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1、第 三 章 牛顿运动定律牛顿运动定律 D D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 （新课教学) 上大市北附中 吕德库第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用问题问题:1、最开始我们学习了牛顿第二定律中最开始我们学习了牛顿第二定律中F =k ma ，对式中各物理量的单位有什么要求？系数为多少对式中各物理量的单位有什么要求？系数为多少?是怎么是怎么规定的规定的? 问题问题:2 、北京时间北京时间2004年年8月月28日凌晨日凌晨2点点40分，在分，在第第28届雅典奥林匹克运动场上，一个值得所有中国人铭届雅典奥林匹克运动场上，一个值得所有中国人铭记的时刻，刘翔在
2、奥运会男子记的时刻，刘翔在奥运会男子110米跨栏决赛中以米跨栏决赛中以12秒秒91的成绩打破了奥运会记录，获得了奥运金牌，实现了中国的成绩打破了奥运会记录，获得了奥运金牌，实现了中国在奥运会男子田径项目上金牌零的突破。在奥运会男子田径项目上金牌零的突破。设问设问1：在现场直播的描述过程中需要涉及哪些物理量：在现场直播的描述过程中需要涉及哪些物理量？假如不使用单位，你能确切了解吗？假如不使用单位，你能确切了解吗？ 第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用 问题问题:3、请举一些涉及请举一些涉及“单位单位”的日常生活实例进行讨论，进的日常生活实例进行讨论，进一步
3、感受物理量单位的重要性。一步感受物理量单位的重要性。 设问：在日常生活中，如果只讲大小（数值）而不用单位，设问：在日常生活中，如果只讲大小（数值）而不用单位，行吗？行吗？第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 问题问题;4、设问：是否有了单位就可以直接描述和比较了吗？设问：是否有了单位就可以直接描述和比较了吗？ 比如比如3公里和公里和2000米，哪个更长些？你是怎样比较的？为什么？米，哪个更长些？你是怎样比较的？为什么？（只有将单位统一后才能比较）（只有将单位统一后才能比较）问题问题:5、活动活动I：阅读书：阅读书92页关于页关于“火星探测器失事原因火星探测器失事原因”的的ST
4、S材料。材料。 讨论：火星探测器酿成大祸的原因是什么？讨论：火星探测器酿成大祸的原因是什么？ 由于历史原因各国往往会使用各自的单位制，使同一物理量由于历史原因各国往往会使用各自的单位制，使同一物理量用不同单位表示时会有不同受力数值，阻碍了科技发展和经济交用不同单位表示时会有不同受力数值，阻碍了科技发展和经济交往，因此，物理量必须有单位，单位必须统一，为此制定了国际往，因此，物理量必须有单位，单位必须统一，为此制定了国际通行的单位制通行的单位制国际单位制。国际单位制。D牛顿运动定律的应用1、物理量的单位与国际单位制、物理量的单位与国际单位制第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用
5、国际单位制国际单位制是一种通用的统一单位制是一种通用的统一单位制，1960年以年以来国际计量会议以米、千克、秒为基础制定了国际单来国际计量会议以米、千克、秒为基础制定了国际单位制。位制。国际单位制由国际单位制由基本单位基本单位和和导出单位导出单位组成。组成。（1 1）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个（阅读（阅读 书书9292页：点击）页：点击）物理量物理量长度长度质量质量时间时间电流电流热力学温热力学温度度物质的物质的量量发光
6、强发光强度度单位名称单位名称米米千克千克秒秒安培安培开尔文开尔文摩尔摩尔坎德拉坎德拉单位符号单位符号m mkgkgs sA AK KmolmolCdCdD牛顿运动定律的应用表中前三个为力学中的基本单位表中前三个为力学中的基本单位（2 2）、导出单位：）、导出单位：根据根据物理学公式物理学公式中其他物理量和基本中其他物理量和基本物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。叫导出单位。（要牢固掌握基本物理量的基本单位和相关物理学关系式，两者结（要牢固掌握基本物理量的基本单位和相关物理学关系式，两者结合运算即可导出）合运算即可导出）示例：质量为示例：质
