第四章牛顿运动定律.docx
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第四章牛顿运动定律
知识点1:
牛顿第一定律（力学基本定律之一）
一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
解释：
Ø物体不受外力或所受外力和为零
Ø静止状态或匀速直线运动状态（平衡状态）
Ø物体受到外力且外力和不为零
Ø物体改变运动状态
知识点2:
惯性
一切物体在任何情况下都有保持原有运动状态不变的特性。
惯性是物体固有的属性。
解释:
Ø一切物体：
固体、液体、气体;
Ø任何情况：
静止或运动、快或慢、匀速或变速……
Ø运动状态:
静止或者运动
说明：
①惯性是物体的固有属性，与物体是否受力及运动状态无关．
②质量是惯性大小的量度．质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．
特别强调：
有的同学总认为“惯性与物体的运动速度有关，速度大，惯性大，速度小，惯性就小”，理由是物体的运动速度大，不容易停下来，产生这种错误的原因是把“惯性大小表示运动状态改变的难易程度”理解成“惯性大小表示把物体从运动变为静止的难易程度”，实际上，在受到相同阻力的情况下，速度大小不同的质量相同的物体，在相等的时间内速度的减小量是相同的，这说明它们的惯性是相同的，与速度无关。
生活案例：
●当汽车刹车时，人的脚底由于摩擦而随之静止，人的上身由于惯性，会保持继续向前运动的状态，所以刹车或减速时，人会前倾；
●当汽车加速时，人的脚底由于摩擦而随之静止，人的上身由于惯性，仍保持原来慢速行驶的运动状态，所以加速时，人会后仰。
总结:
牛顿第一定律：
一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
惯性：
物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质叫惯性。
Attention：
（1）牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的。
（2）牛顿第一定律阐明了力和运动的关系，当物体受到力的作用时，它的运动状态会发生改变，因此力是改变物体运动状态的原因。
（3）惯性是物体的属性，它与物体是否受力，是否运动，运动状态是否改变等均无关。
（4）惯性和力是两个实质完全不同的概念。
力是物体对物体的作用，惯性是物体本身固有的一种性质，它与外界因素无关。
（5）把物体惯性的表现说成是物体受到“惯性力”或者说“物体受到了惯性”是错误的。
（6）惯性的大小只与物体的质量有关，质量大的物体惯性也大。
练习
1．牛顿第一定律是（）
A.是通过斜面小车实验直接得到的结论
B.只是通过理论分析得出的规律
C.是在实验基础上，经过分析推理得到的结论
D.是日常生活得出的结论
2．下面几个说法中正确的是（）
A．静止或作匀速直线运动的物体，一定不受外力的作用
B．当物体的速度等于零时，物体一定处于平衡状态
C．当物体的运动状态发生变化时，物体一定受到外力作用
D．物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向
3．正在运动着的物体，如果它所受的一切外力同时消失，那么它将（）
A.立即停下来B.先慢下来，然后再停下来
C.改变运动方向D.沿原来的运动方向做匀速直线运动
4．关于力和运动的关系，下列说法中正确的是（）
A.力是维持物体运动状态的原因
B.力是改变物体运动状态的原因
C.只有在力的作用下物体才能运动
D.只要有力作用在物体上，物体的运动状态就一定改变
5．物体在平衡力的作用下，下列说法中哪个正确（）
A.物体一定处于静止状态
B.物体一定做匀速直线运动
C.物体的运动状态一定发生变化
D.物体的运动状态一定不发生变化
6．下面说法正确的是（）
A．静止或做匀速直线运动的物体一定不受外力的作用
B．物体的速度为零时一定处于平衡状态
C．物体的运动状态发生变化时，一定受到外力的作用
D．物体的位移方向一定与所受合力方向一致
7．关于惯性，以下说法正确的是（）
A.静止的物体没有惯性，运动的物体才有惯性
B.物体运动速度越大，其惯性越大
C.物体惯性的大小与运动状态有关
D.任何物体在任何情况下都有惯性
8.关于惯性，下面说法正确的（ ）
A.一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性
B.射出的子弹离开枪口继续高速前进，是因为子弹受到惯性的作用
C.汽车关闭发动机后还能继续前进是由于汽车的惯性大于它受到的阻力
D.一切物体在任何情况下都具有惯性
9．下列说法正确的是（）
A．运动得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．小球在做自由落体运动时，惯性不存在了
C．把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力
D．物体的惯性仅与质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小
10．火车在长直水平轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为（）
