人教版高一物理必修一第四章教案

第四章牛頓運(yùn)動定律

4.1牛頓第一定律

★教學(xué)目標(biāo)

1.知道伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其主要推理過程和推論，理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法

2.理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義；理解力和運(yùn)動的關(guān)系，物體的運(yùn)動不需要力來維持。

3.理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度；會用慣性解釋一些現(xiàn)象。

★教學(xué)重點(diǎn)

1.理解力和運(yùn)動的關(guān)系

2.對牛頓第一定律和慣性的正確理解

3.理想實(shí)驗(yàn)

★教學(xué)難點(diǎn)

1.力和運(yùn)動的關(guān)系

2.慣性和質(zhì)量的關(guān)系

★教學(xué)過程

引入：

師：同學(xué)們，在前面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運(yùn)動，知道了物體的一些運(yùn)動規(guī)律，但同學(xué)

們有沒有想過：同一個物體不同的情況下可以做出不同的運(yùn)動，究竟是什么決定了物體的運(yùn)動情況？要討

論這個問題，就要研究運(yùn)動與力的關(guān)系。所以，從今天開始，我們就一起來探究運(yùn)動與力的關(guān)系。

一、據(jù)生活現(xiàn)象思考探究

師：現(xiàn)在請同學(xué)們結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)，分組探討一下運(yùn)動和力是怎樣的一種關(guān)系，并試著回答以下一

些問題。

1、物體的運(yùn)動需要力來維持嗎？是不是有力物體就能運(yùn)動，沒力物體就靜止。

給物體一初速度，物體在不同平面上滑動，體會物體運(yùn)動不需要力來維持。

2、物體的運(yùn)動方向跟力的方向一樣嗎？以拋粉筆為例

3、物體的運(yùn)動僅由力決定嗎？拋粉筆為例

4、物體什么情況下做直線運(yùn)動？什么情況下做曲線運(yùn)動？以拋粉筆為例

5、物體做直線運(yùn)動時，什么情況下加速？什么情況下減速？以拋粉筆為例。

【牢記】：物體的運(yùn)動不需要力來維持，沒有時物體也能運(yùn)動：勻速直線運(yùn)動；運(yùn)動方向與力的方向無必

然聯(lián)系；當(dāng)速度與力同一直線時，物體做直線運(yùn)動；速度與力不在同一直線時，曲線運(yùn)動；同一直線時，

力與速度同向，加速；力與速度反向，減速。

要讓學(xué)生明白：物體此刻的速度是由上一刻的速度和上一刻的受力決定的，此刻的速度及此刻的受力決定

下一刻的速度。（比方：今天的結(jié)果是前面的表現(xiàn)決定的，要想今后的結(jié)果能改變，必須從現(xiàn)在開始。）

二、歷史上人類對運(yùn)動與力的關(guān)系的認(rèn)識

師：愛因斯坦曾把一代代科學(xué)家探索自然奧秘的努力，比做福爾摩斯偵探小說中警員破案的過程。在

偵探故事中，有時候明顯可見的線索卻把人們引到錯誤的判斷上去，也就是說光憑經(jīng)驗(yàn)來做判斷是靠不住

的。

師：長期以來，在研究物體運(yùn)動原因的過程中，人們的經(jīng)驗(yàn)是：要使一個物體運(yùn)動，必須推它或拉它。

因此，人們直覺地認(rèn)為，物體的運(yùn)動是與推拉等行為相聯(lián)系的，當(dāng)不再推、拉的時候，原來的運(yùn)動便停止

下來。根據(jù)這類經(jīng)驗(yàn)，亞里士多德得出結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動；沒有力的作用，物

體便要停止在某個地方。我想不僅是亞里士多德這樣想，就是在現(xiàn)在，很多人還是這樣想的，因?yàn)樗c我

們的現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)相一致。但這卻是個錯誤的結(jié)論。是由明顯可見的線索引出的錯誤判斷，而且這個錯誤

結(jié)論竟維持了近兩千年。直到三百多年前，伽俐略創(chuàng)造了有效的“偵察”方法，發(fā)現(xiàn)了正確的線索，揭示

現(xiàn)象的本質(zhì)，成為物理學(xué)中的福爾摩斯。

師：伽俐略注意到，當(dāng)一個球沿斜面向下滾動時，它的速度越來越大；向上滾動時，速度越來越小。

他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動時;速度應(yīng)該不增不減。實(shí)際上他發(fā)現(xiàn)，球越來越慢，最后停下來。伽俐

略認(rèn)為，這是由于摩擦阻力的原因，因?yàn)樗瑯舆€觀察到，表面越光滑;球便會滾動得越遠(yuǎn)。于是他推斷:

若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。

師：伽俐略為了說明他的思想，設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn)（伽俐略斜面實(shí)驗(yàn)）：讓一個小球沿一個斜面從靜止

狀態(tài)開始滾下，小球?qū)L上另一個斜面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸皆瓉砀叨?。減小后一斜面的傾角，小

球在這個斜面上仍然達(dá)到同樣高度，但這一次為了達(dá)到同樣高度，比第一次滾得遠(yuǎn)些。繼續(xù)減小第二個斜

面的傾角，小球達(dá)到同一高度時將會滾得更遠(yuǎn)。于是他問道：若將后一個斜面放平，球會滾動多遠(yuǎn)？結(jié)論

顯然是，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。這就是說物體的運(yùn)動不需要力來維持，沒有力物體也可以運(yùn)動（比如在光滑

水平上，只要給物體個初速度，物體將以這個速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去），而力恰好是改變物體運(yùn)動狀態(tài)（運(yùn)動

速度）的

甲乙丙

如物體加速和減速時都需要受到力的作用。當(dāng)然我們不能消除一切阻力，也不能把水平木板做得無限長，

所以這個實(shí)驗(yàn)是“理想實(shí)驗(yàn)”

帶領(lǐng)學(xué)生觀察動畫及視頻文件，先看理論動畫，再看演示實(shí)驗(yàn)。

注意：理想實(shí)驗(yàn)不是空想實(shí)驗(yàn)，它是可靠實(shí)驗(yàn)事實(shí)加上理論推導(dǎo)。

師：與伽俐略同時代的法國科學(xué)家笛卡爾補(bǔ)充和完善了伽利略的觀點(diǎn)。明確指出：除非物體受到外

力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運(yùn)動，而只保持在直線上運(yùn)動。他還

認(rèn)為，這應(yīng)該作為一個原理加以確立，并且是人類整個自然的基礎(chǔ)。

三、牛頓第一定律

牛頓物理學(xué)的基石-----慣性定律

伽俐略和笛卡爾的正確結(jié)論在隔了一代人以后，由牛頓總結(jié)成動力學(xué)的一條基本定律：

牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(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)。

