牛顿运动定律

一. 教学内容：

§6 牛顿运动定律

二. 重点、难点：

知识重点：

1、进一步学习分析物体的受力情况，能结合物体的运动情况进行分析。

2、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题。

3、学会解力学题的一般书写格式。

知识难点：

1、牛顿运动定律与运动学公式的综合运用

2、物体的受力和运动状态的分析、处理实际问题时物理情景的建立

（一）牛顿第一定律

牛顿第一定律表述为：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直至其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。

牛顿第一定律阐明任何物体具有保持静止或匀速直线运动的性质，称为惯性。因此，牛顿第一定律也称为惯性定律。

牛顿第一定律还阐明力的作用是迫使物体运动状态改变，而物体的惯性企图保持物体的运动状态不变。力是物体之间相互作用，是改变运动状态的原因。
　　

例1、关于惯性，下列说法正确的是： （ ）

A. 惯性是指物体具有保持原来静止或匀速直线运动的状态的性质

B. 静止的火车起动时速度变化缓慢是因为火车静止时的惯性大

C. 一个同学推不动原来静止的讲台，于是他说这是讲台惯性太大的缘故

D. 物体在粗糙地面上滑行，摩擦力可以减小它的惯性

例2、下列说法正确的是： （ ）

A. 惯性是物体的一种固有属性，只在物体运动状态发生改变时才有所改变

B. 物体运动的速度越大，越难停下，说明物体的惯性越大

C. 物体只有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态时才有惯性

D. 无论物体静止还是运动都有惯性，人们可以利用惯性但不能克服惯性

（二）牛顿第二定律

1、牛顿第二定律的内容：

物体的加速度与物体所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致。

在国际单位制中

F为合外力，合外力产生的加速度等于各分力产生的加速度的矢量和。a的关系为瞬时关系。

牛顿第二定律则进一步说明物体在外力作用下运动状态的变化情况，并给出力、质量（惯性的量度）和加速度三者之间的定量关系。

2、牛顿第二定律的理解：

应注意以下几点：

1）力是产生加速度的原因，两者间存在因果关系；

2）力的方向就是加速度的方向，两者间存在矢量对应关系；

3）若力是变化的，则产生的加速度也是变化的，两者间存在瞬时对应关系；

4）牛顿第二定律只适用于研究宏观物体、低速运动问题，同时所用参照系是惯性参照系，即只适用于对地面静止或作匀速直线运动的参照系，5）牛顿第二定律是动力学核心规律，是本章重点和中心内容，在力学中占有很重要的地位。

例3、一个质量是2 ，求这个物体产生的加速度是多少？

解析：确立此物体为研究对象，然后对该物体进行受力分析，如图所示，再把图转化为图所示。

解：物体在光滑水平面上运动，没有摩擦力，所以物体总共受到四个力的作用。

=10N

由 得： = =5m1和μ，若用水平推力F作用于B物体，则A、B间的相互作用力又为多大？

解析：由于两物体是相互接触的，在水平推力F的作用下做加速度相同的匀加速直线运动，如果把两个物体作为一个整体，用牛顿第二定律去求加速度a是很简便的，题目中要求A、B间的相互作用力，因此必须采用隔离法，对A或B进行受力分析，再用牛顿第二定律就可以求出两物体间的作用力。

以A、B为研究对象对其受力分析如图所示，由牛顿第二定律可得：

μ（m1 m2）g=）a

所以 再以B为研究对象，其受力如图所示，由牛顿第二定律可得

F1－F2阻＝m2a

则A、B间相互作用力

当F作用B时，应用同样的方法可求A、B间相互作用力F2为

本题属于连接体问题。此类问题的一般思维方法是：先以整体为研究对象求加速度，然后运用隔离法，选取其中一部分作为研究对象，求相互作用力（内力）。

（三）牛顿第三定律

1、定律的内容：

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，作用在一条直线上的。

F21

2、应用说明：

1）牛顿第三定律的成立与物体的运动状态无关。

2）作用力和反作用力的性质：

a. 相对性：是相对而言的，我们可以把这一对力中任意一个叫做作用力，另一个力叫做反作用力。

b. 同时性：作用力和反作用力同时产生，同时消失，同时变化。

c. 同性性：作用力和反作用力是同一性质的力。

d. 等大，反向，共线性:这是牛顿第三定律所揭示的。还要注意的是：无论相互作用的两物体的质量是相等，还是相差十分悬殊，它们之间的相互作用力总是等大，反向，共线的。

e. 不平衡性：作用力和反作用力虽然等大，反向，共线，但是因为不是作用在同一个物体上，不存在力的平衡问题，也就是它们不是一对平衡力。这里要注意的是：一对平衡力与一对作用力和反作用力，虽然具有等大，反向，共线性，但是平衡力是作用在同一物体上的，能平衡，且没有同时性和同性性。

