第四章  牛顿运动定律

★新课标要求

1、通过实验，探究加速度与质量、物体受力之间的关系。

2、理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。

3、通过实验认识超重和失重。

4、认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。

★复习重点

牛顿运动定律的应用

★教学难点

牛顿运动定律的应用、受力分析。

★教学方法

复习提问、讲练结合。

★教学过程

（一）知识体系

（二）本章复习思路突破

Ⅰ 物理思维方法

l、理想实验法：它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要思想方法。“理想实验”不同于科学实验，它是在真实的科学实验的基础上，抓主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深层次的抽象思维过程。

惯性定律的得出，就是理想实验的一个重要结论。

2、控制变量法：这是物理学上常用的研究方法，在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的关系。在研究牛顿第二定律，确定F、m、a三者关系时，就是采用的这种方法。

3、整体法：这是物理学上的一种常用的思维方法，整体法是把几个物体组成的系统作为一个整体来分析，隔离法是把系统中的某个物体单独拿出来研究。将两种方法相结合灵活运用，将有助于简便解题。

Ⅱ 基本解题思路

应用牛顿运动定律解题的一般步骤

1、认真分析题意，明确已知条件和所求量。

2、选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。

3、分析研究对象的受力情况和运动情况。

4、当研究对象所受的外力不在一条直线上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。

5、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。

6、求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。

（三）知识要点追踪

Ⅰ 物体的受力分析

物体受力分析是力学知识中的基础，也是其重要内容。正确分析物体的受力情况，是研究力学问题的关键，是必须掌握的基本功。

对物体进行受力分析，主要依据力的概念，分析物体所受到的其他物体的作用。具体方法如下：

1、明确研究对象，即首先要确定要分析哪个物体的受力情况。

2、隔离分析：将研究对象从周围环境中隔离出来，分析周围物体对它都施加了哪些作用。

3、按一定顺序分析：先重力，后接触力（弹力、摩擦力）。其中重力是非接触力，容易遗漏，应先分析；弹力和摩擦力的有无要依据其产生的条件认真分析。

4、画好受力分析图。要按顺序检查受力分析是否全面，做到不“多力”也不“少力”。

Ⅱ 动力学的两类基本问题

1、知道物体的受力情况确定物体的运动情况

2、知道物体的运动情况确定物体的受力情况

3、两类动力学问题的解题思路图解

注：我们遇到的问题中，物体受力情况一般不变，即受恒力作用，物体做匀变速直线运动，故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式，如

等

（四）本章专题剖析

［例1］把一个质量是2kg的物块放在水平面上，用12 N的水平拉力使物体从静止开始运动，物块与水平面的动摩擦因数为0.2，物块运动2 s末撤去拉力，g取10ｍ／s².求：

（1）2s末物块的瞬时速度.

（2）此后物块在水平面上还能滑行的最大距离.

解析：（1）前2秒内，有F－ f =ma₁，f=μΝ，

F_N=mg，则

（2）撤去F以后

［例2］如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20 Ｎ，与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大?（ｇ取10 m/s²）

解析：以物体为研究对象，其受力情况如图所示，建立平面直角坐标系把F沿两坐标轴方向分解，则两坐标轴上的合力分别为

物体沿水平方向加速运动，设加速度为a，则x轴方向上的加速度a_x＝a，y轴方向上物体没有运动，故a_y＝０，由牛顿第二定律得

所以

又由滑动摩擦力

以上三式代入数据可解得 

物体的加速度a =0.58 m/s²

点评：当物体的受力情况较复杂时，根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系，利用正交分解法来解.

［例3］静止在水平地面上的物体的质量为2 kg，在水平恒力F推动下开始运动，4 s末它的速度达到4 m/s，此时将F撤去，又经6 s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小.

解析：物体的整个运动过程分为两段，前4 s物体做匀加速运动，后6 s物体做匀减速运动.

前4 s内物体的加速度为

                  ①

设摩擦力为F_μ，由牛顿第二定律得

                                ②

后6 s内物体的加速度为

              ③

物体所受的摩擦力大小不变，由牛顿第二定律得

                                   ④

由②④可求得水平恒力F的大小为

小结：解决动力学问题时，受力分析是关键，对物体运动情况的分析同样重要，特别是像这类运动过程较复杂的问题，更应注意对运动过程的分析.

在分析物体的运动过程时，一定弄清整个运动过程中物体的加速度是否相同，若不同，必须分段处理，加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量.分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化，哪些力没发生变化.

［例4］如图所示，质量为2m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计.在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动.A对B的作用力为多大?

