牛顿第三定律论文

牛顿第三定律论文（精选12篇）

牛顿第三定律论文 篇1

两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等, 方向相反, 作用在一条直线上, 这个结论叫牛顿第三定律, 牛顿第三定律反映物体间发生相互作用的规律。

1.对作用力与反作用力的理解

⑴作用力与反作用力总是成对出现, 同时产生, 同时消失。所谓作用力与反作用力是人为的名称, 究竟哪个的作用力, 哪个是反作用力, 可任意选择, 没有主次之分。

⑵作用力与反作用力是同一种性质的力。作用力是万有引力, 反作用力也是万有引力;作用力是弹力, 反作用力也是弹力;作用力是摩擦力, 反作用力也是摩擦力。物体间的相互作用, 可以通过两个物体直接接触发生作用, 也可以通过“场”相互作用, 如万有引力。

⑶作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上, 各自产生各自的作用效果, 作用力与反作用力永远不能相互抵消, 永远也不能所谓平衡。

⑷作用力与反作用力与参照系的选择无关, 这是因为物体间的相互作用是客观存在的, 不因参照系的不同而使物体间相互作用的性质发生任何变化。

即三个相同:大小相同, 作用时间相同, 力的性质相同;两个不同:方向不同, 受力物体不同;三个无关:与质量无关, 与运动状态无关, 与力的性质无关。

例1关于作用力与反作用力, 下列说法中正确的是:

A.作用力和它的反作用力作用在同一个物体上;

B.作用力和反作用力同时产生, 同时消失;

C.一对作用力与反作用力的合力为零;

D.两个物体只有静止时, 作用力与反作用力才大小相等。

解析:作用力与反作用力是物体间相互作用的一对力, 故分别作用在两个物体上, 故A错;作用力与反作用力各自产生其作用效果, 永远不能相互抵消, 故无法求合力, 所以C错;一对相互作用的力总是大小相等, 与物体的形状, 运动状态均无关系。所以D错;作用力与反作用力总是同时产生同时消失, 因此B对。

误点剖析:误认为作用力与反作用力大小相等, 方向相反, 作用在一个物体上, 故合力为零。

⒉比较一对作用力与反作用力和一对平衡力的区别

例2.如图1所示, 用质量忽略不计的轻绳L1和L2, 将A、B两重物悬挂起来, 下列说法中正确的是:

A.L1对A的拉力和L2对A的拉力是一对平衡力;

B.L2对A的拉力和L2对B的拉力是一对作用力与反作用力;

C.L1对A的拉力和A对L1的拉力是一对平衡力;

D.L2对B的拉力和B对L2的拉力是一对作用力与反作用力。

解析:A物体受到的L1拉力F1、重力GA及对L2它的拉力F2, 受力图如1-7-3图所示, 由于A物体平衡, 所以F1=GA+F2, 则F1>F2, 故F1、F2不是一对平衡力, A错;L2对A的拉力的反作用力应是A对L2的拉力, B错;L1对A的拉力和A对L1的拉力分别作用在两个物体上, 是一对作用力与反作用力, 则C错, D对。

误点剖析:分不清平衡力与作用力与反作用力的区别, 是造成错误的主要原因。

⒊应用牛顿第三定律进行受力分析

由于力的作用是相互的, 有时所要求的力不便求解时, 就求它的反作用力, 然后根椐牛顿第三定律可知所求力, 这是一种常用的分析受力的方法。

例3.如图3所示, A、B两物体重力都等于10N, 各接触面间动摩擦因数都等于0.3, 同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上, A、B均静止, 则地面对B的摩擦力和B对A的摩擦力各为多大?

解析:解法一:以A为研究对象, A物体在水平方向上受到F的作用, 而其以保持静止, 故A必受一个水平方向左的力来平衡F, 这个力只能是B对A的静摩擦力, 所以A的受力如图4所示, B对A的静摩擦力为:Ff B→A=F=1N

根据牛顿第三定律可得, B给A一个水平向左的静摩擦力, A必然也给B一个水平向右的静摩擦力, 大小也为1N, 所以B的水平方向上受力如图4所示, 由于F与Ff A→B已经达到平衡, 如果地面再给B一个摩擦力, 则B就不能保持平衡, 所以地面给B的摩擦力为零。

解法二:以A和B组成的整体为研究对象, 此时, A和B组成的整体水平方向上受到的两个力已达到平衡, 故地面不会再给B一个摩擦力, 否则整体就不能处于平衡状态, 以后可以A为对象分析B对A的摩擦力各为多大, 方法同解法一。

误点剖析:计算静摩擦力时错误地套用滑动摩擦力定律, 受力分析时不知该从哪个物体先下手。

可见, 对物理规律深入理解后, 才能在解题中信手拈来, 游刃有余。这也是学习物理的基本要求吧。

牛顿第三定律论文 篇2

? 提问是引发学生思考的有效手段，爱因斯坦说过“提出一个问题比解决一个问题更有意义”。同时新课的理念是将学习的主动权交还给学生。让学生积极探求，追寻问题的的解决思路。本课设计有两条主线，一是以问题为主线，设计多个由易到难循序渐进的问题，激发学生主动参与、积极思考;二是以探究性活动解决本节课的难点，由静止物体间的作用利用弹簧测力计来探究，运动物体间以及碰撞物体间的作用力和反作用力用力的传感器和计算机辅助实现。使学生认识作用力和反作用力总是相等

【本节教材分析】

牛顿三大定律，前两个定律是对单个物体而言的，但要全面认识物体间的运动规律，必须研究物体之间的相互作用、相互影响。

本节分三个层次对牛顿第三定律进行研究：

一是通过实际现象的分析以及学生的亲身感受，定性地讨论物体间的作用是相互的，同时发生的，同时变化，作用在一条直线上;

二是通过实验定量地得到反映物体间相互作用力是大小相等，对于静止物体间的相互作用力通过弹簧测力计分析其大小是相等的，而对于运动物体之间的相互作用力以及碰撞时物体之间的相互作用力是否总是相等，本节课通过计算机辅助实现了此环节，帮助学生深刻地建立了任何物体不管其运动状态如何，它们之间的作用力和反作用力总是相等的。

三是说明该定律的意义和应用。

? 【学生心理状态分析】

? 高中学生已经有一定的辨别能力，对常见的一些物理现象，物理知识如果简单重复，则学生对此不太关注、不感兴趣。因此，一开始就要以各种方式激发其注意力，设置“视频文件──铁块碰鸡蛋”，设置思维冲突”，设法采用各种实验，让学生认识到“牛顿第三定律”得来的不易，培养学生总结物理规律的方法。

? 【教学目标】

? 1.知识与技能

? ①知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的特点;

? ②理解掌握作用力和反作用力总是相等，并能用它解释生活中的有关问题;

? ③能区分“一对平衡力”和“一对作用力、反作用力”;

? ④培养观察、分析、归纳、总结能力。

? 2.过程与方法

①通过学生操作实验，培养学生独立思考问题的能力和实验能力;

②通过用牛顿第三定律分析物理现象，可培养学生分析解决实际问题的能力;

③通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可提高学生自信心并养成科学思维习惯。

3.情感态度与价值观

①结合有关作用力和反作用力的生活实例，培养学生独立思考、实事求是、勇于创新的科学态度和团结协作的科学精神，感受物理学科研究的方法;

②激发学生探索的兴趣，养成一种科学探究的意识。

【教学重点、难点、疑点】

1.在初中学习阶段，学生对一对力的认识往往只停留在力的大小和方向上，对于力的作用点往往不能引起足够的重视，如何区分一对力是作用力和反作用力是本节课的一个重要内容，应引起足够的重视。作用力和反作用力总是大小相等，对“总是”的理解。

2.作用力和反作用力的关系与平衡力的关系有相同之处，也有不同之处，学生常常把这两种力混淆。对于这两种力的作用效果学生往往比较难以区分，要通过对问题的分析解决学生头脑中不正确的认识。

【教学方法】

实验法(演示实验，师生互动实验，学生分组实验)，讨论法，类比法。

【教学仪器】

PPT文件;演示用大弹簧秤、小弹簧秤各一对;带发条的小车，薄木板各一个，四个相同的短玻璃管;带有条形磁铁的小车两个;分组实验用的弹簧秤每桌一对;力学传感器组件及计算机辅助设备等。

【教学过程】

课题 牛顿第三定律 ? 教学目标 知识 ①知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的特点;

②理解掌握作用力和反作用力总是相等，并能用它解释生活中的有关问题;

③能区分“一对平衡力”和“一对作用力、反作用力”;

④培养观察、分析、归纳、总结能力。 能力 ①通过学生操作实验，培养学生独立思考问题的能力和实验能力;

②通过用牛顿第三定律分析物理现象，可培养学生分析解决实际问题的能力;

③通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可提高学生自信心并养成科学思维习惯。 情感 ①结合有关作用力和反作用力的生活实例，培养学生独立思考、实事求是、勇于创新的科学态度和团结协作的科学精神，感受物理学科研究的方法;

②激发学生探索的兴趣，养成一种科学探究的意识。 信息环境及媒体 ①展示课堂上不易操作的实验;

②模拟实际很难完成的实验操作;

③给学生提供交流思想、看法的交流平台。 ? 重点 解释生活中的有关问题 ? 难点 “总是”的理解以及应用 ? 课时 1课时 课型 探究型 教具 PPT课件 ? 教学程序 教师活动 学生活动 媒体作用 设计意图 ? ?

引课(6分钟)

新课 1.放视频文件──生鸡蛋碰石头提示学生带着问题观察视频

问题：由观察到的现象进一步思考其中说明什么问题?

引导学生回答。

鸡蛋撞击石头时，鸡蛋给石头一个力，同时石头给鸡蛋一个作用力。这一对力有什么关系呢?