A．人跳起后，车厢内的空气给人一个向前的力，这力使他向前运动
B．人跳起时，车厢对人一个向前的摩擦力，这力使人向前运动
C．人跳起后，车继续向前运动，所以人下落后必定向后偏一些，只是由于时间很短，距离太小，不明显而已
D．人跳起后，在水平方向人和车水平速度始终相同
11．关于惯性的下列说法中正确的是（）
A．物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性
B．物体不受外力作用时才有惯性
C．物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性
D．物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性
12．关于惯性的大小，下列说法中哪个是正确的？
（）
A．高速运动的物体不容易让它停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大
B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大
C．两个物体只要质量相同，那么惯性就一定相同
D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小
13．下面的实例属于惯性表现的是（）
A．滑冰运动员停止用力后，仍能在冰上滑行一段距离
B．人在水平路面上骑自行车，为维持匀速直线运动，必须用力蹬自行车的脚踏板
C．奔跑的人脚被障碍物绊住就会摔倒
D．从枪口射出的子弹在空中运动
14．关于物体的惯性定律的关系，下列说法中正确的是（）
A．惯性就是惯性定律
B．惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律
C．物体运动遵循牛顿第一定律，是因为物体有惯性
D．惯性定律不但指明了物体有惯性，还指明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因
15．一位旅客在匀速直线前进的轮船的甲板上竖直向上跳起，这位旅客的落地点（不计空气阻力）（）
A.在起跳点之后B.在起跳点之前C.仍在起跳点D.无法确定
16．下列现象中，不属于惯性现象应用的是（）
A.用手拍打衣服上的灰尘
B.锤头松了，将锤柄在地上撞几下
C.运动员采用助跑跳远
D.骑自行车时为了减速捏车闸
17．我国公安部规定，汽车前排的司机和乘客都应在胸前系上安全带，这主要是为了减轻在下列那种情况出现时，可能对人体造成伤害（）
A.车速太快B.车速太慢C.突然起动D.紧急刹车
知识点3：
牛顿第三定律
（1）内容：
两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而且在一条直线上．
（2）表达式：
F=－F/
说明：
①作用力和反作用力同时产生，同时消失，同种性质，作用在不同的物体上，各产生其效果，不能抵消，所以这两个力不会平衡；
②作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关．不管两物体处于什么状态，牛顿第三定律都适用；
③借助牛顿第三定律可变换研究对象，从一个物体的受力分析过渡到另一物体的受力分析；
作用力和反作用力与平衡力的区别
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大
作用在同一物体上
依赖关系
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
两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零
力的性质
一定是同性质的力
可以是同性质的力，也可以是不同性质的力
注意：
判断两个力是不是一对作用力与反作用力时，应分析这两个力是否具有“甲对乙”和“乙对甲”的关系，即受力物体与施力物体是否具有互易关系．否则，一对作用力和反作用力很容易与一对平衡力相混淆，因为它们都具有大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的特点．
练习
1．关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法中，正确的是（）
A．有作用力才有反作用力，因此先有作用力后产生反作用力
B．只有两个物体处于平衡状态中，作用力与反作用才大小相等
C．作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间
D．作用力与反作用力的性质一定相同
2．大人拉小孩，下列说法正确的是（）
A.当小孩被大人拉走时，大人的拉力大于小孩的拉力
B.当小孩赖着不走时，大人的拉力小，小孩的拉力大
C.因为大人力气大，所以大人的拉力大，小孩的拉力小
D.什么情况下，大人和小孩的拉力都相等
3．下面关于作用力和反作用力的说法中,正确的是（）
A．先有作用力,后有反作用力
B．只有物体处于静止状态时,物体间才存在作用力和反作用力
C．只有物体接触时,物体间才存在作用力和反作用力
D．两物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力
4．跳高运动员从地面上起跳的瞬间,下列说法中正确的是（）
