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1、第五讲 牛顿运动定律及其应用教学目标1理解牛顿第一定律的内容和意义，明确惯性概念2深刻理解牛顿第二定律，把握a=F/m的含义3知道力的作用是相互的，知道作用力与反作用力的概念及其与一对平衡力的区别4理解理想模型“绳”和“弹簧”的特性，能处理简单的突变类问题5利用牛顿第二定律解决动力学的两类问题教学重点对牛顿第二定律的理解和应用教学难点灵活应用牛顿运动定律解决动力学问题教学方法建议总结归纳，讲练结合9要点梳理整合一对牛顿运动定律的理解1牛顿第一定律（1）内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（2）对牛顿第一定律的理解牛顿第一定律揭示了一切物体都具有的一
2、种基本属性-惯性。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动状态的原因。（3）惯性定义：物体保持原来运动状态（匀速直线运动状态或静止状态）不变的性质。对惯性的理解I惯性是物体的固有属性：一切物体都有惯性，与物体的受力情况及运动状态无关。II质量是物体惯性大小的量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。2牛顿第二定律（1）内容：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。（2）牛顿第二定律的表达式：F合=ma（其中的F和m、a必须相对应）（3）对牛顿第二定律的理解矢量性：牛顿第二定律表达式F=ma是矢量式，矢量式的含
3、义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致。瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小和方向上的对应关系。加速度与合外力的对应关系表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变；合外力变化时，加速度也随之变化；合外力为零时，加速度也为零。同一性：加速度与合外力及质量的关系，式中F、m与a均是对同一个研究对象而言。独立性：指作用在物体上的每一个力都将独立地产生各自的加速度。相对性：牛顿第二定律只适用于惯性参照系。适用范围：牛顿第二定律只适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒子。3牛顿第三定律（1）内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。（2）对牛顿第三
4、定律的理解同时性：作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，无先后之分。异体性：作用力与反作用力是作用在两个物体上的，既不能合成，也不能抵消，在各自的物体上产生各自的作用效果。相互性：作用力与反作用力总是相互的，成对出现的。等值性：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。同性性：作用力与反作用力的性质相同。（3）作用力与反作用力和一对平衡力的比较内容作用力与反作用力一对平衡力相同点等大、反向、作用在同一条直线上不同点受力物体作用在两个不同的物体上作用在同一物体上依赖关系相互依存，不可单独存在无依赖关系，解除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡力的效果两力作用效果不可
5、抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，且合力为零力的性质一定相同不一定相同二牛顿第二定律的应用1牛顿运动定律的解题步骤（1）分析题意，明确已知条件和所求量。（2）选取研究对象：所选取的对象可以是一个物体，也可以是几个物体所组成的系统。同一个题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。（3）对研究对象进行受力情况分析和运动情况分析。（4）根据牛顿第二定律列出方程求解。友情提醒：如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般用正交分解法求其合力。如果物体做直线运动，一般分解到沿运动方向和垂直于运动方向；当求加速度时，要沿着加速度的方
6、向处理力；当求某一个力时，可沿该力的方向分解加速度。2动力学的两类基本问题（1）第一类：已知物体的受力情况，求物体的运动情况。（2）第二类：已知物体的受力情况，求物体的受力情况。（3）求解动力学两类问题的思路：3应用牛顿运动定律解题的注意事项（1）由于物体的受力情况与运动状态有关，所以受力分析和运动分析往往同时考虑，交叉进行。（2）在画受力分析图时，把所受的外力画在物体上（也可视为质点，画在一点上），把v0和a的方向标在物体的旁边，以免混淆不清。（3）建立坐标系的注意事项如果物体所受外力都在同一直线上，应建立一维坐标系，即选一个正方向就行了；如果物体所受外力在同一平面上，应建立二维直角坐标系。
7、仅用牛顿第二定律就能解答的问题，通常选加速度a的方向和垂直于a的方向作为坐标轴的两个方向；综合应用牛顿定律和运动学公式才能解答的问题，通常选初速度v0的方向和垂直于v0的方向为坐标轴的两个方向。如果所解答的问题中，涉及物体运动的位移或时间，通常把所研究的物理过程的起点作为坐标原点。（4）解方程的两种方法第一种是先进行方程式的字母运算，求得结果表达式后，再将统一单位后的数据代入，算出所求未知量的数值。第二种是把统一单位后的数据代入每个方程式中，然后直接算出所求未知量的数值。前一种方法的优点是：可以对结果的表达式进行讨论，研究结果是否合理，加深对题目的理解，一般都采用这种方法；后一种方法演算比较方
8、便，但是结果是一个数字，不便进行分析讨论。4瞬时加速度的求解（1）物体运动的加速度与其所受的合外力有瞬时对应关系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之前或之后的力无关，不等于零的合外力作用在物体上，物体立即产生加速度；若合外力的大小或方向改变，加速度的大小或方向也立即（同时）改变；若合外力变为零，加速度也立即变为零（物体运动的加速度可以突变）。（2）理想化模型“绳”和“线”的特性：轻：即绳（或线）的重力可视为零，同一根绳（或线）中的张力处处相等。软：即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力，绳与物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且指向绳收缩的方向。不可伸长：即无论绳所受拉力多大
