1、第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律章末復(fù)習(xí)一、 教材分析本章是在前面對(duì)運(yùn)動(dòng)和力分別研究的基礎(chǔ)上的延伸研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，建立起牛頓運(yùn)動(dòng)定律。牛頓運(yùn)動(dòng)定律是動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，是力學(xué)中也是整個(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律，正確地理解慣性概念，理解物體間的相互作用的規(guī)律，熟練地運(yùn)用牛頓第二定律解決問(wèn)題，是本章的學(xué)習(xí)要求，也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)今后的知識(shí)，提高分析解決問(wèn)題的能力奠定基礎(chǔ)。本章還涉及到了許多重要的研究方法，如：在牛頓第一定律的研究中采用的理想實(shí)驗(yàn)法；牛頓第二定律中的控制變量法；運(yùn)用牛頓第二定律處理問(wèn)題時(shí)常用的整體法與隔離法，以及單位的規(guī)定方法，單位制的創(chuàng)建等。對(duì)這些方法要認(rèn)真體會(huì)、理解，以提高認(rèn)知的境界。為了更扎實(shí)地理解牛頓第

2、二定律，本章第二節(jié)安排了實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并提供了參考案例，實(shí)驗(yàn)操作方便，規(guī)律性強(qiáng)，結(jié)論容易獲得，控制變量法在此得到了實(shí)踐。第五節(jié)牛頓第三定律的研究引入了傳感器計(jì)算機(jī)的組合，現(xiàn)代氣息濃厚，實(shí)驗(yàn)效果很好。物理知識(shí)來(lái)源于生活，最終應(yīng)用于生活，本章的后兩節(jié)就是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用二、 教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能1、理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，知道物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持。2、理解牛頓第一定律，知道它是邏輯推理的結(jié)果，不受力的物體是不存在的。3、理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度2、過(guò)程與方法1、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，要能透過(guò)現(xiàn)象了解事物的本質(zhì)，不能不加研究、分析而只憑經(jīng)驗(yàn)，對(duì)物理問(wèn)題決

3、不能主觀臆斷正確的認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系2、幫助學(xué)生養(yǎng)成研究問(wèn)題要從不同的角度對(duì)比研究的習(xí)慣3、培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理的能力，知道物體的運(yùn)動(dòng)是不需要力來(lái)維持的。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、利用一些簡(jiǎn)單的器材，比如：小球、木塊、毛巾、玻璃板等，來(lái)對(duì)比研究力與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，現(xiàn)象明顯，而且更容易推理。2、培養(yǎng)科學(xué)研究問(wèn)題的態(tài)度。3、利用動(dòng)畫(huà)演示伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解問(wèn)題。4、利用生活中的例子來(lái)認(rèn)識(shí)慣性與質(zhì)量的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生大膽發(fā)言，并學(xué)以致用。三、 教學(xué)重點(diǎn)1、慣性是物體的固有屬性，質(zhì)量是物體慣性大小的量度；運(yùn)用慣性概念，解釋有關(guān)實(shí)際問(wèn)題。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量加速度、力、質(zhì)量，分別作出加速度與力、加速度與

4、質(zhì)量的關(guān)系圖像；根據(jù)圖像寫(xiě)出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系式，體會(huì)“控制變量法”對(duì)研究問(wèn)題的意義。3、牛頓第二定律的內(nèi)容，會(huì)用正交分解法和牛頓第二定律解決實(shí)際問(wèn)題。4、物理公式既確定物理量之間的關(guān)系，又確定物理量單位間的關(guān)系；基本單位、導(dǎo)出單位和單位制；國(guó)際單位制中力學(xué)的三個(gè)基本單位；單位制在物理學(xué)中的重要意義。5、通過(guò)對(duì)具體實(shí)例的觀察和演示實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)力的作用是相互的；能找出某個(gè)力對(duì)應(yīng)的反作用力，掌握牛頓第三定律的內(nèi)容,運(yùn)用牛頓第三定律解釋生活中的有關(guān)問(wèn)題。6、動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題求解基本思路和一般步驟。7、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用；應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決超、失重問(wèn)題。四、 教學(xué)難點(diǎn)1、理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程；對(duì)

5、牛頓第一定律的理解。2、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎治鰧?shí)驗(yàn)思路、制定實(shí)驗(yàn)方案、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)處理時(shí)變換坐標(biāo)軸的技巧，了解將”不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化為可測(cè)物理量”的實(shí)驗(yàn)方法，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差作初步分析。3、加速度與物體所受的合力之間的關(guān)系（正比性、同體性、瞬時(shí)性和矢量性）。4、利用物理公式得出單位之間的關(guān)系；根據(jù)物理量單位之間的關(guān)系，判斷運(yùn)算表達(dá)式是否錯(cuò)誤。5、運(yùn)用牛頓第三定律解決受力分析中的相互作用力問(wèn)題；區(qū)分平衡力和作用力與反作用力。6、物體的受力分析與運(yùn)動(dòng)情況分析。7、超重失重現(xiàn)象的理解。五、 教學(xué)過(guò)程一知識(shí)復(fù)習(xí) 本課學(xué)習(xí)內(nèi)容是第三章牛頓運(yùn)動(dòng)的第1節(jié)第3節(jié)，即牛頓第一定律；物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變；牛頓第