今天我们就来研究这一对力的关系

2.体验这对力的关系──同学们坐在凳子上，两脚悬空，然后用手推桌子，那么感觉到什么现象?如何解释(要求学生亲身体验)。

让个别学生谈体会：

(副板书)

表示出两个力的施力物体和受力物体

一、作用力和反作用力(板书)

力是物体间的相互作用，人为的把其中一个力叫作用力，另一个力叫反作用力。

师：下面学生体会作用力和反作用力之间有哪些基本的特点?

让学生充分体会并发表见解。

演示实验1：把薄的轻木板放在并排的玻璃管上，然后把玩具小车上紧发条，并轻轻按在木板上。

让学生操作并说明发生现象的原因：问：手一松，当手离开小车时发生什么现象?说明什么问题?

让操作手分析现象和原因。

演示实验2：在两辆小车上各固定一根条形磁铁，当磁铁的同名磁极靠近时，放手小车两车被推开;当异名磁极接近时，两辆小车被吸拢。

(总结)物体之间的作用是相互的，同时存在，同时消失(变化)，这种相互作用在两个物体上。

追问：作用力和反作用力还有什么特点?

追问：你怎么知道相等?我们能否探究这两个力的关系?

1.演示及学生实验：把两个弹簧秤勾在一起，其中两个弹簧秤相互的作用分别叫做作用力和反作用力。

先让两个学生(甲和乙)在黑板上演示，师生互动先让甲拉，再让乙拉，甲乙一起互拉。

之后让学生全体实验。

实验结论：

两个弹簧测力计的读数变化总是相同的，大小相等，方向相反。

思考：当两个物体运动起来，其间的作用力和反作用力还是相等吗?

2.学生实验

问题1：如图一个大车拉着一个小车运动时，大车对小车的拉力和小车对大车的拉力相等吗?

问题2：如图一个小车拉着一个大车运动时，大车对小车的拉力和小车对大车的拉力相等吗?

介绍力的传感器：力的传感器：把力的信息(大小)转换成与之对应的电信息的装置。

分两个问题分别让学生探究。

给学生演示力与传感器传递到计算机里的信息的关系。

下面介绍使用的注意事项。

学生探究前可先让学生猜想电脑上显示的作用力的图形形状和反作用力的图形形状应该有什么关系?(对称)

追思考：你想知道鸡蛋碰石头的力相等吗?

追问：你怎么知道相等?

我们也借助传感器探究实践。

二、牛顿第三定律内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。(板书)

公式：F=-F′

师：进一步用类比的方法使学生加深印象。作用力与反作用力的关系，很像电视、电影上放的“难兄难弟”的关系：有福同当，有难同享，同生共死……

3.下面通过例题进行研究：

例题：物体用线吊在天花板上，分析物体受几个力?并指出每一个力的反作用力、以及平衡力?要求学生上黑板做，画出示意图，然后订正错误，并分析作用力、反作用力与平衡力的区别。

三、作用力和反作用力与平衡力的区别和联系 ?

观察思考

现象：鸡蛋碎了。

现象：鸡蛋碎了;说明石头给鸡蛋一个力，这个力大于鸡蛋所要承受的力。

部分学生凭感觉回答：大小相等，方向相反

学生参与动手体验，充分感受作用力和反作用力

当你在推桌子时，桌子反过来同时推自己。

(板书)

思考

观察思考

观察到的实验现象：车在向前运动的同时，木板向后运动，并且同时停止。

学生代表操作，其他学生认真观察并思考。

结论：车之所以向前运动是木板给它一个向前的力，同时车给木板一个向后的力，这两个力的性质一样，都是摩擦力

观察

笔记

牛顿第三定律说课稿 篇3

1地位作用

牛顿第三定律是牛顿运动定律的重要内容之一，是动力学的基础。它体现物质间普遍联系的规律，应用极其广泛，所以通过本课题的学习，可以加深学生对力的概念的理解和利用该定律解释有关问题的能力。

2学情分析

高一学生对力的概念、力和运动的关系有了初步认识，对定律有着丰富的生活经验，他们对定律的认识既熟悉，又较片面，如：知道相互作用力大小相等，方向相反，但常常分辨不清研究对象，不能正确解释马拉车、拔河比赛等现象。

3教学重点、难点

因此，我把实验探究牛顿第三定律列为教学的重点。同时平衡力跟相互作用力是学生易混淆的知识，把它列为本节课的难点。

基于重难点分析及新课标的要求，我从知识与技能、过程与方法、情感态与价值观三个维度拟定了本节课的教学目标。

4教学目标

4.1知识与技能

认识作用力和反作用力的关系。理解并运用牛顿第三定律解决有关的实际问题。能区分平衡力和作用力与反作用力。

4.2过程与方法

通过学生设计实验，培养学生的实验能力、探究意识。通过用牛顿第三定律分析物理现象，培养学生分析解决实际问题的能力。通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可培养学生科学思维习惯。

4.3情感态与与价值观

培养学生探究生活中有关的物理问题，并将物理知识应用于实际生活的意识；通过视频短片的播放，培养学生爱国主义情感。

为了突出重点、突破难点，本节课采用以下的教学方法。

5教法与学法

基于以上两点，在教学过程中坚持学生为主体老师为主导的教学理念。一是以问题为主线，设计多个由易到难循序渐进的问题，激发学生主动参与、积极思考。二是以探究“拔河”问题为主线，引发学生“思维冲突”，以合作、讨论、交流为主要学习方式，师生互动，引导学生开展学习活动。

下面看一下教学过程的设计，我将教学过程分为五个环节。

（请看大屏幕）具体看下教学流程，首先进入新课的引入。

6教学过程

6.1创设情境，引入新课

“力是物体间的相互作用”学生在初中已学过，普通的相互作用力例子不容易引起学生兴趣，因此我首先抛出这样一个问题：有一体育项目，胜利者不是前进，而是后退，这是什么项目？然后呈现我校民族体育运动会大象拔河的激动场景，问学生：拔河比赛取胜的关键是什么？大象拔河极富民族特色，吸引了学生的眼球，激发了他们的探索欲望；接着，我转动竹蜻蜓飞上天，问：为什么蜻蜓能升天呢？由此引出课题。

6.2动手实验，感受“相互”作用

接着，提供汽球、海绵、条形磁铁、牙刷等物品，以研究相互作用力的关系为中心，让学生设计并动手实验，使他们感受到弹力、磁场力及摩擦力这三种性质力的相互性、同时性，从而引入作用力和反作用力的概念。

6.3定量探究作用力和反作用力的关系

定性的了解相互作用力关系后，紧接着研究定量关系。我是通过以下几个环节突破的。首先，请学生猜想静止时，作用力与反作用力的大小、方向关系，并讨论设计实验，学生自然会想到用两弹簧秤对拉来探究相互作用力大小和方向关系。他们会发现拉力等大、反向，并且是同时变化的。该探究让学生自主设计探究，给学生最大的自由度，培养学生的发散性思维，极大地调动学生积极性。

思考：当两个物体运动起来，其间的作用力和反作用力还是相等吗？鸡蛋碰石头的力相等吗？然后介绍力的传感器：力的传感器：（把力的信息（大小）转换成与之对应的电信息的装置。接着，用带有传感器的小车间相互撞击，传感器探究相互作用力的关系。）探究前可先让学生猜想电脑上显示的作用力反作用力的图形形状应该有什么关系？（对称）。在这里借助于传感器和计算机辅助教学，通过探究运动物体间以及碰撞物体间的相互作用力的关系，帮助学生建立了：任何物体不管其运动状态如何，在任何时刻，它们之间的作用力和反作用力总是相等的，从而使学生对“总是”有了深刻的认识，并显示出高科技的魅力，实现平常很难实现的情景，很难测量的物理量。

6.4答疑解惑，学以致用

播放：发射嫦娥三号视频，激发学生爱国主义情怀并让学生讨论：火箭为何能升空？最后播放牛顿第三定律中生活中的应用视频，学生举例，从而得出完整的牛顿第三定律的内容。

6.5逆向质疑，诱发探索

此时，学生似乎觉得牛顿第三定律的很简单，但其实不然。为了使学生对定律的理解达到一定的深度和广度，老师提出在教室里组织拔河比赛，我故意邀请一魁梧的男生与一娇小的女生拔河，女生输，是否由于男生力气大才赢得了比赛？不少学生确实这样认为。若仅从理论上分析双方拉绳子的力是一对相互作用力，大小应该相等，并不能让所有学生信服。这时让男生站在滑板上，结果男生大败，质疑：到底谁的拉力大呢？此时课堂气氛活跃，学生探究的热情高涨。顺势让学生探究：将一大一小两弹簧秤等效为男生与女生，对拉模拟拔河比赛，结果是两人的拉力一样大，学生迫切想知道既然双方拉力一样大，那么拔河比赛为何会有输赢之分呢？接下来，教师引导学生对比赛双方分别进行受力分析，根据牛顿第二定律不难弄清比赛输赢的关键在于：双方队员所受的摩擦力不相同。拔河活动，首尾呼应，再次激活学生疲倦的脑细胞，使其再次兴奋，也为比较平衡力和相互作用力做铺垫。至此，学生对牛顿第三定律有了本质的认识，从而消除了“以卵击石”卵受力大，“马拉车”车受力大，“人能跳起”地对人的作用力大等感官上的错觉。

6.6比较异同。加深理解

平衡力跟相互作用力是学生易混淆的知识，为了消除学生错误认识。我竖直握住瓶子，让子瓶静止，让学生找出相互作用力和平衡力，并引导学生分析异同，填写表格。

6.7拓展升华，巩固新知

（1）视频：自制的水火箭升空

（2）演示：竹蜻蜓能飞天

课后思考：为何转动的竹蜻蜓能飞上天？

《牛顿第三定律》的教学与评析 篇4

根据教材 (人教版物理必修1第四章第五节) 的功能及新课标的要求, 并联系学生的实际情况, 我将教学目标这样定位:

1. 知识教学

(1) 知道作用力与反作用力的概念;

(2) 理解并掌握牛顿第三定律;

(3) 区分平衡力跟作用力与反作用力。

2. 能力训练

(1) 自主探索、分析、总结规律的能力;

(2) 在具体问题分析中应用牛顿第三定律的能力;

(3) 语言表达能力。

3. 德育渗透

(1) 勤于动手、敢于实践、勇于创新的精神;

(2) 体验物理就在身边, 感受物理世界的美妙。

二、教学重点和难点

为实现教学目标, 我确定重点、难点如下:

1. 重点

(1) 掌握牛顿第三定律;

(2) 区分平衡力跟作用力与反作用力。

2. 难点

区分平衡力跟作用力与反作用力。

3. 重点的突出及难点的突破

(1) 改演示实验为学生自主探索实验, 得出牛顿第三定律;

(2) 利用视频资料、图片, 通过列举典型实例, 让学生观察、体会, 正确解释、描述;

(3) 通过典型例子的分析, 使学生总结出平衡力跟作用力与反作用力的不同之处, 突破难点。

三、教法学法与教学互动

1. 教学方法

从教育学角度看, 教学的本质就是活动。从新课程的理念出发, 为充分发挥学生的主体作用, 本节课采用的教学方法为实验法、探索法、举例法。通过创设问题情景, 激发学生兴趣, 触动学生思维, 以问题为中心, 促使学生自主实验探索, 让学生经历建立物理规律的全过程, 从而使学生对所得出的结论深信不疑, 体验成功的喜悦。最后通过典型实例, 让学生分析讨论、合作交流, 顺利解决问题, 渗透“学以致用”的思想。

2. 学法指导

学而得法是教学的最终目的, 恰当的学法指导不仅可以突出学生在教学中的主体地位, 还有利于形成师生互动, 使教学轻松而高效, 教学气氛活跃。本节课通过教师设问和学生动手自主实验, 教师指导学生学会观察、学会实验、学会总结规律。教师还通过列举典型实例, 指导学生学会分析讨论, 应用物理知识解释生活现象, 进行知识的迁移, 形成教学过程的师生互动。

四、课时安排

1课时

五、教学程序

为实现教学目标, 让学生能在开放而富有创新的活动氛围中学习, 我分了五个环节安排教学程序 (如下图所示) :

具体程序是:

例1观看刘翔的110米栏破纪录的视频录像, 带领学生鼓掌, 引导学生体会“相互”作用的含义。

引导学生思考:鼓掌时, 左手不动, 右手主动击打左手, 你的感觉是以下哪种情况?

() 只是左手有感觉。

() 只是右手有感觉。

() 左手和右手都有感觉。

例举生活实例, 如: (1) 打球时两运动员相碰时, 两人会有什么感受?

(2) 高速行驶的两车相碰会发生怎样的后果?让学生自已举生活实例, 引导学生分析得出结论。

结论:两物体相互作用时, 一个物体受到了力, 同时另一个物体也会受到力, 可见力是成对出现的, 我们把其中一力叫“作用力”, 那么另一个力叫。

评析:让学生进入多媒体再造的具体情景及日常生活实例中, 让学生真切体会物体间力的作用是相互的, 很自然地引出作用力与反作用力的概念。

创设情景, 领悟出“相互作用的两个力之间有什么关系”。利用视频资料、图片, 通过列举典型实例, 让学生观察、体会, 领会相互作用的两个力之间有什么关系。

例2视频演示 (1) 两人分坐两辆冰车互推; (2) 两磁铁间的相互吸引; (3) 手拉同时拉两根挂钩连在一起的弹簧。结论:作用力与反作用力:

(1) 是同时产生同时消失。

(2) 是同性质的力。

评析:通过创设情景, 激发学生寻求物理规律的好奇心、探究欲, 以形成一种“未成曲调先有情”的良好课堂基调。

小组讨论, 合作交流, 动手实验, 探索相互作用的两个力之间的关系。

结论:作用力与反作用力是:等大、反向、共线、异物、同性质、同变化。

规律:牛顿第三定律

(1) 内容:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等, 方向相反, 作用在同一条直线上。

(2) 数学表达式:F=-F'

(3) 意义:牛顿第三定律提示了物体之间相互作用的必然联系, 使人们不仅可以通过牛顿第一定律和牛顿第二定律来研究单个物体的运动, 还可以把两个以上物体的运动联系起来研究。

评析:学生通过自主实验, 体验知识的发生、形成过程, 将静态的知识变为动态的实验探索, 然后由学生分析讨论、合作交流、寻找规律。改演示实验为学生自主探索实验, 得出牛顿第三定律。

立足已学知识, 建构牛顿第三定律。

知识链接:力有三个要素:大小、方向、作用点。我们学习过用“力的图示”详细描述力, 用“力的示意图”简要描述力。

结论:作用力和反作用力的作用点, 作用在 (同一、不同) 物体上, 效果是 (能、不能) 抵消的。

牢记物理规律, 辨析典型难点。

例3正确理解牛顿第三定律, 回答以下问题:

(1) 火箭发射上天, 是受到一个向上的作用力, 那么反作用了谁呢?

(2) 小明扔了个蓝球砸在你身上就跑走了, 你没办法反作用他, 这是不是说明作用力与反作用力可以不同时?

(3) 质量小的物体和质量大的物体对拉, 作用力和反作用力还会大小相等吗?你能设计个实验验证一下你的猜想吗?

(4) 小孩子和大人拔河, 大人一般会赢, 是大人的拉力比小孩的拉力大吗?

(5) 鸡蛋和石头相碰, 鸡蛋一般会破而石头没事, 是石头给鸡蛋的力更大些吗?

例4分析小孩子与大人拔河比赛中胜、负原因结论:作用力和反作用力总是大小相等的, 跟物体的质量、运动状态无关, 至于可能出现不同的结果, 那是因为还有其他的因素影响。

评析:物理知识不能脱离生活而存在。为加深学生对牛顿第三定律的理解, 我设计了典型的几道题, 针对学生在日常生活中形成的错误和直觉的诊断, 应用所学知识进行修正, 形成知识的同化。

体会“一对平衡力”和“一对作用力和反作用力”的异同。

知识链接:单个物体处于“静止”或“匀速直线运动”状态时, 物体受力平衡。平衡力的特点:等大、反向、共线、异物。

例5水平桌面上放一黑板擦, 黑板擦处于静止状态。填充以下的空格。

(1) 桌子对黑板擦有个向上的支持力, 但黑板擦不向上运动而是保持静止, 可见黑板擦还受到一个向下的, 它们是一对。

(2) 黑板擦对桌子有个向下的压力, 但桌子不向下运动而是保持静止, 可见桌子还受到一个向上的, 它们是一对。

(3) 做个对比:一对作用力与反作用力是:等大、反向、共线、异物、同性质、同变化。一对平衡力是:等大、反向、共线、。

作业训练, 巩固新知:

(1) 分析人在走路时, 有几对作用力和反作用力?

(2) 竖直方向的电线下吊着静止的电灯, 下面的说法中正确的是: ()

A.电灯受到的重力和电线对它的拉力是一对作用力和反作用力;

B.电线对电灯的拉力大小, 等于电灯受到的重力;

C.电灯对电线的拉力就是电灯受到的重力, 这两个力的性质相同;

D.电灯对电线的拉力和电线对电灯的拉力是一对作用力和反作用力。

(3) 设想你处在遥远的天空, 面前有一个与你相对静止的巨石, 你轻轻推它一下。试描述这块巨石和你自己在推石时和推石后的运动情况。如果巨石静止地放在地面上, 结果会一样吗?为什么?

六、板书设计

为突出教学的重点、难点, 我设计了简洁、清晰的板书。

七、教学预估

牛顿第三定律教案 篇5

【本节教材分析】

牛顿三大定律是一个有机的整体，前两个定律是对单个物体而言的，但要全面认识物体间的运动规律，必须研究物体之间的相互作用、相互影响，例如什么情况下系统机械能守恒，内力对系统的动量改变是否起作用。

本节分三个层次对牛顿第三定律进行研究：一是通过实际现象的分析，定性地讨论物体间的作用是相互的，性质是相同的，同时发生的；二是通过实验定量地得到反映相互作用的牛顿第三定律；三是说明该定律的意义和应用。

【学生心理状态分析】

高中学生已经有一定的辩别能力，对常见的一些物理现象，物理知识如果简单重复，则学生对此不太关注、不感兴趣。因此，一开始就要以各种方式激发其注意力，设置“物理问题情景”，引发学生“思维冲突”，设法采用各种实验，让学生认识到“牛顿第三定律”得来的不易，培养总结物理规律的方法。

【教学目标】

1.理解作用和反作用力的关系；掌握牛顿第三定律确切含义。

2.进一步学习物理学研究现象，总结规律的方法。

3.能分清实际问题中的作用力和反作用力。

【教学重点、难点、疑点】

重点：牛顿第三定律的内容及确切含义；

难点：作用力、反作用力与平衡力的区别；

疑点：作用力和反作用力既然大小相等，方向相反，那么在拔河比赛中为何还有胜负之分?