注意：學(xué)習(xí)物理的過程中大家已經(jīng)對亞里士多德這個名字很熟悉了，并且每次提到的都是他的錯誤

觀點(diǎn)，好像成了反面教材，這里我要向大家說明一下：亞里士多德是個非常偉大的人。恩格斯稱亞里士多

德是最博學(xué)的人，亞里士多德的研究涉及生物、天文、氣象、數(shù)學(xué)和物理等，成果十分豐富，是西方文化

的奠基人。他追求以世界的本來面目來說明各種自然現(xiàn)象，比如說：他認(rèn)為天上的運(yùn)動應(yīng)該是完美的勻速

圓周運(yùn)動、地上的物體都應(yīng)該是靜止的。他認(rèn)為物體的運(yùn)動需要力來維持，是與大量的“事實(shí)”相一致的。

他一直追求真理，只不過因?yàn)楫?dāng)時研究物理總是靠直覺和思維來進(jìn)行。因此，他的這一錯誤觀點(diǎn)影響了人

們兩千多年.

伽利略實(shí)在是一個偉大的科學(xué)家，他第一個意識到了摩擦力-----個本質(zhì)至今還沒有被認(rèn)識清楚的

問題。有了這一點(diǎn)，加上他又具有豐富、發(fā)散而有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力，設(shè)計(jì)出其理想實(shí)驗(yàn)就顯得比較自

然了。我們認(rèn)為理想實(shí)驗(yàn)首要的意義在于它摒棄了那種單純依靠思辯來研究物理的行為方式，而確立了實(shí)

驗(yàn)在物理研究中的基本地位。從物理史實(shí)上可以發(fā)現(xiàn)，這時伽利略認(rèn)為的地面上的物體除靜止外的另一本

來面目是勻速圓周運(yùn)動（而不是勻速直線運(yùn)動），伽利略是一個偉大的科學(xué)家，在物理史上有著不可取代

的地位，是因?yàn)樗谝淮未_立了物理實(shí)驗(yàn)在物理研究中的重要性，研究物理不再是單純地靠直覺和思維。

是笛卡爾第一個明確指出：除非物體受到外力作用，物體將永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。這確實(shí)是

人類思想認(rèn)識上的一次飛躍。因此，笛卡爾認(rèn)為上述論斷應(yīng)該作為一個原理加以確立，且是人類整個自然

觀的基礎(chǔ)是十分合理的。笛卡爾當(dāng)時還指出：在太空環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)物體不受外力的作用，這時物體的運(yùn)

動就滿足理想實(shí)驗(yàn)的條件（解放了人們的思想，拓寬了看問題的視野）。

牛頓所做的工作不僅是進(jìn)行了總結(jié)，更是從物理上賦予了明確的內(nèi)涵，這其中包括慣性和力作為科

學(xué)概念地提出，以及慣性參考系等，同時明確了力和物體運(yùn)動及其變化之間的直接因果關(guān)系。

【牢記】：

1、運(yùn)動并不需要力來維持，因而力并不是使物體運(yùn)動的原因；只有當(dāng)物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變的時

候，才需要力，所以力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因

2、不受力的物體是不存在的，所以牛頓第一定律是理想定律，不能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

3、物體具有保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)稱慣性。所以牛頓第一定律又稱慣

性定律。

師：生活中許許多多的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。例如冰壺。冰壺在冰面運(yùn)動時受到的阻

力較小，可以在較長時間內(nèi)保持運(yùn)動速度的大小和方向不變直到它再一次受到桿的打擊或碰到障礙物，才

改變這種狀態(tài)。

觀看牛頓第一定律演示實(shí)驗(yàn)

四、慣性

帶領(lǐng)學(xué)生觀看多媒體文件。

生活中的例子：將斧頭和木把往下敲。木把受到敲擊突然停止了。斧頭由于慣性要保持原來的運(yùn)動狀態(tài)，

繼續(xù)向下運(yùn)動，使斧頭和木把套緊。

1、問：什么樣的物體具有慣性？物體什么時候具有慣性？

答：一切物體均具有慣性。一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(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)。物體任何時候都有慣性，慣性是一種固有性質(zhì)。

2、慣性可以被克服嗎？答：慣性是物體的固有屬性，不是力，不能避免或克服。

3、速度可以突變嗎？答：當(dāng)有外力作用迫使物體改變運(yùn)動狀態(tài)時，物體的運(yùn)動狀態(tài)會在原有的基礎(chǔ)

上發(fā)生變化，慣性的大小就表現(xiàn)為物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度。正因?yàn)槲矬w的運(yùn)動狀態(tài)是在原有的基礎(chǔ)

上一點(diǎn)點(diǎn)變化的，所以速度是不能突變的。

4、物體的慣性大小由什么決定呢？與速度有關(guān)嗎？答：慣性的大小僅由質(zhì)量決定。

這里有一個易錯點(diǎn)：很多同學(xué)認(rèn)為速度大，慣性大；速度小，慣性小。原因是他們把“運(yùn)動狀態(tài)改

變的難易程度理”理解為“物體從運(yùn)動到靜止的難易程度二

分析：正是因?yàn)橛型饬Φ淖饔貌攀沟梦矬w的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變，所以要比較兩個物體運(yùn)動狀態(tài)改變

的難易程度，最起碼要給它們相同的外力作用，才好進(jìn)行比較。（不恰當(dāng)?shù)谋确剑合肟磧蓚€人一天誰掙的

錢多，最起碼要給他們相同的本錢）

要比較速度變化的難易程度其實(shí)就是比較物體的加速度，加速度反映了相同時間內(nèi)物體速度變化的

大小關(guān)系，而在相同的外力作用的情況下，物體的加速度大小是僅僅是由質(zhì)量決定的。所以慣性僅僅由質(zhì)

