1、第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律1. 牛顿第一定律牛顿第一定律2. 实验：探究加速度与力实验：探究加速度与力,质量质量的关系的关系3. 牛顿第二定律牛顿第二定律4. 力学单位制力学单位制5. 牛顿第三定律牛顿第三定律6. 用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题(一一)7. 用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题(二二)学法指导学法指导 应用牛顿运动定律解决动力学问题，要对物应用牛顿运动定律解决动力学问题，要对物体进行受力分析，进行力的分解和合成；要对体进行受力分析，进行力的分解和合成；要对物体运动规律进行分析，然后根据牛顿第二定物体运动规律进行分析，然后根据牛顿第二定律，把物
2、体受的力和运动联系起来，列方程求律，把物体受的力和运动联系起来，列方程求解解. .这是对多方面力学知识、分析综合能力、这是对多方面力学知识、分析综合能力、推理能力、应用数学知识解决物理问题的能力推理能力、应用数学知识解决物理问题的能力的综合考查。的综合考查。 注意运动定律的适用范围：研究对象必须注意运动定律的适用范围：研究对象必须是可以看成质点的低速运动的宏观物体。是可以看成质点的低速运动的宏观物体。 学会用整体法、隔离法进行受力分析。学会用整体法、隔离法进行受力分析。 理解超重、失重的概念理解超重、失重的概念 。 高考热点高考热点 应用应用牛顿运动定律牛顿运动定律解题是历年高考的重点和热解题
3、是历年高考的重点和热点，不仅在力学中而且在热学、电磁学中都有涉点，不仅在力学中而且在热学、电磁学中都有涉及，高考考查牛顿运动定律只有两种情况：已知及，高考考查牛顿运动定律只有两种情况：已知受力求运动和已知运动求受力，对于在运动中两受力求运动和已知运动求受力，对于在运动中两物体追击问题和一个物体两次不同受力情况，两物体追击问题和一个物体两次不同受力情况，两次不同运动情况以及正交方向上一个物体受力变次不同运动情况以及正交方向上一个物体受力变化的题目仍应予以重视，再就是化的题目仍应予以重视，再就是牛顿运动定律牛顿运动定律在在圆周运动圆周运动中的应用是每年必考的内容，弹簧和实中的应用是每年必考的内容，
4、弹簧和实验问题这几年有所侧重，连接体问题亦受高考命验问题这几年有所侧重，连接体问题亦受高考命题专家的青睐。题专家的青睐。 要点总结要点总结牛顿运动定律12伽利略实验第一定律 内容意义控制变量法研究加速度第二定律的内容第二定律 表达式：F=ma（注意：方向性、瞬时性）超重和失重适用范围：宏观物体、低速运动内容第三定律 表达式：F =-F （负号表示方向关系）作用力和反作用力与一对平衡力区别联系隔离法选取研究对象整体法物体受的外力受力分析注意相互作用力的关系解题方法力的合成法列方程和判断正交分解法已知受力求运动情况两类基本问题已知运动情况求受力1. 1.牛顿第一定律牛顿第一定律 牛顿第一定律（即惯
5、性定律）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，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。直到有外力迫使它改变这种状态为止。（1）理解要点：）理解要点： 运动是物体的一种属性，物体的运动不需要运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。力来维持。 它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变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。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为
6、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，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。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，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，第一定律定性地给出了力与运动的关系，例，第一定律定性地给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。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）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。或静止状态的性质叫做惯性。 惯性是
7、物体的固有属性，与物体的受力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。情况及运动状态无关。 质量是物体惯性大小的量度。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由牛顿第二定律定义的惯性质量m=F/a和和由万有引力定律定义的引力质量严格相等。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。体的作用，惯性和力是两个不同的概念。2. 2.实验：加速度与力实验：加速度与力, ,质量的关系质量的关系 （1
8、）.物体运动状态的变化快慢，即加速度大小物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。与力有关，也与质量有关。 （2）半定量的探究加速度和力、物体质量的）半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，用控制变量法进行实验。关系，用控制变量法进行实验。 （3）实验结论：）实验结论： 当物体质量一定时，物体的加速度应该随当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大。着力的增大而增大。 当力大小相同时，物体质量越大，运动状当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小。态越难以改变，所以质量越大，加速度越小。 力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方力是矢量，
