高中物理牛顿运动定律复习资料

牛顿运动定律章节复习一、概念和规律1．物体的运动状态和运动状态变化速度是描述物体运动状态的物理量。速度一定，则物体的运动状态保持不变；速度改变，就意味着物体的运动状态发生了变化。速度方向不变大小改变物体运动状态变化速度大小不变方向改变速度大小、方向均改变物体运动状态变化是因为有加速度，而力是产生加速度的原因；不同物体，受到相同的力的作用，产生的加速度不同，说明不同物体运动状态改变的难易程度不同。即不同的物体，惯性大小不同。2．惯性（1）定义：一切物体均具有保持匀速直线运动状态或静止状态不变的属性，这种属性就是惯性。（2）特性：惯性是物体的固有属性，与外界因素无关。（3）惯性的体现：F合=0时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态不变（即惯性维持物体运动状态不变）。①在相同外力作用下，不同质量的物体运动状态改变的难易程度不同，惯性越大的物体运动状态越难改变。②在外力作用下做变速运动的物体，只要外力一消失，物体立即以当时的速度做匀速直线运动。（4）惯性的量度：质量是物体惯性大小的量度。3．质量质量表示物体中所含物质的多少，对于确定的物体，m是确定的，与物体所处地理位置和状态无关。质量是惯性大小的量度，可以用m=F合/a来测量。4．牛顿第一定律（惯性定律）发现牛顿第一定律的历史过程：亚里士多德（认为力是维持物体运动的原因）——伽利略（力不是维持物体运动的原因，而是改变物体速度的原因）——笛卡尔（除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，且只沿直线运动）——牛顿（牛顿第一定律）（1）内容：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。（2）说明：①该定律指明了物体保持原有状态（匀速直线运动状态或静止状态）的条件是物体不受外力或所受外力的合力为零。（引申：若物体在某方向上不受外力或所受外力的合力为零，则该方向的运动状态保持不变。）②该定律揭示了惯性是物体的固有属性。③“迫使”揭示了加重的动力学含义：力是改变物体运动状态的原因，力是产生加速度的原因，维持物体运动靠的不是力而是惯性。④虽然是理想情况（不能用实验证明），但并不缺少事实基础。⑤第一次确立了物理实验在物理学研究中的基本地位。5．牛顿第二定律（是动力学的核心内容）（1）内容：物体的加速度跟物体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。（2）表达式：maF合注：该表达式成立的条件是式中各物理量必须取国际单位制单位。（3）对牛顿第二定律的理解：F、m、a是对于同一个物体而言的——同体性F和a时刻对应：同时产生、同时消失、同时变化——同时性a的方向与F的方向一定相同（与速度方向无关）——矢量性每个力各自独立地使物体产生一个加速度——独立性（详见力的独立作用原理）补充说明：①因果性（决定性）：合外力是产生加速度的原因，加速度是合外力作用的必然结果；F合F合≠0时12是决定a的内因；即tvvat/)(0是加速度的定义式、量度式，而a=F合/m才是加速度的决定式。②瞬时性（同时性）：a=F合/m。即加速度与合外力同时产生、同时变化、同时消失，对一物体施力的瞬时，物体获得加速度，但不同时获得速度。③适用范围和条件：宏观物体低速空间，惯性参考系中。6．力的独立作用原理（1）内容：各力产生自己的加速度，不受其它力的影响；外力的合力产生物体的加速度；某方向的力产生该方向的加速度。（2）表达式：mFa/11；mFa/22，mFa/合xxmaF，yymaF，22yxaaa7．牛顿第三定律（1）内容：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。（2）表达式：1221FF（3）说明：①同时性：作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们没有时间上的先后顺序。②相互性：相互作用的两个力互为作用力和反作用力，谁叫作用力都可以。③定律的适用范围：适用于宏观物体和微观粒子间。