量決定。（a大，速度變化容易；a小，速度變化難）

慣性的大小僅由質(zhì)量決定。但由于慣性是屬性不是物理量，所以不能具體講1千克的物體有多少慣

性。例：如手擋相同速度的籃球和汽車。如果一輛空車和一輛裝滿貨物車在相同的牽引力作用下由靜止開

始運(yùn)動，它們的運(yùn)動狀態(tài)改變的情況并不相同，空車的質(zhì)量小，在較短的時間內(nèi)可以達(dá)到某一速度，運(yùn)動

狀態(tài)容易改變。裝滿貨物的車，質(zhì)量大，要在很長的時間內(nèi)才能達(dá)到相同的速度，運(yùn)動狀態(tài)難以改變。慣

性大小在實(shí)際中是經(jīng)常要加以考慮的。當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動狀態(tài)容易改變時，應(yīng)該盡可能減小物體的質(zhì)

量。殲擊機(jī)的質(zhì)量比運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)的質(zhì)量要小得多，在戰(zhàn)斗前還要拋掉副油箱，以進(jìn)一步減小質(zhì)量，就

是為了要提高殲擊機(jī)的靈活性。相反，當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動狀態(tài)不容易改變時，應(yīng)該盡量增大物體的質(zhì)

量，抽水站的電動抽水機(jī)和水泵都固定在很重的機(jī)座上，就是要增大它們的質(zhì)量，以盡量減小它們振動或

避免意外的碰撞而移動。

牛頓第一定律擴(kuò)展：我們現(xiàn)在已經(jīng)知道物體不受力與受力平衡是等效的（可以由牛頓第二定律得到

受力平衡時加速為0,物體靜止或勻速），所以牛頓第一定律可以這樣理解：當(dāng)物體不受力或受力平衡時，

物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。反過來亦成立，當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)時，

物體必定不受力或受力平衡。有下圖：

物體不受力?A、?

]物體靜止或勻速直線運(yùn)動O運(yùn)動狀態(tài)不變

“受力平衡|==>J

物體受力V

〔受力不平衡仁>物體不能保持靜止或勻速。運(yùn)動狀態(tài)改變

4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教案

教學(xué)目標(biāo)：

★知識與技能

要求學(xué)生認(rèn)真看書，明確用“比較”的方法測量加速度；探究加速度與力、質(zhì)

量的關(guān)系；作出a-F、a-1/m圖象。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：對a^F、a^l/m的探究

難點(diǎn)：對探究性實(shí)驗(yàn)的把握。

教學(xué)方式：

本節(jié)課主要采取的是“實(shí)驗(yàn)一一探究”教學(xué)方式。___

教學(xué)設(shè)計(jì)：

新課導(dǎo)入：

1.復(fù)習(xí)提問：物體運(yùn)動狀態(tài)改變快慢用什么物理量來描述，物體運(yùn)動狀態(tài)改變與何因素有關(guān)？關(guān)系

是什么？

教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：物體運(yùn)動狀態(tài)改變快慢用加速度來描述，與物體質(zhì)量及物體受力有關(guān)。

（學(xué)生更詳細(xì)的回答可能為：物體受力越大，物體加速度越大；物體質(zhì)量越大，物體加速度越?。?/p>

2.教師引導(dǎo)提問進(jìn)入新課：物體的加速度與物體所受外力及物體的質(zhì)量之間是否存在一定的比例關(guān)

系?如果存在，其關(guān)系是什么?請同學(xué)猜一猜。

（學(xué)生會提出很多種猜想，對每一種猜想，教師都應(yīng)予以肯定）

教師在學(xué)生猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生：我們的猜想是否正確呢，需要用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。這就是我們

這節(jié)課所要研究的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

指導(dǎo)學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)方案、完成實(shí)驗(yàn)操作：

—＞實(shí)驗(yàn)介紹其----------,

投影：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。2,I、

講解：我們用小車作為研究對象，通過在小車上增減祛碼可以改I

變小車質(zhì)量；在小車上掛一根細(xì)線，細(xì)線通過定滑輪拴一個小桶，小/\

桶內(nèi)可以放重物，這時小車受到的拉力大致是小桶及重物的重力，我也⑥

們可以通過改變小桶內(nèi)的重物改變小車受到的拉力。我們研究小車的加速度a與拉力F及小車質(zhì)量III

的關(guān)系時，可先保持m一定，研究以與F的關(guān)系；再保持F一定，研究d與m的關(guān)系.這是物理學(xué)中

常用的研究

方法。（此控制變量法可引導(dǎo)學(xué)生討論得出）

教師引導(dǎo)提問：如何根據(jù)現(xiàn)有器材測出小車的加速度？（學(xué)生回答：用打點(diǎn)計(jì)時器）

教師可再追問：用打點(diǎn)計(jì)時器測加速度的方法和公式是什么？（在學(xué)生充分討論的基礎(chǔ)

上可展示如下版圖）

板圖：如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，那么，測量物體加速度最直接的辦法就是用刻度

尺測量位移并用秒表測量時間，然后由a=2x//算出。也可以在運(yùn)動物體上安裝一條打點(diǎn)計(jì)時器的紙

帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度。

由于a=2x/t?,如果測出兩個初速度為零的勻加速運(yùn)動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移為xi、X”位移之比

就是加速度之比，即a1/a2=xi/x2?

提出問題：在小車運(yùn)動過程中不可避免的要受到摩擦力的作用，這個摩擦力也會影響到小車的加速

度，如何消除摩擦力的影響呢？

教師可啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：把木板沒有定滑輪的一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力

平衡。

二、實(shí)驗(yàn)過程

1.保持小車質(zhì)量不變，研究a與F的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力

的關(guān)系。

教師引導(dǎo)提問：怎樣才能直觀地反映出口與F是否成正比呢？

教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生得出：可以借助圖象，用橫軸表示拉力，用縱軸表示加速度，通過采集數(shù)據(jù)作a

一F圖象。如加速度隨拉力的變化圖線是一條過原點(diǎn)的直線，就說明n與F成正比。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)一個表格，把同一物體在不同力的作用下的加速度填在表中。為了更直觀地

判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系，我們以以為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。

如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比，如果不是這樣，則需進(jìn)一步分析。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo).學(xué)生報(bào)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并輸人計(jì)算機(jī)。（用Excel表格處理數(shù)據(jù)）

教師引導(dǎo)各組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果得出結(jié)論。

板書：a0°F

2.保持拉力不變，研究a與m的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體所受的力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力作

用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)第二個表格，把不同物體在相同力的作用下的加速

度填在表中。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，在相同力的作用下，質(zhì)量優(yōu)越大，加速度

a越小。這可能是“a與m成反比”，但也可能是“以與成反比”，甚至是更復(fù)雜的關(guān)系。我

們從最簡單的情況人手，檢驗(yàn)是否“a與m成反比”。在數(shù)據(jù)處理上要用到下面的技巧。

板圖：“a與m成反比”實(shí)際上就是“a與1/m成正比”，如果以a為縱坐標(biāo)、1/m為橫坐

標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)a-1/m圖象是不是過原點(diǎn)的直線，就能判斷加速度以是不是與質(zhì)量m成反

