物理必修ⅰ滬科版第五章研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

1、牛頓運(yùn)動(dòng)三定律一、牛頓第一定律(內(nèi)容)：（1）保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止是物體的固有屬性；物體的運(yùn)動(dòng)不需要用力來(lái)維持（2）要使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即速度包括大小和方向）改變，必須施加力的作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因1.牛頓第一定律導(dǎo)出了力的概念力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指物體的速度）又根據(jù)加速度定義：，有速度變化就一定有加速度，所以可以說(shuō)：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。（不能說(shuō)“力是產(chǎn)生速度的原因”、“力是維持速度的原因”，也不能說(shuō)“力是改變加速度的原因”。）2.牛頓第一定律導(dǎo)出了慣性的概念慣性：物體保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。慣性應(yīng)注意以下三點(diǎn)：（1）慣性是物體本身固有的

2、屬性，跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，跟物體的受力無(wú)關(guān)，跟物體所處的地理位置無(wú)關(guān)（2）質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量大則慣性大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變（3）外力作用于物體上能使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，但不能認(rèn)為克服了物體的慣性3.牛頓第一定律描述的是理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體在不受任何外力時(shí)的狀態(tài)。而不受外力的物體是不存在的。物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的，所以不能把牛頓第一定律當(dāng)成牛頓第二定律在F=0時(shí)的特例。4、不受力的物體是不存在的，牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，但是建立在大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，通過(guò)思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。它告訴了人們研究物理問(wèn)題的另一種方法，即通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，

3、利用人的邏輯思維，從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律。5、牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為它是牛頓第二定律不受外力時(shí)的特例，牛頓第一定律定性地給出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，牛頓第二定律定量地給出力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系?！纠?】在一艘勻速向北行駛的輪船甲板上，一運(yùn)動(dòng)員做立定跳遠(yuǎn)，若向各個(gè)方向都用相同的力，則 （ D ）A向北跳最遠(yuǎn) B向南跳最遠(yuǎn)C向東向西跳一樣遠(yuǎn)，但沒(méi)有向南跳遠(yuǎn) D無(wú)論向哪個(gè)方向都一樣遠(yuǎn)【例2】某人用力推原來(lái)靜止在水平面上的小車(chē)，使小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此后改用較小的力就可以維持小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可見(jiàn)（ ） A力是使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因 B力是維持物體運(yùn)動(dòng)速度的原因C力是使物體速度發(fā)生改變的原因

4、 D力是使物體慣性改變的原因【例3】如圖中的甲圖所示，重球系于線DC下端，重球下再系一根同樣的線BA，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A在線的A端慢慢增加拉力，結(jié)果CD線拉斷B在線的A端慢慢增加拉力，結(jié)果AB線拉斷C在線的A端突然猛力一拉，結(jié)果AB線拉斷D在線的A端突然猛力一拉，結(jié)果CD線拉斷解析：如圖乙，在線的A端慢慢增加拉力，使得重球有足夠的時(shí)間發(fā)生向下的微小位移，以至拉力T2逐漸增大，這個(gè)過(guò)程進(jìn)行得如此緩慢可以認(rèn)為重球始終處于受力平衡狀態(tài)，即 T2T1mg，隨著T1增大，T2也增大，且總是上端繩先達(dá)到極限程度，故CD繩被拉斷，A正確。若在A端突然猛力一拉，因?yàn)橹厍蛸|(zhì)量很大，力的作用時(shí)間又極短，故

5、重球向下的位移極小，以至于上端繩未來(lái)得及發(fā)生相應(yīng)的伸長(zhǎng)，T1已先達(dá)到極限強(qiáng)度，故AB繩先斷，選項(xiàng)C也正確。二、牛頓第三定律(12個(gè)字等值、反向、共線 同時(shí)、同性、兩體、)1.區(qū)分一對(duì)作用力反作用力和一對(duì)平衡力一對(duì)作用力反作用力和一對(duì)平衡力的共同點(diǎn)有：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點(diǎn)有：作用力反作用力作用在兩個(gè)不同物體上，而平衡力作用在同一個(gè)物體上；作用力反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力可能是不同性質(zhì)的力；作用力反作用力一定是同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失的，而平衡力中的一個(gè)消失后，另一個(gè)可能仍然存在。2.一對(duì)作用力和反作用力的沖量和功一對(duì)作用力和反作用力在同一個(gè)過(guò)程中（同一段時(shí)間或同一段位

6、移）的總沖量一定為零，但作的總功可能為零、可能為正、也可能為負(fù)。這是因?yàn)樽饔昧头醋饔昧Φ淖饔脮r(shí)間一定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的。3、效果不能相互抵消【例4】汽車(chē)?yán)宪?chē)在水平道路上沿直線加速行駛，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知（B C ）A汽車(chē)?yán)宪?chē)的力大于拖車(chē)?yán)?chē)的力B汽車(chē)?yán)宪?chē)的力等于拖車(chē)?yán)?chē)的力C汽車(chē)?yán)宪?chē)的力大于拖車(chē)受到的阻力D汽車(chē)?yán)宪?chē)的力等于拖車(chē)受到的阻力【例5】甲、乙二人拔河，甲拉動(dòng)乙向左運(yùn)動(dòng)，下面說(shuō)法中正確的是ACA做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，甲、乙二人對(duì)繩的拉力大小一定相等B不論做何種運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第三定律，甲、乙二人對(duì)繩的拉力大小一定相等C繩的質(zhì)量可以忽略不計(jì)時(shí)，甲乙二人對(duì)繩的

