物理：第十二章 第4－6節(jié) 力、牛頓第一定律、二力2011-9-13 11:47:00 來源： 人氣：816 討論：0條
課程解讀
一、學(xué)習(xí)目標：
1、知道什么是力，能說出施力物體和受力物體。
2、知道力的作用效果。
3、能用力的作用是相互的來解釋有關(guān)現(xiàn)象。
4、會畫力的示意圖。
5、探究牛頓第一定律的實驗原理及物理方法。
6、能利用慣性知識解釋生活中的現(xiàn)象。
7、明確二力平衡的條件。
二、重點、難點：
重點：力的概念和力的單位；力的三要素；會用示意圖表示力；用實驗探究物體在不受力時怎樣運動；理解慣性是物體能保持原來運動狀態(tài)不改變的一種屬性；探究和總結(jié)二力平衡條件。
難點：力的概念；物體間力的作用是相互的；探究“不受力時物體怎樣運動”的推理過程；解釋日常生活中與慣性有關(guān)的物理現(xiàn)象；力的平衡概念。
三、考點分析：
1、對于力的作用效果、力的三要素及力是物體間的相互作用、牛頓第一定律的理解和用慣性知識解釋現(xiàn)象這些內(nèi)容，中考主要以填空和選擇題的形式進行考查。
2、對于二力平衡的條件、二力平衡的應(yīng)用及物體在平衡力作用下狀態(tài)的判斷等內(nèi)容，中考中多以選擇、填空及探究題的形式考查。
知識梳理
一、力
1. 效果之一是能改變物體的運動狀態(tài)：改變物體運動方向和速度大小。
2. 效果之二是能改變物體的形狀：如下圖。
3. 力的單位：牛頓，符號N。1N的大小相當(dāng)于用手托起兩個雞蛋所用的力的大小。
4. 力的三要素：（1）力的大?。唬?）力的方向；（3）力的作用點。
原因：這三個因素都可以改變力的作用效果，而且只有這三個因素能改變力的作用效果。
如上圖中由于磁鐵的吸引，小球的運動方向發(fā)生了改變（力的方向）；
人站在跳板前端下壓比站在跳板中間下壓使跳板向下彎的幅度大（力的作用點）；
人用力越大，彈簧拉力器形變越大（力的大?。?div style="height:15px;">
5. 力的示意圖：在物理學(xué)中通常用一根帶箭頭的線段表示力：在受力物體上沿力的方向畫一條線段，在線段的末端畫一個箭頭表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點，在同一圖中，力越大，線段應(yīng)該畫得越長。有時還可以在力的示意圖旁邊用數(shù)值和單位標出力的大小。如：
作力的示意圖時要注意：①作用點一定要畫在受力物體上。②在同一圖中，力越大，線段應(yīng)畫得越長。③如果知道力的大小，就要在示意圖旁邊用數(shù)值和單位表示出來，如果不知道力的大小，就應(yīng)在示意圖旁寫出表示力的符號。
6. 力的作用是相互的：
二、牛頓第一定律
1. 牛頓第一定律：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。
（1）該定律是在大量實驗的基礎(chǔ)上，通過推理概括得出的，它不能直接用實驗驗證。
（2）定律內(nèi)容中需要注意的幾點：
A：“一切物體”是指宇宙中所有的物體，不論該物體是固體、液體還是氣體。也不論該物體是靜止還是運動?？梢娕ｎD第一定律是自然界中存在的普遍規(guī)律。
B：定律中的“沒有受到外力作用”包含了兩種情況：一是該物體沒有受到任何外力對它的作用，這是理想狀況；二是該物體所受合力為零，它的作用效果可以等效為不受任何外力作用時的效果。也包含物體在某一方向上不受外力的情況。
C：“時候”強調(diào)了“沒有受到外力作用”與“保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)”是瞬時對應(yīng)的關(guān)系。物體在什么時候不受外力，這個物體就保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)這一瞬時的運動狀態(tài)不變。
D：“總”是指“一直”的意思。
E：“保持”是指“不變”。
F：“或”是指兩種狀態(tài)必居其一，不能同時存在，即靜止的物體不受力的作用時保持靜止狀態(tài)，運動的物體不受力的作用時保持勻速直線運動狀態(tài)。