比。

（實(shí)驗(yàn)前教師指導(dǎo)）

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。（用Excel表格處理數(shù)據(jù)）

各實(shí)驗(yàn)小組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況得出結(jié)果。

板書：a°°l/m

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論

在這個實(shí)驗(yàn)中，我們根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)，首先猜想物體的加速度與它所受的力

及它的質(zhì)量有最簡單的關(guān)系，即加速度與力成正比、與質(zhì)量成反比a^F、a-1/mo

如果這個猜想是正確的，那么，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)和以a為縱坐標(biāo)、

1/M為橫坐標(biāo)作出的圖象，都應(yīng)該是過原點(diǎn)的直線.但是實(shí)際情況往往不是這樣，描出的點(diǎn)有

些離散，并不是嚴(yán)格地位于某條直線上，用來擬合這些點(diǎn)的直線也并非準(zhǔn)確地通變原點(diǎn)。

這時我們會想，自然規(guī)律真的是a℃F、a^l/m嗎?如果經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，圖象中的點(diǎn)都十

分靠近某條直線，而這些直線又都十分接近原點(diǎn)，那么，實(shí)際的規(guī)律很可能就是這樣的。

可見，到這時為止，我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的

很多新結(jié)果都與事實(shí)一致時，它才能成為“定律”。本節(jié)實(shí)驗(yàn)只是讓我們對于自然規(guī)律的夠究

有所體驗(yàn)，實(shí)際上一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不可能是幾次簡單的測量就能得出的.

4.3牛頓第二定律

★教學(xué)目標(biāo)

1.掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式

2.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系

3.知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的

4.會用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算

★教學(xué)重點(diǎn)

1.牛頓第二定律

2.牛頓第二定律的應(yīng)用

★教學(xué)難點(diǎn)

牛頓第二定律的應(yīng)用

★教學(xué)過程

引入

師：牛頓第一定律告訴我們，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因即產(chǎn)生加速度的原因，加速度同時又與物

體的質(zhì)量有關(guān)。上一節(jié)課的探究實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)看到，小車的加速度可能與所受的合外力成正比，與物體的

質(zhì)量成反比0大量實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都能得出同樣的結(jié)論，由此可以總結(jié)出一般性的規(guī)律：物體加速度

的大小跟合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。這就是牛頓第二定律。

-、牛頓第二定律：

【定義】：物體加速度的大小跟合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向

相同。

F

比例式：acc—或Focma。

m

等式：尸=%"以其中k是比例系數(shù)。（公式中的F是合外力，而ma是作用效果，不要看成力，它們

只是大小相等）

力的單位

K是比例常數(shù)，那k應(yīng)該是多少呢？

這里要指出的是，在17世紀(jì)，人類已經(jīng)有了一些基本物理量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，但還沒有規(guī)定多大的力為

一個單位力，當(dāng)然也沒有力的單位牛頓?？茖W(xué)家們在做與力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時并沒有準(zhǔn)確計(jì)算力的大小，利用

的僅僅是簡單的倍數(shù)關(guān)系。比如當(dāng)掛一個鉤碼時，質(zhì)量為1kg的小車產(chǎn)生大小為2m/T的加速度，當(dāng)掛兩

個鉤碼時，此時小車受力是第一次的兩倍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是小車產(chǎn)生大小為4m/s?的加速度，由此可以得出物

體的加速度與所受的合外力成正比（因?yàn)檫€沒有規(guī)定一個單位的力是多大，所以你也無法知道一個鉤碼是

幾個單位的力。比如只有當(dāng)我們規(guī)定了多長的距離為一個單位長度（1m）后才能知道一根棒有幾個單位長

度即幾米。）。

由于單位力的大小還沒有規(guī)定，所以k的選擇有一定的任意性，只要是常數(shù)，它就能正確表示F與限

a之間的比例關(guān)系。（或者反過來講，如果我們當(dāng)時已經(jīng)規(guī)定了力的單位為N,并且規(guī)定一個鉤碼的重量為

1N,那么公式中的k就不具有隨意性。在計(jì)算時質(zhì)量的單位用kg,加速度的單位用m/s）當(dāng)Fma三者

都取值為單位1時有：lN=k*lkg*lm/s2而我們知道lkg*lm/s2表示使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生Im/s，的力，

對照上例應(yīng)該是半個鉤碼，那k就應(yīng)該等于2。如果當(dāng)時規(guī)定兩個鉤碼重量為1N時，那k應(yīng)該是4。而當(dāng)

規(guī)定半個鉤碼重為1N時，k就是1了。所以由于沒有規(guī)定1N的力是多大，k的值任意的，只要常數(shù)就行。

既然k是任意取的，那取1將會使公式最簡便。當(dāng)k值取定后，力的單位理所當(dāng)然也定下來了：一

個單位力=l*lkg*lm/s2,即規(guī)定了1N的力是使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生lm/s,加速度的力。用手托住兩個雞

蛋大約就是1N?

從上可知力的單位是kga/T,后來為了紀(jì)念牛頓，把kg*m/sz稱做“牛頓”，用N表示。

公式：F=ma

例1、一物體質(zhì)量為1kg的物體靜置在光滑水平面上，0時刻開始，用一水平向右的大小為2N的力

F1拉物體，則

(1)物體產(chǎn)生的加速度是多大？2s后物體的速度是多少？

(2)若在3秒末給物體加上一個大小也是2N水平向左的拉力F2,則物體的加速度是多少？4秒末

物體的速度是多少？

(3)3s內(nèi)物體的加速度Zm/s?是由力F1產(chǎn)生的，3s后物體的加速度為0,那是說3s后F1不再產(chǎn)

生加速度了？

N

F1

G

【牢記】：物體受到幾個力的作用時，每個力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個加速度，就像其他力不存在一樣,

這個性質(zhì)叫做力的獨(dú)立性原理。物體的合加速度等于各個分力分別產(chǎn)生的加速度的矢量和；也等于合外力

?.F合F,+F-)+F-,+.........+FF,F,F-,---?

