高中物理必修 第三章第一讲牛顿第一定律牛顿第三定律

考考点点点点击击1.牛顿运动定律牛顿运动定律2.牛顿定律的应用牛顿定律的应用3.超重和失重超重和失重4.实验四：探究加速度与力、质量的关系实验四：探究加速度与力、质量的关系考考情情播播报报1.对基本概念的理解和辨析，如：惯性、相互作用力、质量等对基本概念的理解和辨析，如：惯性、相互作用力、质量等.2.对牛顿第一、三定律、超重和失重的理解和应用对牛顿第一、三定律、超重和失重的理解和应用.3.牛顿第二定律结合运动学规律解决两类动力学问题牛顿第二定律结合运动学规律解决两类动力学问题.4.牛顿第二定律结合电磁场、电磁感应现象等解决实际生活、牛顿第二定律结合电磁场、电磁感应现象等解决实际生活、 生产和科学中的力学问题生产和科学中的力学问题.1复习时应准确理解牛顿运动定律及应用牛顿运动定律复习时应准确理解牛顿运动定律及应用牛顿运动定律 解决问题的基本思路和方法，能熟练地按照这一思路解决问题的基本思路和方法，能熟练地按照这一思路 和方法解决经常遇到的问题和方法解决经常遇到的问题(动力学两类问题，超、失动力学两类问题，超、失 重问题及临界问题重问题及临界问题)，逐步培养分析问题、解决问题的，逐步培养分析问题、解决问题的 能力能力2本章涉及到研究问题的方法较多，如理想实验法及整本章涉及到研究问题的方法较多，如理想实验法及整 体法、隔离法等，要认真领会这些方法，并且将知识体法、隔离法等，要认真领会这些方法，并且将知识 和方法有机结合起来和方法有机结合起来. 一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律1内容：内容：一切物体总保持一切物体总保持 状态或状态或 状态，除状态，除 非作用在它上面的力迫使它改变这种状态非作用在它上面的力迫使它改变这种状态2使用范围：使用范围：宏观、低速运动的物体，物体处于宏观、低速运动的物体，物体处于 参参 考系考系匀速直线运动匀速直线运动静止静止3意义意义(1)指出了一切物体都有指出了一切物体都有 ，因此牛顿第一定律又叫，因此牛顿第一定律又叫 定定 律律(2)指出力不是指出力不是 物体运动状态的原因，而是物体运动状态的原因，而是 物体运动物体运动 状态的原因，即产生加速度的原因状态的原因，即产生加速度的原因惯性惯性惯性惯性惯性惯性维持维持改变改变4惯性惯性(1)定义：物体具有的保持原来定义：物体具有的保持原来 状态或状态或 状状态态 的性质的性质(2)惯性的性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的惯性的性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的 属性，与物体的运动情况和受力情况属性，与物体的运动情况和受力情况 (3)惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持静止或匀速直惯性的表现：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，其惯性的大小线运动状态的性质；物体受到外力作用时，其惯性的大小 表现在运动状态表现在运动状态 的难易程度上的难易程度上(4)惯性大小的量度：惯性大小的量度： 是惯性大小的唯一量度，是惯性大小的唯一量度， 的的 物体惯性大，物体惯性大， 的物体惯性小的物体惯性小匀速直线运动匀速直线运动静止静止 固有固有无关无关改变改变质量质量质量大质量大质量小质量小1物体的惯性总是以保持物体的惯性总是以保持“原状原状”或反抗或反抗“改变改变”两种形两种形 式表现出来式表现出来2惯性与物体是否受力、怎样受力无关，与物体是否运动、惯性与物体是否受力、怎样受力无关，与物体是否运动、 怎样运动无关，与物体所处的地理位置无关，惯性大小怎样运动无关，与物体所处的地理位置无关，惯性大小 仅由质量决定仅由质量决定二、牛顿第三定律二、牛顿第三定律1作用力和反作用力：作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是两个物体之间的作用总是 的，的， 一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时 对前一物体也施加了力力是物体与物体间的相互作对前一物体也施加了力力是物体与物体间的相互作 用物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作用物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作 用力用力2内容：内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ， 方向方向 ，作用在，作用在 直线上直线上相互相互相反相反同一条同一条相等相等1牛顿第一定律演绎了力的概念牛顿第一定律演绎了力的概念 力是改变物体运动状态的原因力是改变物体运动状态的原因(运动状态指物体的速度运动状态指物体的速度)， 又根据加速度定义：又根据加速度定义：a ，有速度变化就一定有加速，有速度变化就一定有加速 度，所以可以说：力是使物体产生加速度的原因度，所以可以说：力是使物体产生加速度的原因2牛顿第一定律导出了惯性的概念牛顿第一定律导出了惯性的概念 一切物体都有保持原有运动状态的性质，这就是惯性惯一切物体都有保持原有运动状态的性质，这就是惯性惯 性反映了物体运动状态改变的难易程度性反映了物体运动状态改变的难易程度(惯性大的物体运惯性大的物体运 动状态不容易改变动状态不容易改变)质量是物体惯性大小的唯一量度质量是物体惯性大小的唯一量度3牛顿第一定律描述的是理想化状态牛顿第一定律描述的是理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态 