高考物理知識大全三：牛頓定律Word版

1、三、牛頓定律一、知識網(wǎng)絡二、畫龍點睛概念1、牛頓第一定律內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止理解牛頓第一定律時應注意的問題牛頓第一定律不像其他定律一樣是實驗直接總結出來的，它是牛頓以伽利略的理想實驗為基礎總結出來的牛頓第一定律描述的是物體不受外力時的運動規(guī)律，牛頓第一定律是獨立規(guī)律，絕不能簡單地看成是牛頓第二定律的特例牛頓第一定律的意義在于指出了一切物體都具有慣性，力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)產生加速度的原因牛頓第一定律可以從以下幾個方面來進一步理解：定律的前一句話揭示了物體所具有的一個重要屬性，即“保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)”

2、，對于所說的物體，在空間上是指所有的任何一個物體；在時間上則是指每個物體總是具有這種屬性即在任何情況下都不存在沒有這種屬性的物體這種“保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)”的性質叫慣性簡而言之，牛頓第一定律指出了一切物體在任何情況下都具有慣性。- 2 - / 23定律的后一句話“直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”實際上是對力下的定義：即力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而并不是維持物體運動的原因牛頓第一定律指出了物體不受外力作用時的運動規(guī)律其實，不受外力作用的物體在我們的周圍環(huán)境中是不存在的當物體所受到的幾個力的合力為零時，其運動效果和不受外力的情況相同，這時物體的運動狀態(tài)是勻速直線運動或靜止狀態(tài)應該注意

3、到，不受任何外力和受平衡力作用，僅在運動效果上等同，但不能說二者完全等同，如一個不受力的彈簧和受到一對拉或壓的平衡力作用的同一個彈簧，顯然在彈簧是否發(fā)生形變方面是明顯不同的慣性：物體保持原來的勻速直線運動或靜止狀態(tài)的性質叫慣性慣性是一切物體的固有屬性，是性質，而不是力與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關因此說，人們只能利用慣性而不能克服慣性，質量是物體慣性大小的量度，即質量大的，慣性大；質量小的，慣性小2、牛頓第二定律內容：物體的加速度與所受合外力成正比，與物體的質量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同公式：F合 = ma理解牛頓第二定律時注意的問題瞬時性：力與加速度的產生是同時的，即同時增大，同

4、時減小，同時消失 Fma是對運動過程中的每一個瞬間成立的，某一時刻的加速度大小總跟那一時刻的合外力大小成正比，即有力作用就有加速度產生；外力停止作用，加速度隨即消失，二者之間沒有時間上的推遲或滯后，在持續(xù)不斷的恒定外力作用下，物體具有持續(xù)不斷的恒定加速度；外力隨時間改變，則加速度也隨時間做同步的改變矢量性：加速度的方向總與合外力方向一致作用力F和加速度a都是矢量，所以牛頓第二定律的表達式Fma是一個矢量表達式，它反映了加速度的方向始終跟合外力的方向相同而速度方向與合外力方向沒有必然聯(lián)系獨立性：F合應為物體受到的合外力，a為物體的合加速度；而作用于物體上的每一個力各自產生的加速度也都遵從牛頓第二

5、定律，與其他力無關(力的獨立作用性)而物體的合加速度則是每個力產生的加速度的矢量和。在使用牛頓第二定律時還應注意：公式中的a是相對于慣性參照系的，即相對于地面靜止或勻速直線運動的參照系另外，牛頓第二定律只適用于宏觀低速的物體，對微觀高速物體的研究，牛頓第二定律不適用(高速是指與光速可比擬的速度；微觀是指原子、原子核組成的世界)3、牛頓第三定律內容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，但作用點不在同一個物體上注意：物體與物體之間的作用力和反作用力總是同時產生、同時消失、同種性質、分別作用在相互作用的兩個物體上，它們分別對這兩個物體產生的作用效果不能抵消作用力

6、和反作用力與一對平衡力的區(qū)別：二對作用力與反作用力分別作用在兩個不同的物體上，而平衡力是作用在同一物體上；作用力與反作用力一定是同一性質的力，平衡力則可以是也可以不是；作用力和反作用力同時產生、同時消失，而一對平衡力，當去掉其中一個力后，另一個力可以繼續(xù)作用作用力與反作用力平衡力受力物體二個不同的物體，作用效果不能抵消一個物體，作用效果可以抵消大小方向大小相等，方向相反大小相等，方向相反力的性質一定是同一性質的力可以是不同性質的力大小變化同時存在，同時變化，同時消失其中一個力變化時，不影響另外一個力借助作用力與反作用力的關系，可以在解決實際問題時，根據(jù)需要變換研究對象，使得對實際問題的求解更為

