第三章 牛顿运动定律
3牛顿运动定律
第三章 牛顿运动定律一、牛顿第一定律一切物体总保持匀速运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
1．牛顿第一定律导出了力的概念力是改变物体运动状态的原因。
（运动状态指物体的速度）又根据加速度定义：tv a ∆∆=，有速度变化就一定有加速度，所以可以说：力是使物体产生加速度的原因。
（不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”，也不能说“力是改变加速度的原因”。
）2．牛顿第一定律导出了惯性的概念 一切物体都有保持原有运动状态的性质，这就是惯性。
惯性反映了物体运动状态改变的难易程度（惯性大的物体运动状态不容易改变）。
质量是物体惯性大小的量度。
静止的物体有惯性，运动的物体也有惯性。
同一个物体，放在光滑水平面上用水平力推能推动；放在粗糙水平面上用同样大小的水平力推没推动。
能不能说该物体在光滑水平面上时的惯性小，在粗糙水平面上时的惯性大？不能，这里的力应该理解为合外力。
3．牛顿第一定律描述的是理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态。
而不受外力的物体是不存在的。
物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F =0时的特例。
二、牛顿第三定律两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
1．区分一对作用力反作用力和一对平衡力 一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
不同点有：作用力反作用力作用在两个不同物体上，而平衡力作用在同一个物体上；作用力反作用力一定是同种性质的力，而平衡力可能是不同性质的力；作用力反作用力一定是同时产生同时消失的，而平衡力中的一个消失后，另一个可能仍然存在。
2．一对作用力和反作用力的冲量和功 一对作用力和反作用力在同一个过程中（同一段时间或同一段位移）的总冲量一定为零，但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负。
这是因为作用力和反作用力的作用时间一定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的。
物理必修一第三章知识点总结
物理必修一第三章知识点总结
第三章：牛顿运动定律
一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律又称惯性定律，指出“物体如果没有外力作用，或外力的合力为零，物体
就保持静止或匀速直线运动的状态”。
（还可以理解为：物体不受外力作用时，它要么保
持原来的状态（包括速度为零的状态），要么不受力的物体做自由落体运动。
）
2、质点的惯性系和非惯性系的判断方法，非惯性系的例子。
3、坐标系的选取和表示。
二、牛顿第二定律
1、牛顿第二定律又称运动定律，明确了力的概念，即：当物体受到外力（总的力）作用时，会产生加速度，且加速度的大小与力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与
力的方向相同。
用公式表达 F=ma。
2、等效力：将多个作用在物体上的力合成为一力。
3、重力和重力的计算。
4、弹力和弹力的计算。
5、摩擦力和摩擦力的计算。
三、牛顿第三定律
1、牛顿第三定律又称作用-反作用定律，明确了力的相互作用联系。
指出“两个物体相互作用时，彼此之间的作用力与受力物体方向相反，作用力和反作用力大小相等，方向相反”。
四、应用
1、在现实生活中，各种力的应用情况。
2、受力物体的运动情况。
综上所述，牛顿运动定律是物理学的基础理论之一，它揭示了物体的运动规律，对我们认
识和描述物体的运动过程有着重要意义。
通过学习牛顿运动定律，可以更好地理解和分析
物体的运动情况，更好地指导实际应用。
大学物理 第三章 牛顿运动定律
四、几种实用的惯性系
1、地面参考系 ground reference frame
由于我们生活在地面上，地面是 一个最常用的惯性系。但只能说地面 是一个近似的惯性系，而不是一个严 格的惯性系，因为地球有自转角速度： 由于地球的自转，地球上的物体 有法向加速度。
1 7.3 105 rad s 1
2、地心参考系 earth's core
地心参考系相对地面参考系严格 些，地球绕太阳公转的角速度：
2 2.0 107 rad s 1
3、日心参考系 sun's core
日心参考系相对地心参考 系更严格些，但太阳还绕银河 中心旋转：
3 8.0 1012 rad s 1
• 5、牛顿定律适用的范围是什么？什么是 惯性参考系？ • 6、有人说：力是运动的根源，没有力就 没有运动，你是怎么理解的？ • 7、日常生活中，我们经常接触的力有哪 些？它们都属于基本力中的哪一种？ • 8、有人说：人推车时只有作用力大于反 作用力时车才能被推动，且先有作用力， 后有反作用力。你认为呢？ • 9、动量和动能有什么区别和联系？
• “只要运动是匀速的，你无法从其中任何一个现象来确 定船是在运动还是停着不动．你跳向船尾也不会比跳向船头 来得远,虽然你跳在空中时,脚下的船底板向着你跳的反方向 移动．你把不论什么东西扔给你的同伴时,如果你的同伴在 船头而你在船尾, 你所用的力并不比你们两个站在相反位置 时所用的力更大．水滴将象先前一样,滴进下面的罐子,一滴 也不会滴向船尾,虽然水滴在空中时,船已行驶了相当距离."
