高中物理精品讲义之--牛顿三定律

page1of11内容基本要求略高要求较高要求牛顿第一定律理解牛顿第一定律，理解惯性的概念用牛顿第一定律分析问题牛顿第二定律理解牛顿第二定律用牛顿第二定律分析力和运动的问题在复杂问题中应用牛顿第二定律，如在以后的曲线运动、电磁学中应用牛顿第二定律牛顿第三定律理解牛顿第三定律知识点1牛顿第一定律1．历史的回顾（1）亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因．亚里士多德是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家，他的著作是希腊文明的百科全书，内容涉及天文学、地理学、物理学、生物学、历史学、心理学、政治学、经济学以及美学、修辞、诗歌等等．亚里士多德集古代知识于一身，对世界的贡献之大，令人震惊．事实上，亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”这一观点尽管是错误的，但是我们不难看出其中明显含有静止惯性的思想．（2）伽利略的观点：力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．伽利略用“实验”+“科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点．伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想．它是建立在可靠的事实基础之上的．以事实为依据、抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．（3）笛卡儿的观点运动的物体如果没有其他原因，将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．2．牛顿第一定律（1）牛顿第一定律（Newtonfirstlawofmotion）：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．（2）牛顿第一定律阐述了三点物理思想．①说明物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止，即力不是维持物体运动的原因．②一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性．③一切物体受外力时，就会改变原来的运动状态，即外力是迫使物体改变运动状态的原因．（3）牛顿第一定律的意义①澄清了力的概念：力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因．②指出了力和运动的定性关系：不受外力作用的物体，将保持匀速直线运动状态或静止状态．③揭示了一切物体固有的属性——惯性．3．惯性知识点睛考试要求力和运动的关系：牛顿三定律page2of11牛顿第一运动定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性（inertia）．牛顿第一定律又叫做惯性定律（lawofinertia）．（1）惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性．（2）惯性与物体的受力情况及运动状态无关．（3）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，而力是物体对物体的作用，力是改变物体运动状态的原因，二者在概念上有着本质的区别．物体的惯性与其外界因素无关，只与物体本身有关．惯性大小的量度是质量．知识点2物体运动状态的改变1．物体运动状态的改变（1）所谓物体的运动状态，就是指物体在做机械运动时所处的一种状态，物体的运动状态可以用速度矢量来描述，速度本身是既有大小又有方向的状态量，可以说物体的运动状态指的就是物体的运动速度．运动状态的改变，指的是速度（大小或方向）发生改变，应该包括三种情况：①速度大小改变，方向不变；②速度大小不变，方向改变；③速度大小和方向都改变．（2）速度的变化量用符号“v”表示，与速度v一样，也是一个既有方向又有大小的矢量．其定义是：物体运动的末速度v与初速度0v的矢量差．其计算公式是：v=v－0v．本式是矢量式．只能运用矢量合成的平行四边形定则进行，同时要明确速度的方向性．2．力是物体产生加速度的原因（1）在运动学内容中，加速度的定义是：运动物体速度的变化与发生这一变化所用的时间的比值．其表达式是：0tvvat或者vat，加速度a是速度v对时间t的变化率．必须把速度的“变化率”vt与速度的“变化量”v严格区别开来．速度的变化率vt（即加速度）是描述物体速度变化快慢的物理量，而速度的变化量v是描述物体速度变化大小的物理量．（2）力是改变物体运动状态的原因，又因为物体运动状态发生变化的标志是物体速度的变化，而物体的速度变化又必然存在着运动的加速度．故此，力是使物体产生加速度的原因．【例1】伽利略的理想实验证明了（）A．要物体运动必须有力作用，没有力作用物体将要静止B．要物体静止必须有力作用，没有力作用物体就运动C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态【例2】关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是（）A．物体如果不受外力作用一定处于静止状态B．物体如果不受外力作用可能处于匀速直线运动状态C．物体在不受外力时，总保持静止状态和匀速直线运动状态D．物体在不受外力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态【例3】关于牛顿第一定律，以下说法正确的是（）A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的B．牛顿第一定律是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论C．根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因D．根据牛顿第一定律可知，力是改变物体速度的原因例题精讲page3of11【例4】下列物理现象中，可以用牛顿第一定律解释的是（）A．在跳高起跳时，人对地面的压力增大B．旋转雨伞，其边缘的水沿切线方向飞出C．用铲子往锅炉里送煤D．从正在竖直上升的气球上落下的重物做竖直上抛运动【例5】如图所示，在匀速行驶的车上，一小球吊在车厢顶上，车底板上的A点在小球正下方，若小球上面的细线被烧断，则小球落在（）A．A点B．A点前方C．A点后方D．不能确定【例6】正在行驶的汽车，如果作用在汽车上的一切外力突然消失，那么汽车将（）A．立即停下来B．先慢下来，然后停止C．做匀速直线运动D．改变运动方向【例7】如果物体的运动状态发生了变化，说明该物体的（）A．