而不受外力的物体是不存在的物体不受外力和物体而不受外力的物体是不存在的物体不受外力和物体 所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定 律当成牛顿第二定律在律当成牛顿第二定律在F0时的特例时的特例4惯性定律与惯性的不同惯性定律与惯性的不同(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，是物体惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，是物体 的固有属性与物体的受力情况、运动情况无关惯性的的固有属性与物体的受力情况、运动情况无关惯性的 大小反映了物体保持原来运动状态本领的大小，只与质大小反映了物体保持原来运动状态本领的大小，只与质 量有关量有关(2)惯性定律惯性定律(牛顿第一定律牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运则反映物体在一定条件下的运 动规律动规律1牛顿第一定律是以伽利略的牛顿第一定律是以伽利略的“理想实验理想实验”为基础，经过为基础，经过 科学抽象，归纳推理而总结出来的，是一种理想状况下科学抽象，归纳推理而总结出来的，是一种理想状况下 的规律的规律.2惯性不是力，它和力是两个不同的概念惯性不是力，它和力是两个不同的概念1下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A物体所受的力越大，它的惯性越大物体所受的力越大，它的惯性越大B物体匀速运动时，存在惯性；物体变速运动时，不物体匀速运动时，存在惯性；物体变速运动时，不 存在惯性存在惯性C静止的火车启动时速度变化缓慢，是因为物体静止静止的火车启动时速度变化缓慢，是因为物体静止 时惯性大时惯性大D物体的惯性大小只与物体的质量有关，与其他因素物体的惯性大小只与物体的质量有关，与其他因素 无关无关解析：解析：惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的唯一量度，与是否受力无关，与物体速度大小及变化都唯一量度，与是否受力无关，与物体速度大小及变化都无关无关D选项正确选项正确答案：答案：D1作用力和反作用力的关系作用力和反作用力的关系(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相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反，作用在同一条直线上(2)作用力与反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，作用力与反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化， 同时消失同时消失(3)作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，各自产生其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，永远不会抵消效果，永远不会抵消(4)作用力和反作用力是同一性质的力作用力和反作用力是同一性质的力(5)物体间的相互作用力既可以是接触力，也可以是物体间的相互作用力既可以是接触力，也可以是“场场” 力定律内容可归纳为：作用力与反作用力力定律内容可归纳为：作用力与反作用力“三同三三同三 不同不同” “三同三同”是：大小相同；性质相同；出现、存在、消失是：大小相同；性质相同；出现、存在、消失 的时间相同的时间相同 “三不同三不同”是：方向不同；作用的对象不同；作用的效是：方向不同；作用的对象不同；作用的效 果不同果不同2相互作用力与平衡力的比较相互作用力与平衡力的比较 对应对应 名称名称作用力和反作用力作用力和反作用力二力平衡二力平衡不不同同点点受力受力物体物体作用在两个相互作用的物体上作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上作用在同一物体上依赖关系依赖关系相互依存，不可单独存在，同相互依存，不可单独存在，同时产生，同时变化，同时消失时产生，同时变化，同时消失无依赖关系，撤除一个，无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在另一个可依然存在叠加性叠加性两力作用效果不可叠加，不可两力作用效果不可叠加，不可求合力求合力两力作用效果可相互抵消，两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力且合力可叠加，可求合力且合力为零为零力的性质力的性质一定是同性质的力一定是同性质的力可以是同性质的力也可以可以是同性质的力也可以是不同性质的力是不同性质的力相相同同点点方向大小方向大小大小相等、方向相反、作用在一条直线上大小相等、方向相反、作用在一条直线上比较比较内容内容1区别作用力和反作用力与平衡力，最直观的方法是看区别作用力和反作用力与平衡力，最直观的方法是看 作用的物体，一对平衡力作用在同一个物体上，作用作用的物体，一对平衡力作用在同一个物体上，作用 力和反作用力作用在两个物体上力和反作用力作用在两个物体上2大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在 两个物体上的力，不一定是一对作用力和反作用力两个物体上的力，不一定是一对作用力和反作用力2跳高运动员蹬地后上跳，在起跳过程中跳高运动员蹬地后上跳，在起跳过程中 ()A运动员蹬地的作用力大小大于地面对他的支持力大小运动员蹬地的作用力大小大于地面对他的支持力大小B运动员蹬地的作用力大小等于地面对他的支持力大小运动员蹬地的作用力大小等于地面对他的支持力大小C运动员所受的支持力和重力相平衡运动员所受的支持力和重力相平衡D运动员所受的合力一定向上运动员所受的合力一定向上解析：解析：运动员蹬地的作用力与地面对他的支持力是作用运动员蹬地的作用力与地面对他的支持力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，力和反作用力，大小相等，方向相反，B正确、正确、A错误；错误；运动员起跳过程，是由静止获得速度的过程，因而有竖运动员起跳过程，是由静止获得速度的过程，因而有竖直向上的加速度，合力竖直向上，运动员所受的支持力直向上的加速度，合力竖直向上，运动员所受的支持力大于重力，大于重力，D正确、正确、C错误错误答案：答案：BD 16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧世纪末，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，速度就越大受的力越大，速度就越大B一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下一个运动的物体，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来；这说明，静止状态才是物体不受力时的“自然状自然状 态态”C两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快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，不需要力一个物体维持匀速直线运动，不需要力思路点拨思路点拨牛顿第一定律指出力是改变物体运动状态的原牛顿第一定律指出力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因因，而不是维持物体运动的原因课堂笔记课堂笔记亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，力亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，力越大，物体运动得越快，没有力的作用，物体将会逐渐停越大，物体运动得越快，没有力的作用，物体将会逐渐停下来，故下来，故A、B、C均是亚里士多德的观点，只有均是亚里士多德的观点，只有D中说法与中说法与亚里士多德的观点相反亚里士多德的观点相反答案答案D 通过牛顿第一定律进一步理解力的作用效果和物体惯通过牛顿第一定律进一步理解力的作用效果和物体惯性的意义，以及影响运动的因素性的意义，以及影响运动的因素. 如图如图311所示，水平力所示，水平力F把把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A作用力作用力F跟墙壁对物体的压力是一跟墙壁对物体的压力是一 对作用力与反作用力对作用力与反作用力B作用力作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力与物体对墙壁的压力是一对平衡力C物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力D物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力 与反作用力与反作用力思路点拨思路点拨作用力和反作用力与平衡力的最显著区别是作作用力和反作用力与平衡力的最显著区别是作用力、反作用力分别作用在相互作用的两个物体上，而平衡用力、反作用力分别作用在相互作用的两个物体上，而平衡力是作用在同一物体上，且合力为零力是作用在同一物体上，且合力为零课堂笔记课堂笔记作用力作用力F跟墙壁对物体的压力均作用在同一个物跟墙壁对物体的压力均作用在同一个物体上，是一对平衡力，体上，是一对平衡力，A错误；物体对墙壁的压力的受力物错误；物体对墙壁的压力的受力物体为墙壁，不可能与对物体的作用力体为墙壁，不可能与对物体的作用力F为一对平衡力，为一对平衡力，B错误；错误；物体的重力与墙对物体的静摩擦力均作用在物体上，且等大物体的重力与墙对物体的静摩擦力均作用在物体上，且等大反向，是一对平衡力，反向，是一对平衡力，C正确；由作用力与反作用力的定义正确；由作用力与反作用力的定义可知，可知，D也正确也正确答案答案CD 等大反向的两个力不一定是平衡力，也不一定是作用等大反向的两个力不一定是平衡力，也不一定是作用力与反作用力，这时还要判断是作用在同一物体上，还是力与反作用力，这时还要判断是作用在同一物体上，还是作用在两个物体上作用在两个物体上. . (10分分)一个箱子放在一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为质量为M，环的质量为，环的质量为m，如图，如图312所示，已知环沿杆所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对，则此时箱子对地面压力大小为多少？地面压力大小为多少？