第四章第1节牛顿第一定律课前备学导航新课预习理想实验的魅力牛顿物理学的基石——惯性定律惯性与质量内容（或定义）1．亚里士多德的观点2．伽利略的观点3．笛卡儿的观点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物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性说明通过学习人类对运动和力关系的认识，体会科学家对人类的贡献和正确思想的来之不易1．物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动，说明力不是维持物体运动的原因2．外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因3．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证。（1）一切物体在任何状态下都有惯性（2）惯性是物体的固有性质（3）物体的惯性只与质量有关师生互动探究知识精析１．牛顿第一定律(1)牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。(2)对牛顿第一定律的理解①牛顿第一定律不是实验直接总结出来的,是牛顿以伽利略的理想实验为基础,加之高度的抽象思维概括总结出来的。②揭示了力和运动的关系：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，即牛顿第一定律确定了力的含义。③明确了惯性的概念:物体保持 匀速直线运动状态 或 静止 状态的性质，揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性。２．惯性的理解要点（1）惯性的性质：惯性是一切物体都有的性质，是物体的固有属性，与物体的 受力情况和 运动状态无关。（2）惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质；物体受到外力作用时其惯性大小表现在运动状态改变的 难易 程度上。（3）惯性的量度： 质量 是惯性大小的唯一量度。质量大的物体惯性 大。（4）惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质，力是物体对物体的作用。方法引导1．伽利略理想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。如图所示，有关的实验程序内容如下：（1）减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度（2）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-11-/11
（3）如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度（4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球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事实，还是通过思维过程的推论，下列选项正确的是（）A．事实（2）→事实（1）→推论（3）→推论（4）B．事实（2）→推论（1）→推论（3）→推论（4）C．事实（2）→推论（3）→推论（1）→推论（4）D．事实（2）→推论（1）→推论（4）→推论（3）2．在火车车厢内，有一个自来水龙头C。第一段时间内，水滴落在水龙头正下方B点，第二段时间内，水滴落在B点右方A点，如图。那么火车可能的运动是（）A．先静止，后向右作加速运动B．先作匀速运动，后作加速运动C．先作匀速运动，后作减速运动D．上述三种情况都有可能全息发展评价形成练习3．下面几个说法中正确的是（）A．静止或作匀速直线运动的物体，一定不受外力的作用B．当物体的速度等于零时，物体一定处于平衡状态C．当物体的运动状态发生变化时，物体一定受到外力作用D．物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向4．关于惯性的下列说法中正确的是（）A．物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性B．物体不受外力作用时才有惯性C．物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性D．物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性5．下列说法中正确的是（）A．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大B．小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了C．一个小球被竖直上抛，当抛出后能继续上升，是因为小球受到了向上的推力D．物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性，与物体的速度大小无关6．一人在车厢中把物体抛出，下列哪种情况，乘客在运动车厢里观察到的现象和在静止车厢里观察到的现象一样（）ABθA．车厢加速行驶时B．车厢减速行驶时C．车厢转弯时D．车厢匀速直线行驶时选做提高7．如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面呈水平，在水平面上放一个小球B，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（）A．沿斜面向下的直线B．竖直向下的直线C．无规则曲线D．抛物线8．如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两小球（m1>m2）随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其它阻力，设车无限长，则两个小球（）A．一定相碰B．一定不相碰C．不一定相碰D．难以确定是否相碰-11-/11
