【学习目标】
(1)掌握牛顿第一定律,并能应用其解释有关现象
(2)理解惯性的概念和惯性大小的量度
(3)理解运动和力的关系
(4)掌握牛顿第二定律的内容和表达式 【重难点学习内容】
(1)正确理解牛顿第一定律和惯性的概念
(2)正确理解运动和力的关系
(3)掌握牛顿第二定律
学习内容: 一、 牛顿第一定律 1、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、惯性: 物体保持原有的匀速直线运动状态或静止状态的性质。
惯性是一切物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关,质量是物体惯性大小的量度。
有的同学认为:“惯性与物体的运动速度有关,速度越大惯性越大,速度越小惯性越小”是错误的。
3、理解: (1)牛顿第一定律并不是由实验直接总结出来的,它是伽利略通过理想斜面实验和逻辑推理总结得出的。
理想斜面实验并不是真正的实验,而是一种逻辑推理。它和理想化的模型一样,是在抽象思维中创造的理想过程,但是它是建立在可靠事实的基础上的,在真实的实验基础上,抓住主要因素、忽略次要因素,可以深入揭示现象的本质,它是科学研究中的一种重要方法。
(2)它描述的是物体不受外力时的运动规律,是独立的规律,并不是牛顿第二定律的特例。
(3)它的意义在于指出了一切物体都有惯性,指出力并不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
4、运动状态的改变 描述物体运动状态的物理量是速度,运动状态不变意味着速度大小、方向都不改变。而运动状态变化意味着速度的变化量不为零,有加速度产生,可知力不仅是改变物体运动状态的原因,还是使物体产生加速度的原因。
力是物体之间的相互作用
力是改变物体运动状态的原因
力是使物体产生加速度的原因
二、牛顿第二定律 1.内容: 物体的加速度跟物体所受的外力成正比,跟物体的质量成反比。
2.公式: a∝F/m或F∝ma
写成等式为F=kma
若F、m、a的单位选择合适,可使k=1
在国际单位制中,取m:kg,a:m/s2,F:N
“牛顿”单位的由来:使质量为1kg的物体,产生1m/s2的加速度所需要的力的大小,叫做1N,即1N=1kg·m/s2
可见:公式中的物理量都使用国际单位制中的单位时,k=1,这时牛顿第二定律可简化为:F=ma
3.上面讲的是物体受到一个力作用的情况。物体受到几个力作用的时候,牛顿第二定律的公式也是正确的,不过这时F代表所受外力的合力。牛顿第二定律的更一般的表述是: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。
牛顿第二定律公式就写成是:F合=ma
性质1:逻辑性 力与加速度是因果关系,它突出了力是改变运动状态的原因,即是产生加速度的原因。决不可由公式得出力与加速度成正比,与质量也成正比的错误结论。
性质2:矢量性 F=ma为矢量式,即加速度与合外力的方向总保持一致。力总是与运动变化相联系,而与运动状态无关,即加速度的方向总是与合外力的方向一致,与速度方向不一定一致。
性质3:瞬时性 加速度与力的关系是瞬时关系,当力发生变化时,加速度也随之发生变化。 当F=0时a=0,物体就处于静止或匀速直线运动状态,从这个意义上讲,牛顿第一定律可以说是牛顿第二定律的特例。 当F为恒力时,a为恒定不变,物体作匀变速直线运动。 当F发生变化时,a立刻发生变化,物体作变速运动。 可将瞬时性概括为:同生、同灭、同变化。
性质4:独立性 牛顿第二定律中的力F虽然为合外力,但由力的独立作用性可知,每个力独立作用在物体上都会独立产生各自的加速度,而合外力产生的加速度就等于各加速度的矢量合。
4、应用牛顿第二定律的基本步骤 (1)选取研究对象,正确分析物体的受力情况
(2)建立坐标系,把力沿着所建立的坐标轴分解
(3)分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程
(4)根据方程进行求解
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