解析：取A、B整体为研究对象，其水平方向只受一个力F的作用

根据牛顿第二定律知：F＝（2m＋m）a

a＝F／3m

取B为研究对象，其水平方向只受A的作用力F₁，根据牛顿第二定律知：

Ｆ₁＝ma

故F₁＝F／3

点评：对连结体（多个相互关联的物体）问题，通常先取整体为研究对象，然后再根据要求的问题取某一个物体为研究对象.

（五）课堂练习

1、质量为2.0 kg的物体在9.8 N的水平拉力作用下，由静止开始沿光滑水平面运动后，0.5s时的速度是多大?若要使该物体由静止开始在1.0 s内运动5.0 m，则作用在物体上的水平拉力应多大?

2、质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动，如图所示的两条直线分别表示物体受到水平拉力作用和不受拉力作用的v-t图线.则图线b与上述的     状态相符.该物体所受到的拉力是     Ｎ.

3、质量为m₁和m­₂的两个物体，由静止从同一高度下落，运动中所受的空气阻力分别是F₁和Ｆ₂.如果发现质量为m₁的物体先落地，那么

A. m₁＞m₂                                  B. F₁＜F₂

C. F₁／m₁＜F₂／m₂                      D. F₁／m₁＞F₂／m₂

4、如图所示，质量m=2 kg的物体与竖直墙壁间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到一个跟水平方向成53°角的推力F作用后，可紧靠墙壁上下滑动，其加速度的大小为5 m/s².（g取10 m/s²，sin3°＝0.8，cos53°＝0.6），求：

（1）若物体向上匀加速运动，推力F的大小是多少?

（2）若物体向下匀加速运动，推力F的大小是多少?

5、质量为m的物体在水平恒力F的作用下由静止开始沿水平面运动，经时间t后撤去外力F，物体又经时间2t后重新静止.求：

（1）物体所受阻力.

（2）物体发生的总位移.

参考答案：

1、 2.45m/s  20　N 

2、受F拉力作用  1.8

3、C

4、（1）60N  （2）9.09N    

5、（1）F／3  （2）F t ²／m

 

第二篇：高一物理摩擦力教案三 新课标 人教版 必修1

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高一物理摩擦力教案三

知识与技能

1．知道滑动摩擦力的产生条件，认识滑动摩擦的规律．知道动摩擦因数与相互接触的物

体的材料和接触面的粗糙程度有关，会判断滑动摩擦力的方向．

2．能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力．

3．认识静摩擦的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值．

4．知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力．

5．会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小．

过程与方法

1．培养学生利用物理语言分析、思考、描述摩擦力概念和规律的能力．

2．培养学生的实验探究能力．

3．让学生学会在实验中控制变量和实验条件．

4．通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的能力．

情感态度与价值观

1．利用实验和生活实例激发学生学习兴趣．

2．培养学生实践——认识(规律)——实践(解决实际问题)的思想．

3．在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法．

教学重点

1．滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断．

2．静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断．

3．静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。

教学难点

1．静摩擦力有无的判断和静摩擦力方向的判断．

2．静摩擦力大小的简单计算．

教学过程

直引新课：今天我们学习摩擦力。

请同学回顾什么是摩擦力：

两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动的力，这个力叫做摩擦力．

思考与讨论：

互相接触的物体相对静止的时候，是不是也可能产生摩擦力呢？

以课本p60图3.3?1为例试说明

桌子静止在水平地面上，有无静摩擦力?

手推桌子，桌子与地面有无静摩擦力?

新课教学

一、静摩擦力

以手推桌子为例分析摩擦力的概念

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①开始用很小的推力，推不动，分析桌子受力情况。

②再用稍大的力去推，还是静止不动，分析受力情况

③继续增大推力，讲桌开始运动，分析受力情况。

分析：桌子在推力作用下相对地面静止，但在沿这个力的方向上有相对运动趋势，就是因为桌子跟地板之间发生了摩擦。这个摩擦力和推力都作用在桌子上，他们的大小相等，方向相反，彼此平衡，因此桌子保持不动，这时发生的摩擦叫静摩擦力。

结论：两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动。

2.摩擦力的产生条件：粗糙，有弹力，有相对运动的趋势。

3.探究静摩擦力大小与什么有关(学生活动)

静摩擦力的大小与外力有关

4.方向：总是跟接触面相切，与相对运动的趋势的方向相反

5.最大静摩擦力就是物体刚开始运动时所需的最小推力。

书P61实验结论：静摩擦力随着推力的增大而增大，它的极限值就是最大静摩擦力。可见，静摩擦力的大小在一个范围内：0?F?Fmax

最大静摩擦力跟正压力成正比

6.关于静摩擦力有无的判断

方法一：根据初中学过的二力平衡条件

方法二：假设法

例：斜面上有一物体，质量为m，在斜面上静止不动，m受摩擦力吗？为什么？

7.静摩擦力的作用

课本p62“说一说”

拿在手中的东西不会滑落

把线织成布，用布缝衣服，也是靠纱线之间的静摩擦力的作用。

练习：1、课本P65第2题

2、如图，物体在F的作用下静止，当F的大小变化时，分析物

体所受的静摩擦力情况。

思考：1、静摩擦力能不能发生在运动的物体之间?

