高中物理牛顿运动定律全章新人教版必修省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页本章综述本章是在前面三章内容基础上深入研究运动和力关系，这是质点动力学内容，牛顿运动定律是动力学关键内容牛顿第一定律从根本上处理了力和运动关系；牛顿第二定律定量研究物体受力与运动状态改变间关系，本章第二节试验“探究加速度与力、质量关系”采取控制变量法获取结论，渗透物理思想和物理方法；牛顿第三定律描述了物体间相互作用一对力之间关系，深化了力概念第2页本章许多知识都是与生产、生活有着亲密联络，比如牛顿运动定律两种特殊应用：共点力平衡条件、超重和失重，经过这些问题处理，我们能够获取许多研究方法，从而到达学以致用目标三个定律：牛顿第一定律(惯性定律)、牛顿第二定律、牛顿第三定律四种研究方法：理想试验法、控制变量法、整体法和隔离法第3页主要内容、课标要求、重点、难点及关键主要内容课标要求重点难点关键惯性：惯性定律；牛顿第二定律；力学单位制；牛顿第三定律了解惯性及牛了解惯性及牛顿第一定律；顿第一定律；探究加速度与质探究加速度与质量、力关系；量、力关系；掌握牛顿第二定掌握牛顿第二定律；律；会区分平会区分平衡力与作用力、衡力与作用力、反作用力；反作用力；了了解力学单位制解力学单位制第4页1经过观察和试验以及推论，正确了解力和运动关系，建立科学物理思想，才能正确地处理物理问题，防止平时对物体运动规律一些误解2矢量性是本章一个主要特征加速度方向总是与力方向一致，而不是与速度方向或位移方向一致力变大，加速度也变大，而力变大，速度却不一定变大判断速度是否变大，应看力方向是否与速度方向一致反过来，在直线运动中加速度方向一定时，速度改变有两种可能，一个是加速，一个是减速第5页3重视分析物理情境善于观察与思索平时所接触一些现象几乎全部宏观物体运动均与牛顿运动定律相关当我们观察到物体运动时应想到背后力情境，比如，我们应想到飞机起飞前加速过程中发动机推力有多大力与物体运动关系是本章重点我们在处理实际问题时要用到公式，但每个公式都有它物理意义，与物体运动状态相关能够说：公式离开了详细物理情境，就变得一无用处我们不提倡死记公式，而是要求把主要精力放到对实际物体运动思索上，这是我们学会物理基础第6页4本章中所包括基本方法有：力分解与合成平行四边形定则，这是全部矢量进行加、减法运算通用定则；利用牛顿定律处理详细实际问题时，常需要将某一个物体从众多其它物体中隔离出来进行受力分析“隔离法”，隔离法是分析物体受力情况基础，而对物体受力情况进行分析又是应用牛顿第二定律基础所以，这种从复杂对象中隔离出某一孤立物体进行研究方法，在本章中便显得十分主要第7页第8页知识与技能1知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系不一样认识；2知道伽利略理想试验及其主要推理过程和结论，知道理想试验是科学研究主要方法；3了解牛顿第一定律内容和意义；4知道什么是惯性，会正确解释相关惯性现象第9页过程与方法1经过对历史回顾，感知伽利略和亚里士多德对力和运动关系不一样认识；2经过对伽利略理想试验探究，知道理想试验是科学研究主要方法；3经过学习研究，了解牛顿第一定律第10页情感、态度与价值观经过教学活动，体会科学研究方法对人们认识自然规律主要性，激发学生探索自然情感第11页斗转星移，潮起潮落，世间万物都处于不停运动之中不过它们运动形式却千差万别，有沿直线运动，有沿曲线运动，有运动逐步加紧，有运动逐步变慢物体为何运动？运动方式又为何千差万别呢？