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第5节《牛顿运动定律》课前自主学习任务单
基础层次（A层次）
一、学习目标
1、知道力在运动中的作用
2、掌握并理解牛顿第一定律
3、理解惯性
4、理解力是产生加速度的原因
5、了解加速度与力及质量的关系
6、熟记牛顿第二定律，并会直接用牛顿第二定律公式进行简单的计算
7、知道作用力与反作用力，掌握牛顿第三定律。
二、学习过程：
任务一：了解力在运动中的作用
“车不拉不走”，“运动的物体没有力去维持终就会停下来”。根据这些表象现象，在公元4世纪，古希腊哲学家____________提出：物体的运动需要力来维持，力是维持物体运动的原因。
16世纪，意大利物理学家___________对上述观点表示怀疑：运动的物体之所以会停下来，正是因为不可避免地受到了摩擦力及空气阻力的作用。如果没有这些阻力，物体将永远做匀速直线运动，运动状态不会发生改变，物体的运动不需要力来维持。相反，物体的运动状态发生了改变，必然受到了力的作用，如 “运动的物体终就会停下来”，就是因为受到阻力的作用。因此，伽利略认为，力是物体运动状态改变的原因。
任务二：掌握牛顿第一定律
一切物体总保持______或_________运动状态，直到有________迫使它______这种状态为止。
第一句话：在没有外力作用的情况下，一切物体总是保持______或_________运动状态。
即：物体运动__________力来维持。
▲初充说明：物体不受外力的状态是理想状态，在现实生活中是不存在的。通常所看到的匀速直线运动状态或静止状态，其实都是物体受到平衡力作用的结果，即受到的总合外力为零。
第二句话：如果物体的运动状态发生了改变，必然是由于受到的合外力不为零而引起的。或者说，物体所受的合外力不为零，其运动状态必发生改变。
即：力是改变_________________的原因。
任务三：理解惯性
1、物体具有____________________的性质叫做惯性。故牛顿第一定律也叫做惯性定律。
2、举例：
（1）书上放粉笔盒，用力抽书，粉笔盒保持静止
（2）汽车启动与急刹时，人会后仰或前倾。
3、对惯性的理解要点：
（1）惯性与物体是否受力无关，与物体的运动状态无关
有人说：“物体不受力，物体保持静止或匀速直线运动状态，有惯性；物体受力后，运动状态发生改变，所以没有惯性”这句话对不对？
▲打个比方：河水能淹死人，但会游水的人能克服河水淹死人的性质而不被淹死，据此，我们能不能说河水没有淹死人的性质？
★同样的道理，物体具有保持静止或匀速直线的运动性质，即惯性。受了力，运动状态发生了改变，正是因为力克服了物体本身的惯性的结果，物体的惯性本身依然存在。
（2）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性；
（3）质量是惯性大小的量度
（即惯性只与质量有关，与其它任何因素都无关。质量越大，惯性越大）
任务四：理解力是产生加速度的原因
根据牛顿第一定律，物体不受力或所受的合外力为零，物体总是保持静止或匀速直线运动状态，，，即没有加速度。
如果物体所受的合外力不为零，物体的运动状态就会改变，，，即产生了加速度。
由此可见，力是产生加速度的原因。
任务五：了解加速度与力和质量的关系
1、质量相同的物体，加速度与其所受的外力成_________。
用公式表示：
2、在相同的外力作用下，物体的加速度与其质量成__________。
用公式表示
任务六：掌握牛顿第二定律
物体的加速度跟物体所受的合外力成______，跟物体的质量成______，加速度的方向跟______的方向相同。这就是牛顿第二定律。公式为_____________。
任务七：作用力与反作用力
力是物体之间的相互作用。两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体有力的作用，另一个物体同时对这个物体也一定有力的作用。我们把物体间相互作用的这一对力，叫做_________________________。
如果其中一个力叫作用力，则另一个力就叫反作用力。
例如：如果把书对桌面的压力看成是作用力，那么桌面对书的支持力就是反作用力。也可以把桌面对书的支持力看成是作用力，那么书对桌面的压力就是反作用力。
