高一物理第三章牛顿运动定律第一单元牛顿运动定律

高一物理第三章牛顿运动定律第一单元牛顿运动定律

高一物理第三章牛顿运动定律第一单元牛顿运动定律

一、教法建议

【抛砖引玉】

本章知识是高中物理的基础，也是进一步学习热学、电磁学、原子物理学等其它知识所必须掌握的内容。是高中力学的核心。在整个物理学中占有非常重要的地位。

首先要让学生明确为了研究物体各种运动产生的实质就必须研究运动与力的关系。而牛顿运动定律就是为这一问题总结的规律。

在介绍牛顿第一定律时，要讲好伽里略实验，这个实验一定要给学生演示，为减小两斜面相接处对滚球的阻碍，两个斜面相接时一定要角度尽量的大（最好大于150°），两斜面要靠紧，滚球要用直径大一点的钢球（如直径为2厘米或3厘米的钢球）。实验时为了说明摩擦的影响，可先比较一个铺上毛巾和一个不铺毛巾的运动情况以强调摩擦的作用。而后，撤掉毛巾，再比较当加大角度时，钢球越滚越远的情况而总结规律。

有条件的地方还可用汽垫导轨来演示，让学生观察阻力很小时物体近似做匀速直线运动的现象，使学生的印象更加深。

从实验可以总结出：(1)力不是物体运动的原因；(2)没有力作用，一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质；(3)外力可迫使物体改变运动状态。

在研究牛顿第二定律时，课本的实验是很直观的，但比较粗略，只能定性说明，有条件的学校可选用汽垫导轨做实验，得出数据来进行比较，得出定量关系，效果更好，同时也使学生增强了实验及观察的能力。

在应用牛顿定律解题时，要通过典型例题的分析使学生掌握解决力学题的基本思路，提高学生的分析问题和解决问题的能力。

【指点迷津】

本章在力学中被称为动力学。它与运动学的内容关系非常密切，

它主要是解决了物体为什么作各种不同形式运动的原因。本部分内容是学好整个力学的关键，因此同学们要高度重视。

本章的中心知识是牛顿的第一、第二定律，研究的中心问题是运动和力的关系。在利用牛顿定律解决问题时，这是学习力学的重点也是难点。它是静力学、运动学、动力学的综合利用。在解题过程中，首先要做好对物体的受力分析，其次在分析题意和列方程时，要紧紧抓住加速度这一个关键物理量。因为它是运动学公式和动力学公式的桥梁，它既能表现物体运动状况又能反应物体受力情况。

1.牛顿第一定律：人类认识运动和力的关系是经过了长期的探索，意大利科学家伽里略研究运动和力的关系的思想方法是我们同学应该很好的理解和学习的。牛顿则是在总结了前人研究成果的基础上，总结了物体在没有受到外力作用时的运动规律。这条规律的意义在于：

(1)该定律中所说的物体是视为质点的。

(2)说明了物体处于静止状态或匀速直线运动状态的原因是：物体没受到外力作用。

在实际中，物体不受外力作用是很难实现的，但物体所受外力的合力为零是存在的，当物体受的合外力为零时是与物体不受外力作用是等效的。所以此时物体也必定是处于静止或做匀速直线运动。

(3)指出了一切物体具有惯性，惯性是物体本身所具有的属性，与外界因素无关，与物体处于何种状态，速度和加速度的大小无关。而物体惯性之大小的唯一量度是物体本身质量的大小。

物体的这种性质，在物体不受外力作用（或所受合外力为零时），表现为保持原来的运动状态，即静止或做匀速直线运动；在物体受外力作用，且合力不为零时，是表现为物体运动状态改变的难易不同。

(4)力是使物体运动状态改变的原因，也是使物体产生加速度的原因。

2.牛顿第二定律：这个定律是牛顿运动定律的核心，由于这个定律将力与描述物体运动状态变化的物理量──加速度的因果关系定量地联系起来，所以该定律对运动和力的关系作了更深刻的揭示。

(1)它反映了合外力作用的瞬时效果，合外力和加速度都是矢量。

只有当合外力的大小不变，方向都与物体运动的初速度在一条直线上，这时物体运动就是我们在运动学中所研究的各种运动，如下表：物体受力情况

物体加速

度的特征物体运动形式

实例运动性质运动轨迹

物体受合外力

为零时

即∑F = 0加速度为零

即(a = 0)

静止

匀速直线

物体受合外力

为恒力

即∑F = c且方向与υ0相同加速度为恒量，方向

与υ0同向

a= c′

匀加速直线

自由落体运动

竖直下抛运动

物体受合外力为恒力，且方向与υ0反向

∑F = c 加速度为恒量，方向

与υ0反向

a= c′

匀减速直线竖直上抛运动

(2)力作用在物体上直接产生的效果是加速度而不是速度。不能认为物体的速度方向就是合外力的方向，也不能认为物体的速度大时所受的合外力就大。合外力的大小只能决定物体受该合力作用瞬间所产生的加速

度，与该瞬间的速度无关，即物体所受的合外力与物体的加速度

互为因果关系，而不是与速度互为因果关系。

(3)要注意只有F的单位用牛顿，m的单位用千克，a的单位用米／秒2时，三者间的数量关系为F = ma，即力等于质量和加速度的乘积。但千万不可把ma视为物体受的力，ma只能视为力F的瞬时效果。

3.力学单位制：物理量的单位是在选定几个基本物理量的单位作为基本单位的基础上，运用联系基本物理量与其它物理量间关系的物理公式加以确定的，如牛顿第二定律公式：

F = kma中，基本物理量为长度、质量、时间，它们的单位分别为千克、米和秒。这样确定质量选千克、加速度选米／秒2，而确定的力的单位为牛顿，此时，F = kma中k = 1。牛顿这个单位就是这样确定的。这样推导出来的单位叫做导出单位，由基本单位和导出单位组成的系统称为单位制。

在力学中规定长度、质量和时间三个物理量为基本物理量，这三个基本物理量所选定的单位即为基本单位。如果三个基本物理量选定不同的单位做基本单位，那么其它物理量的导出单位也就有所不同，这样就可组成不同的力学单位制。常用的力学单位制有两种：

(1)国际单位制：（也叫米·千克·秒制）

(2)厘米·克·秒制：

在解题时，首先要确定选用哪种单位制，然后将已知量的单位一律化为该单位制中的相应单位，最后解得的未知量一定是该单位制中应取的单位。

4.牛顿运动定律的应用：运用牛顿第二定律和运动学知识，不但能根据物体受力情况和运动的初始条件确定物体的运动情况，而且也能根据物体运动情况来确定物体所受的力。其中沟通动力学规律和运动学规律的桥梁就是物体的加速度。即：

牛顿第二定律 ===== 运动学公式

(1)解题的基本思路：

若已知物体受力情况求解运动情况时，上式中向右指向的箭头便表示了解题思路。即根据受力情况，从牛顿第二定律入手求出物体的加速度，然后根据物体运动的性质，选择相应的运动学公式求解物体