1、第三章 牛頓運動定律 第I單元 牛頓運動定律鞏固：夯實基礎一、牛頓第一定律 1.定律內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止. 2.對牛頓第一定律的理解應注意以下幾點： （1）牛頓第一定律反映了物體不受外力時的運動狀態. （2）牛頓第一定律說明一切物體都有慣性. （3）牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態的原因，即力是產生加速度的原因. 3.慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質叫做慣性.一切物體都有慣性，慣性是物體的固有性質. （1）質量是慣性大小的唯一量度.慣性與物體是否受力及受力大小無關，與物體是否運動及速度大小無關. （2）慣性的表

2、現形式：物體在不受外力或所受的合外力為零時，慣性表現為使物體保持原來的運動狀態不變（靜止或勻速直線運動）;物體受到外力時，慣性表現為運動狀態改變的難易程度.慣性大，物體運動狀態難以改變;慣性小，物體運動狀態容易改變. 4.理想實驗方法也叫做假想實驗或思想實驗.它是在可靠的實驗事實基礎上采用科學的抽象思維來展開的實驗，是人們在思想上塑造的理想過程.牛頓第一定律是通過理想實驗得出的，它不能由實際的實驗來驗證.二、牛頓第二定律 1.定律內容：物體的加速度a跟物體所受的合外力F成正比，跟物體的質量m成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同. 2.公式：F合=ma.三、牛頓第三定律 1.定律內容：兩個物體

3、之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在一條直線上. 2.對于一對作用力、反作用力的關系，除牛頓第三定律反映的“等大、反向、共線”的關系外，還應注意以下幾點： （1）同性質：一對作用力、反作用力必定是同種性質的力; （2）同時性：一對作用力、反作用力必定同時產生,同時變化、同時消失; （3）異物性：一對作用力、反作用力分別作用在 相互作用的兩個物體上，它們的作用效果也分別體現在不同物體上，不可能相互抵消，這是一對作用力、反作用力和一對平衡力最根本的區別.四、牛頓運動定律的適用范圍 對于宏觀物體的低速運動(運動速度遠小于光速的運動)，牛頓運動定律是成立的，但對于物體的高速運動(運動速

4、度接近光速)和微觀粒子的運動，牛頓運動定律就不適用了，要用相對論觀點、量子力學理論處理.理解：要點詮釋考點一 慣性的概念 慣性是物體的固有屬性，與物體的運動情況及受力情況無關.質量是慣性大小的唯一量度. （1）當物體不受外力或所受外力的合力為零時，慣性表現為維持原來的靜止或勻速直線運動狀態不變. （2）當物體受到外力作用而做變速運動時，物體同樣表現為具有慣性.這種表現可以從兩方面說明：第一，物體表現出具有反抗外力的作用而維持其原來運動狀態不變的趨向.具體地說，外力要迫使物體改變原來的運動狀態，而物體的慣性要反抗外力的作用而力圖維持物體原來的運動狀態，這一對矛盾斗爭的結果表現為物體運動狀態改變的

5、快慢產生大小不同的加速度.在同樣大小的力作用下，慣性大的物體運動狀態改變較慢（加速度小），慣性小的物體運動狀態改變較快（加速度較大）.第二，做變速運動的物體雖然每時每刻速度都在變化，但是每時每刻物體都表現出要維持該時刻速度不變的性質，只是由于外力的作用不斷地打破它本身慣性的這種“企求”，致使速度繼續變化.如果某一時刻外力突然撤銷，物體就立刻“保持”該時刻的瞬時速度不變而做勻速直線運動，這充分反映了做變速運動的物體仍然具有保持它每時每刻速度不變的性質慣性.考點二 對牛頓第二定律的理解 （1）牛頓第二定律反映了加速度與力和質量之間的定量關系. 合外力和質量決定加速度，加速度不能決定力和質量； 大小

6、關系：加速度與合外力成正比，與質量成反比； 方向關系：加速度的方向總跟合外力方向相同； 單位關系：應用F=ma進行計算時，各量必須使用國際單位制中的單位. （2）牛頓第二定律是力的瞬時規律，它說明力的瞬時作用效果是使物體產生加速度，加速度跟力同時產生、同時變化、同時消失. （3）根據力的獨立作用原理，用牛頓第二定律處理物體在一個平面內運動的問題時，可將物體所受各力正交分解，在正交的方向上分別應用牛頓第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程.鏈接提示 （1）力和加速度有瞬時對應關系，但和速度沒有瞬時對應關系，有力必定同時產生加速度，但不能同時產生速度.加速度的方向與產生他的力的方向一

