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(共53张PPT)
第四章　运动和力的关系
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
核心素养提升
本章素养概述
本章素养概述
力和运动无处不在、无时不有。用不同的力推同一辆小车运动状态的变化是不同的，当撤去推力后，小车会慢慢停下来。在太空中飞行的航天飞行器没有推力也可保持高速飞行……
力与运动之间究竟有什么关系？本章将探究这个问题。
　
　
1．牛顿第一定律
目标体系构建
1．能准确叙述牛顿第一定律的内容，并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解。
2．了解伽利略关于运动和力的关系的认识。
3．通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。
物理观念 1.明确惯性概念。
2．知道牛顿第一定律的内容。
科学思维 理解力和运动的关系
科学探究 知道伽利略理想实验及推理方法
科学态度与责任 会用惯性知识解释有关现象
课前预习反馈
理想实验的魅力
知识点 1
1．力与运动关系的不同认识
代表人物 主要观点
亚里士 多德 必须有力作用在物体上，物体才能_______；没有力的作用，物体就要_______
伽利略 力不是_______物体运动的原因
笛卡儿 如果运动中的物体没有受到___________，它将继续以同一_______沿同一_______运动，既不停下来也不偏离原来的_______
运动
静止
维持
力的作用
速度
直线
方向
2．伽利略的斜面实验
(1)理想实验：让小球沿一个斜面从静止状态开始向下运动，再让小球冲上第二个斜面，如果没有摩擦，无论第二个斜面的倾角如何，小球达到的高度_______。若将第二个斜面放平，_____________________。
(2)实验结论：力不是_____________________。
相同
小球将永远运动下去
维持物体运动的原因
『微训练』
1．根据预习内容，判断下列说法正误：
(1)伽利略的理想实验是不科学的假想实验。( 　　)
(2)笛卡儿认为若没有力作用，物体的运动状态就不会改变。( 　　)
(3)伽利略认为，没有力作用在物体上，它就不能运动。( 　　)
×
√
×
2．(2023·广西钦州高一校考期末)下面运动状态没有发生变化的物体是( 　　)
A．匀速拐弯的汽车
B．匀速竖直下落的雪花
C．绕地球匀速飞行的人造卫星
D．从车站由静止开出的火车
B
解析：匀速拐弯时，速度方向变化，故运动状态发生变化，故A错误；匀速下降的雪花，速度没有发生变化，所以运动状态没有发生变化，故B正确；环绕地球的人造卫星，速度方向时刻在变，运动状态发生变化，故C错误；从车站由静止开出的火车，速度大小在变，运动状态发生变化，故D错误。
牛顿第一定律
知识点 2
1．内容：一切物体总保持_______________状态或_______状态， 除非作用在它上面的外力迫使它改变这种状态。
2．力和运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是_______物体运动状态的原因。
匀速直线运动
静止
改变
惯性与质量
知识点 3
1．惯性：物体具有保持原来_______________状态或_______状态的性质叫作惯性。
2．惯性的量度：_______是物体惯性大小的唯一量度。
匀速直线运动
静止
质量
『微训练』
1．根据预习内容，判断下列说法正误：
(1)速度越大的物体，惯性越大。( 　　)
(2)力无法改变物体的惯性。( 　　)
(3)牛顿认为力的真实效应总是改变物体的速度，而不是使物体运动。( 　　)
×
√
√
2．下列有关惯性的说法中正确的是( 　　)
A．速度越大，物体的惯性也越大
B．受力越大，物体的惯性也越大
C．质量越大，物体的惯性也越大
D．物体的惯性与速度、受力和质量均有关系
解析：物体的惯性大小只跟物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体的速度，合外力均无关。故选C。
C
课内互动探究
探究?
对牛顿第一定律的理解
要点提炼
1.对牛顿第一定律的理解
(1)明确了惯性的概念
牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，表明了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
(2)揭示了力和运动的关系
牛顿第一定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。
(3)反映了物体不受外力时的运动状态
匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持位置不变)。不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义。
2．运动状态变化的三种情况
(1)速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动)
(2)速度的大小不变，只有方向改变。(物体做匀速圆周运动)
(3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做变速曲线运动)
(1)牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的。　　　
(2)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的。
(3)牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。
典例剖析
(多选)下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是( 　　)
A．物体保持静止状态，它所受合外力一定为零
B．物体所受合外力为零时，它一定处于静止状态
C．物体处于匀速直线运动状态时，它所受的合外力可能是零，也可能不是零
D．物体所受合外力为零时，它可能做匀速直线运动
典题 1
AD
解析：物体保持静止状态，它所受合外力一定为零，故A正确；物体所受合外力为零时，它可能处于静止状态或者处于匀速直线运动状态，故B错误，D正确；物体处于匀速直线运动状态时，它所受的合外力一定为零，故C错误。
思维升华：牛顿第一定律巧应用
(1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，一定要把握准牛顿第一定律的含义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
(2)由“果”索“因”：如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力的作用，所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变，应分析物体的受力情况。
(3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时，一要看物体原来的运动状态，二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零，最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象。
下列关于牛顿第一定律的说法正确的是( 　　)
A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态
B．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因
C．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此物体在不受力时才有惯性
D．牛顿第一定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律
对点训练
B
解析：物体在不受力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，A项错误；牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因，B项正确；惯性是物体的固有属性，惯性大小只与质量有关，与物体是否受力无关，C项错误；牛顿第一定律反映了物体具有惯性以及力是改变物体运动状态的原因，D项错误。
探究?
对惯性概念的理解
要点提炼
1.惯性与质量的关系
(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。
(2)惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。
(3)质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。
2．惯性与力的关系
(1)惯性不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等都是错误的。
(2)力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因。力越大，越易改变运动状态；惯性越大，运动状态越难改变。
(3)惯性与物体的受力情况无关。
3．惯性与速度的关系
(1)速度是表示物体运动快慢的物理量，是矢量，惯性是物体本身固有的性质，其大小仅由物体质量决定。
(2)一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。
4．惯性与惯性定律的关系
(1)惯性不是惯性定律，惯性没有条件限制，是物体的一种固有属性。
(2)惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵守的一条规律。
(1)在不受力(或合外力为零)的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。
(2)在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
典例剖析
(2022·浙江金华市高一期末)如图甲和乙，是踩香蕉皮摔倒和一名骑行的人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的照片。下面是从物理的角度去解释这两种情境，其中正确的是( 　　)
典题 2
C
A．甲图中踩了香蕉皮摔倒是因为人的惯性变小了的原因
B．乙图中人和车摔倒是因为雨天路面太滑造成的
C．踩香蕉皮摔倒是因为下半身速度大于上半身的速度造成的
D．自行车行驶速度越大，其惯性越大，所以造成人车倒地现象
思路引导：一切物体在任何状态下都有惯性，其大小取决于物体的质量，和其他因素无关。
解析：甲图中踩了香蕉皮摔倒是因为人的脚受到的摩擦力突然变小，脚不能立刻停下来，脚向前滑，由于惯性，上半身还要保持原来的运动状态，从而使得人下半身速度大于上半身的速度，所以人会向后倾倒，而不是人惯性变小了的原因，故A错误，C正确；乙图中人和车摔倒是因为车的前轮陷入水坑后前轮立刻停止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态，因此人和车将向前倾倒。而不是因为雨天路面太滑造成，故B错误；惯性只与物体的质量有关，与速度大小没有关系，故D错误。
思维升华：惯性理解两注意
(1)注意一个“一切”，即一切物体具有惯性；
(2)注意一个“唯一”，即质量是惯性大小的“唯一”量度。
(2023·山东潍坊高一统考期末)2022年女足亚洲杯中国女足表现完美，再次站在亚洲之巅，这也是中国女足第9个亚洲杯冠军，下图是8号女将姚伟的一脚远射。以下说法正确的是( 　　)
对点训练
A．足球被踢出后仍能继续运动，是因为足球受到惯性力的作用
B．足球被运动员用头顶入对方球网，说明力可以改变物体的运动状态
C．足球在运动中阻力逐渐减小，惯性也在减小
D．足球在运动中速度逐渐减小，惯性也在减小
B
解析：物体保持原来运动状态的性质叫作惯性，惯性不是一种力。足球继续运动并不是受到惯性力的原因，A错误；足球被运动员用头顶入对方球网，说明力可以改变物体的运动状态，B正确；惯性只与物体的质量大小有关，不因物体受到的阻力和运动速度的改变发生变化，C、D错误。
核心素养提升
在研究物体运动原因的过程中，伽利略创造性地运用了一种新的研究方法——理想实验，理想实验也称为实验推理法或思想实验，其核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来，以可靠的事实为基础，加以逻辑推理得出结论。这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想也是研究物理问题的重要方法之一。“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。
