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1、牛顿运动定律讲义 知识点必背1、牛顿第一定律 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。 牛顿第一定律的意义指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 对牛顿第一定律的理解揭示了不受力作用时物体的运动规律牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力作用，但所受合力为零时，其作用效果跟不受外力作用时相同，因此，我们可以把理想情况下的“不受外力作用”理解为实际情况中的“所受合外力为零”。牛顿第一定律不是实验定律牛顿第一定律是不受任何
2、外力作用下的理想化情况，无法用实验直接验证。牛顿第一定律是以伽利略的“理想实验”为基础，将实验结论经过科学抽象、归纳推理而总结出来的。因此，牛顿第一定律是来源于大量实验的基础之上的一个理想实验定律，是一种科学的抽象思维方法，它并不是实验定律。2、惯性 定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 惯性的性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。 惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持静止或匀速直线运动状态的性质；物体受到外力作用时，其惯性大小表现在运动状态改变的难易程度上。 惯性大小的量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量
3、小的物体惯性小。3、牛顿第三定律 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。 作用力与反作用力的关系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。总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失。作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，各自产生其效果，永远不会抵消。作用力和反作用力是同一性质的力。4、牛顿第二定律 内容：物体的加速度与所受合外力成正比，跟物体的质量成反比。 表达式：Fma。 瞬时性：牛顿第二定律对运动物体在运动过程中的任何一个时刻都成立。当合外力的大小和方向发生变化时，物体的加速度的大小和方向也同时发生相应的变化。若合
4、外力为零，加速度也立即为零；合外力为恒力，物体就做匀变速运动。加速度时刻随着合外力的变化而变化，加速度的改变不需要时间的积累。 矢量性：加速度是矢量，其方向始终与物体受到的合外力的方向一致，与速度的方向没有直接关系。 独立性：如果几个力同时作用于一个物体，则物体所产生的加速度等于每个力单独作用时产生的加速度的矢量和。 牛顿运动定律解题正交分解法的应用当物体受多个力作用时，通常采用正交分解法。为减少矢量的分解，建立坐标系，确定x轴正方向有两种方法：分解力不分解加速度，此时一般规定a方向为x轴正方向。分解加速度不分解力，此种方法以某种力的方向为x轴正方向，把加速度分解在x轴和y轴上。5、力和运动关
5、系的分析 物体所受合力的方向决定了其加速度的方向，合力与加速度的大小关系是F合ma，只要有合力，不管速度是大还是小，或是零，都有加速度，只有合力为零时，加速度才能为零。 合力与速度同向时，物体加速，合力与速度反向时，物体减速。 物体的运动情况取决于物体受的力和物体的初始条件（即初速度）。6、瞬时性问题 研究某一时刻物体的受力和运动突变的关系称为力和运动的瞬时问题，简称“瞬时问题”。“瞬时问题”常常伴随着这样一些标志性词语：“瞬时”、“突然”、“猛地”、“刚刚”等。 牛顿第二定律本身就是瞬时关系的表征，解题时应抓住某瞬间前后物体所受合外力的分析，特别注意有那些力变化了，那些力来不及变化。 两种模
6、型 中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型，具有以下几个特性： 轻：其质量和重力均可视为等于零，且一根绳(或线)中各点的张力大小相等，其方向总是沿着绳子且背离受力物体的方向。 不可伸长：即无论绳子受力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的张力可以突变。 刚性杆、绳(线)或接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型来处理。 中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有以下几个特性： 轻：其质量和重力均可视为等于零，同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等
7、。 弹簧既能承受拉力，也能承受压力；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，要恢复形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变。例题：如图所示，质量分别为MA、MB的两小球A、B，且MAMB，A、B穿过一绕过一定滑轮的轻绳，绳子末端与地面的距离相同，两小球在同一高度。小球A、B与轻绳的滑动摩擦力都为重力的K倍（0K1），设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现由静止同时释放A、B两个小球，不计定滑轮的质量，忽略绳子与定滑轮之间的摩擦力，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）A.A对绳的作用力与B对绳的作用力的大小相同 B.A、B、绳、滑轮组成的系统机械能守恒C.刚释放时 D.刚
8、释放时7、超重、失重和完全失重 实重和视重 实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。 视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 超重、失重和完全失重的比较 对超重和失重的理解 当物体处于超重和失重状态时，物体所受的重力并没有变化。物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向是向上还是向下。 应用：超重失重状态下的单摆问题8、连接体问题 连接体：两个或两个以上存在相互作用或有一定关联的物体系统称为连接体。 解连接体问题的基本方法(1) 整体法：把两个或两个以
9、上相互连接的物体看成一个整体，此时不必考虑物体之间的内力。整体法是指系统内(即连接体内)物体具有相同加速度，可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑，分析其受力情况，对整体列方程求解。整体法可以求系统的加速度或外界对系统的作用力。(2) 隔离法：当求物体之间的作用力时，就需要将各个物体隔离出来单独分析。隔离法是指当我们所研究的问题涉及多个物体组成的系统时，需要求连接体内各部分间的相互作用力，从研究方便出发，把某个物体从系统中隔离出来，作为研究对象，分析受力情况，再列方程求解。隔离法适合求物体系统内各物体间的相互作用力或各个物体的加速度。(3) 整体法、隔离法交替运用原则：若系统内各物体具有
10、相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力，即“先整体求加速度，后隔离求内力”。 特别提示：运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解。 考点例析考点一牛顿第一定律考向1 伽利略理想斜面实验例1 16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德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元。在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是()A四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快；这说明，物体受的力越大，速度就
11、越大B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时的“自然状态”C两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快D一个物体维持匀速直线运动，不需要力例2 伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是() A如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B如果小球不受力，它将一直保持匀速运
12、动或静止状态 C如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小考向2 惯性的应用例1 一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上A处有一相对桌面静止的小球由于列车运动状态的改变，车厢中的旅客发现小球沿如图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点，则说明列车是减速且在向南拐弯的图是() 例2 伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是 () A物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B没有力的作用，物体只能处于静止状态 C行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D运
13、动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动考点二牛顿第三定律例2 如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢者。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是 ( ) A甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利考点三牛顿第二定律的理解考向1 对力、加速度、速度关系的理解考向2 牛顿运动定律的瞬时性应用例1 在动摩擦因数0.2的水平面上有一个质量为m2 kg的小球，小球与水平轻弹簧
14、及与竖直方向成45角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。当剪断轻绳的瞬间，取g10 m/s2，以下说法正确的是 ( ) A此时轻弹簧的弹力大小为20 N B小球的加速度大小为8 m/s2，方向向左 C若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s2，方向向右 D若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为0例2 如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m,2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有 () Aa1a2a3a40 Ba1a2a3a4g Ca1a2g，a30，a4g Da1g，a2g，a30，a4g 考向3 正交分解法的应用例1 如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为(重力加速度为g) () ATm(gsin acos )FNm(gcos asin ) BTm(gcos asin )FNm
