第十二章牛一定律和二力平衡.docx
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第十二章牛一定律和二力平衡
本讲教育信息】
一.教学内容:
第十二章 牛一律和二力平衡
(一)课程标准要求
1.知识与技能
(1)知道牛顿第一定律内容
(2)知道惯性概念
(3)知道牛顿第一定律和惯性区别
2.过程与方法
(1)通过活动体验任何物体都有惯性
(2)探究摩擦力对物体运动的影响
3.情感态度与价值观
通过活动与阅读感受科学就在身边
(二)重点难点突破
重点1:
牛顿第一运动定律
物体在不受力的情况下总保持 状态或 直线运动状态。
指的是原来静止的物体不受力的作用要保持原来的静止状态,原来是运动的物体不受力的作用要保持原来的匀速直线运动状态。
所以力不是 物体运动的原因。
注意:
牛顿第一定律是通过分析事实,再进一步概括、推理得出来的。
[例1]如图1中A、B两物体在光滑的水平面上随小车一起向前运动,当小车突然停止,而A、B物体在没离开平面前的运动情况是( )
A.一直运动下去,不能碰在一起 B.一直运动下去且碰在一起
C.随小车一起停止 D.都做减速运动
图1
分析:
运动的物体在不受力的作用时将保持匀速直线运动状态。
因为A、B两物体原来在光滑的水平面上运动。
当小车停止,运动方向上也不受力的作用时,A、B两物体将保持原来的匀速运动状态。
答案:
A
重点2:
惯性
惯性是要保持原来 的性质:
其大小只与 的大小有关而与外界因素(是否运动、运动快慢)无关;因为一切物体都有质量,所以惯性是一切物体都有的性质。
比较:
牛顿第一定律与惯性有着本质的区别,惯性是一切物体都有的性质,而牛顿第一定律讲的是物体不受力时物体的运动状态。
[例2]有关惯性的说法,下面正确的是( )
A.运动的物体有惯性,而静止的物体没有惯性
B.运动的物体比静止的物体惯性大
C.一切物体都有惯性
D.物体只有受力时才有惯性
分析:
惯性是一切物体都有的性质,其大小只与质量有关。
答案:
C
难点:
关于惯性现象的解题
惯性现象是自然界和日常生活中普遍存在的现象。
我们在分析惯性现象时,可按以下步骤进行:
①审清题意,明确研究对象是哪一个物体;②认清研究对象的运动状态,即研究对象原来是运动的还是静止的;③分析研究对象在运动过程中,是否受到能够改变它原来运动状态的力的作用。
如果研究对象的某一部分受到力的作用,该部分的运动状态就要改变;而研究对象的另一部分如果没有受到力的作用,由于惯性要保持原来的运动状态。
研究对象的不同部分就会发生相对运动,这就是分析和解释的惯性现象。
点拨:
解释此类型题目的关键是确定好研究对象原来的运动状态。
[例3]如图2中汽车紧急刹车时,乘客为什么向前倾倒?