伽利略研究物体运动原因的理想实验，其本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。
在研究自由落体运动的过程中，伽利略也运用了理想实验的方法，以归谬的逻辑推理驳斥了亚里士多德“重的物体下落得快”的论断，得出“重的物体与轻的物体应该下落得同样快”的猜想。随后，伽利略采用斜面实验与推理相结合的方法研究了自由落体运动的规律(如图所示，详情见教材第二章第4节)。该斜面实验除运用理想实验，还运用放大的思想方法，“冲淡”重力。第三章观察微小形变的实验也采用了放大的思想，后续课程还会遇到这种方法的运用(例如，必修第二册引力常量的测量、必修第三册库仑的扭秤实验)。
理想实验在近代物理科学研究中也有着举足轻重的作用。例如，爱因斯坦创立狭义相对论和广义相对论、理论物理学家对量子理论本质的探索等，都用到了理想实验。
(多选)下列事例应用了理想实验方法的有( 　　)
A．用实验探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系
B．将竖直玻璃管中的空气不断抽出，羽毛和铁片下落的快慢趋于相同，由此猜测在真空中羽毛和铁片下落得同样快
C．将真空罩中的空气不断抽出，罩中铃声越来越小，由此猜测真空不能传声
D．推导v－t图像与t轴所围面积的意义时，不断增加小矩形的个数
案例
BC
解析：用实验探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，没有用到理想实验法，A错误；绝对真空不可能实现，只可能无限逼近，B、C事例都是在可靠实验的基础上(真空程度越来越高时的实验现象)，通过合理外推得出猜想性的结论(绝对真空中应该出现的现象)，结论是否成立还要通过实验检验，应用了理想实验方法，B、C正确；推导v－t图像与t轴所围面积的意义时，不断增加小矩形的个数的过程中，用到了微元累积法，这种方法虽然也用到了类似理想实验法中无限逼近的思想，但是其推导过程在数学上、逻辑上严密，得出的结论是可靠的，无需由实验检验，因此与理想实验法不同，D错误。
核心素养　科学思维
“理想实验”，又叫作“假想实验”“抽象的实验”，它是人们进行逻辑推理过程和理论研究的重要方法。
“理想实验”虽然也叫作“实验”，但它与真实的科学实验是有原则性区别的，真实的科学实验是一种实践活动，而“理想实验”则是一种思维活动；前者是可以将设计通过物化过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。
“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想。首先，“理想实验”是以实践为基础的。所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程做出更深层次的抽象分析。其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。
“理想实验”在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限性。“理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。
课堂达标检测
一、对伽利略理想实验的理解
1．如图所示，伽利略理想斜面实验( 　　)
A．证明了力是维持物体运动的原因
B．证明了沿斜面滚下的小球，能滚上另一个斜面上相同的高度
C．证明了沿斜面滚下的小球，到了水平面上就做匀速直线运动
D．证明了物体的运动不需要力维持
D
解析：证明了物体的运动不需要力维持，A错误、D正确；沿斜面滚下的小球，由于摩擦力作用，滚不到另一个斜面上相同的高度上，如果减小摩擦力作用直至没有摩擦，能滚上另一个斜面上相同的高度，到了水平面上就做匀速直线运动，这是实验事实的基础上，加逻辑推理得到的推论，不是伽利略理想斜面实验证明的结论。B、C错误。
二、对牛顿第一定律的理解
2．根据牛顿第一定律下列说法中正确的是( 　　)
A．静止或匀速直线运动的物体，一定不受任何外力作用
B．物体运动不停止是因为受到力的作用
C．要改变物体运动状态，必须有外力作用
D．外力停止作用后，物体由于惯性会很快停下来
C
解析：若物体受的合力为零，可能处于静止或匀速直线运动，故A错误；物体运动不停止是因为惯性的原因，运动不需要力来维持，故B错误；力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，故C正确；由牛顿第一定律可知，外力停止作用后，物体由于惯性会保持原来的运动状态，故D错误。故选C。
三、对惯性的理解
3．(2023·山东临沂高一校考期末)下列关于惯性的说法中正确的是( 　　)
A．同一物体在地球上和在月球上相比，在地球上的惯性大
B．乒乓球运动状态容易改变，是因为乒乓球的惯性小
C．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性
D．标枪运动员通过助跑提高成绩，说明助跑增大了标枪的惯性
B
解析：同一物体在地球上和在月球上相比，由于物体的质量不变，可知惯性一样大，故A错误；乒乓球运动状态容易改变，是因为乒乓球的惯性小，故B正确；惯性是物体的固有属性，人走路时有惯性，被绊倒时有惯性，故C错误；质量是惯性的量度，助跑时标枪的惯性不变，故D错误。(共52张PPT)
第四章　运动和力的关系
2．实验：探究加速度与力、质量的关系
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
目标体系构建
1．通过探究加速度与力、加速度与质量的关系，学会用控制变量法探究物理规律。
2．通过实验探究，理解加速度与力、质量的关系。
科学探究 1.经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，学会选择合理的实验方案进行探究实验。
2．经历用图像处理数据的过程，从图像中发现物理规律。
3．经历实验操作和测量的过程，知道如何平衡摩擦力、减小系统误差等操作方法。
课前预习反馈
实验思路
知识点 1
1．实验装置
将小车置于___________上，通过滑轮与_______相连。小车可以在槽码的牵引下运动。
水平木板
槽码
质量不变
拉力
拉力
拉力不变
质量
质量
物理量的测量
知识点 2
天平
纸带上
方法3：两个初速度为零的匀加速直线运动的物体，在相等时间内
的位移之比就等于加速度之比，即__________。
3．力的测量：小车所受的拉力_______合力，用悬挂物重力替代小车所受的拉力。(条件是槽码的质量要比小车的质量小很多)
替代
课内互动探究
一、实验步骤
1．安装实验器材：将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。
2．平衡摩擦力：用薄垫块将无滑轮一端垫高，调整其倾斜程度，直到小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。
3．悬挂重物：在细线一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。
4．收集纸带数据：将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，并让小车由静止释放，打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度。
5．改变小车受力
(1)保持小车的质量不变，通过增加槽码的数量，增加重物的质量(总质量仍远小于小车质量)。接通电源后放开小车，用纸带记录小车的运动情况。取下纸带。并在纸带上标上号码及所挂槽码的总重力m1g。
(2)重复步骤(1)，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力m2g、m3g…
6．改变小车质量
(1)保持重物(小车所受的拉力)不变，通过增加或减少小车上的砝码的方式，改变小车的质量，接通电源后放开小车，用纸带记录小车的运动情况。取下纸带，并在纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M1。
(2)继续在小车上增加砝码，重复步骤(1)，多做几次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2、M3…
7．求加速度：用公式Δx＝aT2，求得小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据处理。
二、数据收集与分析
1．列F、a数据收集表
把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：
物理量 1 2 3 4 5 6
作用力(槽码的重力)
加速度a
2.作a－F图像的方法：以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据作a－F图像，分析a与F的关系。
3．列M、a收集数据
把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中：
5．实验结论
(1)对同一物体，当M不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。
(2)对不同物体，当F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。
三、注意事项
1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变槽码的个数，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于槽码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
3．各纸带的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度。
4．作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。
5．释放时小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放开小车。
探究?
教材原型实验
典例剖析
(2022·浙江高一月考)某实验小组利用如图甲所示的装置在进行“探究加速度与力和质量的关系”的实验：
典题 1
(1)图甲中的器材被称为电火花计时器的是______(选填“A”或“B”)，其装置使用的电源是图乙中的_____(选填“A”“B”“C”或“D”)。
B
D
(2)实验过程中下列做法正确的是_______。
A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B．适当垫高长木板无滑轮的一端使未挂砝码桶的小车恰能拖着纸带匀速下滑
C．实验时，先释放小车再接通打点计时器电源
D．通过增减小车上的钩码改变质量时，需要每次都重新调节长木板倾斜角度
AB
(3)在实验中，某同学得到了一条纸带如下图所示，选择了A、B、C、D、E作为计数点，相邻两个计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1＝7.05 cm，x2＝7.68 cm，x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm，电源50 Hz，可以计算出打纸带上B点时小车的瞬时速度vB＝___________m/s，小车运动的加速度大小___________m/s2(以上结果都保留两位有效数字)。
0.74
0.64
解析：(1)图甲中的器材被称为电火花计时器的是B；电火花计时器使用的是220 V的交流电源，则是图乙中的D。
(2)调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不悬挂“重物”，使小车恰能拖着纸带匀速下滑，故B正确；实验时，先接通打点计时器的电源再放小车，故C错误；平衡摩擦力后，有mgsin θ＝μmgcos θ
即μ＝tan θ，与质量无关，故通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故D错误。
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：
(1)实验环境的等效法：_______________；
(2)实验条件设计的科学方法：_____________；
(3)实验原理的简化：_________，即当小车质量M车 m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g；
(4)实验数据处理的科学方法：_________；
对点训练
平衡摩擦力法
控制变量法
近似法
图像法
化曲为直法
探究?
