因為物體的速度越大，慣性也越大B．靜止的火車啟動時，速度變化慢，是因為靜止的物體慣性大的緣故C．乒乓球可以快速抽殺，是因為乒乓球的慣性小D．在宇宙飛船中的物體不存在慣性典例剖析典題2C《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載思路引導(dǎo)：一切物體在任何狀態(tài)下都有慣性，其大小取決于物體的質(zhì)量，和其他因素?zé)o關(guān)。解析：一切物體都具有慣性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)。慣性是物體本身的一種屬性，與外界因素(受力的大小以及所處的環(huán)境)及自身的運動狀態(tài)無關(guān)，故A、D選項錯誤；靜止的火車啟動時，速度變化緩慢，是因為火車的質(zhì)量大，慣性大，而不是因為靜止的物體慣性大，B選項錯誤；乒乓球可以快速抽殺，是因為其質(zhì)量小，慣性小，在相同的力的作用下，運動狀態(tài)容易改變，故C選項正確。《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載思維升華：慣性理解兩注意(1)注意一個“一切”，即一切物體具有慣性；(2)注意一個“唯一”，即質(zhì)量是慣性大小的“唯一”量度?！杜ｎD第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載2．請你用慣性的知識來解釋一下為什么在足球場上奔跑的人被絆倒時是向前趴著倒下，而在雪地上慢走的人滑倒時，則多是向后仰著摔倒(見下圖)?對點訓(xùn)練《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載解析：在討論人絆倒還是滑倒的過程中，要區(qū)分人各部分的運動情況，所以決不能再將人看成質(zhì)點，并對人各部分運動情況分別討論。人被絆倒時，首先是人的腳由于受力而停止向前，而人的上半身由于慣性仍要前進，所以人上半身向前趴著倒下。慢走的人，由于進入光滑地面，腳所受阻力突然減小，腳速度加快，而人的上半身由于慣性仍將維持原來較慢的速度，所以人將向后仰倒?！杜ｎD第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載核心素養(yǎng)提升《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載

殲擊機在進入戰(zhàn)斗狀態(tài)時要扔掉副油箱，這樣做的目的是(

)A．減小重力，使運動狀態(tài)保持穩(wěn)定B．減小慣性，有利于運動狀態(tài)的改變C．減小質(zhì)量，增大速度D．增大速度，使運動狀態(tài)易于改變易錯點：不能正確理解慣性的含義而出錯案例B《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載《牛頓第一定律》人教版ppt2課件優(yōu)秀課件ppt課件免費課件優(yōu)秀課件課件下載錯因分析：初學(xué)者往往從速度角度考慮問題，認為扔掉副油箱，減小質(zhì)量的目的是增大速度。從而錯選CD。衡量戰(zhàn)斗機性能的重要指標是其機動性，也就是運動狀態(tài)改變的難易程度。扔掉副油箱，減小質(zhì)量，減小戰(zhàn)斗機的慣