图2
分析:
①研究对象:
乘客(身体和脚)。
②研究对象原来的运动状态:
乘客(身体和脚)随汽车一起向前运动。
③研究对象的受力情况和运动状态变化情况:
汽车刹车时,乘客的脚受车厢底板的摩擦作用,运动状态发生变化,由运动变为静止;乘客的身体在水平方向没有受到力的作用,由于惯性保持原来的运动状态继续向前运动,乘客的身体相对于脚向前运动,所以乘客向前倾倒。
答案:
原来人和汽车一起向前运动,当汽车突然刹车时,人的下身受到车的阻力而停止,由于惯性,人的上身仍然要保持原来的状态向前运动,所以仍向前倾倒。
(三)思维能力拓展
利用惯性解释现象
[例4]如图3所示,容器中装有水,当用盖子将容器密封时,有一气泡被密封在里面,当小车突然向右运动时,则气泡的运动方向是( )
A.向左 B.向右 C.静止不动 D.无法确定
图3
分析:
当小车突然向右运动时,水和气泡都会由于惯性而要保持原来的静止状态,但是水的质量大、惯性大,所以质量小、惯性小的气泡被迫先改变了运动状态而向右运动。
答案:
B
拓展延伸:
本题所考知识点为惯性。
本题的创新之处在于把两个物体的惯性放在同一情况中进行对比分析。
分析解答本题的关键不仅要考虑到气泡有惯性,更要认识到水也有惯性,而且水的惯性比气泡的惯性要大。
跟踪巧练1:
一列火车正在沿笔直的轨道以20m/s的速度匀速行驶,这时从车厢顶部A处脱落一只螺钉,该螺钉落在地板上的位置为( )
A.落在A点正下方A′点 B.落在A′点的前面
C.落在A′点后面 D.落在A′点侧面
答案:
A
提示:
由于螺钉与火车原来一块运动,当螺钉脱落后,由于惯性,螺钉仍然保持原来的运动状态。
又由于重力的作用要向下落。
所以最终落在A点正下方A′点。
(四)综合探究创新
实验、推理能力
[例5](05年芜湖市中考·课政卷)牛顿曾研究过这样一个问题:
他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面,于是牛顿提出了一个“大炮”的设想,图4是他画的“大炮”草图——在地球的一座高山上架起一只水平大炮,以不同的速度将炮弹平射出去,射出速度越大,炮弹落地点就离山脚越远。
他推想:
当射出速度足够大时,炮弹将会如何运动呢?
牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论。
这就是著名的“牛顿大炮”的故事,故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。
(1)研究中牛顿基于的可靠事实是 。
(2)根据以上资料和牛顿的“大炮”草图,推测牛顿当年的重要结论是 。
如今,牛顿当年的推测已变成了现实,人们应用他的推论,利用现代科技制成了 。
图4
分析:
(1)人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面。
(2)抛出物体速度足够大时,物体将离开地球,绕地球旋转,做圆周运动。
人们应用他的推论,利用现代科技制成了人造地球卫星。
答案:
见分析
拓展延伸:
实验与推理相结合是物理学研究中常用的方法之一,如真空中不能传声、牛顿第一定律都是利用这种方法得到结论。
跟踪巧练2:
用绳子拉着重物在光滑的水平面上运动,当重物速度达到
时,绳子突然断裂,重物的速度将( )
A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.立即变为零 D.保持
不变
答案:
D
提示:
当绳子断裂后重物受平衡力作用,运动状态不变。
(五)误区障碍跨越
1.对惯性的理解
惯性不是力。
惯性是物体具有的一种性质,力是物体对物体的作用,它们的本质不同。
不能把惯性说成惯性力,或者说受到惯性作用,不能认为能用力克服惯性,或比较力与惯性的大小。
2.惯性及惯性定律的区别
惯性和惯性定律不同。
惯性是一个物理概念,它反映的是物体的属性,是无条件的,固有的。
惯性定律是物体的运动规律,是客观规律,它的成立是有条件的。
[典型题欣赏]
人从行驶的车上跳下来,为什么容易摔倒?