與質(zhì)量的比值1M。a介=—―=-----=----:------------=----1-----F....H----=4+a,+.....+a”

mmmmm

例2：光滑水面上，一物體質(zhì)量為1kg,初速度為0,從0時刻開始受到一水平向右的接力F,F隨時

【牢記】：加速度與合外力存在著瞬時對應(yīng)關(guān)系：某一時刻的加速度總是與那一時刻的合外力成正比;

有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失；所以加速度與力一樣，可以突變，而速度是無法突變的。

總結(jié)分析

【牢記】：

1、F與a的同向性。

2、F與a的瞬時性。

3、力的獨(dú)立性原理。

4、F可以突變，a可以突變，但v不能突變。

5、牛二只適用于慣性參考系

6、牛二適用于宏觀低速運(yùn)動的物體

7、a=絲是定義式、度量式；a=二是決定式。兩個加速度公式，一個是純粹從運(yùn)動學(xué)（現(xiàn)象）

△tm

角度來研究運(yùn)動；一個從本質(zhì)內(nèi)因進(jìn)行研究。就像農(nóng)民看云識天氣，掌握天氣規(guī)律，但并不知道云是如

何形成的，為什么不同的云代表不同的天氣。就像知道有加速度卻不知道為何會有。

8、不能認(rèn)為牛一是牛二在合外力為。時的特例。

例4、從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度?？墒俏覀冇昧μ嵋粋€很重的

物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？

答：沒有矛盾，從。八=上角度來看，因?yàn)樘岵粍?，所以靜止，則合外力為0,所以加速度也為0；

m

從。合=1+Z+?…-+Z角度來看，物體受三個力，支持力、重力、向上提的力。這三個力產(chǎn)生的加

速度相互抵消，所以合加速度也是0。

二、用牛頓第二定律解題的方法和步驟

1、明確研究對象（隔離或整體）

2、進(jìn)行受力分析和運(yùn)動狀態(tài)分析，畫出示意圖

3、規(guī)定正方向或建立直角坐標(biāo)系，求合力F合

4、列方程求解

①物體受兩個力：合成法心=ma

②物體受多個力：正交分解法（沿運(yùn)動方向和垂直于運(yùn)動方向分解）

（運(yùn)動方向）

F、=0（垂直于運(yùn)動方向）

4.4力學(xué)單位制

★教學(xué)目標(biāo)

1.知道什么是單位制，什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位

2.知道力學(xué)中的三個基本單位

3.認(rèn)識單位制在物理計(jì)算中的作用

★教學(xué)重點(diǎn)

知道單位制的作用，即清楚物理公式和物理量的關(guān)系，掌握國際單位制中的基本單位和導(dǎo)出單位

★教學(xué)難點(diǎn)

通過今天的學(xué)習(xí)能夠在今后的學(xué)習(xí)中自己推導(dǎo)物理量的單位。

★教學(xué)過程

一、引入

師：同學(xué)們，今天我們一起來討論物理研究計(jì)算中如何使用單位的問題。在進(jìn)行新課之前，我們先來

討論下面幾個問題。

1、什么叫做單位

答：測量是將待測的量與一個選來作為標(biāo)準(zhǔn)的同類量進(jìn)行比較，確定待測量是該同類標(biāo)準(zhǔn)量的多少倍的過

程。選來作為標(biāo)準(zhǔn)的同類量稱之為單位，比如：1790年：巴黎會議約定：通過巴黎的地球子午線全長的四

千萬分之一定義為1米；千克（kilogram）：1立方分米的水在其密度最大時的溫度（約為4攝氏度）下的

質(zhì)量。

倍數(shù)稱為測量數(shù)值。

測量值=測量數(shù)值X單位。

二二二二二二二二二二二二二二:二二二二二二二二

11||||||||1111111||||11111111|11111|||||111111111|111111111|111111111|111|||111|1111

J，■奉8?4??7?

長度=8.00厘米

2、位移、質(zhì)量、時間、速度、加速度以及力的單位是什么？

生：位移常用的單位有厘米、米、千米等；質(zhì)量的單位有克、千克、噸等；時間單位有秒、分、小時

等；速度單位有米每秒、千米每小時等；加速度的單位有m/s?、cm/s?等；力的單位有N。

二、單位換算

師:那36km/h與12m/s兩個速度相比較，哪個大？

生：要比較兩個速度的大小必須先統(tǒng)一單位，先把36km/h轉(zhuǎn)化成多少m/s?

師：那如何進(jìn)行單位換算呢？

生：數(shù)值不變，只將單位進(jìn)行換算就行了，比如迎收=王?此2配=io/〃/s

h136005

10m/s<12m/s

例1、完成下列單位換算：

(1)0.1mg=kg(2)4.21=kg

(3)54km/h=m/s(4)10c-〃z/s~=mls2

帶領(lǐng)學(xué)生看圖片：姚明的身高

各個國家、地區(qū)以及各個歷史時期，都有各自的計(jì)量單位。以長度為例：歐洲曾以手掌的寬度或長度

作為長度的計(jì)量單位,稱為掌尺.在英國，1掌尺=7.62cm;在荷蘭,1掌尺=10cm；英尺是8世紀(jì)英王的腳長,1

英尺=0.3048m。10世紀(jì)時英王埃德加把自己大拇指關(guān)節(jié)間的距離定為1英寸,1英寸=2.54cm。這位君王還

別出心裁，把從自己的鼻尖到伸開手臂中指末端的距離91cm定為1碼，1碼=91cm.

我國，從秦朝至清末的2000多年間，我國的“尺”竟由1尺=0.2309m到0.3558m的變化，其差距相

當(dāng)懸殊。

三、國際單位制

師：大家也看到了，如果單位不統(tǒng)一，或者說不同的地方對單位有不同的規(guī)定，那對于我們研究問題

很不方便，所以有必要對單位進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定。為了便于交流合作，I960年第11屆國際計(jì)量大會制定了

一種國際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制，叫做國際單位制。簡稱SI

思考：1、數(shù)碼產(chǎn)品的接口為什么要統(tǒng)一？2、為什么歐盟要發(fā)行統(tǒng)一的貨幣-歐元？

四、基本單位和導(dǎo)出單位

師：如果我們不小心忘記了某個物理量的單位怎么辦呢？有沒有辦法從腦海里把這個單位找回來呢？

生：能，根據(jù)對應(yīng)的物理公式就可以。比如根據(jù)公式丫=士，如果位移用米做單位，時間用秒做單位,

t

得出的速度的單位就是米每秒；根據(jù)公式4=匚均，速度用米每秒做單位，時間用秒做單位，得出加速

t

度的單位就是米每二次方秒。

師：這位同學(xué)回答得非常好！由此可見：物理學(xué)的關(guān)系式不僅確定物理量之間的關(guān)系，也確定了物理

量單位之間的關(guān)系。而且從剛才所講可以看出：只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)