（3） m
a 是什么力？
§３.３ 牛顿运动定律的应用
Applications of Newton’s Laws of motion • 一、牛顿运动定律的适用范围
第三章 牛顿运动定律 12讲 牛顿运动三定律
第三章牛顿运动定律
12讲牛顿运动三定律
一、学习目标
牛顿运动定律Ⅱ
二、自学填空
大一轮P39、P44
三、预习问题
1、1)对力和运动的关系，不同的科学家各自有哪些不同思考？出现了哪些重要方法？2)如何理解牛顿第一定律？
不是实验定律，是理想实验的外推；惯性的理解；力和运动的关系；不受力时物体运动
2、一对作用力和反作用力与一对平衡力有何区别？
3、什么是基本物理量和基本单位？一个等式成立包含哪些相等的要素？
4、1)牛顿第二定律的内容；2）表达式中单位为何必须是国际单位制单位，K为什么取1？3）牛顿第二定律的特性？
矢量性；瞬时性；因果性、统一性；同一性；独立性；局限性
5、处理动力学两类问题的基本步骤。
6、整体法受力分析时，为何不分析内力？整体法是否只适用于两个物体的加速度相同的问题？
四、典型例题
《大一轮》P40例1例2高考题组1、P43例2跟踪训练2-1、P45典例即学即练
小结：
五、提升训练
A组
《大一轮》P46模拟题组1 《课时作业七》4、9《课时作业八》5、7
B组《课时作业八》10、11
六、课后反思。
第3章 动量.牛顿运动定律.动量守恒定律
F mg xsg g(ls xs)
B
l
mgx o
x
25
利用牛顿第二定律建立运动方程： m d v g(ls xs)
dt
要求出速度与位置的关系式，利用速度定义式消去时 间
m dv v g(l x)
dx
lsv dv g(ls xs)d x
积分得到 lv2 2gl2 gl2
v 2gl gl
“大统一”（尚待实现）
19
二、力学中常见的力
▪万有引力及其分力—重力，电磁力，弹力和摩擦力 ▪按是否受其它作用的影响分 ▪主动力:引力、重力、静电力、洛仑兹力 ▪被动力：弹力、摩擦力 ▪按是否需要接触分:接触力和非接触力： ▪按作用效果分:压力、拉力、向心力、合力、分力：
20
§3.4 牛顿运动定律的应用
I Ixi Iy j Izk
Iy
t2 t1
Fy dt
mv2 y
mv1y
I z
t2 t1
Fz dt
mv2 z
mv1z
35
二 质点系的动量定理
t2
t1
t2
t1
( F1
( F2
F12 )dt F21 )dt
m1v1 m2v2
m1v10 m2 v20
质点系
F1
F12
m1
F2
mv2 dv
/
l
dt
v
θ
vdv gl sin θdθ
v0
0
v v02 2lg(cos 1)
FT
m( v02 l
2g
3g
cos
θ)
o
FT
en
etv
v0 mg
dv v dv
LK第三章牛顿运动定律
第三章牛顿运动定律第一节牛顿第一定律第二节物体运动状态的改变学习目标：1、理解牛顿第一定律的内容和意义2、知道什么是惯性3、知道物体运动状态改变的含义4、理解力是使物体产生加速度的原因，理解质量是惯性大小的量度知识点预览：1、历史上关于力和运动关系的认识（1）亚里士多德的结论：（2）伽利略的观点：2、牛顿第一定律：（1）内容：（2）意义：①指出了物体不受外力时的状态：；②揭示力与运动的关系，即力不是维持物体速度的原因，而是的原因。
3、惯性:(1)定义：（2）理解：①一切物体都具有②惯性是物体的固有性质。
4、力是物体产生加速度的原因（1）叫物体运动状态的改变。
（2）物体运动状态的改变时，具有，所以，力是使物体产生的原因。
5、质量是物体惯性大小的量度：。
自我检测:1、关于惯性，下列说法正确的是（）A、物体的惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质B、只有静止或做匀速直线运动的物体才具有惯性C、处于任何状态的物体都有惯性D、惯性是物体的属性，与运动状态和是否受力无关2、下列说法正确的是( )A、牛顿第一定律反映的是物体不受外力作用时的运动规律B、不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有这样的性质，即惯性。
C、物体不受外力的作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态D、物体运动状态发生变化时，不一定受到外力作用3、如果物体的运动状态发生了改变，则该物体（）A、速度方向一定发生了变化B、速度大小一定发生了变化C、加速度一定发生了变化D、速度大小和方向中至少有一个发生变化A、力是使物体产生速度的原因B、力是使物体产生加速度的原因C、力是改变物体运动状态的原因D、力是改变物体惯性的原因例题分析:例题1:关于力和运动的关系，下列说法正确的是（）A、物体的速度不断增大，表示物体必受外力作用B、物体向着某个方向运动，则在这个方向上必受力的作用C、物体的速度大小不变，则其所受的合外力必为零D、物体处于平衡状态，则这个物体必不受外力作用例题2、关于物体的惯性，下列说法正确的是（）A、运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体的速度越大，惯性也越大B、静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体关系大的缘故C、乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小D、在宇宙中飞船中的物体不存在惯性。
第三章 牛顿运动定律
物理（广东专版）
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第1单元 牛顿第一定律 牛顿第三定律
扫 清 认 知 障 碍 解 密 高 频 考 点
应用牛顿第三定律应注意的问题 (1)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何情况下
第二步：找突破口
已知两人水平拉力大小相等，根据牛顿第二定律和 质量大小可得出两人运动的加速度大小关系，进而应用x 1 ＝ at2比较两人运动的位移关系。 2
物理（广东专版）
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第1单元 牛顿第一定律 牛顿第三定律
扫 [ 解析 ] 根据牛顿第三定律可知甲对绳的拉力与绳对甲 清 认 的拉力是一对作用力与反作用力，选项 A 错；因为甲和乙的 知 障 力作用在同一个物体上，故选项 B 错。设绳的张力为 F，根 碍
作用在两个物体上，故选B。 答案：B
知 能 综 合 提 升
物理（广东专版）
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第1单元 牛顿第一定律 牛顿第三定律
扫 清 认 知 障 碍 解 密 高 频 考 点
对牛顿第一定律的理解
1．惯性和惯性定律的区别
(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体 是否受力、受力的大小无关。
专 题 归 类 探 究 知 能 综 合 提 升
抵消，不可叠加，
不可求合力
专 题 归 类 探 究 知 能 综 合 提 升
可以是同性质的力，也 一定是同性质的力 可以不是同性质的力
点
方向
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
物理（广东专版）
目 录
第1单元 牛顿第一定律 牛顿第三定律
[例2]
如图3－1－4所示，甲、乙两
专 题 归 类 探 究 知 能 综 合 提 升
提示：物体A共受重力、斜面的支持力、挡板的弹力三个 力作用。重力的反作用力为物体对地球的引力，其平衡力为斜 面支持力与挡板弹力的合力；斜面的支持力的反作用力为 物体对斜面的压力，其平衡力为重力垂直于斜面向下的分力； 挡板的弹力的反作用力为物体对挡板的压力，其平衡力为重力 沿斜面向下的分力。
(完整版)牛顿运动定律知识点