解答:
人在行驶的车上与车一起运动,当人从车上跳下来时,脚接触地面后停止运动,而人身体的上部由于惯性还要保持向车行驶的方向运动,所以人从行驶的车上跳下来时容易摔倒。
赏析:
这是一道与日常生活联系紧密的有关惯性现象的题目。
这说明物理与我们的生活很贴近,“处处留心皆物理”。
解答这类题可按下列步骤进行:
(1)确认研究对象并弄清它原来处于什么状态;
(2)其中哪个物体(或物体的哪一部分)受力而改变运动状态;(3)哪个物体(或物体的哪一部分)由于惯性继续保持原来的运动状态;(4)发生了某种现象(或造成了某种结果)。
若能很好地理解并能组织恰当的语言加以表述,解释清楚这类有关惯性现象的题目,就可以说你对惯性类的题目的解释不成问题。
研究性学习:
(2004·长春)许多交通事故都与物体的惯性有关,为了减少事故的发生,应该注意交通安全。
请你写出两条注意安全的措施和办法。
(1)_____________________
(2)________________
答案:
(1)保持一定的车距;
(2)禁止超重、超载;(3)严禁客货混装;(4)公交车上要求乘客扶好、坐好;(5)前方有转弯时,要求机动车辆减速慢行;(6)遇大雾天或沙尘暴天气,封闭高速公路;(7)自行车、摩托车不能骑得太快,要限速等。
二力平衡部分
(一)课程标准要求
1.知识与技能
(1)知道平衡力的概念。
(2)知道物体在平衡力的作用下保持平衡状态。
(3)会判断物体是否受平衡力。
2.过程与方法
(1)通过探究,处理实验数据,认识二力平衡条件。
(2)应用二力平衡知识分析、解决简单的问题。
3.情感态度与价值观
通过讨论、交流知道运动状态的变化及原因。
(二)重点难点突破
重点:
平衡力概念及条件
(1)物体受到几个力的作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这几个力是平衡力。
(2)若两个力作用在 物体上同时满足:
大小 、方向 、作用在同一条直线上,则这两个力为平衡力。
概括地说,二力平衡的条件是:
等值、同体、共线、反向。
物体受的平衡力与相互作用力的区别是平衡力作用在同一物体上,相互作用力作用在两个物体上。
比较:
平衡力与相互作用力的异同(下表)
分类
平衡力
相互作用力
定义
物体受到两个力的作用而处于平衡状态,这两个力叫做平衡力
物体间发生相互作用时产生的两个力叫做相互作用力
不同点
1.受力物体是同一个物体
2.性质可能是不相同的两个力
1.分别作用于两个物体上,两物体既是受力物体,同时
又是施力物体
2.性质相同的两个力
相同点
1.二力大小相等,方向相反,且作用在一条直线上
2.施力物体分别是两个物体
[例1]放在桌面上的粉笔盒,受到的平衡力是下列哪一对( )
A.粉笔盒受的重力和粉笔盒对桌面的压力
B.粉笔盒受的重力和桌面对粉笔盒的支持力
C.粉笔盒对桌面的压力和桌面对粉笔盒的支持力
D.粉笔盒对桌面的压力和桌子受到的重力
分析:
二力平衡的条件是:
等值、同体、共线、反向。
A项粉笔盒受的重力和粉笔盒对桌面的压力不是作用在一个物体上,C项粉笔盒对桌面的压力和桌面对粉笔盒的支持力是作用在两个物体上;D项粉笔盒对桌面的压力和桌子受到的重力不是作用在一个物体上且方向不相反。
所以答案应选B。
答案:
B
难点:
判断物体的运动状态
原来静止的物体受平衡力时,保持 状态;受非平衡力时,沿合力方向做 速运动。
原来运动的物体受平衡力时,做 运动;受非平衡力时分为2种情况:
①如果合力方向与物体原来运动方向相同,则物体做加速运动。
②如果合力方向与物体运动方向相反,则物体做减速运动。
拓展:
合力的大小和方向是这样规定:
同一直线上的两个力,如果方向相同,则合力大小是二力之和,方向与它们相同;如果方向相反,则合力大小等于二者之差,方向与大的力方向一致。
[例2]氢气球用绳子系着一个重物,共同以10m/s速度匀速上升,当到达某一个高度时,绳子突然断开,这个重物将( )
A.继续上升一段,然后下落 B.立即下落
C.以原来的速度一直上升 D.以上说法都不对
分析:
重物原来与气球一起匀速向上运动,当绳子突然断开时,重物只受到一个向下的重力,所以物体会向上减速运动,静止后再下落。
答案:
A
(三)思维能力拓展
做匀速直线运动的物体受的是平衡力
[例3]三个质量相同的物体分别受到竖直向上的拉力作用,处于不同的状态,甲静止、乙以5m/s的速度向上做匀速直线运动,丙以5m/s的速度向下做匀速直线运动。
则
、
、
的大小关系是( )
A.
