高中物理牛顿定律知识总结(高考精华)

1、高中物理牛 顿定律知 识总结 （高考精华）（一）牛 顿 第一定律（即 惯 性定律）一切物体 总保持 匀速直线运动状态 或静止状态 ，直到有外力迫使 它改变这种状态为 止。（1）理解要点：运动 是物体的一 种属性，物体的 运动不需要力 来维持。它定性地揭示了 运动与力的关系：力是改变物体运动状态 的原 因，是使物体 产生加速度的原因。第一定律是牛 顿以伽俐略的理想斜面 实验为 基础，总结前人的 研 究成果加以丰富的想象而提出 来的；定律成立的 条 件是物体不受外 力，不能用 实验直接 验证。牛顿第一定律是牛 顿第二定律的基 础，不能认为它 是牛顿第二 定律合外力 为零时的特例，第一定律定性地 给

2、出了力与运动 的关系， 第二定律定量地 给出力与运动 的关系。（ 2）惯性：物体保持原 来的匀速直线运动状态 或静止状态 的性 质叫做惯性。惯性是物体的固有 属性， 与物体的受力情 况及运动状态 无关。质量是物体 惯 性大小的量度。由牛 顿 第二定律定 义的惯性质量 m=F/a 和由万有引力定律定 义的引力 质量 严格相等。惯性不是力，惯性是物体具有的保持 匀速直线运动 或静止状态 的性质、力是物体 对物体的作用， 惯性和力是 两个不同的概念。二）牛 顿第二定律定律 内容物体的加速度 a 跟物体所受的合外力 成正比，跟物体的 质量 m 成反比。公式：理解要点：因果性： 是产生加速度 a 的原因

3、， 它们同时产生，同 时变 化，同时存在，同 时消失；方向性： a 与 都是矢量，方向 严格相同；瞬 时性和对应 性：a 为某时刻某物体的加速度， 是该时 刻 作用在 该物体上的合外力。（三）力的平衡平衡 状态指的是 静 止或匀 速直线运动状态 。特点：。平衡 条件共点力作用下物体的平衡 条件是所受合外力 为零，即 。平衡条件的推 论（1）物体在多 个共点力作用下 处于平衡状态，则其中的一 个力 与余下的力的合力等大反向；（2）物体在同一平面 内的三个不平行的力作用下， 处于平衡 状 态，这三个力必为共点力；（3）物体在三 个共点力作用下 处于平衡状态时，图示这三个力 的有向 线段必构成闭合三

4、角形。四）牛 顿第三定律两个物体之 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，公式可 写为 。（五）力 学基本单位制： （在国际 制单位中）1. 作用力 与反作用力的二力平衡的 区别内容作用力和反作用力二力平衡受力物体作用在 两个相互作用的物体 上作用在同一物体上依赖关系同时产生，同 时消失相互依存，不可 单独 存在无依 赖关系，撤除一 个、另 一个可依然存在，只是不再 平衡叠加性两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力运动效果可相互抵消， 可叠加，可求合力，合力 为 零；形 变效果不能抵消力的性质一定是同性 质 的力可以是同性 质 的力也可以不 是同性 质的力2

5、. 应用牛顿第二定律解 题的一般步 骤确定 研 究对象；分析研究对象的受力情 况画出受力分析 图并找出加速度方向；建立直角坐 标系，使尽可能多的力或加速度落在坐 标轴 上，并 将其余分解到 两坐标轴 上；分别沿 x 轴方向和 y 轴方向应用牛顿第二定律列出方程； 统一单位，计算数值。解决共点力作用下物体的平衡 问题 思路1）确定研究对象：若是相 连接的几 个物体处于平衡状态，要 注意“整体法”和“隔离法”综的合运用；（2）对研究对象受力分析， 画好受力 图；（3）恰当建立正交坐 标 系，把不在坐 标轴 上的力分解到坐 标轴 上。建立正交坐 标系的原 则是让尽可能多的力落在坐 标轴上。（4）列平

6、衡方程，求解未知量。求解共点力作用下物体的平衡 问题 常用的方法（1）有不少三力平衡 问题，既可从平衡的 观点（根据平衡 条件 建立方程求解）平衡法，也可 从力的分解的 观点求解分解法。 两种方法可视具体问题灵 活运用。（2）相似三角形法： 通过力三角形 与几何三角形相似求未知力。 对解斜三角形的情 况更显优势 。（3）力三角形 图解法， 当物体所受的力 变化时，通过对几个特 殊状态画出力图（在同一 图上）对比分析，使 动态问题静态 化，抽象 问题形象化， 问题将变 得易于分析 处理。处理临界问题和极值问题 的常用方法 涉及临界状态的问题叫临界问题。临界状态常指某 种物理现象由 量变到质变过

