1、 一切物体总保持或，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止，这个结论叫牛顿第一定律 牛顿第一定律有两层含义(1)保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来维持(2)要使物体的运动状态(即速度大小或方向)改变，必须施加力的作用力是的原因1牛顿第一定律静止匀速运动状态改变物体运动状态 一切物体都具有保持原来的性质，这就是惯性(1)惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动状态无关(2)惯性不是力惯性是物体的一种属性即保持原来运动状态不变的属性物体的运动状态不需要力来维持因此惯性不是维持物体运动状态的力2惯性匀速直线运动状态或静止状态(3)当物体受到外力改变其运动状态时，
2、惯性表现为物体的速度在原来的基础上发生变化的(4)物体的惯性大小是由决定的，是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体，质量小的物体难易程度质量质量惯性大惯性小 速度是描述物体运动状态的物理量，物体的速度变化了，即物体运动状态发生了改变 运动状态的改变包括如下几种情形：(1)速度的变化(2)速度的发生变化(3)速度的同时发生变化3运动状态的改变大小方向大小和方向 注意：运动状态的改变，不是指物体位置的变化，即不是位移的改变，而是指速度的改变 运动状态不变的形式只有两种：运动状态静止状态和匀速直线(1)定律内容：物体的加速度跟物体所受的合外力成 比，跟物体的质量成比(2)数学公式：Fkma或Fma
3、注意：当公式Fkma中的各物理量均用国际单位制时，k1，即公式Fkma简化为公式Fma.牛顿第二定律定义了牛顿这个物理单位：使质量为1 kg的物体产生了1 m/s2的加速度的力为1 N，即1 N1 kgm/s2.4牛顿第二定律反正(1)Fma是一个矢量方程 应用时应规定正方向，凡是和正方向相同的力或加速度取，反之取，一般情况下取加速度的 方 向 为 正 方向 物体的加速度a和物体所受合外力F合方向始终相同，即物体在合外力F合的方向上产生加速度a.5对牛顿第二定律的理解正值负值a(2)Fma是力的瞬时作用规律，力和加速度，且在每一瞬间都是比对应的关系(3)牛 顿 第 二 定 律 仅 适 用 于
4、惯 性 参 考系即所选参考系必须是静止的或匀速运动的在中学物理中，一般取地面为参考系(4)在牛顿第二定律Fma中，F、m、a必须对应同一物体(5)牛顿第二定律适用于宏观物体做低速运动的情况同时产生、同时变化、同时消逝正(1)物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其它力不存在一样，这个性质叫做力的独立作用原理(2)对力的独立作用原理的认识 作用在物体上的一个力，总是独立地使物体产生一个加速度，与物体是否受到其它力的作用无关如落体运动和抛体运动中，不论物体是否受到空气阻力，重力产生的加速度总是g.6力的独立作用原理 作用在物体上的一个力产生的加速度，与物体所受到的其他力
5、是同时作用还是有先后关系无关例如，跳伞运动员开伞前，只受重力作用(忽略空气阻力)，开伞后既受重力作用又受阻力作用，但重力产生的加速度总是g.物体在某一方向受到一个力，就会在这个方向上产生加速度这一加速度不仅与其他方向的受力情况无关，还和物体的初始运动状态无关例如，在抛体运动中，不论物体的初速度方向如何，重力使物体产生的加速度总是g，方向总是竖直向下的 (2009青岛模拟)下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与家中上小学的儿子汤姆通话宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有的推动机，正向月球飞去”汤姆：“你们关闭了所有的推动机，
6、那么靠什么力量推动火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知下列说法错误的是()1牛顿第一定律 A汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”B宇航员答话体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”C宇航员答话体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持”D宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行 解析 牛顿第一定律告诉我们，力是改变物体运动状态的原因，但力不是维持速度的原因，物体在没有受力时就可以保持原有的运动状态故上述材料错误的是B.答案 B下列说法正确的是()A一同学看见某人用手推静止的小车，却没有推动，于是
7、说：是因为这辆车惯性太大的缘故 B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 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放在光滑水平桌面上的两个物体，受到相同大小的水平推力，加速度大的物体惯性小 解析“力是改变物体运动状态的原因”这里所说的“力”是指物体所受的合力，而不是某一个力，该同学推不动物体，是由于物体还受到摩擦力作用，其合力仍为零的缘故，故A选项错误 惯性大小的唯一量度是质量，惯性大小与运动速度大小、运动时间长短无关，故B选项也错 力是改变运动状态的原因，而不是维持运动的原因，物体的运动不需要力来维持，一个物体竖直向上抛出后能继续上升
