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第四章牛顿定律


物理·必修 1——§4 牛顿运动定律

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第四章 牛顿运动定律
【牛顿第一定律】 一、牛顿第一定律 1.牛顿第一定律的内容:一切物体总保持 状态或 状态, 直到有 迫使它改变这种状态为止。 2.牛顿第一定律的理解: 1)牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律,它是牛顿以 的理想实验为基础,在总结 前人的

研究成果、加之丰富的想象而推理得出的一条理想条件下的规律。 2)指出了一切物体都有 ,因此又被称为惯性定律。 3)它揭示了力与运动的关系:力是 的原因,即力是产生加速度的原因。 二、惯性 1.惯性:物体具有有 2.对惯性的理解: 1)惯性是物体的固有属性,即一切物体都有惯性,与物体的受力情况及运动状态 2) 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。 ) 。 的原因,而不是维持物体运动状态

的性质,这种性质叫惯性。

例 1.下列说法正确的是(

A.一同学看见某人用手推静止的小车,却没有推动,是因为这辆车惯性太大的缘故 B.运动得越快的汽车越不容易停下来,是因为汽车运动得越快,惯性越大 C.把一个物体竖直向上抛出后,能继续上升,是因为物体仍受到一个向上的推力 D.放在光滑水平桌面上的两个物体,受到相同大小的水平推力,加速度大的物体惯性小 小练习 1.关于牛顿第一定律有下列说法,其中正确的是( ①牛顿第一定律是实验定律 )

②牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因

③惯性定律与惯性的实质是相同的 ④物体的运动不需要力来维持 A.①② B.②③ ) C.②④ D.①②④

2.下列说法正确的是(

A.物体只有静止或做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 C.物体的速度大时,惯性大 D.力是使物体产生加速度的原因 【牛顿第三定律】 一.作用力与反作用力:两物体之间的作用总是 体一定同时对这一个物体也施加了力。 二.牛顿第三定律:1.两个物体之间的作用力与反作用力总是大小 作用在 2.对牛顿第三定律的理解: (1)作用力与反作用力总是成对出现,同时 、同时 、同时 、无先后之分。 直线上。 ,方向 , 的,一个物体对另一个物体施加了力,另一个物

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(2)作用力与反作用力总是大小 (3)作用力与反作用力性质 (4)作用力与反作用力是分别作用在 的物体上产生各自的作用效果。

、方向 。

、作用在

直线上。

个物体上的,既不能合成,也不能抵消,分别作用在各自

3.作用力与反作用力和一对平衡力的区别: 内容 共同点 不 同 点 作 用 物体 力 的 性质 产 生 变化 例 2.物体静止于一斜面上,如右图所示,则下述说法正确的是( A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力 B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力 C.物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力 D.物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力 小练习 1.跳高运动员从地面上跳起,是由于( ) ) 作用力和反作用力 一对平衡力

A.地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力 B.运动员给地面的压力大于运动员受的重力 C.地面给运动员的支持力大于运动员受的重力 D.运动员给地面的压力等于地面给运动员的支持力 2.一物体受绳的拉力作用由静止开始前进,先做加速运动,然后改为匀速运动;再改做减速运动,则 下列说法中正确的是( )

A.加速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力 B.减速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力 C.只有匀速前进时,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等 D.不管物体如何前进,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等 3.物体静止于水平桌面上,则( )

A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力,这两个力是一对平衡力 B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力 C.物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同一种性质的力 D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力和反作用力

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【牛顿第二定律 单位制】 一、牛顿第二定律 1.内容:物体的加速度跟 方向相同。 2.公式: (只是在国际单位制中才适用,即单位分别取 、 、 ) 。 成正比,跟 成反比,加速度的方向跟

3.物理意义:牛顿第二定律揭示了物体的加速度跟它受的_______及物体本身_________的关系。 4.理解要点: 1)矢量性:物体加速度的方向与物体所受 的方向始终相同。