思路点拨思路点拨箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是作箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是作用力与反作用力因此，只要以箱子为研究对象求出地面对用力与反作用力因此，只要以箱子为研究对象求出地面对箱子的支持力即可得到答案箱子的支持力即可得到答案解题样板解题样板环在竖直方向上受力情况如图环在竖直方向上受力情况如图313(甲甲)所示，所示，环受重力及杆给它的竖直向上的摩擦力环受重力及杆给它的竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff，故箱子在竖直方向，故箱子在竖直方向上受力情况如图上受力情况如图(乙乙)所示，受重力所示，受重力Mg、地面对它的支持力、地面对它的支持力FN，及环给它的摩擦力及环给它的摩擦力Ff，由平衡条件知：，由平衡条件知：FNMgFf (3分分)FfFf(2分分)再由牛顿第三定律可得箱子对地面的压力为再由牛顿第三定律可得箱子对地面的压力为FNFN (3分分)FNMgFf. (2分分)答案答案MgFf 求解某力时，如果直接研究其受力物体，因受力情况求解某力时，如果直接研究其受力物体，因受力情况复杂或未知量太多，不能求解时，可以反过来求其反作用复杂或未知量太多，不能求解时，可以反过来求其反作用力，然后再根据牛顿第三定律求解力，然后再根据牛顿第三定律求解1下列关于牛顿第一定律的说法中，正确的是下列关于牛顿第一定律的说法中，正确的是 () A牛顿第一定律是实验定律牛顿第一定律是实验定律 B牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 C惯性定律和惯性的实质是相同的惯性定律和惯性的实质是相同的 D物体的运动不需要物体的运动不需要力来维持力来维持解析：解析：牛顿第一定律是根据客观事实，以实验为基础，通牛顿第一定律是根据客观事实，以实验为基础，通过科学抽象归纳推理总结出来的，而不是实验定律，故过科学抽象归纳推理总结出来的，而不是实验定律，故A项错力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运项错力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，故动的原因，故B、D项正确惯性是物体的固有属性，惯性项正确惯性是物体的固有属性，惯性定律反映的是在一定条件下的运动规律，故定律反映的是在一定条件下的运动规律，故C项错误项错误答案：答案：BD2(2010临沂模拟临沂模拟)用计算机辅助实验系统用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第做验证牛顿第 三定律的实验，如图三定律的实验，如图314所示是把两个测力探头的挂钩所示是把两个测力探头的挂钩 钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结 果观察分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲果观察分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲 线，以下结论正确的是线，以下结论正确的是 () A作用力与反作用力是同时作用的作用力与反作用力是同时作用的 B作用力与反作用力作用在同一物体上作用力与反作用力作用在同一物体上 C作用力与反作用力大小相等、方向相反作用力与反作用力大小相等、方向相反 D作用力与反作用力的合力大小为零作用力与反作用力的合力大小为零解析：解析：根据牛顿第三定律和图象判断，可知，根据牛顿第三定律和图象判断，可知，A、C正确正确作用力和反作用力是两个物体之间的相互作用，分别作用作用力和反作用力是两个物体之间的相互作用，分别作用在两个物体上，无法用一个等效的力及合力来代替这两个在两个物体上，无法用一个等效的力及合力来代替这两个力，故力，故B、D错错答案：答案：AC3(2010宁波模拟宁波模拟)下列关于惯性的各种说法中，你认为下列关于惯性的各种说法中，你认为 正确的是正确的是 ( ) A抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的 B在完全失重的情况下，物体的惯性将消失在完全失重的情况下，物体的惯性将消失 C将手中的球由静止释放后，球能竖直加速下落，说明将手中的球由静止释放后，球能竖直加速下落，说明 力是改变物体惯性的原因力是改变物体惯性的原因 D材料不同的两个物体放在地面上，用一个相同的水平材料不同的两个物体放在地面上，用一个相同的水平 力分别推它们，则难以推动的物体惯性大力分别推它们，则难以推动的物体惯性大解析：解析：抛出去的标枪、手榴弹等因有惯性要继续向前运动，抛出去的标枪、手榴弹等因有惯性要继续向前运动，A正确；质量是物体惯性大小的量度，不会因失重而改变，正确；质量是物体惯性大小的量度，不会因失重而改变，B、C均错误；因两物体材料不同，物体与地面间的动摩擦均错误；因两物体材料不同，物体与地面间的动摩擦因数不同，故用同样的水平力推不动的不一定是质量大的，因数不同，故用同样的水平力推不动的不一定是质量大的，D错误错误答案：答案：A4关于运动和力的关系，下列说法中正确的是关于运动和力的关系，下列说法中正确的是 () A物体静止在水平桌面上，它必定不受任何力的作用物体静止在水平桌面上，它必定不受任何力的作用 B如果没有受到任何力，运动的物体将以同一速度沿着如果没有受到任何力，运动的物体将以同一速度沿着 一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向 C物体如果向正北方运动，其受外力方向必定指向正北物体如果向正北方运动，其受外力方向必定指向正北 D力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的 原因原因解析：解析：由牛顿第一定律可知，当物体不受外力作用时由牛顿第一定律可知，当物体不受外力作用时(或所或所受合外力为零时受合外力为零时)，物体保持匀速直线运动状态或静止状态，物体保持匀速直线运动状态或静止状态不变，当物体的运动状态发生改变时，必定是受到了外力不变，当物体的运动状态发生改变时，必定是受到了外力的作用，故的作用，故B、D正确；物体静止在水平面上，所受合外力正确；物体静止在水平面上，所受合外力为零，并非不受任何力的作用，选项为零，并非不受任何力的作用，选项A错误；物体的运动并错误；物体的运动并不靠力来维持，物体向北运动，并非一定受向北的外力作不靠力来维持，物体向北运动，并非一定受向北的外力作用，所以用，所以C错误错误答案：答案：BD5关于物体的惯性，下列说法正确的是关于物体的惯性，下列说法正确的是 () A运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体 的速度越大，的速度越大， 惯性也越大惯性也越大 B静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物 体惯性大体惯性大 C乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性很小的缘故乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性很小的缘故 D物体受到的外力大，则惯性小；物体受到的外力小，物体受到的外力大，则惯性小；物体受到的外力小， 则惯性大则惯性大解析：解析：惯性是物体本身的一种属性，与外界因素惯性是物体本身的一种属性，与外界因素(受力大小、受力大小、所处环境所处环境)无关，故选项无关，故选项D错误运动速度大的物体不能很快错误运动速度大的物体不能很快停下来，是因为在相同外力作用下从较大的速度变为静止，停下来，是因为在相同外力作用下从较大的速度变为静止，速度的改变量大，需要较长的时间，并不是因为速度大，惯速度的改变量大，需要较长的时间，并不是因为速度大，惯性大，选项性大，选项A错误静止的火车启动时速度变化缓慢，是因错误静止的火车启动时速度变化缓慢，是因为火车质量大，惯性大，而不是因为静止的物体惯性大，选为火车质量大，惯性大，而不是因为静止的物体惯性大，选项项B错误乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小，惯性小，错误乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小，惯性小，在相同的外力作用下，运动状态容易改变，由此可见只有选在相同的外力作用下，运动状态容易改变，由此可见只有选项项C正确正确答案：答案：C一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1内容：内容：物体加速度的大小跟作用力成物体加速度的大小跟作用力成 ，跟物体的，跟物体的 质量成质量成 ，加速度的方向跟，加速度的方向跟 的方向相同的方向相同2表达式：表达式：Fma.3物理意义：物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受反映物体运动的加速度大小、方向与所受 的关系的关系正比正比反比反比作用力作用力合外力合外力4适用范围适用范围(1)牛顿第二定律仅适用于牛顿第二定律仅适用于 参考系参考系(相对地面静止或做匀相对地面静止或做匀 速直线运动的参考系速直线运动的参考系)(2)牛顿第二定律仅适用于宏观物体牛顿第二定律仅适用于宏观物体 运动的情况运动的情况5两类应用两类应用 牛顿第二定律将物体的牛顿第二定律将物体的 情况和受力情况联系起来情况和受力情况联系起来(1)已知物体的已知物体的 情况，求物体的运动情况情况，求物体的运动情况(2)已知物体的已知物体的 情况，求物体的受力情况情况，求物体的受力情况惯性惯性运动运动受力受力运动运动低速低速 应用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速应用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的度的“桥梁桥梁” ” 作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关系合，寻找加速度和未知量的关系二、力学单位制二、力学单位制1单位制：由单位制：由 单位和单位和 单位一起组成了单位制单位一起组成了单位制基本基本导出导出2基本单位：基本物理量的单位基本物理量共七个，其基本单位：基本物理量的单位基本物理量共七个，其 中力学有三个，它们是中力学有三个，它们是 、 、 ，它们的单位，它们的单位 分别是分别是 、 、 .质量质量时间时间长度长度sm3导出单位：由基本物理量根据导出单位：由基本物理量根据 推导出来的其推导出来的其 他物理量的单位他物理量的单位物理量关系物理量关系Kg物理量名称物理量名称物理量符号物理量符号单位名称单位名称单位符号单位符号长度长度l米米m质量质量m千克千克kg时间时间t秒秒s电流电流I安安 培培 A热力学温度热力学温度T开开 尔文尔文 K物质的量物质的量n摩摩 尔尔 mol4国际单位制中的基本物理量和基本单位国际单位制中的基本物理量和基本单位(高中阶段所学高中阶段所学)1瞬时性瞬时性 牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬 时对应关系时对应关系a为某一瞬时的加速度，为某一瞬时的加速度，F即为该时刻物体所即为该时刻物体所 受的合外力受的合外力2矢量性矢量性 任一瞬间任一瞬间a的方向均与的方向均与F合合的方向相同当的方向相同当F合方向变化合方向变化 时，时，a的方向同时变化，且任意时刻两者均保持一致的方向同时变化，且任意时刻两者均保持一致3同一性同一性(1)加速度加速度a相对于同一惯性系相对于同一惯性系(一般指地面一般指地面)(2)Fma中，中，F、m、a对应同一物体或同一系统对应同一物体或同一系统(3)Fma中，各量统一使用国际单位制单位中，各量统一使用国际单位制单位4独立性独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛 顿第二定律顿第二定律(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律， 即：即：Fxmax，Fymay.1力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的受力情力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的受力情况物体的运动状态应对应，当外界因素发生变化况物体的运动状态应对应，当外界因素发生变化(如撤力、如撤力、变力、断绳等变力、断绳等)时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当然！