【教学方法】

实验法(演示实验，师生互动实验，学生分组实验)，讨论法，类比法，练习等。

【教学仪器】

粗绳一根；演示用大弹簧秤、小弹簧秤各一个；带发条的小车，薄木板各一个，四个相同的短玻璃管；带有条形磁铁的小车两个；分组实验用的弹簧秤若干个等。

【教学过程】

●引入新课

师：请同学们想一想力是什么?下面让我们一起做一个动作。常言道：“一个巴掌拍不响”，那么请大家比赛拍巴掌，看谁拍得最响，然后请拍得最响的同学谈感受，两个巴掌都拍疼了，变红了，这说明什么?由此引入新课。

(板书)

牛顿第三定律──力是物体间的相互作用

通过分析拍巴掌后会疼，巴掌都变红了，说明两手间存在作用力，并且是相互的。

师：(以幽默、夸张的语言)再举两例。

1.有些同学闲着无事，用头撞墙的玻璃，问会出现什么现象?说明什么问题?

生：(纷纷发言)：玻璃碎了，同时头也淌血了，说明了：头给墙一个力的同时，它反过来也给头一个力。

2.同学们坐在凳子上，两脚悬空，然后用手推桌子，那么感觉到什么现象?如何解释(要求学生亲身体验)。

生：桌子反过来同时推自己，解释时要明确施力物体和受力物体。然后阅读书上第一段内容，并自己举例子，得出作用力和反作用力的定义。

(板书)：力是物体间的相互作用，人为的把其中一个力叫作用力，另一个力叫反作用力。师：下面看一看作用力、反作用力之间有哪些基本的特点?

(演示实验1)：把薄的轻木板放在并排的玻璃管上，然后把玩具小车上紧发条，并轻轻按在木板上，问：手一松，当手离开小车时发生什么现象?说明什么问题?

(师生)：车在向前运动的同时，木板向后运动，并且同时停止，经过认真分析后得出，车之所以向前运动是木板给它一个向前的力，同时车给木板一个向后的力，这两个力的性质一样，都是摩擦力。

(演示实验2)：用手让带有条形磁铁的小车靠近(同名磁极相对)，放在光滑木板上，然后手一放，发生什么现象?如何解释?

(师生)分析：同时向相反方向运动，作用力和反作用力性质相同，是一对磁场力。

(板书)

作用力与反作用力性质相同，同时存在，同时消失(变化)

师：下面请一个同学(身高应矮一点)上来，与老师进行拔河比赛。

(师生互动实验)：老师和一个小个子同学各拉绳子一端，进行拔河比赛，结果发现老师胜了，学生输了。

师：对刚才的实验，请同学们认真想一想，老师与学生之间的拉力大小存在什么样的关系?并请成绩好、中、差三位学生回答(十有八九的学生说老师的拉力大)。

师：(大声说)同学们的回答是错误的，那么如何求证这两个力的大小呢?

(板书)

作用力与反作用力的关系

师：启发学生研究的.方法，(经过共同讨论后)方案如下：把两个弹簧秤勾在一起，模仿拔河比赛，其中一个弹簧秤相当于老师，另一个相当于学生，并分两种情况进行。

1.两弹簧秤勾在一起拉，处于静止不动时(模仿拔河比赛，双方处于僵持状态)；

2.两弹簧秤勾在一起拉，并向一方运动(相当于比赛绳子被拉向一方时的状态)；

(学生分组实验)：做5分钟时间，教师巡回指导，并要求学生对秤先校零，让学生自己得出在各种状况下，两拉力大小的关系。

(演示实验3)：老师亲自用大弹簧秤和小弹簧秤模仿拔河比赛，正确做好示范动作，并画图进行解释，注意两力的方向，得出自己的结论。

(板书)

牛顿第三定律1.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。2.公式：F=-F′。

(继续对师生互动实验进行挖掘)问：既然两个力大小相等，那么拔河比赛时，为何还存在胜负之分?

师：经过启发后，结合牛顿第二定律讲解，并和学生讨论如何做才能获胜。

问：还有的同学想，既然两力大小相等，方向相反，那么加起来合力为零，则无论什么时候不存在胜负之分?

师：这实际上把作用力、反作用力与平衡力混淆了，它们是有区别的：前者两个力不是作用在一个物体上，谈不上抵消，不能求合力。

下面通过例题进行研究：

例题：物体用线吊在天花板上，分析物体受几个力?并指出每一个力的反作用力、以及平衡力?要求学生上黑板做，画出示意图，然后订正错误，并分析作用力、反作用力与平衡力的区别。

(板书)

一对平衡力一对相互作用力

作用在同一个物体上作用在不同的两个物体上

两力性质不一定相同性质一定相同

一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力两个力同时产生、变化、消失

能求合力，且为0不能相互抵消，不能求合力

师：进一步用类比的方法使学生加深印象。作用力与反作用力的关系，很像电视、电影上放的“难兄难弟”的关系：有福同当，有难同享，同生共死…

总结：牛顿第三定律在生活、生产上应用很广泛，人走路、汽车向前运动、喷气式飞机的飞行无不与此规律有关，并就其中一个应用进行分析。

作业布置：(略)

【课后反思及效果评估】

本教案曾作为公开课上过，来听课的理、化、生老师一致认为，课上得非常成功，充分体现为以老师为主导，学生为主体的特点。通过本课的学习，学生能独自主解释许多物理现象及知识。如：“马拉车的过程中，马与车之间拉力谁大谁小?在拉力一样大时，为什么车还能向前运动”等一系列问题；能分清物体间之间作用力、反作用力、平衡力的区别。各种实验，老师风趣幽默的语言成功解决了本节课的重点、难点问题。有利于培养学习物理的兴趣，有利于培养学生的物理思维能力。

《牛顿第一定律》教学设计 篇6

【学情分析】学生在初中物理中对“惯性”概念有了初步了解。

【教学目标】能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能做出初步评述。

能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论；能准确表述牛顿第一定律（惯性定律），并能对定律有较为深入的理解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性。

【教学重点】理解力和运动的关系；知道牛顿第一定律不是一个实验定律。

【教学难点】伽利略理想斜面实验理解。

【教学用具】多媒体小车滑块等。

【教學方法】本节课采用情景导入，分组讨论和实验相结合的教学，让学生通过自主学习、合作交流的方式完成本节内容的学习。课前首先针对本节内容设置问题和预习任务。利用网络和书本查阅历史上人们对力和运动的关系的认识，主要关注亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿对力和运动的关系的观点和研究。

总结他们对力和运动关系研究的方法。预习课本伽利略理想斜面实验。

【教学过程】

一、新课导入

同学们，前面我们分别学习和了解了运动和力的基本知识。在实际生活中我们观察到一些现象，如我们推人力车、自行车时，给车施加推力，车就运动，而且推力越大车运动越快；不给车推力，车就停止。但有时我们又观察到让车达到一定速度后，即使不再给车施力，车还会运动。那么力和运动有关系吗？今天我们一起来探讨这个问题。

二、分组讨论

总结课前预习得出的结论，每组选一位同学回答下列问题。1.亚里士多德对力和运动的关系持什么观点？他的根据是什么？生：物体的运动需要力来维持，他通过观察马拉车，车就运动，马停下了，不对车施力了，车就停止运动了。所以得出运动需要力来维持这一结论。师：你对亚里士多德是怎么评价的？生：亚里士多德其实是古希腊一个很有学识的圣贤，是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。亚里士多德一生勤奋治学，他创立了形式逻辑学，丰富和发展了哲学的各个分支学科，对科学做出了巨大的贡献。2.伽利略对力和运动的观点是什么？伽利略是一个什么样的人？生：300多年前意大利伟大的学者伽利略对物体的运动需要力来维持这一观点提出质疑，通过自己的观察和思考指出此结论错误的根源在于研究力和物体运动的关系时，忽视了摩擦力这一客观存在的事实，从而使人们对力和运动的关系误入歧途。师：以上两位同学的发言都很精彩，到底物体的运动需不需要力来维持呢？哪位同学能举例说明？（学生举手回答）生1：我们在推自行车时，用力推自行车就运动，不用力了自行车就不动了。这说明物体的运动需要力的维持。生2：我认为物体的运动不需要力来维持，如我们骑自行车时，蹬一段时间后停止蹬车，自行车还会运动一段距离；踢足球时，踢出的足球要滚很远才能停下。这些案例说明物体的运动不需要力来维持。师：哪位同学的观点正确，让我们再通过实验来分析。

三、实验演示

1.先让学生自己实验：（1）要让静止的书（文具盒）运动，该怎么办？（2）停止用力，又会如何呢？（学生实验后上台演示）误导学生：物体受力就会运动，不受力就停止。得出谬论：物体运动要靠力维持。

2. 教师实验演示：推一辆小车，撤去推力，小车没有立即停下。

得出结论：物体运动不需要力维持。

3.用多媒体展示伽利略的理想实验，对学生的实验过程进行肯定和总结。

四、科学推理，得出新知

学生通过实验和观察动画能够总结出：如果表面绝对光滑，运动物体受到的阻力为零，物体将以恒定不变的速度运动下去。

提问：运动的物体不受阻力时将永远运动下去，那静止的物体不受阻力时会怎样呢？学生通过讨论能够得出：静止物体在不受力时，将保持静止状态。结论有了，再引导学生得出：我们在科学正确的实验基础上，进行合理的推理，最终得出可信的结论，即一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是牛顿第一定律。教师强调：物理定律一般都是通过实验总结的规律，但是牛顿第一运动定律却是利用逻辑思维对事物进行分析的产物。

五、练习巩固

1. 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ）

A.牛顿第一定律是实验定律

B.惯性定律与惯性的实质是相同的

C.在水平面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动

D.物体运动状态发生变化时，必定受到外力的作用

2. 16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元。在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是（ ）

A.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快；这说明物体受的力越大，速度就越大；B.一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”；C.两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快；D.一个物体维持匀速直线运动，不需要受力。

六、布置作业，布置预习

七、板书设计

1.历史回顾：（1）亚里士多德对力和运动的观点；（2）伽利略对力和运动的观点；（3）笛卡尔对力和运动的观点。

2.伽利略理想斜面实验。 注意：该实验第一步是事实，其余是推理。

3.牛顿第一定律。一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律。

“牛顿第一定律”教学设计 篇7

引导学生看两张来自生活的图片 (多媒体投影) :冬奥会冰壶比赛中为什么要先要助滑一段距离?为什么立定跳远不如急行跳远跳得远?要解决这两个问题, 我们首先来研究有关“牛顿第一定律”的知识。

投影:学习目标

1.知道牛顿第一定律的内容, 了解它的探究历程。

2. 通过活动体验任何物体都具有惯性。

二、 自主探究, 合作交流

师:同学们, 前面我们知道力可以使静止的物体运动, 也可以使运动的物体静止, 可见力和物体的运动有密切的关系。

1. 观察课本第71 页图3—1-1, 想想在生活中还有哪些类似的现象?从这些现象中你能得到什么启示吗?

