物理必修ⅰ沪科版第五章研究力和运动的关系

1、牛顿运动三定律一、牛顿第一定律(内容)：（1）保持匀速直线运动或静止是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来维持（2）要使物体的运动状态（即速度包括大小和方向）改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的原因1.牛顿第一定律导出了力的概念力是改变物体运动状态的原因。（运动状态指物体的速度）又根据加速度定义：，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。（不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”，也不能说“力是改变加速度的原因”。）2.牛顿第一定律导出了惯性的概念惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。惯性应注意以下三点：（1）惯性是物体本身固有的

2、属性，跟物体的运动状态无关，跟物体的受力无关，跟物体所处的地理位置无关（2）质量是物体惯性大小的量度，质量大则惯性大，其运动状态难以改变（3）外力作用于物体上能使物体的运动状态改变，但不能认为克服了物体的惯性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F=0时的特例。4、不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验直接验证，但是建立在大量实验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法，即通过大量的实验现象，

3、利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律。5、牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。【例1】在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上，一运动员做立定跳远，若向各个方向都用相同的力，则 （ D ）A向北跳最远 B向南跳最远C向东向西跳一样远，但没有向南跳远 D无论向哪个方向都一样远【例2】某人用力推原来静止在水平面上的小车，使小车开始运动，此后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动，可见（ ） A力是使物体产生运动的原因 B力是维持物体运动速度的原因C力是使物体速度发生改变的原因

4、 D力是使物体惯性改变的原因【例3】如图中的甲图所示，重球系于线DC下端，重球下再系一根同样的线BA，下面说法中正确的是（ ）A在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线拉断B在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线拉断C在线的A端突然猛力一拉，结果AB线拉断D在线的A端突然猛力一拉，结果CD线拉断解析：如图乙，在线的A端慢慢增加拉力，使得重球有足够的时间发生向下的微小位移，以至拉力T2逐渐增大，这个过程进行得如此缓慢可以认为重球始终处于受力平衡状态，即 T2T1mg，随着T1增大，T2也增大，且总是上端绳先达到极限程度，故CD绳被拉断，A正确。若在A端突然猛力一拉，因为重球质量很大，力的作用时间又极短，故

5、重球向下的位移极小，以至于上端绳未来得及发生相应的伸长，T1已先达到极限强度，故AB绳先断，选项C也正确。二、牛顿第三定律(12个字等值、反向、共线 同时、同性、两体、)1.区分一对作用力反作用力和一对平衡力一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。不同点有：作用力反作用力作用在两个不同物体上，而平衡力作用在同一个物体上；作用力反作用力一定是同种性质的力，而平衡力可能是不同性质的力；作用力反作用力一定是同时产生同时消失的，而平衡力中的一个消失后，另一个可能仍然存在。2.一对作用力和反作用力的冲量和功一对作用力和反作用力在同一个过程中（同一段时间或同一段位

6、移）的总冲量一定为零，但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负。这是因为作用力和反作用力的作用时间一定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的。3、效果不能相互抵消【例4】汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶，根据牛顿运动定律可知（B C ）A汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力B汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力C汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力D汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力【例5】甲、乙二人拔河，甲拉动乙向左运动，下面说法中正确的是ACA做匀速运动时，甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等B不论做何种运动，根据牛顿第三定律，甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等C绳的质量可以忽略不计时，甲乙二人对绳的

7、拉力大小一定相等D绳的质量不能忽略不计时，甲对绳的拉力一定大于乙对绳的拉力【例6】物体静止在斜面上，以下几种分析中正确的是DA物体受到的静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力B物体所受重力沿垂直于斜面的分力就是物体对斜面的压力C物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力D物体受到的支持力的反作用力，就是物体对斜面的压力【例7】物体静止于水平桌面上，则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物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力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物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡的力三、牛

8、顿第二定律1定律的表述物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必须相对应）特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。2对定律的理解：（1）瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这

9、种对应关系表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变。合外力变化时加速度也随之变化。合外力为零时，加速度也为零（2）矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式。公式只表示加速度与合外力的大小关系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.（3）同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体（或物体系）而言，即 F与a均是对同一个研究对象而言.（4）相对性；牛顿第二定律只适用于惯性参照系3牛顿第二定律确立了力和运动的关系牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度。4应用牛顿第二定律解题的步骤明确研究对象。可以以某一个物体为对象

10、，也可以以几个物体组成的质点组为对象。设每个质点的质量为mi，对应的加速度为ai，则有：F合=m1a1+m2a2+m3a3+mnan对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律：F1=m1a1，F2=m2a2，Fn=mnan，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用

11、平行四边形定则（或三角形定则）解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。F当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。例9：如图，质量m=4kg的物体与地面间的动摩擦因数为=0.5，在与水平成=37角的恒力F作用下，从静止起向右前进t1=2.0s后撤去F，又经过t2=4.0s物体刚好停下。 求：F的大小、最大速度vm、总位移s。 (54.5 20 60 )四、超重和失重问题升降机中人m =50kg，a=2 m/s向上或向下，求秤的示数 N 1、 静止

12、或匀速直线 Nmg 视重重力 平衡 a = 0 2、 向上加速或向下减速，a向上 N Nmgma a Nmgma 视重重力 超重 mg 3、 N 向下加速或向上减速，a向下 mgNma Nmgma 视重重力 失重 4， 如果ag向下， 则N0 台秤无示数 完全失重 注意：、 物体处于“超重”或“失重”状态，地球作用于物体的重力始终存在，大小也无变化；、 发生“超重”或“失重”现象与物体速度方向无关，只决定于物体的加速度方向；、 在完全失重状态，平常一切由重力产生的物理现象完全消失。如单摆停摆、浸在水中的物体不受浮力等。五、牛顿定律的适用范围：（1） 只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系；（2） 只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；（3） 只适用于宏观物体，一般不适用微观粒子。例10、如图所示，升降机内质量为m的小球用