实验拓展创新
典例剖析
典题2 (2023·青海大通回族土族自治县教学研究室高一期末)如图为验证“牛顿第二定律”的实验装置图，测得滑块上遮光条的宽度为d，遮光条经过光电门1所用的时间为t1，经过光电门2所用的时间为t2，滑块、遮光条、拉力传感器的总质量为M，两光电门之间的距离为L。
典题 2
(1)下列说法正确的是________。
A．实验要把气垫导轨的右端适当垫高来平衡摩擦力
B．实验开始前，应将气垫导轨调至水平，细绳要平行于导轨
C．本实验需要槽码的质量远小于M
D．两光电门之间的距离L适当大一些，可以减小实验误差
(2)滑块通过光电门1时的速度大小v1＝______(用题中所给物理量符号表示)。
(3)滑块的加速度大小a＝_________(用题中所给物理量符号表示)。
BD
解析：(1)因为滑块与气垫导轨之间的摩擦力非常小，可近似认为摩擦力为零，所以不需要把气垫导轨的右端适当垫高来平衡摩擦力，A错误；为了使细绳对滑块(包括拉力传感器和遮光条)的拉力等于滑块(包括拉力传感器和遮光条)所受的合外力，实验开始前，应将气垫导轨调至水平，细绳要平行于导轨，B正确；本实验中滑块(包括拉力传感器和遮光条)所受拉力(即合外力)可以通过拉力传感器直接读出，不需要用槽码的重力来近似代替，所以槽码的质量不需要远小于M，C错误；两光电门之间的距离L适当大一些，这样可以使测量L的相对误差小些，D正确。
如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，槽码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g。
对点训练
实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，作出a－F图像，他可能作出图2中_____(选填“甲”“乙”“丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______。
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所用小车和砝码的质量m2太大
D．槽码的质量m1太大
解析：图丙表示平衡摩擦力过度，图甲表示没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。图线弯曲表示没有满足m2 m1的实验条件。
甲
D
课堂达标检测
一、教材原型实验
1．在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中。将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中。
表一
a/(m·s－2) 1.98 4.06 5.95 8.12
F/ N 1.00 2.00 3.00 4.00
(2)由图像可以判定：当M一定时，a与F的关系为___________；当F一定时，a与M的关系为___________。
正比关系
反比关系
二、实验拓展创新
2．用DIS研究加速度与力和质量的关系实验装置如图所示，请完成下列问题：
(1)为了研究加速度与力的关系，在实验中，要保持_______的质量不变，改变_______的质量，来达到改变拉力的目的。某组同学实验数据记录如下：
组别 1 2 3 4 5
a(m·s－2) 1.6 2.6 3.6 4.6 5.6
F(kg) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
小车
钩码
(2)根据表格中的实验数据在a－F图像中画出a与F的关系图像_________。根据图像求得运动物体的质量为m＝_________kg。图像不过原点的原因是_________________________________。
见解析
0.5
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
(3)为了研究加速度与质量的关系，同学们得到了a、m的五组数据，画出a－m图像，为了进一步研究加速度与质量的关系，还需要画a－____图像。
解析：(1)在研究加速度与力的关系时，采用控制变量法，要保持小车质量不变，通过改变钩码质量来达到改变拉力的目的。
(2)根据表格数据描点，画出a与F的关系图像如图所示(共45张PPT)
第四章　运动和力的关系
3．牛顿第二定律
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
目标体系构建
1．理解牛顿运动定律。
2．能用牛顿运动定律解释生活生产中的有关现象、解决有关问题。
物理观念 1.知道牛顿第二定律的内容、表达式。
2．理解牛顿第二定律的内涵。
3．知道国际单位制中力的单位。
科学思维 应用牛顿第二定律解决生产生活中的有关问题
课前预习反馈
牛顿第二定律
知识点 1
1．内容：物体加速度的大小跟作用力_________，跟物体的质量_________，加速度的方向跟___________________。
2．表达式
(1)表达式：F＝_________，式中k是比例系数，F是物体所受的_________。
(2)国际单位制中：F＝_______。
成正比
成反比
作用力的方向相同
kma
合外力
ma
力的单位
知识点 2
1．国际单位：_______，简称_____，符号为________。
2．“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生______________的加速度的力，称为1 N，即1 N＝_____________________。
3．比例系数k的含义：关系式F＝kma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取______、________、____________作单位时，系数k＝_____。
牛顿
牛
N
1 m/s2
1 kg·m/s2
N
kg
m/s2
1
『微训练』
1．根据预习内容，判断下列说法正误：
(1)由牛顿第二定律可知，加速度大的物体所受的合外力一定大。( 　　)
(2)牛顿第二定律说明了质量大的物体其加速度一定小。( 　　)
(3)任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致。( 　　)
(4)在国际单位制中，公式F＝kma中，k＝1。( 　　)
(5)两单位N/kg和m/s2是等价的。( 　　)
×
×
√
√
√
2．如图所示，小明用力拉地面上的箱子，但箱子没动，请思考：
(1)根据牛顿第二定律，有力就能产生加速度，但为什么箱子一直没动呢？
(2)如果箱底光滑，当拉力作用在箱子上的瞬间，箱子是否立刻获得加速度？是否立刻获得速度？
答案：(1)牛顿第二定律F＝ma中的力F指的是物体受的合力，尽管小明对箱子有一个拉力作用，但箱子受的合力为零，所以不能产生加速度。
(2)加速度与力之间是瞬时对应关系，有力就立刻获得加速度，但速度的获得，需要一段时间，故不能立刻获得速度。
课内互动探究
探究?
对牛顿第二定律的理解
要点提炼
1.牛顿第二定律的六个特性
同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的
因果性 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度
矢量性 F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的合力方向决定，且总与合力的方向相同
瞬时性 加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失
相对性 物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于惯性参考系
独立性 作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和
分力和分加速度在各个方向上的分量关系也遵循牛顿第二定律，即Fx＝max，Fy＝may
物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即a与合力F方向总是相同，但速度v的方向不一定与合外力的方向相同。
典例剖析
(多选)(2023·山东淄博高一校考期末)如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m。现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体可以一直运动到B点。如果物体受到的阻力恒定，则下列说法不正确的是( 　　　　)
A．物体从A到O先加速后减速
B．物体从A到O加速运动，从O到B减速运动
C．物体运动到O点时所受合力为0
D．物体从A到O的过程加速度逐渐减小
典题 1
BCD
解析：物体从A到O的过程中，弹力先大于阻力，物体向右做加速运动。当物体足够靠近O点时，弹力小于阻力，则物体向右做减速运动，从O到B所受弹力和摩擦力均与运动方向相反，即物体做减速运动，故A正确，与题意不符；B错误，与题意相符；物体运动到O点时合力是滑动摩擦力，方向水平向左，故C错误，与题意相符；在A点合力水平向右，在O点合力水平向左，因此从A到O过程中存在一个转折点，该点的加速度为零。从A到O加速度大小先变小后变大，故D错误，与题意相符。本题选不正确的故选BCD。
思维升华：1.力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果。只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度。加速度与合外力方向相同，大小与合外力成正比。
2．力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动。
(2023·河南郑州高一统考期末)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是( 　　)
对点训练
D
探究?
对牛顿第二定律的简单应用
要点提炼
1.应用牛顿第二定律解题的步骤
典例剖析
(多选)(2023·内蒙古高一期末)如图所示，水平面上有一小车正在向左运动，在车厢顶上吊一小球，小球悬线与竖直方向夹角α并保持不变，质量为m的木块相对车厢静止，则下列说法正确的是( 　　)
A．小车的加速度大小为gtan α
B．小车的加速度大小为gsin α
C．车正在做匀加速直线运动
D．木块所受摩擦力大小为mgtan α
典题 2
AD
解析：以小球为对象，设小球的质量为m0，根据牛顿第二定律可得m0gtan α＝m0a，解得a＝gtan α，可知小车的加速度大小为gtan α，方向水平向右，与运动方向相反，则小车正在做匀减速直线运动，故A正确，B、C错误；以木块为对象，根据牛顿第二定律可得Ff＝ma＝mgtan α，故D正确。
(2023·辽宁盘锦高一期末)质量为6.0×103 kg的汽车，以2.0 m/s2的加速度做匀加速直线运动。若阻力为3.0×103 N，则汽车的牵引力为( 　　)
A．6.0×103 N B．9.0×103 N
C．1.2×104 N D．1.5×104 N
解析：汽车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有F－Ff＝ma，代入数据解得F＝1.5×104 N，则汽车的牵引力为1.5×104 N，故D正确，A、B、C错误。
对点训练
D
探究?
