第四章 牛顿运动定律
人教版高中物理《第四章牛顿运动定律》PPT优秀课件
第四章 牛顿运动定律 中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到
节点O也是一理想化模型。 （3）物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时，n个力必定共面共点，合力为零，称为n个共点力的平衡，其中任意(n-1)个力的 合力必定与第n个力等大、反向，作用在同一直线上。 平衡状态：如果一个物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 失重:物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力，这种现象叫做失重。
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③人以加速度a匀减速下降，这时人对地板
的压力又是多大？ FN
以加速度a匀减速下降，因为减速，所以加速
度方向与速度反向，物体是下降的，所以加
速度方向是向上的。有
mg
FN mg ma FN ma mg mg
9
④人随电梯以加速度a(a<g)匀加速下降，人对 地板的压力多大？
mg FN ma FN mg ma mg
①全程法 如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动，这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有了重力作
用，这种状态是完全失重。 失重:物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力，这种现象叫做失重。 失重:物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力，这种现象叫做失重。
设人的最大举力为Ｆ，由题意可得Ｆ=m1g=60 kg×10 m/s2＝600Ｎ。 竖直上抛运动的对称性，如图所示，物体以初速度v0竖直上抛，
2.对竖直上抛运动的理解 物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了
(复习上课用)第四章牛顿运动定律复习
加速度的方向与作用力的方向相同， 当作用力增大时，加速度也增大；作 用力减小时，加速度也减小。
加速度与力的数量关系
根据牛顿第二定律公式F=ma，可知作 用力与加速度成正比关系，即作用力越 大，加速度也越大；反之亦然。
牛顿第二定律的应用举例
汽车启动
当汽车启动时，发动机产生的牵引力使汽车产生加速度，随着牵引力的增大，汽车的加速 度也逐渐增大，汽车速度不断加快。
在课堂上要认真听讲，做好笔记，课 后要及时复习巩固所学知识。
多做练习题
通过多做练习题来加深对知识点的理 解和记忆，提高自己的解题能力和思 维水平。
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刹车距离
当汽车刹车时，刹车片与车轮产生的摩擦力使汽车产生减速度，根据牛顿第二定律可知， 摩擦力越大，汽车的减速度也越大，刹车距离也就越短。
投掷运动
在投掷运动中，运动员通过手臂对投掷物施加作用力，使其产生加速度并获得更高的初速 度和更远的飞行距离。根据牛顿第二定律可知，作用力越大，投掷物的加速度也越大，飞 行距离也就越远。
体的运动状态。
03 牛顿第二定律
牛顿第二定律的内容
定义
物体的加速度与作用力成正比， 与物体质量成反比，加速度的方
向与作用力的方向相同。
公式表示
F=ma，其中F表示物体所受的合 力，m表示物体的质量，a表示物 体的加速度。
适用范围
牛顿第二定律只适用于惯性参考系， 且只适用于宏观、低速运动的物体。
加速度与力的关系
检查答案
在得出答案后，要检查答案是 否符合实际情况和物理规律，
避免出现错误。
复习计划与时间安排建议
制定详细的复习计划
第四章牛顿运动定律
第四章牛顿运动定律一、牛顿运动定律1.牛顿第一定律（惯性定律）：伽利略理想斜面实验：惯性：2.牛顿第二定律（实验定律——控制变量法）：3.牛顿第三定律（实验定律）：作用力与反作用力：一对平衡力：4.应用牛顿定律解题的基本方法：二、一般应用1．如图所示，质量为m=4kg的物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，现用F=25N与水平方向成θ=370的力拉物体，使物体由静止开始做匀加速运动：（1）物体所受支持力为多大？摩擦力为多大？（2）求物体的加速度的大小？（3）若F作用t=4s后即撤除，此后物体还能运动多久？（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10 m/s2）2．风洞实验中可产生水平方向的，大小可调节的风力。