注意：作用力与反作用力因为是物体间的相互作用，因此，它们的施力物体和受力物体一定是互换的，这对判断一对力是不是作用力与反作用力很重要。
例如，一灯泡通过电线吊在天花板上，灯线对灯泡的拉力的反作用力是（ C ）
A、灯泡的重力 B、灯线对天花板的拉力 C、灯泡对灯线的拉力 D、天花板对灯线的拉力
方法：分别分析各个力的受力物体和施力物体，看哪个力的施力物体和受力物体正好和“灯线对灯泡的拉力”的施力物体和受力物体是互换的。
任务八：理解牛顿第三定律
1、两个物体之间的作用力和反作用力总是大小______，方向_______，沿同一条______分别作用在两个物体上。这就是牛顿第三定律。用公式可表示为____________。负号表示___________。
2、理解牛顿第三定律的要点：
（1）作用力与反作用力总是同时产生、同时改变、同时消失
（不会因为谁主动谁被动而出现先后）
（2）作用力与反作用力总是分别作用在两个不同的物体上
（3）作用力与反作用力总是大小相等、方向相反
（不会因为运动状态的改变而发生变化）
（4）作用力与反作用力是一对性质相同的力
三、检测反馈
1、下面关于力的说法错误的是（ ）
A、力是物体间的相互作用 B、力是改变物体运动状态的原因
C、力是产生加速度的原因 D、力是维持物体运动的原因
E、力总是成对出现的，这成对出现的力是一对作用力与反作用力。
2、在火车的行李架上用细线吊一小球，你能根据小球所处的状态，来确定火车是在做加速运动、减速运动或匀速运动吗？
3、判断以下说法是否正确：
（1）只有静止的物体或做匀速直线运动的物体才有惯性；
（2）物体由静而动是克服惯性的结果；
（3）做变速运动的物体没有惯性；
（4）任何物体都有惯性。
4、A物体的质量为2m，B物体的质量为5m，在相同外力作用下，它们的加速度之比为_________________。
5、一物体当它受10N的拉力时，加速度是2m/s2，要使它获得3 m/s2需要多大的拉力？
6、一物体的质量是10Kg，要想使它获得2m/s2的加速度，需要多大的外力？
7、关于作用力与反作用力下列说法错误的是： （ ）
A、两个力的性质一定相同 B、两个力作用在同一物体上
C、两个力同时产生，同时消失 D、两个力总是大小相等、方向相反
应用层次（B层次）
一、学习目标 （在A层次的基础上增加）
1、了解伽利略的理想化实验
2、理解“加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验
3、能把求合力和牛顿第二定律结合起来进行计算。
二、学习过程：
任务一：理想化实验
1、所谓理想化实验，以客观实验为基础，结合逻辑推理而得到的实验结果一种实验方法。
比如
小车获得一定的初速度后，在摩擦力大的平面上运动的距离较短，在摩擦力小的平面上运动的距离较大。摩擦力越小，跑得越远。（这是客观实验）
车子之所以会停下来，是因为受到摩擦力的缘故，如果表面绝对平滑、车轴上也毫无摩擦、没有空气阻力等，那么车子将不会停下来。（这是推理，在现实生活中是不可能做这样的实验的）
简单地讲，对理想化实验可以这样理解：
（1）现实实验不可能做的，但在客观实验的基础上通过逻辑推理可以得出结论的
比如，生活中有空气阻力、摩擦力，假如没有空气阻力、摩擦力是什么结果？
（2）过去的理想实验，现在或将来可能变成现实实验
比如：“神州七号”在空中，既没有空气阻力，也没有摩擦力。在“神州七号”上天之前是理想化实验，上天后就变成“现实实验”。
2、伽利略的理想化实验——光滑斜槽滚球实验
（1）（最上面的图）让小球沿左边的光滑斜槽从静止开始滚下，小球将滚上右边光滑斜槽，由于摩擦力很小，且距离较短，小球将上升到原来的高度。
（2）（中图）减小右边斜槽的倾角，小球在这个斜槽内仍要达到同一高度，但这时它要滚得远些。
（3）（下图）把右边的斜槽改成水平，如果没有摩擦力和空气的阻力作用，小球将永远无法达到同一高度，因此小球将永远运动下去。
结论：物体的运动不需要力来维持。
任务二：理解“加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验
1、预备知识：
y=3x, x=2z 则y=3(2z)=6z
表明：y 跟x成正比，x跟z成正比，则y跟z也成正比。
2、加速度跟力的关系
如图所示：