系推導(dǎo)出其它物理量的單位。這些被選定的物理量叫做基本量，基本量的單位叫做基本單位。由基本量根

據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其它物理量叫做導(dǎo)出量，導(dǎo)出量的單位叫做導(dǎo)出單位?；締挝缓蛯?dǎo)出單位一起組

成了單位制。

師：國際單位制中選定了七個基本物理量，大家看課本上的圖表。其中需要我們牢記的是力學(xué)范圍內(nèi)

的三個基本量：長度、質(zhì)量、時間，對應(yīng)的基本單位分別是米（米是光在真空中1/299792458秒的時間間

隔內(nèi)的行程）、千克（千克等于國際千克原器的質(zhì)量）、秒（秒是能T33原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷

所對應(yīng)的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間）。

力學(xué)范圍內(nèi)的單位制

基長度mkm基

本時間Sm本

?質(zhì)量t單單

位

導(dǎo)速度m/s導(dǎo)

制

出力口速度m/s"出

口力N

單

密度kg/m

國際單位制中的單位

五、國際單位制與公式成立條件

師：看完表格后難道沒有同學(xué)感到奇怪：力學(xué)范圍內(nèi)的基本單位怎么沒有力的單位牛頓??？生：

力的單位可以在基本單位的基礎(chǔ)上用公式推導(dǎo)出來。根據(jù)尸

質(zhì)量的單位用千克，加速度單位用米每二次方秒，得到力的單位是千克米每二次方秒，由于這個名稱太長,

人們才給了它另一個簡單的名稱：牛頓，B|J1牛頓=1千克米每二次方秒。

師：由此可見，力的單位是導(dǎo)出單位。

例3、如果質(zhì)量的單位用克，加速度單位用米每二次方秒，力的單位用牛頓，則公式F=還成立

嗎？

答：如果成立的話就有1牛頓=1克米每二次秒，而我們已知國際單位制上已規(guī)定1牛頓=1千克米每

二次方秒，所以公式尸=府不成立，如果質(zhì)量單位要用克，則公式應(yīng)改為b=/m絲a

1000

4.5牛頓第三定律

★教學(xué)目標(biāo)

1.知道作用力與反作用力的概念

2.理解、掌握牛頓第三定律

3.區(qū)分平衡力跟作用力與反作用力

★教學(xué)重點(diǎn)

1.掌握牛頓第三定律，并用它分析實(shí)際問題

2.區(qū)分平衡力和作用力與反作用力

★教學(xué)難點(diǎn)

1.區(qū)分平衡力和作用力與反作用力

★教學(xué)過程

一、引入：

師：前面學(xué)習(xí)力的概念時，我們就一起討論過物體間的作用是相互的，A對B作用的同時B對A也有

作用。正所謂“孤掌難鳴”，兩只手才能拍響，請大家都拍拍手體會一下物體間的作用是不是相互的？如

何能看出來兩手間的作用是相互的？

生：兩只手都拍紅了，拍疼了。所以兩手間的作用是相互的。

師：對！日常生活中有太多的實(shí)例可以證明物體間的作用是相互的。例如坐在椅子上推桌子，也會感

到桌子在推我們，我們的身體要后仰；一只船上的人用手推另一只船，兩只船將開始向相反的方向運(yùn)動等。

師：物體之間的作用是相互的，我們把物體之間的一對相互作用力叫做作用力和反作用力。問：

AB之間有相互作用，A對B有作用力的同時B對A也有作用力，請問哪一個力是作用力？哪一個是反作用

力？

【牢記】：相互作用的一對力，任選其中一個稱為作用力，則另一個稱為反作用力。

演示實(shí)驗(yàn)

在兩輛小車上各固定一根條形磁鐵，當(dāng)磁鐵的同名磁極靠近時，放手小車兩車被推開；當(dāng)異名磁極接近時,

<――?

ISIINIS1

兩輛小車被吸攏。一—-----

二、作用力和反作用力

師：下面我們一起來研究作用力與反作用力之間的關(guān)系，請同學(xué)們想一想，我們應(yīng)該從哪幾個方面著

手來研究？生：既然作用力與反作用力也是力，我認(rèn)為應(yīng)該從力的三要素：大小、方向作用點(diǎn)三個方面

著手研究。

師：好！那我們現(xiàn)在先來著手研究作用力與反作用力的大小關(guān)系。

（1）大小關(guān)系

師：要比較作用力與反作用力的大小關(guān)系，最好能測量出作用力與反作用力的大小，再進(jìn)行比較。在

實(shí)驗(yàn)室中，常用的測力工具就是彈簧秤。現(xiàn)在每位同學(xué)的座位上均擺放了兩個彈簧秤，還有一些木塊小車

等。請大家分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，然后每組派一個代表說出各組的設(shè)計(jì)思想，大家相互補(bǔ)充指正。

學(xué)生開始著手設(shè)計(jì)，教師巡視。

學(xué)生派代表說出各自的想法，師生一起討論指正，并比較得出較合適的方法。

師：通過剛才的比較分析，我們發(fā)現(xiàn)最直接簡便的方法就是將兩個彈簧秤的掛鉤鉤在一起對拉。A彈

簧秤對B彈簧秤的拉力和B彈簧秤對A彈簧秤的拉力是作用力和反作用力。A彈簧秤的示數(shù)反映的是A對

B的拉力，B彈簧秤的示數(shù)反映的是B對A的拉力。請大家分別用不同的力對拉，觀察兩彈簧的示數(shù)的大

小關(guān)系如何？

BA

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

師：通過剛才的實(shí)驗(yàn)，大家發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力的大小關(guān)系是怎樣的??？生：目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果告

訴我：作用力與反作用力始終是大小相等的。

觀看實(shí)驗(yàn)動畫，加強(qiáng)感官印象

師：下面請一個同學(xué)（身高應(yīng)矮一點(diǎn)）上來，與老師進(jìn)行拔河比賽（不用繩子，手與手對拉）。師生

互動實(shí)驗(yàn)：老師和一個小個子同學(xué)進(jìn)行拔河比賽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)老師勝了，學(xué)生輸了。