7、渡到另一 种物理现象的连接状态，常伴有 极值问题 出 现。如：相互挤压的物体 脱离的临界条件是压力减为零；存在摩擦的 物体 产生相 对滑动的 临界条件是 静摩擦力取最大 静摩擦力，弹簧上的 弹力由斥力 变为拉力的 临界条件为弹力为零等。临界问题 常伴有特征字眼出 现，如“恰好”、刚“刚”等，找准临界 条件与极值条 件，是解 决临界问题与极值问题 的关键。例 1. 如图 1 所示，一 细线的一端固定于 倾角为 45的光滑楔形滑 块 A 的顶端 P 处，细线另一端拴一质量为 m 的小球。 当滑块以 2g加速度向左 运动时，线中拉力 T 等于多少？解析：当小球和斜面接 触，但两者之 间无压力时，设滑

8、块的加速 度 为 a此时小球受力如 图 2，由水平和 竖直方向状态可列方程分 别为：解得：由滑 块 A 的加速度 ，所以小球 将飘离滑 块 A，其受力 如图 3 所示，设线和竖直方向成 角，由小球水平 竖直方向 状态可列 方程解得：例 2. 如图 4 甲、乙所示， 图中细线均不可伸 长，物体均处于平衡 状态。如果突然把 两水平细线剪断，求剪断瞬间小球 A、B 的加速度 各是多少？（ 角已知）解析：水平细线剪断瞬间拉力突变为零，图甲中 OA 绳拉力由 T 突变为 T ，但是图乙中 OB 弹簧要发生形变需要一定 时间，弹力不能 突变。（1）对 A 球受力分析，如 图 5（a），剪 断水平细线后，球

9、 A 将做圆周运动，剪断瞬间，小球的加速度 方向沿 圆周的切 线方向。（2）水平细线剪断瞬间，B 球受重力 G和弹簧弹力 不变，如 图 5（b）所示， 则小结：（ 1）牛顿第二定律是力的瞬 时作用规律，加速度和力同 时产生、同 时变化、同 时消失。分析物体在某一 时刻的瞬时加速度， 关键是分析 该瞬时前后的受力情 况及其变化。（2 ）明确两种基本模型的特点：轻绳的形变可瞬时产生或恢复，故绳的弹力可以瞬 时突变。轻弹簧（或橡皮 绳）在两端均联有物体 时，形变恢复需较长 时间，其弹力的大小与方向均不能突 变。例 3. 传送带与水平面夹角 37，皮带以 10m/s 的速率运动，皮带 轮沿顺时针 方向

10、转动 ，如图 6 所示。今在 传送带上端 A 处 无初速地 放上一 个质量为的小物 块，它与传 送带间的动摩擦因 数为0.5 ，若传送带A 到 B 的长度为 16m，g 取，则物体从 A 运动到 B 的时间为 多少？解析： 由于，物体一定沿 传送带对 地下移，且不会与传 送带相对静止。设从物块刚放上到皮带速度达 10m/s ，物体位移为 ，加速度 时 间 ， 因 物 速 小 于 皮 带 速 率 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 ， ，方向沿斜面向下。皮带长度。设从物块速率为到B 端所用时间为 ，加速度 ，位移 物块速度大于皮 带速度，物 块受滑 动摩擦力沿斜面向上，有：舍去）所用总时间例 4

11、. 如图 7，质量的小 车停放在光滑水平面上，在小 车右端施加一水平恒力 F=8N。当小车向右运动速度达到 3m/s 时，在小 车的右端轻放一质量 m=2kg 的小物块，物块与小车间的动摩擦因 数 ，假定小 车足够长 ，问：（ 1 ）经过多长时间物块停止与小车间的相对运动？ （2）小物块从放在 车上开始经过所通过的位移是多少？（g 取）解析：（1）依据题意，物 块在小车上停止 运动时，物块与小车保持相 对静止，应具有共同的速度。 设物块在小车上相对运动时间为 t，物 块、小 车受力分析如 图 8：物块放上小 车后做初速度 为零加速度 为 的匀加速直线运动 ，小 车做加速度 为 匀加速 运动。由