第四章第2节探究加速度与力、质量的关系课前备学导航新课预习1．如何测量物体的质量m？天平2．怎样测量（或比较）物体的加速度a?（1）可以利用打点计时器打出的纸带来计算a的大小。（2）也可以用替代法比较a的大小3．需要何种装置才能提供并测量出恒力F的大小？利用钩码拉动小车，绳子给小车提供拉力，若钩码总质量远小于小车总质量，近似认为钩码的重力等于拉力。师生互动探究实验探究【现象分析】1．一辆普通的小轿车与一辆“F1”赛车质量相差不大，但在全力启动时，速度变化为什么相差悬殊？说明什么问题？2．同一辆货车空载与满载时启动情况相同吗？这又能说明什么问题？【猜想与假设】1．直观分析加速度与力、质量有什么定性关系？力F越大，加速度越大；质量m越大，加速度越小。2．大胆猜想定量关系。A：a与F成正比？B：a与m成反比？【制定计划与设计实验】控制变量法。【方案一】若v0=0由x=at2/2有：a1/a2=x1/x2位移x2/cmA：m一定时，a与F的定量关系 小车1（质量与小车2相等）小车2（质量与小车1相等）次数拉车钩码（g）位移x1/cm拉车钩码（g）位移x2/cm1 2 3 结论 B：F一定时，a与m的定量关系-11-/11
小车1（两车挂钩码质量相等）小车2（两车挂钩码质量相等）次数小车1质量（g）位移x1/cm小车2质量（g）位移x2/cm1 2 3 结论【方案二】（1）用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m1。（2）平衡摩擦力，在长木板的不带定滑轮的一端下面垫小木垫，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。（3）把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘。先接通电源，再放开小车，在纸带上打下一系列点。后切断电源，取下纸带。（4）保持小车和砝码的质量不变，改变小盘里的砝码，重复几次步骤（4）。（5）选取每条纸带上比较理想的部分，计算出各条纸带对应的加速度的值。（6）用纵坐标表示加速度a，用横坐标表示作用力F（小盘和砝码总重力），画出a—F图象。如果这些点在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比。（7）保持小盘和砝码总质量不变，在小车上加砝码m，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，用横坐标表示小车和砝码的总质量的倒数。画出图象。如果这些点在一条过原点的直线上，便证明了加速度与质量成反比。方法引导1．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图所示）、小车、计时器一个、米尺。（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到底端A2，记下所用时间t。②用米尺测量A1与A2之间的距离x，则小车的加速度a＝。③用米尺测量A1相对于A2的高度h，设小车重力mg，则小车受合外力F＝。④改变，重复上述测量。⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图.如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：①调节斜面倾角，使小车匀速下滑。测量A1点相对于斜面底端A2的高度h0。②进行（1）中的各项测量。③计算与作图时用（h－h0）代替h。对此方案有以下几种评论意见：A．方案正确可行。B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。其中合理的意见是全息发展评价形成练习2．教材在探究牛顿第二定律的实验方案中，比较初速为零的两个不同物体加速度大小与力和质量的关系所使用的方法是（） A．控制变量法-11-/11
B．两物体的质量不同，比较相同时间内在不同外力作用下的位移关系 C．两物体的质量相同，比较相同时间内在不同外力作用下的位移关系 D．两物体受到的外力相同，比较相同时间内不同质量物体间的位移关系3．在探究加速度与力、质量的关系得实验中，得到以下三个实验图线a、b、c，描述加速度与质量关系的图线是；加速度与力的关系图线是；图线是描述加速度与质量的倒数关系．a0ab图4—10a0a0c选做提高4．在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a一F图象，如图（a）（b）中的A、B线所示；试分析：（1）A线不通过坐标原点的原因是：（2）B线不通过坐标原点的原因是：5．在探究牛顿第二定律的实验方案中，比较初速为零的不同物体加速度大小的关系是根据：，请你给出证明过程。第四章第3节牛顿第二定律课前备学导航新课预习1．牛顿第一定律的内容是什么？如何理解力的作用？2．什么是惯性？如何描述惯性的大小？惯性是物体不受外力作用时，有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质；质量 是惯性大小的唯一量度。3．加速度与哪些因素有关，如何研究？规律如何？物体的加速度跟所受的外力的合力和物体的质量有关，用控制变量法研究，规律是“物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同”。4．牛顿第二定律的内容应该怎样表述？它的比例式如何表示？各符号表示什么意思？各物理量的单位是什么？其中，力的单位“牛顿”是如何定义的？略师生互动探究-11-/11
知识精析1．牛顿第二定律（1）内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。（2）公式：F合=ma（3）意义：牛顿第二定律的表达式F=ma，公式左边是物体受到的合外力，右边反映了质量为m的物体在此合外力的作用下的效果是产生加速度a，它突出了力是物体运动状态改变的原因，是物体产生加速度的原因。（4）对牛顿第二定律的理解要点①同体性：F、m、a三个量必须对应同一个物体或同一个系统。②矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式，公式F合=ma不仅表示加速度与合外力的大小关系，还表示加速度与合外力的方向始终一致。③瞬时性：合外力为零时加速度为零；合外力恒定时加速度保持不变；合外力变化时加速度随之变化。同时注意它们虽有因果关系，但无先后之分，它们同时产生，同时消失，同时变化。④独立性：作用在物体上的每一个力都能独立的使物体产生加速度；合外力产生物体的合加速度，x方向的合外力产生x方向的加速度，y方向的合外力产生y方向的加速度。分量式为∑Fx=max；∑Fy=may⑤相对性：公式中的加速度a是相对地球静止或匀速直线运动的惯性系而言的。⑥局限性：牛顿第二定律只适用于惯性系中的低速（远小于光速）运动的宏观物体，而不适用于微观、高速运动的粒子。⑦统一性：牛顿第二定律定义了力的基本单位：牛顿（N），因此应用牛顿第二定律求解时要用统一的单位制即国际单位制。方法引导1．下列说法正确的是（ ）A．加速度与动力大小成正比B．只要有力作用在物体上，加速度就不为零C．