2 （4）作用力与反作用力一定是同种性质的力。（平衡力的性质呢？） 作用力与反作用力的二力平衡的区别 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上 作用在同一物体上 依赖关系 同时产生，同时消失相互依存，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 两力运动效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零；形变效果不能抵消 力的性质 一定是同性质的力 可以是同性质的力也可以不是同性质的力 三、牛顿第二定律 1、内容：物体的加速度与物体所受合外力成正比，跟物体质量成反比，加速度方向跟合外力的方向相同。 2、数学表达式：F合＝ma 3、牛顿第二定律的理解 （1）瞬时性：牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速度而不是速度； （2）、矢量性：加速度的方向总是和合外力的方向相同的，可以用分量式表示，Fx=max,Fy=may,Fz=maz; （3）、同体性：F =m a是对同一物体而言的 （4）独立性：每个力的作用是独立的，物体的加速度是各力独立作用共同的结果 （5）、牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿（定义使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2. 4、应用牛顿第二定律的解题方法 （1）合成法 若物体只受两个力作用产生加速度时，根据平行四边形定则求合力.运用三角形的有关知识，列出分力、合力及加速度之间的关系求解. 例：如图所示，小车上固定着光滑的斜面，斜面的倾角为，小车以恒定的加速度向左运动，有一物体放于斜面上，相对斜面静止，此时这个物体相对地面的加速度是 。 解：1、分析受力 2、加速度的方向 3、合力的方向，合力的大小 4、列方程 a=gtanθ
高考物理第一轮复习教案 第三章 牛顿运动定律
考力和运动的综合题，重点考查综合运用知识的能力，如为使物体变为某一运动状态，应选择怎样的施力方案；
二是联系实际，以实际问题为背景命题，重点考查获取并处理信息，去粗取精，把实际问题转化成物理问题的
能力。
§1 牛顿第一定律 牛顿第三定律
一、牛顿第一定律 1．牛顿第一定律（惯性定律）的内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
看，要求准确理解牛顿第一定律；加深理解牛顿第二定律，熟练掌握其应用，尤其是物体受力分析的方法；理
解牛顿第三定律；理解和掌握运动和力的关系；理解超重和失重。本章内容的高考试题每年都有，对本章内容
单独命题大多以选择、填空形式出现，趋向于用牛顿运动定律解决生活、科技、生产实际问题。经常与电场、
磁场联系，构成难度较大的综合性试题，运动学的知识往往和牛顿运动定律连为一体，考查推理能力和综合分
45
高考物理第一轮复习教案
第三章 牛顿运动定律
张建设编写
这个定律有两层含义： （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（即速度包括大小和方向）改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的 原因，是使物体产生加速度的原因。 2．牛顿第一定律的几点说明 （1）物体不受外力是该定律的条件。 （2）物体总保持匀速直线运动或静止状态是结果。 （3）惯性：一切物体都有保持原有运动状态的性质。 惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动状态及受力情况无关。 惯性反映了物体运动状态改变的难易程度（惯性大的物体运动状态不容易改变）。 质量是物体惯性大小的惟一量度。 （4）牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态，而不受外力的物体是不存在的。物体不受外力 和物体所受合外力为零是有区别的。 （5）牛顿第一定律成立的参考系是惯性参考系。 （6）应注意： ①牛顿第一定律不是实验直接总结出来的，是牛顿以伽利略的理想斜面实验为基础，加之高度的抽象思维， 概括总结出来的，不可能由实际的实验来验证； ②牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是不受外力时的理想化状态。 例 1．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冲力 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 解析：惯性是物体保持原来运动状态的性质，仅由质量决定，与它的受力状况与运动状况均无关。一切物 体都有惯性。答案：D 例 2． 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（空气阻力不 计），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 解析：人向上跳起，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向不受外力作用，由于惯性，所以水平方向与车速 度相同，因而人落回原处。 答案：D 例 3． 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 解析：物体不受外力时一定处于静止或匀速运动状态，但处于这些状态时不一定不受外力作用，所以 A 错； 物体是否处于平衡状态是看其受力是否为零，而不是看它的速度是否为零，如竖直上抛物体到达最高点时速度
第三章 《牛顿运动定律》复习
2、一个小球正在作曲线运动，若突然撤 去所有外力，它将（ D ）
A、立即静止下来； B、仍作曲线运动； C、作减速运动； D、作匀速直线运动。
资料第40页惯性的“相对性”
3、2001年2月11晚上，在中央电视 台“实话实说”节目中，为了揭露各种 歪理邪说，司马南与主持人崔永元合作 表演了“铁锤砸砖”节目。崔头顶8块砖， 司马南用一铁锤击打头顶上的砖.结果砖 被击碎，但崔安然无恙.据司马南讲，他 做第一次实验时头顶一块砖，结果被砸 昏了过去.请从物理学的角度定性解释上 述事实。
一对相互作用力一定是施力物体与受力物 体的位置对调，如：“马对车的拉力”与“车 对马的拉力”就是作用力与反作用力。“马对 车的拉力”的施力物体是马，受力物体是车 (“对”字后面的物体就是受力物体)；而“车 对马的拉力” 的施力物体是车，受力物体是 马。
“马”对“车”的拉力
“车”对“马”的拉力
车与马的位置正好互换(就是受力物体与施力 物体的位置互换)。
3、一个人在地面用尽全力可以举起80kg的重 物；你能否想个办法让他举起120kg的重物？说一 说你的想法，并证明其可行性。
（三）单位制
记住中学学过的六个基本单位：千克、米、秒、 安培、摩尔、开尔文。
牛顿第二定律的应用之图象问题
1．常见的动力学图象 vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象、Fx图 象等． 2．图象类问题的实质是力与运动的关系问题 ，以牛顿第二定律F＝ma为纽带，结合物体的受力 情况和运动情况，通过分析图象的轴、线、斜率、 截距、特殊点、面积所表示的意义来解决。
1、（2015·全国新课标Ⅱ）(多选）在一东西向 的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢 。当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向 东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力 大小为F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为 2 a
第三章 牛顿定律重点
作用力与反作用力
【例证3】(2011·深圳模拟)如图所示为杂技“顶竿” 表演的示意图：一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖 直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时， 竿对“底人”的压力大小为( ) 选B. A.(M+m)g B.(M+m)g-ma C.(M+m)g+ma D.(M-m)g
【解题指导】求解本题应把握以下三点:
答案：(1)0.2
(2)6 N
(3)46 m
【变式训练】（2011·杭州模拟）如图所示，一质量为m 的小物体在固定的斜面上运动，若在不同的运动情况下给 物体m施加一竖直向下的恒力F，则物体m的运动情况可能 是（ ）
A.当m原来静止时，施力后将加速运动 B.当m原来加速运动时，施力后加速度将不变 C.当m原来减速运动时，施力后加速度将减小 D.当m原来匀速运动时，施力后仍做匀速运动
【例2】如图所示，mA=1kg，mB=2kg，A、 B间静摩擦力的最大值是5N，水平面光滑。 用水平力F拉B，当拉力大小分别是F=10N 和F=20N时，A、B的加速度各多大？
A B F
连接体的问题
【例3】一个质量为0.2 kg的小球用细线吊在 倾角θ=53°的斜面顶端，如图，斜面静止 时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不 计摩擦，当斜面以10 m/s2的加速度向右做 加速运动时，求绳的拉力及斜面对小球的 弹力.