9、，绳子的长度不变，即绳子中的张力可以突变。（3）理想化模型“弹簧”和“橡皮绳”的特性：轻：即弹簧（或橡皮绳）的重力可视为零，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。弹簧既能承受拉力，也能承受压力（沿弹簧轴线）；橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力。由于弹簧和橡皮绳受力时，要发生形变，且形变的发生需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。（2） 做变加速运动的物体，加速度时刻在变化，与某一时刻所对应的加速度叫瞬时加速度。由牛顿第二定律可知，加速度是由合外力决定的，当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力随时间变化时，加速度也随时间改变，且瞬时合外力决定瞬时加速度，可见，确定瞬时加速度的关键是
10、正确确定瞬时作用力。典题精讲精析题型一：对惯性的理解【例题1】（2011深圳高一检测）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来是由于惯性，停下来时就没有惯性了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答案：D解析：惯性是物体的固有属性，物体在任何情况下都有惯性，且惯性的大小与物体的运动状态及受力情况均无关，它仅取决于物体的质量大小，因此A、B、C错误，D正确。点评：惯性是物体的固有属性，物体在任何情况下都有惯性，惯性的大小与物体的运动状态及受力情况均无关，它仅取决于物体的质量大
11、小。【课堂训练】（2011大连高一检测）关于惯性的大小，下列说法正确的是（ ）A高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动的速度越大，惯性越大B用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大C两个物体只要质量相同，那么惯性就一定相同D在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上在地球上惯性小答案：C题型二：牛顿第一定律的应用【例题2】AB如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球。劈形物体由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（ ）A.沿斜面向下的直线 B.竖直向下的直线C.无规则的曲线 D.抛物线答案：B解
12、析：由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因。如果物体在某个方向不受力，则物体在此方向上的运动状态就不会改变。对小球进行受力分析，可知小球在与斜面相碰之前，仅受竖直方向上的重力和A的支持力，小球在水平方向上并没有受到力的作用，故小球水平方向上不会发生运动状态的改变，仍保持原来的静止状态，所以其轨迹为竖直向下的直线。点评：牛顿第一定律揭示的是物体在不受力情况下的运动规律，即处于静止状态或匀速直线运动状态。力是改变物体运动状态的原因。OAB【课堂训练】如图，桌面上有一光滑的木块，木块上有一小球，推动木块，小球的位置可能在桌面上的（ ）AA点 BB点CO点 D无法确定 答案：C题型三：对牛顿第
13、二定律的理解【例题3】（2011大港高一检测）如图所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一个水平向右的推力F的作用，已知小物块P沿斜面加速下滑，现保持F的方向不变，使其减小，则加速度（ ）PFA一定变小B一定变大C一定不变D可能变小，可能变大，也可能不变答案：B解析：小物块P在推力F的作用下，沿光滑固定斜面加速下滑，设小物块的质量为m，斜面的倾角为,分析小物块的受力，并建立小物块的动力学方程，由牛顿第二定律，有：mgsin-Fcos=ma故a=gsin-（Fcos）/m 当保持F的方向不变，使其减小时，加速度a一定变大，故B选项正确。点评：物体的质量一定时，其加速度的大小与所受到合外力成正比，
14、加速度方向与合外力方向相同。在确定物体加速度的变化情况时，首先对物体进行受力分析，找出其合外力，由牛顿第二定律求解。【课堂训练】如图所示,质量为m=20 kg的物块受到与水平面成37角、大小为100 N的力的作用，在水平地面上以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动，试分析当撤去力F时，物体的加速度为多少?(cos37=0.8，sin37=0.6)答案：2.86 m/s2 方向与物体运动方向相反题型四：动力学的两类基本问题第一类：已知物体的受力情况，求物体的运动情况：应先对物体受力分析，然后找出物体所受到的合外力，根据牛顿第二定律求加速度，再根据运动学公式求运动中的某一物理量。【例题4】（200
15、9山东潍坊高一考试）如图所示，D是一滑雪场示意图，其中AC是长L=0.8m、倾角=37的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面。人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下。人与接触面间的动摩擦因数均为=0.25，不计空气阻力，（g=10m/s2，sing37=0.6，cos37=0.8）求：(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；(2)人在离C点多远处停下？答案：（1）2s （2）12.8m解析：人沿斜坡做匀加速运动，在水平面上人做匀减速运动。由牛顿第二定律求出加速度，再根据运动学公式求出下滑时间和运动的距离。（1）人在斜坡上下滑时，受力如图所示。设人沿斜坡下滑的加速度为a，沿
