1、第三章 牛顿运动定律,基本概念 一：惯性,1. 物体保持原来的静止状态或匀速运动 状态不变的性质叫惯性2. 惯性是物体固有的属性，与物体的受 力情况和运动状态无关3. 质量是物体惯性大小的唯一量度，惯 性越大,物体的运动状态越难改变,1. 系统内物体之间的相互作用力为内 力；系统外部的物体对系统的作用力为外力 2. 内力不能改变物体的运动状态；外 力才能改变物体的运动状态3. 对物体的受力分析分析的都是外力， 规律、公式中所用的力都是外力4. 内力和外力是相对的，可以发生相 互转化,二: 内力和外力,1. 理解平常所说的“重量”的概念2. 超重和失重，物体本身的重力并没有改 变。而是对支持物的
2、压力（或对悬挂物的拉力） 不再等于物体本身的重力3. 超重或失重只决定于加速度的方向，与 速度无关。要理解“加速上升”、“减速上升”、 “加速下降”、“减速下降”的意义4. 在完全失重的状态下，一切由重力产生 的物理现象都会完全消失。如：单摆停摆、天 平失效、物体不受浮力、液柱不再产生压力,三：超重和失重,四：例题分析与解,1下列说法正确的是（ ） A静止的火车起动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大 B乒乓球可快速抽杀，是因为乒乓球惯性小的缘故 C物体在宇宙飞船中不存在惯性 D物体受外力大惯性小，外力小惯性大,2在以加速度a匀加速上升的电梯中,有一个质量为m的人，下述说法中正确的是( )
3、A人对地球的引力为m（g+a） B人对电梯的压力为m（g-a） C此人受的重力为m（g+a） D此人的视重为m（g+a）,3有关超重和失重，以下说法正确的是( ) A物体处于超重状态时，所受重力增大，处于失重状态时，所受重力减小 B斜上抛的木箱中的物体处于完全失重状态 C在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机必定处于下降过程 D在月球表面行走的人处于失重状态,5. 在太空站的完全失重环境中， 下列仪器能正常使用的有A . 水银温度计 B . 体重计 C . 打点计时器 D . 天平E . 连通器 F . 水银气压计G . 密度计 H . 弹簧秤,6 . 某人以a = 2m/s2 匀加
4、速下降的升降机中最多能举起 m1 = 75kg 的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起 m1 =50kg 的物体，则此升降机上升的加速度为多大？（g = 10m/s2),7在平直的轨道上，密 闭车厢向右做匀加速直线运 动某时刻起车厢顶上 P 点 处连续掉下几个水滴并都落 在车厢的地板上（如图），下列说法中正确得是A这几个水滴都落在P点正下方的O点B这几个水滴都落在OA之间的同一点C这几个水滴都落在OB之间的同一点D这几个水滴不可能落在同一点,巧选参考系:选小车静止不动,4如图，两台秤上各放装有液体的容器甲和乙，液体中各有小球通过细线分别牵拉在容
5、器的底部和悬挂在容器的盖板上静止不动，此时两台秤的示数分别为 和 。当细线断开后，甲容器内小球上浮，乙容器内小球下沉。设在两小球分别上浮和下沉的过程中，两台秤的示数分别为 和 。则,A ， B D ， ,采用整体分析法: 用水球替代原来的小球,基本规律 一：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，直道有外力迫使它改变这种运动状态 为止2. 说明 （1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要 力来维持 （2）力是改变物体运动的原因，是使物体产生加速度的原因 （3）任何物体都有惯性 （4）不受力的物体是不存在的，因此第一定律不能用实验直接验证,二：牛顿第三定律,1.
