高中物理精品讲义之--牛顿三定律

1、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

2、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 l

3、aw 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

4、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

5、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

6、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【例1】 伽利略的理想实验证明了（ ）A要物体运动必须有力作用，没有力作用物体将要静止B要物体静止必须有力作用，没有力作用物体就运动C物体不受外力作用时，一定处于静止状态D物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态【例2】 关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（ ）A物体如果不受外力作用一定处于静止状态B物体

7、如果不受外力作用可能处于匀速直线运动状态C物体在不受外力时，总保持静止状态和匀速直线运动状态D物体在不受外力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态【例3】 关于牛顿第一定律，以下说法正确的是（ ）A牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的B牛顿第一定律是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论C根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因D根据牛顿第一定律可知，力是改变物体速度的原因【例4】 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

8、5】 如图所示，在匀速行驶的车上，一小球吊在车厢顶上，车底板上的点在小球正下方，若小球上面的细线被烧断，则小球落在（ ）A点B点前方C点后方D不能确定【例6】 正在行驶的汽车，如果作用在汽车上的一切外力突然消失，那么汽车将（ ）A立即停下来B先慢下来，然后停止C做匀速直线运动D改变运动方向【例7】 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8】 下列事例中，物体运动状态发生变化的是（ ）A火车速度大小不变通过弯道B小孩坐在秋千上来回摆荡C沿平直公路匀速行驶的汽车D月球绕地球运动【例9】 关于

9、惯性，下列说法正确的是（ ）A只有静止或做匀速直线运动的物体才具有惯性B处于任何运动状态的物体都有惯性C物体运动速度越大，越不容易停下来，所以物体的速度越大，物体的惯性越大D物体越重，物体的惯性越大【例10】 关于惯性，下列说法正确的是（ ）A惯性是一切物体的基本属性B物体的惯性与物体的运动状态无关C物体运动快，惯性就大D惯性大小用物体的质量大小来量度【例11】 下列说法正确的是 （ ）A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B物体只有受外力作用时才有惯性C物体的速度大时，惯性大D力是使物体产生加速度的原因【例12】 下列说法中正确的是 （ ）A运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越

10、快，惯性越大B小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了 C一个小球被竖直上抛，当抛出后能继续上升，是因为小球受到了向上的推力D物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性，与物体的速度大小无关【例13】 下列关于惯性的说法中，正确的是（ ）A人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了C物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关【例14】 把一只盛有水的杯子，放在水平桌面边缘的纸条上，当抽动纸条时，发生的现象是（ ）A快速抽动时，杯子随纸条一起运动B慢慢抽动时，纸条被抽出

11、，而杯子留在原处C快速抽动时，纸条被抽出，而杯子留在原处D无论快速抽动，还是慢慢抽动，杯子都随纸条一起运动【例15】 汽车在高速公路上行驶，下列交通规则与惯性无关的是（ ）A右侧通行 B系好安全带 C限速行驶 D保持车距【例16】 下列情况可能存在的是（ ）A物体的速度很大，但惯性很小B物体的惯性很大，但质量很小C物体的体积很大，但惯性很小D物体所受合外力很大，但惯性很小【例17】 山西农民朱朝辉巧妙利用惯性在1999年6月20日驾驶摩托车飞越了山西壶口的黄河，令人叹为观止，为了安全，表演者在摩托车落地时，应让（ ）A前轮先落地B两轮同时落地C后轮先落地D以上情况都行【例18】 火车在长直水平

12、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【例19】 下列实例中，属于防止惯性的不利影响的是（ ）A跳远运动员跳远时助跑 B拍打衣服时，灰尘脱离衣服C小型汽车驾驶员驾车时必须系安全带D锤头松了，把锤柄的一端在水泥地上撞击几下，使锤头紧套在锤柄上【例20】汽车刹车之后现代社会

13、汽车量大增，发生事故的一个重要原因是遇到意外情况时汽车不能立即停车，因为司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器需要一段时间，这段时间叫反应时间，在这段时间内汽车要前进一段距离，叫反应距离从操纵器刹车到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离以上两段距离之和即为汽车的停车总距离下面是一个机警的司机开一辆保养得很好的汽车在干燥的公路上以不同的速度行驶时，测得的刹车后的反应距离和制动距离 速度/km·h-1反应距离s1/m制动距离s2/m停车总距离s/m4078155091322601120317015344980195473阅读后回答：（1）影响汽车制动距离的主要因素是什么？ （2