12、牛顿运动 定律：物块放上小 车后加速度：小车加速度：由 得：（2）物块在前 2s 内做加速度为 的匀加速运动，后 1s 同小车 一起做加速度 为 的匀加速 运动。以系统为研 究对象：根据牛 顿运动定律，由得：物块位移例 5. 将金属块 m 用压缩的轻弹簧卡在一 个矩形的箱中，如 图 9 所示，在箱的上 顶板和下底板装有 压力传感器，箱可以沿 竖直轨道运 动。当箱以 的加速度 竖直向上做 匀减速运动时 ，上顶板的 传感器显示的压力为 6.0 N ，下底板的 传感器显示的压力为 10.0 N 。 （取 ）（ 1）若上顶板传感器的示 数是下底板 传感器的示 数的一半， 试 判断箱的运动情况。2）若上

13、顶板传感器的示 数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？启迪：题中上下 传感器的 读数，实际上是告 诉我们顶板和弹簧对 m 的作用力的大小。 对 m 受力分析求出合外力， 即可求出 m 的加速 度，并进一步确定物体的 运动情况，但必 须先由题意求出 m 的值。解析：当减速上升 时，m 受力情 况如图 10 所示：（1）故箱体 将作匀速运动或保持 静止状态 （2 ）若，则即箱体将向上匀加速或向下 匀减速运动，且加速度大小大于、 等例 6. 测定病人的血沉有助于 对 病情的判 断。血液由 红血球和血 浆 组成，将血液放在 竖直的玻璃管 内，红血球 会匀速下沉，其下沉的速 度称为血沉，某人血沉

14、为 v，若把红血球看成半 径为 R 的小球，它在 血浆中下沉 时所受阻力 ， 为常数，则红 血球半 径 R 。（设血浆密度为 ，红血球密度 为 ）解析： 红血球受到重力、阻力、浮力三 个力作用 处于平衡 状态 ， 由于 这三个力位于同一 竖直线上，故可得即得：如图 1 所示，在原 来静止的木箱 内，放有 A 物体， A 被一伸 长 的弹簧拉住且恰好 静止，现突然发现 A 被弹簧拉动，则木箱的 运动 情况可能是（ ）加速下降B. 减速上升匀速向右运动D. 加速向左 运动如图 2 所示，固定在水平面上的光滑半球，球心 O的正上方固 定一个小定滑 轮，细绳 一端拴一小球，小球置于半球面上的 A 点，

15、另一端绕过定滑轮，如图所示。今 缓慢拉绳使小球从 A 点滑到半球 顶点，则此过程中，小球 对半球的 压力大小 N 及细绳的拉力 T 大小 的变化情 况是（）N 变大，T 变大B. N 变小，T 变大C. N 不变，T变小 D. N 变大，T 变小一个物块与竖直墙壁接触，受到水平推力 F的作用。力 F 随时 间变化的规律为 （常量 k0 ）。设物块从 时刻起由静止开 始沿墙壁竖直向下滑 动，物块与墙壁间的动摩擦因数为，得到物块与竖直墙壁间的摩擦力 f 随时间 t 变化的图象，如图 3 所示，从 图线 可以得出（）在时间内 ，物块在竖直方向做 匀速直线运动在 时间内，物块在竖直方向做加速度逐 渐减

16、小的加速 运 动物块的重力等于 a物块受到的最大 静摩擦力总等于 b如图4 所示，几个倾角不同的光滑斜面具有共同的底 边 AB，当物体由静止沿不同的 倾角从顶端滑到底端，下面哪些说法是正确的？A. 倾角为 30 时所需 时间最短倾角为 45 所需时间最短倾角为 60 所需时间最短如图5 所示，质量为 M 的木板，上表面水平，放在水平桌面上， 木板上面有一 质量为 m 的物 块，物 块与木板及木板 与桌面 间的动摩 擦因数均为 ，若要以水平外力 F将木板抽出，则力 F 的大小至少 为B.D.) A.B.D.C.一个质量不计的轻弹簧，竖直固定在水平 桌面上，一 个小球从 弹簧的正上方 竖直落下，从

17、小球与弹簧接触开始直到 弹簧被压缩 到最 短的 过程中，小球的速度和加速度的大小 变化情 况是（ ）A. 加速度越 来越小，速度也越 来 越小加速度先 变小后 变大，速度一直是越 来越小加速度先 变小，后又增大，速度先 变大，后又 变小加速度越 来越大，速度越 来越小质量 的物体在拉力 F 作用下沿 倾角为 30 的斜面斜向上 匀加速运动，加速度的大小 为，力F 的方向沿斜面向上，大小为 10N 。运动过程中，若突然撤去拉力 F，在撤去拉力 F 的瞬间物 体的加速度的大小是 ；方向是 。如图 6 所示，倾斜的索道与水平方向的 夹角为 37 ，当载物车 厢加速向上 运动时，物 对车厢底板的压力为