6、内容：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上2. 说明：（1）第三定律说明了物体间的作用总是相互的、成对的；总是同时产生、同时消失的（2）物体之间的作用力与反作用力总是同种性质的力（3）物体之间的作用力与反作用力总是产生各自的效果（4）作用力与反作用力不可叠加、不可求合力、作用效果不能相互抵消,3. 作用力、反作用力和平衡的二力区别,三：例题分析与解,1. 关于牛顿第一定律下列说法中，正确的是 惯性定律可以用物体的平衡条件取而代之 惯性定律可以用长斜面实验进行实验验证 惯性定律所述情况尽管在实际中找不到，但应具有实际意义 物体线速度或角速度的改变，都是外力作用的
7、结果A. 只有 正确 B. 只有 正确 C. 只有 正确 D. 只有 正确,3 . 根据牛顿运动定律，以下选项正确的是A . 人只有在静止的车厢内，竖直向上高 高跳起后，才会落在车厢的原来位置B . 人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直 向上高高跳起后，将落在起跳点的后方C .人在沿直线加速前进的车厢内，竖直 向上高高跳起后，将落在起跳点的后方D .人在沿直线减速前进的车厢内，竖直 向上高高跳起后，将落在起跳点的后方,4一端悬于天花板的细绳，另一端吊一重物（不计绳重力），天花板对绳的拉力为 ，绳对天花板的拉力为 ，重物对绳的拉力为 ，绳对重物的拉力为 ，下列说法正确的有（ ） A 和 是一对平衡力
8、 B 和 是一对平衡力 C 和 是一对作用力与反作用力 D 和 是一对作用力与反作用力,5如图所示，运输液 体货物的槽车，液体上有 气泡，当车向前开动时气 泡将向_运动； 刹车时，气泡将向_运动，其原因是_具有惯性。,6下面关于作用力与反作用力的说法不正确的是（ ） A物体相互作用时，先产生作用力，后产生反作用力 B作用力和反作用力一定大小相等，方向相反，在同一直线上，它们的合力为零 C大小相等，方向相反，在同一直线上，分别作用于两个物体上的两个力一定是一对作用力和反作用力 D马拉车加速前进时，马拉车的力仍等于车拉马的力,7. 马拉着车在水平地面上匀加速运动，以下说法中正确的是A马拉车向前的力
9、一定大于车向后拉马的力，否则不可能产生向前的加速度B马向前拉车的力跟车向后拉马的力大小相等，方向相反.C马拉车的力跟车拉马的力是一对相互作用力，它们不可能平衡D马除了受车给它的一个向后的拉力外，还一定受到地面给它的一个向前的力，这后一个力一定大于前一个力.,四：牛顿第二定律,内容：物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合外力的方向相同 牛顿第二定律揭示了力与加速度之间的瞬时对应关系 牛顿第二定律的矢量性和第二定律的分量式,五：例题分析与解,1. 如图所示，吊篮P悬挂在天 花板上，与吊篮质量相等的物体Q 被固定在吊篮中的轻弹簧托住，当 悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间，吊
10、篮 P和物体Q的加速度大小分别是（ ） A B ， C ， D ，,2一轻质弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了4cm再将重物向下拉1cm，然后松手，g取10ms2，则在刚释放的瞬间重物的加速度是 （ ） A2.5ms2，方向向上 B7.5ms2，方向向上 C10ms2，方问问下 D12.5ms2，方向向下,3如图所示，木块 A 和B的质量均为 m ，连接在 劲度系数为 k 的一根轻弹簧 的两端，B 放在水平桌面上 时，弹簧处于直立位置。若 压下木块 A 后突然放开，当 A上升并达到最大速度时，B对桌面的压力 为_；假如B对桌面的压力能够减小到 mg，则此时刻A的加速度为_。,4 .
11、如图所示，一个弹簧 和一根细线共同拉着质量为 m的小球，弹簧与竖直方向 的夹角为 ，细线OA的方 向水平，突然剪断OA，剪断瞬间小球加速度的大 小为 ，方向为 。如果将弹簧换成 细线，剪断OA瞬间，小球加速度的大小为 ， 方向与竖直方向的夹角为 。剪断OA的前 后，细线拉力之比为 。,5如图所示，质量为m =1kg的小球穿在固定的直杆 上，杆与水平方向成 角， 球与杆间的动摩擦因数 ， 当小球受到竖直向上的拉力 F=20N时，小球沿杆上滑的加速度为_。（ ）,6风洞实验室中可产生水平方向 的、大小可调节的风力，现将一套有 小球的细直杆放入风洞实验室，小球 孔径略大于细杆的直径，整个装置如 图所
12、示。 （1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。 （2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需的时间t为多少？（ ）,7如图所示，小车水平横杆 AO 的 O 端悬挂着一个重球小车 静止时，A 点到悬线拉力方向的 距离为M0；当小车以较小的加速 度a1向右运动时，A点到悬线拉力 方向的距离为M1；当小车以较大的加速度a2（a2a1）向右运动时，A点到悬线拉力方向的距离为M2；则（ ）AM0M1M2 BM0M1M2 CM0M1M2 DM1M2M0