瞬时加速度问题
要点提炼
1.两种模型的特点
(1)刚性绳(或接触面)模型：这种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，形变恢复几乎不需要时间，故认为弹力可以立即改变或消失。
(2)弹簧(或橡皮绳)模型：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，在弹簧(或橡皮绳)的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，往往可以看成是不变的。
2．解决此类问题的基本思路
(1)分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，求出各力大小(若物体处于平衡状态，则利用平衡条件；若处于加速状态，则利用牛顿运动定律)。
(2)分析当状态变化时(烧断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等)，哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力，发生在被撤去物体接触面上的弹力都立即消失)。
(3)求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度。
典题 3
ACD
解析：以小球为研究对象，受力分析如图所示
分析瞬时加速度问题的方法和思路
(1)加速度和力具有瞬时对应关系，分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。
(2)分析瞬时变化问题的一般思路
①分析瞬时变化前物体的受力情况，求出每个力的大小。
②分析瞬时变化后每个力的变化情况。
③由每个力的变化确定变化后瞬间的合力，由牛顿第二定律求瞬时加速度。
(2023·重庆九龙坡高一期末)如图所示，A、B球通过轻绳相连，A球用轻弹簧悬挂于天花板，开始整个系统处于静止状态。已知A、B球质量相等，重力加速度大小为g。则( 　　)
A．剪断轻绳的瞬间，A、B球的加速度大小分别为0、g
B．剪断轻绳的瞬间，A、B球的加速度大小分别为g、g
C．剪断轻绳后，A球运动到最高点过程中一直做加速度减小的减速运动
D．剪断轻绳后，A球运动到最高点过程中一直做加速度增加的加速运动
对点训练
B
解析：剪断轻绳的瞬间，绳子拉力瞬间变为零，但是弹簧不突变，仍为初始时弹力，根据整体法，剪断绳前，弹簧处于伸长状态，弹力大小为F弹＝2mg剪断轻绳的瞬间，对A球分析F弹－mg＝maA，解得aA＝g，对B球分析mg＝maB，解得aB＝g，故A错误，B正确；剪断轻绳后，A球在弹簧弹力与重力的共同作用下运动，刚开始弹力大于重力，加速度向上，向上过程弹簧弹力不断减小，由牛顿第二定律F弹－mg＝ma，所以做加速度逐渐减小的加速运动，当弹力等于重力时，加速度减为零，速度向上最大，接着弹力小于重力，加速度向下，开始减速，由牛顿第二定律mg－F弹＝ma，可知，弹簧恢复原长过程，弹力继续减小，所以做加速度逐渐增加的减速运动，故C、D错误。
课堂达标检测
一、对牛顿第二定律的理解
1．(2023·山东省临沂第一中学高一校考期末)关于加速度，下列说法不正确的是( 　　)
A．某时刻物体速度为零，其加速度不一定为零
B．物体加速度大小与合外力成正比，与物体质量成反比
C．物体加速度大小与速度变化量成正比，与时间成反比
D．物体加速度方向与速度方向无关
C
二、牛顿第二定律的简单应用
2．(多选)(2023·四川眉山高一期末)一个质量为2 kg的物体，在5个共点力的作用下做匀速直线运动。若同时撤去其中大小分别为4 N和5 N的两个力，其余的力保持不变，此时该物体的加速度大小可能是( 　　)
A．1 m/s2 B．2 m/s2
C．6 m/s2 D．11 m/s2
AB
C
三、瞬时加速度问题
4．(2023·河北沧州高一期末)如图1所示，竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质量为3 kg的物体A，物体A处于静止状态，若将一个质量为3 kg的物体B轻放在A上的一瞬间，如图2所示，取g为10 m/s2，B对A的压力大小为( 　　)
A．0 N
B．2 N
C．15 N
D．30 N
C
解析：物体B轻放在A上的一瞬间，弹簧的弹力不变，对AB整体分析，根据牛顿第二定律有(mA＋mB)g－mAg＝(mA＋mB)a
对B物体，有mBg－FN＝mBa，解得FN＝15 N，根据牛顿第三定律，可知B对A的压力大小为15 N。故选C。(共39张PPT)
第四章　运动和力的关系
4．力学单位制
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
核心素养提升
目标体系构建
1．知道国际单位制中的力学单位。
2．了解单位制在物理学中的重要意义。
物理观念 能够认识基本量、基本单位、导出单位、单位制、国际单位制
科学思维 1.能够掌握物理量和物理量的国际单位。
2．能利用力学的单位，解决简单的问题。
3．体会计算结果单位的重要性，养成书写规范的好习惯。
课前预习反馈
基本单位
知识点 1
1．基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用___________ ________推导出其他物理量的单位，被_______________叫作基本量。
2．基本单位：所选定的基本量的_______叫作基本单位。
3．导出单位：由基本量根据_____________________其他物理量的单位叫作导出单位。
4．单位制：_______单位和_______单位一起组成了单位制。
物理量之间
的关系
选定的物理量
单位
物理关系推导出来的
基本
导出
国际单位制
知识点 2
1．国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种_________的、包括一切___________的单位制，叫作国际单位制。简称SI。
2．国际单位制中的基本单位
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
长度 l _____ _____
质量 m _______ _______
国际通用
计量领域
米
m
千克
kg
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
时间 t _____ _____
电流强度 I 安[培] A
热力学温度 T 开[尔文] K
发光强度 I，(IV) 坎[德拉] cd
物质的量 n，(v) 摩[尔] mol
秒
s
3.国际单位制中力学的三个基本物理量及单位
(1)三个基本物理量：_______、_______和_______。
(2)三个基本单位：_____、_______和_____。
长度
质量
时间
米
千克
秒
『微训练』
1．根据预习内容，判断下列说法正误：
(1)物理量的单位均可以互相导出。( 　　)
(2)一个物理量的单位若用两个或两个以上的基本单位的符号表示，这个物理量的单位一定是导出单位。( 　　)
(3)一般来说，物理公式主要确定各物理量之间的数量关系，并不一定同时确定单位关系。( 　　)
(4)若空气对运动物体的阻力正比于其速度，即F＝kv，其中k没有单位。( 　　)
×
√
×
×
2．观察下面仪器，说出它们所测物理量的国际单位制单位是什么？
答案：弹簧测力计，测量力的仪器，力的国际单位制单位是牛顿(N)；机械秒表，测量时间的仪器，时间的国际单位制单位是秒(s)；卷尺，测量长度的仪器，长度的国际单位制单位是米(m)；天平，测量质量的仪器，质量的国际单位制单位是千克(kg)。
课内互动探究
探究?
对单位制的理解
要点提炼
1.单位制的意义
单位是物理量的组成部分，对于物理量，如果有单位一定要在数字后带上单位，同一物理量，选用不同单位时其数值不同，统一单位，便于人们的相互交流，统一人们的认识。
2．单位制的组成
(1)导出单位由基本单位通过物理量间的关系式推导而来；
(2)基本单位全是国际单位制中单位时，由此推出的导出单位一定是国际单位制中单位；
(3)基本单位中用常用单位的，由此推出的导出单位一定是常用单位。
典例剖析
现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空。
A．密度 B．米/秒
C．牛顿 D．加速度　
E．质量　 F．秒　
G．厘米　 H．长度　
I．时间　 J．千克
(1)属于物理量的有_____________________。
(2)在国际单位制中，被选定的基本量有_____________。
(3)在国际单位制中的基本单位有_________，属于导出单位的有_________。
典题 1
A、D、E、H、I
E、H、I
F、J
B、C
思路引导：学习单位制要分清物理量和物理单位的不同，对于物理量，又要分清基本量和由基本量导出的其他量。
解析：(1)此题中给定的选项内，属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”。
(2)此题中给定的选项内，在国际单位制中，被选定的基本量有质量、长度、时间，故此空填“E、H、I”。
(3)此题中给定的选项内，在国际单位制中是基本单位的有千克、秒，属于导出单位的有米/秒、牛顿，故第一个空填“F、J”，第二个空填“B、C”。
思维升华：基本物理量的所有单位均为基本单位，但是基本单位并非都是国际单位制中的单位，国际单位制中的单位也不一定是基本单位。基本单位只是组成国际单位制的一小部分，在国际单位制中，除七个基本单位以外的单位都是导出单位。要从概念上理解基本单位与国际单位之间的联系与区别。
(2023·宁夏固原高一校考期末)关于国际单位制，下列说法中正确的是( 　　)
A．m/s、kg、N都是导出单位
B．kg、m、s都是基本单位
C．在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是g
D．km/h是国际单位制中速度的单位
解析：kg是质量的单位，是基本单位，故A错误；kg、m、s是基本单位，故B正确；g是质量的单位，但它不是质量在国际单位制中的基本单位，故C错误；km/h是非国际单位制中速度的单位，故D错误。
对点训练
B
探究?