现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为370并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少？（sin370=0.6，cos370=0.8）说明：①②3．质量为0.2kg的物体，以24m/s的初速度竖直上抛，由于空气阻力的影响，经2s到达最高点。
设物体运动过程中所受空气阻力大小恒定，g＝10m/s2，求：（1）物体上升的最大高度；（2）物体从最高点落回抛出点的时间。
三、动态分析（分析特殊状态）4．如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，下列叙述中正确的是（）A．小球的速度一直减小B．小球的加速度先减小后增大C．小球加速度的最大值一定大于重力加速度D．在该过程的位移中点上小球的速度最大5．如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，自由伸长到B点。
今用一小物体M将弹簧压缩到A点（弹簧与小物体不链接），然后释放，小物体经B点运动到C点而静止，物体与水平面间的动摩擦因数恒定，则下列说法正确的是（）A．小物体从A到B速度越来越快B．小物体从A到B速度先增大后减小C．小物体从A到B加速度越来越小D．小物体从A到B加速度先减小后增大6．如图所示，轻质弹簧上面固定一块质量为M的托板，竖立在水平面上，在托板上放一质量为m重物，用手将重物向下压缩到一定程度后，突然将手撤去，重物将被弹射出去，则在弹射过程中（重物与托板脱离之前）重物的运动情况是（）（另：二者分离时，弹簧处于什么状态？弹射过程中重物对托板的压力如何变化？）A．一直加速运动B．匀加速运动C．先加速运动后减速运动D．先减速运动后加速运动四、超重与失重实重：G = mg视重：超重：失重：超重、失重时物体的实重没变，对悬挂物的拉力或支持物的压力变大或变小实际问题：人站在体重计上，猛然下蹲，视数如何变化？7．某人在a1=2m/s2匀加速下降的电梯中，最多能举起m1=75kg的物体，若此人在一匀加速上升的电梯中最多能举起m2=40kg的物体，求电梯上升的加速度。
高中物理人教版必修1课件：第四章 牛顿运动定律+第3节 牛顿第二定律
【学习目标】 1.通过上节实验,能得出并准确描述牛顿第二定律. 2.理解力的单位的由来,理解关系式F=kma是如何变成F=ma的. 3.能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律,理解为什么说牛顿第 二定律是连接运动学和力学的桥梁. 4.能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题.初步体会牛顿第二定律在认识 自然规律过程中的有效性和价值.
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探寻基本知识 感悟解题规律 测评学习效果
探寻基本知识·树立物理观念
知识点一 牛顿第二定律
【情境导学】 1.静止在光滑水平面上的重物,受到一个很小的水平推力,在力刚开始作用 的瞬间,重物是否立即获得加速度,是否立即有了速度,为什么? 答案:是,否.力是产生加速度的原因,力与加速度具有同时性,故在力作用的 瞬间,物体立即获得加速度,但由Δv=aΔt可知,要使物体获得速度必须经过 一段时间. 2.用力去推水平地面上的大石块,却没有推动,是否说明这个力没有产生加 速度? 答案:否.当物体受到几个力作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速 度,但物体表现出来的加速度却只有一个,即各个力产生加速度的矢量和,石 块没被推动说明石块的合加速度为零,并不是这个力没产生加速度.
知识点二 力的单位
【情境导学】 在应用公式F=ma进行计算时,若F的单位用牛顿(N),m的单位用克(g)是否 可以? 答案:不可以.公式中的各量必须用国际单位.若不然,公式中的比例系数 就不再等于1.