归结为：等值、反向、共线、异物、同时、同性、效果独立二、概念、规律间的区别与联系1．质量与惯性（1）惯性是物体维持运动的本领和属性，虽有大小之分，但它并不是物理量，故只有相对大小，没有定量意义，也没有方向（例如：不能说5kg的物体具有5kg的惯性，也不能说向南运动的物体具有向南的惯性）。（2）质量是衡量物体惯性大小的“尺子”，惯性大小完全由质量决定。质量是物理量，既有相对大小，又能赋予量值（即有确切大小），还满足一定的运算规则（代数运算法则）。（3）尽管质量的大小决定着惯性的大小，即质量越大的物体，其惯性越大，但是，如果物体的质量加倍，我们也绝对不能认为其惯性也加倍。2．惯性与惯性定律惯性指的是物体维持运动的本领和属性。惯性定律所阐述的是物体在惯性维持下的运动规律以及在受到外界干扰时的行为。3．质量与重力质量（标量）重力（矢量，方向竖直向下）物理意义物体所含物质的多少，是物体自身的固有属性，是物体惯性大小的量度。由于地球的吸引而使物体受到的作用力表现不同质量的物体在相同外力作用下产生的加速度不同是产生重力加速度的原因随位置变化情况与位置无关同一物体，纬度越大，重力越大；高度越大，重力越小。称量工具天平、杆秤等测力计（弹簧秤）、台秤称量原理有固定转动轴物体的平衡原理，即0合M，与当地g值无关。有加速度时，若a=g（方向竖直向下），则工具失灵，只要a≠g，则示数准确。二力平衡原理，即0合F，测的是拉力或压力。平衡状态下，示数等于重力，有竖直方向加速度时，出现超、失重现象，示数与重力之差的绝对值为||ma。联系mgG344．作用力、反作用力与平衡力（1）联系：两个力等值、反向、共线。（2）区别：①一对作用力与反作用力连施力物带受力物一共涉及到两个物体，而一对平衡力涉及到三个物体（两个施力物体、一个受力物体）。②作用力与反作用力性质一定相同，而一对平衡力可以是性质不同的两个力。③作用力与反作用力一定同生、同变、同灭，而一对平衡力中一个力的变化不一定引起另一个力的变化。④一对平衡力作用在物体上的效果是使物体平衡，而作用力与反作用力各自产生各自的效果。2实验：探究加速度与力、质量的关系◆问题Ⅰ:1.什么是物体运动状态的改变?（怎样判断？）物体运动状态的改变就是速度发生了变化(大小、方向），即物体具有了加速度。2.产生物体运动状态改变的原因是什么?力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。3.物体运动状态改变的难易程度（即惯性）如何量度?质量大的物体运动状态难改变，即惯性大。质量小的物体运动状态易改变,即惯性小。质量是物体惯性大小的量度。◆问题Ⅱ:1.为什么要用两质量相等的小车?控制两物体的质量相等是为了保证质量不变。2.为什么木板要光滑，并且用小车而不用滑块?减小摩擦力。为了保证物体仅受绳的拉力作用，或者说物体的合力等于绳的拉力。3.盘中为什么要放数目不等的砝码?为了改变物体所受的作用力，满足实验要求。4.为什么要用夹子夹住两小车的两根细绳?为了让物体的运动时间相同。◆平衡摩擦力：使木板与水平方向有一定的夹角（即倾斜），从而使小车的重力沿平行于木板方向的分力能与小车所受摩擦力恰好平衡。可检验小车是否能在给一个初速度后即沿木板做匀速直线运动。如果平衡不足（即倾角偏小），则所得a-F图线不过原点，而是与F轴有交点；如果平衡过度（即倾角偏大），则所得a-F图线不过原点，而是与a轴有交点。但仍都是直线。◆将小车处的总质量用M表示，盘与其中砝码（或钩码）的总质量用m表示，实验中要保证mM的原因：用F表示绳中的拉力大小，则松开夹子后有mg－F=ma1，F=Ma2由于绳不可伸长，因此两处的速度及加速度大小均时时相等，即a1=a2因此有mg=（m+M）a，所以Mmmga而实验中取F≈mg，即a应很小，因此需有mM。◆实验结论：质量相同的物体，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比；在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比。