2. 结合生活体验回答下列问题: (1) 怎样能够使静止的足球运动起来? (2) 足球离开运动员的脚以后, 在草地上滚动的过程中速度有何变化? (3) 骑自行车时, 如果停止蹬车, 自行车运动情况会有什么变化?你认为物体的运动是不是一定需要力来维持?物体的运动和物体受力之间可能有什么关系?

3. 亚里士多德和伽利略都对物体的运动和受力关系进行了研究, 你同意谁的观点?

三、展示交流合作学习成果

师:你是同意亚里士多德的观点, 还是同意伽利略的观点?说出你的理由。

生:静止在课桌上的书, 用力一推由静止变为运动, 不推, 重新变为静止。可见, 物体的运动需要力来维持。

四、牛顿第一定律

1.设计实验方案

师:下面请以小组为单位, 根据屏幕上的提示设计出实验方案。

2.结合课本, 分析图2 所示的实验方案。

思考: (1) 为充分显示阻力对物体运动情况的影响, 每次实验时应该控制哪些因素相同?如何改变物体受到的阻力?

(2) 为什么让小车从斜面的同一高度滑下?

(3) 小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是什么?

(4) 设计一个记录实验数据的表格。

(5) 设想一下, 如果水平面足够光滑 (没有任何阻力) , 小车的运动情况会怎样?

(6) 展示交流合作学习成果

五、阅读理解

师:运动的物体不受力将一直运动下去, 那静止的物体如果不受力, 会永远保持静止。牛顿在前人的基础上, 进一步概括总结得出著名的牛顿第一定律。下面请同学们阅读理解牛顿第一定律的内容。

(学生阅读)

师:关于牛顿第一定律, 大家还有补充或疑问吗?

生1:我补充一下, 牛顿第一定律是在实验的基础上经过进一步的推理得出的, 这种方法叫理想实验法。

生2:牛顿第一定律适用于一切物体。

六、惯性

师:牛顿第一定律还指出一切物体都具有的一种性质, 我们把这种性质叫惯性。

1. 思考、讨论问题:冬奥会冰壶比赛中为什么要先先助滑一段距离?

2. 演示实验:将小木块放在小车上, 小木块随小车一起运动, 小车突然停止, 木块飞出。并让学生讨论分析。

3.试一试:请你在地面上用力竖直向上跳起, 观察一下, 落地点将落在起跳点的前边、后边还是起跳点上?

4.精彩展示:课前选出6 个学习物理困难的学生, 两人一组, 提前练习下面3 个实验中的一个, 课上让他们精彩展示。

(1) 将纸条压在玻璃板下, 猛然抽出玻璃杯下的纸条。

(2) 将6 个象棋子叠起来, 让两个学生展示迅速击打最下面一枚棋子。

(3) 在装有水的杯子上放一硬纸片, 纸板上放一鸡蛋, 迅速击打鸡蛋下的硬纸板。

学生讨论分析。

师:大量事实表明, 一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。

5. 观看视频, 小组讨论:让学生观看拍打灰尘、锅炉工人填碳、足球的“香蕉球”在空中的运动轨迹、奥运会男子百米决赛冲刺终点, 驾驶员系安全带等方面的视频片段。学生以小组为单位, 讨论分析上述生活中的惯性现象。

七、学习小结 (略)

系统牛顿第二定律的应用 篇8

中学物理课本中牛顿第二定律表述为:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比, 跟物体的质量成反比, 即F合=ma.显然这是对单一物体而言的, 而在实际解题时, 往往遇到系统内有多个物体的情况, 这时常规的处理方法是——隔离法.隔离法虽然思路清晰、学生易掌握, 但需要对系统中各物体进行分析, 再列方程, 从而造成解题过程繁琐、拖沓.如果不求系统内物体间的相互作用力, 仅求外界对系统的作用力或系统内某个物体的加速度, 那么, 我们就可以在理论上稍作补充, 应用系统牛顿第二定律来解题.

一、系统牛顿第二定律的推导

若系统由n个物体组成, 每个物体的质量分别为: m1、m2、m3、…、mn, 每个物体受到系统外力分别为:F1、F2、F3、… 、Fn, 每个物体受到系统内力分别为: F21、F31、F41、…、Fn1, F12F32、F42、…、Fn2, …, F1n、F2n、F3n、…、F (n-1) n, 由牛顿第二定律得:

对于m1:F1+F21+F31+…+Fn1=m1a1;

对于m2:F2+F12+F32+…+Fn2=m2a2;

对于m3:F3+F13+F23+…+Fn3=m3a3;

…

对于mn:Fn+F1n+F2n+…+F (n-1) n=mnan.

又由牛顿第三定律知:F21=-F12、F31=-F13、F41=-F14、…、Fni=-Fin, 则以上各式相加得:

F1+F2+F3+…+Fn=m1a1+m2a2+m3a3+…+mnan.即∑F外$={\displaystyle \sum _{i=1}^{n}m}{}_{i}a{}_i$. 可见, 系统牛顿第二定律可表述为:系统所受的外力的矢量和等于系统各物体的质量与加速度乘积的矢量和.

二、系统牛顿第二定律的应用

1.受力在同一直线上时, 求系统所受的外力

例1 如图1所示, 一个箱子放在水平地面上, 箱内有一固定的竖直杆, 箱和杆的总质量为M =10 kg , 木箱中的立杆上套着一个质量为m=3 kg 的小环, 给环一个向上的初速度, 由于摩擦, 环沿杆向上以大小为a=15 m/s2 的加速度做匀减速运动, 在环向上运动的过程中, 箱子对水平地面的压力为多大? (g=10 m/s2)

解析:以箱、杆和环整体为研究对象, 根据系统牛顿第二定律知: (M + m ) g -FN=M×0+ma, 代入数据得:FN= 85 N ;再依牛顿第三定律知:箱子对水平地面的压力F′N与水平地面对箱子的支持力大小相等, 即:F′N=85 N .

2.受力在同一直线上时, 求系统内某个物体的加速度

例2 质量为M的机车拉着质量为m的车厢在平直轨道上以加速度a做匀加速运动.某时刻车厢与机车脱钩, 此后机车以加速度a1继续做匀加速运动 (牵引力不变) , 求脱钩后车厢的加速度?

解析:以机车与车厢为研究对象, 脱钩前后, 系统受到的合外力未变 (变化的只是系统的内力) .以机车的加速度方向为正方向, 设车厢脱钩后的加速度为a2, 系统所受的合外力为F, 由系统牛顿第二定律知:

脱钩前 F= (M + m) a (1)

脱钩后 F=Ma1+ma2 (2)

解 (1) 、 (2) 两式子得:

$a{}_2=\frac{({\rm M}+m)a-{\rm M}a{}_1}{m}.$

3.受力不在同一直线上时, 求系统所受的外力

例3 如图2所示, 一质量为M 的楔形木块放在水平地面上, 两底角分别为α、β, A、B是两个位于斜面上质量均为m的木块 .已知两木块在斜面上分别以a1、a2的加速度下滑, 如果楔形木块静止不动, 求地面对楔形木块的支持力和摩擦力分别为多少?

解析:以楔形木块及A、B为研究对象, 系统受到竖直向下的重力 (M + 2m) g, 地面对系统的支持力FN, 地面对系统的摩擦力Ff, 建立正交坐标系如图3所示.由系统牛顿第二定律分量式知:

在y轴方向: (M+2m) g-FN=ma1y+ma2y , 所以FN= (M+2m) g-m (a1sinα+a2sinβ)

在x轴方向:Ff=m (-a1x) +ma2x, 所以Ff=m (-a1cosα) +ma2cosβ=m (a2cosβ-a1cosα) .

讨论: (1) 当a2cosβ>a1cosα时, Ff的方向与x轴正方向相同;

(2) 当a2cosβ<a1cosα时, Ff的方向与x轴正方向相反;

(3) 当a2cosβ=a1cosa时, Ff= 0 .

4.受力不在同一直线上时, 求系统内某个物体的加速度

例4 质量为M , 长度为L的木板放在光滑的斜面上, 斜面的倾角为θ, 如图4所示.

(1) 为使木板静止在斜面上, 质量为m的人应在板上以多大的加速度向何方跑动?

(2) 若使人与地面保持相对静止, 人在木板上跑动时, 求木板的加速度?

解析:以m和M 为研究对象, 系统受重力 (M+m ) g , 斜面对系统的支持力FN, 建立正交坐标系如图5所示.由系统牛顿第二定律分量式知:

(1) 木板静止在斜面上

在x轴方向:

(M +m) gsinθ=ma+M×0

解得:$a=\frac{{\rm M}+m}{m}g\sin \theta$, 沿斜面向下.

