以牛頓定律為核心的知識結(jié)構(gòu)圖的生成過程

1、第一章 初、高中知識的比較和梳理年 級內(nèi) 容初 中高 中研究對象物體質(zhì)點 物體 質(zhì)點運動的描述空間位置物體某一時刻在空間的位置坐標(biāo)系在參考系中建立的一種描述質(zhì)點空間位置的系統(tǒng)參照物/參考系參照物：在研究物體運動時假設(shè)不動的物體參考系：一系列運動狀態(tài)相同的物體 距離任意兩點之間的直線長度路程物體運動所經(jīng)過軌跡的長度位移由運動物體的初指向末位置的有向線段（矢量）。既描述了位置變化的大小也描述了位置變化的方向時間時刻鐘表上某一瞬間的讀數(shù)， 時間鐘表上兩個時刻的差值。時間軸用一維坐標(biāo)軸表示時間的幾何方法：箭頭的方向代表了時間流逝的方向，軸上的點表示時刻，兩點之間的線段長表示時間間隔運動快慢平均速度速度

2、平均速度（矢量）平均速率平均速率（標(biāo)量）瞬時速度物體在某時刻或某位置的速度；瞬時速率瞬時速度的大小叫做瞬時速率速度變化快慢速度變化速度的變化（既包括大小變化，又包括方向的變化）加速度速度變化的快慢勻變速直線運動模型規(guī)律0tt/2v/ms-1v=vt-v0vBt/svDt=t-t0sCBssD6個公式 力的分類現(xiàn)代分類萬有引力電磁相互作用強相互作用弱相互作用牛頓時代分類彈力摩擦力按性質(zhì)分類（產(chǎn)生原因）按效果分類力的運算力的合成力的分解力重力：本章的重點內(nèi)容動力、阻力、拉力、壓力、支持力、提出問題實驗觀察 測量 分析提出假設(shè)猜想簡化模型理想實驗結(jié)論外推伽利略研究力和運動的理想實驗方法慣性牛頓第一定

3、律不受力F= 0平衡態(tài)v = 0運動狀態(tài)不變靜止勻速直線運動力不是維持運動的原因非平衡力F0運動非平衡態(tài)v 0運動狀態(tài)改變力是運動狀態(tài)改變的原因v大小變化v方向變化v大小和方向都變化牛頓第一定律的邏輯結(jié)構(gòu)圖牛頓第三定律知識結(jié)構(gòu)圖牛頓第三定律作用力和反作用力作用在不同物體上性質(zhì)相同同時產(chǎn)生同時消失在同一條直線上，等大、反向建立物理模型的思維流程：文字信息繪制運動分析圖繪制受力分析圖抽象過程模型明確特定條件圖形分析法函數(shù)分析法圖像分析法規(guī)律與決策明確對象模型明確直接條件動態(tài)分析14章知識結(jié)構(gòu)圖a 0變速直線a恒矢量非勻變速直線a=恒矢量勻變速直線a平行v0直線運動a=0勻速直線0t0s/ms0t/

4、s力的分類力的運算力的合成力的分解性質(zhì)效果動力阻力拉力壓力摩擦力重 力彈 力力運動狀態(tài)變化t/20tv/ms-1v=vt-v0t/st=t-t0v0vtsTF=-F牛頓運動定律表531 拋體運動的研究研究水平拋出的小球的位移、速度、加速度規(guī)律思維操作解答過程實際運動情境圖標(biāo)簽3P(x,y)xyvovv xv ysxyPxPy研究對象小球物理模型從O點到P點，平拋運動特定條件初速度水平，只受重力滿足規(guī)律牛頓運動定律決策建立坐標(biāo)系把平拋運動沿初速度方向和垂直初速度方向分解平拋運動滿足的規(guī)律水平方向x豎直方向y合運動運動模型勻速度直線自由落體平拋分運動、合運動情境圖v0xax=0PxOv0PxOvy

5、v=0 ay=gP(x,y)xyVOovv xv ysxyPxPy加速度0gg（豎直向下）速度txvxtxvyk=g與x方向夾角位移txxk=v0txvy與x方向夾角 線速度描述勻速圓周運動的物理量運動快慢轉(zhuǎn)動快慢角速度周期 頻率 f 大小勻速圓周運動的向心加速度方向時刻變化(總是指向圓心)非勻變速曲線運動不變勻速圓周運動的向心加速度知識結(jié)構(gòu)圖 F需F供F需F供作勻速圓周運動所需向心力F需外界所能提供的力F供離心運動向心運動勻速圓周運動F需=F供是否相等力的合成與分解摩擦力重 力彈 力向心力知識結(jié)構(gòu)與思維流程圖沿指向圓心方向列牛頓定律方程表5-8-2：直線運動與曲線運動解題思路和方法對比運動思