单位制在物理计算中的应用
要点提炼
1.简化运算：在解题计算时，已知量均采用国际单位制，计算过程中不用写出各个量的单位，只在式子的末尾写出所求量的单位即可，简化了书写。
2．检验结果：各量的单位统一成国际单位制单位，只要正确地应用公式，计算结果必定是用国际单位制单位来表示。只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量在国际单位制中的单位完全一致时，该运算过程才可能是正确的。若所求物理量的单位不对，则结果一定错。
3．推导单位：物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系，推导出物理量的单位。
(1)较长或较大的单位，统一成国际制单位时，如不方便书写，可用科学计数法表示。如10 km＝104 m。
(2)国际单位制之外，实际应用中还保留一部分单位，如：长度的单位光年，速度的单位 km/h。
典例剖析
一物体在2 N的外力作用下，产生10 cm/s2的加速度，求该物体的质量，下列几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是( 　　)
典题 2
C
解析：在应用公式进行数量运算的同时，也要把单位代入运算，带单位运算时，单位换算要准确，可以把题中已知量的单位都用国际单位表示，则计算结果的单位就是用国际单位表示的，这样在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可。a＝10 cm/s2没有变成国际单位，故A不符合题意；解题过程正确，但不简洁，故B不符合题意；运算正确且简洁而又规范，故C符合题意；数据后面没有单位，故D不符合题意。
思维升华：(1)在利用物理公式进行计算时，为了在代入数据时不使表达式过于繁杂，我们要把各个量换算到同一单位制中，这样计算时就不必一一写出各量的单位，只要在所求结果后写上对应的单位即可。
(2)习惯上把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用公式，计算结果必定是用国际单位来表示的。
研究发现，人体对加速度剧烈变化会有不舒服的感觉，若轮船的加速度变化率越大，乘坐轮船的人感到越不舒服。若用“急动度”这一物理量来描述加速度对时间的变化率，分别用v、a、t表示速度、加速度、时间，则“急动度”的表达式及单位都正确的是( 　　)
对点训练
C
核心素养提升
用单位制检验物理公式
(2022·黑龙江哈尔滨市第六中学校高一开学考试)要判断一个物理关系式是否成立，有时不必作复杂的推导，只需分析式中各量的单位，就可判定有些表达式是错误的，在下面的实例中某同学导出了四个不同的关系式，请你根据单位分析，确定其中必定错误的选项。如图，光滑水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面体，它的斜面上有另一质量为m的物块沿斜面下滑。关于下滑过程中物块对斜面压力FN、斜面的加速度aM及滑块加速度am，某同学得出的关系式一定错误的是( 　　)
案例
A
解析：A表达式左边的单位N，右边单位为m/s2单位不同，则A是错误的；B表达式左边的单位N，右边单位也为N，单位相同，则仅由单位判断B是正确的；C、D表达式左边的单位都是m/s2，右边单位也为m/s2，单位相同，则仅由单位判断C、D是正确的。
核心素养　科学思维
用单位制检验结果正误的基本思路
1．找出所求量的国际单位；
2．推导出所得结果的代数式的单位；
3．根据单位制对结果做出基本的判断；
(1)如果所得结果的代数式的单位与所求量的单位相符，结果可能是正确的；
(2)如果所得结果的代数式的单位与所求量的单位不相符，结果一定是错误的。
课堂达标检测
一、对单位制的理解
1．(多选)关于国际单位制，下列说法正确的是( 　 　)
A．国际单位制是世界各国统一使用的一种通用的单位制
B．各国均有不同的单位制，国际单位制是为了交流方便而采用的一种单位制
C．国际单位制是一种基本的单位制，只要在物理运算中各物理量均采用国际单位制中的单位，则最后得出的结果必然是国际单位制中的单位
D．国际单位制中的基本单位的物理量是长度、能量、时间
ABC
解析：为了运算的简捷，交流方便，各国都要统一采用通用单位制，这就是国际单位制，故选项A、B正确；只要运算过程中各量均采用国际单位制中的单位，最终得到的结果也必然是国际单位制中的单位，这是国际单位制的又一重要作用，故选项C正确；国际单位制中规定基本单位的物理量中没有“能量”，选项D错误。
2．(2023·吉林松原高一期末)在国际单位制中，力学中的三个基本单位是( 　　)
A．牛顿、千克、米 B．厘米、克、牛顿
C．长度、质量、力 D．米、千克、秒
解析：国际单位制中，力学的三个基本物理量是长度、质量和时间，它们的单位分别是米、千克和秒。故选D。
D
D
解析：把各物理量的单位都用基本单位表示，v的单位为m/s，a的单位为m/s2，F的单位为kg·m/s2，x的单位为m，t的单位为s，m的单位为kg，由此可解出A、B、C、D计算结果的单位分别为s、m2/s、kg·m/s、m，故A、B、C一定错误，D可能正确。(共39张PPT)
第四章　运动和力的关系
5．牛顿运动定律的应用
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
核心素养提升
目标体系构建
1．理解牛顿运动定律。
2．能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象，解决有关问题。
物理观念 明确动力学的两类基本问题——由受力情况求运动情况、由运动情况求受力情况
科学思维 掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法，体会联系力和运动的桥梁——加速度
课前预习反馈
从受力情况确定运动情况
知识点 1
1．牛顿第二定律确定了_______和_____的关系，使我们能够把物体的运动情况和___________联系起来。
2．如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的_________，再通过运动学的规律就可以确定物体的___________。
运动
力
受力情况
加速度
运动情况
『微训练』
(2023·山东临沂高一校考期末)发生交通事故进行事故分析的时候，刹车线的长度是重要的分析指标之一、在某次交通事故中，汽车刹车线的长度为12 m，假设汽车的轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.6(g取10 m/s2)，则汽车刹车开始时的速度大小为( 　　)
A．6 m/s B．8 m/s
C．10 m/s D．12 m/s
解析：汽车做的是匀减速直线运动，根据牛顿第二定律－μmg＝ma，解得a＝－μg＝－0.6×10 m/s2＝－6 m/s2，由0－v＝2ax，代入数据解得v0＝12 m/s，故选D。
D
从运动情况确定受力情况
知识点 2
若已经知道物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的_________，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的_______，这是力学所要解决的又一方面的问题。
加速度
外力
动力学的两类基本问题
知识点 3
动力学有两类问题：一是已知物体的受力情况分析_______情况；二是已知运动情况分析_______情况，程序如下图所示。
运动
受力
受力分析
运动学
加速度
『微训练』
1．根据预习内容，判断下列说法正误：
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。( 　　)
(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。( 　　)
(3)加速度是联系运动和力的桥梁。( 　　)
(4)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。( 　　)
√
×
√
√
2．放在光滑地面上的一个质量为2 kg的物体，受到一个水平力后运动的v－t图像如图所示，则水平力的大小为( 　　)
A．1 N
B．2 N
C．3 N
D．4 N
解析：由v－t图像可得，物体的加速度大小为2 m/s2，由牛顿第二定律可得F＝ma＝4 N，故选D。
D
课内互动探究
探究?
由物体的受力情况确定运动情况
要点提炼
1.问题界定
已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移。
2．解题思路
3．解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析， 并画出物体的受力分析图。
(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。
(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的物理量——任意时刻的速度，任意时间内的位移，以及运动轨迹等。
典例剖析
(2023·四川内江高一阶段练习)滑雪是人们喜爱的冬季运动项目。某同学以v0＝2 m/s的初速度沿L＝84 m的直雪坡匀加速滑下，已知雪坡的倾角θ＝37°，该同学连同装备总质量m＝60 kg，运动中所受摩擦阻力为Ff＝120 N，忽略空气阻力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，求该同学：
(1)滑雪板与滑道间的动摩擦因数大小；
(2)在坡道上滑行的时间。
答案：(1)0.25　(2)6 s
典题 1
思维升华：从受力情况确定运动情况的分析流程
滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一，如图所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏，小明与冰车的总质量是40 kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05，在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加了40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动10 s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行(假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作用)。(g取10 N/kg)求：
对点训练
(1)冰车的最大速率；
(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小。
答案：(1)5 m/s　(2)50 m
探究?
由物体的运动情况确定受力情况
要点提炼
1.问题界定
已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下，要求得出物体所受的力。
2．解题思路
3．解题步骤
(1)根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度。
(2)根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力。
(3)结合受力分析，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量。
典例剖析
(2023·内蒙古包头高一期末)质量为m＝4 kg的物体，放在水平面上，它们之间的动摩擦因数μ＝0.5，现对物体施加一作用力F，方向与水平成θ＝37°角斜向下，如图所示，物体运动x1＝2 m后撤去力F，物体又运动了x2＝1 m停下，求F的大小。(g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
答案：60 N
典题 2
(2023·湖南高一阶段检测)一无人机沿着与地面成30°的方向斜向上匀加速起飞，刚起飞的第一秒内飞行了5 m。已知无人机的质量为3 kg，g取10 m/s2，则空气对无人机的作用力大小为( 　　)
对点训练
A
核心素养提升
建构“等时圆”模型
　如图所示，AB和CD为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R和r的两个相切的竖直圆上，且斜槽都通过切点P。设有一重物先后沿两个斜槽从静止出发，由A滑到B和由C滑到D，所用的时间分别为t1和t2，则t1与t2之比为( 　　)
案例
A．2∶1　　　　　 B．1∶1
C．3∶1 D．1∶3
B
课堂达标检测
C
2．(2023·江苏苏州高一阶段练习)用相同材料做成的A、B两木块的质量之比为5∶2，初速度之比为2∶5，它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行，直至停止，则它们( 　　)
A．滑行的时间之比为2∶5
B．滑行的时间之比为1∶1
C．滑行的距离之比为5∶2
D．滑行的距离之比为2∶5
A
二、已知物体运动求受力
3．质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动，如图a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v－t图像，则拉力与摩擦力大小之比为( 　　)
A．9∶8　 B．3∶2　
C．2∶1　 D．4∶3
B(共43张PPT)
第四章　运动和力的关系
6．超重和失重
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
核心素养提升
目标体系构建
1．通过体验或实验，认识超重和失重现象，理解产生超重和失重现象的原因。
2．能用牛顿定律解释有关超重和失重现象。
物理观念 了解超重、失重和完全失重现象
科学思维 知道产生超重和失重的条件；会运用牛顿运动定律解释生活中的超重和失重现象
课前预习反馈
重力的测量
知识点 1
1．方法一：先测量物体做自由落体运动的___________，再用天平测量物体的_______，利用牛顿第二定律可得：G＝_______。
2．方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量，将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于___________。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小_______，测力计的示数反映了物体所受的重力_______。
加速度g
质量
mg
静止状态
相等
大小
超重和失重
知识点 2
1．失重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_______物体所受重力的现象，叫作失重(weightlessness)现象。
(2)产生条件：物体具有_______的加速度。
2．超重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_______物体所受重力的现象，叫作超重(overweight)现象。
(2)产生条件：物体具有_______的加速度。
小于
向下
大于
向上
3．完全失重
(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有_________，这种现象被叫作完全失重状态。
(2)产生条件：加速度a＝_____，方向_______。
作用力
g
向下
『微训练』
1．根据预习内容，判断下列说法正误：
(1)物体向上运动时一定处于超重状态。( 　　)
(2)物体减速向下运动时处于失重状态。( 　　)
(3)物体处于失重状态时重力减小了。( 　　)
(4)超重就是物体的重力变大的现象。( 　　)
(5)减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力。( 　　)
(6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。( 　　)
×
×
×
×
√
√
2．采样完成后，“嫦五”上升器静止在月球表面时，月壤对样品仓的压力为F1；上升器从月球表面加速上升时，月壤对样品仓的压力为F2，则( 　　)
A．F2＝0 B．F2＝F1
C．F2＜F1 D．F2＞F1
解析：上升器静止在月球表面时，月壤处于平衡状态，则F1与月壤重力相等；上升器从月球表面加速上升时，月壤具有向上的加速度，处于超重状态，所以F2＞F1。故选D。
D
课内互动探究
探究?