【例2】如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯 正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为。 求人所受到的支持力和摩擦力。
【答案】m(g-asin)，方向竖直向上 macos，方向水平向左
牛顿定律的瞬时性问题
【例证3】(2010·全国高考Ⅰ)如图 所示，轻弹簧上端与一质量为m的木 块1相连，下端与另一质量为M的木 块2相连，整个系统置于水平放置的 光滑木板上，并处于静止状态.现将 木板沿水平方向突然抽出，设抽出木板的瞬间，木块 1、 2的加速度大小分别为a1、a2，重力加速度大小为g.则有 选C ( ) A.a1=0,a2=g B.a1=g,a2=g C.a1=0, a m M g D.a1=g, a 2 m M g
动量牛顿运动定律动量守恒定律正式版
FNA
et
FNB
en
FPA A
B
FPB
W
W
[解] 游客作圆周运动. A、B二人受力分析如上右图
根据牛顿第二、三定律，得
F N A F P A W m a A F N B F P B W m a B
Fin
m
v2
Fit mta
Fin——法向力(各力在法线方向投影的代数和)
Fit——切向力(各力在切线方向投影的代数和)
——曲率半径
[例题4] 北京紫竹院公园有一旋风游戏机，大意如图所
示.设大圆盘转轴OO´ 与铅直方向成 =18°，匀速转动， 角速度为0= 0.84 rad/s. 离该轴 R ＝2.0 m 处又有与 OO´平行的PP´，绕 PP´ 转动的座椅与 PP´ 轴距离为 r
1.两质点在气桌上碰撞
两滑块相碰，改变滑块1、2
1
初速度,反复实验，发现滑块1、
2速度改变量各次虽然不同，但
2
总有
Δ v 2 Δ v 1 或 Δv 2/Δv 1
为常量，与二滑块有关.
2. 惯性质量 取巴黎国际计量局中铂铱合金国际千克原器
为标准物体，规定其质量为 m0=1kg(千克)，此即 国际单位质量的基本单位.
3. 定义了惯性系
(1)惯性定律成立的参考系称之为惯性参考系，简 称惯性系.
惯性系是相对整个宇宙的平均加速度为零的 参照系.
§3.2 惯性质量和动量
§3.2.1 惯性质量 §3.2.2 动量·动量变化率和力 §3.2.3 牛顿运动定律 §3.2.4 伽利略的相对性原理
牛顿第三定律
练习：
1、书本静止在桌子上．请分析书本受到哪几个力的作用？画
出受力示意图。 它们的施力物体和受力物体各是什么？ 这两个力是什么关系？ 它们的反作用力各是什么力？ FN 施：桌子 受：书本
FN
1、地球对人的重力 与人对地球的引力 2、地面对人的支持力 与人对地面的压力 3、地面对人的摩擦力 与人对地面的摩擦力 f
G
拔河比赛： 4 、有人认为拔河比赛中既然双方的作用力 与反作用力大小相等，应该不可能分出胜负， 实际上却总有一方获胜，这是否违背了牛顿 第三定律？
解析：
作用力与反作用力总是大小相等的，A B两队在拔河时，无 论是相持阶段还是一队被另一队拉过来的过程中，A 队拉 B 队的 力与 B 队拉 A 队的力总是相等的． 为什么总有一队获胜呢？ 关键在于地面对两者的最大静摩擦力不
第三章 牛顿运动定律
四、牛顿第三定律
a
结论：
物体之间的作用力总是相互的。一个物体对另一个 物体有力的作用的同时，另一个物体对这一个物体也有 力的作用。
我们把其中一个力叫做作用力，另一个力就叫做
反作用力。
（作用力与反作用力是可以互换的。）
作用力与反作用力之间有什么关系呢？
你的猜想是： 1、 2、 3、 4、
相 同 点
大小 方向 是否共线相反 共线 不一定相同 不一定同时产生、同时消失 相同(同体) 两个力在同一物体上互 相抵消达到平衡的效果.
不 同 点
作用时间 同时产生,同时消失 作用对象 不同(异体) 两个力在不同物体产 作用效果 生不同效果,不能抵消.