2)瞬时性:a 与 F 合在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系,F 恒定则 a 恒定,F 变化则 a 变化, 物体在每一时刻的瞬时加速度都跟那一时刻所受的合外力成正比。 3)同体性: F、m、a 的关系,是对同一个物体而言。F、m、a 分别指: 4)独立性:作用于物体上的每一个力各自独自产生加速度也遵从牛顿第二定律,与其他力无关。物 体的实际加速度则是每个力单独作用时产生的加速度的_________。也可求某个方向上 的合外力的加速度。 Fx=max Fy=may

5)相对性:物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的。 二、单位制:由 单位和 单位一起组成了单位制。 1、基本单位:基本物理量的单位。 力学中的基本物理量有三个,分别是____、____、____,它们的国际单位分别是___、____、___ 2、导出单位:由基本量根据物理关系推倒出来的其他物理量的单位,如 N,J,W 等。 例 1 下列对于牛顿第二定律的表达式 F=ma 及其变形公式的理解中,正确的是( ) A、由 F=ma 可知,物体所受的和外力与物体的质量成正比,其物体的加速度成反比 B、由 m= C、由 a=
F

可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比 可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比

a F m

D、物体加速度的方向有时与所受的合外力方向不一定相同 小练习 1、牛顿第二定律 F=kma 的表达式中,有关比例系数 k 的下列说法中,正确的是( A、 k 在任何情况下都等于 1 B、 k 的数值由质量、加速度和力的单位决定 C、 k 的数值由质量、加速度和力的大小决定 D、 k 的数值由加速度和力的方向决定 2、光滑水平面上的物体,开始受的水平拉力作用的瞬间( ) A、 立即获得加速度,同时获得速度 B、 立即获得加速度,但速度仍为零 C、 立即获得速度,但加速度仍为零 D、 由于受力时间及其短暂,加速度和速度都是零 3、下列说法正确的是( ) A.物体所受的合外力为零时,物体的速度必为零 B.物体所受的合外力越大,则加速度越大,速度也越大

)

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C.物体的速度方向与物体受到的合外力方向一定相同 D.物体的加速度方向一定与物体受的合外力方向相同 4.物体从某一高度自由落下,落在直立的轻弹簧上,如图所示,在 A 点物体开始与 弹簧接触,到 c 点时速度为零,然后被弹回,物体从 A 下降到 C 的过程中,关于加 速度说法正确的是( ) A.加速度不断变小 B.加速度方向始终向下 C.加速度先变小后变大 D.加速度先变大后变小

【牛顿运动定律的应用——两类动力学问题】 在匀变速直线运动的公式中有五个物理量: 量: , 是联系力与运动的桥梁。 ,牛顿第二定律中有三个物理

1.已知受力求运动情况 根据物体的受力情况求出物体受到的合外力,然后应用牛顿第二定律 F=ma 求出物体的加速度,再 根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度、位移或运动时间。 2.已知运动情况求受力 根据物体的运动情况,应用运动学公式求出物体的加速度,然后再应用牛顿第二定律求出物体所 受的合外力,进而求出某些未知力。 求解以上两类动力学问题的思路,可用如下所示的框图来表示: 第一类 物体的受 力情况 F=ma 物体的加 速度 a 运动学 公式 第二类 物体的运 动情况

例 1 一质量为 2kg 的木箱,与水平地面间的动摩擦因数为 0.5,现用斜向右下方与水平方向成 37° 角的大小为 60N 的力推木箱,求:2s 内木箱的位移。

例 2.如图所示,质量为 60kg 的滑雪运动员,在倾角 ? 为 30°的斜坡顶端,从静止开始匀加速下滑 90m 2 到达坡底,用时 10s.若 g 取 10m/s ,求⑴运动员下滑过程中的加速度大小;⑵运动员受到的阻力大小

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小练习: 1、把一个质量是 2 kg 的物块放在水平面上,用 12 N 的水平拉力使物体从静止开始运动,物块与水平 面的动摩擦因数为 0.2,物块运动 2 s末撤去拉力,g 取 10 m/s2.求:? (1)2 s末物块的瞬时速度.? (2)此后物块在水平面上还能滑行的最大距离.?