A．运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B．地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C．地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D．运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力
5．下列说法正确的是（）
A．凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力必是一对作用力和反作用力
B．凡是大小相等、方向相反、作用在同一物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力
C．即使大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力也不一定是一对作用力和反作用力
D．相互作用的一对力究竟称哪一个力是反作用力是任意的
6．关于马拉车时马与车的相互作用,下列说法中正确的是（）
A.马拉车而车未动,马向前拉车的力小于车向后拉马的力
B.马拉车匀速前进时,马向前拉车的力才等于车向后拉马的力
C.马拉车加速前进时,马向前拉车的力大于车向后拉马的力
D.无论车是否运动、如何运动,马向前拉车的力都等于车向后拉马的力
7．下列的各对力中，是相互作用力的是（）
A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力
B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力
C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力
D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力
8．在拨河比赛中，下列各因素对获胜有利的是（）
A．对绳的拉力大于对方
B．对地面的最大静摩擦力大于对方
C．手对绳的握力大于对方
D．质量大于对方
9．重物A用一根轻弹簧悬于天花板下，画出重物和弹簧的受力图如图1所示．关于这四个力的以下说法正确的是（）
A．F1的反作用力是F4
B．F2的反作用力是F3
C．F1的施力者是弹簧
D．F3的施力者是物体A
E．F1与F2是一对作用力与反作用力
10．粗糙的水平地面上有一只木箱，现用一水平力拉木箱匀速前进，则（）
A．拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力
B．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力
C．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力
D．木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力
11．关于作用力和反作用力，下列说法中错误的是（）
A．我们可以把物体间相互作用的任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力
B．若作用力是摩擦力，则反作用力也一定是摩擦力
C．作用力与反作用力一定是同时产生、同时消失的
D．作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在一条直线上，因此它们可能成为一对平衡力
12．如图2所示，A、B两物体在水平力F的作用下共同以加速度a向右移动，则在A、B两物体间的作用力和反作用力有（）
A．1对B．2对C．3对D．4对
13．物体静止于一斜面上如图所示．则下述说法正确的是（）
A．物体对斜面的压力和斜面对物体的持力是一对平衡力
B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力
C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力
D．物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
14．下列说法正确的是（C）
A．人走路时，地对脚的力大于脚蹬地的力，所以人才往前走
B．只有你站在地上不动，你对地面的压力和地面对你的支持力才是大小相等、方向相反的
C．物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的100倍，则A作用于B的力大小等于B作用于A的力的大小
D．以卵击石，石头没损伤而鸡蛋破了，这是因为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力
知识点4：
牛顿第二定律
1.内容：
物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同．
2.公式：
F=ma
3、对牛顿第二定律理解：
（1）F=ma中的F为物体所受到的合外力；
（2）F＝ma中的m，当对哪个物体受力分析，就是哪个物体的质量，当对一个系统（几个物体组成一个系统）做受力分析时，如果F是系统受到的合外力，则m是系统的合质量；
（3）F＝ma中的F与a有瞬时对应关系，F变a则变，F大小变，a则大小变，F方向变a也方向变；