可得作用力和反作用力的特点：
第三章牛顿运动定律
第三章牛顿运动定律在基础型课程中我们已经知道物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。
学习了牛顿运动定律后，我们在这一章里将进一步讨论牛顿定律的应用。
在力学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动状态改变原因的分科，叫做运动学；研究运动状态改变和力的关系的分科，叫做动力学。
有了动力学知识，就可以根据物体的受力情况，确定物体的运动情况，或者根据物体的运动情况，判断物体受力情况。
这样就能够创造条件来控制运动，使物体的运动符合人们的要求。
本章先介绍摩擦力的概念和它的性质，再分析物体的受力情况，掌握力的正交分解法，隔离法等。
然后，应用牛顿运动定律去解决一些较为复杂的动力学问题。
同时将多种典型的问题进行归类，并适当地把研究一个物体的动力学问题，延拓到诸如连接体等多个物体的动力学问题，以提高解决实际问题的能力。
A、滑动摩擦力摩擦力是一种常见的力，它与人们的日常生活及工程技术有密切关系，如图3 -1所示是两头驯鹿拉着两个站在雪橇上的人，在雪地上酣畅淋漓地滑行。
这里既要利用摩擦力，又要克服摩擦力。
在初中和高中基础型课程中已经多次涉及到摩擦力，但都没有说明摩擦力的大小与哪些因素有关。
本节就要讨论这个问题。
一、滑动摩擦力在日常生活中，人们有时要克服摩擦力，有时要利用摩擦力。
例如各种车辆在前进时要克服摩擦力对车辆的阻碍作用，在制动时要利用这种阻碍作用。
我们把物体接触面间阻碍物体相对滑动的力叫做滑动摩擦力。
我们先来研究一下：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？大家谈滑动摩擦力可能与哪些因素有关？【DIS实验】在铁架台上固定力传感器（如图3-2），将木块放在长板上，用细线连结木块与力传感器，应用计算机辅助系统，将图中的力传感器接到数据采集器的输入口。
点击实验菜单上“摩擦力的研究”。
显示屏上将显示记录表格和F f-F N坐标系。
点击“记录压力”，把物体压力图3-1记录到表格中，点击“开始记录”，同时拖动长板向左运动，F f -F N 坐标系上将出现物体受力图线，在力的图线上选择区域，则区域内力的平均值会自动记录到表格中，在木块上加砝码再做几次实验得出一组实验数据，更换粗糙的接触面，在压力不变的情况下再做实验，比较实验结果。
第三章牛顿运动定律
第三章牛顿运动定律·动量守恒定律习题解答3.5.1质量为2kg的质点的运动方程为r=(6t2-10)i+(3t2+3t+10)j（t为时间，单位为s;长度单位为m）求证质点受恒力而运动，并求力的大小方向．解：运动学方程为恒矢量。
3.5.2质量为m的质点在Oxy平面内运动，质点的运动方程为r=acoswt i+bsinwt ja,b,w为正常数，证明作用于质点的合力总指向原点．解：运动学方程则与方向相反指向原点。
3.5.3在脱粒机中往往装有振动鱼鳞筛,一方面由筛孔漏出谷粒,一方面逐出秸杆,筛面微微倾斜,是为了从较低的一边将知杆逐出,因角度很小,可近似看作水平,筛面与谷粒发生相对运动才可能将谷粒筛出,若谷粒与得到面静摩擦系数为0.4,问得到沿水平方向的加速度至少多大才能使谷粒和得到面发生相对运动.解：摩擦力满足μmg ≤ ma则 a 至少为μg=0.4*9.8m/s2才能使它们发生相对运动。
3.5.4桌面上叠反放着两块木版，质量各为m1,m2,如图所示m2和桌面的摩察系数为μ2，m1和m2间的静摩察系数为μ1．沿水平方向用多大的力才能把下面的木版抽出来．解：研究对象分别为<m1><m2>坐标系：o-xy受力分析：m1: m2: 列方程坐标分量式①②③④联立解得：只有a2x≥ a1x 时,才能抽出。
3.5.5质量为m2的斜面可在光滑水平面上运动，斜面倾角为a，质量为m1的小球与斜面之间亦无摩察，求小球相对于斜面的加速度及其对斜面的压力．解：研究对象分别为<m1><m2>坐标系：o-xy受力分析：m1:m2:列方程坐标分量式①②③④由相对运动：投影：解得：3.5.6在图示的装置中两物体的质量各为m1,m2．物体之间及物体与桌面的间摩察系数都为μ．求在力F的作用下两物体加速度及其绳内张力．不计滑轮和绳的质量及轴承摩察，绳不可伸长．解：研究对象分别为<m1><m2>坐标系：o-x受力分析： m1:m2:列方程坐标分量式①②③3.5.7在图示的装置中,物体A,B,C 的质量各为m1,m2,m3且两两不相等,若物体A,B 与桌面间的摩擦系数均为μ,求三个物体的加速度及绳内的张力,不计绳和油轮质量,不计轴承摩擦.绳不可伸长.解：研究对象分别为<m1><m2><m3> 坐标系：o-xy 受力分析：m1:m2:m3:列方程T1= T1′= T2 = T2′= T 坐标分量式①②③辅助方程：（绳子的总长度一定）3.5.8天平左端挂一定滑轮,一轻绳跨过滑轮,绳的两端分别系上质量为m1,m2的物体(m1≠m2).天平右端的托盘内放有砝码.问天平托盘和砝码共重若干诸能保持天平平衡?不计滑轮和绳的质量及轴承摩擦,绳不伸长.解：研究对象分别为<m1><m2>坐标系：o-xm1:受力分析：m2:列方程坐标分量式①②绳不伸长，解得：于是天平左端受力大小为 2T右端的砝码和托盘重为：3.5.9跳伞运动员初张伞时的速度为,阻力大小与速度平方成正比:,人伞总质量为m,求的函数(提示:积分时可利用式.)解：,积分时变为则则则3.5.10一巨石与斜面因地震而分裂,脱离斜面下滑至水平石面之速度为v0,求在水平面上巨石速度与时间的关系,摩擦系数为(注:不必求v 作为t的显函数).解：在水平面上，t=0,则3.5.11棒球质量为0.14kg,用棒击棒球的力随时间的变化如图所示,设棒被击前后速度增量大小为70m/s.求力的最大值,打击时,不计重力.解：0 - 0.05s内：F=20Fmaxt0.05-0.08s内：F=Fmax（8-100t）冲量：=0.025Fmax+0.015Fmax=0.04 Fmax动量的增量：∴Fmax=245N3.5.12沿铅直向上发射玩具火箭的推力随时间变化如图所示．火箭的质量为2kg，t=0时处于静止．求火箭发射后的最大速率和最大高度（注意，推力＞重力时才起动）．解：由动量守恒：F > mg 时才起动，，t = 4 s 时F = mg时间应从t > 4 s 开始。
11 第三章 第1讲 牛顿运动定律
3．【惯性的理解及应用】 (多选)如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面 上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c 均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器 壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做匀加速 直线运动。下列说法正确的是 A．三个物块将保持图中位置不变，与容器一起向右加速运动 B．物块a将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压
