第9講牛頓定律及簡單應(yīng)用一、牛頓第一定律1.理想實驗的魅力(1)力與運動的不同認識①亞里士多德通過對大量的物體下落的觀察，直接得出結(jié)論：物體越重，下落越快；所用的方法：觀察+直覺．觀點：必須有力作用在物體上，物體才能運動。②伽利略的觀點：力不是維持物體運動的原因.③笛卡爾觀點：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。(2)伽利略斜面實驗①在軌道的一邊釋放一顆鋼珠，如果忽略摩擦力帶來的影響，我們發(fā)現(xiàn)鋼珠從左邊滾下后，再從右邊的斜面滾上，鋼珠將上升到與左邊釋放高度相同的點;②若將右邊的傾斜角減小，鋼珠還是上升到原來的高度，但通過的路程比原來更長;③假設(shè)右邊的軌道為水平，鋼珠想要達到原來的高度，但是鋼珠無法達到原來的高度，鋼珠將永遠運動下去。結(jié)論：力不是維持物體運動的原因.2.牛頓第一定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài).(2)意義：①揭示了物體的固有屬性：一切物體都具有，因此牛頓第一定律又被叫作定律；②揭示了運動和力的關(guān)系：力不是物體運動的原因，而是改變的原因，即力是產(chǎn)生的原因.3.慣性(1)定義：物體具有保持原來狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).(2)量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性，質(zhì)量小的物體慣性.(3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運動情況和受力情況.4.慣性的兩種表現(xiàn)形式(1)物體在不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運動).(2)物體受到外力時，慣性表現(xiàn)為抗拒運動狀態(tài)的改變，慣性大，物體的運動狀態(tài)較難改變；慣性小，物體的運動狀態(tài)較易改變.【自測一】1．(多選)科學(xué)家關(guān)于物體運動的研究對樹立正確的自然觀具有重要作用.下列說法中符合歷史事實的是()A.亞里士多德認為，必須有力作用在物體上，物體的運動狀態(tài)才會改變“理想實驗”得出結(jié)論：運動必具有一定的速度，如果它不受力，它將以這一速度永遠運動下去C.笛卡兒指出，如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向D.牛頓認為，物體都具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)2.伽利略對自由落體運動及運動和力的關(guān)系的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實驗和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方法.圖(a)、(b)分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程，對這兩項研究，下列說法正確的是()A.圖(a)通過對自由落體運動的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動B.圖(a)中先在傾角較小的斜面上進行實驗，可“沖淡”重力，使時間測量更容易C.圖(b)中完全沒有摩擦阻力的斜面是實際存在的，實驗可實際完成D.圖(b)的實驗為“理想實驗”，通過邏輯推理得出物體的運動需要力來維持3.下列說法正確的是()A.劃船時槳向后推水，水就向前推槳，因為水推槳的力大于槳推水的力，船才被推著前進B.完全失重的物體將不受到重力，所以此刻一切由重力引起的現(xiàn)象都將消失C.人在沿直線加速前進的車廂內(nèi)，豎直向上跳起后，將落在起跳點的后方D.物體的運動與外界的推、拉等行為相聯(lián)系，如果不再推、拉，原來的運動將停下來，這說明必須有力作用，物體才能運動4.關(guān)于牛頓第一定律及慣性的說法正確的是__________。(1)牛頓第一定律是理想的實驗定律(2)牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因(3)慣性定律與慣性的實質(zhì)是相同的(4)物體的運動不需要力來維持(5)質(zhì)量為m的物體，以20m/s的速度運動時比以10m/s的速度運動時慣性大(6)物體受到力的作用后，運動狀態(tài)發(fā)生改變，慣性也隨之改變(7)置于光滑水平面上的物體即使質(zhì)量很大也能被拉動，說明慣性與物體的質(zhì)量無關(guān)(8)讓物體的速度發(fā)生改變，無論多快，都需要一定時間，這是因為物體具有慣性5.下列關(guān)于牛頓運動定律說法正確的是()A．力是維持物體運動的原因B．牛頓第一定律可以用實驗直接驗證C．作用力與反作用力只存在于相互接觸的兩個物體之間D．作用力與反作用力的性質(zhì)一定相同6.[多選]在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車，車上固定一盛滿水的碗?，F(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)碗中的水灑出，水灑出的情況如圖所示，則關(guān)于小車在此種情況下的運動，下列敘述正確的是()A．