专题7牛顿运动定律的应用 单位制
牛顿运动定律的适用范围
牛顿运动定律的适用范围自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就．经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用．经典力学和天文学相结合，建立了天体力学．经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等等．从地面上的各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动；从投出篮球到发射导弹、人造卫星、宇宙飞船——所有这些都服从经典力学的规律．经典力学的结果，在如此广阔的领域里与实际相符合，证明了牛顿运动定律的正确性．但是，牛顿运动定律与一切物理定律一样，也有一定的适用范围．处理宏观物体的低速运动（指远小于光速的运动）问题，如上面提到的各种宏观物体的运动，经典力学是完全适用的．20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦（1879—1955）提出了狭义相对论，改变了经典力学的一些结论．在经典力学中，物体的质量是固定不变的，而相对论指出质量要随着速度而增大．在低速运动中（如地球以3×104m/s的速度绕太阳公转），质量的增大十分微小，经典力学完全适用．当速度接近光速c时，如速度v=0.8c 时，质量约增大到原质量的1.7倍．这时，经典力学就不适用了．19世纪末和20世纪初以来，物理学的研究深入到微观世界，发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学来说明．20世纪初期，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用．这就是说，经典力学一般也不适用于微观粒子．相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加深入，而不表示经典力学失去意义．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围：经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．本章小结这一章学了牛顿的三条运动定律，它们是动力学的基础，一定要反复思考，深入地理解所学的内容．这一章还学习了如何应用牛顿运动定律求解动力学问题，我们要注意总结解决动力学问题的基本方法，提高综合运用知识分析、解决问题的能力．（1）牛顿第一定律的内容是什么？伽利略的理想实验有什么重要意义？为什么说牛顿第一定律正确地揭示了运动和力的关系？（2）为什么说物体的运动不需要力来维持，力是物体产生加速度的原因？为什么说物体的质量是物体惯性大小的量度？（3）牛顿第二定律的内容是什么？写出它的表达式．用牛顿第二定律解决力学问题时，为什么首先要分析物体的受力情况和运动情况？（4）牛顿第三定律的内容是什么？为什么说作用力和反作用力不能相互平衡？（5）什么是超重、失重和完全失重？物体处于超重和失重状态时，所受的重力是否仍存在，大小是否发生变化？（6）单位制在物理计算中有什么作用？（7）什么是惯性系和非惯性系？什么是惯性力？（8）牛顿运动定律的适用范围是什么？解决动力学问题，首先要分析物体的受力情况和运动情况，把题中所给的物理情景弄清楚，然后再列出方程求解．请你自己总结：运用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路和一般步骤是怎样的？需要注意什么？有什么体会？。
高中物理 第三章 牛顿运动定律 力学单位制、牛顿第三定律知识梳理学案 教科版必修1
力学单位制、牛顿第三定律【学习目标】1. 明确国际单位制及七个基本物理量和力学中的三个基本物理量2. 清楚力的作用是相互的，清楚作用力和反作用力的概念3. 理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决简单的问题4. 会区分平衡力与作用力和反作用力【要点梳理】要点一、单位制与国际单位制1．单位制(1)基本单位：所选定的基本物理量的单位．①物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位．②在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位．长度的单位有：厘米(cm)、米(m)、千米(km)等．质量的单位有：克(g)、千克(kg)等．时间的单位有：秒(s)、分(min)、小时(h)等．(2)导出单位：根据物理公式中其他物理量和基本物理量的关系，推导出的物理量单位．从根本上说，所有的物理量都是由基本物理量构成的，在力学范围内，所有的力学量都是由长度、质量和时间这三个基本物理量组成的，因此基本物理量的单位选定也就决定了其他导出物理量的单位．(3)单位制：基本单位和导出单位的总和叫做单位制．由于基本单位的选择不同，历史上力学中出现了厘米、克、秒制和米、千克、秒制两种不同的单位制，工程技术领域还有英尺、秒、磅制等单位制．2．