6、二定律。 本課學(xué)習(xí)目的是以下三點(diǎn)： 知道伽利略和亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的不同認(rèn)識(shí)，知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推理過(guò)程和結(jié)論，知道理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法；理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義；知道什么是慣性，會(huì)正確解釋有關(guān)慣性的現(xiàn)象。 理解力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，理解質(zhì)量是慣性大小的量度。 理解加速度與力的關(guān)系，理解加速度與質(zhì)量的關(guān)系，知道得出這兩個(gè)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)；知道國(guó)際單位制中力的單位是如何定義的；理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二定律表達(dá)式的確切含義；會(huì)用牛頓第二定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。二要重點(diǎn)講解： 1力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 (1)伽利略理想實(shí)驗(yàn).伽利略理想實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了物體維持自己的運(yùn)動(dòng)并不

7、需要力.如果我們能夠細(xì)心觀察、分析一些常見(jiàn)物體的運(yùn)動(dòng)，也很容易驗(yàn)證伽利略的結(jié)論.滾動(dòng)的足球會(huì)停下來(lái)，不是因?yàn)闆](méi)有維持它運(yùn)動(dòng)的力，而是因受到摩擦阻力的作用.瓦片可以在水平冰面上滑行很遠(yuǎn)才停止，就是所受摩擦力很小的緣故.假設(shè)冰面對(duì)瓦片無(wú)阻力且空氣阻力也可忽略，瓦片將會(huì)沿冰面一直滑行下去，而無(wú)需施加任何沿運(yùn)動(dòng)方向的外力. 在實(shí)際生活中，我們很難找到使物體不受任何阻力的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這就顯示了伽利略理想實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性.理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法. (2)運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)自身的屬性.自然界中的任何物體都處在永不停止的運(yùn)動(dòng)中.我們看到一幢大樓是靜止的，這其實(shí)是以地面為參照物的觀察結(jié)果.若以太陽(yáng)為參照物，大樓一方面與

8、地球一起繞地軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面還要隨地球一起繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng).整個(gè)宇宙中，大到恒星、星系，小到原子、電子，都處在永不停止的運(yùn)動(dòng)中.可見(jiàn)運(yùn)動(dòng)是物體自身的屬性，只要物體存在，它就必然要運(yùn)動(dòng).從這個(gè)意義上講，物體的運(yùn)動(dòng)也無(wú)需外力去維持. 2慣性. (1)慣性是物體的固有性質(zhì).牛頓第一定律告訴我們，物體在不受外力作用時(shí)將保持自己原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這是一切物體所固有的性質(zhì)即物體的慣性.任何物體都具有慣性，這與物體是運(yùn)動(dòng)著的還是靜止的無(wú)關(guān)，也與物體正在作何種運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān). (2)物體的慣性與物體的受力狀況無(wú)關(guān).牛頓第一定律所描述的狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，即物體不受外力作用的狀態(tài).實(shí)際上任何物體均

9、與周?chē)矬w發(fā)生相互作用,不受外力作用的物體是不存在的.但物體受到外力作用并不會(huì)引起物體慣性的變化.若物體所受外力的合力為零，物體將保持自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或靜止.顯然，物體的慣性與不受外力時(shí)相同.若物體作變速運(yùn)動(dòng)，也不能說(shuō)物體就不具有慣性.如物體在重力作用下作自由落體運(yùn)動(dòng),物體的速度不斷增加，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變，但并不說(shuō)明物體的慣性已經(jīng)消失.在運(yùn)動(dòng)中的任一時(shí)刻，若給物體施一大小與重力相等、方向與重力相反的外力，則物體將保持那一時(shí)刻的速度作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).這說(shuō)明了，物體的慣性并沒(méi)有發(fā)生變化.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是受外力作用的結(jié)果，但運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化并不是物體慣性的變化，物體的慣性與是否受外力以及所受