B.
C.
D.
分析:
只要物体做匀速直线运动,都受平衡力,大小都是相等的。
即F=G。
答案:
A
方法提炼:
只要物体做匀速直线运动,受的就是平衡力,力的大小与物体运动的速度无关。
跟踪巧练1:
起重机钢绳吊着一个重2000N的物体,关于钢绳对物体的拉力F的大小,正确的是( )
A.物体静止,F=2000N B.物体匀速下降,F<2000N
C.物体匀速上升,F=2000N D.物体在水平面上做匀速直线运动,F>2000N
答案:
AC
提示:
物体静止或者匀速直线运动,受的都是平衡力
(四)综合探究创新
体积、质量、密度、平衡力等综合知识点
[例4](05年吉林市中考·课改卷)一个正方体质量为6kg,边长为10cm,放置在水平地板上,在10N的水平拉力作用下以0.2m/s的速度做匀速直线运动。
由此请你根据所学的物理知识设计两个问题,并做出解答。
(g=10N/kg)
分析:
由已知条件可设计出若干问题,如正方体的体积、面积、密度,正方体受的摩擦力是多大等。
答案:
如:
①正方体的密度是多大?
正方体体积
,
,所以密度
;②物体受的摩擦力为多大?
由于物体匀速运动,所以摩擦力大小等于拉力的大小,是10N。
评注:
此类型题目能提高综合分析能力,应多加练习。
跟踪巧练2:
我们知道:
“运动物体在平衡力作用下要做匀速直线运动”。
对此,请你利用创造学的“逆反原理”提出一个问题。
答案:
答案不唯一,如做匀速直线运动的物体,一定受平衡力吗?
(五)误区障碍跨越
1.平衡力与相互作用力的区别
相互作用力是二力作用在两个物体上,平衡力是二个力作用在一个物体上。
2.运动和力的关系
只要物体做匀速直线运动,则物体受的即为平衡力,力的大小与物体运动的速度无关。
如:
同一个物体以10m/s的速度向上做匀速直线运动和以20m/s的速度向上做匀速直线运动,物体受的拉力都等于物体受的重力。
3.物体受非平衡力作用时的运动
运动的物体受非平衡力时,不一定向合力方向运动,如地上滚动的小球,合力方向与运动方向相反,这时做减速运动,最后静止,而不是向后运动。
[典型题欣赏]
载有货物的气球总重为2000N,在空中竖直匀速下降时,所受浮力为1800N,求:
①气球受到的合力为多少?
②设气球在上升和下降时所受空气浮力的大小保持不变,则要使它竖直匀速上升,应从气球上至少向外抛出多重的货物?
解答:
①G=2000N,
。
因为气球在空中竖直匀速下降,处于平衡状态,故
②气球在竖直匀速下降时,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和阻力。
因为合力为0,故
。
当气球竖直匀速上升时,应该也受到平衡力,但阻力的方向竖直向下,因为
,故应抛出物体重
。
赏析:
这是一道需要综合运用物体的受力分析,二力平衡等有关知识的题目。
题目很富有综合性、趣味性、探究能力要求较高。
它能很好地考查同学们分析问题。
解决问题的能力。
对培养和提高同学们的思维能力很有帮助,分析时,部分同学容易把阻力的方向弄错,请大家注意。
研究性学习:
图5所示是在公路上匀速行驶的小汽车。
试问:
(1)小汽车受几对平衡力的作用?
(2)为什么说它们是互相平衡的?