第12页物体在力作用下，由静止变为运动或由运动变为静止，或者速度大小发生了改变，或者速度大小保持不变，但速度方向发生了改变，都称为物体运动状态发生了改变运动状态改变时，物体含有加速度第13页尤其提醒：判断运动状态是否改变即判断物体运动速度是否改变，可能是速度大小发生了改变，也可能是速度方向发生了改变，或者速度大小和方向都发生了改变，个别同学往往只从速度大小这首先去考虑，忽略了速度矢量性第14页1亚里士多德观点物体受到力作用才能运动，没有力作用，物体就要停下来第15页2伽利略理想斜面试验如图甲所表示，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面，假如没有摩擦力，小球将上升到原来高度如图乙所表示，假如第二个斜面倾角减小，小球在这个斜面上到达原来高度就要经过更长旅程继续减小第二个斜面倾角，如图丙所表示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来高度，而将沿水平面以恒定速度连续运动下去第16页试验结论：伽利略理想斜面试验得出结论是：力不是维持物体运动原因，而是改变物体运动状态原因知识拓展：伽利略用“试验科学推理”方法推翻了亚里士多德观点伽利略斜面试验是理想试验，它反应了一个物理思想，它是建立在可靠事实基础上，以事实为依据，以逻辑推理为指导，抓住主要原因，忽略次要原因，从而深刻揭示了自然规律第17页3笛卡儿观点：除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止或匀速直线运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而是保持在直线上运动第18页1内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面力迫使它改变这种状态2意义：澄清了力概念：力是改变运动状态原因，而不是维持物体运动原因指出了力和运动定性关系，不受外力作用物体，将保持匀速直线运动状态或静止状态揭示了一切物体含有一个固有属性惯性，所以牛顿第一定律又叫惯性定律第19页尤其提醒：(1)牛顿第一定律所描述是物体不受外力作用状态，是一个理想化状态，即使不能由试验直接证实，但可经过理想试验科学外推得出(2)物体所受合外力为零时，从运动效果来说，相当于物体不受力，所以也能够应用牛顿第一定律解释它运动状态第20页1惯性物体含有保持原来匀速直线运动状态或静止状态性质，叫做惯性惯性是物体固有属性，与物体受力情况及运动状态无关，人们只能“利用”惯性而不能“消除”惯性(1)惯性与运动状态无关：不论物体处于怎样运动状态，惯性总是存在当物体原来静止时，它一直“想”保持这种静止状态；当物体运动时，它一直“想”以那一时刻速度做匀速直线运动第21页尤其提醒：即使运动状态发生了改变，物体仍含有惯性，正因为物体含有惯性才需要外力作用，若没有惯性，那么改变物体运动状态时也就不需要外力作用了第22页(2)惯性没有方向(3)物体惯性表现方式当合外力为零时，它表现为保持物体运动状态不变当物体受到合外力不为零时，它表现为物体运动状态改变难易程度当物体含有某速度，则其惯性将力图保持这一速度，当物体受不为零协力时，物体便不能保持这一速度，运动状态要发生改变，物体惯性与外力作用这一对矛盾统一，形成宏观物体多样化运动第23页2惯性和惯性定律区分区分惯性和惯性定律(1)惯性是物体含有一个固有属性物体含有保持匀速直线运动状态或静止状态性质；惯性定律是一个运动规律物体不受外力作用时能够保持静止状态或匀速直线运动状态属性不一样于规律，这是它们区分第24页(2)惯性也能够了解为全部物体都企图保持原来运动状态，这种企图能否实现决定于物体受力情况，当物体不受外力(或所受合外力为零)，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，惯性定律揭示了物体惯性，正因为物体有惯性，故物体运动不需要力来维持，这是它们联络 3.质量(1)从物质角度了解：物体含有物质多少叫做质量(2)从惯性角度了解：质量是物体惯性大小唯一量度第25页尤其提醒：区分物体“运动状态改变难易”、“运动状态改变快慢”与“运动状态改变多少”运动状态改变难易是物体惯性大小表现，是由物体质量决定运动状态改变快慢即为速度改变快慢，是由加速度大小决定运动状态改变多少即为速度改变量大小，是由运动加速度和所经时间共同决定，因为vat.