国际单位制(1)国际单位制：1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制，其法文简称为SI．以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位．要点二、牛顿第三定律(1)定律内容：两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．(2)这里的“总是”是强调对于任何物体，在任何条件下，这两个相等的关系都成立．对此，可以从以下几个方面理解：①不管物体大小形状如何，例如大物体与大物体之间，或大物体与小物体之间，还是任何形状的物体之间，其相互作用力总是大小相等．②不管物体的运动状态如何．例如静止的物体之间，运动的物体之间或静止的物体与运动的物体之间的相互作用力总是大小相等的．③作用力与反作用力的产生和消失是同时的．因为两者中若有一个产生或消失，则另一个必须同时产生或消失．否则其间的相等关系就不成立了．认为作用力与反作用力的产生有先后的说法是不对的．(3)平衡力与作用力和反作用力的区别是：①一个力与它的反作用力一定是同种性质的力，例如作用力若是弹力，则反作用力也一定是弹力；若作用力是摩擦力，则反作用力也一定是摩擦力等．而一个力与它的平衡力可以是相同性质的力，也可以是不同性质的力．②一个力与它的反作用力分别作用在发生相互作用的两个物体上，即受力物体不同；而一个力与它的平衡力必须同时作用在同一个物体上，即受力物体相同．③一个力必有其反作用力，作用力与反作用力是同时产生、同时存在、同时消失的；而一对平衡力可以是其中一个力消失，另一个力仍存在．④作用力与反作用力所产生的效果不能相互抵消；而一对平衡力作用在同一物体上产生的效果恰好是相互抵消的．(4)牛顿第三定律揭示了力的作用的相互性，即两个物体间只要有力的作用，就必然成对出现作用力和反作用力．同学们在学习中应注意体会甲对乙、乙对甲的这种对应的相互作用关系．求解某力的大小与方向时，可以通过转换研究对象分析该力的反作用力来求解．要点三、作用力、反作用力与平衡力的比较定义：如果作用在同一个物体上的两个力的大小相等、方向相反并作用在同一条直线上且其合力为零，则此二力即为一对平衡力．而作用力与反作用力则是指发生在两个相互作用的物体之间的相互作用力．作用力、反作用力与一对平衡力的比较表．要点四、应用牛顿第三定律解释现象①如图所示，瘦弱的男子与一个大力士“掰手腕”，两手之间的作用力和反作用力一样大吗?若两者一样大，大力士怎么会赢呢?分析：一样大，瘦弱男子与大力士“掰手腕”时，两手之间的相互作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，两手之间的这对力是大小相等的，但是为什么大力士会赢，是因为两人手腕能承受的力不同，大力士手腕能承受的力大于瘦弱男子能承受的力，所以在大小相等的力的作用下大力士的手腕还能承受，而瘦弱男子的手腕已经承受不了，所以败下阵来．“掰手腕”比的是手腕能承受的力的大小，所以“山东体育频道”的“掰手腕”比赛称为“腕力王挑战赛”．因此同学们不要尝试与大力士角力，因为手腕能承受的力如果差距太大，很容易造成承受能力差的手腕受到伤害，甚至骨折．②以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，但石头却“安然无恙”，是不是鸡蛋对石头的力小，而石头对鸡蛋的力大呢?分析：不是的，鸡蛋与石头相撞击时，它们之间的相互作用力是一对作用力和反作用力，据牛顿第三定律知，应是大小相等的，而之所以出现“蛋碎”而“石全”的结果，是因为蛋壳所能承受的力远小于石头所能承受的力．③你知道鸟是如何飞行的吗?鸟翅膀的形状上表层凸、下表层凹，当窄气流过时就会产生升力．当鸟的肌肉牵动翅膀上下扇动时，空气的反作用力就为鸟的飞行提供了向上的升力和向前的推动力．如图所示．④拔河中物理学原理．拔河是一项常见的集体性体育活动，其两队胜负的结果深含着物理学原理当然，围绕两队的胜负原因分析也存在不少的模糊认识．其实，决定拔河胜负的原因是多方面的，如地面的摩擦力、队员的体重、个人的力量、集体的合作等．甲、乙两队拔河的时候，其中力的关系比较复杂．如图所示，在分析甲队拉乙队与乙队拉甲队的力的大小时，必须运用牛顿第三定律——因为甲、乙两队是一对相互作用的物体；在分析两队的胜负原因时，必须运用牛顿第二定律——因为要分别以甲、乙两队为研究对象．对甲队而言，如果F F =地甲地乙，则两队胜负未定；如果F F >地甲地乙，则甲队胜而乙队负；如果F F <地甲地乙，则甲队负而乙队胜．同理，对乙队而言也存在相同的关系．当然，无论是甲队还是乙队，要想获得地面对本队的尽可能大的力，就必须尽可能地用力蹬地，这就要选用体重较大的队员，且穿鞋底粗糙的鞋子．此外，身体后倾、重心放低、齐心合力更是必不可少的条件．要点五、牛顿三个运动定律的区别与联系牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 区别 公式F ma =合 F F '=- 意义 加深了对力的认识，指出了力是物体运动状态发生改变的原因，即力是产生加速度的原因 揭示了加速度是力作用的结果，揭示了力、质量、加速度的定量关系 揭示了物体间力的作用的相互性，明确了相互作用力的关系研究 方法 根据理想实验归纳总结得出，不能直接用实验验证 用控制变量法研究F 、m 、a 之间的关系，可用实验验证由实验现象归纳总结得出，可用实验验证 联系牛顿三个定律是一个整体，是动力学的基础，牛顿第二定律以牛顿第一定律为基础，由实验总结得出 【说明】牛顿第三定律建立的物理意义：牛顿第一、第二定律是对单个物体(质点)而言的，只解决了一个物体运动规律的问题．