对超重与失重现象的理解
要点提炼
1.实重与视重
(1)实重：物体实际所受的重力。
(2)视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
2．超重与失重
(1)超重：“视重”大于“实重”的现象
(2)失重：“视重”小于“实重”的现象
3．对超重和失重现象的理解
(1)物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力始终不变，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来物重好像有所增大或减小。
(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。加速度向上则“超重”，加速度向下则“失重”。
(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。
典例剖析
(2023·重庆沙坪坝高一期末)蹦床运动是集竞技、健身、观赏和娱乐于一体的综合性运动，如图所示为小南在竖直方向上练习蹦床运动的情景。若忽略空气阻力，下列说法正确的是( 　　)
典题 1
A．离开蹦床向上运动过程中，小南处于完全失重状态
B．下落过程中，脚刚接触到蹦床时速度最大
C．从接触蹦床到下降到最低点的过程中，小南先超重再失重
D．从接触蹦床到下降到最低点的过程中，小南一直处于超重状态
A
解析：离开蹦床向上运动过程中，小南只受重力作用，处于完全失重状态，选项A正确；下落过程中，脚刚接触到蹦床时，重力大于弹力，加速度向下，此时速度不是最大；当向下运动，弹力等于重力时，加速度为零，此时速度最大，选项B错误；从接触蹦床到下降到最低点的过程中，开始阶段弹力小于重力，加速度向下，小南处于失重状态；后来弹力大于重力，加速度向上，小南处于超重状态，即小南先失重再超重，选项C、D错误。
(2023·天津高一期末)近年来天津市试点为老旧小区加装垂直电梯，如图甲，取竖直向上方向为正方向，某人某次乘电梯时的速度和时间图像如图乙所示，以下说法正确的是( 　　)
对点训练
C
A．4 s时电梯停止在某一层楼
B．1～3 s，此人处于超重状态，重力变大
C．5～7 s，此人处于失重状态，支持力小于重力
D．电梯先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动
解析：由图乙可知，4 s时电梯有速度，故A错误；1～3 s，人的速度竖直向上不断增加，故加速度向上，处于超重状态，但重力保持不变，故B错误；5～7 s，速度竖直向下不断减小，处于失重状态，支持力小于重力，故C正确；由图乙可知，在0～4 s电梯加速度先变大后变小，做变加速运动，在4～8 s时加速度先增大，后减小做变加速运动，故D错误。
探究?
超重与失重现象的分析处理
要点提炼
1.产生超重、失重现象的原因
(1)产生超重的原因
当物体具有向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F。由牛顿第二定律可得：F－mg＝ma
所以F＝m(g＋a)>mg
由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′>mg。
(2)产生失重现象的原因
当物体具有向下的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳对物体的拉力)为F。由牛顿第二定律可知：mg－F＝ma
所以F＝m(g－a)由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′特例：当物体具有向下的加速度a＝g时，则F′＝0，物体处于完全失重状态。
提醒：(1)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。(2)物体具有向上的分加速度ay时，也属于超重；物体具有向下的分加速度ay时，也属于失重。例如，在光滑斜面上下滑的物块具有向下的分加速度，故处于失重状态。
典例剖析
(2023·江苏常州高一期中)小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象，他在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从t＝0时由静止开始运动到t＝11 s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示，g取10 m/s2，下列说法正确的是( 　　)
A．在0～2 s内，小明处于超重状态
B．在0～2 s内，小明加速度大小为1 m/s2
C．在10～11 s内，台秤示数为F3＝800 N
D．在0～11 s内，电梯通过的距离为18 m
典题 2
B
思维升华：结合图像分析求解超重与失重问题
特别要善于从图像中获取有用信息，能将图像与物体实际运动的情境结合起来，并应用相关物理规律求解。
(2023·浙江杭州高一期末)将一台悬挂式测力计放在电梯中，并在测力计上挂上一重物，当电梯平稳运行时，测力计的示数为1 N；从某时刻起，发现测力计的示数稳定在1.2 N，取g＝10 m/s2，则( 　　)
A．物体的质量变为0.12 g
B．电梯可能正在以2 m/s2的加速度加速上升
C．电梯可能正在以2 m/s2的加速度加速下降
D．电梯已经停在顶楼
对点训练
B
解析：物体的质量是物体的固有属性，不随测力计的示数变化而变化，故A错误；测力计的示数稳定在F＝1.2 N时，重物处于超重状态，加速度竖直向上，根据牛顿第二定律F－G＝ma，G＝mg＝1 N，解得a＝2 m/s2，故物体可能正在以2 m/s2的加速度加速上升或以2 m/s2的加速度减速下降，故B正确，C、D错误。
核心素养提升
宇航员的太空生活
　(2023·广东广州高一期末)2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，费俊龙、邓清明、张陆三名航天员顺利进入太空，按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接，与神舟十四号飞船胜利“太空会师”，发射任务圆满完成。则下列说法错误的是( 　　)
案例
C
A．火箭点火加速上升时航天员处于超重状态
B．火箭点火加速上升时，加速度越大，航天员越容易受伤
C．在空间站航天员可以用天平测物体的质量
D．航天员返回时，在打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态
解析：火箭点火加速上升时，航天员也加速上升，航天员受到的支持力大于重力才能加速上升，根据牛顿第三定律，航天员对座椅的压力大于自己的重力，航天员处于超重状态，如果加速度越大，座椅对航天员的支持力也越大，航天员也越容易在很大力的作用下受伤，故A、B正确；天平是等臂杠杆，由于重力的原因而产生的对托盘的压力，使得天平处于平衡状态这个原理测量质量的，在空间站里时，处于完全失重，重力全部用来提供向心力，因此上述原理不再适用，故C错误；返回舱做减速向下运动，其加速度向上，因此处于减速仓中的航天员处于超重状态，故D正确。由于本题选择错误的，故选C。
核心素养　科学思维
由于人在太空中处于完全失重状态，生活环境与地球表面的生活环境迥然不同，因此，在太空中的衣、食、住、行与地面不同，会带来许多惊险和奇趣。
一、住——密封座舱
密封座舱是载人航天器上最基本的也是最根本的生命设施。太空中的强辐射就像原子弹爆炸时所产生的辐射一样，破坏人体的细胞组织；高速飞行的微流星体撞击，能置人于死地；人体暴露在高度真空中，不仅仅是缺氧窒息的问题，还可能导致体液沸腾而迅速死亡。密封座舱的舱壁，可以防止辐射和微流星体对人的伤害，座舱中的空气可以使人不受真空的伤害。
二、吃——太空食品
在航天器的密封座舱中进食既有情趣，又有危险。可把食物和饮料悬在空中，用嘴一口一口咬或吸食，而双手仍然可以做其他事情。但食物碎渣会到处飘飞，迷眼钻鼻，还会损坏仪器设备。因此，在早期的航天活动中，将食物做成糊状，装在软管中，食用时，像挤牙膏一样往嘴里挤。现在的航天食物和进食方法已与地面上差不多了。食物稍带黏性，可以黏在盘子中不飞走，而盘子可以固定在餐桌上。
三、睡
在航天器的密封座舱中睡觉特别方便，不管什么姿势，不管什么地方，都可以睡。但是，为了安全，应该钻进睡袋中，并将睡袋固定住，不然，睡袋到处飘飞，最后每个人都会挤到通风口，而当航天器加速或减速时，可能会被舱壁和仪器设备碰伤。还要带上眼罩和耳罩，以免快速交替的日夜节奏和仪器设备发出的声音影响睡眠。手臂要放进睡袋中，以免被卷进机器或碰着仪器设备的开关，在太空失重环境中，头和四肢有与躯体分离的感觉。
课堂达标检测
一、超重与失重的理解与判断
1．(2023·山西运城高一期末)载人飞船返回舱下降到距地面一定高度时，需要打开减速伞，使返回舱做减速运动，以保证宇航员安全着陆。关于返回舱的减速运动过程，下列说法正确的是( 　　)
A．返回舱处于失重状态，加速度向上
B．返回舱处于失重状态，加速度向下
C．返回舱处于超重状态，加速度向上
D．返回舱处于超重状态，加速度向下
解析：返回舱向下做减速运动时，速度与加速度方向相反，因此加速度方向向上，返回舱处于超重状态，故A、B、D错误，C正确。
C
2．(2023·重庆江北高一期末)小夏同学乘坐竖直升降电梯下楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。则以下说法正确的是( 　　)
A．0～t1时间内，小夏同学处于超重状态
B．t1～t2时间内，小夏同学做匀加速直线运动
C．t2～t3时间内，小夏同学对电梯的压力大于自身的重力
D．t2～t3时间内，小夏同学对电梯的压力小于电梯对小夏同学的支持力
C
解析：小夏同学乘坐竖直升降电梯下楼，根据x－t图像切线斜率等于速度，可知0～t1时间内，小夏同学向下做加速运动，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；t1～t2时间内，x－t图像切线斜率保持不变，小夏同学做匀速直线运动，故B错误；t2～t3时间内，小夏同学对电梯的压力与电梯对小夏同学的支持力是一对相互作用力，大小总是相等，这段时间内小夏同学向下做减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，小夏同学对电梯的压力大于自身的重力，故C正确，D错误。
二、超重与失重的计算
3．(2023·河北高一阶段检测)如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为40 kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度g取10 m/s2，由此可判断此时( 　　)