想当然！2细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变1如图如图321所示，物体所示，物体A、B质量均为质量均为m，中间，中间 有一轻质弹簧相连，有一轻质弹簧相连，A用绳悬于用绳悬于O点，当突然剪断点，当突然剪断 OA绳时，关于绳时，关于A物体的加速度，下列说法正确的物体的加速度，下列说法正确的 是是 () A0Bg C2g D无法确定无法确定解析：解析：剪断绳前，绳中拉力为剪断绳前，绳中拉力为2mg，弹簧中的弹力为，弹簧中的弹力为mg向下，剪断绳后，绳中拉力突然消失，而其他力不变，向下，剪断绳后，绳中拉力突然消失，而其他力不变，故物体故物体A所受合力的大小为向下的所受合力的大小为向下的2mg，加速度为向下的，加速度为向下的2g，故，故C正确正确答案：答案：C1基本方法基本方法(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是 比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由几个物理比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由几个物理 过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一 个物理过程个物理过程(2)根据题意，确定研究对象，进行分析，并画出示意图根据题意，确定研究对象，进行分析，并画出示意图 图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每一图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每一 个力都应明确施力物体和受力物体，以免分析力时有个力都应明确施力物体和受力物体，以免分析力时有 所遗漏或无中生有所遗漏或无中生有(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物 理量的符号运算，解出所求物理量的表达式来，然后将理量的符号运算，解出所求物理量的表达式来，然后将 已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果应事已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果应事 先将已知物理量的单位都统一采用国际单位制中的单位先将已知物理量的单位都统一采用国际单位制中的单位(4)分析流程图分析流程图2应用牛顿第二定律的解题步骤应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被 研究的物体研究的物体(2)分析物体的受力情况和运动情况，画好受力分析图，明分析物体的受力情况和运动情况，画好受力分析图，明 确物体的运动性质和运动过程确物体的运动性质和运动过程(3)选取正方向或建立坐标系，通常以加速度的方向为正方选取正方向或建立坐标系，通常以加速度的方向为正方 向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F合合ma列方程求解，必要时还要对结列方程求解，必要时还要对结 果进行讨论果进行讨论1加速度起到了力和运动间的加速度起到了力和运动间的“桥梁桥梁”作用，即无论哪类作用，即无论哪类 动力学问题，分析时都要动力学问题，分析时都要“经过经过”加速度加速度2物体的运动情况由受力情况及物体运动的初始情况共同物体的运动情况由受力情况及物体运动的初始情况共同 决定决定2一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾 角角30，滑雪板与雪地的动摩擦因数是，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04 ， 求滑雪人求滑雪人5 s内滑下来的路程和内滑下来的路程和5 s末的速度大小末的速度大小 (g取取10 m/s2)解析：解析：以滑雪人为研究对象，受力情况如图所示以滑雪人为研究对象，受力情况如图所示研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，处于平衡；沿研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，处于平衡；沿山坡方向，做匀加速直线运动山坡方向，做匀加速直线运动将重力将重力mg沿垂直于山坡方向和沿山坡方向进行分解，沿垂直于山坡方向和沿山坡方向进行分解，据牛顿第二定律列方程据牛顿第二定律列方程FNmgcos0 mgsinFfma 因为因为FfFN 故由可得：故由可得：ag(sincos)故故 x at2 g(sincos)t2 10 ( 0.04 )52 m58 mvat10 ( 0.04 )5 m/s23.3 m/s.答案：答案：58 m23.3 m/s (2010广东外国语学校模拟广东外国语学校模拟)在动摩擦因数在动摩擦因数0.2的的水平面上有一个质量为水平面上有一个质量为m1 kg的小球，小球与水平轻弹簧的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成及与竖直方向成45角的不可伸长的轻绳一端相连，如角的不可伸长的轻绳一端相连，如图图322所示此时小球处于静止平衡状态，且水平面对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，取小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，取g10 m/s2.