(2) 人与地面保持相对静止

在x轴方向:

(M + m) gsinθ=m×0+M×a′

解得:$a^{\prime }=\frac{{\rm M}+m}{{\rm M}}g\sin \theta$, 沿斜面向上.

三、几点说明

应用系统牛顿第二定律解题, 要抓住以下几点:

1.分析系统受到的外力, 不需顾及内力分析;

2.分析系统内各物体的加速度的大小和方向;

3.当遇到受力不在同一直线上时, 往往要建立直角坐标系, 再利用其分量式列方程;

4.解答综合问题时, 往往要对牛顿第二定律进行整体法和隔离法的交替使用.

综上分析, 系统牛顿第二定律解题比常规的隔离法解题, 有无比的优越性.这样做, 既拓展了解题思路, 又起到了事半功倍的成效, 希望同学们不妨一试.

练习

1.如图6所示, 一弹簧秤上放置一烧杯, 杯中盛满水, 烧杯和水的总质量为M , 烧杯底部系一细绳, 上端连接一质量为m的木球, 某时刻连接着木球的绳断开, 木球加速上升的过程中弹簧秤的示数为 F ( )

(A) F> (M +m) g

(B) F< (M+m) g

(C) F= (M+m) g

(D) 无法确定

2.如图7所示, 一质量为m小猫, 跳起来抓住悬在天花板上质量为M 的竖直木杆, 当小猫

抓住木杆的瞬间, 悬挂木杆的绳子断了, 设木杆足够长, 由于小猫不断地向上爬, 可使小猫离地的高度保持不变, 则木杆下落的加速度为多大?

3.如图8所示, 质量为M=24 kg的楔形木块, 其倾角θ=37°, 另一边与地面垂直, 顶端固定一定滑轮, 一柔软的细线跨过定滑轮, 两端分别系在物块A和 B 上, 已知mA=5 kg, mB=1 kg, 由静止释放B , 则A 沿斜面下滑从而带动B 沿竖直方向上升, 斜面及滑轮的摩擦均不计.求地面对楔形木块的支持力和摩擦力为多大?

参考答案:

$1.(\text{B})2.a=\frac{({\rm M}+m)g}{{\rm M}}3.(1)F{}_{{\rm N}}=293.3{\rm N}(2)F{}_f=13.3\text{Ν}$

牛顿第三定律论文 篇9

1.知识与技能:

(1) 知道牛顿第一定律的内容;

(2) 能有效利用控制变量法探究物理问题;

(3) 知道实验推理法在物理学中的应用。

2.过程与方法:

(1) 通过实验探究阻力对物体运动的影响;

(2) 通过理想条件下的推理, 得出牛顿第一定律。

3.情感、态度与价值观:

(1) 在合作实验中, 培养学生的团队精神;

(2) 通过活动和阅读感受科学与生活的紧密联系;

(3) 了解科学进步的漫长、艰难的历程, 鼓励学生勇攀科学高峰。

◆教学过程:

一、玩中导入, 激发探索

师:今天请同学们在座位上弹玻璃球好吗?

生:桌子上怎么可以玩?

师 (故作惊讶) :怎么不可以玩呢?

生:桌子太小, 桌面还太滑!

师:“太滑”会影响什么因素?“桌子太小”有什么样的后果?

生:因为桌面太滑摩擦力小, 玻璃球滚动的距离远。桌子太小, 玻璃球很容易滚下桌子。

师:那玻璃球滚动的距离跟什么因素有关呢?

生:摩擦力?

生:跟弹出去玻璃球的力有关。

师:那我们做实验来讨论吧。先设计一个弹出去的玻璃球与摩擦力有关的实验吧。告诉我你们还需要什么实验器材?

生:用布或者毛巾等。

师:我看行, 我给你们准备了毛巾和布。

生:老师, 我们组在做实验时, 弹出去玻璃球的力总是不一样的。虽然我们实验得出距离的远近跟摩擦力有关, 但是没有达到你说的要用科学的控制变量法。所以我觉得我们的实验有点不科学。

二、重点探究, 明确方法

师:这位同学的问题发现的好。我们说物体位置变化叫机械运动, 其实我们今天研究的是“力和运动的关系”。这个玻璃球运动到底用什么维持呢?

2 000多年前, 古希腊学者亚里士多德认为, 如果一个物体持续运动, 就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤销, 物体就会停止运动, 也就是说“运动要靠力来维持”。而近代物理实验科学家伽利略的观点:物体的运动不需要力来维持, 运动的物体之所以会停下来, 是因为受到了阻力。

请各组组长领实验器材, 多媒体展示实验原理。请同学们做。

师:大家看过实验课件后, 我想问:小车为什么要从同一高度滚下?

(学生猜测不一致。)

师:因为我们所学的知识有限, 我告诉大家这是让小车滚到斜面底部时, 获取相同的速度。这就是解决刚才那个同学实验中获取相同速度来达到控制变量法的途径。

师:实验前先请各组设计实验表格, 填写相应的实验数据。

(教师巡视, 让先做完实验并把表格设计完整的小组把表格呈现在黑板上。)

师:请同学们说一说实验现象, 由此可得到什么结论? (说明:学生能说出“平面越光滑, 小车运动的距离越大, 这说明小车受到的摩擦力越小”。但学生在教师的引导下才能说出“速度减少得越慢”。)

猜想:1.如果运动的物体不受力, 它将____。

2. 如果静止的物体不受力, 它将＿＿＿＿。

师:摩擦力越小, 小车运动得越远, 那么请小组合作完成上面的猜想。 (让学生概括猜想, 得出“牛顿第一定律”, 板书。)

师:其实刚才大家做的就是著名的伽利略实验, 伽利略通过这个实验质疑了统领人们2 000多年的亚里斯多德的“力是维持物体运动的原因”错误观念。牛顿也是通过伽利略和诸多学者的实验科学结论总结出了著名牛顿第一定律。牛顿第一定律是通过分析实验事实, 再进一步概括、推理得出的。

三、突破难点, 理解概念

师: (多媒体展示上图) 这是亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河, 他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢?

生:靠惯性。

师:那什么是惯性?

[学生看书可以知道:一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质, 叫做惯性 (板书) 。也就是说, 原来静止的物体将保持静止;原来运动的物体将保持匀速直线运动状态不变。所以牛顿第一定律又叫做惯性定律。]

师:请同学们快速抽掉钢笔帽下面的纸条, 观察现象, 并提出问题。

生:纸条抽出后, 钢笔帽为什么没有动?

生:惯性———钢笔帽保持了原来静止的状态

师:从牛顿第一定律我们得知, 物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止的状态, 或者说, 它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”。但是这种“本领”的大小是不一样的。

请同学们把你们桌面上的玻璃球放稳, 把桌子突然向左边推, 小球会向哪边滚?

生: (做完后) 向右。

师:根据我们所学的知识解释一下?

生:原来玻璃球和桌面是静止的, 桌子突然运动, 小球还要保持静止———也就是抵抗运动状态变化, 所以相对于桌面向右运动。

师:这位同学说的很好。那我想请同学们再做一个实验观察, 把玻璃球放在笔袋上一起运动, 突然让笔袋停下来, 那玻璃球会怎样?

生: (做完实验后) 笔袋停了, 玻璃球继续滚动。

师:为什么?

生:玻璃球和笔袋一起运动, 笔袋停下来, 玻璃球由于惯性继续向前。就像我们坐的车突然停下来是一样的。

师:回答正确完整, 还能跟生活中的现象联系在一起。说得极好。那么请同学举一些生活中惯性的例子好吗?

生:1.飞镖脱手后继续运动;2.小狗抖动身体, 甩掉毛上的水 (洗衣机甩干) ;3.足球在空中飞行;4.纸飞机离开手以后继续飞行5.洒水枪, 水离开枪后还能继续运动;6.投掷铅球时, 铅球离开手后继续运动。7.汽车在高速行驶时紧急刹车, 不是马上停下来, 而是滑行一段距离后停下来。

师:事物都是一分为二的, 有利必有弊。有的惯性对我们有利, 有的惯性对我们有害。那我们就要利用有利的, 防止有害的。

多媒体将小汽车展示出来:

请大家探讨一下:汽车上有哪些是利用惯性的, 那些是有益的, 哪些是有害的, 有害的我们怎么防止?

生甲:汽车是利用惯性运行的———是有益的。但是速度过快时, 刹车时由于惯性人会向前冲对人造成伤害———是有害的。所以为了防止惯性带来的危害, 要系安全带。

生乙:有的时候车被追尾时, 车速加快, 但人由于惯性仍保持原来比较慢的速度向而向后仰, 很容易伤到脖子。———是有害的。所以车的靠背上有一个小枕头可以保护追尾时司机和乘客的颈部。

四、师生互动, 总结体会

师:请同学们回顾一下我们这节课所学的内容和方法。

生:学习了牛顿第一定律和惯性知识。

生:学习了科学的实验推理法。

生:也学会了就地取材进行实验验证。

五、作业开放, 学以致用

请大家回去写一篇百字小论文《如果没有惯性这世界会怎样》。

◆板书设计

第一节:牛顿第一定律

一、探讨伽利略实验

条件:从同一高度滚下, 使小球获取相同的速度。 (控制变量法。)

现象:小球在光滑的木板上运动的最远。

推理:如果没有摩擦力小球将永远运动下去。 (实验推理法。)

二、牛顿第一定律:

的作用时, 总保持匀速直线运动

三、惯性:

一切物体都有保持运动状态不变的性质, 叫做惯性。

四、解释惯性问题的思路:

1.找原来运动状态———物体 (物体的某一部分) 发生什么变化;

牛顿第三定律论文 篇10

师:同学们请看大屏幕。请看图中警察正在让司机干什么?