8、是由于物体具有惯性的缘故，而不是抛出后物体还受到竖直向上的作用力，故C选项错误惯性是物体保持运动状态不变的性质，惯性大小反映了改变物体运动状态的难易程度，同样大小的力作用在不同物体上，产生的加速度越大，其质量mFa 越小，惯性越小，因此，D选项正确答案 D如图311所示，x、y、z为三个物块，K为轻质弹簧，L为轻线，系统处于平衡状态现若将L突然剪断，用ax、ay分别表示剪断时x、y的加速度，则有()Aax0、ay0 Bax0、ay0 Cax0、ay0 Dax0、ay02牛顿第二定律的瞬时性 解析 系统处于平衡状态，现若将L突然剪断，由于弹簧还没来得及收缩，两弹簧的弹力在瞬间不变，对于物块x受力
9、仍然平衡，ax0，因剪断细线后，细线对物块y的拉力突然消失，所受合力不为零，ay0，故B选项正确 答案 B 分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度此类问题应注意两种基本模型：(1)弹簧(或橡皮绳)，它的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成不变，弹力不能突变(2)钢丝(包括细线、接触面)等属于刚体，它们可认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时间即线的拉力可突变一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理 如图312所示
10、，两个质量相同的小球A和B，甲图中两球用不可伸长的细绳连接，然后用细绳悬挂起来，若剪断悬挂线OA的瞬间，A球和B球的加速度分别是多少？乙图中两球间用轻弹簧连接，也用细绳悬挂起来，剪断细绳瞬间，A球与B球的加速度又分别是多少？答案 甲：aAaBg；乙：aA2g，aB0如图313所示，小车沿水平面向右做加速直线运动，车上固定的硬杆和水平面的夹角为，杆的顶端固定着一个质量为m的小球当车运动的加速度逐渐增大时，杆对小球的作用力(F1至F4变化)的受力图形(OO沿杆方向)可能是下图中的()3牛顿第二定律的矢量法 解析 根据牛顿第二定律知小球受到的合外力F合ma，方向水平向右，F合由竖直向下的重力和杆对小
11、球作用力合成，因F合水平向右，所以F1、F2、F3、F4的竖直分力恒等于重力，水平分力应等于ma，且不断增大，只有C图符合要求 答案 C 细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53，如图314所示以下说法正确的是(已知cos530.6，sin530.8)()A小球静止时弹簧的弹力大小为35mgB小球静止时细绳的拉力大小为35mgC细线烧断瞬间小球的加速度立即为gD细线烧断瞬间小球的加速度立即为53g解析 细绳烧断前对小球进行受力分析，小球受到三个力的作用：重力mg，竖直向下；弹簧的弹力F1，水平向右；细绳的拉力F2，沿细绳斜向上
12、如图315由平衡条件得：F2cos53mg，F2sin53F1，解得F253mg，F143mg.细线烧断瞬间，细绳的拉力突然变为零，而弹簧的弹力不变，此时小球所受的合力与F2等大反向，所以小球的加速度立即变为a53g.答案 D一物体的质量为5 kg，受到互成90的两个力F1、F2的作用，F130 N，F240 N，这个物体产生的加速度是多大？4力的独立作用原理解析 解法1：分析：如图316所示，根据平行四边形定则，求出F1、F2的合力FF21F22 302402N50 N.由牛顿第二定律得aFm505 m/s210 m/s2.F与F2的夹角为.则tanF1F2304034.37即加速度的方向与
13、F2成37角解法2：分析：同上图由力的独立作用原理得：a1F1m1305 6 m/s2a2F2m2405 m/s28 m/s2根据平行四边形法则，求出a1，a2的合加速度aa21a22 6282 m/s210 m/s2答案 10 m/s2 该题利用了力的独立作用原理和运动的独立性原理在处理物体互相垂直的方向上受力而参与互相垂直方向的运动时，应用此原理最为简捷 处于光滑水平面上的质量为2 kg的物体，开始静止先给它一个向东的6 N的力F1作用2 s后，撤去F1，同时给出一个向南的8 N的力F2，又作用2 s后撤去，求此物体在4 s内的位移大小解析 在东西方向上，前 2 s 内物体做初速度为零的匀
14、加速直线运动，后 2 s 内做匀速直线运动，匀速运动的速度即为 2 s 末速度所以s 东12a1t21a1t1t2(1262226222)m18 m在南北方向上，前 2 s 内无位移，后 2 s 内做初速度为零的匀变速直线运动s 南12a2t22128222 m8 m.合位移 s s2东s2南19.7 m.答案 19.7 m5牛顿第二定律的解题如图317所示，质量为m1 kg的球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成30角，球与杆之间的动摩擦因数 36，球受到竖直向上的拉力F20 N，则球的加速度为多少？(g取10 m/s2)解析 球受到重力mg、杆的支持力FN、杆的摩擦力Ff和竖直向上的拉力四个力的作