9、加速度也是矢量，加速度的方向和物体所受力的方向相同。向和物体所受力的方向相同。 3.3.牛顿第二定律牛顿第二定律（1) 牛顿第二定律牛顿第二定律：物体的加速度跟作用：物体的加速度跟作用力（合外力）成正比，跟物体的质量成反比。力（合外力）成正比，跟物体的质量成反比。当物体的质量一定时，物体的加速度与当物体的质量一定时，物体的加速度与物体所受的合外力成正比。物体所受的合外力成正比。当物体所受的作用力一定时，物体的加当物体所受的作用力一定时，物体的加速度与物体的质量成反比（或与物体的质量速度与物体的质量成反比（或与物体的质量倒数成正比）。倒数成正比）。 数学表达式：数学表达式：Fkma当当F、m、a
10、的单位用国际单位时的单位用国际单位时k=1 力改变物体运动状态的过程：力改变物体运动状态的过程： 力作用在物体上瞬间物体产生一个力作用在物体上瞬间物体产生一个加速度，物体有了加速度之后，经过时加速度，物体有了加速度之后，经过时间的积累，运动物体的速度发生改变，间的积累，运动物体的速度发生改变，即物体的运动状态发生改变即物体的运动状态发生改变。（2）数学表达式数学表达式：F合合=ma （3）牛顿第二定律理解）牛顿第二定律理解要点要点： 矢量性：矢量性：a与与F合方向相同。合方向相同。 瞬时性：瞬时性：a与与F合是瞬时对应关系，同时产合是瞬时对应关系，同时产生，同时消失，同时变化。生，同时消失，同
11、时变化。 同体性：同体性：m、a与与F合都是对同一个物体而合都是对同一个物体而言。言。 因果性：合力是使物体产生加速度的原因。因果性：合力是使物体产生加速度的原因。 力的独立性：作用在物体上大的每个力的独立性：作用在物体上大的每个力都将独立地产生各自的加速度，与其它力都将独立地产生各自的加速度，与其它力无关，合力的加速度是这些加速度的矢力无关，合力的加速度是这些加速度的矢量和。量和。（4）用牛顿第二定律）用牛顿第二定律解题的一般步骤：解题的一般步骤： 选对象；选对象；分析力（画受力图）；分析力（画受力图）；建坐标；建坐标；分解力；分解力；列方程；列方程；解联立解联立方程，求解结果。方程，求解结
12、果。 力的平衡力的平衡 （1）平衡状态）平衡状态 指的是静止或匀速直线运动状态。指的是静止或匀速直线运动状态。 （2）平衡条件）平衡条件 共点力作用下物体的平衡条件是所共点力作用下物体的平衡条件是所受合外力为零。受合外力为零。（3）平衡条件的推论）平衡条件的推论 物体在多个共点力作用下处于平衡状态，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；则其中的一个力与余下的力的合力等大反向； 物体在同一平面内的三个不平行的力作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；用下，处于平衡状态，这三个力必为共点力； 物体在三个共点力作用下处于平衡状
13、态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时，图示这三个力的有向线段必构成闭合三角形。角形。4. 4.力学制单位力学制单位 （1）单位制：由基本单位和导出单位共同组）单位制：由基本单位和导出单位共同组成了单位制。国际单位制中有七个基本单位，即成了单位制。国际单位制中有七个基本单位，即千克、米、秒、开、安、摩尔、坎德拉。力学中千克、米、秒、开、安、摩尔、坎德拉。力学中有有千克、米、秒千克、米、秒在个基本单位，在力学中称为力在个基本单位，在力学中称为力学单位制。学单位制。 （2）在进行物理计算时，所有的已知量都用）在进行物理计算时，所有的已知量都用国际单位制中的单位
14、表示，只要正确地应用公式，国际单位制中的单位表示，只要正确地应用公式，计算的结果一定是国际单位制中的单位。因此解计算的结果一定是国际单位制中的单位。因此解题时没有必要将公式中的各个物理量的单位一一题时没有必要将公式中的各个物理量的单位一一列出，只要在式子末尾写出所求量的单位就可以列出，只要在式子末尾写出所求量的单位就可以了。了。 （3）在物理问题的运算中，根据公式即可以）在物理问题的运算中，根据公式即可以进行数字的计算也可以进行单位的计算，这为进行数字的计算也可以进行单位的计算，这为我们提供了对解题结果进行检验的方法。我们提供了对解题结果进行检验的方法。 5. 5.牛顿第三定律牛顿第三定律（1
15、）牛顿第三定律）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。相等，方向相反，作用在一条直线上。FF 内容内容 作用力和反作用力作用力和反作用力 二力平衡二力平衡 受力物体受力物体 作用在两个相互作用的物体作用在两个相互作用的物体上上 作用在同一物体上作用在同一物体上 依赖关系依赖关系 同时产生，同时消失相互依同时产生，同时消失相互依存，不可单独存在存，不可单独存在 无依赖关系，撤除一无依赖关系，撤除一个、另一个可依然存个、另一个可依然存在，只是不再平衡在，只是不再平衡 叠加性叠加性 两力作用效果不可抵消，不两力作用
16、效果不可抵消，不可叠加，不可求合力可叠加，不可求合力 两力运动效果可相互两力运动效果可相互抵消，可叠加，可求抵消，可叠加，可求合力，合力为零；形合力，合力为零；形变效果不能抵消变效果不能抵消 力的性质力的性质 一定是同性质的力一定是同性质的力 可以是同性质的力也可以是同性质的力也可以不是同性质的力可以不是同性质的力 （2）作用力与反作用力的二力平衡的区别）作用力与反作用力的二力平衡的区别 6. 6.用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题( (一一) )（1）动力学的两类基本问题：）动力学的两类基本问题： 已知物体的受力情况，要求确定物体的运已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况动情况