7、定相同，但速度的方向和力的方向沒有確定關系.對一定質量的物體，力的大小決定加速度的大小，但力的大小和速度的大小沒有確定關系. （2）力的獨立作用原理是指物體所受的每一個外力都產生一個相應的加速度，物體的合加速度為這些加速度的矢量和.在解決某些具體問題時，應用力的獨立作用原理更為簡便. （3）兩種基本模型特點：輕繩（或線）不需要形變恢復時間，在瞬時問題中，其彈力可以突變，成為零或別的值.輕彈簧（或橡皮繩）需要較長的形變恢復時間，在瞬時問題中，其彈力不能突變，大小不變.考點三 連結體問題 （1）選取研究對象是關鍵.如果問題較復雜，只“隔離”一個物體不夠，還可以再“隔離”第二、第三物體等，但總的原則

8、是所列方程與未知量個數相同就行.整體法和隔離法是相輔相成的，當把兩種方法交叉使用時，可使解題過程簡化.如當系統中各物體具有共同加速度，而要求系統中某兩物體間的作用時，往往是先用整體法求加速度，再隔離一個受力少的物體求出兩物體間的相互作用力. （2）用F=ma列方程時還必須注意其“相對性”、“矢量性”和“同一性”.所謂“相對性”是指，在中學階段利用F=ma求解問題時，式中的a相對的參考系一定是慣性系，一般以地面為參考系.若取的參考系本身有加速度，所得結論將會出錯.所謂“矢量性”是指F=ma是一個矢量表達式，要注意對加速度的方向和力的方向進行正確的表達.圖3-1-1 所謂“同一性”是指式中的F、m

9、、a三量必須對應同一個物體.例如圖3-1-1中，在求物體A的加速度時，有些同學總認為B既然在A上，應該有F-1（mA+mB）g-2mBg=（mA+mB）aA.分析此方程，方程的左邊是物體A受的合外力，但方程的右邊卻是A和B的總質量，顯然合力F與m不對應，故此方程是錯誤的.典例剖析【例1】一質量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為g，g為重力加速度.人對電梯底部的壓力為（ ）A.mg B.2mg C.mg D.mg解析： 點評：運用牛頓第二定律解題時要注意F合、a方向的表示，往往選取合外力的方向為正方向，與之相同取正，相反取負；牛頓第三定律可用來輔助對物體進行正確的受力分析.【例2】如

10、圖3-1-2所示，一物塊位于光滑水平桌面上，用一大小為F、方向如圖所示的力去推它，使它以加速度a向右運動.若保持力的方向不變而增大力的大小，則（ ）圖3-1-2A.a變大B.a不變C.a變小D.因為物塊的質量未知，故不能確定a變化的趨勢解析 點評：加速度與合外力是瞬時對應關系，且力是改變物體運動狀態的原因.【例3】如圖3-1-3所示，在傾角為的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長木板，木板上站著一只貓.已知木板的質量是貓質量的2倍.當繩子突然斷開時，貓立即沿著板向上跑，以保持其相對斜面的位置不變.則此時木板沿斜面下滑的加速度為（ ）圖3-1-3A.sin B.gsin C.gsin D.2gsi

11、n解析： 點評：運用牛頓第二定律解題要注意它的相對性、矢量性及同一性；本題也可利用整體法來解，但要注意貓的對地加速度為零.【例4】如圖3-1-4所示的一升降機箱底裝有若干個彈簧，設在某次事故中，升降機吊索在空中斷裂，忽略摩擦力，則升降機從彈簧下端觸地直到最低點的一段運動過程中（設彈簧被壓縮過程中處于彈性限度內）（ ）圖3-1-4A.升降機的速度不斷減小B.升降機的加速度不斷增大C.先是彈力做的負功小于重力做的正功，然后是彈力做的負功大于重力做的正功D.到最低點時，升降機加速度的值一定大于重力加速度的值解析： 點評：力與運動間的關系是力學的核心基礎，對于較復雜的問題，一定要分清物體的運動過程，而

12、找到不同子過程的銜接點是分析的關鍵.至于物體運動的性質要由物體受力和速度情況來判斷.【例5】一小圓盤靜止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央.桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖3-1-5所示.已知盤與桌布間的動摩擦因數為1，盤與桌面間的動摩擦因數為2.現突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB邊.若圓盤最后未從桌面掉下，則加速度a滿足的條件是什么？(以g表示重力加速度)圖3-1-5解析： 點評：根據牛頓定律判斷出圓盤在桌布與桌面上的加速度大小，還需分清在桌布與桌面上的運動性質，另外就是要從幾何關系上找準圓盤最后剛好未從桌面掉下的臨界條件.【例6】如圖3-1-6所示，在傾角