【知识梳理】 1.单位:国际单位制中是 牛顿 ,符号是N. 2.1 N的物理意义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,称为1 N, 即1 N= 1 kg·m/s2 . 3.比例系数k的意义:k的数值由F,m,a三个物理量的单位共同决定,若三量 都取国际单位,则k=1,牛顿第二定律的表达式可写作F= ma . 【思考判断】 1.若力、质量、加速度三个物理量都取国际单位,则公式F=kma的k就等于 1.( √ ) 2.1 N的力可以使质量为1 kg的物体,产生1 m/s2的加速度.( √ )
高中牛顿定律教材介绍
普通高中课程标准实验教科书物理教材介绍·必修1（第四章牛顿运动定律）课程标准的要求1．通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。
2．理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。
3．通过实验认识超重和失重现象。
4．认识单位制在物理学中的重要意义。
知道国际单位制中的力学单位。
一、本章教材概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，根据牛顿运动定律可以确定物体位置、速度变化的规律，可以控制物体的运动。
牛顿运动定律对直线运动、曲线运动都适用，为便于学生理解，本章牛顿运动定律的应用只限于物体的直线运动，第一、二章研究的也主要是直线运动。
在学生对牛顿运动定律基本理解的基础上，在后续的教学内容中，要研究牛顿运动定律对曲线运动的应用、研究牛顿运动定律对天体运动的应用、研究牛顿万有引力定律及应用。
本章教材先阐述牛顿第一定律，分析、说明牛顿在前人（特别是伽利略）研究基础上建立了牛顿第一定律，明确指出第一定律是牛顿物理学的基石，说明第一定律涉及的两个重要的、基本的物理概念：力和惯性。
牛顿第一定律不能用实验直接验证，教材在阐述牛顿第二定律前设置了一个实验：探究加速度与力、质量的关系，让学生初步了解牛顿第二定律有实验基础。
教材在阐述牛顿第二定律后列举两个简单例题，使学生对第二定律的理解有具体的内容，得以进一步深化、准确。
牛顿第二定律是定量的规律，教材适时地介绍了力学单位制和国际单位制。
接着教材在实验的基础上阐述了牛顿第三定律。
对牛顿运动定律的综合应用，教材安排两节分别阐述。
教材首先阐述用牛顿运动定律解决的两类基本问题：从受力确定运动情况和从运动情况确定受力。
然后，教材进一步研究牛顿运动定律的两个特殊的应用：共点力的平衡条件；超重和失重。
本章在编写时，注意以下几个方面：1．强调惯性定律是牛顿物理学的基石惯性定律或者说牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力不是维持物体速度（运动状态）的原因，而是改变物体速度（运动状态）的原因。
物理必修1第四章
第四章 牛顿运动定律第一节 牛顿第一定律1、 理想实验的魅力（1） 亚里士多德：物体运动需要力来维持 （2） 伽利略：物体的运动不需要力来维持（3） 笛卡尔：除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止状态或匀速直线运动状态 2、 牛顿物理学的基石——惯性定律（1） 牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态（2） 牛顿第一定律不是由实验总结出来的规律，它是牛顿在伽利略实验的基础上，加上理想化的推理得出的规律（3） 牛顿第一定律成立的条件是：物体不受外力或者合外力为零 3、 惯性与质量（1） 惯性的定义：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 （2） 惯性的理解：普遍性：一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性无关性：惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素如受力情况、运动情况无关唯一性：质量是惯性大小的唯一量度表现形式：在不受力条件下，惯性表现出“保持”“原来的”运动状态 在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度4、 惯性不是力（1） 惯性是物体保持原来运动状态的性质，是物体本身的属性，而力是物体对物体的作用（2） 惯性的大小决定于物体本身质量的大小，力的大小决定与物体之间相互作用的强弱2121x x a a （3） 力是改变物体运动状态的原因，而惯性却要保持原来的运动状态不变第二节 探究加速度与力、质量的关系1、 加速度与力的关系（1） 实验方法——控制变量法 （2） 