合力为零，物体可能处于静止状态D．合外力方向就是运动方向2．关于速度、加速度、合外力的关系正确的是（ ）A．物体的速度越大，则加速度越大，所受合外力也越大B．物体的速度为零，则加速度为零，所受合外力也为零C．物体的速度为零，则加速度可能很大，所受合外力也可能很大D．物体的速度很大，则加速度可能为零，所受合外力也可能为零3．一个质量为2kg的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别为2N和6N，当两个力的方向发生变化时，物体的加速度大小可能为（） A．1m／s2 B．2m／s2 C．3m／s2 D．4m／s24．静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，开始作用的瞬间（ ）A．物体立即获得速度和加速度B．物体立即获得加速度，但速度为零C．物体立即获得速度，但加速度为零D．物体的加速度和速度都为零5．在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球，弹簧处于自然长度，当旅客看到弹簧处于伸长状态时对火车的运动状态的判断可能是（ ）A．火车向右运动，速度在增加中B．火车向右运动，速度在减小中C．火车向左运动，速度在增加中D．火车向左运动，速度在减小中全息发展评价形成练习6．关于牛顿第二定律的下列说法中，正确的是（）A．物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力大小决定，与物体的速度大小无关B．物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定，与速度方向无关C．物体所受合力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的D．一旦物体所受合力为零，则物体加速度立即为零，其速度也一定立即变为零-11-/11
7．某静止物体受一对平衡力作用处于静止状态，现将其中一个力的方向不变，大小逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原来的大小，而另一个力一直保持不变，在此过程中，该物体的加速度变化情况是（）A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大8．下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解，正确的是（）A．由F=ma可知，物体所受合外力与物体质量成正比，与物体加速度成反比B．由m=F/a可知，物体质量与其所受合外力成正比，与其运动加速度成反比C．由a=F/m可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比D．由m=F/a可知，物体质量可通过测量它的加速度和它所受到合外力而求得9．用力F1单独作用于某一物体上可产生加速度为3m/s2，力F2单独作用于这一物体可产生加速度为1m/s2，若F1、F2同时作用于该物体，可能产生的加速度大小为（）A．1m/s2B．2m/s2C．3m/s2D．4m/s2选做提高10．小球从空中落到竖直放置的弹簧上，从接触弹簧开始，到运动至最低点的过程中（）A．加速度变大，速度变大B．加速度变小，速度变大C．加速度先变小后变大，速度先变大后变小D．加速度先变小后变大，速度先变小后变大11．在光滑水平面上，水平恒力F作用在物体A上产生的加速度为a1；此力作用在物体B上产生的加速度为a2；若将A、B两物体粘在一起，仍作用此力，则A、B整体加速度是多少？12．一辆小车在水平地面上沿直线行驶，在车厢上悬挂的摆球相对小车静止，其悬线与竖直方向成θ角（如图所示），则小车的加速度多大，方向怎样？13．一质量为m的物块在水平面上以一定的初速度向右运动，物块与水平面间的动摩擦因数为μ。求该物块的加速度的大小？若给物块施加一与水平成θ角的斜向右下方、大小为F的外力，其加速度大小变为多少？14．如图所示，一物块刚好能沿倾角为θ的斜面匀速下滑。若该物块以一定的初速度冲上该斜面，则物块沿斜面上滑的加速度大小是多大？ 15．光滑斜面AB与竖直方向的夹角为θ，斜面顶端A在竖直圆环的最高点，斜面末端B在竖直圆环上。求物块从静止开始，自A点沿斜面下滑到B点的时间（圆环的半径为2R）。-11-/11
第四章第4节力学单位制课前备学导航拓展阅读【计量单位】在古代，人们常用身体的某些器官或部位的尺度作为计量单位。在遥远的古埃及时代，人们用中指来衡量人体的身长，认为健美的身长应该是中指长的19倍。各个国家、地区及各个历史时期，都有各自的计量单位。仅以长度为例，欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺。在英国1掌尺相当7．62cm；而在荷兰1掌尺相当10cm。英尺是8世纪英王的脚长，1英尺=0．3048m，1英寸=2．54cm。在我国亦有“伸掌为尺”的说法。从秦朝至清末的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0．2309m到0．3588m的变化，其差别相当悬殊。【一次因单位失误而导致的事故】美国国家航空航天局(NASA)在20世纪末曾发射一个火星探测器，但它由于飞得靠火星过近，结因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1．25亿美元的火星探测器毁于一旦。新课预习按下列问题阅读教材P77-781．什么是基本量、什么是基本单位？力学中的基本单位都有哪些？分别对应什么物理量？选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位。力学中的基本量有长度、质量和时间。它们的单位分别是米、千克和秒。2．什么是导出单位？你学过的物理量中哪些是导出单位？借助物理公式推导。我们学过的导出单位很多，比如加速度的单位m/s2，它可以根据公式a=来进行推导．密度的单位是kg/m3，可以根据密度的计算公式：ρ=进行推导。3．什么是国际单位制？国际单位制中的基本单位共有几个？对应的物理量是什么？国际计量委员会在1960年在第11届国际计量大会上制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制．简称SI。物理量的名称单位名称单位符号长度米m质量千克（公斤）kg时间秒s电流安（培）A热力学温度开（尔文）K物质的量摩（尔）mol发光强度坎（德拉）cd师生互动探究方法引导1．声音在某种气体中的速度表达式，可以只用气体的压强p、气体的密度ρ和没有单位的比例常数k表示，根据上述情况，判断下列声音在该气体中的速度表达式中肯定错误的是（）A．B．C．D．2．一个原来静止的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大？5s内通过的位移是多少？-11-/11