但自然界中物体是相互联系、相互影响、相互作用的，一个物体在受其他物体力的作用的同时也会对其他物体有力的作用，不讨论物体间的相互作用就不能较全面地认识物体的运动规律，也就无法解决现实中的许多问题．因此，只有牛顿第一、第二定律还不够，必须加上牛顿第三定律才能构成比较全面地反映机械运动的一套定律．【典型例题】类型一、力学单位制例1、声音在空气中的传播速度v 与空气的密度ρ、压强p 有关，下列速度的表达式(k 为比例系数，无单位)中正确的是( )A ．Pv k ρ= B ．v = C ．v = D ．v =【答案】B【解析】由各物理量的单位之间的关系确定表达式是否正确．压强p 可由公式p ＝F/s 求得，则其单位为222kg m /s kg /(m s )m=g g kg/(m ·s 2)．密度ρ可由公式ρ＝m/V ，求得，则ρ的单位为kg/m 3．由于题中k无单位，则pk ρ的单位为m 2/s 2，显然不是速度的单位，A 错．m/s ，B 正确．的单位为s/m ，也不是速度的单位，C kg/(m 2·s)，不是速度的单位，D 错误．综上所述，正确选项应为B ．【总结升华】采用国际单位制，为我们提供了一种比较简便的验证法．例2、现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空．(填写字母的代号)A ．密度B ．米/秒C ．牛顿D ．加速度E ．质量F ．秒G ．厘米H ．长度I ．时间J ．千克(1)属于物理量的是________________．(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有________________．(3)在国际单位制中的基本单位是________________，属于导出单位的是________________．【答案】(1)A 、D 、E 、H 、I (2)E 、H 、I (3)F 、J B 、C【解析】(1)题中所有各项中，属于物理量的是：密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A 、D 、E 、H 、I ”．(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有质量、长度、时间．故此空填“E 、H 、I ”．(3)此题中给定的选项内是国际单位制的基本单位的有：“千克、秒”；属于导出单位的是：“米/秒、牛顿”．故第一个空填“F 、J ”，第二个空填“B 、C ”．【总结升华】只有理解题意，明确物理量和单位的基本特征，才能作出正确判断．同时，必须把物理量与物理量的单位严格区分开来，不能混淆．例3、一辆质量为4×103 kg 的汽车在水平地面上匀速行驶．某个时刻关闭发动机，经过20 s 滑行40 m 而停下来，求汽车所受阻力为多大?【答案】 800N【解析】根据题意可判断汽车关闭发动机后在阻力作用下做匀减速运动，结合运动学公式求出汽车运动的加速度，再根据牛顿第二定律求出阻力F ．选汽车为研究对象，则根据速度公式和位移公式可得：0＝v 0-at ．根据位移公式，得 2012x v t at =-． 由以上两式解得 22x a t =，02x v t =． 这时，只要正确确定已知量单位(要统一)，可以不把各量单位代入：222240m /s 0.2m /s (20)a ⨯==，0240m /s 4m /s 20v ⨯==． 根据牛顿第二定律知汽车所受阻力：F ＝ma ＝4×103×0.2N ＝800 N ．【总结升华】在物理计算中，为了使计算过程简洁、清晰，所有的已知量都用国际单位制的单位来表示，那么只要正确地应用物理公式，计算结果必定是用国际单位制的单位来表示的．举一反三【变式】下列有关力学单位制的说法中，正确的是( )A．在力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位B．力学单位制中，选为基本单位的物理量有：长度、时间、质量C．力学单位制中，采用国际单位制的基本单位有：千克、米、秒D．单位制中的导出单位可以用基本单位来表示【答案】B、C、D【解析】在国际单位制中共有七个物理量的单位被作为基本单位，其中力学部分的有长度的单位：m；质量的单位：kg；时间的单位：s．而其余物理量的单位都在这些基本物理量的基础上应用公式推导而得出，即其他物理量的单位(导出单位)由基本单位来表达．国际单位制只是诸多单位制中的一种，在实际生活中还存在有其他的单位制．在分析和计算时可采用其他单位，A错．B、C、D正确．类型二、作用力、反作用力的特点例4、如图所示，一个大人(甲)跟一个小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是( )A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B．