7、量为200g200g的物体在的物体在0.4N0.4N的恒力作用下，由静止开始作直线的恒力作用下，由静止开始作直线运动，试求运动，试求0.1min0.1min的内物体的位移。的内物体的位移。解：解：只要把各物理量都换算成统一的国际单位，计算过程就简便了。只要把各物理量都换算成统一的国际单位，计算过程就简便了。第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用2、牛顿运动定律的应用、牛顿运动定律的应用 第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 (1)、牛顿第一定律的应用、牛顿第一定律的应用设问：你知道在体育运动中常遇到的惯性问题吗设问：你知道在体育运动中常遇
8、到的惯性问题吗？ 如在短跑起跑后，人体跑速不能立即达到最大跑速，而如在短跑起跑后，人体跑速不能立即达到最大跑速，而在冲刺之后，人体也不能立即停下来。这都是惯性的缘故。在冲刺之后，人体也不能立即停下来。这都是惯性的缘故。 解释：掌握了惯性定律，在体育运动中合理地利用惯性，解释：掌握了惯性定律，在体育运动中合理地利用惯性，可使肌肉的放松、收缩适时、有节奏，动作更加经济协调，可使肌肉的放松、收缩适时、有节奏，动作更加经济协调，减少能量消耗，即通常讲的使减少能量消耗，即通常讲的使“巧劲巧劲”。如保持一定的速度。如保持一定的速度比改变速度要容易、省力得多，因此在长距离游泳、赛跑中，比改变速度要容易、省力
9、得多，因此在长距离游泳、赛跑中，提倡用适宜的较稳定的速度游、跑。在体操中，特别注意动提倡用适宜的较稳定的速度游、跑。在体操中，特别注意动作的连贯性，尽可能避免频繁地改变运动速度，以减少不必作的连贯性，尽可能避免频繁地改变运动速度，以减少不必要的负荷。例如，上举杠铃、单杠及撑杆跳高中的引体向上要的负荷。例如，上举杠铃、单杠及撑杆跳高中的引体向上动作，如能保持动作的连贯性，则能较容易地完成动作。反动作，如能保持动作的连贯性，则能较容易地完成动作。反之，动作中途停顿，则会加大动作的难度，甚至会导致动作之，动作中途停顿，则会加大动作的难度，甚至会导致动作的失败。的失败。D牛顿运动定律的应用GFN(2)
10、(2)、牛顿第二定律的应用、牛顿第二定律的应用书书9393页示例页示例1 1分析分析步骤： （1）确定研究对象：运动员（2）对研究对象受力分析：重力，弹力（3）建立坐标系，求出合力大小（4）列方程，求出物体的加速度：方向沿斜面向下方向沿斜面向下第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用用牛顿第二定律解题的基本步骤：用牛顿第二定律解题的基本步骤：1.1.明确研究对象。明确研究对象。2. 2. 受力情况分析。受力情况分析。4.4.建立坐标系建立坐标系( (让加速度在坐标轴上或更多的让加速度在坐标轴上或更多的 量在轴上量在轴上 ) ) 。 3. 3. 运动情况（加速
11、度）分析。运动情况（加速度）分析。5.5.根据牛顿第二定律在轴上列方程。根据牛顿第二定律在轴上列方程。第三章第三章 B 牛顿第二定律（牛顿第二定律（2）6.6.求解求解, ,验证。验证。D牛顿运动定律的应用见书93页示例2分析（1）与上题相比情景有何变化？（物体还受到阻力，要求速度）（2）如何去求速度？（先求出加速度，再根据相关的运动学公式求出速度）（3）能按照你前面所总结的步骤处理吗？（4）能用力的合成法求三个力的合力吗？有没有更简便的方法？示例：某短跑运动员的体重为70kg，起跑时能以1/7s冲出1m远，请问他起跑时产生的水平合力是多少？解：解： 则第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿
12、运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用 比较以上比较以上3 3题，分析解题过程有什么不同？请你归纳一下一题，分析解题过程有什么不同？请你归纳一下一般解题的思路，其中最关键的是什么？般解题的思路，其中最关键的是什么？小结：小结：加速度是力和运动之间的加速度是力和运动之间的桥梁和纽带桥梁和纽带。确定研究对象确定研究对象 作出受力分析并画示意图作出受力分析并画示意图 解释：在体育运动中，牛顿第二定律的应用是很广泛的。这解释：在体育运动中，牛顿第二定律的应用是很广泛的。这是由于人体的各种动力性的动作几乎都具有加速度，有加速就必是由于人体的各种动力性的动作几乎都具有加速度，有加速就必然有力的作用。公式中质
13、量然有力的作用。公式中质量m m在实践中是比较容易测定的。问题在实践中是比较容易测定的。问题的焦点往往集中在解决的焦点往往集中在解决F F和和a a上，如果我们能确切地知道二者中的上，如果我们能确切地知道二者中的一个，那么，根据公式，另一个就十分容易确定了。因此，确定一个，那么，根据公式，另一个就十分容易确定了。因此，确定F F、a a往往是解决问题的关键。实践中，还可用运动学方法确定加往往是解决问题的关键。实践中，还可用运动学方法确定加速度。速度。F = maav= a ts = v = 第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定