常因三者混同而出现误解第26页4惯性预防和利用当我们需要物体运动状态轻易改变时，应该尽可能减小物体质量；当我们需要物体运动状态不轻易改变时，应该尽可能增大物体质量比如，在跳水运动、体操运动等体育项目中，要求运动员身材瘦小、体重较轻，目标是为了提升身体灵活性，便于做出各种动作；在铅球运动、相扑运动等体育项目中，要求运动员身材高大、体重较重，目标是让身体稳如泰山，状态不易被改变第27页第28页答案：B分析：关于力和运动关系，必须明确力和物体运动无关，力只与物体运动状态改变相关解析：由牛顿第一定律可知，力作用不是使物体产生运动，而是使物体运动状态改变物体假如原来状态是运动，不受力仍将永远运动下去，即物体运动不需要力来维持，所以A、C是错误物体保持静止或匀速直线运动状态，是物体不受力时运动规律，并不是力作用结果，所以D是错误答案是B.第29页假如物体所受协力为零时，对物体作用效果等同于物体不受力，运动规律也与物体不受力时运动规律相同所以力与物体运动关系可表示为：当物体所受协力为零时，物体运动状态不变，当物体所受协力不为零时，其运动状态发生改变第30页规律总结：要把生活中感受和理论问题联络起来，深刻认识运动和力关系，正确了解力不是维持物体运动原因，而是改变物体运动原因克服生活中一些错误直觉印象，建立正确思维习惯第31页变式训练1关于力和运动关系，以下说法中正确是()A物体速度不停增大，表示物体必受外力作用B物体向着某个方向运动，则在这个方向上必受力作用C物体速度大小不变，则其所受合外力必为零D物体处于平衡状态，则该物体必不受外力作用答案：A第32页解析：当物体速度增大时，运动状态发生了改变，而力是改变运动状态原因，故物体必受外力作用，A项正确；物体向某个方向运动，能够不在此方向上受力作用，故B项错误；当物体速度大小不变时，其速度方向可能发生改变，即运动状态可能改变，合外力不一定为零，故C项错误；物体处于平衡状态时，所受合外力为零，并不是物体不受外力作用，故D项错误第33页例2伽利略理想斜面试验将可靠事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反应自然规律，相关试验程序内容以下：减小第二个斜面倾角，小球在这个斜面上依然要到达原来高度两个对接斜面，让静止小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面第34页假如没有摩擦，小球将上升到释放时高度继续减小第二个斜面倾角，最终使它成为水平面，小球将沿水平面做连续匀速运动请按先后次序排列，并指出它终究属于可靠事实，还是经过抽象思维得出推论，以下选项正确是(圆圈内数字表示上述程序号码)()第35页A事实事实推论推论B事实推论推论推论C事实推论推论推论D事实推论推论推论答案：C第36页解析：以为事实，减小摩擦，则小球上升到另一斜面高度增加；假如没有摩擦，小球将上升到释放时高度，推理得出结论.减小第二个斜面倾角，小球仍将抵达释放高度，得到结论.继续减小第二个斜面倾角，最终使它成为水平面，小球将达不到释放时高度，故将沿水平面连续运动；高度上升是速率减小原因，因为高度不变，因而速度不变，推理得结论.第37页规律总结：(1)伽利略理想试验只是一个想象中试验，实际中无法验证(2)反应了一个物理思想，它是建立在可靠事实基础之上，以抽象思维为指导，抓住了主要原因，从而揭示了正确自然规律第38页变式训练2关于伽利略理想试验，以下说法正确是()A完全是理想，没有事实为基础B是以可靠事实为基础，经科学抽象，深刻反应自然规律C没有事实为基础，只是理想推理D以上说法都不对答案：B第39页解析：真实试验是一个实践活动，是能够经过一定试验器材和试验方法而实现试验“理想试验”是一个思维活动，是人们在抽象思维中构想出来而实际上无法做到“试验”第40页“理想试验”并不是脱离实际主观臆想，它是以实践为基础，是在真实科学试验基础上抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