2. 慣性：物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性。
（1）慣性是指物體總有保持自己原來狀態(tài)（速度）的本性，不能克服和避免。慣性是物體本身固有的性質(zhì)，一切物體都具有慣性。
（2）慣性與物體所處的運動狀態(tài)無關(guān)，對于任何物體而言，無論它是運動還是靜止，無論其運動狀態(tài)改變還是不變，物體都有慣性。
（3）外力不能改變物體的慣性，只能改變物體的運動狀態(tài)。
（4）慣性大小只與物體質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量是慣性大小的量度，質(zhì)量越大，慣性越大。慣性與外界因素?zé)o關(guān)，物體慣性的大小就是指改變物體運動狀態(tài)的難易程度。
（5）慣性不是力。慣性是物體具有的保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)，慣性和力是兩個不同的概念。不要說成“受到慣性力”或“慣性力作用”。
慣性的誤區(qū)（錯誤的觀念）：
（1）靜止的物體沒有慣性，運動的物體有慣性
（2）速度大的物體慣性大，速度小的物體慣性小
（3）運動的物體很難立刻停下來是因為受到慣性力的作用
三、二力平衡
（1）定義：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，（物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)），則這兩個力彼此平衡。彼此平衡的兩個力的合力一定為零。
（2）二力平衡的條件包括“二力大小相等、方向相反、在同一條直線上、作用在同一個物體上”四個方面。
典型例題
知識點1：力
例1：如圖所示，（a）（b）表示力的作用效果。其中（a）主要表示了力可以使物體發(fā)生_________，（b）主要表示了力可以使物體的_________發(fā)生改變。
思路分析：力的作用效果是：（1）使物體的形狀或體積發(fā)生改變；（2）使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變。物體運動狀態(tài)的改變主要指物體的速度或方向發(fā)生改變。
答案：形變，運動方向
舉一反三：下圖是第48屆世乒賽女子單打決賽中我國選手張怡寧奪冠時的一個比賽鏡頭. 寫出她在擊打乒乓球過程中涉及到的兩點物理知識。
①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
解答過程：①乒乓球受到球拍的作用力會改變運動狀態(tài)；②乒乓球與球拍間的摩擦改變了乒乓球的旋轉(zhuǎn)
例2：下列現(xiàn)象中，物體運動狀態(tài)沒有發(fā)生變化的是（ ）
A. 關(guān)閉發(fā)動機后向前滑行的汽車
B. 汽車勻速轉(zhuǎn)彎
C. 正在空中勻速下降的傘兵
D. 鐘表指針來回擺動
思路分析：物體運動狀態(tài)有沒有發(fā)生變化，跟力有關(guān)，力可以改變物體的運動速度大小、運動方向和物體的形狀。發(fā)動機關(guān)閉后，汽車在阻力作用下速度減慢；汽車轉(zhuǎn)彎，是力改變運動方向；鐘表來回擺動，是改變了運動方向。只有速度不變、方向豎直向下下降的傘兵的運動狀態(tài)沒有改變。
答案：C。
例3：暴風(fēng)雨來臨，狂風(fēng)把小樹吹彎了腰，把落葉吹得漫天飛舞，從力的作用效果分析，風(fēng)力使小樹發(fā)生了______，使落葉的________發(fā)生改變。
思路分析：力的作用效果有兩個，一是改變物體的運動狀態(tài)，二是改變物體的形狀。從描述中可以看出小樹被風(fēng)吹彎了腰是改變了形狀，而落葉飛舞是改變了運動狀態(tài)。
答案：形變，運動狀態(tài)
例4：為了探究力能否使塑料瓶發(fā)生形變，小林把塑料瓶裝滿水，然后用帶有細玻璃管的橡膠塞塞緊瓶口，組裝好的實驗裝置如圖所示。細玻璃管上有刻度，便于觀察細玻璃管內(nèi)水面的變化。小林用力擠壓塑料瓶壁，發(fā)現(xiàn)細玻璃管內(nèi)的水面上升了。于是他得出結(jié)論：細玻璃管內(nèi)水面上升，表明力使塑料瓶發(fā)生了形變。小華卻認為：細玻璃管內(nèi)水面上升，可能是由于手擠壓塑料瓶壁時，瓶內(nèi)水的溫度升高所致，因此不能說明力使塑料瓶發(fā)生了形變。要求只利用如圖所示的裝置，通過實驗證明力能使塑料瓶發(fā)生形變。請你寫出主要實驗步驟和相應(yīng)的實驗現(xiàn)象。