14、律的应用牛顿运动定律的应用 示例: 质量为1Kg的物体，从倾角为37的斜面上无初速滑下，物体与斜面间的动摩擦力为4N，则5s内物体下滑的最大距离和速度各为多少？若物体达到16m/s的速度需要多长时间？（g10m/s2）X轴：mgsin - f = maY轴：N mgcos = 0 f = 4 Na=2m/s2 s=25m； v=10m/s； t=8s象这种象这种建立正交建立正交坐标系坐标系求解平衡求解平衡问题的方法，称问题的方法，称为为正交分解法正交分解法 D牛顿运动定律的应用（3)3)、牛顿第三定律的应用、牛顿第三定律的应用设问：你了解在体育运动中需要运用到的牛顿第三定律内容吗？设问：你了解
15、在体育运动中需要运用到的牛顿第三定律内容吗？ 在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中，在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中，地面给人体的反作用力。地面给人体的反作用力。 第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 解释：要获得较大的反作用力作为人体运动解释：要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地力。这又取决于人体的动力，必须加大人的蹬地力。这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是主动的。为了提高人体运动效果，最重要的是是主动的。为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收缩速度
16、和力量，以加大蹬地力从而得提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。 为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用一些措施，创造某种良好的作用条件。一些措施，创造某种良好的作用条件。 例如，选择坚硬的场地、在跑鞋、跳鞋上安上钉子，起跳例如，选择坚硬的场地、在跑鞋、跳鞋上安上钉子，起跳时用跳穴或起跑器等。时用跳穴或起跑器等。D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 小结小结: :1、物理量的单位与国际单位制、物理量的单位
17、与国际单位制（1 1）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个（2 2）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理 量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。2、牛顿运动定律的应用、牛顿运动定律的应用 (1)、牛顿第一定律的应用、牛顿第一定律的应用(2)、牛顿第二定律的应用、牛顿第二定律的应用(3)、牛顿第三定律的应用、牛顿第
18、三定律的应用3、斜面问题的解决、斜面问题的解决 D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 作业：作业：练习册中练习册中86页中的页中的 1 , 2 , 4 , 5 , 6 , 7，8题。题。D牛顿运动定律的应用第 二 章 牛顿运动定律牛顿运动定律 D D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 （新课教学) 上大市北附中 吕德库第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 问题问题: :1、物理量的单位与国际单位制、物理量的单位与国际单位制（1 1）、基本单位：选定的几个基本物
19、理量的单位叫基本单位）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个（2 2）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理 量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。2、牛顿运动定律的应用、牛顿运动定律的应用 (1)、牛顿第一定律的应用、牛顿第一定律的应用(2)、牛顿第二定律的应用、牛顿第二定律的应用(3)、牛顿第三定律的应用、牛顿第三定律的应用3、斜面问题的解决、斜面问题的解决 方