求：求：(1)此时轻弹簧的弹力大小；此时轻弹簧的弹力大小；(2)小球的加速度大小和方向；小球的加速度大小和方向；(3)在剪断弹簧的瞬间小球的在剪断弹簧的瞬间小球的 加速度的大小加速度的大小思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)当其他力变化时，弹簧的弹力不能在瞬间发生变化；当其他力变化时，弹簧的弹力不能在瞬间发生变化；(2)当其他力变化时，细绳上的拉力可以在瞬间发生变化当其他力变化时，细绳上的拉力可以在瞬间发生变化课堂笔记课堂笔记(1)水平面对小球的弹力为零，小球在绳没有水平面对小球的弹力为零，小球在绳没有断时受到绳的拉力断时受到绳的拉力FT、重力、重力mg和弹簧的弹力和弹簧的弹力FN作用而处于作用而处于平衡状态，依据平衡条件得平衡状态，依据平衡条件得竖直方向有：竖直方向有：FTcosmg，水平方向有：水平方向有：FTsinFN，解得弹簧的弹力为：解得弹簧的弹力为：FNmgtan10 N(2)剪断绳后小球在竖直方向仍平衡，水平面支持力与重剪断绳后小球在竖直方向仍平衡，水平面支持力与重力平衡力平衡FNmg，由牛顿第二定律得小球的加速度为：由牛顿第二定律得小球的加速度为：a 8 m/s2，方向向左，方向向左(3)在剪断弹簧的瞬间，小球立即受地面支持力和重力，在剪断弹簧的瞬间，小球立即受地面支持力和重力，且二力平衡，加速度为且二力平衡，加速度为0.答案答案(1)10 N(2)8 m/s2方向向左方向向左(3)0 利用牛顿第二定律求瞬时加速度时，关键是分析利用牛顿第二定律求瞬时加速度时，关键是分析此时物体的受力情况，同时注意细绳和弹簧的区别此时物体的受力情况，同时注意细绳和弹簧的区别. 如图如图323所示，一质量为所示，一质量为m的物块放在水平的物块放在水平地面上，现在对物块施加一个大小为地面上，现在对物块施加一个大小为F的水平恒力，使物的水平恒力，使物块从静止开始向右移动距离块从静止开始向右移动距离x后立即撤去后立即撤去F，物块与水平地，物块与水平地面间的动摩擦因数为面间的动摩擦因数为.求：求：(1)撤去撤去F时，物块的速度大小；时，物块的速度大小；(2)撤去撤去F后，物块还能滑行多远？后，物块还能滑行多远？思路点拨思路点拨分析物块在撤去分析物块在撤去F前后的受力情况，由牛顿第二前后的受力情况，由牛顿第二定律求出物块的加速度，然后根据运动学公式进行求解定律求出物块的加速度，然后根据运动学公式进行求解课堂笔记课堂笔记(1)设撤去设撤去F时物块的速度大小为时物块的速度大小为v，根据牛顿第，根据牛顿第二定律，物块的加速度二定律，物块的加速度a又由运动学公式又由运动学公式v22ax解得解得v (2)撤去撤去F后物块只受摩擦力，做匀减速运动至停止，根据牛后物块只受摩擦力，做匀减速运动至停止，根据牛顿第二定律，物块的加速度顿第二定律，物块的加速度a g由运动学公式由运动学公式v2v22ax，且，且v0解得解得x( 1)x答案答案(1) 在解决两类动力学的基本问题时，不论哪一类问题，在解决两类动力学的基本问题时，不论哪一类问题，都要进行受力分析和运动情况分析，如果物体的运动加速都要进行受力分析和运动情况分析，如果物体的运动加速度或受力情况发生变化，则要分段处理，此时加速度或受度或受力情况发生变化，则要分段处理，此时加速度或受力改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量力改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量 (14分分)飞船返回舱返回时，打开降落伞后进行竖直飞船返回舱返回时，打开降落伞后进行竖直减速下降，这一过程若返回舱所受空气阻力与速度的平方减速下降，这一过程若返回舱所受空气阻力与速度的平方成正比，比例系数为成正比，比例系数为k.从某时刻起开始计时，返回舱的从某时刻起开始计时，返回舱的vt图象如图图象如图324所示，图中所示，图中AE是曲线在是曲线在A点的切线，切点的切线，切线交横轴于一点线交横轴于一点E，其坐标为，其坐标为(8,0)，CD是是AB的渐近线，返的渐近线，返回舱质量回舱质量M400 kg，g取取10 m/s2.试问：试问：(1)返回舱在这一阶段做什么运动？返回舱在这一阶段做什么运动？(2)设在初始时刻设在初始时刻vA120 m/s，此时它的加速度多大？此时它的加速度多大？(3)写出空气阻力系数写出空气阻力系数k的表达式并计算其值的表达式并计算其值思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)AE切线斜率的含义；切线斜率的含义；(2)渐近线渐近线CD的含义；的含义；(3)返回舱受力情况分析返回舱受力情况分析解题样板解题样板(1)由题中图象可以看出曲线切线的斜率逐渐由题中图象可以看出曲线切线的斜率逐渐减小，说明这一阶段返回舱做加速度逐渐减小的减速运动，减小，说明这一阶段返回舱做加速度逐渐减小的减速运动，最终做匀速运最终做匀速运动动(4分分)(2)在初始时刻，在初始时刻，vA120 m/s，过，过A点的切线的斜率即为此点的切线的斜率即为此时的加速度大小，时的加速度大小，a 15 m/s2(2分分)(3)返回舱最终做匀速运动，选向下为正方向根据平衡条返回舱最终做匀速运动，选向下为正方向根据平衡条件得件得Mg 0(3分分)在在A点时有点时有Mg Ma (3分分)由两式得由两式得k 代入数据解得代入数据解得k0.42 kg/m. (2分分)2BKv答案答案(1)见解题样板见解题样板(2)15 