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02
考点二 牛顿第二定律的理解及简单应用
(重难共研类)
【知识梳理】 1．牛顿第二定律 (1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成 _反__比__，加速度的方向跟 作用力 的方向相同。 (2)表达式：F＝kma，其中k是比例系数。在质量的单位取千克(kg)， 加速度的单位取米每二次方秒(m/s2)，力的单位取牛顿(N)时，F＝ma。
2．【惯性现象的应用】 如图所示，某同学朝着列车行进方向坐在车厢中，水平桌面上放有一 静止的小球。突然，他发现小球向后滚动，则可判断 A．列车在刹车 B．列车在做匀速直线运动
√C．列车在做加速直线运动
D．列车的加速度在增大 C [小球突然向后滚动，根据牛顿第一定律可以判断列车相对小球 向前做加速直线运动，但无法判断列车的加速度变化情况，故ABD 错误，C正确。故选C。]
【针对训练】 1．【牛顿第二定律的理解】 根据牛顿第二定律，判断下列叙述正确的是 A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比 B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度 C．物体加速度的大小与所受作用力中任意一个力的大小成正比
√D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速
题后总结 1．惯性的两种表现形式 (1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原 来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。 (2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大， 物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态较易改变。
第三章第一讲牛顿第一定律牛顿第三定律
两人的冰刀与冰面间的动摩擦因数相同，已知张丹在冰面
上滑行的距离比张昊滑行得远，这是由于
(
)
A．在推的过程中，张丹推张昊的力小于张昊推张丹的 力 B．在推的过程中，张丹推张昊的时间等于张昊推张丹 的时间
C．在刚分开时，张丹的初速度大于张昊的初速度
D．在分开后，张丹的加速度的大小大于张昊的加速度 的大小
[归纳领悟]
相互作用力与平衡力的比较 对应名称
比较内容 作用力和反作用力 作用在两个相互作用 的物体上 二平衡力 作用在同一物体 上
不
受力物体
同
点
相互依存，不能单独
依赖关系 存在，同时产生，同 时变化，同时消失
无依赖关系，撤
除一个，另一个 可依然存在
对应名称 作用力和反作 比较内容 用力
二平衡力
容器固定在一个小车上，在容器
中分别悬挂和拴住一只铁球和一
只乒乓球．容器中的水和铁球、 乒乓球都处于静止状态．当容器随小车突然向右运 动时，两球的运动状况是(以小车为参考系) ( A．铁球向左，乒乓球向右 )
B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右
解析：由于惯性，铁球相对于水向左偏，而因乒乓球的
[自主尝试] (试一试，能否做到正确解答)
错解1：对牛顿第三定律认识不清，认为两人相互作用的 时间关系不能确定，容易漏选B.
错解2：对牛顿第二定律运用不当，不能充分理解“两人
的冰刀与冰面间的动摩擦因数相同”的含义，从而不能 正确分析两人加速度的大小，错误地根据“张丹在冰面 上滑行的距离比张昊滑行得远”而选择D.
上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的是( )
A．这桶水处于超重状态，所以绳子对桶的拉力大于桶对绳 子的拉力 B．人对绳子的拉力与绳子对桶的拉力是一对作用力与反作
物理竞赛 第三章牛顿运动定律
哪些参考系是惯性系呢？ •只能靠实验来确定 •相对已知惯性系匀速运动的参考系也是惯性系 •目前惯性系的认识情况是
最好的惯性系：
FK4系 是由1535个恒星平均静止 位形作为基准的参考系
太阳
稍好点的惯性系：
一般工程上可用的惯性系 地球(地心或地面)
（2）非惯性参照系：
凡牛顿第一定律不成立的参照系统称为非惯性参 性系，一切相对于惯性参照系做加速运动的参照 系都是非惯性参照系。在考虑地球转动时，地球 就是非惯性系。 在非惯性系中，物体运动不遵循牛顿第二定律， 但在引入“惯性力”的概念以后，就可以利用牛 顿第二定律的形式来解决动力学问题了。
从地面上观察，小球将做与小 车同向的加速运动． 小车上观察，小球将相对于小 车静止．
因为小球在水平方向上受弹力作用，所以小球相对 于小车的静止不符合牛顿第二定律
（1）惯性参照系：
在这个参照系中观察，一个不受力作用的物体将 保持静止或匀速直线运动状态，这样的参照系就 叫做惯性参照系，简称惯性系。由于地球在自转 的同时又绕太阳公转，所以严格地讲，地面不是 一个惯性系。在一般情况下，我们可不考虑地球 的转动，且在研究较短时间内物体的运动，我们 可以把地面参照系看作一个足够精确的惯性系。
第三章
牛顿运动定律
(一)惯性系和非惯性系
问题1：在平直轨道上运动的火车中，有一张水平的 表面光滑的小桌子，桌上有一个小球，如图所示， 如果火车向前加速运动，以火车为参考系，小球做 什么运动？
以车厢为参考系， 小球向后加速运动
F
G
a a
FN
所以小球相对于小车的运动不符合牛顿第一定律．
问题2：如图2所示，用弹簧将小球固定于小车内 的光滑水平桌面上，当小车恒定加速度a做直线运 动时，从地面上观察，小球如何运动？从小车上 观察，小球如何运动？弹簧处于什么状态？
第三章牛顿运动定律
第三章牛顿运动定律1、关于反作用力在日常生活和生产技术中应用的例子,下列说法中正确的是一（）A.运动员在跳高时总是要用力蹬地面，他才能向上弹起B.大炮发射炮弹时，炮身会向后倒退C.农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动旋转D.软体动物乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鲤腔，然后用力把水挤出体外，乌贼就会向相反方向游去解答：ABD2、在光滑的水平面上有一个物体同时受到两个水平力R和F2的作用,在第Is内保持静止,若两力随时间的变化如图所示,则下列说法正确的是A.在第2s内物体做加速运动,加速度渐渐减小,速度渐渐增大B.在第3s内物体做加速运动,加速度渐渐减小,速度渐渐增大C.在第4s内物体做加速运动,加速度渐渐减小,速度渐渐增大D.在第5s末,物体加速度为零,运动方向与Fi的方向同向解答：CD3、如图甲所示为一拉力传感器，某实验小组在用拉力传感器探究作用力与反作用力关系的实验中，获得了如图乙所示的图线。