17、 处理方法：已知物体的受力情况，可以求处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以求出出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，再利用物体的初始条件（初位物体的加速度，再利用物体的初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度，也就是确定了物体的运动情体的位移和速度，也就是确定了物体的运动情况。况。 已知物体的运动情况，要求推断物体的受已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况。力情况。 处理方法：已知物体的运动情况，由运动处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定
18、律就可学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况。情况。 应用牛顿第二定律解题的规律分析应用牛顿第二定律解题的规律分析(直线直线运动运动) 动力学的两类基本问题的解题基本思路：动力学的两类基本问题的解题基本思路： 不论求解哪一类问题，加速度是解题的不论求解哪一类问题，加速度是解题的桥梁和纽带，是顺利求解的关键桥梁和纽带，是顺利求解的关键力力受力分析受力分析加速度加速度位移和速度位移和速度7. 7.用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题( (二二) )（1）力的平衡）力的平衡 平衡状态平衡状态 指的是静止或匀
19、速直线运动状态。指的是静止或匀速直线运动状态。 平衡条件平衡条件 共点力作用下物体的平衡条件是所受合外力为零。共点力作用下物体的平衡条件是所受合外力为零。 （2）平衡条件的推论）平衡条件的推论 物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中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；的一个力与余下的力的合力等大反向； 物体在同一平面内的三个不平行的力作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；用下，处于平衡状态，这三个力必为共点力； 物体在三个共点力作用下处于平衡状态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
20、合三角时，图示这三个力的有向线段必构成闭合三角形形（2）超重和失重：）超重和失重： 超重：超重： 当物体具有竖直向上的加速度（或分加速当物体具有竖直向上的加速度（或分加速度）时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉度）时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于自身重力的现象，称为超重。力大于自身重力的现象，称为超重。 失重：失重： 当物体具有竖直向下的加速度（或分当物体具有竖直向下的加速度（或分加速度）时，物体对支持物的压力或对悬加速度）时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力的现象，称为失挂物的拉力小于自身重力的现象，称为失重。重。 完全失重：当物体具有竖直向下的加完全失重：当物体具有
21、竖直向下的加速度等于速度等于g时，物体对支持物的压力或对悬时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象，称为完全失重。挂物的拉力等于零的现象，称为完全失重。 （3）注意几点：）注意几点： 超重不是重力的增加，失重不是重力的减超重不是重力的增加，失重不是重力的减小，在发生超重和失重时，只是视重的改变，而小，在发生超重和失重时，只是视重的改变，而物体所受的重力不变。物体所受的重力不变。 超重与失重现象与物体的运动方向，即速超重与失重现象与物体的运动方向，即速度方向无关，只取决于物体的加速度方向。度方向无关，只取决于物体的加速度方向。 在完全失重状态下，平常由重力产生的一在完全失重状态下，平常
22、由重力产生的一切物理现象都会完全消失。切物理现象都会完全消失。 如：单摆停摆；浸在液体重的物理不受浮力如：单摆停摆；浸在液体重的物理不受浮力作用；天平测不出质量；水银气压计失灵等等。作用；天平测不出质量；水银气压计失灵等等。 （4）动力学的两类基本问题：）动力学的两类基本问题： 已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况况 已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况。况。 （5）连接体问题）连接体问题 处理方法：整体法和隔离法处理方法：整体法和隔离法 在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，在应用牛顿第二定律解题时
23、，有时为了方便，可以取一组物体（一组质点）为研究对象（整体可以取一组物体（一组质点）为研究对象（整体法）。这一组物体一般具有相同的速度和加速度，法）。这一组物体一般具有相同的速度和加速度，但也可以有不同的速度和加速度。以质点组为研究但也可以有不同的速度和加速度。以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间的相互作用，对象的好处是可以不考虑组内各物体间的相互作用，这往往给解题带来很大方便。使解题过程简单明了。这往往给解题带来很大方便。使解题过程简单明了。本章易错点本章易错点错解警示之一错解警示之一：不理解：不理解“轻弹簧轻弹簧”的物理含义。的物理含义。弹簧的质弹簧的质 量不计量不计 错解警示之二错解警示之二：受力分析漏掉：受力分析漏掉重力重力。受力分析的时候只受力分析的时候只分析弹力，而往往分析弹力，而往往容易漏掉重力。容易漏掉重力。