（4）F＝ma中的F与a有矢量对应关系，a的方向一定与F的方向相同；
（5）F＝ma中，可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度，也可以求某一个方向合外力的加速度；
（6）F＝ma中，F的单位是牛顿，m的单位是千克，a的单位是米／秒2；
（7）F＝ma的适用范围：
宏观、低速。
练习
1．关于牛顿第二定律，正确的说法是（）
A．物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比
B．加速度的方向一定与合外力的方向一致
C．物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比
D．由于加速度跟合外力成正比，整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的2倍
2．课本中实验是用以下什么步骤导出牛顿第二定律的结论的（）
A．同时改变拉力F和小车质量m的大小
B．只改变拉力F的大小，小车的质最m不变
C．只改变小车的质量m，拉力F的大小不变
D．先保持小车质量m不变，研究加速度a与F的关系，再保持F不变，研究a与m的关系，最后导出a与m及F的关系
3．物体静止在光滑的水平桌面上.从某一时刻起用水平恒力F推物体，则在该力刚开始作用的瞬间（）
A．立即产生加速度，但速度仍然为零B．立即同时产生加速度和速度
C．速度和加速度均为零D．立即产生速度，但加速度仍然为零
4．在作用在物体上的合外力不等于零的情况下,以下说法正确的是（）
A.物体的速度一定越来越大B.物体的速度可能越来越小
C.物体的速度可能不变D.物体的速度一定改变
5．下列说法正确的是（）
A.物体在恒力作用下,速度变化率均匀增大
B.物体在恒力作用下,速度变化率不变
C.物体在恒力作用下,速度变化率大小与恒力的大小成正比
D.物体在恒力作用下速度逐渐增大
6．一个在水平地面上做直线运动的物体,在水平方面只受摩擦力f的作用,当对这个物体施加一个水平向右的推力F作用时,下面叙述的四种情况,不可能出现的是（）
A.物体向右运动,加速度为零B.物体向左运动,加速度为零
C.物体加速度的方向向右D.物体加速度的方向向左
7．一轻质弹簧上端固定，下端挂一重物体，平衡时弹簧伸长4cm，现将重物体向下拉1cm然后放开，则在刚放开的瞬时，重物体的加速度大小为（）
A．2.5m／s2B．7.5m／s2C．10m／s2D．12.5m／s2
8．力F1单独作用在物体A上时产生的加速度为a1=5m／s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度为a2=-1m／s2.那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的范围是（）
A．0≤a≤6m／s2B．4m／s2≤a≤5m／s2
C．4m／s2≤a≤6m／s2D．0≤a≤4m／s2
9.在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始作匀加速直线运动，作用一段时间后，将水平推力逐渐减小到零，则在水平推力逐渐减小到零的过程中（）
A．物体速度逐渐减小，加速度逐渐减小
B．物体速度逐渐增大，加速度逐渐减小
C．物体速度先增大后减小，加速度先增大后减小
D．物体速度先增大后减小，加速度先减小后增大
10．质量为5kg的物体,在水平面上受两个共点力的作用,F1=9N,F2=6N,则物体产生加速度的最大值可能是_______,产生加速度的最小值可能是________,物体的加速度可能是1m/s2吗?
答________.
答案：
3m/s20.6m/s2可能
11．用2N的水平力拉一个物体沿水平面运动时，物体可获得1m／s2的加速度；用3N的水平力拉物体沿原地面运动，加速度是2m/s2，那么改用4N的水平力拉物体，物体在原地面上运动的加速度是__3___m／s2，物体在运动中受滑动摩擦力大小为___1__N.
12．质量为10kg的物体，原来静止在水平面上，当受到水平拉力F后，开始沿直线作匀加速运动，设物体经过时间t位移为s，且s、t的关系为s=2t2，物体所受合外力大小为______N，第4s末的速度是______m／s，4s末撤去拉力F，则物体再经10s停止运动，则F=______N，物体与平面的摩擦因数μ=______（g取10m／s2）.
答案:
40，16，56，0.16
13．质量为10kg的物体,原来静止在水平面上,当受到水平拉力F后,开始沿直线做匀加速运动,设物体经过时间t位移为x,且x、t的关系为x=2t2.物体所受合外力大小为_______,第4s末的速度是________,当4s末时F=0,则物体再经10s钟停止运动,F=_________,物体与平面的动摩擦因数μ=_________.
答案：
40N16m/s56N0.16
14.物体放在光滑的水平面上,在水平力作用下从静止开始做直线运动,当水平拉力逐渐减小时,它的加速度_______,它运动的速度将______,当该力减为零后,物体将做________.
答案：
减小增大匀速运动
15．质量为2kg的物体,在5个共点力作用下恰好静止.把一个2.4N的力F3去掉后,3s末物体运动的速度为__________,方向是__________,该物体位移的大小是_________.