根据这个图线，你可以得出的结论是：o实验中要用到个拉力传感器。
如果实验时保持一只手不动，另一只手拉动，与两只手同时对拉得到的结论有没有变化？（填“有”或“没有”）；两只手边拉边向右运动，与两只手静止时对拉得到的结论有没有变化？（填“有”或“没有”）%力均谊五作。
F∙（N∣______________________ __ __解答：作用力与反作用力大小相等，方向相反；两；没有；没有;4、一位同学的家住在一座25层的高楼内,他每天乘电梯上楼,经过多次仔细观察和反复测量,他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律,他根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度.他将台秤放在电梯内,将重物放在台秤的托盘上,电梯从第一层开始运动,经过不间断的运动,最后停在最高层.在整个过程中,他记录了台秤在不同时间段内的示数,记录的数据如表所示.但由于O 〜3s 段的时间太短,他没有来得及将台秤的示数记录下来.假定在每个时间段内台秤的示数都是稳定的,贝∣J:（1）电梯在O 〜3s 时间段内台秤的示数应该是多少？（2-1 0 2 7/ t 1 \,b 1 解答：19,5.8kg 2.9m5、科学实验是人们认识自然的重要手段.一学生测量自行车在行驶中所受的阻力系数网阻力对重力的比值），他依次做了以下事项：（1）找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线;（2）以较大速度骑车驶过起点线，并在通过起点线时按动秒表开始计时；（3）当车驶过起点线后就不再蹬车，让自行车依靠惯性沿直线继续前进；（4）自行车停下，立即按下秒表停止计时，记录自行车行驶时间f,同时记下终点位置；（5）量出起点线到终点的距离1根据上述操作，可测出自行车在行驶中的阻力系数七.21gt 26 .如图所示,在光滑的桌面上叠放着一B P1 不 ----------------------质量为MA=2.0kg 的薄木板A 和质量为1 ' 7 kg 的金属块B.A 的长度Δ=2.0m.B 上有轻线绕过定滑轮与质量为加C=1Okg 的物块C 相连.8与A 之间的滑动摩擦因数〃=0.10,最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力.忽略滑轮质量及与轴间的摩擦.起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B 位于A 的左端（如图），然后放手，求经过多长时间，后8从A 的右端脱离（设A 的右端距滑轮足够远）（取g=10m∕s2）.解析：以桌面为参考系，令OA 表示A 的加速度，曲表示从C 的加速度，SA 和SB 分别表示，时间A 和8移动的距离，则由牛顿定律和匀加速运动的规律可得切cgW"Bg=（WC +"7B ）«Bμf∏Bg=tn^a^SB=1aB 32SA=1A 尸SB-SA=1 由以上各式，代入数值，可得∕=4.0s7 .如图所示，固定在水平面上的斜面其倾角-长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子，质量〃?=1.5kg的小球B通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直.木块与斜面间的动摩擦因数4=0.50.现将木块由静止释放，木块将沿斜面下滑.求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力大小.(取10m∕s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)解析：以木块和小球整体为研究对象，设木块的质量为M,下滑的加速度为沿斜面方向，根据牛顿第二定律有：CM+fn)gsin37°—〃(Λf÷∕n)gcos370=(M+机)a解得：a=g(Sin370—"cos370)=2m∕s2以小球B为研究对象，受重力mg,细线拉力丁和MN面对小球沿斜面向上的弹力尸N，沿斜面方向，根据牛顿第二定律有："igsin370-Fz=ma解得：尸N=MgSin370-mα=6N∙由牛顿第三定律得，小球对木块MN面的压力大小为6N.8 .如图所示，传送带与地面倾角8=37：从A到8长度为16m,传送带以Io m ZS的速度逆时针转动.在传送带上端A处无初速度的放一个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的摩擦因数为0.5.求物体从A运动到B所用时间是多少？(sin37°=0.6,cos37°=0.8)解析：物体放在传送带上后，开始的阶段，由于传送带的速度大于物体的速度，物体所受的摩擦力沿传送带向下如图15所示，物体由静止加速，由牛顿第二定律得mgsinθ-∖-μmgcosθ=ma↑解得αι=10m∕s2物体加速到与传送带速度相同需要的时间为V10/1=—=—S=Is%10物体加速到与传送带速度相同发生的位移为S=-at2=—×10×12w=5/772 2由于P<tanθ(/∕=0.5,tan”0.75),物体在重力作用下将继续加速运动，当物体的速度大于传送带的速度时，物体给传送带的摩擦力沿传送带向上.如图16所示，由牛顿第二定律得mgsi"〃一Pmgcosθ=ma2解得：Λ2=2m∕s设后一阶段物体滑至低端所用时间为12,u 1 2由1-s=vt2+-aΓ2解得∕2=1s5=11s舍去)所以，物体从A运动到8所用时间t=t↑+t2=2s N图1图29.如图所示，在光滑水平面上有一小车A,其质量为小A=2.0kg,小车上放一个物体8,其质量为m〃=1.0kg,如图(1)所示。
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打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．
四．【实验步骤】
1．用天平测量小盘的质量m和小车的质量M.
2．把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路．
D．电梯可能开始在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼
[整体重心法的应用]
几个物体组成的系统的加速上升和加速下降问题。可以简化为关注系统的质心运动的超重和失重问题。即对接触面的压力大于系统重力还是小于系统重力问题。
1．如图所示，台秤的托盘上放一杯水，水中一木球(木<水)用细线拴在杯底而处于静止状态，当细线突然断裂时，台秤的示数将怎样变化?如果题中改为图挂的是铁球(铁>水)，绳断时，台秤的示散如何变化?