7、簡便、可行4、力學單位制物理公式在確定物理間數(shù)量關系（因果關系）的同時，也確定了物理之間的單位關系。單位制：由許多不同的物理量的單位構成一套單位。由基本單位和導出單位組成，國際單位制中基本單位有7個（見下表），除基本單位外的其它單位都是由物理公式導出，稱為導出單位。力 學熱 學電 學光 學基本物理量長度質量時間物質的量熱力學溫標電流強度光照強度物理量符號LmtnTI基本單位米千克秒摩爾開爾文安培坎德拉單位符號mkgsmolkA單位制的應用：導出單位用基本單位來表達；應用物理公式計算時必須采用同一單位制。5、超重和失重超重：超重現(xiàn)象：物體對支持物（或懸繩）的壓力（或拉力）大于物體重力的現(xiàn)象設向上

8、加速度為a，T-mg=F合=ma T=mg+ma超重的動力學特征：支持面（或懸線）對物體的（向上）作用力大于物體所受的重力超重的運動學特征：物體的加速度向上，它包括兩種情況：向上加速運動或向下減速運動失重：失重現(xiàn)象：物體對支持物（或懸繩）的壓力（或拉力）小于物體重力的現(xiàn)象設向下加速度為a，mg-T=F合=ma T=mg-ma當物體對支持物（或對懸掛物的拉力）等于零時，我們稱為物體處于完全失重狀態(tài)失重的動力學特征：支持面（或懸線）對物體的（向上）作用力小于物體所受的重力失重的運動學特征：物體的加速度向下，它包括兩種情況：向下加速運動或向上減速運動物體處于完全失重狀態(tài)時，ag【注意】物體處于“超重

9、”或“失重”狀態(tài)時，物體的重力并不變化，只是“視重”發(fā)生了變化?！俺亍薄笆е亍爆F(xiàn)象與物體運動的速度方向和大小均無關，只決定于物體的加速度方向日常所說的“視重”與“重力”有區(qū)別。視重大小是指物體對支持物或懸掛物的作用力大小，只有當物體的加速度為零時，視重大小等于重力的大小。在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效，浸在水中的物體不再受浮力等規(guī)律 1、動力學的兩類基本問題：(1)已知物體的受力情況，求物體的運動情況(2)已知物體的運動情況，求物體的受力情況2、應用牛頓運動定律解題的一般步驟(1)認真分析題意，明確已知條件和所求量(2)選取研究對象，作隔離

10、體所選取的研究對象可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)同一題目，根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對象(3)分析研究對象的受力情況和運動情況(4)當研究對象所受的外力不在一條直線上時：如果物體只受兩個力，可以用平行四邊形定則求其合力；如果物體受力較多，一般把它們正交分解到兩個方向上去分別求合力；如果物體做直線運動，一般把各個力分解到沿運動方向和垂直運動方向上(5)根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式列方程物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負值代入公式，按代數(shù)和進行運算(6)解方程、驗結果，必要時對結果進行討論由于實際問題有簡有繁，所以對上述步驟不能機械地套用，要注意掌

11、握概念和規(guī)律的實質，靈活運用說明：不管哪類問題，一般總是先由已知條件求出加速度，然后再由此解出問題的答案解題步驟概述為：弄清題意、確定對象、分析運動、分析受力、建立坐標、列出方程、統(tǒng)一單位、計算數(shù)值兩類基本問題中，受力分析是關鍵，加速度是解題的樞紐、橋梁， 例題：處于光滑水平面上的質量為2千克的物體，開始靜止，先給它一個向東的6牛頓的力F1，作用2秒后，撤去F1，同時給它一個向南的8牛頓的力，又作用2秒后撤去，求此物體在這4秒內的位移是多少？解析：質量是m的物體受到向東的F1作用時，立即產生向東的加速度a1，根據(jù)牛頓第二定律，得：，立即消失。但應注意的是，力撤去了，物體速度并不會消失。物體仍要

