資源簡介

3.1牛頓三定律的理解
【學習目標】1.理解牛頓三定律的內容，了解伽利略的理想實驗
2.熟練掌握牛頓運動定律的應用步驟，能利用牛頓定律解決實際問題
【重難點】牛頓三定律的理解與應用
【導入環節】請寫出牛頓三定律的內容：
（1）牛頓第一定律：一切物體總保持 狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的 迫使它改變這種狀態。
（2）牛頓第二定律：物體 的大小跟它受到的 成正比，跟它的質量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 。
（3）牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向 ，作用在 。
【思考環節】
一、牛頓第一定律 慣性
1.月球表面重力加速度約為地球表面的1/6，同一物體在月球表面下落更慢。該物體在月球表面和地球表面的重力和慣性大小相同嗎？
2.伽利略的理想實驗揭示了力 維持運動的原因。
例1.關于牛頓第一定律,下列說法正確的是(　　)
A.不受力作用的物體是不存在的,故牛頓第一定律的建立毫無意義
B.牛頓第一定律是從實驗現象歸納總結出來的
C.牛頓第一定律表明,物體在任何狀態下都具有慣性
D.牛頓第一定律表明,外力的作用會改變物體的慣性
例2.如圖所示為伽利略設計的斜面實驗。伽利略理想實驗是將可靠的事實和理論思維結合起來,能更深刻地反映自然規律。下面給出了伽利略斜面實驗的四個事件:
①減小斜面BC的傾角(圖中BC'),小球將通過較長的路程,仍能到達原來的高度。
②由靜止釋放小球,小球沿斜面AB滾下,滾上另一斜面BC,如果有摩擦力,小球不能到達與原來等高的C;若減小斜面的粗糙程度,小球到達另一斜面上的最高位置越來越接近C。
③如果沒有摩擦,小球將上升到原來的高度。
④繼續減小BC的傾角,最終使它水平,小球將沿水平面以恒定速度一直運動下去。
對事件性質的判斷及排序,正確的是(　　)
A.事實②→推論①→事實③→推論④
B.事實②→推論③→事實①→推論④
C.事實②→推論①→推論③→推論④
D.事實②→推論③→推論①→推論④
二、牛頓第二定律　力學單位制
1.請辨析基本量、基本單位、導出量、導出單位的區別與聯系。
2.國際單位制中除發光強度外的另外六個分別是什么？
例3.求物體（質量為m）加速度：(動摩擦因數均為μ)
(1)沿粗糙水平面滑行的物體 (2)沿光滑斜面滑行的物體
(3)沿粗糙斜面下滑的物體 (4)沿粗糙斜面上滑的物體　
(5)受斜向上沿粗糙水平面運動的物體　
三、牛頓第三定律
1.猴子被靜止吊在樹枝上，我們分析猴子所受的力。猴子受到重力G，還受到樹枝對它的拉力F。樹枝同時會受到猴子對它的拉力F’,試分析哪兩個力是平衡力？哪兩個是作用力與反作用力？
例4. 新華社西昌3月10日電“芯級箭體直徑9.5米級、近地軌道運載能力50噸至140噸、奔月轉移軌道運載能力15噸至50噸、奔火(火星)轉移軌道運載能力12噸至44噸……”這是我國重型運載火箭長征九號研制中的一系列指標，已取得階段性成果，預計將于2030年前后實現首飛。火箭點火升空，燃料連續燃燒的燃氣以很大的速度從火箭噴口噴出，火箭獲得推力。下列觀點正確的是(　　)
A. 噴出的燃氣對周圍空氣的擠壓力就是火箭獲得的推力
B.因為噴出的燃氣擠壓空氣，所以空氣對燃氣的反作用力就是火箭獲得的推力
C.燃氣被噴出瞬間，火箭對燃氣的作用力就是火箭獲得的推力
D.燃氣被噴出瞬間，燃氣對火箭的反作用力就是火箭獲得的推力
例5.一個箱子放在水平地面上，箱內有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環，箱與桿的質量為M，環的質量為m，如圖所示。已知環沿桿勻加速下滑時，環與桿間的摩擦力大小為Ff，重力加速度為g，則此時箱子對地面的壓力大小為(　　)
A.Mg＋Ff B.Mg－Ff
C.Mg＋mg D.Mg－mg
【議環節】例2、例3、例5
【展環節】例2、例5
【評環節】1.慣性的性質、伽利略的理想實驗
2.牛頓第三定律的綜合應用
【檢環節】
1.如圖所示，滑板運動員沿水平地面向前滑行，在橫桿前相對于滑板豎直向上起跳，人與滑板分離，分別從橫桿的上、下通過，忽略人和滑板在運動中受到的阻力，則運動員(　　)
A.起跳時腳對滑板的作用力斜向后
B.在空中水平方向先加速后減速
C.越過桿后落在滑板的后方
D.越過桿后仍落在滑板上起跳的位置
2.我國新一代載人飛船返回實驗艙已于2020年5月8日順利返回地面,返回艙質量約為5.4×103 kg。某一次進行返回地面的測試時,返回艙在某處彈射出三朵主傘構成傘群,通過傘群減速,安全返回地面,可將這一運動視為豎直方向的勻減速直線運動,加速度大小為1.0 m/s2,三根主傘的傘繩a、b、c均與豎直方向成θ角,已知sin θ=0.44,cos θ=0.90,g取10 m/s2,則返回艙在下落過程中主傘傘繩a上的拉力大小約為(　　)