小車勻速向左運動 B．小車可能突然向左加速C．小車可能突然向左減速 D．小車可能突然向右減速7.某同學(xué)為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿著球筒的中部，另一只手用力擊打羽毛球筒的上端，則()C.羽毛球筒向下運動過程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會從上端出來8.如圖所示，一容器固定在一個小車上，在容器中分別懸掛一只鐵球和一只乒乓球，容器中鐵球和乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)容器隨小車突然向右運動時，兩球的運動情況是(以小車為參考系)()A．鐵球向左，乒乓球向右 B．鐵球向右，乒乓球向左C．鐵球和乒乓球都向左 D．鐵球和乒乓球都向右9.如圖所示，一盛水的容器固定在一個小車上，在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球。容器中的水和鐵球、乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)容器隨小車突然向右運動時，兩球的運動狀況是(以小車為參考系)()A．鐵球向左，乒乓球向右 B．鐵球向右，乒乓球向左C．鐵球和乒乓球都向左 D．鐵球和乒乓球都向右10.如圖所示，在一輛表面光滑且足夠長的小車上，有質(zhì)量為m1和m2的兩個小球(m1>m2)隨車一起勻速運動，當(dāng)車突然停止時，若不考慮其他阻力，則兩個小球()A．一定相碰 B．一定不相碰C．不一定相碰 D．無法確定二、牛頓第二定律1.內(nèi)容:物體加速度的大小跟它受到的作用力成,跟它的質(zhì)量成。加速度的方向跟作用力的方向。2.表達式為F=kma。由1N=1m/s2可得F=ma4.牛頓第二定律的五個特性5.合力、加速度、速度之間的決定關(guān)系(1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不為零，物體都有加速度。(2)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a與Δv、Δt必然聯(lián)系；a＝eq\f(F,m)是加速度的決定式，a∝F，a∝eq\f(1,m)。(3)合力與速度同向時，物體運動；合力與速度反向時，物體運動。(1)沿粗糙水平面滑行的物體：a＝μg(2)沿光滑斜面滑行的物體：a＝gsinθ(3)沿粗糙斜面下滑的物體：a＝g(sinθ－μcosθ）(4)沿粗糙斜面上滑的物體：a＝g(sinθ＋μcosθ)【自測二】1.豎直向上拋出一物塊，物塊在運動過程中受到的阻力大小與速度大小成正比，則物塊從拋出到落回拋出點的過程中，加速度隨時間變化的關(guān)系圖像正確的是(設(shè)豎直向下為正方向)()2.一物塊靜止在粗糙的水平桌面上．從某時刻開始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用．假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表示水平拉力的大小．能正確描述F與a之間的關(guān)系的圖象是()3.如圖，頂端固定著小球的直桿固定在小車上，當(dāng)小車向右做勻加速運動時，球所受合外力的方向沿圖中的()A．OA方向 B．OB方向C．OC方向 D．OD方向4.如圖所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為m和M，把它們一起從光滑斜面的頂端由靜止開始下滑；已知斜面的傾角為θ，斜面始終保持靜止。則在此過程中物塊B對物塊A的壓力為()A．Mgsinθ B．MgcosθC．0 D．(M＋m)gsinθ5.[多選]如圖所示，質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩物塊用輕線連接，放在傾角為θ的斜面上，用始終平行于斜面向上的拉力F拉A，使它們沿斜面勻加速上升，A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ。為了增加輕線上的張力，可行的辦法是()A．減小A物塊的質(zhì)量 B．增大B物塊的質(zhì)量C．增大傾角θ D．增大動摩擦因數(shù)μ6.（多選）如圖所示，質(zhì)量為m的小球被一根橡皮筋A(yù)C和一根繩BC系住，當(dāng)小球靜止時，橡皮筋處在水平方向上。下列判斷中正確的是()A．在AC被突然剪斷的瞬間，BC對小球的拉力不變B．在AC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsinθC．在BC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為eq\f(g,cosθ)D．在BC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsinθ7.如圖所示，質(zhì)量為M、中空為半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑凹槽內(nèi)有一質(zhì)量為m的小鐵球，現(xiàn)用一水平向右的推力F推動凹槽，小鐵球與光滑凹槽相對靜止時，凹槽圓心和小鐵球的連線與豎直方向成αg，則下列說法正確的是()eq\f(mg,sinα)a＝gtanαF＝Mgtanα8.