，是以一定逻辑法则为依据，而这些逻辑法则，都是从长久社会实践中总结出来，并为实践所证实了理想试验能够深刻地揭示自然规律第41页例3假如正在做自由落体运动物体重力突然消失，那么它运动状态应该是()A悬浮在空中不动B运动速度逐步减小C做竖直向下匀速直线运动D以上三种情况都有可能答案：C第42页解析：由题意可知，正在做自由落体运动物体一定含有速度，而且仅受重力作用假如重力突然消失，则物体就不受外力作用，依据牛顿第一定律，撤去外力作用物体应该保持它撤消外力时运动状态，所以该物体应该做竖直向下匀速直线运动第43页规律总结：牛顿第一定律学习后纠正以下错误认识：(1)认为运动物体一定受到力作用(2)认为物体向哪个方向运动，就受向那个方向力(3)物体受力越大，速度越大第44页变式训练3如图所表示，在一辆表面光滑小车上有质量不等(m1m2)两个小球，两小球原来与车一起匀速运动当车突然停顿时，不考虑空气阻力，两个小球()A可能相碰B一定相碰C一定不碰D无法确定答案：C第45页解析：小车表面光滑，小球在水平方向不受任何力作用，原来两个小球与车速度相同，当车突然停顿后，因为惯性，两小球速度不变，所以一定不相碰选项C正确第46页例4以下说法正确是()A惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来性质B物体惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态性质C物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态，有惯性；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因而就无惯性D惯性是物体固有属性，与运动状态和是否受力无关答案：D第47页解析：惯性是物体固有属性，与运动状态无关，故A错；有外力作用时，物体运动状态发生改变，但运动状态改变不等于物体惯性改变“克服惯性”、“惯性消失”等说法均是错误，不论物体是否受外力作用，其惯性是不能被改变，故B、C错物体惯性由物体本身决定与运动状态和受力无关，故D正确第48页规律总结：惯性是物体固有属性，物体在任何情况下都有惯性(1)质量是惯性大小惟一量度，质量越大，惯性越大，物体运动状态越难改变；质量越小，惯性越小，物体运动状态越易改变(2)利用惯性解释相关现象时，通常可按下面步骤思索分析：明确研究物体原来处于怎样运动状态当外力作用在该物体某一部分(或外力作用在与该物体相关联其它物体上)时，这一部分运动状态改变情况该物体因为惯性将保持怎样运动状态，最终会出现什么现象第49页变式训练4有一仪器中电路如图所表示，其中M是质量较大一个金属块，两端与弹簧相连接将仪器固定在一辆汽车上，当汽车开启时，哪只灯亮？当汽车急刹车时，哪只灯亮？为何？第50页答案：当汽车开启时，绿灯亮；当汽车急刹车时，红灯亮解析：当汽车开启时，汽车速度变大了，而金属块因为惯性，将保持原来静止状态，从而使绿灯所在电路被接通，所以开启时绿灯亮；反之，急刹车时，汽车速度变小了，而金属块因为惯性，将保持原来速度运动，从而使红灯所在电路被接通，所以急刹车时红灯亮当汽车匀速行驶时，弹簧将使金属块复位，两灯均不亮第51页一、理想试验魅力1伽利略猜测十七世纪意大利科学家_，他在大量试验基础上明确指出：在水平面上运动物体会停下来，是因为受到_缘故；假如没有_，物体将保持自己速度_第52页2笛卡儿补充与完善与伽利略同时代法国科学家_深入补充和完善了伽利略观点，明确指出：除非物体受到力作用，物体将永远保持其_或_状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在_上运动第53页二、牛顿第一定律(惯性定律)1内容一切物体总保持_状态或_状态，除非作用在它上面力迫使它_这种状态这就是牛顿第一定律，又叫做_2惯性物体含有保持_或_状态性质，我们把这个性质叫做_第54页三、惯性与质量(1)在受到相同作用力时，决定物体运动状态改变难易程度惟一原因就是它们_由此我们得出结论：描述物体惯性物理量是它们_(2)质量只有大小，没有方向，它是_第55页自主校对：一、1.