師：對剛才的實(shí)驗(yàn)，先請一位同學(xué)從中至少找出一對作用力與反作用力。生：老師對地面的擠壓

和地面對老師的支持力；老師對地面的摩擦力和地面對老師的摩擦力；老師拉學(xué)生的力和學(xué)生拉老師的力

等。

師：老師拉學(xué)生的力與學(xué)生拉老師的力大小關(guān)系如何？生：老師拉學(xué)生的力大于學(xué)生拉老師的

力。生：不對，剛才的實(shí)驗(yàn)我們不是發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力大小相等嗎？老師拉學(xué)生的力與學(xué)生拉老

師的力是作用力與反作用力，應(yīng)該大小相等。

師：剛才的兩位同學(xué)哪一位說得對呢？我們又該如何來驗(yàn)證呢？學(xué)生思考，久久不能回答

師：其實(shí)我們完全可以再利用兩個彈簧秤來模擬拔河過程。其中一個彈簧秤相當(dāng)于老師，另一個相當(dāng)

于學(xué)生，并分兩種情況進(jìn)行。

1.兩彈簧秤勾在一起對拉，處于靜止不動時（模仿拔河比賽，雙方處于僵持狀態(tài)）；

2.兩彈簧秤勾在一起拉，并向一方運(yùn)動（相當(dāng)于比賽繩子被拉向一方時的狀態(tài)）：

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)）：做5分鐘時間，教師巡回指導(dǎo)，并要求學(xué)生對秤先校零，讓學(xué)生自己總結(jié)出在各種狀

況下，兩拉力大小的關(guān)系。

帶領(lǐng)學(xué)生做課本上81的做一做

用傳感器探究作用力與反作用力的關(guān)系

把一只力傳感器連在計(jì)算機(jī)上，傳感器的鉤子上掛鉤碼，鉤子受力的大小隨時間變化的情況可以由計(jì)

算機(jī)屏幕顯示。

實(shí)驗(yàn)時，把兩只力傳感器同時連在計(jì)算機(jī)上，其中一只系在墻上，另一只握在手中。計(jì)算機(jī)中橫坐標(biāo)

上下兩條曲線分別表示兩只傳感器受力的大小。

用力拉一只傳感器，可以看到，在一只傳感器受力的同時，另一只傳感器也受到力的作用，而且在任

何時刻兩個力的大小都是相等的、方向都是相反的

運(yùn)動中兩物體間的作用力與反作用力同樣是大小相等的，這點(diǎn)從計(jì)算機(jī)屏幕上也可以清楚地顯示?把

一只傳感器系在一個物體上，另一只握在手中，當(dāng)通過傳感器用力拉物體時，盡管物體運(yùn)動狀態(tài)可能變化,

力的大小也可能隨時間變化，但在任何時刻，作用力與反作用力總保持大小相等。

沒有條件的學(xué)?？梢杂^看視頻文件

（2）方向關(guān)系

師：作用力與反作用力的方向有什么關(guān)系呢生：從我們做過的探究實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力

應(yīng)該是方向相反，作用在同一直線上。師：回答得很好！大量事實(shí)表明：作用力和反作用力方向相反，

在同一直線上。

（3）作用點(diǎn)

師：現(xiàn)在我們來討論作用力與反作用力的作用點(diǎn)的問題。例如，AB之間有相互作用，A對B的力與B

對A的力是作用力與反作用力。那A對B的力作用點(diǎn)在什么地方？B對A的力作用點(diǎn)又在什么地方？生：

A對B的力作用點(diǎn)在B上，B對A的力作用點(diǎn)在A上，所以作用力與反作用力的作用點(diǎn)在相互作用的兩個

物體上。

三、牛頓第三定律

【定義】：兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這就

是牛頓第三定律。

理解：定義中的“總是”是強(qiáng)調(diào)對于任何物體，在任何情況下均成立。

1、不管物體大小形狀如何。

2、不管物體的運(yùn)動狀態(tài)如何。

3、作用力與反作用力是同時產(chǎn)生、變化及消失。

在生產(chǎn)生活中牛頓第三定律的例子是很多的。劃船時槳向后推水，水就向前推槳，從而將船推向前進(jìn)。與

此類似，輪船的螺旋槳放置時也是向后推水，水同時給槳一個反作用力，推動輪船前進(jìn)。汽車的發(fā)動機(jī)驅(qū)

動車輪轉(zhuǎn)動，由于輪胎和地面間的摩擦，車輪向后推地面，地面給車輪一個向前的反作用力，使汽車前進(jìn)。

汽車受到的牽引力就是這樣產(chǎn)生的。若把驅(qū)動輪架空，不讓它跟地面接觸，這時車輪雖然轉(zhuǎn)動，但車輪不

推地面，地面就不產(chǎn)生向前的推力，汽車就不會前進(jìn)。

四、作用力反作用力與平衡力

師：前面在研究拔河時我們知道老師拉學(xué)生的力大小等于學(xué)生拉老師的力，且方向相反，既然大小相

等，方向相反，這兩個力就會相互抵消，相互平衡，那拔河還有什么勝負(fù)之分??？但事實(shí)拔河確實(shí)有勝

負(fù)之分??？有沒有同學(xué)能想明白這是怎么回事？學(xué)生思考，久久不能回答

師：其實(shí)根本原因就在于大家把一對平衡力和一對作用力反作用力的概念混淆了。請大家回憶一下什

么是一對平衡力。平衡狀態(tài)：靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)

一對平衡力：如果兩個力作用在同一個物體上且使這個物體處于平衡狀態(tài)，則這兩個力是一對平衡力。一

對平衡力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，最重要是作用在同一物體上。

師：從上面兩個概念我們應(yīng)該可以看出，一對平衡力與我們今天學(xué)習(xí)的作用力與反作用力唯一不同的

地方就在一對平衡力作用在同一物體上，可以分解合成，所以它們的作用效果可以相互抵消；一對作用力

反作用力是作用在兩個物體上，它們的作用效果是無法抵消的。比如讓兩個人頭對頭猛撞一下，A頭對B

頭的力和B頭對A頭的力是作用力和反作用力，但它們各自產(chǎn)生的效果是不能相互抵消的，兩個人的腦袋

都腫了。

師：拔河的勝負(fù)在于分別對老師和學(xué)生進(jìn)行受力分析，看他們間的相互拉力能否克服各自的摩擦力。

一對平衡力一對作用力與反作用力

作用在同一物體上作用在兩個物體上

作用效果可以相互抵消作用效果無法抵消

力的性質(zhì)不一定相同一定是同性質(zhì)的力

一個力的變化不一定影響另一個力一定同時產(chǎn)生，變化及消失

五、受力分析要點(diǎn)