15、用(如图318所示)，建立直角坐标系，则由牛顿第二定律得 F s i n 3 0 m g s i n 3 0 F f m a F c o s 3 0 m g c o s 3 0 F N FfFN 联立以上各式即可解得 a2.5 m/s2.答案 2.5 m/s2 正交分解法：当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，通常采用正交分解法解题，为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定x轴的正方向常用三种方法：(1)分解力不分解加速度此时一般规定加速度a的方向为x轴正方向，垂直于加速度的方向为y轴，Fxma(沿加速度方向)，Fy0(垂直加速度方向)(2)分解加速度不分解力此法以某种力的方向为x轴正方向，建
16、立直角坐标系，再把加速度分解在x轴和y轴上(3)既分解力又分解加速度此法根据所要研究的问题，确定x轴的方向和y轴的方向，再把力、加速度或速度等矢量同时分解在x轴和y轴上，Fxmax，Fymay.如图319所示，质量为10kg的物体在F200N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角37.力F作用2秒钟后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25秒钟后，速度减为零求：物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移x.(已知sin370.6，cos370.8，g10m/s2)解析 设力F作用时物体沿斜面上升加速度为a1撤去力F后其加速度变为a2，则 a1t1a2t2
17、 有力F作用时，物体受力为：重力mg、推力F、支持力FN1、摩擦力Ff1 在沿斜面方向上，由牛顿第二定律可得：F c o s m g s i n F f 1 m a 1 Ff1FN1(mgcosFsin)撤去力F后，物体受重力mg、支持力FN2、摩擦力Ff2在沿斜面方向上，由牛顿第二定律得：mgsinFf2m a2 Ff2FN2mgcos 联立式，代入数据得：a28m/s2 a15m/s2 0.25 物体运动的总位移答案 0.25 16.25m【例】如图3110物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上A，B质量分别为mA6 kg，mB2 kg，A，B之间的动摩擦因数0.2，开始时F10N，此后
18、逐渐增加，在增大到45 N的过程中，则()A当拉力F12N时，两物体均保持静止状态 B两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动 C两物体间从受力开始就有相对运动 D两物体间始终没有相对运动 错解 因为静摩擦力的最大值近似等于滑 动 摩 擦 力 f m a x N 0.2 6 12(N)所以当F12N时，A物体就相对B物体运动 F12N时，A相对B不运动所以A，B选项正确 分析纠正 首先以A，B整体为研究对象受力如图3111，在水平方向只受拉力F，根据牛顿第二定律列方程 F(mAmB)a 再以B为研究对象，如图3112，B水平方向受摩擦力fmBa当 f 为最大静摩擦力时，式得 a
19、122 6(m/s2)代入式F(62)648N由此可以看出当 F48N 时 A，B 间的摩擦力都达不到最大静摩擦力，也就是说，A，B 间不会发生相对运动所以D 选项正确 答案 D 评析 物理解题中必须非常严密，一点的疏忽都会导致错误避免错误发生的最好方法就是按规范解题每一步都要有依据 为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离，已知某高速公路的最高限速v120 km/h.假设前方车突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速时经历的时间(即反应时间)t0.50 s，刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍，该高速公路上汽车的距离s至少应为多少？取重力加速度g10
20、m/s2.解析 在司机发现情况到刹车的反应时间内，汽车匀速运动的距离：s1vt.刹车后，在阻力作用下滑行时的加速度为(以汽车运动方向为正方向)：akmgm kg汽车匀减速滑行的位移s2由运动学公式得：0v22as2s2v22a v22kg，所以，高速公路上两车的间距至少为ss1s2vtv22kg式中v120 km/h1003 m/s，t0.50 s，k0.40代入后得s1003 0.50 m1003 220.4010 m155.6 m1.6102 m答案 1.6102 m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，小球孔径大于细杆直径，如图3113所示
21、(1)当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速直线运动，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所需时间为多少？(sin370.6，cos370.8)解析 杆水平时，小球在杆上做匀速直线运动，则风力和摩擦力等大反向；当杆与水平方向夹角为37时，对小球受力分析如图，把风力F和重力mg沿杆方向和垂直杆方向进行正交分解，列方程求解加速度，从而求出时间(1)设小球所受的风力为F，小球质量为m，由小球水平匀速运动可知(2)设杆对小球的支持力为FN，摩擦力为F，则沿杆方向如图3114FcosmgsinFma垂直杆方向FNFsinmgcos0FFN可解得aFcosmgsinFm(g F2m2g)sin34 g又s12at2解得下滑s所用时间为t2sa 8s3g.