20、法方法 D牛顿运动定律的应用（3)3)、牛顿第三定律的应用、牛顿第三定律的应用设问：你了解在体育运动中需要运用到的牛顿第三定律内容吗？设问：你了解在体育运动中需要运用到的牛顿第三定律内容吗？ 在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中，在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中，地面给人体的反作用力。地面给人体的反作用力。 第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 解释：要获得较大的反作用力作为人体运动解释：要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地力。这又取决于人体的动力，必须加大人的蹬地力。这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉
21、活动肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是主动的。为了提高人体运动效果，最重要的是是主动的。为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。 为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用一些措施，创造某种良好的作用条件。一些措施，创造某种良好的作用条件。 例如，选择坚硬的场地、在跑鞋、跳鞋上安上钉子，起跳例如，选择坚硬的场地、在跑鞋、跳鞋上安上钉子，起跳时用跳穴或起跑器等。时用跳
22、穴或起跑器等。D牛顿运动定律的应用体验探究【课堂实践】体验探究【课堂实践】 （ 1 1 ）用手托住几本书（要重一些），并保持静止，感受书本的）用手托住几本书（要重一些），并保持静止，感受书本的重力大小；让手从静止开始突然向上运动，再从静止开始突然向重力大小；让手从静止开始突然向上运动，再从静止开始突然向下运动。下运动。 在此过程中有何感受在此过程中有何感受? ?（ 2 2 ）用弹簧秤将钩码系住，手提另一端，先保持静止，再突然）用弹簧秤将钩码系住，手提另一端，先保持静止，再突然上升。观察上升。观察弹簧秤的读书如何变化弹簧秤的读书如何变化，试说说原因。，试说说原因。 思考：真的是重力变化了吗？那么
23、，过程中什么量发生了变化？思考：真的是重力变化了吗？那么，过程中什么量发生了变化？第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 3.超重和失重超重和失重超重超重: 通常把物体对支持物的压力或悬挂物的拉力通常把物体对支持物的压力或悬挂物的拉力大于大于 自身重力的现象叫做自身重力的现象叫做“超重超重”。失重：把物体对支持物的压力或悬挂物的拉力把物体对支持物的压力或
24、悬挂物的拉力小于小于自身自身 重力的现象叫做重力的现象叫做“失重失重”。 注意：物体处于超重或失重状态时，其本身重力注意：物体处于超重或失重状态时，其本身重力 并没发并没发 生变化！生变化！ 什么叫超重和失重？什么叫超重和失重？D牛顿运动定律的应用 超重和失重现象的研究超重和失重现象的研究 1 1 、物体做什么运动时会发生超重或失重现象？、物体做什么运动时会发生超重或失重现象？ （ 1 1 ）怎样测量重力大小？）怎样测量重力大小？ 秤上的读数是物体的重力吗？秤上的读数是物体的重力吗？ 秤上的读数不是物体的重力，秤上的读数是物体对秤的压力秤上的读数不是物体的重力，秤上的读数是物体对秤的压力NN。
25、 N = G N = N N = G N = N 秤上的读数称为秤上的读数称为“视重视重”（ 2 2 ）怎样判断是否处于超重或失重状态？）怎样判断是否处于超重或失重状态？ 当物体加速上升时，当物体加速上升时，有：有：N N一一G = ma G = ma 得：得：N = G+ma N = G+ma 即：即：NGNG 物体就处于物体就处于超重状态超重状态。 物体还有什么样的运动加速度向上呢？物体还有什么样的运动加速度向上呢？ 减速下降。减速下降。第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 同理判断是否处于失重状态同理判断是否处于失重状态 当物体加速下降时，当物体加速下降时，有：有：G