答案：
3.6m/s与F3反方向5.4m
16．质量为2kg的物体在水平地面上运动时,受到与运动方向相同的拉力作用,物体与地面间的动摩擦因数为0.40.当拉力由10N均匀减小到零的过程中拉力F=______________N时,物体加速度最大值为_________________,当拉力F=_____________N时,物体速度最大,物体运动情况是__________.
答案：
04m/s28沿原方向先加速后减速
17．起重机的钢丝绳吊着4t的货物以2m/s2的加速度匀减速上升,货物上升过程中所受空气阻力为200N,求钢丝绳对货物的拉力.
解析：
由mg+f-F=ma，得
F=mg+f-ma=4×103×10N+200N-4×103×2N=32200N.答案：
32200N
18．如图6-2-3所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg.（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
图6-2-3
（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况.
（2）求悬线对球的拉力.
解析：
（1）车厢的加速度与小球的相同，由球的受力分析知（如右图）
a=
=gtan37°=
g
加速度方向向右，车厢向右匀加速或向左匀减速.
（2）由上图可知，线对球的拉力大小为
F=
=
N=12.5N.
答案：
（1）加速度方向向右，车厢向右匀加速或向左匀减速
（2）12.5N
19.一块质量为0.3kg的木块以速度v0在光滑水平面上运动,一个1.8N的力与运动方向相反作用木块上.从这个力作用在木块上时算起,木块移动9.0m的时候,木块的速度减到原来的一半,求这段运动所用的时间是多少?
答案：
1s
20.水平传送带以5m/s的速度匀速运动,轻放一个质量为m的物体.当物体传送带间摩擦因数为0.2时,经多长时间物体传送带间无相对运动,此时物体位移是多少?
（g取10m/s2）
答案：
t=2.5sS=6.25m
知识点5：
用牛顿定律解决问题
（一）
两类问题：
①已知运动情况求受力情况
②已知受力情况求运动情况
练习
Ø从受力确定运动情况
1.一静止在水平地面上的物体，质量为2.0kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N，求物体在4s末速度和4s内发生的位移？
2.用30N的水平外力F，拉一个静止在光滑的水平面上质量为20kg的物体，力F作用3s后消失，则
（1）求2s末物体的速度和2s内位移
（2）第5s末物体的速度和加速度
3.如图所示，质量m=2kg的物体静止在水平地面上，物体跟地面间的动摩擦因数是0.25，现对物体施加一个大小为8N、与水平方向夹角为θ=370的斜向上的拉力，已知sin370=0.6,cos370=0.8,取g=10m/s2。
求：
（1）物体在拉力作用下5s末的速度
（2）物体在拉力作用下5s内的位移
小结：
已知物体受力情况确定运动情况：
在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态（即求出物体运动的速度和位移），处理这类问题的基本思路是：
先分析物体的受力情况，求出合外力．根据牛顿第二定律（F=ma）求出加速度，再利用运动学的有关公式求出速度和位移．
Ø从运动确定受力情况
1.一个滑雪的人，质量m=75kg，以vo=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=30o，在t=5s的时间滑下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）
2.质量m=40kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的滑动摩擦力是重力的0.2倍。
当物体在一水平恒定的拉力作用下，静止开始运动x=16m的距离时，物体的速度为v=16m/s。
求水平恒力的大小。
（g=10N/kg）
3.静止在水平地面上的物体的质量为2kg，在水平恒力F的推动下开始运动，4s末它的速度达到4m/s。
此时将F撤去，又经6s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小。
小结：
已知物体的运动情况确定受力情况：
解答这类问题时，应首先分析清楚物体的运动情况，由物体的速度和位移、运动时间等物理量根据运动学公式求出物体的加速度，然后在分析物体受力情况的基础上，利用牛顿第二定律（F=ma）列出方程求力
Ø【总结】：
应用牛顿运动定律的解题步骤
1、析情境---------分析题目的物理过程和物理情境
2、取对象---------根据题意确定研究对象
3、画力图---------对研究对象进行受力分析，画出受力分析图
4、定方向---------规定正方向（或建立坐标系），通常以加速度方向为正方向
5、列方程---------根据牛顿第二定律列出方程，求解。
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