第四章 牛顿运动定律

1、会考复习会考复习第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律1一切物体总保持匀速直线运动状态或静止一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有状态，直到有_迫使它改变这样状态为迫使它改变这样状态为止止2力是力是_的原因，即力是的原因，即力是使物体产生加速度的原因，运动不需要力来使物体产生加速度的原因，运动不需要力来维持维持外力外力改变物体运动状态改变物体运动状态3惯性是一切物体都具有的属性，是物体的惯性是一切物体都具有的属性，是物体的固有性质，与物体的固有性质，与物体的_情况和情况和_情情况无关，质量是惯性大小的唯一量度况无关，质量是惯性大小的唯一量度运动运动受力

2、受力二、牛顿第三定律二、牛顿第三定律两个物体之间的作用力和反作用力总是两个物体之间的作用力和反作用力总是_，_，_大小相等大小相等方向相反方向相反作用在同一条直线上作用在同一条直线上一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律1建立：牛顿第一定律不能用实验直接证明，建立：牛顿第一定律不能用实验直接证明，它是在可靠的经验事实它是在可靠的经验事实(如伽利略斜面实验如伽利略斜面实验)基基础上采用科学的逻辑推理得出的结论础上采用科学的逻辑推理得出的结论2条件：物体不受外力或所受合外力为条件：物体不受外力或所受合外力为零零“不受外力不受外力”是理想环境下的条件，是理想环境下的条件，“受合外力为零受合外力为零”是实际

3、环境下的条件是实际环境下的条件3结论：物体总保持匀速直线运动状态或静结论：物体总保持匀速直线运动状态或静止状态止状态4惯性：物体具有保持原来运动状态的性质惯性：物体具有保持原来运动状态的性质叫惯性与物体是否受力、怎样受力无关，叫惯性与物体是否受力、怎样受力无关，与物体是否运动，怎样运动、所处的地理位与物体是否运动，怎样运动、所处的地理位置无关，一切物体都具有惯性置无关，一切物体都具有惯性5惯性与力的关系：物体的惯性不是力，力惯性与力的关系：物体的惯性不是力，力可以改变物体的运动状态，但不能改变物体可以改变物体的运动状态，但不能改变物体的惯性，惯性的大小反应了改变物体运动状的惯性，惯性的大小反应

4、了改变物体运动状态的难易程度质量是物体惯性大小的唯一态的难易程度质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大惯性越大惯性与力是两个量度，质量越大惯性越大惯性与力是两个截然不同的概念截然不同的概念6牛顿第一定律的建立，具有以下三个重要牛顿第一定律的建立，具有以下三个重要意义：意义：(1)它揭示了物质的一种性质它揭示了物质的一种性质一切物体都一切物体都具有惯性因此，牛顿第一定律又叫做惯性具有惯性因此，牛顿第一定律又叫做惯性定律定律(2)它揭示了力的本质它揭示了力的本质力是改变物体运动力是改变物体运动状态的根本原因，而不是维持物体运动状态状态的根本原因，而不是维持物体运动状态的原因，是产生加速度的原因的原

5、因，是产生加速度的原因(3)它揭示了不受外力或所受合外力为零时物它揭示了不受外力或所受合外力为零时物体的运动规律体的运动规律匀速直线运动或静止状匀速直线运动或静止状态态7牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律在不受外力能简单地认为它是牛顿第二定律在不受外力的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，并指出了任何物体都有惯性，牛动的关系，并指出了任何物体都有惯性，牛顿第二定律定量地给出了力与运动的关系顿第二定律定量地给出了力与运动的关系二、牛顿第三定律二、牛顿第三定律1作用力和反作用力是同时存

6、在、同时变化、作用力和反作用力是同时存在、同时变化、同时消失同时消失2作用力和反作用力是同种性质的力，如作作用力和反作用力是同种性质的力，如作用力是摩擦力，反作用力也一定是摩擦力用力是摩擦力，反作用力也一定是摩擦力3作用力和反作用力作用在不同物体上，因作用力和反作用力作用在不同物体上，因而它们之间的作用效果不存在相互抵消或合而它们之间的作用效果不存在相互抵消或合力为零的问题力为零的问题4无论相互作用的物体双方处于何种运动状无论相互作用的物体双方处于何种运动状态态(静止、运动、加速等静止、运动、加速等)，牛顿第三定律都成，牛顿第三定律都成立立【说明【说明】牛顿三定律只适合于宏观物体的牛顿三定律只