12、向東運動，所以，這4秒內物體向東的位移為： 在注意力與加速度瞬時性的同時，還應注意它們的矢量性，當撤去F1的同時就給一個向南F2的力的作用。此時物體的加速度也應立即變成向南的加速度a2，根據(jù)牛頓第二定律得：所以，物體同時以向南加速度，做向南初速度為零的勻加速運動，2秒末位移為：因為位移為矢量，所以這4秒內物體的位移為： 例題：傳送皮帶與水平成a角，如右圖所示，質量為m的零件隨皮帶一起運動，求下列情況下零件所受的靜摩擦力。（1）勻速上升或下降；（2）以加速度a加速上升或減速下降；（3）以加速度a加速下降或減速上升。解析：若按通常辦法，分析零件與皮帶的相對運動趨勢，來確定靜摩擦力，那是很困難的。正

13、確的方法是結合零件的運動狀態(tài)來求摩擦力大小和方向。（1）勻速上升或下降，都屬于平衡狀態(tài)，為了和下滑力平衡，因此，靜摩擦力方向必定沿斜面向上，且大小等于下滑力：（2）加速上升或減速下降時，加速度a的方向都是沿斜面向上，因此，根據(jù)牛頓第二定律，靜摩擦力方向必沿斜面向上，且大于下滑力：即 得（3）加速下降或減速上升時，a 的方向都是沿斜面向下，又因為下滑力的方向也是沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律分析，就有三種可能：時，這是單靠下滑力產生的加速度，故。時，有沿斜面向上的靜摩擦力存在，得時，有沿斜面向下的靜摩擦力存在，得例題：質量千克的物體A放在水平地面上，與地面的滑動摩擦系數(shù)質量的豎直前表面上，A、B間

14、滑動摩擦系數(shù)=0.5。如圖所示。今以F45.6牛頓的水平推力推A的后表面時，求A對地面的壓力。解析：A對地面的壓力，取決于A、B的運動狀態(tài)。不難看出，推力F越大，A的加速度越大，對地面的壓力也會越大，但對地面的壓力決不會超過A和B的總重量。因此本題正確方法，仍為先做出正確的受力分析（如右圖所示）結合運動狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律求解。隔離A：水平方向：豎直方向：隔離B： 水平方向：代入數(shù)據(jù)：聯(lián)立解得：小結：解動力學問題的核心是運用牛頓第二定律建立起方程，但這只有在作出正確的物體受力分析的的基礎上才能做到，因此物體受力分析是解題的一個關鍵問題。對于支持力、摩擦力等這些被動力的產生原因，其大小和方向，

15、分析起來都比較復雜，具體處理時，必須結合物體運動狀態(tài)和其他能確定的力來分析，才能達到既正確又迅速的目的。3、動力學問題的幾種解題方法正交分解法正交分解法是矢量運算的一種常見方法在牛頓第二定律中應用正交分解法時，直角坐標的建立有兩種方法：通常以加速度a的方向為x軸正方向，與此垂直的方向為y軸，建立直角坐標系，將物體所受的力按x軸及y軸方向去分解，分別求得x軸和y軸方向上的合力Fx和Fy根據(jù)力的獨立作用原理，各個方向上的力產生各自的加速度，得方程組Fx=ax，F(xiàn)y=ay，但有時用這種方法得到的方程組求解較為繁瑣，因此在建立直角坐標系時，可根據(jù)物體受力情況，使盡可能多的力位于兩坐標軸上而分解加速度a

16、，得ax、ay ，根據(jù)牛頓第二定律得方程組Fx=ax，F(xiàn)y=ay，求解至于采用什么方法，應視具體情況靈活使用隔離法與整體法在研究力和運動的關系時，常會涉及相互關聯(lián)的物體間的相互作用問題，即“連接體問題”連接體問題一般是指由兩個或兩個以上的物體所構成的有某種關聯(lián)的系統(tǒng)研究此系統(tǒng)的受力或運動時，應用牛頓定律求解問題的關鍵是研究對象的選取和轉換一般若討論的問題不涉及系統(tǒng)內部的作用力時，可以以整個系統(tǒng)為研究對象列方程求解；若涉及系統(tǒng)中各物體間的相互作用，則應以系統(tǒng)的某一部分為對象列方程求解，這樣，便將物體間的內力轉化為外力，從而體現(xiàn)出其作用效果，使問題得以求解在求解連接體問題時，整體法和隔離法相互依存