13、,基本方法 一：关于连接体问题,例题 1. 如图所示，小车 以加速度 a向右作匀加速直线 运动，有一物块恰好沿车的左 侧内壁匀速下滑，则物块与车 壁之间的摩擦因数为 ，当小车后来 改为向右匀速运动时，物块的加速度为_。,例题2. 如图所示，用力F拉着三个物体在光滑水平面上一起运动，现在中间物体上加一小物体，仍让它们一起运动，且原拉 力F不变，那么中间物体两 端绳上的拉力Fa和Fb的变化 情况是A . Fa一定减小， Fb一定增大B . Fa一定增大， Fb一定不变C . Fa可能减小， Fb一定减小C . Fa可能不变， Fb一定增大,例题 3如图所示，叠放在 一起的两个木块在拉力F作用下，
14、一起在光滑的水平面上做匀加速 运动，木块间没有相对运动，两 个木块的质量分别为m和M，共同的加速为a，两木块间摩擦因数是，在这个过程中，两木块之间摩擦力大小等于（ ） Amg Bma CF-Ma DFm/(M+m),例题4. 如图所示，小车质 量M为2.0kg，与水平地面阻 力忽略不计，物体质量 m = 0.50kg，物体与小车间的动摩 擦因数为0.3 （l）小车在外 力作用下以1.2ms2的加速度向右运动时，物体受到的摩擦力是多少？ （2）欲使小车产生3.5ms2的加速度，需给小车提供多大的水平推力？ （3）若要使物体m脱离小车，问至少应向小车提供多大的水平推力？ （4）若小车长l=1m，静
15、止小车在8.5N水平推力作用下，物体由车的右端向左滑动，滑离小车需多长时间？,例题 5. 如图所示，小 车A质量m1，物块B、C 质 量为m2、m3，通过一个细 线搭在一个小滑轮上，C放 在A的上表面，B靠在A的前侧壁上，一切摩擦均不计。一水平力F作用在小车A上，A、B、C保持相对静止一起做加速运动，求力F的大小。,例题6 . 如图，物体A放在物 体 B上，物体 B放在光滑的水平 面上。已知MA= 6 kg, MB= 2 kg,A、B间动摩擦因数 = 0.2 。 物体A上系一细线，细线能承受的最大拉力是20 N , 水平向右拉细线。下列结论中正确的是A . 当拉力F 12 N 时，A静止不动B
16、 . 当拉力F 12 N 时，A相对B滑动C . 当拉力F = 16 N 时，B受A的摩擦力等于 4 ND . 无论拉力F多大，A相对B始终静止,二：关于临界态、临界值问题,例题1如图所示，一细线 的一端固定在倾角为 的光滑 楔形滑块A的顶端P处，细线的 另一端拴一质量为m的小球，当 滑块至少以加速度a=_向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以a=2g的加速度向左运动时，线中拉力T=_。,例题2质量 m=1kg 的 物体放在倾角为 的斜 面上，斜面的质量 M = 2kg， 斜面与物体的动摩擦因数= 0.2，地面光滑，现对斜面体施加一水平推力，如图所示。要使物体m相对斜面静止，力F应为多大
17、？设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（ ）。,例题4. 如图所示，一辆卡 车后面用细绳挂一个物体，其 质量为m,物体与地面间的摩擦 不计，求（1）当卡车带着物体以加速度 加速运动时，绳的拉力为 ，则物体对地面的压力多大？（2）当卡车以加速度 a2 = g 加速运动时，绳的拉力多大？,例题5如图所示，梯 形物体的质量为M和m，斜 面的倾角为，接触面都光滑，当用水平恒力推两个物体前进时，要使M与m之间不发生相对滑动，则水平推力F的最大值应为_,例题6如图所示，质量为 10kg 的物体A拴在一个被 水平拉伸的弹簧一端，弹 簧的拉力为5N时，物体A处于静止状态，若小车以 加速度 向右运动后，则
18、（ ）（ ） A物体A相对小车仍然静止 B物体A受到的摩擦力减小 C物体A受到的摩擦力大小不变 D物体A受到的弹簧拉力增大,三：求解动力学问题的基本方法,1 . 已知力求运动的量应用牛顿第二定律求解物体的加速度， 根据物体运动的条件，应用运动学公式求 解物体运动的量速度、时间、位移等。 2 . 已知运动的量求力根据物体运动的条件，应用运动学公式 求解物体的加速度，应用牛顿第二定律求解 物体的受力情况。,图 34,例题2、如图所示，底座A上 装有长度为0.5m的直杆B ，A与 B的总质量为0.3kg.B上套着一个 质量为0.05kg的小环C，C与B间有摩擦，当小环从底座A上以4m/s的速度弹起时
19、，它恰能沿杆上升到杆的顶端.求：（1）小环C在上滑和下降过程中，底座A对水平面的压力分别是多大？（2）小环C从杆顶端落回到底座A所用的时间是多长？g 取 10m/s2 .,例题3质量为10kg的物体沿 倾角为37的斜面滑下，当速度为 5ms时立即受到一个沿斜面方向 向上的大小为90N的恒力F的作用， 如图所示，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25， 求恒力作用于物体上5s内物体的位移大小和第5s 末的速度的大小？（g取10ms2，sin37=0.6，）,例题4、质量 M = 10 kg 的木楔ABC至于粗糙水平面 上，如图所示，滑动摩擦因 数 。在木契的倾角 的斜面上，有一质量为m = 1.