[多選]在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂。當(dāng)機車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機車在西邊拉著車廂以大小為eq\f(2,3)a的加速度向西行駛時，P和Q間的拉力大小仍為F。不計車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()A．8 B．10C．15 D．189.[多選]如圖所示，在水平光滑桌面上放有m1和m2兩個小物塊，它們中間有細線連接。已知m1＝3kg，m2＝2kg，連接它們的細線最大能承受6N的拉力?，F(xiàn)用水平外力F1向左拉m1或用水平外力F2向右拉m2，為保持細線不斷，則()A．F1的最大值為10N B．F1的最大值為15NC．F2的最大值為10N D．F2的最大值為15N10.判斷正誤：(1)物體加速度的方向一定與合外力方向相同。()(2)質(zhì)量越大的物體，加速度越小。()(3)物體的質(zhì)量與加速度成反比。()(4)物體受到外力作用，立即產(chǎn)生加速度。()11.（多選）如圖所示，一木塊在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足夠長的水平輕彈簧，則當(dāng)木塊接觸彈簧后，下列判斷正確的是()A．木塊立即做減速運動B．木塊在一段時間內(nèi)速度仍增大C．當(dāng)F等于彈簧彈力時，木塊速度最大D．彈簧壓縮量最大時，木塊速度為零但加速度不為零12.一重物在豎直向上的拉力F作用下，開始豎直向上做直線運動，其速度隨時間t變化的圖像如圖所示(圖像在0～1s、3～4s階段為直線，1～3s階段為曲線)，下列判斷正確的是()A．第2s末拉力大小為0B．第1s內(nèi)的拉力大于第4s內(nèi)的拉力C．第2s末速度反向D．前4s內(nèi)位移為013.如圖所示，在傾角為θ＝30°的光滑斜面上，物塊A、B質(zhì)量分別為m和2m。物塊A靜止在輕彈簧上面，物塊B用細線與斜面頂端相連，A、B緊挨在一起但A、B之間無彈力，已知重力加速度為g，某時刻把細線剪斷，當(dāng)細線剪斷瞬間，下列說法正確的是()A．物塊A的加速度為0 B．物塊A的加速度為eq\f(g,3)C．物塊B的加速度為0 D．物塊B的加速度為eq\f(g,2)三、力學(xué)單位制1．基本單位：牛頓也是一個導(dǎo)出單位．根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，可得力的單位應(yīng)該與質(zhì)量的單位和加速度的單位有關(guān)，1N＝1kg·m/s2.國際單位制國際計量委員會在1960年的第11屆國際計量大會上制訂了一種國際通用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制，叫做國際單位制，簡稱SI.物理量的名稱單位名稱單位符號長度米m質(zhì)量千克（公斤）kg時間秒s電流安（培）A熱力學(xué)溫度開（爾文）K物質(zhì)的量摩（爾）mol發(fā)光強度坎（德拉）cd常用的力學(xué)量的SI單位物理量單位備注名稱符號名稱符號面積體積位移速度加速度角速度頻率[質(zhì)量]密度力力矩動量壓強功能[量]功率A，（S）Vsvaωf，νρFMppW（A）EP平方米立方米米米每秒米每二次方秒弧度每秒赫[茲]千克每立方米牛[頓]牛[頓]米千克米每秒帕[斯卡]焦[耳]焦[耳]瓦[特]m2m3mm/sm/s2rad/sHzkg/m3NN·mkg·m/sPaJJW1Hz＝1s－11N＝1kg·m/s21Pa＝1N/m21J＝1N·m1W＝1J/s【自測三】1.kg和s是國際單位制兩個基本單位的符號，這兩個基本單位對應(yīng)的物理量是()A．質(zhì)量和時間 B．質(zhì)量和位移C．重力和時間 D．重力和位移2.判斷正誤：(1)千克、秒、米、庫侖、安培均為國際單位制的基本單位。()(2)力的單位牛頓，簡稱牛，屬于導(dǎo)出單位。()3.下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空：A．密度B．米/秒C．牛頓D．加速度E．質(zhì)量F．秒G．厘米H．長度I．時間J．千克（1）屬于物理量的是__________（填前面的字母）．（2）在國際單位制中，作為基本單位的物理量有__________．（3）在國際單位制中基本單位是__________，屬于導(dǎo)出單位的是__________．4.關(guān)于物理量的單位，下列說法中正確的是()A．任何一個物理量和物理概念都具有相對應(yīng)的單位B．物理公式中的物理量也可能沒有單位，這樣的量也沒有數(shù)值C．物理量之間單位關(guān)系的確定離不開描述各種規(guī)律的物理公式D．物理量的單位均可以互相導(dǎo)出5.（多選）下列說法中，正確的是()A．在力學(xué)單位制中，若采用cm、g、s作為基本單位，力的單位是NB．在力學(xué)單位制中，若力的單位是N，則是采用m、kg、s為基本單位C．牛頓是國際單位制中的一個基本單位D．牛頓是力學(xué)單位制中采用國際單位的一個導(dǎo)出單位6.質(zhì)量m＝200g的物體，測得它的加速度a＝20cm/s2，則關(guān)于它所受的合力的大小及單位，下列運算既正確又簡潔的是()A．F＝200×20＝4000NB．F×0.2N＝0.04NC．F×0.2＝0.04N