14、）在交通要道为什么要对机动车辆的最大速度进行限制？ （3）你认为在雨雪天制动距离将怎样变化？司机在雨雪天应注意什么问题？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

15、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【例21】 下列对牛顿第二定律的表达式及其变形公式的理解，正确的是 （ ）A由可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B由可知，物体的质量与其的受合力成正比，与

16、其运动的加速度成反比C由可知物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D由可知物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出【例22】 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23】 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24】 在牛顿第二定律公式中，比例常数的数值： （ ）A在任何情况下都等于1 B值是由质量

17、、加速度和力的大小决定的C值是由质量、加速度和力的单位决定的 D在国际单位制中，的数值一定等于1【例25】 力作用于甲物体产生的加速度大小为，此力作用于乙物体产生的加速度大小为，若将甲乙物体合并仍用同一力，产生的加速度大小为（ ）ABCD【例26】 放在光滑水平面上的物体，在水平拉力的作用下以加速度运动，现将拉力改为（仍然水平方向），物体运动的加速度大小变为则（ ）A B C D【例27】 一质量为的物体，放在粗糙水平面上，在水平推力作用下产生加速度，物体所受摩擦力为，当水平推力变为时（ ）A物体的加速度小于B物体的加速度大于C物体的加速度等于D物体所受摩擦力变为【例28】 在光滑水平面上的木

18、块受到一个方向不变，大小从某一数值逐渐变小的外力作用时，木块将作（ ）A匀减速运动B匀加速运动C速度逐渐减小的变加速运动D速度逐渐增大的变加速运动【例29】 在水平地面上放有一三角形滑块，滑块斜面上有另一小滑块正沿斜面加速下滑，若三角形滑块始终保持静止，如图所示则地面对三角形滑块（ ）A有摩擦力作用，方向向右 B有摩擦力作用，方向向左C没有摩擦力作用 D条件不足，无法判断【例30】 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 【例31】 物体在力作用下获得正西方向的加速度，在力

19、和共同作用下获得正北方向的加速度，那么只在作用下，产生的加速度大小为 【例32】 用弹簧秤沿水平方向拉着一个物体在水平面上匀速前进，弹簧秤示数为，然后用弹簧秤沿水平方向拉着这个物体沿水平面做匀加速直线运动，弹簧秤的读数为，测得加速度大小为，这个物体的质量是多大？【例33】 汽车空载时的质量是，它能运载的最大质量是要使汽车在空载时加速前进需要牵引力是，那么满载时以同样加速度前进，需要的牵引力是 （摩擦力不计）【例34】 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35】 如图

20、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（ ）ABCD【例36】 如图所示，质量为的物体放在倾角为的光滑斜面上，随斜面体一起沿水平方向运动，要使物体相对于斜面保持静止，斜面体的运动情况以及物体对斜面压力的大小是（重力加速度为）（ ）A斜面体以某一加速度向右加速运动，等于B斜面体以某一加速度向右加速运动，大于C斜面体以某一加速度向左加速运动，大于D斜面体以某一加速度向左加速运动，等于【例37】 如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力拉物体，在从开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度随外力变化的图象如图乙所示

21、根据图乙中所标出的数据可计算出（ ）A物体的质量B物体与水平面间的滑动摩擦力C物体与水平面间的最大静摩擦力D在为时物体的速度【例38】 图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图两个质量相等的小车，放在水平桌面上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码两个小车通过细线用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止实验中可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的拉力为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列做法中正确的是（ ）A使小盘和砝码总质量尽可能与小车质量相等B用刻度尺测量两小车通过的位移，通过比较位移来得知加速度大小与

22、力大小之间的关系C在两小盘内及两小车内分别放置相同质量的砝码进行实验D在两小盘内放置相同质量的砝码，使两小车放置不同质量的砝码进行实验【例39】 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40】 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

23、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

24、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，