全息发展评价形成练习3．关于力的单位，下列说法正确的是（）A．力的单位是根据公式F=ma和基本单位推导出来的B．在国际单位制中，力的单位用“牛”是为了使牛顿二定律公式中的比例系数k=1C．1N=10－5g·cm/s2D．在力学中，N是最重要的一个基本单位4．在国际单位制中，功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示，下列答案正确的是() A．焦/秒B．牛·米/秒C．千克·米2/秒2D．千克·米2/秒35．下列物理量中，其单位属于基本单位的物理量是 ()A．力B．时间C．位移D．速度选做提高6．质量为10g的子弹，以300m/s的速度水平射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹穿出的速度为200m/s，木板厚度为10cm，求子弹对木板的平均作用力。7．如图所示，水平放置的传送带以速度v=2m/s向右运行，现将一小物体轻轻地放在传送带A端，物体与传送带间的动摩擦因数μ=0．2，若A端与B端相距4m，求物体由A到B的时间和物体到B端时的速度-11-/11
第四章第5节牛顿第三定律课前备学导航新课预习1．牛顿第三定律的内容是什么？两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。2．平衡力与作用力和反作用力的区别是什么？①一个力与它的反作用力一定是同种性质的力，而一个力与它的平衡力可以是同种性质的力，也可以是不同性质的力。②一个力与它的反作用力分别作用在发生相互作用的两个物体上，即受力物体不同；而一个力与它的平衡力必须同时作用在同一个物体上，即受力物体相同。③一个力必有其反作用力，作用力与反作用力同时产生、同时存在、同时消失；而一对平衡力可以是其中一个力消失，另一个仍存在。④作用力与反作用力所产生的效果不能相互抵消；而一对平衡力作用在同一物体上产生的效果恰好是抵消的。师生互动探究知识精析（1）物体间的作用是相互的，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。这一规律是牛顿在前人总结的经验上得出的，称为牛顿第三定律。（2）作用力与反作用力分别作用在两个物体上，它们同时产生、同时变化、同时消失，是同种性质的力。（3）力是成对出现的，只要有力的作用产生，就一定存在施力物体和受力物体，而施力物体和受力物体均是相对的。全息发展评价形成练习1．以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”而石头“安然无恙”。对于这一过程的描述，下列说法正确的是（）A．在以卵击石过程中，石头对鸡蛋的作用力大，所以鸡蛋碎B．在以卵击石过程中，鸡蛋对石头的作用力小，所以石头无恙C．在以卵击石过程中，石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用力大小相等D．鸡蛋“粉身碎骨”而石头“安然无恙”是因为蛋壳承受能力远小于石头承受能力2．如图所示，P与Q叠放在水平桌面上，下面哪一对力是作用力和反作用力（）A．P的重力和P对Q的压力QPB．Q的重力和Q对P的压力C．P的重力和Q对P的支持力D．Q的重力和Q对P的支持力E．P对Q的压力与Q对P的支持力F．P对Q的压力与桌面对Q的支持力3．跳高运动员从地面上竖直跳起过程中，下列说法正确的是（）A．地面给他的支持力大于他给地面的压力B．地面给他的支持力等于他给地面的压力C．他对地面的压力大于他受到的重力D．地面给他的支持力等于他受到的重力4．一个物体受绳的拉力作用，由静止开始前进，先做加速，然后匀速，再改为减速，下列说法正确的是（）A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力B．减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力C．只有匀速前进时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等D．不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等5．搭载着我国第二颗探月卫星“嫦娥二号”的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射，下面关于卫星与火箭上天的情形叙述正确的是（）A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力-11-/11
D．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力F选做提高6．如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上，静止不动，下列说法中正确的是（）A．作用力跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力B．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力C．作用力与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力7．在滑冰场上，甲、乙两个小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动。假定两板与冰面间的动摩擦因数相同。已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于（）A．在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力B．在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间C．在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度D．在刚分开时，甲的加速度的大小大于乙的加速度的大小aMm9．质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下。若重物以加速度a下降（a
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