图5
(3)我国公安部门规定坐在小型客车前排的驾驶员和乘客都必须有胸前系上安全带(图6)。
这里主要是为减轻下列哪种情况对人造成的伤害( )
A.车速太快 B.车速太慢 C.紧急刹车 D.突然启动
图6
(4)画出图5中汽车受力的示意图。
(5)安全气囊是现代轿车上一项新技术装置,安装在轿车方向盘内,特定情况下会“蹦”出来,以保护人体免受硬物撞击而受伤,如图7所示在哪种情况下,它最有可能“蹦”出来( )
A.轿车在高速公路上行驶时 B.轿车在盘山公路上缓慢行进时
C.轿车前端与其他物体发生猛裂碰撞时 D.轿车启动时
图7
答案:
(1)两对平衡力的作用。
(2)汽车在水平方向受牵引力和摩擦力而做匀速直线运动,因此这二力是平衡力;在竖直方向上受重力和支持力,汽车在竖直方向上没有运动,因此这二力也是一对平衡力。
(3)C
(4)如图所示
(5)C
【模拟试题】
牛顿第一定律
[夯实基础典型题]
一.选择题
1.下列说法正确的是( )
A.验证牛顿第一定律的实验是做不出来的,因此不能肯定牛顿第一定律是正确的
B.验证牛顿第一定律的实验是可以做出来的,因此牛顿第一定律是正确的
C.验证牛顿第一定律的实验是做不出来的,但可以在实验的基础上,经过推理得出
D.以上说法都不正确
2.下面有关惯性的说法,正确的是( )
A.物体在静止时不容易推动,说明物体静止时比运动时的惯性大
B.物体在速度大时不容易停下来,说明物体速度大时比速度小时的惯性大
C.物体受力时运动状态改变快,说明物体受力大时比受力小时的惯性小
D.惯性是物体的固有属性,与其运动状态、受力情况无关
3.物体在不受任何力的作用时,物体将( )
A.一定处于静止状态 B.一定处于运动状态
C.一定做匀速直线运动 D.静止或做匀速直线运动
4.下列现象中,不是惯性现象的是( )
A.人从行驶的车上跳下易倒 B.轰炸机前进中投弹时应提前投
C.人向后划水,使船前进 D.骑自行车突然向左转弯,后座桶中的水向右洒出
二.填空题
5.物体保持静止状态或匀速直线运动状态都叫做物体的运动状态没有发生改变,物体运动状态改变是指物体的 改变、 改变或它们同时改变,要改变物体的运动状态,必须对物体 。
6.在研究牛顿第一定律的实验中,要使小车从 斜面的 高度滑下,目的是为了使小车进入三种不同平面上时,得到 速度。
实验结论,说明物体受到的阻力越小,它的速度 得 ,它的运动时间 。
7.惯性与惯性定律是有区别的,惯性是物体的一种属性,只与其 的大小有关,跟物体的运动状态无关;惯性定律是物体的运动规律,它描述的是物体 时将处于怎样的运动状态。
8.人从行驶的车上跳下来,着地时脚受阻力会停止运动,而人的上身在水平方向上不受外力,由于 还要保持原来的 状态,仍要在车 的方向上继续运动,结果就易向 摔倒。
因此人在跳车时,应向 跳;且人在跳车着地后, 立即停下,应沿车 的方向再跑几步后再慢慢停下,这样就不易摔倒了。
三.简答题
9.衣服上沾有灰土,拍打几下就干净了,为什么?
10.如图1所示,一个完全封闭的车箱,箱顶用细线悬挂一金属小球,车上的人利用惯性现象通过小球的运动状态就可以对车子的运动状态做出初步的判断。
下列几种情况说明小车做什么运动?