17、，相互補充交替使用，形成一個完整的統(tǒng)一體，分別列方程求解假設法物理學規(guī)律具有高度的概括性和簡潔性，有著豐富的內涵和極大的靈活性，如F=ma的公式，可以綜合著動力學(包括帶電粒子在電場、磁場中的運動)的許多問題不少同學往往感到物理難學，究其原因，除了對物理學的基本概念，基本規(guī)律沒有真正理解外，思維方法的僵化也是一個重要的原因，缺少對物理問題作多種假設的勇氣和方法，以致找不到突破口，不知如何下手利用假設法，在主導思想上主張把思維的觸角盡量向各個方向延伸，大膽地做出多種可能的猜測和假設，其具體做法是：通常先根據(jù)題意從某一假設著手，然后根據(jù)物理規(guī)律得出結果，再跟原來的條件或原來的物理過程對照比較，從而

18、確定正確的結果這樣就易于找到入口，突破難點，許多時候還能有效地提高解題速度，并對結果作出檢驗圖像法一物理量隨另一個物理量的變化關系，一般地說都可以畫出相應的圖儀在用圖像分析時，要明確圖像的物理意義，橫坐標，縱坐標各代表什么量，單位各是什么，圖線圍成的面積和圖線斜率的物理意義各是什么，然后把題目描述的物理過程與圖像具體結合起來如速度時間圖像上的某一點，表示某一時刻的即時速度；某點切線的斜率為該點所對應的那一時刻的即時加速度；在速度圖像上，運動質點的位移等于速度圖像的時間軸、速度軸和一條跟時間軸垂直的、由運動時間所決定的直線與圖線所圍成的圖形的面積其他如Ft圖像，F(xiàn)S圖像，UI圖像，PV圖，PT圖

19、，TT圖等，在物理學中都有著廣泛的應用4、連接體的處理方法隔離法：若連接體內（即系統(tǒng)內）各物體的加速度大小或方向不同理，一般應將各個物體隔離出來，并要注意標明各物體的加速度方向，找到各物體之間加速度的制約關系。整體法：若連接體內（即系統(tǒng)內）各物體的加速度相同，又不需要求系統(tǒng)內各物體間的相互作用力時，可取系統(tǒng)作為一個整體來研究，若連接體內各物體的加速度中雖不相同（主要指大小不同），但不需求系統(tǒng)內物體間的相互作用力，可利用對系統(tǒng)列式較為簡便。特別是處理選擇題、填充題中加速度不同物體的有關問題時尤為方便。整體法與隔離法的交叉使用：若連接體內（即系統(tǒng)內）各物體具有相同的加速度時應先把連接體當成一個整體

20、列式。如果還要求連接體內各物體相互作用的內力，則把物體隔離，對單個物體根據(jù)牛頓定律列式。具體問題：涉及滑輪的問題，若要求解繩的拉力，一般都必須采用隔離法。這類問題中一般都忽略繩、滑輪的重力和摩擦力，且滑輪不計大小。若繩跨過定滑輪，連接的兩物體雖然加速度方向不同，但其大小相同，也可以先整體求a的大小，再隔離求T。固定在斜面上的連接體問題。這類問題一般多是連接體（系統(tǒng)）各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度。解題時，一般采用先整體，后隔離的方法。在建立坐標系時也要考慮矢量正交分解越小越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度。斜面體（或稱為劈形物體、楔形物體）與在斜面體上物體組成的連接體（系統(tǒng)

21、）的問題。這類問題一般為物體與斜面體的加速度不同，其中最多的是物體具有加速度，而斜面體靜止的情況。解題時，可采用隔離法，但是相當麻煩，因涉及的力過多。如果問題不涉及物體與斜面體的相互作用，則采用整體法用牛頓第二定律。用整體法解題時，必須注意三點：分析系統(tǒng)受到的各外力，不要把系統(tǒng)內的相互作用力也畫出來。分析系統(tǒng)內各物體的加速度大小和方向時，其中靜止和勻速運動物體的加速度為0建立合理的直角坐標系解題時不必再考慮各個力是否共點，合力是否直接作用在產生加速度的物體上。例題：質量相等的五個木塊，并排放在光滑水平地面上，當用水平力F推第1個木塊時，如圖，求：第2塊推第3塊、第3塊推第4塊的力分別是多大？解

