高一物理第三章牛顿运动定律第一单元牛顿运动定律

高一物理第三章牛顿运动定律第一单元牛顿运动定律高一物理第三章牛顿运动定律第一单元牛顿运动定律一、教法建议【抛砖引玉】本章知识是高中物理的基础，也是进一步学习热学、电磁学、原子物理学等其它知识所必须掌握的内容。

是高中力学的核心。

在整个物理学中占有非常重要的地位。

首先要让学生明确为了研究物体各种运动产生的实质就必须研究运动与力的关系。

而牛顿运动定律就是为这一问题总结的规律。

在介绍牛顿第一定律时，要讲好伽里略实验，这个实验一定要给学生演示，为减小两斜面相接处对滚球的阻碍，两个斜面相接时一定要角度尽量的大（最好大于150°），两斜面要靠紧，滚球要用直径大一点的钢球（如直径为2厘米或3厘米的钢球）。

实验时为了说明摩擦的影响，可先比较一个铺上毛巾和一个不铺毛巾的运动情况以强调摩擦的作用。

而后，撤掉毛巾，再比较当加大角度时，钢球越滚越远的情况而总结规律。

有条件的地方还可用汽垫导轨来演示，让学生观察阻力很小时物体近似做匀速直线运动的现象，使学生的印象更加深。

从实验可以总结出：(1)力不是物体运动的原因；(2)没有力作用，一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质；(3)外力可迫使物体改变运动状态。

在研究牛顿第二定律时，课本的实验是很直观的，但比较粗略，只能定性说明，有条件的学校可选用汽垫导轨做实验，得出数据来进行比较，得出定量关系，效果更好，同时也使学生增强了实验及观察的能力。

在应用牛顿定律解题时，要通过典型例题的分析使学生掌握解决力学题的基本思路，提高学生的分析问题和解决问题的能力。

【指点迷津】本章在力学中被称为动力学。

它与运动学的内容关系非常密切，它主要是解决了物体为什么作各种不同形式运动的原因。

本部分内容是学好整个力学的关键，因此同学们要高度重视。

本章的中心知识是牛顿的第一、第二定律，研究的中心问题是运动和力的关系。

在利用牛顿定律解决问题时，这是学习力学的重点也是难点。

它是静力学、运动学、动力学的综合利用。

在解题过程中，首先要做好对物体的受力分析，其次在分析题意和列方程时，要紧紧抓住加速度这一个关键物理量。

因为它是运动学公式和动力学公式的桥梁，它既能表现物体运动状况又能反应物体受力情况。

1.牛顿第一定律：人类认识运动和力的关系是经过了长期的探索，意大利科学家伽里略研究运动和力的关系的思想方法是我们同学应该很好的理解和学习的。

牛顿则是在总结了前人研究成果的基础上，总结了物体在没有受到外力作用时的运动规律。

这条规律的意义在于：(1)该定律中所说的物体是视为质点的。

(2)说明了物体处于静止状态或匀速直线运动状态的原因是：物体没受到外力作用。

在实际中，物体不受外力作用是很难实现的，但物体所受外力的合力为零是存在的，当物体受的合外力为零时是与物体不受外力作用是等效的。

所以此时物体也必定是处于静止或做匀速直线运动。

(3)指出了一切物体具有惯性，惯性是物体本身所具有的属性，与外界因素无关，与物体处于何种状态，速度和加速度的大小无关。

而物体惯性之大小的唯一量度是物体本身质量的大小。

物体的这种性质，在物体不受外力作用（或所受合外力为零时），表现为保持原来的运动状态，即静止或做匀速直线运动；在物体受外力作用，且合力不为零时，是表现为物体运动状态改变的难易不同。

(4)力是使物体运动状态改变的原因，也是使物体产生加速度的原因。

2.牛顿第二定律：这个定律是牛顿运动定律的核心，由于这个定律将力与描述物体运动状态变化的物理量──加速度的因果关系定量地联系起来，所以该定律对运动和力的关系作了更深刻的揭示。

