牛頓教案
一、牛頓第一定律（慣性定律）：
一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。
1．理解要點：
①運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持。
②它定性地揭示了運動與力的關係：力是改變物體運動狀態的原因，是使物體產生加速度的原因。
③第一定律是牛頓以伽俐略的理想斜面實驗為基礎，總結前人的研究成果加以豐富的想象而提出來的；定律成立的條件是物體不受外力，不能用實驗直接驗證。
④牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎，不能認為它是牛頓第二定律合外力為零時的特例，第一定律定性地給出了力與運動的關係，第二定律定量地給出力與運動的關係。
2．慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質叫做慣性。
①慣性是物體的固有屬性，與物體的受力情況及運動狀態無關。
②質量是物體慣性大小的量度。
③由牛頓第二定律定義的慣性質量m=f/a和由萬有引力定律定義的引力質量嚴格相等。
④慣性不是力，慣性是物體具有的保持勻速直線運動或靜止狀態的性質、力是物體對物體的作用，慣性和力是兩個不同的概念。
【例1】 火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內有乙個人向上跳起，發現仍落回到車上原處，這是因為
a．人跳起後，廂內空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動
b．人跳起的瞬間，車廂的地板給他乙個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動
c．人跳起後，車在繼續向前運動，所以人落下後必定偏後一些，只是由於時間很短，偏後距離太小，不明顯而已
d．人跳起後直到落地，在水平方向上人和車具有相同的速度
【分析與解答】 因為慣性的原因，火車在勻速運動中火車上的人與火車具有相同的水平速度，當人向上跳起後，仍然具有與火車相同的水平速度，人在騰空過程中，由於只受重力，水平方向速度不變，直到落地，選項d正確。
【說明】 乘坐氣球懸在空中，隨著地球的自轉，免費周遊列國的事情是永遠不會發生的，慣性無所不在，只是有時你感覺不到它的存在。
【答案】d
二、牛頓第二定律（實驗定律）
1. 定律內容
物體的加速度a跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量m成反比。
2. 公式：
理解要點：
①因果性：是產生加速度a的原因，它們同時產生，同時變化，同時存在，同時消失；
②方向性：a與都是向量,，方向嚴格相同；
③瞬時性和對應性：a為某時刻物體的加速度，是該時刻作用在該物體上的合外力。
牛頓第二定律適用於巨集觀, 低速運動的情況。
【例2】如圖，自由下落的小球下落一段時間後，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始，到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度、加速度、合外力的變化情況是怎樣的?
【分析與解答】 因為速度變大或變小取決於加速度和速度方向的關係，當a與v同向時,v增大；當a與v反向時，v減小；而a由合外力決定，所以此題要分析v,a的大小變化，必須先分析小球的受力情況。
小球接觸彈簧時受兩個力的作用：向下的重力和向上的彈力。在接觸的頭一階段，重力大於彈力，小球合力向下，且不斷變小(因為f合=mg-kx，而x增大)，因而加速度減小(因為a=f/m)，由於v方向與a同向，因此速度繼續變大。
當彈力增大到大小等於重力時，合外力為零，加速度為零，速度達到最大。
之後，小球由於慣性繼續向下運動，但彈力大於重力，合力向上，逐漸變大(因為f=kx-mg=ma)，因而加速度向上且變大，因此速度逐漸減小至零。小球不會靜止在最低點，以後將被彈簧上推向上運動。
綜上分析得：小球向下壓彈簧過程，f方向先向下後向上，先變小後交大；a方向先向下後向上，大小先變小後變大；v方向向下，大小先變大後變小。
【注意】 在分析物體某一運動過程時，要養成乙個科學分析習慣，即：這一過程可否劃分為兩個或兩個以上的不同的小過程，中間是否存在轉折點，如上題中彈力等於重力這一位置是乙個轉折點，以這個轉折點分為兩個階段分析。
【例3】 如圖所示，一質量為m的物體系於長度分別為l1l2的兩根細線上．，l1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為θ，l2水平拉直，物體處於平衡狀態，現將l2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加速度。
【分析與解答】
剪斷線的瞬間，，t2突然消失，物體即將作圓周運動，所以其加速度方向必和l1垂直，l1中的彈力發生突變，彈力和重力的合力與l1垂直；可求出瞬間加速度為a=gsinθ。
(2)若將圖中的細線l1，改變為長度相同、質量不計的輕彈簧，如圖所示，其他條件不變，求解的步驟和結果與例3相同嗎？
【說明】 (1)牛頓第二定律是力的瞬時作用規律，加速度和力同時產生，同時變化，同時消失，分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析瞬時前後的受力情況及其變化。
(2)明確兩種基本模型的特點。
a．輕繩不需要形變恢復時間、在瞬時問題中，其彈力可以突變，成為零或者別的值。
b．輕彈簧(或橡皮繩)需要較長的形變恢復時間，在瞬時問題中，其彈力不能突變，大小方向均不變。
【例4】 將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在乙個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下頂板安有壓力感測器，箱可以沿豎直軌道運動，当箱以a=2.0m/s2的加速度作豎直向上的勻減速運動時，上頂板的感測器顯示的壓力為下頂板的感測器顯示的壓力為取10m/s2
(1)若上頂板的感測器的示數是下頂板的感測器示數的一半，試判斷箱的運動情況。
(2)要使上頂板感測器的示數為o，箱沿豎直方向的運動可能是怎樣的?