7、适合于宏观物体的低速运动，只适合于惯性参考系低速运动，只适合于惯性参考系三、一对相互作用力和一对平衡力的比较三、一对相互作用力和一对平衡力的比较一对作用力和一对作用力和反作用力反作用力一对平衡力一对平衡力作用对象作用对象两个物体两个物体同一个物体同一个物体作用时间作用时间同时产生，同同时产生，同时消失时消失不一定同时产不一定同时产生或消失生或消失力的性质力的性质一定是同性质一定是同性质的力的力不一定是同性不一定是同性质的力质的力力的效果力的效果不会抵消不会抵消抵消抵消力的关系力的关系大小相等，方大小相等，方向相反且共线向相反且共线大小相等，方大小相等，方向相反且共线向相反且共线【点评【点评】一

8、对作用力和反作用力与一对平衡一对作用力和反作用力与一对平衡力的最大区别是：是否作用在同一个物体力的最大区别是：是否作用在同一个物体上上一、对运动与力关系的理解一、对运动与力关系的理解 16世纪末，伽利略用实验和推理，世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元以下说法中，与亚里士多德观点的新纪元以下说法中，与亚里士多德观点相反的是相反的是()A. 两物体从同一高度自由下落，较轻的物体下两物体从同一高度自由下落，较轻的物体下落较慢落较慢B一个运动的物体，

9、如果不再受力了，它总会一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来；这说明：静止状态才是物体不受力逐渐停下来；这说明：静止状态才是物体不受力时的时的“自然状态自然状态”C两匹马拉的车比一匹马拉的车跑得快；这说两匹马拉的车比一匹马拉的车跑得快；这说明：物体受的力越大，速度就越大明：物体受的力越大，速度就越大D一个物体维持匀速直线运动，不需要力一个物体维持匀速直线运动，不需要力D二、对惯性概念的理解及应用二、对惯性概念的理解及应用 在谷物的收割和脱粒过程中，小石在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另外谷粒中也有瘪粒为了将它们分

10、离，可用外谷粒中也有瘪粒为了将它们分离，可用扬场机分选，如下图所示，它的分选原理是扬场机分选，如下图所示，它的分选原理是()A小石子质量最大，空气阻力最小，飞的小石子质量最大，空气阻力最小，飞的最远最远B空气阻力对质量不同的物体影响不同空气阻力对质量不同的物体影响不同C瘪谷和草屑质量最小，在空气阻力作用瘪谷和草屑质量最小，在空气阻力作用下，反向加速最大，飞得最远下，反向加速最大，飞得最远D空气阻力使它们的速度变化快慢不同空气阻力使它们的速度变化快慢不同D三、相互作用力与平衡力的区别三、相互作用力与平衡力的区别 物体静止于水平桌面上，则物体静止于水平桌面上，则()A桌面对物体的支持力大小等于物体

11、的重力，桌面对物体的支持力大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力这两个力是一对平衡力B桌面对物体的支持力和物体受的重力是一对桌面对物体的支持力和物体受的重力是一对作用力与反作用力作用力与反作用力C物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力力是同一种性质的力D物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力一对平衡力A 3.甲乙两队拔河比赛，甲队胜，甲乙两队拔河比赛，甲队胜，若不计绳子的质量，下列说法正确的是若不计绳子的质量，下列说法正确的是()A因甲队胜而乙队负，所以甲队拉绳子的因甲队胜而乙队负，所以甲

12、队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力力大于乙队拉绳子的力B只有在两队相持不动时，两队拉力才大小只有在两队相持不动时，两队拉力才大小相等相等C不管什么情况，两队的拉力大小总是相不管什么情况，两队的拉力大小总是相等等D甲队获胜的原因是甲队受地面的最大静甲队获胜的原因是甲队受地面的最大静摩擦力大于乙队受地面的最大静摩擦力摩擦力大于乙队受地面的最大静摩擦力CD三、牛顿第二定律三、牛顿第二定律物体的加速度物体的加速度a跟所受的跟所受的_成正比，成正比，跟物体的跟物体的_成反比，加速度的方向与成反比，加速度的方向与_的方向相同，其数学表达式为的方向相同，其数学表达式为_.合外力合外力F质量质量m合外力合外力F合

