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1、本章综述本章是在前面三章内容的基础上进一步研究运动和力的关系 这是质点动力学的内容 牛顿运动定律是动力学的核心内容 牛顿第一定律从根本上解决了力和运动的关系 牛顿第二定律定量研究物体的受力与运动状态变化间的关系 本章第二节的实验 探究加速度与力 质量的关系 采用控制变量法获取结论 渗透物理思想和物理方法 牛顿第三定律描述了物体间相互作用的一对力之间的关系 深化了力的概念 本章的许多知识都是与生产 生活有着密切联系的 例如牛顿运动定律的两种特殊应用 共点力的平衡条件 超重和失重 通过这些问题的解决 我们可以获取许多研究方法 从而达到学以致用的目的 三个定律 牛顿第一定律 惯性定律 牛顿第二定律
2、牛顿第三定律 四种研究方法 理想实验法 控制变量法 整体法和隔离法 主要内容 课标要求 重点 难点及关键 1 通过观察和实验以及推论 正确理解力和运动的关系 建立科学的物理思想 才能正确地解决物理问题 避免平时对物体运动规律的一些误解 2 矢量性是本章的一个重要特征 加速度方向总是与力的方向一致 而不是与速度方向或位移的方向一致 力变大 加速度也变大 而力变大 速度却不一定变大 判断速度是否变大 应看力的方向是否与速度方向一致 反过来 在直线运动中加速度方向一定时 速度变化有两种可能 一种是加速 一种是减速 3 重视分析物理情境 善于观察与思考平时所接触的一些现象 几乎所有宏观物体的运动均与牛
3、顿运动定律有关 当我们观察到物体的运动时应想到背后的力的情境 例如 我们应想到飞机起飞前的加速过程中发动机的推力有多大 力与物体运动的关系是本章的重点 我们在解决实际问题时要用到公式 但每个公式均有它的物理意义 与物体的运动状态有关 可以说 公式离开了具体的物理情境 就变得一无用处 我们不提倡死记公式 而是要求把主要精力放到对实际物体运动的思考上 这是我们学会物理的基础 4 本章中所涉及的基本方法有 力的分解与合成的平行四边形定则 这是所有矢量进行加 减法运算的通用定则 运用牛顿定律解决具体实际问题时 常需要将某一个物体从众多其他物体中隔离出来进行受力分析的 隔离法 隔离法是分析物体受力情况的
4、基础 而对物体的受力情况进行分析又是应用牛顿第二定律的基础 因此 这种从复杂的对象中隔离出某一孤立的物体进行研究的方法 在本章中便显得十分重要 知识与技能1 知道伽利略和亚里士多德对力和运动的关系的不同认识 2 知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和结论 知道理想实验是科学研究的重要方法 3 理解牛顿第一定律的内容和意义 4 知道什么是惯性 会正确解释有关惯性的现象 过程与方法1 通过对历史的回顾 感知伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识 2 通过对伽利略的理想实验的探究 知道理想实验是科学研究的重要方法 3 通过学习研究 理解牛顿第一定律 情感 态度与价值观通过教学活动 体会科学研究方
5、法对人们认识自然规律的重要性 激发学生探索自然的情感 斗转星移 潮起潮落 世间万物都处于不停的运动之中 但是它们的运动形式却千差万别 有的沿直线运动 有的沿曲线运动 有的运动逐渐加快 有的运动逐渐变慢 物体为什么运动 运动方式又为什么千差万别呢 物体在力的作用下 由静止变为运动或由运动变为静止 或者速度的大小发生了变化 或者速度的大小保持不变 但速度的方向发生了改变 都称为物体的运动状态发生了改变 运动状态改变时 物体具有加速度 特别提醒 判断运动状态是否改变即判断物体运动的速度是否变化 可能是速度的大小发生了变化 也可能是速度的方向发生了变化 或者速度的大小和方向都发生了变化 个别同学往往只
6、从速度的大小这一方面去考虑 忽视了速度的矢量性 1 亚里士多德的观点物体受到力的作用才能运动 没有力的作用 物体就要停下来 2 伽利略的理想斜面实验如图甲所示 让小球沿一个斜面从静止滚下 小球将滚上另一个斜面 如果没有摩擦力 小球将上升到原来的高度 如图乙所示 如果第二个斜面倾角减小 小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程 继续减小第二个斜面的倾角 如图丙所示 使它最终成为水平面 小球就再也达不到原来的高度 而将沿水平面以恒定的速度持续运动下去 实验结论 伽利略的理想斜面实验得出的结论是 力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动状态的原因 知识拓展 伽利略用 实验 科学推理 的方法