師：正確地對物體進(jìn)行受力分析，是解決力學(xué)問題的前提和關(guān)鍵之一，是動力學(xué)問題。對物體進(jìn)行受

力分析應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

一、首先明確研究對象并把其隔離出來。

二、養(yǎng)成按一般步驟分析的習(xí)慣，以免漏分析某個力，步驟如下：

1、非接觸力，目前主要是重力

2,接觸力：尋找與研究對象接觸的物體，兩接觸物體間最多產(chǎn)生兩種力（彈力和摩擦力）

3、其它已知的一些力。主要包括已知的外界所加的力或空氣阻力等

4、分析研究對象所受的力，不分析研究對象對別的物體施加的力

5、只分析按性質(zhì)命名的力。

6、每分析一個力必須找到對應(yīng)的施力物體。

7、分力與合力不能同時存在。

4.6用牛頓運(yùn)動定律解決問題（一）

★教學(xué)目標(biāo)

1.進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，并能結(jié)合物體的運(yùn)動情況進(jìn)行受力分析。

2.能夠從物體的受力情況確定物體的運(yùn)動情況

3.能夠從物體的運(yùn)動情況確定物體的受力情況

★教學(xué)重點(diǎn)

1.用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題的基本思路方法

★教學(xué)難點(diǎn)

1.會進(jìn)行物體的受力分析

★教學(xué)過程

一、引入：

師：同學(xué)們，在前面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動定律。牛頓第一定律定義了力：物體的運(yùn)動不需要

力來維持，力是改變運(yùn)動狀態(tài)的原因；牛頓第二定律確定了運(yùn)動和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的運(yùn)動情

況與物體的受力情況聯(lián)系起來。牛頓第三定律說明了作用力與反作用力之間的關(guān)系，把相互作用的幾個物

體聯(lián)系起來了。牛頓定律在天體運(yùn)動的研究、車輛的設(shè)計(jì)等許多基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)中都有廣泛就用。比

如我國科技工作者能準(zhǔn)確地預(yù)測火箭的變軌，衛(wèi)星的著落點(diǎn)，他們靠的是什么？就是以牛頓運(yùn)動定律為理

論基礎(chǔ)。當(dāng)然，由于我們目前知識的局限，我們可以進(jìn)行一些簡單的問題處理。

二、從受力確定運(yùn)動情況

例1、一個靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動。

物體與地面間的摩擦力是4.2N。求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。

師：請大家仔細(xì)審題，能夠快速正確地進(jìn)行信息的收集和處理是處理問題必備的條件。本題中給出了

哪些已知量，要解決的問題是什么？

生：給出了水平地面上一物體的質(zhì)量，一些受力情況，要求解速度和位移。

師：問題中既然涉及了力又涉及了物體的運(yùn)動，那力和運(yùn)動間是什么樣的關(guān)系呢？生：牛頓第二

定律。=生確定了運(yùn)動和力的關(guān)系，該題應(yīng)該是用牛頓第二定律來解決。先根據(jù)物體的受力求出合外力

m

從而求出加速度，再通過運(yùn)動學(xué)規(guī)律就可以確定物體的運(yùn)動情況。

師：本題中的研究對象應(yīng)該是誰？生：研究對象應(yīng)該是地面上的物體。

師：好！根據(jù)這個思路，就請同學(xué)們對該物體進(jìn)行受力分析。

學(xué)生對物體進(jìn)行受力分析，教師巡視

師：現(xiàn)在我們一起來對物體進(jìn)行受力分析。按照受力分析的一般思路。

1、非接觸力：重力

2、接觸力：與物體接觸的只有地面，而相互接觸的兩物體間的接觸力最多只有兩個：彈力和摩擦力。

分析該題知物體與地面間有摩擦力，既然有摩擦力則一定有彈力。所以物體會受到地面給的彈力（垂直于

接觸面指向受力物體）和滑動摩擦力（與相對運(yùn)動方向相反，大小/=〃V）

3、其它已知的一些力：6.4N的水平拉力

受力分析圖如下f

N

師：物體的合外力是多少？

生：是6.4-4.2=2.2N

師：你的意思是N與G相互抵消，你的理由是什么？

學(xué)生愣了很久沒有答案，因?yàn)檫@在初中學(xué)生都知道，但卻很少有人知道為什么？

師：科學(xué)研究必須有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，每一個結(jié)論都必須有客觀依據(jù)，不可想當(dāng)然，主觀臆斷，甚至公式

中每一個“十”、“一”號，必須有根據(jù)。

師：對于N為什么與G大小相等，我們需要用到牛頓第一定律及其擴(kuò)展的內(nèi)容，從牛頓第一定律我們

知道，如果物體不受力或受力平衡，物體將靜止或勻速直線運(yùn)動，反之亦成立。我們將定律內(nèi)容擴(kuò)展后亦

成立：如果物體在某一方向上不受力或受力平衡，物體在該方向上將靜止或勻速?反之亦成立。題中物體

只是在水平方向上運(yùn)動，豎直方向上位置未發(fā)生變化即豎直方向是靜止的，所以物體豎直方向上受力平衡

即N=G.

師：上面關(guān)于牛頓第一定律的擴(kuò)展大家一定要記住，在以后的運(yùn)用中逐步理會。當(dāng)然關(guān)于N=G我們也

可以這樣理解：物體在水平方向上做直線運(yùn)動，物體做直線運(yùn)動，說明物體所受的合外力與速度是在同一

直線上從而知物體的合外力是在水平方向上，于是有N=G。

師：知道了合外力后我們可以做什么？生：用。=上求出物體的加速度a=l.Im/s）然后根據(jù)勻變

m

速直線運(yùn)動規(guī)律求解物體的速度和位移。

師：你怎么知道物體做的是勻變速直線運(yùn)動？生：因?yàn)槲矬w所受的合外力是恒定的，所以加速度

也是恒定的，物體做的是勻變速直線運(yùn)動。

師：好，下面請同學(xué)們各自完成速度和位移的求解。

學(xué)生各自完成剩余的工作，教師給五分鐘時間。大部分學(xué)生均可以輕松完成

擴(kuò)展問題：如果該題中摩擦力大小未知，告訴你物體與地面間的動摩擦因數(shù)是。2,則結(jié)果又該如何？

三、根據(jù)運(yùn)動情況確定物體的受力

例2、一個滑雪的人質(zhì)量是75kg,以vo=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角0=30°。

在