第6讲.力和运动的关系：牛顿三定律-学生版.doc

第六讲力和运动的关系：牛顿三定律考试要求内容基本要求略高要求较高要求牛顿第一定律理解牛顿第一定律，理解惯性的概念用牛顿第一定律分析问题牛顿第二定律理解牛顿第二定律用牛顿第二定律分析力和运动的问题在复杂问题中应用牛顿第二定律，如在以后的曲线运动、电磁学中应用牛顿第二定律牛顿第三定律理解牛顿第三定律知识点睛知识点1 牛顿第一定律1历史的回顾（1）亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因亚里士多德是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家，他的著作是希腊文明的百科全书，内容涉及天文学、地理学、物理学、生物学、历史学、心理学、政治学、经济学以及美学、修辞、诗歌等等亚里士多德集古代知识于一身，对世界的贡献之大，令人震惊事实上，亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”这一观点尽管是错误的，但是我们不难看出其中明显含有静止惯性的思想（2）伽利略的观点：力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因伽利略用“实验”+“科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想它是建立在可靠的事实基础之上的以事实为依据、抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律（3）笛卡儿的观点运动的物体如果没有其他原因，将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向2牛顿第一定律（1）牛顿第一定律（Newton first law of motion）：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（2）牛顿第一定律阐述了三点物理思想 说明物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止，即力不是维持物体运动的原因 一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性 一切物体受外力时，就会改变原来的运动状态，即外力是迫使物体改变运动状态的原因（3）牛顿第一定律的意义 澄清了力的概念：力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因 指出了力和运动的定性关系：不受外力作用的物体，将保持匀速直线运动状态或静止状态 揭示了一切物体固有的属性惯性3惯性牛顿第一运动定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性（inertia）牛顿第一定律又叫做惯性定律（law of inertia）（1）惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性（2）惯性与物体的受力情况及运动状态无关（3）惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质，而力是物体对物体的作用，力是改变物体运动状态的原因，二者在概念上有着本质的区别物体的惯性与其外界因素无关，只与物体本身有关惯性大小的量度是质量知识点2 物体运动状态的改变1物体运动状态的改变（1）所谓物体的运动状态，就是指物体在做机械运动时所处的一种状态，物体的运动状态可以用速度矢量来描述，速度本身是既有大小又有方向的状态量，可以说物体的运动状态指的就是物体的运动速度运动状态的改变，指的是速度（大小或方向）发生改变，应该包括三种情况：速度大小改变，方向不变； 速度大小不变，方向改变；速度大小和方向都改变（2）速度的变化量用符号“”表示，与速度一样，也是一个既有方向又有大小的矢量 其定义是：物体运动的末速度与初速度的矢量差其计算公式是：=本式是矢量式只能运用矢量合成的平行四边形定则进行，同时要明确速度的方向性2力是物体产生加速度的原因（1）在运动学内容中，加速度的定义是：运动物体速度的变化与发生这一变化所用的时间的比值其表达式是：或者，加速度是速度对时间的变化率必须把速度的“变化率”与速度的“变化量”严格区别开来速度的变化率 （即加速度）是描述物体速度变化快慢的物理量，而速度的变化量是描述物体速度变化大小的物理量（2）力是改变物体运动状态的原因，又因为物体运动状态发生变化的标志是物体速度的变化，而物体的速度变化又必然存在着运动的加速度故此，力是使物体产生加速度的原因例题精讲基础题【例1】 下列物理现象中，可以用牛顿第一定律解释的是（ ）A在跳高起跳时，人对地面的压力增大B旋转雨伞，其边缘的水沿切线方向飞出C用铲子往锅炉里送煤D从正在竖直上升的气球上落下的重物做竖直上抛运动【例2】 如果物体的运动状态发生了变化，说明该物体的（ ）A速度方向一定发生了变化B速度大小一定发生了变化C加速度一定发生了变化D受到的合外力一定不为零【例3】 对惯性的理解，下列说法中不正确的是（ ）A将物体抛到空中后，物体就没有惯性了B物体做自由落体运动时，惯性变小了C两个质最相同的物体，不论速度大小及是否受力，惯性大小一定相同D两个质量相同的物体，在不同的合外力作用下，运动状态容易改变的惯性小中档题【例4】 （北京师大附中2008届第一次月考）一汽车关闭发动机后在路面情况相同的公路上直线滑行，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（ ）A车速越大，它的惯性越大B质量大，惯性就越大C质量越大，滑行距离越短D滑行距离越长，说明惯性越大【例5】 （2007上海春招）一天，下着倾盆大雨某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的（ ）【例6】 （2005广东物理）一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（ ）A车速越大，它的惯性越大B质量越大，它的惯性越大C车速越大，刹车后滑行的路程越长D车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大知识点睛知识点3 牛顿第二定律1牛顿第二定律（1）牛顿第二定律（Newton second