生:让司机系好安全带。

师:对, 为什么要系安全带?不系会怎样?

生:系安全带比较安全, 不然紧急刹车时, 人可能会受伤, 很危险。

师:说得非常好, 其实这一情境中蕴含着我们今天要学的一些物理知识。请大家把物理课本翻到16页, 我们一起来学习第八章《运动和力》的第1节《牛顿第一定律》。 (板书课题:第1节牛顿第一定律。)

二、怀揣好奇, 走进新课

(一) 一个问题, 两种看法

师:同学们请看大屏幕。

师:滑板车在沿水平方向运动时, 如果我们不再蹬地, 他最终会停下来, 为什么?

生:滑板车不受力了就不运动了。

师:也就是说你认为, 物体运动需要力来维持, 对吗?

生:对。

师:有一个人也是这么认为的, 这个人就是古希腊学者亚里士多德。但还有一个人, 他不这么认为, 这个人认为物体运动并不需要力来维持, 运动的物体之所以会停下来, 是因为受到了阻力, 也就是说按照他的观点, 滑板车最终会停下来是因为滑板车受到了阻力作用。那这个人是谁呢?他就是伽利略。到底哪个观点正确呢?下面我们先按照伽利略的观点来研究一下这个问题。也就是探究阻力是否会对物体运动有影响。

板书:阻力对物体运动的影响

(二) 各显神通, 合作探究

师:同学们请看大屏幕。

师:下面请以小组为单位, 结合课本, 根据大屏幕上的提示完成实验探究。并思考以下问题:

(1) 小车在不同材料的水平面上最终停下来的原因是什么?

(2) 哪个水平面的阻力小?哪个水平面的小车滑行的距离大?

(3) 设想一下, 如果水平面足够光滑 (没有任何阻力) , 小车的运动情况会怎样?

(教师深入各组指导。)

(三) 展示成果, 交流观点

师:同学们都做完了实验, 下面我们请同学们展示实验的结果和结论。

投影实验结果:

师:根据以上结果, 我们得到的结论是:阻力对物体运动是有影响的, 水平面越光滑, 小车受的摩擦阻力越小, 小车运动的距离就越远。假如水平面对小车完全没有摩擦阻力, 小车将一直运动下去。也就是说, 运动的物体在不受力时, 会一直运动下去, 不需要力来维持物体的运动。

师:反之, 水平面越粗糙, 小车受的摩擦阻力越大, 小车运动的距离就越近, 最终停下来。也就是说, 运动的物体在受力的作用时, 可能会停下来, 说明力可以改变物体的运动状态。

(板书:力不是维持物体的运动状态的原因;力是改变物体的运动状态的原因。)

师:同学们请看大屏幕 (视频) :目前的一项体育项目———冰壶运动, 由于冰壶运动过程中阻力很小, 能以几乎不变的速度前进。

师:在我们今天看来是非常简单的道理。在被发现的最初往往是非常艰难的, 如果没有坚强的意志和信念, 没有足够的事实和理论依据去支持, 许多人可能会放弃, 但伽俐略没有放弃。

(四) 继续讨论, 完善成果

师:运动的物体不受力将一直运动下去, 那静止的物体如果不受力, 会怎样呢?

生:永远保持静止。

师:牛顿在前人的基础上, 进一步概括总结得出著名的牛顿第一定律。下面请同学们阅读理解牛顿第一定律的内容。

(板书:一切物体在没有受到力的作用时, 总保持静止状态或匀速直线运动状态。)

师:适用范围为一切物体, 条件为不受力。

师:关于牛顿第一定律, 同学们还有补充或疑问吗?

生:我补充一下, 牛顿第一定律是在实验的基础上经过进一步的推理得出的, 这种方法叫理想实验法。

师:你补充得很好!

生:牛顿第一定律是在任何情况下都成立吗?师:是的, 牛顿第一定律适用于一切物体。

(五) 深入研讨, 总结新知

师:从牛顿第一定律可以得知, 如果物体不受力的作用, 原来静止的物体将一直保持静止状态;原来运动的物体将保持其速度一直运动下去。这说明……

(板书:一切物体都有保持原来运动状态不变的性质, 我们把这种性质叫惯性。)

师:同学们请看大屏幕。

1.如上图, 拨动簧片, 把小球与支座之间的金属片弹出时, 小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这一现象的原因吗?

2.行驶中的汽车突然刹车时, 乘客身体会前倾;汽车突然开动时, 乘客身体会向后仰。想想看, 身体向后仰的原因是什么?

师:下面同学们分组讨论。 (教师深入小组参与讨论。)

师:下面请同学们各抒己见, 说说上述现象产生的原因。

生:金属片被弹出时, 上面的小球由于惯性要保持原来的静止状态, 所以不会随金属片飞出。

生:汽车突然刹车时, 乘客的脚已随车停止运动, 而身体的上部要保持原来运动的状态, 因此身体会前倾。

生:汽车突然开动时, 乘客的脚已随车开始运动, 而身体的上部要保持原来静止的状态, 因此身体会向后仰。

(六) 学以致用, 体验收获

师:惯性的应用十分广泛, 对人类有利的一面我们要加以充分利用。

生:运动员助跑后, 利用惯性能跳得远些;

生:斧头松了, 利用惯性可将斧头牢牢地套在斧柄上。

师:当然, 对人类不利的一面, 需要防范。

生:如前面提到的警察让司机系好安全带就是防止惯性带来的危害。

三、梳理整合, 迁移提高

1.师:请同学们想一想:本节课的学习内容有哪些?它们之间有什么内在的联系?请用你喜欢的图示方法表示出来。

学生思考交流并尝试画图。

2.各小组推出代表进行展示、交流。学生在互评、自评中取长补短, 知识框架得到修正、完善。

牛顿第二定律与运动学 篇11

一、 牛顿第二定律与匀变速直线运动相结合

解题方法 此类题型主要体现在某个运动过程中牛顿第二定律的简单应用，属于动力学两类典型问题的范畴，一般以求加速度问题居多.求解时要特别注意运动过程与规律的对应关系，同时注意题中所给信息.

例1北戴河海滨游乐场有一种滑沙的娱乐活动.如图1所示，人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始下滑，滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下来，斜坡滑道与水平滑道间是平滑连接的，滑板与两滑道间的动摩擦因数均为μ=0.50，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，斜坡倾角θ=37°.

二、 牛顿第二定律与圆周运动相结合

解题方法 万有引力定律、带电粒子在磁场中的运动的综合性题目所涉及的圆周运动中常涉及临界问题，解题时首先要分析物体向心力来源（常用来充当向心力的有重力、绳的弹力、万有引力、洛伦兹力等），然后根据牛顿第二定律列式计算．

例2图2是电动打夯机的结构示意图，电动机带动质量为m的重锤（重锤可视为质点）绕转轴O匀速转动，重锤转动半径为R.电动机连同打夯机底座的质量为M，重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计，重力加速度为g.

（1）重锤转动的角速度为多大时，才能使打夯机底座刚好离开地面？

（2）若重锤以上述的角速度转动，当打夯机的重锤通过最低点位置时，打夯机对地面的压力为多大？

解析

（1） 重锤在竖直平面内做匀速圆周运动，当重锤运动通过最高点时，打夯机底座受连接杆竖直向上的作用力达到最大.此时重锤所受的重力mg和连接杆对重锤向下的拉力F1提供重锤做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，有

F1+mg=mω2R,

连接杆对打夯机底座向上的拉力F1′=F1.

（2） 当重锤通过最低点位置时，重锤所受的重力和连接杆的拉力F2的合力提供重锤做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，有

F2-mg=mω2R.

连接杆对打夯机底座的作用力F2′的方向向下，且F2′＝F2.

设打夯机受到的地面的支持力为FN，则有

FN=Mg+F2′,

则FN=2(m+M)g.

由牛顿第三定律得打夯机对地面压力的大小

FN′=FN=2(m+M)g.

三、 牛顿第二定律与一般曲线运动相结合

解题方法 处理曲线运动问题，首先是从力学角度利用牛顿第二定律分析物体的加速度，其次是利用运动的分解与合成的等效思维方法研究运动.其中涉及“一个原则”、“两个原理”：一个原则就是运动的合成与分解均遵守平行四边形定则,这里包括对F、v、a的合成与分解；两个原理就是运动的独立性原理和运动的等时性原理.

例3 在光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg，电量q=1.0×10-10C的带正电小球，静止在O点，以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系xOy，如图3所示.现突然加一沿x轴正方向、场强大小为E=2.0×106V/m的匀强电场，使小球开始运动，经过1.0s，所加电场突然变为沿y轴正方向，场强大小仍为E=2.0×106V/m的匀强电场.再经过1.0s，所加电场又突然变为另一个匀强电场.使小球在此电场作用下经1.0s速度变为0.求速度为0时小球的位置.

解析 由题意可知：该小球的运动开始是方向沿x轴方向的匀加速直线运动，后来小球在x方向做匀速运动，在y轴方向做初速度为0的匀加速直线运动，最后做匀减速直线运动.小球在这3.0s内的运动是一曲线运动.

由牛顿定律，可知小球在水平面上的加速度

a=qEm=0.2m/s.

当场强沿x轴正方向时，经1.0s小球的速度大小为vx=at=0.2m/s（方向沿x轴正方向）,

小球沿x轴方向移动的距离为

Δx1=12at2=0.1

在第2s内，电场方向为y轴正方向，x轴方向不再受力，所以第2s内小球在x轴方向做匀速运动，在y轴方向做初速度为0的匀加速直线运动，

沿y轴方向的距离Δy=12at2=0.1m,

沿x轴方向的距离Δx2=vxt=0.2m,

第2s末在y轴方向分速度为vy=at=0.2m/s.