13、合ma二、力学单位制二、力学单位制在国际单位制中，选定七个基本物理量的单在国际单位制中，选定七个基本物理量的单位作为基本单位，其中三个力学部分的基本位作为基本单位，其中三个力学部分的基本单位分别是单位分别是_、_、_；它们所对；它们所对应的物质量分别是应的物质量分别是_、_和和_千克千克米米秒秒质量质量长度长度时间时间对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解1“同体性同体性”牛顿第二定律公式中的牛顿第二定律公式中的F、m、a三个量必须是对同一个物体或同一个系统三个量必须是对同一个物体或同一个系统而言的而言的4“独立性独立性”作用于物体上的每一个力都作用于物体上的每一个力都各自产生加速度各自产生

14、加速度5“同时性同时性”牛顿第二定律中牛顿第二定律中F、a只有因只有因果关系而没有先后关系果关系而没有先后关系F发生变化，发生变化，a同时同时变化变化(包括大小和方向包括大小和方向)6“局限性局限性”牛顿第二定律只适用于惯性牛顿第二定律只适用于惯性参考系，适用于宏观物体的低速运动，不适参考系，适用于宏观物体的低速运动，不适用于微观粒子的高速运动用于微观粒子的高速运动7“统一性统一性”牛顿第二定律定义了力的基牛顿第二定律定义了力的基本单位本单位牛顿，因此应用牛顿第二定律时牛顿，因此应用牛顿第二定律时要用统一的单位，即要用统一的单位，即m的单位用的单位用kg，F的单的单位用位用N，a的单位用的单位

15、用m/s2.8牛顿第二定律的意义是定量地确定了力牛顿第二定律的意义是定量地确定了力和运动的关系和运动的关系一、力、加速度、速度关系一、力、加速度、速度关系1物体所受合力的方向决定了其加速度的物体所受合力的方向决定了其加速度的方向，只要有合力，不管速度是大，是小，方向，只要有合力，不管速度是大，是小，或是零，都有加速度，只有合力为零时，加或是零，都有加速度，只有合力为零时，加速度才能为零一般情况下，合力与速度无速度才能为零一般情况下，合力与速度无必然的联系必然的联系 如右图所示，轻弹簧下如右图所示，轻弹簧下端固定在水平面上一个小球从端固定在水平面上一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开弹簧正上方

16、某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落在压缩到一定程度后停止下落在小球下落的这一全过程中，下列小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是说法中正确的是()A小球刚接触弹簧瞬间速度最大小球刚接触弹簧瞬间速度最大B从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C从小球接触弹簧到到达最低点，小球的从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小速度先增大后减小D从小球接触弹簧到到达最低点，小球的从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大加速度先减小后增大CD二、如何由牛顿第二定律求出瞬时加速度二、如何由牛顿

17、第二定律求出瞬时加速度分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前、后的受力情况及运动状态，再分析瞬时前、后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此类问题由牛顿第二定律求出瞬时加速度此类问题应注意两种基本模型应注意两种基本模型1轻绳轻绳(或接触面或接触面)：可认为是一种不发生明：可认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断显形变就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时间一般题目中所给细线和接触面在不加特间一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时，均可按

18、此模型处理殊说明时，均可按此模型处理2弹簧弹簧(或橡皮绳或橡皮绳)：此类物体的特点是形变：此类物体的特点是形变最大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题最大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，弹簧与物体相连时，其弹力的大小往往中，弹簧与物体相连时，其弹力的大小往往可以看成不变；但弹簧的一端被剪断不与物可以看成不变；但弹簧的一端被剪断不与物体相连时，弹力可以突变体相连时，弹力可以突变 如图甲所示，一质量为如图甲所示，一质量为m的物体系的物体系于长度分别为于长度分别为L1、L2的两根不可伸长的细线的两根不可伸长的细线上，上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为夹