▲桌面是光滑的，小车的质量是相同的，小盘的法码不同。（即拉力不同）
▲夹子可以夹住两根细绳，以便控制两辆车，使它们同时开始运动，同时停止，即运动的时间相同。
▲实验结果：分别量取两小车的位移，发现：小车的位移与它们所受的拉力成正比即S1:S2=F1:F2
▲分析：由公式可知，t相同时，S跟a成正比，而实验中S跟F正比，根据预备知识可知， a必跟F成正比。
▲结论：在质量相同时，物体的加速度与其所受的外力成正比，即a1:a2=F1:F2
3、加速度跟质量的关系
（将上图改成砝码一样多，而小车的质量不等）
▲实验结果：小车的位移与小车的质量成反比
即
所以，也可以说成位移与质量的倒数成正比。
▲分析：由公式可知，t相同时，S跟a成正比，而实验中S跟正比，根据预备知识可知a必跟成正比。即a与m成反比。
▲结论：外力相同的情况下，物体的加速度与质量成反比，即
任务三：牛顿第二定律与求合力相结合解题
例：质量为5kg的木块，在15N的水平拉力作用下沿水平面做匀加速运动，已知桌面与水平面的摩擦因素为0.2，求木块所获得的加速度。
解：因为在水平面上，所以正压力
由公式
所以
根据牛顿第二定律得
三、检测反馈
1、在下列伽利略理想实验的各个步骤中，其中一个是经验事实，其余是推论。
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动；
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列_______________（只要填写序号即可）
在上述的设想步骤中，有一个属于可靠的事实，其余的则是理想化推论。属于可靠的事实的是（ ）
A、① B、② C、③ D、④
2、用一细线拉一小车在光滑的水平地面上运动，当拉力为10N时，加速度为1.0m/s2 ，则小车的质量为___________，若细线忽然断开，则小车将做___________运动，这时小车在水平方向上受到的力为___________。将小车改在粗糙的小平地面上拉，需19.6N的水平拉力可使小车做匀速直线运动，则接触面间的动摩擦因素为___________，若拉力改为39.6N，则小车的加速度为_____________，若这时细线忽然断开，小车将做__________运动，其加速度为____________。
拓展层次（C层次）
一、学习目标 （在A、B两层次的基础上增加）
1、能利用运动学公式和牛顿第二定律相结合解题；
2、了解作用力反作用力与平衡力的区别
二、学习过程：
任务一：运动学公式与牛顿第二定律结合应用
1、已知运动情况求受力情况
根据已知条件，通过运动学公式（）先求出加速度a，然后根据牛顿第二定律，求质量m或力F。
2、已知受力情况求运动情况
根据已知条件中的m和F，通过牛顿第二定律求加速度，再根据加速度结合其它已知条件，求待求的物理量。
例题：见课本P36
任务二：知道作用力反作用力与平衡力的区别
一对平衡力 一对作用力与反作用力
1、力的性质不一定相同 1、力的性质一定相同
2、作用在同一物体上，作用效果可以抵消 2、分别作用在两个不同的物体上，作用效果不可以抵消
3、不一定同时产生、同时消失、同时改变 3、一定同时产生、同时消失、同时改变
三、检测反馈
1、质量为2.0t的汽车，从静止出发，在平直的公路上行驶，已知发动机的牵引力是8.0×102N，汽车受到的阻力为4.0×102，求汽车开动后速度达到10m/s所需的时间和在这段时间内汽车的位移。
2、质量为4吨的汽车，以36km/h的速度匀速行驶，进站前关闭油门，汽车滑行100米后停止，求汽车所受到的摩擦阻力。
3、有人说：“马能拉动车，但车不能拉动马，所以马拉车的力，大于车拉马的力”对不对？请分析该现象的原因。
4、灯线吊灯泡，处于平衡，这时有____________________________________________，
_________________________________________________________两对作用力与反作用力，其中_____________________________________________________是一对使灯泡平衡的力。

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