答案：用力擠壓塑料瓶，可以看到細玻璃管內(nèi)的水面上升，記下水面上升的高度h1，松手后細玻璃管內(nèi)的水面迅速回到原來的位置；再用較小的力擠壓塑料瓶，可以看到細玻璃管內(nèi)的水面上升，記下水面上升的高度h2，松手后細玻璃管內(nèi)的水面迅速回到原來的位置；h1大于h2，說明力的作用使塑料瓶發(fā)生了形變。
答案：力的作用點影響力的作用效果。
例7：用“雞蛋碰石頭”，雞蛋被碰破，而石頭卻完好，下列對這個現(xiàn)象解釋正確的是（ ）
A. 雞蛋受到力的作用，而石頭沒有受到力的作用
B. 雞蛋受到較大的力的作用，石頭受到較小的力的作用
C. 它們相互作用力的大小一樣，只是石頭比雞蛋硬
D. 以上說法都不對
思路分析：力的作用是相互的。兩個物體相互作用，有力的作用，則兩個力的大小相等，方向相反。受到相同的力而作用效果不同，是因為不同的物體承受力的能力不同。
答案：C
例8：下列關(guān)于力的說法中，正確的是（ ）
A. 物體之間有力的作用，它們一定相互接觸
B. 相互接觸的兩個物體間一定發(fā)生力的作用
C. 用手推車時，手推車的力大于車推手的力
D. 孤立的一個物體不存在力的作用
思路分析：磁鐵可在較遠距離處吸引鐵釘，可見A是錯的。兩物體接觸但沒有發(fā)生擠壓等作用，也就沒有力的作用，B錯。手推車所用的力的大小跟車施于人手的力的大小是一樣的，這是力的相互作用關(guān)系，C錯。力是不能離開物體而單獨存在，必須是成對出現(xiàn)的，D正確。理解力的概念才能正確解答此題。
答案：D。
例9：下列關(guān)于力的說法中，不正確的是（ ）
A. 馬拉車時，馬對車施力，同時車也對馬施力。
B. 用手拍桌子，手疼，是因為桌子對手的力大于手對桌子的力。
C. 熊貓能將竹子拉彎，表明力可以使物體發(fā)生形變。
D. 足球運動員用頭頂球改變了球的運動方向，表明力可以改變物體的運動狀態(tài)。
答案：B
知識點2：牛頓第一定律 慣性
例1：同一小車分三次從同一斜面的同一高度上滑下，分別在三種平面上運動的距離如圖所示，采用同一高度的目的是為了使小車在平面上開始運動時，有相同的 ，小車在三種平面上運動的距離不等，說明小車受到的力 ，伽利略通過實驗，深入研究思考，最后得到的結(jié)論是 ，為牛頓第一定律的形成奠定了堅實的基礎(chǔ)。
思路分析：在許多物理實驗中，當(dāng)需要考慮某一因素的變化對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響時，通常需要控制某個條件使它不變，小車在不同的平面上運動時需要保證它有相同的起始速度。
答案：初速度；不等；在理想情況下，如果表面絕對光滑，物體受到的阻力為零，物體的速度將不會減慢，且以恒定不變的速度永遠運動下去。
例2：在水平桌面上鋪上粗糙程度不同的材料（如毛巾、棉布、木板等），讓小車自斜面頂端從靜止開始下滑，三次實驗現(xiàn)象如下圖所示，比較小車沿水平面運動的距離。
請你觀察實驗現(xiàn)象，思考后回答：
（1）為了得出科學(xué)的結(jié)論，三次實驗中應(yīng)使小車運動到斜面底端時的速度__（選填“相等”或“不等”），即小車應(yīng)從斜面上的____________處釋放。
（2）三次實驗中，小車在水平面上受到摩擦力最大的是第____次，這說明小車受到摩擦力的大小與接觸面的__________有關(guān)。
（3）進一步推理可知，若水平面絕對光滑（即小車不受摩擦力），則小車會在水平面上做____________________運動。
答案：（1）相等 同一高度；（2）一 粗糙程度；（3）勻速直線
例3：關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是 〔 〕
A. 該定律通過小車斜面的實驗直接得到
B. 該定律不能用實驗證明，只是一種猜想
C. 該定律可以用實驗來證明，因為它是力學(xué)的一個基本定律
