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第四章牛顿运动定律
第四章 牛顿运动定律
知识网络
定律的内容
牛顿第一定律
惯性
定律的内容
牛顿第二定律
数学表达式
： F合＝ma
牛顿运动定律 定律的内容
牛顿第三定律
数学表达式
： F＝－F
1 2
两类基本问题
牛顿定律的应用 超重和失重
共点力的平衡
单位制
牛顿运动定律的适用范围宏观物体低速运动
： 、
牛顿运动定律是动力学的核心内容牛顿第一定律是牛顿物理学的基石牛
概述： 1． . ，
顿第二定律是牛顿物理学的核心正确地理解惯性熟练地运用牛顿第二定律解决问
. ，
题理解物体间的相互作用规律是本章学习的基本要求
， ， .
本章涉及了许多重要的研究方法如在牛顿第一定律的研究中采用的理想实
2． ， ：
验法牛顿第二定律中的控制变量法运用牛顿第二定律处理问题时常用的整体法与
； ；
隔离法等对这些方法要认真体会加深理解
， ， .
23GAOZHONGWULIGONGSHIDINGLIDINGLUTUBIAO
高中物理公式定理定律图表
、 、
一、 牛顿第一定律
一知识图解
、
理想斜面实验 伽利略对力与运动关系的探究
——— .
牛顿第一定律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 牛顿第一定律又叫惯性定律
牛顿第一定律 . （ ）
惯性与质量一切物体都具有要保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
： ，
这种性质叫做惯性质量是物体惯性大小的唯一量度
. .
二重要知识剖析
、
牛顿第一定律
1.
定律反映了物体不受外力作用时的运动规律静止或匀速直线运动其实际意义当物体
（1） ： . ：
受外力但合外力为零时物体将保持静止或匀速直线运动状态
， ， .
定律揭示了力与运动的关系力是改变物体运动状态的原因而不是维持物体运动的原因
（2） ： ， .
定律表明一切物体都有惯性
（3） .
惯性
2.
物体要保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质叫做惯性
（1） .
惯性是物体本身固有的属性惯性的大小反映物体运动状态改变的难易程度质量是物体
（2） ， .
惯性大小的唯一量度惯性与物体的受力情况和运动状态无关
， .
惯性的表现当物体不受外力或所受外力的合力为零时惯性表现为物体保持原来的速度
（3） ： ，
不变当物体受外力且所受合外力不为零时惯性表现为阻碍物体运动状态的改变
； ， .
三学习方法引导
、
例题 世纪末伽利略用实验和推理推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和
16 ， ，
运动的理论开启了物理学发展的新纪元在以下说法中与亚里士多德观点相反的是
， . ， （ ）
四匹马拉车比两匹马拉的车跑得快这说明物体受的力越大速度就越大
A． ，
一个运动的物体如果不再受力了它总会逐渐停下来这说明静止状态才是物体长时间不受力
B． ， ，
时的自然状态
“ ”
两物体从同一高度自由下落较重的物体下落较快
C． ，
一个物体维持匀速直线运动不需要受力
D． ，
都是亚里士多德的观点只有不是且与亚里士多德的观点相反
解析：A、 B、 C ， D ， .
答案
D
24第四章牛顿运动定律
二、 牛顿第二定律
一知识图解
、
内容物体的加速度跟物体所受的合外力 成正比跟物体的质量 成
： a F ， m
反比加速度的方向跟合外力的方向相同
牛顿第二定律 ， .
数学表达式
： F合＝ma
二重要知识剖析
、
牛顿第二定律反映的是加速度与力和质量的定量关系
1.
合外力和质量决定了加速度加速度不能决定力和质量
（1） ， .
大小决定关系加速度与合外力成正比与质量成反比
（2） ： .
方向决定关系加速度的方向总跟合外力的方向相同
（3） ： .
单位决定关系应用 计算时各量必须使用国际单位制的单位
（4） ： F＝ma ， .
牛顿第二定律是力的瞬时规律它说明力的瞬时作用效果是使物体产生加速度合力不为
2. ， .