伽利略摩擦阻力摩擦阻力一直运动下去2.笛卡儿静止匀速直线运动直线二、1.匀速直线运动静止改变惯性定律2.匀速直线运动状态静止惯性三、1.质量质量2.标量第56页1下面是摘自上个世纪美国报纸上一篇小文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球过程中，飞船内宇航员经过无线电与在家中上小学儿子汤姆通话宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上全部推进机，正向月球飞去”汤姆：“你们关闭了全部推进机，那么靠什么力量推进火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大约是伽利略在推进飞船向前运动吧”若不计星球对火箭作用力，由上述材料可知以下说法错误是()第57页A汤姆问话所表达物理思想是“力是维持物体运动原因”B宇航员答话所表达物理思想是“力是维持物体运动原因”C宇航员答话所表达物理思想是“物体运动不需要力来维持”D宇航员答话真实意思是火箭正在依靠惯性飞行答案：B第58页解析：宇航员答话所表达物理思想是：运动物体不需要力来维持，B错误第59页2关于惯性在实际中应用，以下说法中不正确是()A工厂里机床，都是要使其底座质量大一些，以增大它惯性B手扶拖拉机飞轮，做得很粗笨，目标是增大其惯性，以确保其运转尽可能均匀C战斗机投入战斗时，必须丢掉副油箱，减小惯性，以保持其运动灵活性D为了保持物体平衡，只要尽可能增大它惯性就能够了答案：D第60页解析：质量是惯性大小量度，质量小，惯性小，运动状态轻易改变，A、B、C正确；保持物体平衡能够降低重心及增大接触面积，D错误第61页3火车在长直水平轨道上匀速行驶，在火车天花板上用软质电线挂一电灯，怎样由电灯位置判断火车是否在匀速行驶中？为何？若突然加速或减速呢？答案：能由电灯位置判断火车是否在匀速行驶若电灯位置一直竖直向下不变，则表示火车是在匀速行驶中；若火车突然加速，因为惯性电灯会向后摆；若火车突然减速，因为惯性，电灯会向前摆第62页安全带与安全气囊当代汽车设计十分重视安全，安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全两个主要装置道路交通事故各种多样，其中对车内人员造成伤害，大多是因为运动中车辆与其它物体(车辆或障碍物)发生碰撞从力学观点看，运动车辆受到碰撞突然停顿，但车内人员在惯性作用下仍以碰撞前速度向前运动，结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞，因而造成伤害设置安全带和安全气囊目标就是尽可能防止或减轻第二次碰撞对车内人员伤害第63页安全带是20世纪60年代初创造，经过40多年发展，现在安全带均由强度极大合成纤维制成，带有自锁功效卷收器，采取对乘员肩部和腰部同时实现约束V形三点式设计系上安全带后，卷收器自动将其收紧，一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚，安全带因乘员身体前冲而发生猛烈拉伸，卷收器自锁功效便马上发挥作用，瞬间卡住安全带，使乘员紧贴座椅，防止第二次碰撞第64页安全气囊是安全带辅助设施，于1990年问世，在车辆发生碰撞瞬间，控制模块会对碰撞严重程度马上做出判断，若确认安全带已不能承受，便在1/100s内使气囊充气，让乘员头、胸部与较为柔软有弹性气囊接触，减轻伤害最新式汽车还安装了防侧撞气囊，今后可能在汽车其它位置上也会装上安全气囊，相关机构统计数据表明，在全部可能致命车祸中，假如正确使用安全带，能够挽救约45%生命，假如同时使用安全气囊，这一百分比将上升到60%.第65页