A.2.80×103 N　　
B.1.72×104 N
C.2.20×104 N　　
D.6.84×104 N
3. 一質點做勻速直線運動。現對其施加一恒力，且原來作用在質點上的力不發生改變，則(　　 )
A．質點速度的方向總是與該恒力的方向相同
B．質點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直
C．質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同
D．質點單位時間內速率的變化量總是不變
4.如圖所示，用輕質彈簧將籃球拴在升降機底板上，此時彈簧豎直，籃球恰好與光滑的側壁和光滑的傾斜天花板接觸，在籃球與側壁之間裝有壓力傳感器，當升降機沿豎直方向運動時，壓力傳感器的示數逐漸增大，某同學對此現象給出了下列分析與判斷，其中可能正確的是(　　)
A.升降機正在勻加速上升
B.升降機正在勻減速上升
C.升降機正在加速下降，且加速度越來越大
D.升降機正在減速下降，且加速度越來越大
5.傾角為θ＝30°的光滑斜面上，質量m＝3kg的物塊在恒力F的作用下，從斜面底端勻加速上滑，經3s后，撤去力F，又經過3s，物塊恰好滑回斜面底端，已知重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）力F的大小和前3s內物塊的位移大小；
（2）物塊滑回底端時的速度大小。
3.1牛頓三定律的理解參考答案
例1.C　
解析：雖然不受力作用的物體是不存在的,但牛頓第一定律給出了物體不受力時的運動規律,是整個牛頓力學的基礎,是有意義的,故A錯誤;牛頓第一定律是牛頓在伽利略等前人實驗的基礎上,根據邏輯推理得出的,是以實驗為基礎,但又不是完全通過實驗得出的,故B錯誤;慣性與運動狀態無關,即不論是運動的還是靜止的物體都具有慣性,故C正確;慣性僅由物體的質量決定,與外力無關,故D錯誤。
例2.D　
解析：先是事實情景:由靜止釋放小球,小球沿斜面AB滾下,滾上另一斜面BC,高度幾乎與原來相同;根據以上事實推出:如果沒有摩擦,小球將上升到原來的高度,根據這個推論,再進一步推出:減小斜面BC的傾角(圖中BC'),小球將通過較長的路程,仍能到達原來的高度,最后得出繼續減小BC的傾角,最終使它水平,小球將沿水平面以恒定速度一直運動下去,即力不是維持物體運動的原因;則對事件性質的判斷及排序正確的是:事實②→推論③→推論①→推論④。故選D。
例4. 答案　D
解析:噴出的燃氣對周圍空氣的擠壓力，作用在空氣上，不是火箭獲得的推力，故A錯誤； 空氣對燃氣的反作用力，作用在燃氣上，不是火箭獲得的推力，故B錯誤； 燃氣被噴出瞬間，燃氣對火箭的反作用力作用在火箭上，是火箭獲得的推力，故C錯誤，D正確。
例5.答案　A
解析　環在豎直方向上受重力及箱子內的桿給它的豎直向上的摩擦力Ff，受力情況如圖甲所示。根據牛頓第三定律，環應給桿一個豎直向下的摩擦力Ff′，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力FN及環給它的摩擦力Ff′，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態，可得FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg。根據牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力大小，即FN′＝Mg＋Ff，故選項A正確。
【檢環節】
1.答案　D
解析　由于運動員相對于滑板豎直向上起跳，與滑板在水平方向無力的作用，故二者水平方向速度始終相同，越過桿后仍落在滑板上起跳的位置，選項D正確。
2.答案　C
3.解析：選BC　質點原來做勻速直線運動，說明所受合外力為0，當對其施加一恒力后，恒力的方向與原來運動的速度方向關系不確定，則質點可能做直線運動，也可能做曲線運動，但加速度的方向一定與該恒力的方向相同，選項B、C正確。
4.答案　C
解析　由題意知，升降機靜止時，籃球處于平衡狀態，只受重力和彈簧彈力，有FT＝mg；在豎直方向運動時，側壁的彈力增大，受力分析如圖所示，有FNsin θ＝F，FNcos θ＋mg－FT＝ma，解得a＝，加速度方向向下，大小在增大，可能的運動情況是加速下降或減速上升，故只有C正確。
5.【答案】（1）20N；7.5m；（2）10m/s
【詳解】
（1）前3s，設加速度大小為a1
由牛頓第二定律
F－mgsinθ＝ma1
位移為
x＝a1t2
3s末，速度為
v1＝a1t
后3s，設加速度大小為a2，由牛頓運動定律
mgsinθ＝ma2
位移為
－x＝v1t－a2t2
解得
F＝mgsinθ＝20N
x＝7.5m
（2）設物塊滑回底端時的速度大小為v2，整個過程由動能定理
Fx＝mv－0
解得
v2＝10m/s

展開更多......

收起↑