零则产生加速度合力发生变化则加速度立即改变
， ； ， .
牛顿第二定律是矢量规律用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时可将物体
3. ， ，
所受各力正交分解在正交的方向上牛顿第二定律的分量形式为
， ： F=ma， F=ma.
x x y y
三学习方法引导
、
题型一牛顿第二定律的瞬时问题
例题 如图所示轻弹簧下端固定在水平面上一个
1 ， .
小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落
，
接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落在小球
.
下落的过程中下列说法中正确的是
， （ ）
小球刚接触弹簧瞬间速度最大
A．
从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
B．
从小球接触弹簧到达到最低点小球的速度先增大后减小
C． ，
从小球接触弹簧到达到最低点小球的加速度先减小后增大
D． ，
在小球的重力 跟弹簧的弹力大小相等的位置小球所
解析： mg F ，
受合力为零该位置为小球的平衡位置小球到达平衡位置前
， . ，
由牛顿第二定律有 的方向向下小球做加速运
mg＞F， mg-F=ma， a ，
动随着弹簧压缩量的增大弹力增大合力减小加速度减
， ， F ， ，
25GAOZHONGWULIGONGSHIDINGLIDINGLUTUBIAO
高中物理公式定理定律图表
、 、
小即小球做加速度逐渐减小的加速运动小球通过平衡位置以
， ；
后 的方向向上小球做减速运动由牛顿第二定律有
， mg＜F， a ， ，
随着弹力的继续增大合力增大加速度增大即小
F-mg=ma， F ， ， ，
球做加速度逐渐增大的减速运动直到速度减小到零小球到达最
， ，
低点
.
答案
CD
题型二牛顿第二定律的矢量性 正交分解应用
———
例题 如图所示一物块位于光滑水平桌面
2 1 ， F
上用一大小为 方向如图所示的力去推它
， F、 ，
使它以加速度向右运动若保持力的方向不变
a . 图
而增大力的大小则 1
， （ ）
变大 不变
A. a B. a
变小 因为物块的质量未知故不能确定变化的趋势
C. a D. ， a
应用正交分解法将推力分解如图
解析： F （
所示 由牛顿第二定律有 由 Fcosθ
θ
2 ）， F·cosθ=ma，
于力的方向不变 ， 因此 F′·cosθ=ma′， 因为 F′ Fsinθ F
所以
>F， a′>a. 图
答案 2
A
26第四章牛顿运动定律
三、 牛顿第三定律
一知识图解
、
作用力和反作用力物体间相互作用的一对力
： .
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
： ， ，
在同一条直线上
.
牛顿第三定律
数学表达式
： F＝－F
1 2
牛顿运动定律的适用范围宏观物体低速运动惯性参考系
： 、 、
二重要知识剖析
、
作用力与反作用力的关系 两个力的大小相等方向相反作用在同一条直线上
： （1） 、 、 ； （2）
两个力同时产生同时变化同时消失 具有同时性 两个力的性质相同 两个力作
、 、 ——— ； （3） ； （4）
用在两个不同的物体上它们的作用效果不能互相抵消
， .
三学习方法引导
、
题型作用力与反作用力和一对平衡力的区别
例题 关于作用力与反作用力和相互平衡的两个力的下列说法
1 作用力
中正确的是 名师经验谈：
， （ ） 与反作用力和一对平
作用力与反作用力一定是同一性质的力 衡力的最重要的区别
A.
作用力与反作用力大小相等方向相反因而可以互相抵消 是 作用力与反作用
B. ， ， ：
力的受力物体是两个
相互平衡的两个力的性质可以相同也可以不同
C. ， ， 不同的物体 而一对
相互平衡的两个力大小相等方向相反同时出现同时消失 ，
D. ， ， ， 平衡力是同一个物体
答案 所受的力 作用效果
AC ，
例题 如图所示用水平外力将木块压在竖 互相抵消
2 ， F .