加速度与力的关系实验的基本思路：质量m 一定的物体在不同作用力F 作用下的加速度a ，分析a 与F 的关系 表格如下2、 加速度与质量的关系：F 一定测量不同质量m 的物体在统一作用力F 作用下的加速度a ，3、 测量物体物体的加速度方法（1） 如物体做初速度为零的匀加速运动，测量位移x 和时间t ，由22t xa =计算 （2） 由打点计时器打纸带，由公式2aT x =∆求出（3） 初速度为零的两个匀加速直线运动在相同时间内位移分别为21x x 、，由2at 21x =得2121x x a a =，可测量不同情况下物体加速度的比值 4、 提供和测量物体所受的恒力 5、 数据处理方法： （1） 计算法 （2） 图像法 6、 结论：（1） 当m 一定时，误差范围内，a 与F 成正比 （2） 当F 一定时，误差范围内，a 与m 成反比第三节 牛顿第二运动定律1、牛顿第二运动定律：物体加速的的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同2、 公式F=kma3、 力的单位：力学的单位是牛顿，符号N ，使质量为1kg 的物体产生1m/s 的加速度的力为1N4、 在国际单位中，k=1，在应用公式F=ma 进行计算时，F 、m 、a 的单位必须统一为国际单位5、 物体所受的合外力决定物体产生的加速度： 当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相同——→物体做匀加速直线运动当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相反——→物体做匀减速直线运动 5、 应用牛顿第二定律解题的一般步骤：（1） 确定研究对象（2） 分析研究对象的受力情况，画出受力分析图（3） 选定正方向或建立直角坐标系，通常选加速度的方向为正方向，或将加速度的方向作为某一坐标轴的正方向（4） 求合力（5） 根据牛顿第二定律列方程（6） 把已知量统一单位后代入方程求解 （7） 必要时进行检验或讨论 例题1 水平路面上质量是30kg 的手推车，在受到60N 的水平推力时做加速度为1.52/s m 的匀加速运动，如果撤去推力，车的加速度是多少？N F F F F 155.130-60ma ,ma =⨯=-==-阻阻2/5.0mF-a a m -s m F -==''=，阻 第四节 力学的单位制1、 基本单位：长度l （m ）;时间t （s ）；质量m （kg ）2、 导出单位：力：N ；速度：m/s ；加速度： 第五节 牛顿第三定律一、 作用力与反作用力：1、 力的作用是相互的：引力、弹力、摩擦力等2、 作用力与反作用力：物体相互作用的一对力，另一个力则称为该力的反作用力 （1） 只要有力发生，就一定有受力物体和施力物体 （2） 物体间力的作用是相互的，说明力是成对出现的（3） 作用力与反作用力是相对的，其中一个是作用力，另外一个就是反作用力 二、 牛顿第三定律：1、 两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用 在同一条直线上2、 表达式：F F '-=3、 五性：（1） 反向性：作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 （2） 同时性：同时长生、同时变化、同时消失（3） 同性质：作用力和反作用力一定时性质相同的力，例如：作用力是弹力，反作用力也一定是弹力，作用力是摩擦力，反作用力也一定时摩擦力（4） 异体性：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，在两个物体上都产生各自的作用效果，这两个作用效果是绝对不可抵消的（5） 无关性：只要两个物体发生相互作用，作用力和反作用力就存在上述关系，与物体的质量大小、形状和运动状态无关例题 下列说法中正确的是:ACA 、 甲物体受乙物体的作用，则乙物体一定同时受到甲物体的作用B 、 甲物体对乙物体的作用一定是作用力，而乙物体对甲物体的作用一定是反作用力 C 、 若把甲、乙两个物体看成质点，则甲、乙两个物体间的作用力和反作用力一定在甲、乙两物体的连线上D 、 若甲物体对乙物体的作用力竖直向上，则乙物体对甲物体的作用力也一定竖直向上三、 物体的受力分析1、 研究对象的选取：受力分析就是要分析研究对象受到的力。
第四章牛顿运动定律
36 km/h 都是速度的单位
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一次因单位失误而导致的事故
20世纪末美国曾发射一个火星探测 器, 在设定环绕轨道半径时，没有进 行单位换算，导致探测器离火星过 近, 温度过高而起火，随后脱离轨道 坠入火星的大气层 . 致使美国损失 价值1.25亿美元的火星探测器 .