速度方向一定发生了变化B．速度大小一定发生了变化C．加速度一定发生了变化D．受到的合外力一定不为零【例8】下列事例中，物体运动状态发生变化的是（）A．火车速度大小不变通过弯道B．小孩坐在秋千上来回摆荡C．沿平直公路匀速行驶的汽车D．月球绕地球运动【例9】关于惯性，下列说法正确的是（）A．只有静止或做匀速直线运动的物体才具有惯性B．处于任何运动状态的物体都有惯性C．物体运动速度越大，越不容易停下来，所以物体的速度越大，物体的惯性越大D．物体越重，物体的惯性越大【例10】关于惯性，下列说法正确的是（）A．惯性是一切物体的基本属性B．物体的惯性与物体的运动状态无关C．物体运动快，惯性就大D．惯性大小用物体的质量大小来量度【例11】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page4of11【例12】下列说法中正确的是（）A．运动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B．小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了C．一个小球被竖直上抛，当抛出后能继续上升，是因为小球受到了向上的推力D．物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性，与物体的速度大小无关【例13】下列关于惯性的说法中，正确的是（）A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B．百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了C．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关【例14】把一只盛有水的杯子，放在水平桌面边缘的纸条上，当抽动纸条时，发生的现象是（）A．快速抽动时，杯子随纸条一起运动B．慢慢抽动时，纸条被抽出，而杯子留在原处C．快速抽动时，纸条被抽出，而杯子留在原处D．无论快速抽动，还是慢慢抽动，杯子都随纸条一起运动【例15】汽车在高速公路上行驶，下列交通规则与惯性无关的是（）A．右侧通行B．系好安全带C．限速行驶D．保持车距【例16】下列情况可能存在的是（）A．物体的速度很大，但惯性很小B．物体的惯性很大，但质量很小C．物体的体积很大，但惯性很小D．物体所受合外力很大，但惯性很小【例17】山西农民朱朝辉巧妙利用惯性在1999年6月20日驾驶摩托车飞越了山西壶口的黄河，令人叹为观止，为了安全，表演者在摩托车落地时，应让（）A．前轮先落地B．两轮同时落地C．后轮先落地D．以上情况都行【例18】火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回车上原处，这原因是（）A．人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已D．人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度page5of11【例19】下列实例中，属于防止惯性的不利影响的是（）A．跳远运动员跳远时助跑B．拍打衣服时，灰尘脱离衣服C．小型汽车驾驶员驾车时必须系安全带D．锤头松了，把锤柄的一端在水泥地上撞击几下，使锤头紧套在锤柄上【例20】汽车刹车之后现代社会汽车量大增，发生事故的一个重要原因是遇到意外情况时汽车不能立即停车，因为司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器需要一段时间，这段时间叫反应时间，在这段时间内汽车要前进一段距离，叫反应距离．从操纵器刹车到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离．以上两段距离之和即为汽车的停车总距离．下面是一个机警的司机开一辆保养得很好的汽车在干燥的公路上以不同的速度行驶时，测得的刹车后的反应距离和制动距离．速度υ/km·h-1反应距离s1/m制动距离s2/m停车总距离s/m4078155091322601120317015344980195473阅读后回答：（1）影响汽车制动距离的主要因素是什么？（2）在交通要道为什么要对机动车辆的最大速度进行限制？（3）你认为在雨雪天制动距离将怎样变化？司机在雨雪天应注意什么问题？知识点3牛顿第二定律1．牛顿第二定律（1）牛顿第二定律（Newtonsecondlaw）：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比．加速度的方向跟合力的方向相同．（2）数学公式：Fma合或者Fam合．（其中Fma合、、均取国际制单位）变形式Fam合是运动加速度的决定式，说明物体的加速度与所受的合力成正比，与物体的质量成反比．要与加速度的定义式vat区别开来．2．牛顿第二定律与牛顿第一定律的关系牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是牛顿第二定律的思想基础．牛顿第一定律反映的是不受外力作用时，物体保持原来运动状态的特性：牛顿第二定律则反映了在外力作用下物体加速度与哪些因素相关和物体运动状态改变的规律．3．牛顿第二定律的一般解题方法知识点睛page6of11（1）明确研究对象（2）进行受力分析和运动状态分析，画出示意图（3）求出合力F合（4）由Fma合列式求解用牛顿第二定律解题，就要对物体进行正确的受力分析，求合力．物体的加速度既和物体的受力相联系，又和物体的运动情况相联系，加速度是联系力和运动的纽带．故用牛顿第二定律解题，离不开对物体的受力情况和运动情况的分析．【例21】下列对牛顿第二定律的表达式Fma及其变形公式的理解，正确的是（）A．由Fma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B．由Fma可知，物体的质量与其的受合力成正比，与其运动的加速度成反比C．由Fam可知物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D．由Fma可知物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出【例22】下面说法正确的是（）A．物体的速度为零时，合外力一定为零B．物体的合外力为零时，速度一定为零C．物体的合外力减小时，速度一定减小D．物体的合外力减小时，加速度一定减小【例23】对牛顿第二定律的理解错误的是（）A．由Fma可知，F与a成正比，m与a成反比B．牛顿第二定律说明：当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C．加速度的方向总跟合力的方向一致D．当外力停止作用时，加速度随之消失【例24】在牛顿第二