7、推翻了亚里士多德的观点 伽利略的斜面实验是理想的实验 它反映了一种物理思想 它是建立在可靠的事实基础上 以事实为依据 以逻辑推理为指导 抓住主要因素 忽略次要因素 从而深刻揭示了自然规律 3 笛卡儿的观点 除非物体受到外力作用 物体将永远保持静止或匀速直线运动状态 永远不会使自己沿曲线运动 而是保持在直线上运动 1 内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2 意义 澄清了力的概念 力是改变运动状态的原因 而不是维持物体运动的原因 指出了力和运动的定性关系 不受外力作用的物体 将保持匀速直线运动状态或静止状态 揭示了一切物体具有的一种固有的属性 惯
8、性 因此牛顿第一定律又叫惯性定律 特别提醒 1 牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用的状态 是一种理想化的状态 虽然不能由实验直接证实 但可经过理想实验科学外推得出 2 物体所受的合外力为零时 从运动效果来说 相当于物体不受力 因此也可以应用牛顿第一定律解释它的运动状态 1 惯性物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 叫做惯性 惯性是物体的固有属性 与物体的受力情况及运动状态无关 人们只能 利用 惯性而不能 消除 惯性 1 惯性与运动状态无关 不论物体处于怎样的运动状态 惯性总是存在的 当物体原来静止时 它一直 想 保持这种静止状态 当物体运动时 它一直 想 以那一时刻的速度做匀
9、速直线运动 特别提醒 即使运动状态发生了改变 物体仍具有惯性 正因为物体具有惯性才需要外力的作用 若没有惯性 那么改变物体运动状态时也就不需要外力作用了 2 惯性没有方向 3 物体惯性表现方式 当合外力为零时 它表现为保持物体运动状态不变 当物体受到合外力不为零时 它表现为物体运动状态改变的难易程度 当物体具有某速度 则其惯性将力图保持这一速度 当物体受不为零的合力时 物体便不能保持这一速度 运动状态要发生变化 物体惯性与外力作用这一对矛盾的统一 形成宏观物体多样化运动 2 惯性和惯性定律的区别区分惯性和惯性定律 1 惯性是物体具有的一种固有属性 物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质
10、惯性定律是一种运动规律 物体不受外力作用时能够保持静止状态或匀速直线运动状态 属性不同于规律 这是它们的区别 2 惯性也可以理解为所有的物体都企图保持原来的运动状态 这种企图能否实现决定于物体的受力情况 当物体不受外力 或所受合外力为零 物体将保持静止状态或匀速直线运动状态 惯性定律揭示了物体的惯性 正因为物体有惯性 故物体的运动不需要力来维持 这是它们的联系 3 质量 1 从物质角度理解 物体含有物质的多少叫做质量 2 从惯性角度理解 质量是物体惯性大小的唯一量度 特别提醒 区分物体 运动状态改变的难易 运动状态改变的快慢 与 运动状态改变的多少 运动状态改变的难易是物体惯性大小的表现 是由
11、物体的质量决定的 运动状态改变的快慢即为速度变化的快慢 是由加速度的大小决定的 运动状态改变的多少即为速度变化量的大小 是由运动加速度和所经时间共同决定的 因为 v a t 常因三者混淆而出现误解 4 惯性的防止和利用当我们需要物体的运动状态容易改变时 应该尽可能减小物体的质量 当我们需要物体的运动状态不容易改变时 应该尽可能增大物体的质量 例如 在跳水运动 体操运动等体育项目中 要求运动员的身材瘦小 体重较轻 目的是为了提高身体的灵活性 便于做出各种动作 在铅球运动 相扑运动等体育项目中 要求运动员的身材高大 体重较重 目的是让身体稳如泰山 状态不易被改变 例1关于力和运动的关系 下列说法正