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• 重点：探究加速度与力、 质量的关系 • 难点：实验方案的确立、实验数据的分析 • 疑点：为什么要作a-1/m图象 • 易错点：实验的方法与步骤
第12页/共94页
1.实验要探究的内容
力是物体产生加速度的原因，有力作用在物体上，就有加速度产生，且 力越大，产生的加速度也越大。在相同力的作用下，加速度的大小还与物体的 质量有关。因此，本实验要探究的内容是寻找加速度与力、质量三者间的关系。
①牛顿第一定律揭示了物理的一个内在属性，这 是第二定律无法概括的。
②牛顿第一定律为整个力学体系选定了一个特殊 的参考系——惯性参考系，是整个力学体系的 基础。
第22页/共94页
⑶牛顿第一定律给出了物体运动状态的改变和力 之间的定性关系，提出了惯性的定性概念；牛顿 第二定律对力之间的相互作用关系作出了定量的 描述，对物体惯性大小给出了定量的描述， m=F/a。
难点：①会运用牛顿第三定律解决受力分析中的相互 作用力问题 ②会区分平衡力和作用力与反作用力
疑点：作用力和反作用力的关系是否受物体运动状态 和参考系等的影响
易错点：拔河中的作用力与反作用力
第39页/共94页
1.牛顿第三定律的重要意义
从本质上说明每一个实际存在的力都有它的孪生力——反作用力。即 说明力是物体的相互作用。
位
由基本单位组合而成的单位就是导出单位
第四章 牛顿运动定律 第3节：牛顿第二定律
牛顿第二定律： 物体的加速度的大小与合外力 成正比.与质量成反比.加速度 方向与合外力方向相同.
假如你是科学家，你能否想个办法把k 消掉？
F
＝k
ma
把能够使质量是1 kg的物体产生1 m/s2 的加速度的这么大的力定义为1 N，即 1牛=1千克 ·米/秒2 可见，如果都用国际单位制的单位，在上式 中就可以使k=1
第四章 牛顿运动定律
----第3节 牛顿第二定律
第3节 牛顿第二定律
• 学习目标
• 1、建立牛顿第二定 律；
• 2、理解牛顿第二定
律；
• 3、应用牛顿第二定
律。
• • • •
• 关键术语 1、牛顿第二定律； 2、合外力； 3、受力分析； 4、F合=ma。
实验结论：
1、m一定，加速度a与F的定量关系：
牛顿第二定律的数学表达：
6、一个物体质量为m，放在一个倾角为θ的斜 面上，物体从斜面顶端由静止开始加速下滑 （1）若斜面光滑，求物体的加速度? （2）若斜面粗糙，已知动摩擦因数为μ，求 N 物体的加速度? f θ a
F1 F θ F 2 G
θ
实验结论：
1、m一定，加速度a与F的定量关系：
a F
2、F一定，加速度a与m的定量关系:
a
1 m
（注意：这里的力指的是物体所受的合外力）
归纳：
m一 定 ： a F
F一定：a 1 m
a F m
F∝ ma
即：物体加速度的大小跟它受到的合外力 成正比、跟它的质量成反比。
F=kma
a的方向？ a与F同向。
0.75
a/m· -2 s
0.60
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0.30
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加 速 度 与 质 量 2 s
当 拉 力 不 变 时
次数 1 2 3 4 5
m/kg
a/m · -2 s
0.400 0.500 0.750 1.000 1.200
0.861 0.692 0.470 0.352 0.290
1 /kg -1 m
2.50 2.00 1.33 1.00 0.83
0.8 0.6
0.4 0.2 0 1 /kg 0.5 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2mm/ kg-1 1.0 1.5 2.0 2.5 0.2
加速度 a/ms-2
5
6
次数
F/N a/m · -2 s
当小 车质 量不 变时 0.75 0.60 0.45 0.30
1 2 3 4 5
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
如何更 直观地 处理数 据？
0.146 0.302 0.428 0.592 0.751
a/m· -2 s
0.15
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 F/ N
第四章 牛顿运动定律
第2节
实验:探究加速度 与力、质量的关系
小车、打点计时器、纸带、一端带滑 轮的长木板、细线、砝码、沙桶、刻 采 度尺、天平为器材，研究小车运动。 用 用天平测出小 方 车的质量m 案
从打点计时器打 出的纸带计算出 小车的加速度a
钩码的总重力 G当作小车受 到的拉力F
三.实验数据分析
1.保持物体的质量不变，测量物体 在不同的力作用下的加速度，分 析加速度与力的关系. 2.保持外力不变,测量不同质量的 物体的加速度,分析加速度与质 量的关系.
小车质量M=
g,小车上砝码质量m=
g,小盘质量M’=
g
次 数
1 2 3 4
小车
盘中砝码质 量m’1/g
(M’+m’1)/g (表示F大小)