【分析與解答】 以金屬塊為研究物件，設金屬塊的質量為m，根據牛頓第二定律，有f2+mg-f1=ma 解得m=o.5kg
(1)由於上頂板仍有壓力，說明彈簧的長度沒有變化，因此彈簧彈力仍為可見上頂板的壓力是5n，設此時的加速度為a1，根據牛頓第二定律，有
f1-f1/2-mg=mal，
即得a1=o，即此時箱靜止或作勻速直線運動。
(2)要想上頂板沒有壓力，彈簧的長度只能等於或小於目前的長度，即下頂板的壓力只能等於或大幹這時金屬塊的加速度為a2，應滿足
ma2≥
得a2≥10m/s2，即只要箱的加速度為向上，等於或大於10m/s2(可以向上作加速運動，也可以向下作減速運動)，上頂板的壓力感測器示數為零。
【說明】 利用感測器可以做很多的物理實驗，當然感測器的種類多種多樣，以後我們還會遇到。
【例5】 如圖所示，質量為m的入站在自動扶梯上，扶梯正以加速度a向上做減速運動，a與水平方向的夾角為θ．求人受的支援力和摩擦力。
【分析與解答】 題中人對扶梯無相對運動，則人、梯系統的加速度(對地)為a，方向與水平方向的夾角為θ斜向下，梯的檯面是水平的，所以梯對人的支援力n豎直向上，人受的重力mg豎直向下。由於僅靠n和mg不可能產生斜向下的加速度，於是可判定梯對人有水平方向的靜摩擦力，。
解法1 以人為研究物件，受力分析如圖所示。因摩擦力f為待求．且必沿水平方向，設水平向右。為不分解加速度a，建立圖示座標，並規定正方向。
x方向 mgsinθ-nsinθ-fcosθ=ma
y方向 mgcosθ+fsinθ-ncosθ=0
解得：n=m(g-asinf=-macosθ
為負值，說明摩擦力的實際方向與假設相反，為水平向左。
解法二：
將加速度a沿水平方向與豎直方向分解，如圖ax=acosθ ay=asinθ
水平方向：f=max=macosθ
豎直方向：mg-n=may=masinθ
聯立可解得結果。
【例6】如圖1所示，在原來靜止的木箱內，放有a物體，a被一伸長的彈簧拉住且恰好靜止，現突然發現a被彈簧拉動，則木箱的運動情況可能是（ ）
a. 加速下降b. 減速上公升
c. 勻速向右運動d. 加速向左運動
1. abd
【分析與解答】：木箱未運動前，a物體處於受力平衡狀態，受力情況：重力mg、箱底的支援力n、彈簧拉力f和最大的靜摩擦力（向左），由平衡條件知：
物體a被彈簧向右拉動（已知），可能有兩種原因，一種是彈簧拉力（新情況下的最大靜摩擦力），可見，即最大靜摩擦力減小了，由知正壓力n減小了，即發生了失重現象，故物體運動的加速度必然豎直向下，由於物體原來靜止，所以木箱運動的情況可能是加速下降，也可能是減速上公升，a對b也對。
另一種原因是木箱向左加速運動，最大靜摩擦力不足使a物體產生同木箱等大的加速度，即的情形，d正確。
勻速向右運動的情形中a的受力情況與原來靜止時a的受力情況相同，且不會出現直接由靜止改做勻速運動的情形，c錯。
[總結].應用牛頓第二定律解題的步驟
(1)選取研究物件：根據題意，研究物件可以是單一物體，也可以是幾個物體組成的物體系統。
(2)分析物體的受力情況
(3)建立座標
①若物體所受外力在一條直線上，可建立直線座標。
②若物體所受外力不在一直線上，應建立直角座標，通常以加速度的方向為一座標軸，然後向兩軸方向正交分解外力。
(4)列出第二定律方程
(5)解方程，得出結果
三.第二定律應用：
1.物體系. (1)物體系中各物體的加速度相同，這類問題稱為連線體問題。
這類問題由於物體系中的各物體加速度相同，可將它們看作乙個整體，分析整體的受力情況和運動情況，可以根據牛頓第二定律，求出整體的外力中的未知力或加速度。若要求物體系中兩個物體間的相互作用力，則應採用隔離法。將其中某一物體從物體系中隔離出來，進行受力分析，應用第二定律，相互作用的某一未知力求出，這類問題，應是整體法和隔離法交替運用，來解決問題的。
(2)物體系中某一物體作勻變速運動，另一物體處於平衡狀態，兩物體在相互作用，這類問題應採用牛頓第二定律和平衡條件聯立來解決。應用隔離法，通過對某一物體受力分析應用第二定律(或平衡條件)，求出兩物體間的相互作用，再過渡到另一物體，應用平衡條件(或第二定律)求出最後的未知量。
高中物理必修一第四章知識點
4 牛頓第三定律 1 牛頓第三運動定律的內容 兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。2 要能區分相互平衡的兩個力與一對作用力 反作用力。5.牛頓運動定律的應用 一 關於力和運動有兩類基本問題 一類是已知物體的受力情況，確定物體的運動情況 另一類是已知物體的運動情況，...
人教版高一物理必修一第四章《牛頓運動定律》檢測題
第四章牛頓運動定律 單元檢測 一 選擇題 本題共10小題，每小題5分，共50分 在每小題給出的四個選項中，有的只有乙個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分 1 如圖所示，木塊放在表面光滑的小車上並隨小車一起沿桌面向左做勻速直線運動 當小車遇障礙物而...
必修一第四章《牛頓運動定律》知識點歸納
一 牛頓第一定律 要點導學 1 人類研究力與運動間關係的歷史過程。要知道伽利略的成功在於把 明明白白的實驗事實和清清楚楚的邏輯推理結合在一起 物理學從此走上了正確的軌道。2 力與運動的關係。1 歷史上錯誤的認識是 運動必須有力來維持 2 正確的認識是 運動不需要力來維持，力是改變物體運動狀態的原因 ...