22、析：本題連結體由5個木塊組成，按題目的要求，恰當選擇隔離體是解好題目關鍵。如右圖所示，將1、2作為一個隔離體，3作為一個隔離體，4、5作為一個隔離體，分別作出受力分析圖。設每個木塊質量為m，根據(jù)牛頓第二定律列方程組聯(lián)立解得：此題如果能夠靈活運用整體法和隔離法，則可以不必列方程組。先由整體法求出共同加速度：將4、5作為一個隔離體：將3、4、5作為一個隔離體得：例題：一質量為M，傾角為q的楔形木塊，靜置在水平桌面上，與桌面間的滑動摩擦系數(shù)為m。一質量為m的物塊，置于楔形木塊的斜面上，物塊與斜面的接觸是光滑的。為了保持物塊相對斜面靜止，可用一水平力F推楔形木塊，如右圖所示。求水平力F的大小等于多少？

23、解析：此題如果完全用隔離法進行分析，那么在分析M受力時就會出現(xiàn)m對M壓力N¢，這個力是斜向下的，還要對其進行分解，這樣很繁瑣，不如用整體法和隔離法結合較為簡捷。先對m和M整體研究：在豎直方向是平衡狀態(tài)，受重力受地面支持力。水平方向向左勻加速運動，受向左推力F和向右滑動摩擦力f，根據(jù)牛頓第二定律，有。再對 一起向左加速而相對靜止，則如圖所示，由數(shù)學知識可知，再回到整體：由于代入，得小結：從以上二例可以看出，隔離法和整體法是解動力學習題的基本方法。但用這一基本技巧解題時，應注意：1、當用隔離法時，必須按題目的需要進行恰當?shù)倪x擇隔離體，否則將增加運算過程的繁瑣程度。2、只要有可能，要盡量運

24、用整體法。因為整體法的好處是，各隔離體之間的許多未知力，都作為內力而不出現(xiàn)在牛頓第二定律方程式中，對整體列一個方程即可。3、用整體法解題時，必須滿足一個條件，即連結體各部分加速度的值是相同的。如果不是這樣，便只能用隔離法求解。4、往往是一道題中要求幾個量，所以更多的情況是整體法和隔離法同時并用，這比單純用隔離法要簡便。牛頓定律應用中臨界的問題如果物體的受力情況（包括受力的個數(shù)、某個力的性質）或運動情況發(fā)生突然變化時，物體所處的狀態(tài)稱為臨界態(tài)，它是兩種不同狀態(tài)共存的銜接。物體處于臨界態(tài)必須滿足的條件就是所謂的臨界條件。一般在題中出現(xiàn)“剛好”、“恰好”、“最大”、“最小”時都有相應的臨界條件。解題

25、時要特別注意把握住，通常采用極限分析法（即將變化因素推至兩個極端）來使臨界條件凸現(xiàn)出來，這往往是解這類的關鍵。例題：在傾角為q的光滑斜面體上，放有質量為m的小球，小球用一根平行斜面的細線系在斜面上端。如右圖所示。當斜面體向右作加速度為a的勻加速直線運動時，求線對小球的拉力和斜面對小球的彈力。解析：如右圖所示，小球受三個力：重力mg、彈力N、拉力T。因為小球具有水平向右的加速度a，所以取水平方向和豎直方向建立坐標，并將N和T做正交分解，根據(jù)牛頓第二定律列出分量方程：兩式聯(lián)立，經數(shù)學處理，解得：從上述計算結果可以看出：當加速度a越大時，線上拉力T越大，彈力N越小；當加速度小結：當研究對象所受的各個

26、外力不在一個方向上時，解題時通常采用正交分解法。兩個正交方向，即坐標軸的方向，原則上是可以任意選取的，但如果選取適當，就可以使需要分解的力達到最小個數(shù)，在列方程和計算時就顯得簡便。因此，在動力學的正交分解中，常取正交方向的一個方向（如x方向）與加速度a的方向一致，則正交方向中的另一個方向（如y方向）上就沒有加速度，故所列分量方程：由于加速度也是矢量，有些情況是在將外力作正交分解的同時，也需要將作正交分解，這時的分量方程為：例題：在光滑的水平軌道上有兩個半徑都是r的小球A和B，質量分別為m和2m，當兩球心間距離大于l（l比2r大得多）時，兩球之間無相互作用力；當兩球心間的距離等于或小于l時，兩球間存在相互作用的恒定斥力F，設A球從遠離B球處以速度沿兩球連心線向原來靜止的B球運動，如右圖所示，欲使兩球不發(fā)生接觸，必須滿足的條件？解析：A球開始做勻速直線運動，直到與B球接近至l時，開始受到與反向的恒力而做勻減速直線運動。B球則從A與其相近至l開始，受到與同方向的恒力，做初速度為零的勻加速直線運動。兩