6、路方法直線運動曲線運動勻速勻變速平拋運動圓周運動勻速圓周運動變速圓周運動研究對象質(zhì)點質(zhì)點質(zhì)點質(zhì)點質(zhì)點受力分析按重力、彈力、摩擦力的順序分析運動分析a=0v00a0且為定值v00av0ax=0， vx0=v0ay=g，vy0=0avx0at=0，an0且為定值，anv0，v大小不變，方向時刻變化。角速度、周期T和頻率f都不變。at0，an0 ，v大小、方向都變化。角速度、周期T和頻率f都變化。確定模型勻速直線運動模型勻變速直線運動模型平拋運動模型勻速圓周運動模型變速圓周運動模型模型對應(yīng)的規(guī)律x=vt瞬時關(guān)系：建立坐標(biāo)系一維坐標(biāo)系一維坐標(biāo)系二維直角坐標(biāo)系，t軸沿水平方向，n軸沿豎直方向。二維直角坐

7、標(biāo)系，t軸沿切線方向，n軸指向圓心。二維直角坐標(biāo)系，t軸沿切線方向，n軸指向圓心。列牛頓第二定律方程F合=0F合=ma0F合t=0F合n=man=mgF合t=0F合n=manF合t=mat0F合n=man0 牛頓運動定律研究質(zhì)點運動學(xué)問題的思維操作流程：受力分析慣性牛頓第一定律質(zhì)量是慣性的量度定量描述a0且為定值v00av0ax=0， vx0=v0ay=g，vy0=0avx0at=0，an為定值，anv0at0，an0勻變速直線運動模型平拋運動模型勻速圓周運動模型變速圓周運動模型化曲為直建立一維坐標(biāo)軸x建立二維坐標(biāo)軸x、y建立二維坐標(biāo)軸t、n牛頓第二定律最高點水平面受力分析豎直平面受力分析牛頓

8、第二定律+圓周運動規(guī)律最大拉力等繩模型圓周運動模型中的受力臨界條件的分析F提供=F需要=ma=最大靜摩擦力最大彈力桿模型標(biāo)簽4實驗觀察得到數(shù)據(jù)提出猜想演算 檢測檢驗得出結(jié)論符合實際第谷、開普勒的科學(xué)的研究方法不符合實際開始繼續(xù)研究開普勒定律標(biāo)簽2第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。第二定律對于任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。開普勒定律標(biāo)簽1萬有引力定律建立的思維過程與方法開始問題歸納、演繹等行星繞太陽做橢圓軌道運動，受到的力應(yīng)該和軌道半徑的平方成反比，物理上

9、這個力是什么力？如何從物理學(xué)角度描述？假說驗證假說成立繼續(xù)研究利用開普勒定律和向心力公式和牛頓第三定律推出并推廣否是適用于任何兩個有質(zhì)量的物體之間，包括天體和蘋果。重力和萬有引力性質(zhì)相同蘋果的重力加速度與月球處的向心加速度應(yīng)該一致。結(jié)果：一致。萬有引力定律的知識體系：標(biāo)簽2萬有引力定律文字表述：大小，方向，作用點，單位，適用條件情景圖：與開普勒第三定律的關(guān)系：公式：胡克、哈雷：維持行星運動的力和距離的平方成反比。開普勒：第三定律。思考：太陽和行星間的力類似磁力。？牛頓：對數(shù)學(xué)的突破，發(fā)明微積分。天文的發(fā)展：月球繞地球的軌道半徑的測量。萬有引力場中2種空間范圍的處理方法：g引力場大尺度空間：小尺度空間：有心力場，引力（引力加速度）大小方向都變化。恒力場，引力（加速度）恒定。典型場景：衛(wèi)星繞地球的運動，行星繞太陽的運動。典型場景：地表自由落體，平拋運動標(biāo)簽6gG的測量：卡文迪許扭秤實驗 萬有引力定律公式： 應(yīng)用1：計算萬有引力實驗?zāi)康膶嶒炘韺嶒炂鞑膶?/p>