m/s2(3)k 0.42 kg/m 牛顿第二定律与牛顿第二定律与vt图象相结合的问题，一般先由图象相结合的问题，一般先由vt图象分析物体的加速度及其变化规律，再由牛顿第图象分析物体的加速度及其变化规律，再由牛顿第二定律列方程求解问题，或者先由牛顿第二定律分析加二定律列方程求解问题，或者先由牛顿第二定律分析加速度及其变化规律，再作出速度及其变化规律，再作出vt图象图象1下列对牛顿第二定律的表达式下列对牛顿第二定律的表达式Fma及其变形公式的理及其变形公式的理 解，正确的是解，正确的是 () A由由Fma可知，物体所受的合力与物体的质量成正可知，物体所受的合力与物体的质量成正 比，与物体的加速度成正比比，与物体的加速度成正比 B由由m 可知，物体的质量与其所受合力成正比，可知，物体的质量与其所受合力成正比， 与其运动的加速度成反比与其运动的加速度成反比 C由由a 可知，物体的加速度与其所受合力成正可知，物体的加速度与其所受合力成正 比，与比，与 其质量成反比其质量成反比 D由由m 可知，物体的质量可以通过测量它的加可知，物体的质量可以通过测量它的加 速度和它所受的合力而求出速度和它所受的合力而求出解析：解析：Fma和和m 都是计算式合外力都是计算式合外力F与与m、a无关，无关，质量质量m由物体决定，与由物体决定，与F、a无关，无关，A、B错，错，D对由牛顿对由牛顿第二定律知，第二定律知，C对对答案：答案：CD2关于国际单位制的下列说法中不正确的有关于国际单位制的下列说法中不正确的有 () A质量是物理学中的基本物理量质量是物理学中的基本物理量 B长度的单位长度的单位m是国际单位制中的基本单位是国际单位制中的基本单位 Ckgm/s2是国际单位制中的导出单位是国际单位制中的导出单位 D时间的单位小时是国际单位制中的导出单位时间的单位小时是国际单位制中的导出单位. .解析：解析：力学的基本物理量是长度、质量、时间，其对应的力学的基本物理量是长度、质量、时间，其对应的单位叫基本单位，其基本单位中国际制单位分别是米、千单位叫基本单位，其基本单位中国际制单位分别是米、千克和秒，故克和秒，故A对、对、B对，对，D错由基本单位推出的其他单位错由基本单位推出的其他单位叫导出单位，故叫导出单位，故C对，因此选对，因此选D.答案：答案：D3(2008全国卷全国卷)如图如图325所示，一辆有动力驱动的所示，一辆有动力驱动的 小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右 端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静 止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦 力，则在这段时间内小车可能是力，则在这段时间内小车可能是 () 图图325 A向右做加速运动向右做加速运动B向右做减速运动向右做减速运动 C向左做加速运动向左做加速运动 D向左做减速运动向左做减速运动解析：解析：小球水平方向受到向右的弹簧弹力小球水平方向受到向右的弹簧弹力F，由牛顿第二定，由牛顿第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球与小车相对静律可知，小球必定具有向右的加速度，小球与小车相对静止，故小车可能向右做加速运动或向左做减速运动选项止，故小车可能向右做加速运动或向左做减速运动选项A、D正确正确答案：答案：AD4(2010珠海模拟珠海模拟)一物块以某一初速度沿粗糙的斜面向上沿一物块以某一初速度沿粗糙的斜面向上沿 直线滑行，到达最高点后自行向下滑动，不计空气阻力，直线滑行，到达最高点后自行向下滑动，不计空气阻力， 设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同，图设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同，图326中的中的 图象能正确表示物块在这一过程中的速率与时间关系的是图象能正确表示物块在这一过程中的速率与时间关系的是 ()图图326解析：解析：物块沿斜面上滑时滑动摩擦力沿斜面向下，而下滑物块沿斜面上滑时滑动摩擦力沿斜面向下，而下滑时滑动摩擦力沿斜面向上，由牛顿第二定律可知，物块上时滑动摩擦力沿斜面向上，由牛顿第二定律可知，物块上滑时的加速度大，故只有滑时的加速度大，故只有C正确正确答案：答案：C5在某一旅游景区，建有一山坡滑草运动项目该山坡可看在某一旅游景区，建有一山坡滑草运动项目该山坡可看 成倾角成倾角30的斜面，一名游客连同滑草装置总质量的斜面，一名游客连同滑草装置总质量m 80 kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间，他从静止开始匀加速下滑，在时间t5 s内沿斜面滑内沿斜面滑 下的位移下的位移x50 m(不计空气阻力，取不计空气阻力，取g10 m/s2)问：问： (1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力Ff为多大？为多大？ (2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数滑草装置与草皮之间的动摩擦因数为多大？为多大？ (3)设游客滑下设游客滑下50 m后进入水平草坪，试求游客在水平面上滑后进入水平草坪，试求游客在水平面上滑 动的最大距离动的最大距离(滑草装置与草皮间的动摩擦因数处处相同滑草装置与草皮间的动摩擦因数处处相同)解析：解析：(1)由由x at2得得a4 m/s2由由mgsinFfma得：得：Ffmgsinma80 N(2)由由Ffmgcos可求得可求得：(3)在水平面上：在水平面上：mgma得得ag m/s2由由vat，v22ax可得：可得：x100 m.答案：答案：(1)80 N(2)