10、合外力是否為零均無(wú)關(guān). 3物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變. 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化與物體所受外力和物體的慣性均有關(guān).力是物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而慣性決定著物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度. (1)力是物體產(chǎn)生加速度的原因.物體在不受外力作用或所受外力的合力為零時(shí)均保持自己原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，只有當(dāng)物體所受合外力不為零時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)改變，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物體的速度必然發(fā)生變化(大小變化，方向變化或大小、方向均變化)，因而此時(shí)物體的合力必定不為零.這就是說(shuō)，物體有加速度時(shí)，物體所受外力的合力必定不為零，即力是物體產(chǎn)生加速度的原因. (2)質(zhì)量是物體慣性

11、大小的量度，在同樣外力作用下，質(zhì)量越大的物體，改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就越困難.例如，用同樣大小的水平力推兩輛原靜止在水平面上的小車(chē)，一輛空車(chē)，一輛裝滿(mǎn)貨物.要使它們達(dá)到相同的速度，實(shí)車(chē)比空車(chē)所需時(shí)間要長(zhǎng).物體的慣性是物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性，慣性越大，說(shuō)明物體保持自己原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力越大，亦即改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就越困難.可見(jiàn)質(zhì)量越大，物體的慣性越大.質(zhì)量越小，物體的慣性越小.物體的慣性大小可以用質(zhì)量去量度. 初中時(shí)我們學(xué)過(guò)“質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少”，這與我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的“質(zhì)量是物體慣性大小的量度”并不矛盾，這是質(zhì)量所具有兩種物理意義. 4正確理解牛頓第二定律 同一性 牛頓第二定律中是物體（或系統(tǒng)）所

12、受的合外力，a是指同物體（或同系統(tǒng)）的加速度，而m是該物體（或該系統(tǒng)）的質(zhì)量，即、m、a對(duì)應(yīng)與同一研究對(duì)象，這就是研究對(duì)象的同一性。 矢量性 合外力F和加速度a均是矢量，所以牛頓第二定律=ma是一個(gè)矢量關(guān)系式。物體的加速度a的方向始終與物體所受的合外力F的方向一致，此即a、F的同向性（或矢量性），而決不能理解為與物體的速度方向相同或相反。 因果性 物體受到的合外力不為零就一定產(chǎn)生加速度，力是產(chǎn)生加速度的原因。=ma中的“=”號(hào)說(shuō)明與ma的數(shù)量相等，方向相同，不能把ma與看作是相同的物理量，ma不是一個(gè)力。 瞬時(shí)性 牛頓第二定律所揭示的規(guī)律具有瞬時(shí)性，表現(xiàn)為：加速度與合外力對(duì)應(yīng)于同一時(shí)刻，即合外

13、力為零時(shí)，加速度為零，物體保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；合外力為恒力時(shí)，加速度不變，物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；而當(dāng)合外力為變力或物體變質(zhì)量時(shí)，加速度隨著變化，物體做變加速運(yùn)動(dòng)。注意：因?yàn)榱梢园l(fā)生突變，所以加速度也可以發(fā)生突變，而速度不能突變。 獨(dú)立性 牛頓第二定律=ma中，若物體同時(shí)受到幾個(gè)外力的作用，一個(gè)外力對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)加速度，某方向的合外力對(duì)應(yīng)在該方向產(chǎn)生一個(gè)加速度，每個(gè)加速度的方向與所對(duì)應(yīng)的外力方向相同。求解某方向的問(wèn)題時(shí)就只考慮該方向的力所產(chǎn)生的加速度，這就是a和F的獨(dú)立性。 相對(duì)性 在牛頓第二定律中，加速度a與參照物的選取有關(guān)。在處理問(wèn)題時(shí)，必須選取相對(duì)于地球保持靜止或做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體為參

14、照物，這就是牛頓第二定律的相對(duì)性。通常我們選取地球?yàn)閰⒄瘴?，若物體的加速度不是相對(duì)與地球的，則必須將其轉(zhuǎn)化為相對(duì)與地球的加速度，然后才可代入=ma中求解。 統(tǒng)一性 在國(guó)際單位制中，F(xiàn)的單位為牛（N），質(zhì)量的單位為千克（kg），加速度的單位為米/秒2（m/s2）只有采用國(guó)際單位制，才存在關(guān)系式=ma，所以應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)必須注意單位的統(tǒng)一性。 適用性 牛頓第二定律只適用與宏觀物體相對(duì)慣性參照系做低速運(yùn)動(dòng)的情形。所謂慣性參照系是指參照物本身沒(méi)有加速度，相對(duì)于地面靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的參照物可以看作慣性系。所謂低速是指物體運(yùn)動(dòng)速度比光速小得多，當(dāng)研究電子、質(zhì)子等接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牛頓第二定律就不再適用了。 牛頓第二定律的初步應(yīng)用應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí)，常見(jiàn)的較簡(jiǎn)單的問(wèn)題有兩類(lèi)：第一類(lèi)是已知物體的受力狀況，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度，再進(jìn)一步去研究物體的運(yùn)動(dòng)；