18、物重的 1.25 倍，这时物 与车厢仍然相对静止，则车厢对 物的摩擦力的大小是物重的 倍。如图 7 所示，传送带 AB 段是水平的， 长 20 m，传送带上各点 相对地面的速度大小是 2 m/s ，某物 块与传 送带间的动摩擦因 数为 0.1 。现将该物块轻轻地放在传送带上的 A 点后，经过多长时间到达 B 点？（ g 取 ）鸵鸟 是当今世界上最大的 鸟。有人说它 不会飞是因为翅膀退化 了，如果鸵鸟长了一副与身体大小成比例的翅膀， 它是否就能 飞起来 呢？这是一个使人极感兴趣的问题，试阅读下列材料 并填写其中的空 白处。鸟飞翔的必要 条件是空气的上举力 F 至少与体重 Gmg 平衡，鸟扇动翅膀

19、获得的上举力可表示 为，式中 S 为鸟翅膀的面 积，v 为鸟飞 行的速度， c 是恒量， 鸟类 能飞起的 条件是，即，取等号时的速率 为临界速率。我们作一个简单的几何相似性假 设。设鸟的几何 线度为 ，质量 体积 ，于是起 飞的 临界速率。燕子的滑翔速率最小大约为 20 km/h ，而鸵鸟的体长大约是燕子的 25 倍，从而跑动 起飞的临界速率 为km/h ，而 实际上鸵鸟的奔跑速度大 约只有 40km/h ，可见，鸵鸟是飞不起来的，我们在生活中 还可以看到， 像麻雀 这样的小鸟，只需从枝头跳到空中，用翅膀拍打一 两下，就可 以飞起来。而像天鹅这样 大的飞禽，则首先要沿着地面或水面奔 跑一 段才

20、能起 飞，这是因为小鸟的，而天鹅的。如图 8 所示，A、B 两个物体靠在一起放在光滑水平面上， 它 们的质量分 别为。今用水平力 推 A，用水平力拉 B， 和 随时间变 化的 关系是。求 从t=0 到 A、B 脱离，它们 的位移是多少？如图 9 所示，在 倾角为 的长斜面上有一 带风 帆的滑 块，从静 止开始沿斜面下滑，滑 块质量为 m，它与斜面间的动摩擦因 数为 ， 帆受到的空 气阻力 与滑块下滑速度的大小成正比，即。（1）写出滑 块下滑加速度的表 达式。（2）写出滑 块下滑的最大速度的表 达式。（3）若，从静 止下滑的速度 图象如图所示的曲线，图中直线是 t0 时的速度图线的切线，由此求出

21、 和如图 10 所示，一个弹簧台秤的秤 盘和弹簧质量均不计，盘内 放一个质量 的静止物体 P，弹簧的劲度系 数。现施加给P一个竖直向上的拉力 F，使P从静止开始向上做 匀加速运动。 已知在头 0.2s 内 F 是变力，在 0.2s 以后，F 是恒力，取，求拉力 F 的最大 值和最小 值。【试题答案】ABD解析：木箱未运动前， A 物体处于受力平衡 状态，受力情况：重 力 mg 、箱底的支持力 N、弹簧拉力 F 和最大的 静摩擦力 （向左） ， 由平衡 条件知：物体 A 被弹簧向右拉 动（已知），可能有 两种原因，一 种是弹 簧拉力 （新情况下的最大 静摩擦力），可见 ，即最大静 摩擦力减小了，

22、由 知正压力 N 减小了，即发生了失重现象， 故物体运动的加速度必然 竖直向下，由于物体原 来静止，所以木箱 运 动的情 况可能是加速下降，也可能是 减速上升， A 对 B 也对。另一种原因是木箱向左加速 运动，最大 静摩擦力不足使 A 物体 产生同木箱等大的加速度，即的情形， D 正确。匀速向右 运动的情形中 A 的受力情 况与 原来静 止时 A 的受力情 况相同，且不 会出现直接由静止改做匀速运动的情形，C 错。C小球受力如 图 11（甲）， T、N、G 构成一封闭三角形。由图 11（乙）可 见，AB 变短，OB 不变，OA 不变，故 T 变小，N不变BC在 时间内，物块受到的摩擦力小于物 块受到的重力， 物块向 下做加速运动，A错。滑动摩擦力随正压力的增大而逐 渐增大，合外 力逐渐减小，加速度逐 渐减小，B 对。当摩擦力不再 随正压力的变化 而变化时，一定是静摩擦力了。 静摩擦力的大小恰好 与重力平衡，所 以物块受的重力等于 a，C 对。最大静摩擦力 随正压力的增大而增大， 不会总等于 b，D 错。B解析： 设沿一一般斜面下滑， 倾角为 ，长为 ，物体沿斜面做 初速为