3牛顿第二定律◆11NN的的定定义义：：把把能能够够使使质质量量是是11kkgg的的物物体体产产生生11mm//ss22的的加加速速度度的的这这么么大大的的力力定定义义为为11NN，，即即11牛牛==11千千克克··米米//秒秒22在定义了1N的基础上牛顿第二定律可由F=kma简化为F=ma，即公式k取1的前提是公式中的物理量均用国际单位制单位。5◆下列说法正确的是只有11.物体合外力减小时，加速度一定减小2.物体速度为零，合外力一定为零3.物体合外力为零时，速度一定为零4.物体合外力减小时，速度一定减小5.物体的运动方向一定跟合外力的方向相同*6.物体的加速度大小不变一定受恒力作用（如没有“大小”二字则正确）7.根据m=F/a，物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比◆轻绳：绳的弹力可发生突变。当其他条件发生变化的瞬间，绳的弹力可以瞬时产生、瞬时改变或瞬时消失。（当绳被剪断时，绳的弹力瞬间消失）轻弹簧：弹簧的弹力不能发生突变。当其他条件发生变化的瞬间，可以认为弹簧的弹力不变。（当弹簧被剪断时，弹簧的弹力瞬间消失）轻杆：处于平衡状态的轻杆如果只有两端受力，则这两个力一定沿杆的方向，或者大小相等且都指向杆，或者大小相等且都背离杆。4力学单位制◆物理学在国际单位制中的基本单位共有7个，其中力学有三个基本单位：“米”、“千克”、“秒”，分别对应三个力学基本物理量：长度、质量、时间。力学中的其他单位都是导出单位。◆物理学的关系式确定了物理量之间的关系，也指它确定了物理量的单位间的关系。即每个公式中相应物理量的单位也可用公式计算。如，F=ma，则1N=1kg×1m/s2。5牛顿第三定律◆向前行进中的车辆，驱动轮（主动轮）给地面向后的作用力，因此驱动轮（主动轮）受地面向前的摩擦力；从动轮（被动轮）是由于受地面的摩擦力而转动的，因此可判断从动轮（被动轮）所受地面的摩擦力向后。传送带问题中主动轮与皮带及被动轮与皮带间摩擦力的方向也可用此原理分析。◆由于相互作用力各自产生效果，因此在分析一对相互作用力作用效果为何不同时，应关注两个受力物体对同样大小的力的不同承受能力（如“以卵击石”）。如果其中一个物体有了加速度而另一个没有，则说明前者的合外力不是零而后者的是。6用牛顿运动定律解决问题（一）解题思路：已知运动情况，求受力情况由运动学公式求出a，然后根据正交分解法求未知量已知受力情况，求运动情况由正交分解法求出a，然后根据运动学公式求未知量◆应用牛顿运动定律解题的一般步骤：1.明确研究对象和研究过程2.画图分析研究对象的受力和运动情况（画图很重要，要养成习惯）3.进行必要的力的合成和分解（正交分解法）,注意选定正方向4.根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解5.对解的合理性进行讨论◆放在与水平方向成θ角的斜面上的物体，若给物体一定的初速度①当μ＝tanθ时,物体沿斜面匀速下滑；②当μ＞tanθ（μmgcosθ＞mgsinθ）时,物体沿斜面减速下滑；③当μ＜tanθ（μmgcosθ＜mgsinθ）时,物体沿斜面加速下滑。θ677用牛顿运动定律解决问题（二）◆平衡状态：指物体处于静止状态或匀速直线运动状态。处于平衡状态的物体，v不变，a=0。◆处于平衡状态的物体所受的力的关系：①若物体受到两个共点力作用处于平衡状态，则这两个力等值反向，物体受到的合外力为零。②若物体受到三个共点力作用处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等值反向,物体受到的合外力为零；若将任一个力沿另外两个力的作用线方向上分解，则得到的两个分力分别和与之共线的那个力等值反向。③若物体受到n个共点力处于平衡状态，则任意(n-1)个力的合力与第n个力等值反向,物体受到的合外力为零。◆共点力作用下物体的平衡条件：F合=0或Fx=0，Fy=0◆求解共点力作用下物体平衡的一般步骤①灵活选取研究对象；②将研究对象隔离出来，分析物体的受力情况并画受力示意图；③根据物体的受力特点选取适当的方法；④列出方程，求解方程，并检查答案是否完整，合理。◆台秤的示数在哪些情况下不等于人的重力？受其他作用力台秤沿竖直方向加速或减速运动台秤倾斜◆“视重”