牛顿第一定律和牛顿第二定律.doc

第10讲 牛顿第一定律和牛顿第二定律 内　　容 要求 说明 1.牛顿第一定律.惯性. 1.牛顿第二定律.质量.圆周运动中的向心力. 1.牛顿第三定律. .牛顿力学的适用范围 20.牛顿定律的应用 .万有引力定律应用. 人造地球卫星的运动（限于圆轨道） 2.宇宙速度. 2.超重和失重. 感悟情景 整合知识 1．牛顿第一定律 理想实验是物理学重要的研究方法之一。如图10-1所示，是伽俐略设计的理想斜面实验。 让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； ② ③减小第二个斜面的倾角，小球仍然达到原来的高度； ④继续减小斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将沿水平面以恒定的速度持续运动下去。 （1）①是经验事实，其他是推论，请按照逻辑推理的顺序，在 ② 填写出合理的推论。 （2）上述理想实验证明了 （3）牛顿在伽俐略等物理学家的研究基础上总结出牛顿第一定律。具体内容是： 。 （4） 叫做惯性，惯性是 的物体具有的 。惯性的大小与哪些因素有关？ （5）物体的速度的大小或方向发生变化，就说运动状态发生了改变。运动状态改变的难易程度与什么有关？力和运动状态的关系是什么？ 2．牛顿第二定律 如图10-2所示，轻质弹簧固定在水平地面上，有一个小从弹簧的正上方自由下落后，与弹簧接触。 （1）小球在空中运动时的加速度为 。 （2）接触弹簧之后，加速度表达式为 ，所依据的牛顿第二定律的表达式为 。这里的F合的含义是 。 （3）物体运动的加速度的方向由哪个物理量来决定？小球在下降到最低点的过程中，加速度的方向和大小如何变化？ （4）力的独立性原理就是：一个物体同时受几个力的作用，每一个力都使物体产生一个效果，就如同其他力不存在一样。请思考求解加速度的两种方法各是什么？对于上述模型的具体应用如何？ （5）力的单位牛顿是如何定义的？ 提醒疑难 警示误区 （1）理解惯性定律时要注意适用条件 一切宏观低速的物体都具有惯性，但是微观高速的粒子却不具有惯性。如电子的衍射实验即说明了这一点。 （2）惯性大小决定因素的理解。 物体的质量是惯性大小的量度。可以从以下两方面理解： 一方面是在相同外力作用下的两个物体，加速度大的物体惯性小；加速度小的物体惯性大。 另一方面是物体运动状态容易改变则物体的惯性小；物体运动状态难改变则物体的惯性大。 有的同学认为：“速度大的物体惯性大，速度小的物体惯性小”，这是不对的。事实上，在受到了相同阻力的情况下，速度（大小）不同而质量相同的物体，在相同的时间内速度减小量是相同的。这就说明两质量相同的物体，改变运动状态的难易程度——惯性是相同的，而与速度无关。 （3）在理解第二定律时要注意“四同一相对”。 F合=ma中的F合必须是物体所受的合外力，例如第3题。对于公式中的合外力F和加速度a的关系，要从以下几个方面理解： ①同方向。方向始终是一致的。可以根据合外力的方向判定加速度的方向，也可以根据加速度的方向判定合外力的方向。特别要注意在画受力分析图时，一定要画出加速度的方向。例如第3题。 ②同物体。公式中的F合、m、a必须是对应同一物体的物理量，例如第2题。 ③同单位。公式中的各物理量必须使用国际基本单位。否则F合=kma中的比例系数k≠1。 ④同时刻。力作用在物体上的同时即产生了个与之相对的加速度，例如第1题。 ⑤一相对。合外力F和加速度a是相对于惯性参考系的，高中阶段一般以地面为参考系。 例如：在不光滑的水平面上，在水平外力F的作用下，A、B两物体的质量分别为mA、mB，一起共同加速运动。A、B之间及B与地面之间的动摩擦因数都为μ，如图10-3所示。如果以B参照物，A的加速度为0。如果以地面为参照物A与B都有加速度a=+μg。 我们也可以讨论F和a 的同物性。同学们可以试用隔离法写出A、B两物体各自的加速度。 1．（2005上海模拟）设想如能创造一理想的没有摩擦的环境，用一个人的力量去拖一艘万吨巨轮，则从理论上可以说 A．巨轮惯性太大，所以完全无法拖动。 B．一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个加速度。 C．由于巨轮