19、角为，L2水平拉直，物体处于平衡状水平拉直，物体处于平衡状态现将态现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速线剪断，求剪断瞬时物体的加速度度(1)下面是某同学对该题的某种解法：下面是某同学对该题的某种解法：设设L1线上拉力为线上拉力为FT1，L2线上拉力为线上拉力为FT2，重，重力为力为mg，物体在三力作用下处于平衡状态，物体在三力作用下处于平衡状态，FT1cos mg，FT1sin FT2，解得，解得FT2mgtan .剪断线剪断线L2的瞬间，的瞬间，FT2突然消失，物突然消失，物体在体在FT2反方向获得加速度，因此反方向获得加速度，因此mgtan ma，所以加速度，所以加速度agtan ，方向在

20、，方向在FT2反方反方向你认为这个结果正确吗？说明理由向你认为这个结果正确吗？说明理由【解析【解析】(1)这个结果是错误的当这个结果是错误的当L2被剪被剪断的瞬间，因断的瞬间，因FT2突然消失，而引起突然消失，而引起L1上的张上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，应将力发生突变，使物体的受力情况改变，应将重力沿线重力沿线L1和垂直线和垂直线L1两方向上分解，求出两方向上分解，求出这时的瞬时加速度这时的瞬时加速度agsin ，方向垂直线，方向垂直线L1斜向下方斜向下方(2)若将图甲中的细线若将图甲中的细线L1改为长度相同，质量改为长度相同，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，不计的轻弹

21、簧，如图乙所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与求解的步骤和结果与(1)完全相同，即完全相同，即agtan ，你认为这个结果正确吗？请说明理，你认为这个结果正确吗？请说明理由由(2)这个结果是正确的当这个结果是正确的当L2被剪断时，被剪断时，FT2突突然消失，而弹簧还来不及形变然消失，而弹簧还来不及形变(弹簧变化要有弹簧变化要有一个过程，不能突变一个过程，不能突变)，因而在剪断，因而在剪断L2瞬时，瞬时，弹簧的弹力弹簧的弹力FT1不变，它与重力的合力与不变，它与重力的合力与FT2是一对平衡力，等值反向，所以是一对平衡力，等值反向，所以L2剪断时的剪断时的瞬时加速度为瞬时加速度为agtan ，方

22、向在，方向在FT2的反方的反方向上向上三、运用牛顿运动定律处理矢量的两种基本三、运用牛顿运动定律处理矢量的两种基本方法方法1合成法合成法合成法就是先直接求出物体所受外力的合力，合成法就是先直接求出物体所受外力的合力，然后应用牛顿定律然后应用牛顿定律F合合ma求解的方法当求解的方法当物体只受两、三个力作用，且较容易求出其物体只受两、三个力作用，且较容易求出其合力时，使用此法比较方便合力时，使用此法比较方便2分解法分解法分解法是指在不同方向上应用牛顿第二定分解法是指在不同方向上应用牛顿第二定律律正交分解可以将受力较为复杂的力学问题转正交分解可以将受力较为复杂的力学问题转化为单个方向的较为简单的动力

23、学问题进行化为单个方向的较为简单的动力学问题进行求解，使复杂问题简单化求解，使复杂问题简单化(1)绳绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？刚好被拉直时，车的加速度是多大？(2)为不拉断轻绳，车向左运动的最大加速度为不拉断轻绳，车向左运动的最大加速度是多大？是多大？由牛顿第二定律，得由牛顿第二定律，得mgtan ma，可，可得得ag(2)小车向左加速度增大，小车向左加速度增大，AB、BC绳方绳方向不变，所以向不变，所以AC绳拉力不变，绳拉力不变，BC绳拉绳拉力变大，力变大，BC绳拉力最大时，小车向左绳拉力最大时，小车向左加速度最大，小球受力如图加速度最大，小球受力如图由牛顿第二定律，由牛顿第二定

24、律，得得FTmmgtan mam，因为因为FTm2mg 所以最大加速度为所以最大加速度为am3g.四、超重现象四、超重现象1物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的或对竖直悬挂物的拉力拉力)_ 物体所受重力的情况称为超重物体所受重力的情况称为超重现象现象2产生超重现象的条件是：物体具有产生超重现象的条件是：物体具有_的加速度的加速度大于大于向上向上五、失重现象五、失重现象1物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉或对悬挂物的拉力力)_ 物体所受重力情况叫失重现象物体所受重力情况叫失重现象2产生失重现象的条件是：物体具有产生失重现象的条件是：物体具有_的加速度的加速度3