A．电梯可能加速下降，加速度大小为5 m/s2
B．电梯可能减速上升，加速度大小为2.5 m/s2
C．乘客处于超重状态
D．乘客对电梯地板的压力为400 N
B(共34张PPT)
第四章　运动和力的关系
章 末 小 结
方法归纳提炼
进考场练真题
知识网络构建
知识网络构建
方法归纳提炼
动力学中的临界和极值问题
1．临界、极值问题：在运用牛顿运动定律解动力学问题时，常常讨论相互作用的物体是否会发生相对滑动，相互接触的物体是否会发生分离等等。这类问题就是临界问题。
2．解题关键：解决临界问题的关键是分析临界状态，挖掘临界条件。
常见的临界条件：(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离的临界条件是弹力F N＝0。
(2)相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大值或为零。
(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是FT＝0。
(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度。当出现加速度为零时，物体处于临界状态，所以对应的速度便会出现最大值或最小值。
3．解决临界问题的一般方法
(1)极限法：题设中若出现“最大”“最小”“刚好”等这类词语时，一般就隐含着临界问题，解决这类问题时，常常是把物理问题(或物理过程)引向极端，进而使临界条件或临界点暴露出来，达到快速解决有关问题的目的。
(2)假设法：有些物理问题在变化过程中可能会出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般要用假设法。
(3)数学推理法：根据分析的物理过程列出相应的数学表达式，然后由数学表达式讨论出临界条件。
(多选)如图所示，A、B两物块静止叠放在水平地面上，A、B的质量分别为mA＝3 kg，mB＝2 kg，A、B之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，B与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.2。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2。现对A施加一水平拉力F( 　　　)
A．当F＝12 N时，A、B都相对地面静止
B．当F>22.5 N时，A相对B滑动
C．当F＝20 N时，A、B间的摩擦力为14 N
D．无论F为何值，B的加速度不会超过2 m/s2
典题
BC
质量为0.1 kg的小球，用细线吊在倾角α为37°的斜面上，如图所示。系统静止时绳与斜面平行，不计一切摩擦。当斜面体向右匀加速运动时，小球与斜面刚好不分离，则斜面体的加速度为( 　　)
对点训练
D
(多选)如图所示，质量分别为M和m的两物块与竖直轻弹簧相连，在水平面上处于静止状态，现将物块m竖直向下压缩弹簧一段距离后由静止释放，当物块m到达最高点时，物块M恰好对地面无压力，已知弹簧劲度系数为k，弹簧形变始终在弹性限度内，重力加速度为g，则( 　　　　)
对点训练
ACD
进考场练真题
一、高考真题探析
　(多选)(2022·全国甲卷)如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前( 　　　)
A．P的加速度大小的最大值为2μg
B．Q的加速度大小的最大值为2μg
C．P的位移大小一定大于Q的位移大小
D．P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小
典题
AD
试题立意：本题以用弹簧相连的两滑块为素材，创设了研究变速直线运动的学习探索问题情境。主要考查了位移、速度、加速度和滑动摩擦力以及胡克定律和牛顿第二定律等知识点。
关键能力：本题主要考查理解能力和推理论证能力。
(1)理解能力
(2)推理论证能力
说明：弹簧恢复原长时，P有可能停下了，也有可能还在运动，不管P是在运动还是停止运动，对答案并没有影响，这里我们以P还在运动为例进行分析。
①加速度：设P、Q的质量均为m，弹簧的弹力为FT。由胡克定律，从撤掉拉力F开始到弹簧恢复原长，弹簧的伸长量逐渐减小，因此，弹力FT逐渐减小。(以向右运动为正方向)
②位移：弹簧由伸长状态到原长状态，弹簧缩短了，即P、Q间距离减小了，因此P的位移小于Q的位移。C项错误。
③速度：在从撤掉拉力F到弹簧恢复原长的过程中，由分析可知，P做加速度由2μg逐渐减小到μg的减速运动；Q做加速度由0开始逐渐增大到μg的减速运动。P和Q具有相同的初速度，它们都做减速运动，而且P的速度减小得更快，因此，在这个过程中，P的速度在任意时刻都不会大于Q的速度。D项正确。
失分剖析：①不能准确地分析P、Q的受力及其变化情况；②不会在变加速直线运动中根据物体加速度的变化情况判断物体速度的变化情况。
二、临场真题练兵
1．(2022·浙江6月卷)下列属于力的单位是( 　　)
A．kg·m/s2 B．kg·m/s
C．kg·m2s D．kg·s/m2
解析：根据牛顿第二定律有F＝ma，则力的单位为kg·m/s2，故选A。
A
2．(2022·浙江6月卷) 如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是( 　　)
A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡
B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力
C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力
D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点
解析：鱼儿吞食花瓣时处于失重状态，A错误；鱼儿摆尾出水时排开水的体积变小，浮力变小，鱼儿能够出水的主要原因是鱼儿摆尾时水对鱼向上的作用力大于重力，B错误，C正确；研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可以把鱼儿视为质点，否则就无动作可言，D错误。
C
A
4．(2022·辽宁卷)如图所示，一小物块从长1 m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1 s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10 m/s2。下列v0、μ值可能正确的是( 　　)
A．v0＝2.5 m/s B．v0＝1.5 m/s
C．μ＝0.28 D．μ＝0.25
B
5．(2022·浙江1月卷)第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示，长12 m水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图2所示)，到C点共用时5.0 s。若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110 kg，sin 15°＝0.26，求雪车(包括运动员)
(1)在直道AB上的加速度大小；
(2)过C点的速度大小；
(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。
(1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；
(2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；
(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2。
答案：(1)2 m/s2　(2)4 m/s　(3)2.7 m(共30张PPT)
第四章　运动和力的关系
专题强化6　动力学中的连接体问题和图像问题
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
目标体系构建
1．会用整体法和隔离法分析动力学中的连接体问题。
2．会分析物体受力随时间的变化图像和速度随时间的变化图像，会结合图像解答动力学问题。
科学探究 探究生活中力和运动的关系问题
科学态度 与责任 有学习和研究牛顿第二定律的兴趣和求知欲，做到实事求是
课内互动探究
探究?
动力学中的连接体问题
要点提炼
1.连接体
连接体一般是指由两个或两个以上有一定联系的物体构成的系统，如图所示。
2．解决连接体问题的基本方法
处理连接体问题的方法：整体法与隔离法。不管用什么方法解题，所使用的规律都是牛顿运动定律。
(1)解答问题时，不能把整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，恰当选择使用隔离法或整体法。
在连接体内各物体具有相同的加速度时，可先把连接体当成一个整体，分析受到的外力及运动情况，利用牛顿第二定律求出加速度；若要求连接体内各物体相互作用的内力，则需把物体隔离，对某个物体单独进行受力分析，再利用牛顿第二定律对该物体列式求解。
(2)在使用隔离法解题时，所选取的隔离对象可以是连接体中的某一个物体，也可以是连接体的某一部分物体(包含两个或两个以上的单个物体)，而这“某一部分”的选取，也应根据问题的实际情况灵活处理。
典例剖析
(多选)(2023·广西钦州高一校考阶段检测)如图所示，位于光滑水平桌面上的物块P用跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连。物块Q的质量为m，物块P的质量为2m。物块P与定滑轮的距离足够大，重力加速度为g。系统由静止开始释放后，在Q与地面碰撞前的运动过程中，下列说法中正确的是( 　　　)
典题 1
BD
连接体问题的求解技巧
(1)解决系统各部分具有相同的加速度的情况时，优先采用整体法，对于加速度不同的连接体一般采用隔离法。
(2)若连接体内各物体具有相同的加速度且需要求解物体间的相互作用力，就可以先用整体法求解出加速度，再利用隔离法分析其中某一个物体的受力，应用牛顿第二定律求解力，即先整体求解加速度，后隔离求解内力。
(2022·湖南常德高一津市市第一中学校考期末)如图，质量为2m的物块A与水平地面的摩擦可忽略不计，质量为m的物块B与地面的动摩擦系数为μ。在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动。B对A的反作用力为( 　　)
对点训练
D
探究?