20、0 kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程S = 1.4 m 时，速度 v = 1.4 m/s .在此过程中木揳没有动，求地面对木揳的摩擦力的大小和方向（重力加速度g = 10 m/s2 ).,例题5. 一质量为 m的均匀立方体木块沿倾 斜的直角槽AB从顶端滑 到底部，AB棱的倾角为，长度为L，两槽面和过AB棱的竖直平 面夹角相等，如图所示。若立方体木块与 直角槽间的动摩擦因数皆为 ，试求木块 下滑的时间。,例题6.如图所示，放 在水平地面上的长木板 B， 长为 1m，质量为 2kg，B 与地面之间的动摩擦因数为02。一质量为3kg的小铅块A，放在B的左端，A、B之间的动摩擦因数为04，当
21、 A 以3m/s的初速度向右运动之后，求最终A对地的位移和A对B的位移。,四、附加题,1质量为40kg的雪撬在倾角=37的斜面上向下滑动，如图甲所示，所受的空气阻力与速度成正比。今测得雪撬运动的v-t图象如图乙所示，且AB是曲线的切线，B点坐标为（4，15），CD是曲线的渐近线。试求空气的阻力系数k和雪撬与斜坡间的动摩擦因数（g=10 m/s2）,1解析：由图象可得，A点加速度aA2.5m/s2 最终雪橇匀速运动时最大速度vm=10m/s， 由牛顿运动定律得：mgsin37-mgcos37-5 k=maA mgsin37-mgcos37-10 k=0 代入数据解得： =0.125 k=20Ns
22、/m,2一弹簧秤秤盘的质量 M = 1.5kg，盘内放一个质量m = 10.5 kg 的物体 P，弹簧质量忽略不计，轻弹簧的劲度系数 k=800N/m，系统原来处于静止状态，如图所示。现给物体P施加一竖直向 上的拉力F，使P由静止开始向上作 匀加速直线运动。已知在前0.2s时 间内F是变力，在0.2s以后是恒力。 求力F的最小值和最大值各多大？ 取g=10m/s2。,当P开始运动时拉力最小，此时对盘和物体 P 整体有 Fmin= (M+m)a = 72N. 当P与盘分离时拉力F 最大， Fmax= m(a+g) = 168N.,3如图所示，一高度为h=0.8m粗糙的水平面在B点处与一倾角为=3
23、0光滑的斜面BC连接，一小滑块从水平面上的A点以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动。运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑。已知AB间的距离s=5m，求：（1）小滑块与水平面间的动摩擦因数；（2）小滑块从A点运动到地面所需的时间 （3）若小滑块从水平面上的A点以v1=5m/s的 速度在粗糙的水平面上向右运动，运动到B点时小滑块将做什么运动？并求出小滑块从A点运动到地面所需的时间。（取g=10m/s2）。,3. 解析：（1）依题意得vB1=0，设小滑块在水平面上运动的加速度大小为a，则据牛顿第二定律可得f=mg=ma，所以 a=g， 由运动学公式可得 得 ，t1=3.3s,（2）在斜面上
24、运动的时间 t2= ， T = t1 + t2 = 4.1s,4如图所示，在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板系统处于静止状态现开始用一恒力F沿斜面 方向拉物块A使之向上运动， 求物块B刚要离开C时物块A的 加速度a和从开始到此时物块A 的位移d（重力加速度为g）,4解析：系统静止时，弹簧处于压缩状态，分析A物体受力可知：F1 = mAgsin，F1为此时弹簧弹力，设此时弹簧压缩量为x1，则F1 = kx1，得x1 =,在恒力作用下，A向上加速运动，弹簧由压缩状态逐渐变为伸长状态当B刚要离开C时，弹簧的伸长量设为x2，分析B的受力有：kx2 = mBgsin，得x2 = mBgsin/ k,设此时A的加速度为a，由牛顿第二定律有： F mAgsin - kx2 = mAa， 得,A与弹簧是连在一起的，弹簧长度的改变量即A上移的位移，故有d = x1+x2，即：,5一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数为 1，盘与桌面间的动摩擦因数为 2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的 且垂直于AB边。若圆盘最 后未从桌面掉下，则加 速度a满足的条件是什 么？(以g表示重力加速度) 。,而,