25、完全失重状态是物体对支持物的压力完全失重状态是物体对支持物的压力(或或对悬挂物的拉力对悬挂物的拉力)等于零的状态产生条件等于零的状态产生条件是：物体的加速度等于是：物体的加速度等于_小于小于向下向下重力加速度重力加速度六、应用牛顿运动定律解决动力学的两类基六、应用牛顿运动定律解决动力学的两类基本问题本问题1已知物体的受力情况，求运动情况已知物体的受力情况，求运动情况2已知物体的运动情况，求受力情况已知物体的运动情况，求受力情况在这两类问题中，受力分析是关键，在这两类问题中，受力分析是关键，_是联系物体受力情况和运动情况的桥梁是联系物体受力情况和运动情况的桥梁加速度加速度解题思维过程如下：解题思

26、维过程如下：整体法与隔离法整体法与隔离法在处理相互作用的连接体问题时，如果不要在处理相互作用的连接体问题时，如果不要求计算各运动物体之间的相互作用力，当各求计算各运动物体之间的相互作用力，当各物体具有相同的物体具有相同的_时，我们可以把时，我们可以把系统中的各物体看做一个整体系统中的各物体看做一个整体(当做一质点当做一质点)，这个整体的质量等于各物体的质量之和，从这个整体的质量等于各物体的质量之和，从而分析系统所受到的合外力和运动情况，应而分析系统所受到的合外力和运动情况，应用牛顿第二定律列式求出加速度、作用力或用牛顿第二定律列式求出加速度、作用力或其他物理量，这种方法称之为其他物理量，这种方

27、法称之为“整体法整体法”加速度加速度当研究的对象涉及多个物体组成的系统时，当研究的对象涉及多个物体组成的系统时，若要求解物体间的相互作用力，就必须将某若要求解物体间的相互作用力，就必须将某个物体从系统中隔离出来，将相互作用的个物体从系统中隔离出来，将相互作用的_，从而分析物体的受力，从而分析物体的受力情况和运动情况，根据牛顿第二定律列式求情况和运动情况，根据牛顿第二定律列式求解，这种方法称之为解，这种方法称之为“隔离法隔离法”内力转化为外力内力转化为外力运用牛顿运动定律解题的基本思路和一般步骤运用牛顿运动定律解题的基本思路和一般步骤1通过审题，灵活地选取研究对象，明确物通过审题，灵活地选取研究

28、对象，明确物理过程理过程2分析研究对象的受力情况和运动情况必分析研究对象的受力情况和运动情况必要时画好受力示意图和运动过程示意图要时画好受力示意图和运动过程示意图3根据牛顿第二定律和运动公式列方程合根据牛顿第二定律和运动公式列方程合力的求解常用合成法或正交分解法；要特别注力的求解常用合成法或正交分解法；要特别注意公式中各矢量的方向及正负号的选择意公式中各矢量的方向及正负号的选择4统一单位后，将数值代入方程求解统一单位后，将数值代入方程求解5检查答案是否完整、合理，必要时需讨检查答案是否完整、合理，必要时需讨论论一、超重、失重物体一、超重、失重物体 某实验小组的同学在电梯的天花板上某实验小组的同

29、学在电梯的天花板上固定一根弹簧秤，使其测量挂钩向下，并在固定一根弹簧秤，使其测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为钩上悬挂一个重为10 N的钩码，弹簧秤弹力的钩码，弹簧秤弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如上图所示，则下列分析正确的是如上图所示，则下列分析正确的是() A从时刻从时刻t1到到t2，钩码处于失重状态，钩码处于失重状态B从时刻从时刻t3到到t4，钩码处于超重状态，钩码处于超重状态C电梯可能开始在电梯可能开始在15楼，先加速向下，接楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼楼D电梯可能开始在电梯可能开始在1楼，楼，先加速向上，接着匀速向上，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在再减速向上，最后停在15楼楼ABC二、动力学的两类基本问题二、动力学的两类基本问题1已知受力情况求运动情况已知受力情况求运动情况 如图所示，在倾角如图所示，在倾角37的足的足够长的固定的斜面上，有一质量为够长的固定的斜面上，有一质量为m1 kg的物体，物体与斜面间动摩擦的物