(1)它反映了合外力作用的瞬时效果，合外力和加速度都是矢量。

只有当合外力的大小不变，方向都与物体运动的初速度在一条直线上，这时物体运动就是我们在运动学中所研究的各种运动，如下表：物体受力情况物体加速度的特征物体运动形式实例运动性质运动轨迹物体受合外力为零时即∑F = 0加速度为零即(a = 0)静止匀速直线物体受合外力为恒力即∑F = c且方向与υ0相同加速度为恒量，方向与υ0同向a= c′匀加速直线自由落体运动竖直下抛运动物体受合外力为恒力，且方向与υ0反向∑F = c 加速度为恒量，方向与υ0反向a= c′匀减速直线竖直上抛运动(2)力作用在物体上直接产生的效果是加速度而不是速度。

不能认为物体的速度方向就是合外力的方向，也不能认为物体的速度大时所受的合外力就大。

合外力的大小只能决定物体受该合力作用瞬间所产生的加速度，与该瞬间的速度无关，即物体所受的合外力与物体的加速度互为因果关系，而不是与速度互为因果关系。

(3)要注意只有F的单位用牛顿，m的单位用千克，a的单位用米／秒2时，三者间的数量关系为F = ma，即力等于质量和加速度的乘积。

但千万不可把ma视为物体受的力，ma只能视为力F的瞬时效果。

3.力学单位制：物理量的单位是在选定几个基本物理量的单位作为基本单位的基础上，运用联系基本物理量与其它物理量间关系的物理公式加以确定的，如牛顿第二定律公式：F = kma中，基本物理量为长度、质量、时间，它们的单位分别为千克、米和秒。

这样确定质量选千克、加速度选米／秒2，而确定的力的单位为牛顿，此时，F = kma中k = 1。

牛顿这个单位就是这样确定的。

这样推导出来的单位叫做导出单位，由基本单位和导出单位组成的系统称为单位制。

在力学中规定长度、质量和时间三个物理量为基本物理量，这三个基本物理量所选定的单位即为基本单位。

如果三个基本物理量选定不同的单位做基本单位，那么其它物理量的导出单位也就有所不同，这样就可组成不同的力学单位制。

常用的力学单位制有两种：(1)国际单位制：（也叫米·千克·秒制）(2)厘米·克·秒制：在解题时，首先要确定选用哪种单位制，然后将已知量的单位一律化为该单位制中的相应单位，最后解得的未知量一定是该单位制中应取的单位。