26、G一一N = ma N = ma 得：得：N = GN = G一一ma ma 即：即：NGNG 物体就处于物体就处于失重状态失重状态。 物体还什么样的运动加速度向下哪？物体还什么样的运动加速度向下哪？ 减速上升。减速上升。D牛顿运动定律的应用2 2 、力学原理分析、力学原理分析 为什么上面为什么上面 4 4 种运动情况对应不同的超重和失重情况？种运动情况对应不同的超重和失重情况？ 由此可见超重或失重状态与物体的由此可见超重或失重状态与物体的速度方向无关速度方向无关， 关键关键看加速度方向看加速度方向。 第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 （ 3 ）哪种运动过程对应超重现象？
27、哪种运动对应失重现象？）哪种运动过程对应超重现象？哪种运动对应失重现象？ 当物体 时，拉力 重力，物体处于 状态； 当物体 时，拉力 重力，物体处于 状态。 当物体 时，拉力 重力，物体处于 状态； 当物体 时，拉力 重力，物体处于 状态。【思考】超重或失重状态与物体的速度方向有关吗？【思考】超重或失重状态与物体的速度方向有关吗？加速上升加速上升大于大于超重超重 减速下降减速下降大于大于超重超重 加速下降加速下降小于小于失重失重 减速上升减速上升小于小于失重失重 物体的加速方向物体的加速方向向上向上，物体处于，物体处于超重超重状态。状态。物体的加速方向物体的加速方向向下向下，物体处于，物体处于
28、失重失重状态。状态。【思考分析】长征二号载着神舟六号发射过程中，两位航天员的【思考分析】长征二号载着神舟六号发射过程中，两位航天员的超失重情况如何？超失重情况如何？ D牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 D牛顿运动定律的应用问题问题: :为什么水瓶自由下落时水就不喷射出来？为什么水瓶自由下落时水就不喷射出来？3 3、完全失重现象、完全失重现象 完全失重状态：完全失重状态：第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 物体对支持物的压力或悬挂物的拉力物体对支持物的压力或悬挂物的拉力等于零等于零 的状态的状态. 完全失重时物体对悬挂物的拉力为什么为零
29、？完全失重时物体对悬挂物的拉力为什么为零？ 由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：有：有：N一一G = ma 得：得：N = G+ma 由于由于: a = g 即：即：N = 0 物体就处于物体就处于完全失重完全失重状态状态。 力学特征力学特征: : a = g 问题问题: :结合完全失重的力学特征，分析哪些情况下产生完全结合完全失重的力学特征，分析哪些情况下产生完全 失重现象？失重现象？ （ 1 1 ）自由落体；）自由落体； （ 2 2 ）竖直上抛；）竖直上抛； （ 3 3 ）绕地飞行；）绕地飞行； D牛顿运动定律的应用4 4、超重与失重现象的利与弊、超重与失重现象的利与弊（1 1）超重现象与
30、人的生理反应（）超重现象与人的生理反应（2 2）失重环境的利用）失重环境的利用5 5、运用超重和失重知识解决实际问题、运用超重和失重知识解决实际问题 一小孩质量一小孩质量 m m=40=40kgkg，站在电梯内称重，电梯从，站在电梯内称重，电梯从 t=0 t=0 时时刻由静止开始上升，在刻由静止开始上升，在0 0到到6 6s s内体重计示数内体重计示数 F F 变化如下图，变化如下图，试求这段时间内电梯上升的高度试求这段时间内电梯上升的高度（g g取取1010m/s2m/s2）。）。解：解：这是已知力求运动的类型这是已知力求运动的类型受力分析受力分析加速度加速度运动学量运动学量 0 2s 0
31、2s：F F合合=40N=40N a=1m/s2 a=1m/s2 s s1 1=2m=2m2s5s2s5s：F F合合=0=0 a=0 s a=0 s2 2=6m=6m5s6s5s6s：F F合合=-80N=-80N a=-2m/s2 s a=-2m/s2 s3 3=1m=1m s=ss=s1 1+s+s2 2+s+s3 3= =9 9m m 还可以作还可以作 vt vt图图第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 V/m/s- 2m/st/m/sD牛顿运动定律的应用第三章第三章 D 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 作业：作业：1、辅导训练、辅导训练125页中的训练页中的训练(一一);训练训练(二二)。2、辅导训练、辅导训练131页中的页中的 B级级 1,2,7 C级级 1,2,3题题 3、辅导训练、辅导训练130页中的页中的 A级级D牛顿运动定律的应用