law）：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比加速度的方向跟合力的方向相同（2）数学公式：或者（其中均取国际制单位）变形式是运动加速度的决定式，说明物体的加速度与所受的合力成正比，与物体的质量成反比要与加速度的定义式区别开来2牛顿第二定律与牛顿第一定律的关系牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是牛顿第二定律的思想基础牛顿第一定律反映的是不受外力作用时，物体保持原来运动状态的特性：牛顿第二定律则反映了在外力作用下物体加速度与哪些因素相关和物体运动状态改变的规律3牛顿第二定律的一般解题方法（1）明确研究对象（2）进行受力分析和运动状态分析，画出示意图（3）求出合力（4）由列式求解用牛顿第二定律解题，就要对物体进行正确的受力分析，求合力物体的加速度既和物体的受力相联系，又和物体的运动情况相联系，加速度是联系力和运动的纽带故用牛顿第二定律解题，离不开对物体的受力情况和运动情况的分析例题精讲基础题【例7】 下面说法正确的是（ ）A物体的速度为零时，合外力一定为零B物体的合外力为零时，速度一定为零C物体的合外力减小时，速度一定减小D物体的合外力减小时，加速度一定减小【例8】 对牛顿第二定律的理解错误的是（ ）A由可知，与成正比，与成反比B牛顿第二定律说明：当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C加速度的方向总跟合力的方向一致D当外力停止作用时，加速度随之消失【例9】 质量为的物体，在两个大小相等，夹角为的共点力作用下，产生的加速度大小为，当两个力的大小不变，夹角变为时，物体的加速度大小变为 ；夹角变为时，物体的加速度大小变为 中档题【例10】 如图所示，置于水平地面上质量为的木块，在大小为，方向与水平方向成角的拉力作用下沿地面做加速运动，若木块与地面之间的动摩擦因数为，则木块的加速度大小为（ ）ABCD【例11】 （2007甘肃兰州）如图所示，两条直线是在两地分别用竖直向上的力拉质量是和的物体，实验得出的两个加速度与的关系图线，由图分析可知（ ）AB两地重力加速度CD两地重力加速度【例12】 如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向角，球和车厢相对静止，球的质量为（取，）（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况（2）求悬线对球的拉力【例13】 如图所示，小木块从高、倾角为的固定斜面的顶端由静止开始沿斜面滑至底端，到达底端时的速度大小为（取）求：（1）木块从斜面顶端滑至底端所需的时间；（2）小木块与斜面间的动摩擦因数知识点睛知识点4 牛顿第三定律1物体间的力是相互的相互作用的一对力，任选其中一个力称为作用力（action），另一个力就是反作用力（reaction）一对作用力与反作用力的性质总是相同的，作用力与反作用力总是作用在不同的物体上（1）重力的作用是相互的物体受到重力作用，施力者是地球，同时，地球也受到了物体对它的力的作用对这个力而言，地球是受力者（2）弹力的作用是相互的，如右图所示放在水平桌面上的木块，由于桌面发生形变，给木块一向上的支持力同时由于木块发生形变，对桌面产生一个向下的压力（3）摩擦力的作用是相互的放在粗糙木板上的木块相对木板向右运动时受到木板给它向左的摩擦力由于运动的相对性，木板相对木块向左运动，从而受到木块给它向右的摩擦力如图所示大量的实例表明，力的作用都是相互的，也就是说，任何物体是施力物体的同时，也是受力物体两个物体间相互作用的这一对力，叫做作用力与反作用力显而易见，自然界中的物体相互作用力的数目必然是偶数2牛顿第三定律（1）牛顿第三定律（Newton third law）：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，作用在一条直线上（2）表达式：，表示作用力，表示反作用力，“”号表示两个力方向相反（3）牛顿第三定律的特点： 普适性：一对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这里的“总是”是强调对于任何物体，无论在何时、何地、何种情形、何种条件下，两个力等大、反向的关系都是成立的，不受质量大小，运动状态等因素的影响 同时性：作用力与反作用力，总是同时产生、同时消失、同时变化、瞬时对应的没有先后之分，也没有主次之差别，只有成对出现、形影相随之特点 等值性：作用力与反作用力总是大小相等平衡态和非平衡态下的相互作用力都是一对等大的力；“以卵击石”时，也是“卵与石”之间的相互作用力大小相等 共线性：物体之间的作用力与反作用力永远在一条直线上，但方向相反 异体性：作用力与反作用力分别作用在两个物体上所以施力物体同时也是受力物体 同质性：作用力与反作用力一定是一对性质相同的力作用力是引力则反作用力也一定是引力 实验性：牛顿第三定律是一个实验定律，可以用实验方法来证明作用力与反作用力是等大反向的例题精讲基础题【例14】 关于作用力与反作用力，下列说法正确的是（ ）A物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力B作用力与反作用力一定是同种性质的力C作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上D匀速上升的气球所受浮力没有反作用力【例15】 甲、乙两物体相互靠着放在光滑水平桌面上，分别受到水平推力和作用，如图所示，两物体都保持静止，设甲对乙的压力为，乙对甲的压力为，则（ ）A和是一对作用力和反作用力B和是一对作用力和反作用力C和是一对作用力和反作用力D和是一对作用力和反作用力中档题【例16】 质量为的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度下降（），则人对地面的压力为（ ）A BC D家庭作业1 火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回车上原处，这原因是（ ）A人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动B人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动C人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已D人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度2 人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有（ ）A一对 B二对 C三对 D四对3 如图所示，物块与车厢后壁间的动摩擦因数为，当该车水平向右加速运动时，恰好沿车厢后壁匀速下滑，则车的加速度为（ ）ABCD4 质量的物块（可视为质点），在水平恒力作用下，从水平面上点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行后停在点，已知、两点间的距离，物块与水平面间的动摩擦因数，求恒力多大（）月测备选1 关于两个物体间的作用力和反作用力，下列说法中正确的是（ ）A作用力和反