D. 該定律是在可靠的事實基礎(chǔ)上，通過科學(xué)推理概括出來的，雖然不能用實驗來證明，但能接受實踐的檢驗
思路分析：伽利略的理想化實驗為我們創(chuàng)立了一種科學(xué)的研究方法，即在大量事實經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略次要因素，通過推理概括出現(xiàn)象的本質(zhì)。牛頓第一定律是牛頓在伽利略、笛卡兒的結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過進一步推理而概括出來的。該定律不能用實驗直接來證明，但是，從定律得出的一切推論，都經(jīng)受住了實踐的檢驗，是一條大家公認的力學(xué)基本定律之。
答案：D
例4：用繩子拉小車在光滑水平面上運動，當(dāng)繩子突然斷裂后，小車的運動速度將（ ）
A. 變小 B. 不發(fā)生變化 C. 變大 D. 立即變?yōu)榱?div style="height:15px;">
思路分析：將小車在光滑水平面上運動視為理想情況：小車不受摩擦力的作用，當(dāng)繩子突然斷裂后，沿小車運動方向沒有外力的作用，根據(jù)牛頓第一定律，小車在繩子斷裂這一瞬間的運動狀態(tài)將保持不變。
思路分析：足球受到腳的作用力后，由靜止變?yōu)檫\動飛出，但離開腳后與腳不再接觸，不受腳的力的作用，故不選A。慣性力是主觀臆造的一個力，實際中不存在，故選項B也是錯誤的。慣性是物體的屬性，不能與力進行比較，所以D也不對。慣性是物體的一種性質(zhì)，是物體本身具有的，只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與外在的因素?zé)o關(guān)。
解題過程：摞在一起的棋子原來是處于靜止狀態(tài)的，當(dāng)用尺子打出了下面的棋子，由于上面的棋子有慣性，還會保持原來的靜止狀態(tài)。所以上面棋子會垂直落回原處。
解析：乘客隨車一起向前運動，汽車突然剎車，乘客的腳隨車一起停下來，而身體的上部由于慣性還要保持原來向前運動的狀態(tài)，所以乘客就會向前傾；反之，汽車突然起步，乘客的腳隨車向前運動，而身體的上部由于慣性仍保持靜止狀態(tài)，所以乘客就會向后仰。
例10：在無風(fēng)的天氣里，從水平勻速向右飛行的飛機上先后落下三包貨物，若不計空氣阻力，在地面上的人看到這三包貨物下落過程中，在空中排列的情況應(yīng)該是圖中的 〔 〕
思路分析：貨物從飛機上落下前，與飛機一起水平向右勻速運動，具有向前的速度，從飛機上先后落下后，由于無風(fēng)，又不計空氣阻力，因此水平方向上沒有受到力的作用，由于貨物具有慣性而保持水平方向上的勻速直線運動狀態(tài)，即三包貨物沿水平方向和飛機具有相同的速度，在水平方向上通過的路程相等。由于重力的作用，先落下的在最下面。故C是正確的。解答本題容易錯選D，其原因是認為貨物落下后，飛機以及在機上的貨物向前運動，落下的貨物只在豎直方向上運動，而沒有考慮到貨物由于在水平方向上不受力而保持原來的水平速度繼續(xù)運動。解決本題的關(guān)鍵要明確貨物落下后在水平方向上不受力，且具有慣性而與飛機以同樣的速度向右飛行。
思路分析：根據(jù)二力平衡：“二力大小相等、方向相反、在同一條直線上、作用在同一個物體上”的四個方面來判斷，有②和③滿足條件，則F1和F2是平衡力，在平衡力作用下的物體將保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。因此，②和③能使物體保持勻速直線運動狀態(tài)。
思路分析：首先判斷物體所處的狀態(tài)，然后再根據(jù)二力平衡的條件即可得到結(jié)論：B、C所描述的勻速上升和勻速下降，都是勻速直線運動，因此A、B、C三種情況下，物體都處于平衡狀態(tài)，而電梯里的人只受到重力G和電梯的支持力F，根據(jù)二力平衡的特點，三種情況下，F(xiàn)=G=490N。根據(jù)以上分析，正確答案是D。
A. 100牛 B. 200牛 C. 300牛 D. 0
例5：如圖，若彈簧所受重力不計，將其上端固定在天花板上，下端懸掛一個小球，并處于靜止狀態(tài)，下列幾種說法中屬于相互平衡的力是（ ?。?div style="height:15px;">