动力学中的图像问题
要点提炼
1.常见的图像有：v－t图像，a－t图像，F－t图像，F－x图像，a－F图像等。
2．图像间的联系：加速度是联系v－t图像与F－t图像的桥梁。
3．图像的应用
(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图像，要求分析物体的运动情况。
(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图像，要求分析物体的受力情况。
(3)通过图像对物体的受力与运动情况进行分析。
4．解题策略
(1)弄清图像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义。
(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体运动”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。
典例剖析
(2023·山东青岛高一期末)如图甲所示，水平地面上的一个物体，受到方向不变的水平推力F的作用，推力F与时间t的关系如图乙所示，物体的速度v与时间t的关系如图丙所示，以下说法正确的是( 　　)
典题 2
D
A．0～2 s，物体受到的摩擦力大于推力
B．2～4 s，物体的加速度大小为7 m/s2
C．0～6 s，物体受到的摩擦力大小为3 N
D．物体的质量为0.5 kg
求解图像问题的思路
(2023·广东广州高一期末)如图甲所示，小物块从光滑斜面上自由滑下，小物块的位移x和时间的平方t2的关系如图乙所示，取g＝10 m/s2，下列说法正确的是( 　　)
A．小物块的加速度大小恒为2.5 m/s2
B．斜面倾角为30°
C．小物块2 s末的速度是5 m/s
D．小物块第2 s内的平均速度大小为5 m/s
对点训练
B
课堂达标检测
一、动力学中的连接体问题
1．(2023·山东临沂高一校考期末)如图所示，物体A质量为3 kg，物体B重2 kg，不计一切摩擦和绳的重力，g取10 m/s2。当两物体由静止释放后，物体A的加速度与绳子上的张力分别为( 　　)
A．6 m/s2,8 N
B．10 m/s2,8 N
C．8 m/s2,16 N
D．2 m/s2,24 N
解析：分别对A、B，由牛顿第二定律得mAg－T＝mAa，T－mBg＝mBa，解得a＝2 m/s2，T＝24 N，故选D。
D
2．(2023·四川凉山高一校考期末)质量均为1 kg的五个物体并排置于水平面上，每个物体与水平面之间的动摩擦因数均为0.2，如图所示，现对第1个物体施加大小为F＝20 N、方向水平向右的恒力，则第2个物体对第3个物体的作用力等于( 　　)
A．16 N B．12 N
C．8 N D．4 N
B
解析：以五个物体为整体，根据牛顿第二定律可得F－μ·5mg＝5ma，解得加速度大小为a＝2 m/s2，以第3、4、5个物体为整体，根据牛顿第二定律可得F23－μ·3mg＝3ma，解得第2个物体对第3个物体的作用力为F23＝12 N，故选B。
二、动力学中的图像问题
3．(多选)(2023·山西阳泉高一期末)质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图像如图所示。g取10 m/s2，则下列说法正确的是( 　　　)
A．物体与水平面间的动摩擦因数是0.2
B．0～6 s内物体加速度的大小是2 m/s2
C．水平推力F的大小为6 N
D．0～10 s内物体运动位移的大小是40 m
AC(共31张PPT)
第四章　运动和力的关系
专题强化7　动力学中的传送带模型和板块模型
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
目标体系构建
1．会对传送带上的物体进行受力分析，掌握传送带模型的一般分析方法。
2．建立板块模型的分析方法，能用牛顿运动定律处理板块问题。
科学思维 1．会分析解决动力学问题中的传送带问题。
2．会分析解决动力学问题中的板块问题。
课内互动探究
探究?
动力学中的传送带问题
要点提炼
1.两类问题：传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。
2．解题关键：关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。
(1)若物块的速度与传送带的速度方向相同，且v物(2)若物块的速度与传送带的速度方向相同，且v物>v带，则传送带对物块的摩擦力为阻力，物块做减速运动。
(3)若物块的速度与传送带的速度方向相反，传送带对物块的摩擦力为阻力，物块做减速运动；当物块的速度减为零后，传送带对物块的摩擦力为动力，物块做反向加速运动。
(4)若v物＝v带，看物块有没有加速或减速的趋势，若物块有加速的趋势，则传送带对物块的摩擦力为阻力；若物块有减速的趋势，则传送带对物块的摩擦力为动力。
典例剖析
如图所示，水平传送带正在以v＝4 m/s的速度匀速顺时针转动，质量为m＝1 kg的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g取10 m/s2)。
典题 1
(1)如果传送带长度L＝4.5 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端；
(2)如果传送带长度L＝20 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端。
答案：(1)3 s　(2)7 s
(2023·山东菏泽高一统考期末)菏泽牡丹机场位于菏泽市定陶区孟海镇，目前共有7家航空公司开通13条航线，极大方便了菏泽人的出行。乘客登机所带行李箱往往通过航站楼内的行李转盘托运。简化模型如图所示，传送带与地面倾角θ＝37°，从A到B长度为L＝3.2 m，传送带以v0＝2 m/s的速率逆时针转动。在传送带上端A无初速度地放一个质量为m＝1 kg的物块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2。求：
对点训练
(1)当物块的速率与传送带相同时物块离A点的距离；
(2)物块从A运动到B的时间。
答案：(1)0.2 m　(2)1.2 s
探究?
动力学中的板块模型
要点提炼
1.题型概述：一个物体在另一个物体上，两者之间有相对运动。问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系。
2．解题方法
(1)明确各物体对地的运动和物体间的相对运动情况，确定物体间的摩擦力方向。
(2)分别隔离两物体进行受力分析，准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。
(3)找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。求解中应注意联系两个过程的纽带，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。
3．常见的两种位移关系
滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑离木板的过程中滑块的位移与木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，滑离木板时滑块的位移和木板的位移大小之和等于木板的长度。
典例剖析
(2023·广东广州高一期末)如图所示，质量M＝1 kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，在木板的左端放置一个质量m＝1 kg、大小可忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数μ2＝0.4，g取10 m/s2。
典题 2
(1)若在铁块右端施加一个从零开始连续增大的水平向右的力F，求当力F增大到多大时，木板恰好要相对地面运动？
(2)若在铁块右端施加一个从零开始连续增大的水平向右的力F，求当力F增大到多大时，铁块恰好要相对木板运动？
(3)若木板长L＝1 m，在铁块上加一个水平向右的恒力F＝8 N，经过多长时间铁块运动到木板的右端？
答案：(1)2 N　(2)6 N　(3)1 s
解析：(1)对木板和铁块组成的系统受力分析，当拉力恰好等于地面对木板的最大静摩擦力时，木板恰好要相对地面运动F1＝μ1(m＋M)g＝2 N。
(2)分析题意可知，铁块恰好要相对木板运动时，铁块与木板间恰好达到最大静摩擦力，对木板分析得μ2mg－μ1(m＋M)g＝Ma1
解得a1＝2m/s2
对铁块受力分析有F－μ2mg＝ma1
解得F＝6 N。
(2022·长水教育控股集团(云南)衡水实验中学管理有限公司高一期末)如图所示，长度为2 m、质量为1 kg的木板静止在光滑水平面上，一木块质量也为1 kg(可视为质点)，与木板之间的动摩擦因数为0.2。要使木块在木板上从左端滑向右端而不至滑落，则木块的初速度不能超过(g＝10 m/s2)( 　　)
A．4 m/s B．3 m/s
C．2 m/s D．8 m/s
对点训练
A
课堂达标检测
一、传送带问题
1．(多选)(2023·安徽淮北高一期末)如图所示，有一水平放置的足够长的传送带输送机以v＝5 m/s的速率沿顺时针方向运行。有一物块以v0＝10 m/s的初速度从传送带输送机的右端沿传送带水平向左滑动。若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，并取g＝10m/s2，有关物块的运动正确的是( 　　　)
A．物块由传送带的右侧离开传送带
B．物块体由传送带的左侧离开传送带
C．物块离开传送带经历的时间是4.5 s
D．物块离开传送带经历的时间是5.0 s
AC
2．如图所示，物块在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，在传送带的速度由零逐渐增加到2v0后匀速运动的过程中，下列分析正确的是( 　　)
A．物块下滑的速度不变
B．物块开始在传送带上加速到2v0后匀速
C．物块先向下匀速运动，后向下加速，最后沿传送带向下匀速运动
D．物块受的摩擦力方向始终沿斜面向上
C
解析：在传送带的速度由零逐渐增加到v0的过程中，物块相对于传送带下滑，故物块受到的滑动摩擦力向上，故这段过程中物块继续匀速下滑，在传送带的速度由v0逐渐增加到2v0过程中，物块相对于传送带上滑，物块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，物块加速下滑，当物块的速度达到2v0时，物块相对传送带静止，随传送带匀速下滑，故选项C正确。
3．(2023·四川凉山高一校考期末)如图所示，质量M＝3 kg、足够长的木板B静止在光滑水平地面上，在B右端放置一个质量m＝1 kg的小铁块A，A与B间的动摩擦因数μ＝0.3，g取10 m/s2，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。
(1)如甲图所示，在B的右端施加一个水平向右的拉力F＝6 N，求经过t＝2 s小铁块A的位移大小；
(2)如乙图所示，在A的左端施加一个水平向左的拉力F＝6 N，求经过t＝2 s木板B的位移大小。
答案：(1)3 m　(2)2 m

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