2、汽车质量是 4.0×103kg,牵引力是 4.8×103N,从静止开始在水平地面上运动,经过 40m 速度达到 8m/s。求汽车受到的阻力。

【牛顿运动定律的应用——超重与失重】 一、实重与视重 1、实重:物体实际受的重力 G= ,与物体的运动状态 。 2、视重:当物体在竖直方向有加速度时,物体对弹簧秤的拉力或对台秤的压力将 物体的重 力,此时弹簧秤(或台秤)的示数称作物体的视重。 二、超重、失重、完全失重 1、超重:当物体具有 的加速度时(包括 或 两种情况) ,物体对 支持物的压力或对悬挂物的拉力 自身重力的现象。 2、失重:物体具有 的加速度时(包括 或 自身重力的现象。 竖直加速或向上减速时(自由落体运动、处于绕星球 两种情况) ,物体对

支持物的压力或对悬挂物的拉力 3、完全失重:物体以加速度 a=g 向

做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时) ,物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于 的现象。 三、对超重失重的理解: 1、物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在,大小_______变化。 2、发生超重或失重现象与物体的速度 ,只决定于 的方向。 3、完全失重时,平常一切由重力产生的物理现象都会消失,如单摆停摆,天平失效,浸在水中的物体 不再受浮力,液柱不再向下产生压强等。 例 1.电梯内有一弹簧秤挂着一个重 5N 的物体。 当电梯运动时, 看到弹簧秤的读数为 6N, 可能是 ( A.电梯加速向上运动 B.电梯减速向上运动 )

C.电梯加速向下运动 D.电梯减速向下运动 小练习 1.关于超重和失重,下列说法中正确的是( ) ? A.超重就是物体受的重力增加了? B.失重就是物体受的重力减小了? C.完全失重就是物体一点重力都不受了?D.不论超重或失重物体所受重力是不变的?

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2.用一根细绳将一重物吊在电梯的天花板上.在下列四种情况中,绳的拉力最大的是 A.电梯匀速上升 B.电梯匀速下降? C.电梯加速上升 D.电梯加速下降? 3.质量是 60 kg 的人站在升降机中的体重计上,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少? (g=10 m/s2) (1)升降机匀速下降; (2)升降机以 4 m/s2 的加速度加速上升; (3)升降机以 5 m/s2 的加速度加速下降.

【牛顿运动定律的应用——连接体】 例 1.如图,质量为 m 的物块 B 和质量为 2 m 的物块 A 放在光滑水平面上。1)水平推力 F 作用在 A 物块上使 A、B 一起向右做匀加速直线运动,求 A、B 间的作用力。

小练习 1.如图,质量为 m 的物体 A 放置在质量为 M 的物体 B 上,B 与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上 做简谐振动,振动过程中 A、B 之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为 k,当物体离开平衡位置的位移 为 x 时,A、B 间摩擦力的大小等于 A.0 B.kx C. ( D. (
m M m M ?m

)kx )kx

2.如图所示,两个质量相同的物体 1 和 2,紧靠在一起放在光滑的水平面上,如果它们分别受到水平推 力 F1 和 F2 的作用,而且 F1>F2,则 1 施于 2 的作用力的大小为( A.F1 C. 1+F2)/2 (F B.F2 D. 1-F2)/2 (F )

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【牛顿运动定律的应用——合成法与正交分解法】 一、二力合成法 例 1、一辆小车在水平面上行驶,悬挂的摆球相对于小车静止,并且悬绳与竖直方向成θ 角。求: 1)小车的加速度 2)悬绳的拉力大小

二、正交分解法 例 2.如图所示,质量为 m 的人站在自动扶梯上,梯正以加速度 a 向上减速运动,a 与水平方向的夹角 为θ ,求人受的支持力和摩擦力。

小练习 1.如图所示,小车上固定着光滑的斜面,斜面的倾角为 ? ,小车以恒定的加速度向左运动,有一物体 放于斜面上,相对斜面静止,求:此时这个物体相对地面的加速度。 (已知重力加速度为 g)

2.升降机中斜面的倾角为 θ,上面放着质量为 m 的物体,如图所示,当升降机以 a 向上加速运动时,物 体在斜面上保持静止.求物体所受斜面作用的摩擦力和支持力分别为多大?(已知重力加速度为 g)


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