13、為的光滑斜面上有兩個用輕質彈簧相連接的物塊A、B，它們的質量分別為mA、mB，彈簧的勁度系數為k，C為一固定擋板，系統處于靜止狀態.現開始用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運動，求物塊B剛要離開C時物塊A的加速度a和從開始到此時物塊A的位移d.重力加速度為g.圖3-1-6 解析： 點評：本題關鍵是分清：（1）彈簧最初的狀態為壓縮狀態及B剛要離開C時的狀態為伸長狀態，并求出相應的形變量；（2）B剛要開C的臨界條件，即B與C之間雖接觸，但彈力N=0.第三章 牛頓運動定律 第單元 運用牛頓運動定律解決實際問題鞏固：夯實基礎1.動力學的兩類基本問題 應用牛頓運動定律求解的問題主要有兩類：一類是已知受

14、力情況求運動情況；另一類是已知運動情況求受力情況.在這兩類問題中，加速度是聯系力和運動的橋梁，受力分析是解決問題的關鍵.2.超重和失重 （1）在平衡狀態時，物體對水平支持物的壓力（或對懸繩的拉力）大小等于物體的重力. （2）當物體的加速度向上時，物體對水平支持物的壓力（或對懸繩的拉力）大于物體的重力，此現象稱為超重現象. （3）當物體的加速度向下時，物體對水平支持物的壓力（或對懸繩的拉力）小于物體的重力，此現象稱為失重現象.特別的，當物體向下的加速度為g時，物體對支持物的壓力為零，這種狀態稱為完全失重狀態.3.動力學問題的一般解題步驟 （1）確定研究對象.所選擇的研究對象可以是單一的物體，也可

15、以是多個相互作用的物體所構成的系統，同一題目中可根據需要先后選取不同的研究對象. （2）分析研究對象的受力情況和運動情況. （3）根據牛頓第二定律和運動學公式列方程.由于所用的方程均為矢量方程，因此在列方程的過程中要特別注意各矢量的方向.一般情況下均取合外力的方向為正方向，分別用正負號表示式中各矢量的方向，將矢量運算轉化為代數運算. （4）代入已知量求解.理解：要點詮釋考點一 對超重、失重的理解 (1)物體處于超重或失重狀態時，物體的重力始終存在，大小也沒有變化. (2)發生超重或失重現象與物體的速度無關，只決定于加速度的方向. (3)在完全失重的狀態下，平常一切由重力產生的物理現象都會完全消

16、失，如天平失效、單擺停擺、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產生壓強等.考點二 運用牛頓運動定律解題的主要方法 常用的解題方法有：理想實驗法、控制變量法、整體法與隔離法、正交分解法、數學解析法、圖象法及臨界條件判斷法等.典例剖析【例1】如圖3-2-1所示，一個盛水的容器底部有一小孔.靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設容器在下列幾種運動過程中始終保持平動，且忽略空氣阻力，則( )A.容器自由下落時，小孔向下漏水B.將容器豎直向上拋出，容器向上運動時，小孔向下漏水；容器向下運動時，小孔不向下漏水C.將容器水平拋出，容器在運動中小孔向下漏水D.將容器斜向上拋出，容器在運動中小孔不向下漏水 圖3-

17、2-1解析： 點評：在完全失重狀態下，平常一切由重力產生的物理現象都會完全消失，如液體柱不再產生壓強等.【例2】 如圖3-2-2所示，光滑斜面上質量相等的兩木塊A、B用一輕彈簧相連接，整個系統處于平衡狀態，B木塊由擋板C擋住.現用一沿斜面向上的拉力F拉動木塊A，使木塊A沿斜面向上做勻加速直線運動.研究從力F剛作用在A木塊的瞬間到木塊B剛離開擋板的瞬間這一過程，并且選定該過程中木塊A的起點位置為坐標原點，則如圖3-2-3所示圖象中能表示力F和木塊A的位移x之間關系的是（ ）圖3-2-2圖3-2-3解析： 點評：弄清彈簧由初始的壓縮狀態改變成后來的伸長狀態，確定出初始時F不為零可排除B選項.且拉力

18、F應該是一直在增大，和題意選初位置為位移起始點容易排除C、D選項.可見有時利用排除法可提高解選擇題的效率.【例3】如圖3-2-4所示，A、B兩條直線表示在A、B兩地分別用豎直向上的力F拉質量分別為mA、mB的兩物體得出的加速度a與力F之間的關系圖象，分析圖象可知下列說法：比較兩地的重力加速度有gA=gB；比較兩物體的質量有mAmB；比較兩地的重力加速度有gAgB；比較兩物體的質量有mAmB,其中正確的是（ ）圖3-2-4A. B. C. D.以上說法都不對解析： 點評：利用圖象分析問題時要特別關注它的斜率、截距、面積、正負號等所包含的物理意義.不同的圖象，以上量值的含義也不相同.【例4】 如圖3-2-5所示，在小車的傾角為的光滑斜面上，有一小球被平行斜面的細線系住.若要使小球對斜面無壓力，小車至少應以大小為_的加速度向_做勻加速運動.若要使小球對細線無拉力，小車至少應以大小為_的加速度向_做勻加速運動.圖3-2-5解析：