4.牛顿运动定律的应用：运用牛顿第二定律和运动学知识，不但能根据物体受力情况和运动的初始条件确定物体的运动情况，而且也能根据物体运动情况来确定物体所受的力。

其中沟通动力学规律和运动学规律的桥梁就是物体的加速度。

即：牛顿第二定律 ===== 运动学公式(1)解题的基本思路：若已知物体受力情况求解运动情况时，上式中向右指向的箭头便表示了解题思路。

即根据受力情况，从牛顿第二定律入手求出物体的加速度，然后根据物体运动的性质，选择相应的运动学公式求解物体运动情况。

若已知物体运动情况求解物体所受的力时，上式中向左指向的箭头便表示了解题的思路。

即根据物体运动的性质，选择相应的运动学公式求出物体的加速度，然后根据牛顿第二定律求出合力，再利用力的合成分解求出某力。

(2)解题的基本步骤：正确的解题步骤的实施，是帮助我们能准确的思考和防止思路混乱的最有效的方法。

a.确定研究对象：一般是求什么就选什么。

但是，当求物体受压力或拉力时，一般选对物体的施力方为研究对象。

b.对研究对象进行受力分析，并画出受力分析图。

要在图中画出研究对象所受的所有外力，可把所有力都画在重心上，另外要标出加速度方向和初速方向。

这样直观的受力图，便于我们去分析问题。

c.选取直角坐标系：一般按加速度方向和垂直加速度方向上建立直角坐标系。

将研究对象所受的力进行正交分解，写出两个坐标轴方向的合外力表达式。

d.沿两个坐标轴方向，根据牛顿定律、列动力学方程∑F x = ma，∑F y = 0。

这四个基本步骤中，对研究对象进行受力分析是最关键的一步。

二、学海导航【思维基础】在弄清基本概念和基本规律的基础上，希望你能从下面文字中体会本章知识的要求和思考问题解决问题的基本方法。

1.能表述惯性的初步定义：例：关于物体的惯性，下列说法正确的是(1)物体保持原运动状态不变的性质叫惯性；(2)只有当物体处于静止或匀速直线运动时，才有惯性；(3)物体做变速运动时，其惯性不断变化；(4)物体的惯性与其所处的运动状态无关。

分析：从物体惯性的定义，可判定(1)是正确的。

根据惯性是物体的固有属性，可知物体惯性与外界因素无关，所以(4)也是正确的。

2.能利用牛顿第一定律解释简单的现象：例：静止在路面上的小车，必须给予推力作用，才能沿路面做匀速直线运动，推力撤去后，小车很快就会停止运动。

这说明了：(1)力是维持物体运动的原因；(2)小车之所以需要外力才能做匀速直线运动，是因为小车一旦运动，即受到阻力作用，推力的作用是为了克服阻力的影响。

(3)推力撤除后，小车随即停止运动，说明了力是改变运动状态的原因；(4)平衡力是维持物体做匀速直线运动的原因。

分析：小车受到推力作用，才能做匀速直线运动，根据牛顿第一定律，可分析属于物体受平衡力作用的情况，因此可判断物体受到了阻力的作用。

所以，推力的作用是为了克服阻力的影响。

因此(2)是正确的。

当撤去外力后，物体又处于不平衡态，根据牛顿第一定律所述“直到有外力迫使它改变这种状态为止”可知，阻力作用改变了原来的匀速直线运动状态。

所以(3)是正确的。

3.能应用物体的惯性来说明实际运动现象。

例：下列现象的出现，由于惯性的是：(1)溜冰者停止用力后，继续滑行；(2)汽车拐弯时，乘客将向外侧倒；(3)汽车刹车后，很快停止运动；(4)地球永远绕太阳运动着。

分析：物体的惯性是说物体具有保持其原来运动状态的性质，溜冰者停止用力后，他仍有保持原来运动状态的性质，所以会继续滑行。

因此(1)是正确的。

汽车拐弯时，乘客有保持原来运动的性质，即原来直行的方向，而汽车拐弯，因此，乘客倒向汽车外侧。

所以(2)也是正确的。

汽车刹车后，很快停止运动，说明的是阻力的作用，而地球绕太阳的公转，是说明地球的运动状态老在改变着。

这两例都不是说明惯性的。

因此(3)、(4)都是错误的。

4.能应用牛顿第一定律的规律，分析物体的受力状况。

例：在空中下落的雨滴，在落至地面附近时是以近似匀速直线运动的方式下落的，下述的说法中正确的是：(1)雨滴开始下落阶段，运动状态不断改变，说明雨滴受到了力的作用；(2)匀速下降时，不受力作用；(3)下落全过程中，受到的各力大小不变；(4)匀速下降时，所受合外力为零。

分析：此题分析雨滴下落过程的受力情况就能清楚整个物理过程。

雨滴开始下落时受有重力和阻力作用，但重力>阻力。

随雨滴下落速度越来越大，其所受阻力也越来越大，这样才会出现落至地面附近时近似匀速直线运动的现象，根据牛顿第一定律可知，雨滴处于平衡状态，这样就可分析雨滴受力的情况。

(1)、(4)正确。

5.知道物体运动状态的改变的表现。

例：物体运动状态的改变，具体表现为：(1)物体运动的位移不断增加；(2)物体运动的位移非均匀地增加；(3)物体运动速度发生了变化；(4)物体运动的轨迹发生了弯曲。

分析：物体运动的状态的改变是指物体运动速度的大小或方向发生改变或大小、方向同时发生改变。