①细线竖直,小球静止;②小球向前摆动;③小球向左摆动。
图1
[能力提高典型题]
一.选择题
1.氢气球下用细线悬挂一个小球,两者一起匀速上升,若细线突然断开,则小球( )
A.不再受力 B.立即下降
C.依靠惯性仍然保持原来的速度上升 D.继续上升一段距离后下落
2.下列现象中不能用惯性知识解释的是( )
A.跳远运动员的助跑速度越大,跳远成绩往往越好
B.用力将物体抛出去,物体最终要落到地面上
C.子弹离开枪口后仍能继续高速向前飞行
D.飞行投弹时,不是在目标正上方投弹,而是提前投掷才能命中目标
3.(2004·江苏泰州)《中华人民共和国道路交通安全法》已于2004年5月1日正式实施,为交通安全提供了一定的法律保障。
下列对汽车行驶情况分析正确的是( )
A.速度越大,则惯性越大,汽车就越难以停下
B.刹车后,由于摩擦力减小,因而汽车的速度逐渐减小
C.只要后面汽车的行驶速度小于前面的汽车,就无需对行车间距加以限制
D.汽车行驶速度、车距、路面情况等均是影响交通安全的因素
4.一杯水放在列车水平的桌面上,如果水面突然发生如图2所示的变化,则列车的运动状态可能发生的变化是( )
A.列车突然向右启动 B.列车突然向左启动
C.列车向右运动时突然刹车 D.列车向左运动是突然刹车
图2
5.小刚同学放学回家的路上,脚被石头绊了一下,身子向前跌倒;过了一会不小心脚踩到一块西瓜皮,身子向后摔倒,对这两种情景,下列解释合理的是( )
A.二者脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
B.二者上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来运动状态
C.前者上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来运动状态,后者脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来运动状态
D.前者脚的运动状态改变,而上身由于惯性仍保持原来运动状态,后者上身的运动状态改变,而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
二.填空题
6.汽车在紧急刹车过程中,总要滑行一段距离才能停下来,原因是汽车有 ;当雨天路面有水时,轮胎与地面间的摩擦变 ,在同样车速条件下,汽车在紧急刹车后滑行的距离将比路面没有水时变 ,因此,司机驾车要注意:
“雨天路滑,小心慢行。
”
7.(2005·江西)汽车司机遇到情况紧急刹车时,车上的人由于 要继续向前而倾倒,所以交警时常提醒司机和坐在前排的乘客要系好 。
三.简答题
8.请你运用惯性知识来区分开生蛋和熟蛋。
[拓展探究典型题]
1.(2005·无锡)如图3为探究摩擦力对物体运动的影响的实验。
实验时必须使小车从斜面上同一高度滑下,这是为了使小车在平面上开始运动时的 相同,实验时发现小车受到的摩擦力越小,小车运动得越 。
由此我们可以推断:
假如小车在平面上不受力,它将 。
图3
2.运输液体货车的槽车,液体上有汽泡,如图4所示,当汽车开动和刹车时,气泡将向哪个方向运动?
为什么?
图4
3.阅读材料
汽车刹车之后
现代社会汽车大量增加,发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。
司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器需要一段时间。
这段时间叫反应时间。
在这段时间内汽车要前进一段距离,叫反应距离,从操纵制动器刹车,到车停下来,汽车又要前进一段距离,这段距离叫制动距离。
以上两段距离之和即为汽车的停车总距离。
如图5所示。
图5
下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的公路上以不同的速度行驶时,测得的反应距离和制动距离。
速度/(
)
反应距离/m
制动距离/m
停车总距离/m
40
7
8
15
50
9
13
22
60
11
20
31
80
15
34
49
100
19
54
73
(1)该司机的反应时间最短大约是多少秒钟?
(2)影响汽车制动距离的主要因素是什么?
(3)你认为在雨雪天制动距离将怎样变化?
(4)为了减小交通事故造成的损失与伤害,在公路交通管理中有许多要求和措施,就你知道的写出两条。
二力平衡
[夯实基础典型题]
一.选择题
1.在图6中的两个力,属于二力平衡的是( )
图6
2.若两个力的三要素完全相同,则这两个力( )
A.一定是一对平衡力 B.一定不是一对平衡力
C.可能是一对平衡力 D.条件不够,不能判断是不是一对平衡力
3.有一个杯子放在水平桌面上,下列各对力中是平衡力的是( )
A.桌面对杯子的支持力和杯子所受到的重力
B.杯子对桌面的压力和
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- 关 键 词:
- 第十二章 牛一定律和二力平衡 第十二 定律 平衡