直墙面上而保持静止状态下列说法中正确的
， F
是
（ ）
木块重力与墙对木块的静摩擦力平衡
A．
木块重力与墙对木块的静摩擦力是一对作用力与反作用力
B．
水平力与墙对木块的正压力是一对作用力与反作用力
C． F
木块对墙的压力的反作用力与水平外力是一对平衡力
D． F
答案
AD
27GAOZHONGWULIGONGSHIDINGLIDINGLUTUBIAO
高中物理公式定理定律图表
、 、
四、 牛顿运动定律的应用
一知识图解
、
已知物体的运动情况求物体的受力问题
， .
两类动力学问题
已知物体的受力情况求物体的运动问题
， .
视重物体对水平支持物的压力或对竖直悬挂物的拉力
： .
现象视重大于重力
： .
超重
特点物体具有竖直向上的加速度
超重和失重 ： .
牛 现象视重小于重力
： .
顿
运 特点物体具有竖直向下的加速度
失重 ： .
动
现象视重等于零
定 ： .
特例完全失重
律
： 特点竖直向下的加
的 ：
速度
应 a=g.
用
共点力作用下物体的平衡状态静止状态或匀速直线运动状态
： .
F=0
x
平衡条件物体所受合外力等于零即
： ， F合=0
共点力的平衡 F=0
y
二力平衡
F=-F
1 2
平衡条件的推论 三力平衡
F=-F
1 23
多力平衡
F=-F
1 n-1
二重要知识剖析
、
解决动力学的两类问题时加速度是联系力与运动的桥梁和纽带
1. ， .
物体处于超重或失重状态时物体的视重与物体静止时不同但物体的重力不受影响
2. ， ， .
28第四章牛顿运动定律
三学习方法引导
、
例题 以 的速度行驶的无轨电车在关闭发动机以后
1 v=15 m/s ， ，
经过 停下0 来电车的质量是 求电车受到的阻力
10 s ， 4.0×103kg. .
电车的受力分析如图所示
解 根 析 据 ： 运动学的规律 . v 0 F合
：
v-v 0-15 F f v 0 =0
a= t 0 = m/s2=-1.5 m/s2
t 10 G
根据牛顿第二定律
：
F=ma=4.0×103×（-1.5） N=-6000 N
电f 车受到的阻力大小为 方向与运动方向相反
6000 N， .
例题 法国人劳伦特菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界进行了
2 ·
超高空特技跳水表演他从 高的塔上跳下准确地落入水池中
， 30 m .
已知水对他的阻力包括浮力是他的重力的 倍他在空中时
（ ） 3.5 ，
空气对他的阻力是他的重力的 倍为了保证他的安全水池的
0.2 . ，
深度至少是多少米
？ （g=10 m/s2）
人在空中下落的过程由牛顿第二定律得
解析： ， mg-F f1 =ma 1
落到水面时由运动学规律有
， v=姨2aH
人在水中减速运动时由牛顿第二定律1 得
， F -mg=ma
f2 2
减速过程由运动学规律有 v2
h=
2a
代入数据可得水池的深度至少2 为
， h=9.6 m.
例题 如图所示在倾角为的固定光滑
3 ， θ F
斜面上质量为 的物体受外力 和 的 2
， m F F
作用 方向水平向右 方向竖直1 向上2若 m
， F ， F . F
物体静止1 在斜面上则下2列关系正确的是
θ
1
注意
， ： 当物体处于平
（ ） 衡状态时， 物体在任
A. Fsinθ +Fcosθ=mgsinθ， F≤mg
何方向上合力均为零.
1 2 2
B. Fcosθ +Fsinθ=mgsinθ， F≤mg
1 2 2
C. Fsinθ -Fcosθ=mgsinθ， F≤mg
1 2 2
D. Fcosθ-Fsinθ=mgsinθ， F≤mg
1 对物2体 受力分析如2 图所示 处于平
解析： m ， m
衡状态合力等于零 N F
， . 2
沿斜面方向合力为零有
mgsinθ-Fcosθ-Fsinθ=0， m
沿竖直方向合力为零有 1 2 F
F+ Ncosθ-mg=0. θ 1
2
答案 mg
B
29