4.如图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有( )
A.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）g
B.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）g
C.减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）g
D.M对地面压力始终等于（M+m）g
学习目标：把握实验原理，学会分析处理实验的方法和误差分析。
一．【实验目的】：
A．顾客始终受到三个力的作用B．顾客始终处于超重状态
C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下
D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下
8.汶川大地震后，为解决灾区群众的生活问题，党和国家派出大量直升机空投救灾物资．有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子，如图所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过程中，下列说法正确的是()
答案：
学习目标：知道超重和失重的加速度特点。会定量的计算或定性的分析力的大小和方向：
1．【基本知识】
超重：物体或系统具有向上的加速度。
失重：物体或系统具有向下的加速度，
完全失重：物体具有向下的加速度a=g,合外力为重力。
（1）一切抛体（不受空气阻力），绕地球做圆周运动的人造卫星，汽车过拱桥经过最高点与拱桥恰好脱离时。竖直方向的弹簧振子弹簧回复原长时。
（2）分析物体的受力情况，确定其合外力；
（3）分析物体的运动情况，确定或表达物体的加速度；
（4）选取正交坐标与正方向，运用牛顿第二定律列出方程；（正交分解法）
（5）解答并检验。
练习1.一质量为 的小孩子站在电梯内的体重计上。电梯从 0时刻由静止开始下降，在0到6s内体重计示数F的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯下降的高度是多?
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，这时小球所受风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数
②保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为370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？
一般步骤和方法：
（1）明确研究对象与研究过程；（整体法和隔离法）
(2)他沿绳滑至地面所用的总时间t。
学习目标：运用牛顿定律解力学问题的关键是对物体进行受力分析和运动情况的分析，要画出受力图和运动草图。不论哪类问题，都应抓住力和运动的关系是通过加速度这座桥梁联系起来的。
一．【动力学两大基本问题】
1.已知受力情况求运动情况
例题1风洞实验室只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直径。
13．某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧秤，使其测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为10 N的钩码．弹簧秤弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图所示．则下列分析正确的是（）
A．从时刻t1到t2，钩码处于失重状态
B．从时刻t3到t4，钩码处于超重状态
C．电梯可能开始在15楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼
C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
4.如右图所示，质量为m的小物块以初速度v0沿足够长的固定斜面上滑，斜面倾角为θ，物块与该斜面间的动摩擦因数μ>tanθ，下图表示该物块的速度v和所受摩擦力Ff随时间t变化的图线(以初速度v0的方向为正方向)中可能正确的是()
3．平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔，将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动．这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受滑动摩擦力平衡．在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小．
5．在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是()
A．晓敏同学所受的重力变小了
B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C．电梯一定在竖直向下运动
D．电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下
（2）了解物体处在完全失重下，在完全失重的状态下，平时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、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等；
二．【习题训练】：
1．下列实例属于超重现象的是( )
A．汽车驶过拱形桥顶端
B．荡秋千的小孩通过最低点
C．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动
A．以1m/s2的加速度加速下降B．以4.9m/s2加速度减速上升
C．以1m/s2的加速度加速上升D．以4.9m/s2的加速度下降
10．质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？
（1）升降机匀速上升
（2）升降机以4 m/s2的加速度上升
（3）升降机以5 m/s2的加速度下降
（4）升降机以重力加速度g加速下降
（5）以加速度a=12 m/s2加速下降
11．举重运动员在地面上能举起120 kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100 kg的重物，求升降机运动的加速度；若在以2.5 m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g取10 m/s2)
12.如图所示，在箱内倾角为α的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为m的木块。求箱以加速度a匀加速上升，线对木块的拉力F1和斜面对箱的压力F2各多大？
取重力加速度 。
练习2:如图所示，在光滑的桌面上叠放着一质量为mA=2.0kg的薄木板A和质量为mB=3 kg的金属块B．A的长度L=2.0m．B上有轻线绕过定滑轮与质量为mC=1.0 kg的物块C相连．B与A之间的滑动摩擦因数µ=0.10，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力．忽略滑轮质量及与轴间的摩擦．起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B位于A的左端（如图），然后放手，求经过多长时间t后B从A的右端脱离（设A的右端距滑轮足够远）（取g=10m/s2）．
练习3：一个物体冲上倾角为θ的斜面，沿斜面上滑，然后又下滑回原地．已知物体从最高点下滑回到原地的时间为由原地上滑到最高点时间的2倍，则物体与斜面间的动摩擦因数为
A．tan θ B.tan θ C.tan θ D.tan θ
练习4：滑雪是冬天的一项极具刺激性的体育运动,如图3－11甲所示,滑雪者踏着雪橇(它们的总质量为100kg)在倾角θ＝37°的斜面上向下滑动，在运动过程中受到的空气阻力与速度成正比，在运动过程中受到的空气阻力与速度成正比，现测得雪橇运动的υ－t图线如图3－11乙所示，图中的AB直线是曲线的切线，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和雪橇与斜坡间的动摩擦因素μ（g取10m/s2,sin37°＝0.6）
D．火箭点火后加速升空
E．游泳运动员仰卧在水面静止不动时
F．蹦床运动员在空中上升和下落过程中
G．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内
H．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时
2．游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉．下列描述正确的是( )
A．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态
6．2008年9月25日，“神舟七号”载人飞船成功发射，设近地加速时，飞船以5g的加速度匀加速上升，g为重力加速度．则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为()
A．6mgB．5mgC．4mgD．mg
7.为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯．无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如右图所示．那么下列说法中正确的是()
1．学会用控制变量法研究物理规律．
2．探究加速度与力、质量的关系．
3．掌握利用图象处理数据的方法．
二．【实验原理和方法】：
探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系．
（3）t＝0.6s时的瞬时速度v。
例题3.一弹簧秤秤盘的质量M=1.5kg，盘内放一个质量m=10.5kg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。
2.如图所示，A为电磁铁，C为胶木称盘，A和C（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，台秤读数F（）
A．F=mgB．mg＜F＜(M+m)gC．F=(M+m)gD．F＞(M+m)g