静摩擦力中的“静”应该是指的相互接触并且有相对运动趋势的物体之间的摩擦力，

它应该是指的相对静止．

2、静摩擦力的大小如何确定?

可以根据平衡条件来做．

观察：课本p61图3.3?3，当拉力大于物体与地面间的最大静摩擦力时，物体的运动情况发生了怎样的变化?

物体由静止变为了运动．

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提问：这时候物体与地面之间还有没有摩擦力?如果有，是什么性质的摩擦力?

物体与地面之间仍然有摩擦力，不过摩擦力的性质由静摩擦力变为滑动摩擦力． 下面就来研究一下滑动摩擦力．

二.滑动摩擦力

以手推桌为例，继续增大推力直到桌子开始运动，一旦物体运动物体就受滑动摩擦力 运动的物体之所以会停下，是因为受到摩擦力。

请同学们阅读课文，结合上面的实验，然后说出什么叫做滑动摩擦力．

1.滑动摩擦力的概念：当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力。

根据静摩擦力产生的条件，我们探究一下滑动摩擦力产生的条件是怎样的？

2.滑动摩擦力产生条件：粗糙，有弹力，有相对运动

3.实验探究：滑动摩擦力的大小和哪些因素有关?

猜想：(学生活动)粗糙程度，正压力，材料等

实验证明：滑动摩擦力的大小与相互之间的正压力FN成正比，还与接触面的粗糙程度、材料有关。

4.大量实验表明，滑动摩擦力大小与压力成正比。

数学表达式： F??FN

F为摩擦力，FN为压力（对物体表面垂直的作用力），?为动摩擦因数.其数值与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关，没有单位。

请同学们阅读课本P62，了解几种材料间的动摩擦因素。

5.方向：总是跟接触面相切，跟物体的相对运动方向相反。

强调：需要注意的是，滑动摩擦力的方向虽然是跟相对运动方向相反，但是要把相对运动方向跟运动方向这两个概念区分开，不能混为一谈．

练习：课本P65第一题

例题：课本P63

小结解题过程：

1、 根据题意，画受力分析图；

2、 列方程，代数据，得结果。

学生练习

若该物体在F=40N的作用下沿墙下滑，物体与墙之间的滑动摩擦系数为

0.2，求物体所受的滑动摩擦力。

思考：

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1、静止的物体所受的摩擦力一定是静摩擦力，运动的物体所受的摩擦力一定是滑动摩擦力吗?

举例说明：皮带传送机把货物运往高处，物体是运动的，当相对于皮带没有滑动,受到静摩擦力。

一个人端着一杯水走路，杯子受到手的静摩擦力。

人走路时受到地面的摩擦力等。

物体沿斜面下滑，物体受到沿斜面向上的滑动摩擦力，同时斜面受到沿斜面向下的滑动摩擦力，此时斜面是静止的。

2、摩擦力一定阻碍物体运动吗?

摩擦力只是阻碍物体的相对运动,，不一定阻碍物体的运动。

皮带传送机上的货物受到的摩擦力拉着货物向上运动是动力，同时它阻碍了货物相对于皮带的运动。

三、滚动摩擦力

请同学们阅读课本P63最后一段得出什么是滚动摩擦，以及生活中常见的事例。

一个物体在另一个物体表面上滚动时，物体之间存在的摩擦叫做滚动摩擦．在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体间滚动的作用力，叫做滚动摩擦力．在压力相同时，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。

举例：1、地面有沙子，易滑倒。

2、 滚动轴承。

请同学们阅读课本P64“科学漫步”，了解流体的阻力。

小结板书设计：

1．静摩擦力

1）静摩擦力的方向 2）静摩擦力的大小

2．滑动摩擦力

1）滑动摩擦力产生原因 2）滑动摩擦力的大小和方向 3）滑动摩擦力的计算

课后作业：课本P65第3题

教后感：

1、

2、 摩擦力是物理教学中的难点，这节课突破难点的方法是利用我们身边随手可见的例子和简单的学生实验来进行的，一定要注意避免的是把知识点强加给学生，应该让学生自己去感受、去体会． 这些内容不可能在我们这一节课就能完全解释清楚，让学生全部了解，应该让学生

先熟悉解决问题的基本方法，然后在以后的学习中逐步解决这些问题，因为静摩擦

力不止一次地将会出现在将来的学习中．

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