7、拉力大小一定相等D繩的質(zhì)量不能忽略不計(jì)時(shí)，甲對(duì)繩的拉力一定大于乙對(duì)繩的拉力【例6】物體靜止在斜面上，以下幾種分析中正確的是DA物體受到的靜摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力B物體所受重力沿垂直于斜面的分力就是物體對(duì)斜面的壓力C物體所受重力的反作用力就是斜面對(duì)它的靜摩擦力和支持力這兩個(gè)力的合力D物體受到的支持力的反作用力，就是物體對(duì)斜面的壓力【例7】物體靜止于水平桌面上，則桌面對(duì)物體的支持力的大小等于物體的重力，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力物體所受的重力和桌面對(duì)它的支持力是一對(duì)作用力與反作用力物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力，這兩個(gè)力是同一種性質(zhì)的力物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡的力三、牛

8、頓第二定律1定律的表述物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必須相對(duì)應(yīng)）特別要注意表述的第三句話。因?yàn)榱图铀俣榷际鞘噶浚鼈兊年P(guān)系除了數(shù)量大小的關(guān)系外，還有方向之間的關(guān)系。明確力和加速度方向，也是正確列出方程的重要環(huán)節(jié)。若F為物體受的合外力，那么a表示物體的實(shí)際加速度；若F為物體受的某一個(gè)方向上的所有力的合力，那么a表示物體在該方向上的分加速度；若F為物體受的若干力中的某一個(gè)力，那么a僅表示該力產(chǎn)生的加速度，不是物體的實(shí)際加速度。2對(duì)定律的理解：（1）瞬時(shí)性：加速度與合外力在每個(gè)瞬時(shí)都有大小、方向上的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這

9、種對(duì)應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)為：合外力恒定不變時(shí)，加速度也保持不變。合外力變化時(shí)加速度也隨之變化。合外力為零時(shí)，加速度也為零（2）矢量性：牛頓第二定律公式是矢量式。公式只表示加速度與合外力的大小關(guān)系.矢量式的含義在于加速度的方向與合外力的方向始終一致.（3）同一性：加速度與合外力及質(zhì)量的關(guān)系，是對(duì)同一個(gè)物體（或物體系）而言，即 F與a均是對(duì)同一個(gè)研究對(duì)象而言.（4）相對(duì)性；牛頓第二定律只適用于慣性參照系3牛頓第二定律確立了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系牛頓第二定律明確了物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況之間的定量關(guān)系。聯(lián)系物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁或紐帶就是加速度。4應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟明確研究對(duì)象?？梢砸阅骋粋€(gè)物體為對(duì)象

10、，也可以以幾個(gè)物體組成的質(zhì)點(diǎn)組為對(duì)象。設(shè)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為mi，對(duì)應(yīng)的加速度為ai，則有：F合=m1a1+m2a2+m3a3+mnan對(duì)這個(gè)結(jié)論可以這樣理解：先分別以質(zhì)點(diǎn)組中的每個(gè)物體為研究對(duì)象用牛頓第二定律：F1=m1a1，F(xiàn)2=m2a2，F(xiàn)n=mnan，將以上各式等號(hào)左、右分別相加，其中左邊所有力中，凡屬于系統(tǒng)內(nèi)力的，總是成對(duì)出現(xiàn)并且大小相等方向相反的，其矢量和必為零，所以最后得到的是該質(zhì)點(diǎn)組所受的所有外力之和，即合外力F。對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。同時(shí)還應(yīng)該分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力圖旁邊畫(huà)出來(lái)。若研究對(duì)象在不共線的兩個(gè)力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，一般用

11、平行四邊形定則（或三角形定則）解題；若研究對(duì)象在不共線的三個(gè)以上的力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，一般用正交分解法解題（注意靈活選取坐標(biāo)軸的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。F當(dāng)研究對(duì)象在研究過(guò)程的不同階段受力情況有變化時(shí)，那就必須分階段進(jìn)行受力分析，分階段列方程求解。例9：如圖，質(zhì)量m=4kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5，在與水平成=37°角的恒力F作用下，從靜止起向右前進(jìn)t1=2.0s后撤去F，又經(jīng)過(guò)t2=4.0s物體剛好停下。 求：F的大小、最大速度vm、總位移s。 (54.5 20 60 )四、超重和失重問(wèn)題升降機(jī)中人m =50kg，a=2 m/s向上或向下，求秤的示數(shù) N

12、 1、 靜止或勻速直線 Nmg 視重重力 平衡 a = 0 2、 向上加速或向下減速，a向上 N Nmgma a Nmgma 視重重力 超重 mg 3、 N 向下加速或向上減速，a向下 mgNma Nmgma 視重重力 失重 4， 如果ag向下， 則N0 臺(tái)秤無(wú)示數(shù) 完全失重 注意：、 物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)，地球作用于物體的重力始終存在，大小也無(wú)變化；、 發(fā)生“超重”或“失重”現(xiàn)象與物體速度方向無(wú)關(guān)，只決定于物體的加速度方向；、 在完全失重狀態(tài)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象完全消失。如單擺停擺、浸在水中的物體不受浮力等。五、牛頓定律的適用范圍：（1） 只適用于研究慣性系中運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，不能用于非慣性系；（2） 只適用于解決宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；（3） 只適用于宏觀物體，一般不適用微觀粒子。例10、如圖所示，升降機(jī)內(nèi)質(zhì)量為m的小球用