由上可知，此时小球运动方向与x轴成45°角，要使小球速度变为0，则在第3s内所加电场方向必须与此方向相反，即指向第三象限，与x轴成225°角.

在第3s内，设在电场作用下小球加速度的x轴方向分量和y轴方向分量分别为ax、ay，则ax=vxt=0.2m/s2,ay=vyt=0.2m/s2.

在第3s末，小球到达的位置坐标为

x3=Δx1+Δx2+vxt-12axt2=0.4m,

y3=Δy+vyt-12ayt2=0.2m.

四、 和图表相联系的力与运动

解题方法 此类问题的关键是识图、读图.从图像中获取有效信息，把握物理量间的依赖关系；由图像展现物理情境，找准各段图线对应的物理过程，挖掘“起点、终点、拐点、斜率”等隐含条件；最后并把这些信息翻译成物体的运动过程与受力.解决此问题注意加速度不同的过程，明确每个过程中的受力情况和变化力因何而变及变化特点，然后分析F、a和v的变化关系．注意牛顿第二定律的瞬时性——即合力F与加速度a同时存在，同时消失，同时变化，瞬时对应.

例4在竖直平面内有一圆形绝缘轨道，半径R=1m，匀强磁场垂直于轨道平面向里，一质量为m=1×10－3kg，带电量为q=-3×10－2C的小球，可在内壁滑动，如图4所示.现在最低点处给小球一个水平初速度v0，使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动，图5甲是小球在竖直平面内做圆周运动的速率v随时间变化的情况，图5乙是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况，小球一直沿圆形轨道运动.结合图像所给数据，g取10m/s2 ．求：

（1） 磁感应强度的大小.

（2） 小球从开始运动至图5甲中速度为2m/s的过程中，摩擦力对小球做的功．

解析（1） 从图5甲可知，小球第二次过最高点时，速度大小为2m/s，而由图5乙可知，此时轨道与球间弹力为零，mg-qvB=mv2R，代入数据，得B=0.1T.

(2) 从图5乙可知，小球第一次过最低点时，轨道与球面之间的弹力为F=8.0×10－2N，根据牛顿第二定律，F-mg-qv0B=mv20R,代入数据，得v0=7m/s.

以上过程，由于洛伦兹力不做功,由动能定理可得

-mg2R+Wf=12mv2-12mv20，

代入数据得Wf =-2.5×10-3J.

五、 连结体中的力与运动问题

解题方法 主要涉及整体、隔离法的应用.“整体法”与“隔离法”又称“整体思维”与“隔离思维”.

隔离法适用以下情况：

（1） 求解连结体中某个物体的力和运动情况；

（2） 求解某段运动中物体的运动规律；

（3） 求解物体间的相互作用.

整体法适用以下情况：

（1） 当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时；（2） 当只涉及运动的全过程而不涉及某段运动时；（3） 当运用适用于系统的物理规律解题时（如动量守恒定律和机械能守恒定律），可整体分析对象和整体研究过程.

“整体法”与“隔离法”的实质就是研究对象的选择，而研究对象的确立是受物理过程影响，为解决问题服务的，因此选用何法解题的关键是明了物理过程.其次，选用的标准是简化过程、方便解题.一般讲来，若所求问题不涉及系统内的作用特征，或不涉及过程中的细节问题，应该优先采取整体法.在解题时，有时要窥一斑而知全貌，有时又要由整体到局部，这时就要涉及这两种方法的共同应用.

例5水平桌面上放着质量m1=2kg的木板A，木板A上放着一个装有小马达的滑块B ,滑块和马达的总质量m2=1kg，一根细线一端拴在固定于桌面的小柱子上，另一端与小马达相连，如图6所示.开始时，用手抓住木板A使它不动，开启小马达，小马达转动时可以使细线卷在轴筒上，从而使滑块B以v0=0.4m/s的恒定速度在木板A上滑动．当滑块B与木板A右端相距L=1m时立即放开木板A.已知木板A与滑块B、木板A与地面之间动摩擦因数分别为μ1=0.05和μ2=0.01.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．(取g=10m/s2)

（1） 通过计算判断：松手后木板A是否会在桌面上滑动？

（2） 求松手后滑块B与木块A相互摩擦而产生的内能E.

解析（1） 滑块B对木板A的滑动摩擦力为FBA=μ1m2g=0.5N.

桌面对木板A的最大静摩擦力为Fmax=μ2(m1+m2)g=0.3N.

因Fmax

（2） 设桌面对A的滑动摩擦力为FA，有

FA=μ2(m1+m2)g.

设木板A的加速度为a，由牛顿第二定律，有

FBA－FA＝m1a，

代入数据得a=0.1m/s2.

设经过时间t，A的速度达到v0，则有v0=at.

时间t内A、B的位移分别为：sA=12at2 ,sB=v0t.

所以有sB－sA=0.8m＜L，B不会从A上滑落，由功能关系可得E=FBA(sB－sA).

综合以上各式，可得E=0.4J.

牛顿第二定律特性的理解和应用 篇12

1. 因果性:

力是产生加速度的原因,作用力是因,加速度是果。在牛顿第二定律表达时,应说成加速度和合外力成正比,不能说成合外力与加速度成正比。在实际处理问题时,要想知道物体的运动情况,则首先对物体进行正确析受力分析。

2. 矢量性:

牛顿第二定律的表达式是一矢量式,它不仅定量说明了加速度和力的关系,而且在方向上明确了两者的关系,即加速度的方向由合力方向决定,加速度方向与合外力方向严格保持一致。在实际处理问题时,经常出现两种情形:已知加速度方向确定合外力方向;已知合外力方向,确定加速度方向。

3. 瞬时性:

加速度和合外力存在同时产生,同时变化,同时消失,瞬时对应的关系。加速度和合外力都是状态量,对应某一时刻。瞬时力决定瞬时加速度,当合外力为零时,物体的加速度也为零,当合外力发生突变时,与之对应的加速度也随之发生突变,当合外力最大时,物体的加速度也同时达到最大。

在高中阶段,常见轻绳和轻弹簧的比较,一般情况下,轻绳不需要形变恢复时间,其弹力可以发生突变,而轻弹簧(或橡皮绳)需要较长的形变恢复时间,在瞬时问题中,弹簧没有形变恢复时间,其弹力大小不变。

4. 独立性:

作用在物体上的每一个力,都能产生一个与之对应的加速度,与其它力无关。物体的加速度一般指的是合加速度,即是每一个力产生的加速度的矢量和。在处理实际问题时,一般先求物体所受各个力的合力,再求出物体的合加速度,很少有先求出各个力产生的加速度,再求出各个加速度的合加速度。

在处理受力比较复杂的实际问题时,根据矢量的合成与分解,经常把牛顿第二定律写成两个垂直方向的分量式。由牛顿第二定律的独立性可知,物体受x方向的合外力产生的加速度ax,物体受y方向的合外力产生的加速度ay。牛顿第二定律分量式为:Fx=max;Fy=may。而在正交分解时,常有把力向加速度方向分解和把加速度向力方向分解的两种方法。

5. 同体性:

牛顿第二定律中出现了三个物理量,这三个物理量必须对应同一个研究对象。这个研究对象可以是单独的一个物体,也可以是几个物体组成的一个整体。对不同研究对象受力分析时,经常采用整体法和隔离法。对连接体问题,一般所求的力是内力时,应先整体法求加速度,后隔离法求力;如所求的力是外力时,应先隔离法求加速度,后整体法求力。但不管是整体法还是隔离法,在列牛顿第二定律方程时一定要注意三个物理量对应同一研究对象。

6. 同一性:

牛顿第二定律中的三个物理量,一定是采用同一单位制。现在常用的是国际单位制,即力的单位用“N”,质量单位用“kg”,加速度单位用“m/s2”,1N=1kg·m/s2。

由于在物理学中,特别是理论物理学中,有时需要使用厘米克秒制单位及其发展的电磁单位,所以厘米克秒制至今仍作为一种保留使用的单位制。这种单位制下,同样存在F=km a中的比例系数k=1,力的单位用“dyn(达因)”,质量单位用“g”,加速度单位用“cm/s2”,1dyn=1g·cm/s2。

7. 相对性:

牛顿第二定律只有在惯性参考系中才成立,反过来说,牛顿运动定律成立的参考系称为惯性参考系。所谓惯性参考系就是所有物体在这个坐标系中当不受外力时,将保持匀速直线运动或静止状态,地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以近似看作是惯性参考系。但在研究航天器空间的运行时,必须考虑地球缓慢自转的影响,这时地心坐标系就是一个更精确的惯性系。

在非惯性系中,如果利用牛顿第二定律,必须引入一个惯性力。对于惯性力可以这样理解:当物体加速时,惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,若是以该物体为坐标原点,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上,因此称之为惯性力。惯性力是一个假想的力,实际并不存在。惯性力的大小等于物体质量乘以非惯性参考系自身的加速度a,方向与加速度方向相反。牛顿第二定律表达式修正为F+F惯=m a',式中F表示实际受到的合外力,F惯是惯性力,F惯=-m a,a'是物体相对于非惯性系的加速度。例如对于竖直方向以加速度a向上匀加速运动的电梯中,站着一个相对电梯静止的人,求电梯对人的支持力时,以地面为参考系,则牛顿第二定律表示为FN-mg=ma,以电梯为参考系,牛顿第二定律修正为FN-mg-ma=0,这两种求解的结果是等效的。在高中阶段,不建议选择非惯性系为参考系,上述这个例子可用等效重力场的思维去解决,即在超重时,等效重力加速度g'=g+a,则FN=mg'=m(g+a)。

8. 局限性:牛顿运动定律只适用于宏观低速运动的物体,对于微观高速运动的粒子不适用。