12、确的是 A 物体受力才会运动B 力使物体的运动状态发生改变C 停止用力 运动的物体就会停止D 力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因 答案 B分析 关于力和运动的关系 必须明确力和物体的运动无关 力只与物体运动状态的改变有关 解析 由牛顿第一定律可知 力的作用不是使物体产生运动 而是使物体的运动状态改变 物体如果原来的状态是运动的 不受力仍将永远运动下去 即物体的运动不需要力来维持 因此A C是错误的 物体保持静止或匀速直线运动状态 是物体不受力时的运动规律 并不是力作用的结果 因此D是错误的 答案是B 如果物体所受合力为零时 对物体的作用效果等同于物体不受力 运动规律也与物体不受力时的运
13、动规律相同 因此力与物体运动的关系可表达为 当物体所受合力为零时 物体的运动状态不变 当物体所受的合力不为零时 其运动状态发生改变 规律总结 要把生活中的感受和理论问题联系起来 深刻认识运动和力的关系 正确理解力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动的原因 克服生活中一些错误的直觉印象 建立正确的思维习惯 变式训练1关于力和运动的关系 下列说法中正确的是 A 物体的速度不断增大 表示物体必受外力的作用B 物体向着某个方向运动 则在这个方向上必受力的作用C 物体的速度大小不变 则其所受的合外力必为零D 物体处于平衡状态 则该物体必不受外力作用答案 A 解析 当物体速度增大时 运动状态发生了变化
14、 而力是改变运动状态的原因 故物体必受外力作用 A项正确 物体向某个方向运动 可以不在此方向上受力的作用 故B项错误 当物体的速度大小不变时 其速度方向可能发生变化 即运动状态可能变化 合外力不一定为零 故C项错误 物体处于平衡状态时 所受合外力为零 并不是物体不受外力作用 故D项错误 例2伽利略的理想斜面实验将可靠的事实和抽象思维结合起来 能更深刻地反映自然规律 有关的实验程序内容如下 减小第二个斜面的倾角 小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度 两个对接的斜面 让静止的小球沿一个斜面滚下 小球将滚上另一个斜面 如果没有摩擦 小球将上升到释放时的高度 继续减小第二个斜面的倾角 最后使它成为水平
15、面 小球将沿水平面做持续的匀速运动 请按先后次序排列 并指出它究竟属于可靠的事实 还是通过抽象思维得出的推论 下列选项正确的是 圆圈内数字表示上述程序的号码 A 事实 事实 推论 推论 B 事实 推论 推论 推论 C 事实 推论 推论 推论 D 事实 推论 推论 推论 答案 C 解析 以 为事实 减小摩擦 则小球上升到另一斜面的高度增加 如果没有摩擦 小球将上升到释放时的高度 推理得出结论 减小第二个斜面的倾角 小球仍将到达释放的高度 得到结论 继续减小第二个斜面的倾角 最后使它成为水平面 小球将达不到释放时的高度 故将沿水平面持续运动 高度上升是速率减小的原因 由于高度不变 因而速度不变 推
16、理得结论 规律总结 1 伽利略的理想实验只是一个想象中的实验 实际中无法验证 2 反映了一种物理思想 它是建立在可靠的事实基础之上 以抽象思维为指导 抓住了主要因素 从而揭示了正确的自然规律 变式训练2关于伽利略理想实验 下列说法正确的是 A 完全是理想的 没有事实为基础B 是以可靠事实为基础的 经科学抽象 深刻反映自然规律的C 没有事实为基础 只是理想推理D 以上说法都不对答案 B 解析 真实的实验是一种实践的活动 是可以通过一定的实验器材和实验方法而实现的实验 理想实验 是一种思维的活动 是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的 实验 理想实验 并不是脱离实际的主观臆想 它是以实践为基础的 是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾 忽略次要矛盾 是以一定的逻辑法则为依据的 而这些逻辑法则 都是从长期的社会实践中总结出来的 并为实践所证实了的 理想实验可以深刻地揭示自然规律 例3如果正在做自由落体运动的物体的重力忽然消失 那么它的运动状态应该是 A 悬浮在空中不动B 运动速度逐渐减小C 做竖直向下的匀速直线运动D 以上三种情况都有可能答案 C 解析 由题意可知 正在做自由落体运动的