例5、甲、乙两人手拉手玩拔河游戏，结果甲胜乙败，那么甲乙两人谁受拉力大？

正确解答：甲、乙两人相互之间的拉力是相互作用力，根据牛顿第三定律，大小相等，方向相反，作用在甲、乙两人身上。

小结：生活中有一些感觉不总是正确的，不能把生活中的经验，感觉当成规律来用，要运用物理规律来解决问题。

例6、如图所示，A、B两物体叠放在一起，A受到一向右的力F＝4N的作用，A、B与地面保持相对静止，试分析A、B两物体的受力，并指出哪两个力是作用力和反作用力，哪两个力是平衡力。

【模拟试题】

1、一个物体受到多个力作用而保持静止，后来物体所受的各力中只有一个力逐渐减小到零后又逐渐增大　，其它力保持不变，直至物体恢复到开始的受力情况，则物体在这一过程中　　（ ）

A. 物体的速度逐渐增大到某一数值后又逐渐减小到零
B. 物体的速度从零逐渐增大到某一数值后又逐渐减小到另一数值
C. 物体的速度从零开始逐渐增大到某一数值
D. 以上说法均不对

2、下列说法中正确的是 （ ）

A. 物体只有静止或匀速直线运动时才有惯性

B. 物体只有受外力作用时才有惯性?ぜ/p>

C. 物体的速度大时惯性大

D. 惯性是物体的固有属性，其大小仅与物体质量有关

3、下列现象中，体现了“力是改变物体运动状态的原因”思想的是 （ ）

①树欲静而风不止?? ②汽车关闭发动机后逐渐停下来?ゼ/p>

③楚霸王不能自举其身?? ④扫帚不到，灰尘照例不会自己跑掉?ゼ/p>

A. ①②③④ B. ①②?? C. ①②④ D. 只有②?ゼ/p>

4、跳高运动员从地面上跳起，是由于

①地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力

②运动员给地面的压力大于运动员受的重力

③地面给运动员的支持力大于运动员受的重力

④运动员给地面的压力等于地面给运动员的支持力

以上说法正确的是 （ ）

A. ②③ B. ①④?? C. ①③ D. ②④

5、设洒水车的牵引力不变，所受阻力跟车重成正比，洒水车在水平直公路上行驶，原来是匀速的，开始洒水后，它的运动情况是 （ ）

A. 继续做匀速运动?? B. 变为做变加速运动?オゼ/p>

C. 变为做匀加速运动 D. 变为做匀减速运动

6、轻弹簧上端固定，下端悬挂一个物体，弹簧伸长了8 cm，再将物体拉下4 cm，然后放手，则在放手瞬间，物体加速度大小为 （ ）

A. g/4 B. g/2?? C. 3g/2 D. g?ぜ/p>

7、放在光滑水平面上的物体，在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态，若其中一个力逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原值，则该物体的运动 （ ）

①速度先增大，后减小?? ②速度一直增大，直到某个定值?ぜ/p>

③加速度先增大，后减小到零?? ④加速度一直增大到某个定值?ぜ/p>

以上说法正确的是?ぜ/p>

A. ①③ B. ②④ C. ②③ D. ①④?ぜ/p>

8、人走路时，人和地球之间的作用力与反作用力的对数共有 （ ）

A. 一对 B. 二对 C. 三对 D. 四对

9、如图所示，质量60kg的人站在水平地面上，通过定滑轮和绳子（不计其摩擦和绳子质量）竖直向上提起质量为10kg的货物。

　　（1）货物以a1=2m／s²匀加速上升，人对地面压力多大？

　　（2）货物匀加速上升时，其最大加速度为多大（g取10m／s²，下同）？

10、火车在水平路面上做匀加速运动，车厢内顶板上用细绳悬吊一个小球，若乘客观察到细绳与竖直方向的夹角为30°时，由此判断出火车此时的加速度大小为多少？

11、质量为0.5 kg的小球，以30 m/s的速度竖直向上抛出，经过2.5 s到达最高点，求：

（1）小球在上升过程中受到空气的平均阻力。

（2）小球在最高点时的加速度大小。

（3）若空气阻力不变，小球下落时的加速度为多大?（g=10 m/s²）

12、物体以16.8 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37°的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.3，求：?ぜ/p>

（1）物体沿斜面上滑的最大位移；?ぜ/p>

（2）物体再滑到斜面底端时的速度大小；?ぜ/p>

（3）物体在斜面上运动的时间。（g=10 m/s²）

【试题答案】

1、C 2、D 3、C 4、A 5、B

6、B 7、C 8、B 9、480N，50m／s²

10、 g

11、（1）1 N （2）g （3）8 m/s²

12、（1）16.8 m??（2）12.2 m/s??（3）4.08 s