大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力一定相等D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大【答案】A、D【解析】作用力与反作用力总是大小相等的．大人与小孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是在小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的，所以B、C正确．【总结升华】既然大人拉小孩与小孩拉大人的力一样大，大人为什么能把小孩拉过来呢?关键在于地面对两者的最大静摩擦力不同，如图所示，分别画出两者在水平方向上的受力情况．显然，只有当F F''>乙甲时，小孩才会被大人拉过来，如果让大人穿上溜冰鞋站在水泥地上，两人再比力气时，小孩就可以轻而易举地把大人拉过来．例5、鸡蛋碰石头，鸡蛋碎，石头完好无损，以下判断正确的是( )A ．鸡蛋碎了，说明鸡蛋受到的撞击力大B ．石头完好无损，说明石头受到的撞击力小C ．鸡蛋和石头受到的撞击力一样大D ．必须用仪器检测才知道谁受的撞击力大【答案】C【解析】鸡蛋碰石头，鸡蛋碎，石头完好无损，不是因为鸡蛋受到的力大，而是因为鸡蛋的硬度小，它们受到的力是作用力和反作用力，大小一定相等，方向相反。
上海高中物理会考复习——牛顿运动定律
答案:(1)2N，(2)2/23(3)2.3m
7、下列物理量的单位中， 制的基本单位； 位？
D、千克（kg）； G、摄氏度（℃）
BD 属于国际单位 丌属于国际单位制中的单
A、毫米（mm）； B、米（m）； C、克（g）； E、牛（N）； F、焦耳（J）；
四、单位制
1、单位制：由基本单位和导出单位共同组成单位制。
a
θ
m
4、如图所示，质量M=8kg小车车厢内挂着一个质量 m=4kg的光滑匀质球，平衡时悬线不竖直方向夹角 θ=37°，水平地面光滑。求 ⑴当小车在水平推力作用下以5m/s2的加速度水平向 右运动时，绳子对球的拉力和小球对车厢右壁的压 力。 ⑵要使球对车厢壁的压力为零，车的加速度至少为多 大 10 t/s
9、如图为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保 持v=4m/s的恒定速率运行，一质量为m=4kg的行李无初速地 放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速 直线运动，随后行李又以传送带的速度做匀速直线运动。设 行李不传送带间的滑动摩擦力为重力的0.1倍，AB间距离 l=12m，（g取10m/s2）。 （1）求行李做匀加速直线运动和匀速直线运动的时间； （2）如果提高传送带的运行速率，行李能较快地传送到B处， 求行李从A处传到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速 率。
基本单位：选定一些基本物理量的单位，利用物理的关系能推导出其他单位。 这些被选定的单位叫做基本单位。
2、七个基本单位（SI制）
米（m）、千克（kg）、秒（s）、安（A）、开 尔文（K）、摩尔（mol）、坎德拉（cd）。
力的单位：牛（N）是根据牛顿第二定律定义的。即： 使质量为1kg的物体，获得1m/s２加速度的力为1N。
2011届高考物理单元考点总复习课件 牛顿运动定律
• 3．速度大小和方向都改变．如：将一物 体斜抛出去后，在重力作用下物体的运 动． • 出现上述三种情况之一，我们就称物体的 ( ) 运动状态(即速度)发生了改变．
• 1．牛顿第一定律不像其他定律一样是由 实验直接总结出来的，它是牛顿以伽利略 的理想实验为基础，总结前人的研究成果， 加之丰富的想象而提出来的． • 2．牛顿第一定律成立的条件是物体不受 外力或所受的合外力为零． • 3．牛顿第一定律是独立的一条规律，绝 不能简单地看成是牛顿第二定律的特例．
• 注意：判断一对力是否是作用力和反作用 力，主要从以下方面入手： • (1)看作用点．作用力与反作用力应作用 在两个物体上． • (2)看产生原因．作用力和反作用力是由 于相互作用而产生的． • (3)作用力与反作用力具有相互性和异体 性，与物体运动状态无关；而平衡力具有 同体性，是指物体在某方向上处于平衡状 态时，该方向才会有平衡力．
• 解析：甲用拳头打乙胸口时，甲的拳头打 乙的胸口的力是作用力，乙的胸口对甲的 拳头产生的力是反作用力，由牛顿第三定 律知，这两个力是相等的；但乙受伤，甲 未受伤是因各自部位能承受的外力是不同 的，且甲主动伤人，其行为是错误的，应 负致人伤害责任．所以法院的判决正 确．A、C、D选项对判决依据的说法错误， B选项对判决依据的说法正确．答案为B. • 答案：B
• 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，故选项A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，故选 项B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能继续上升是由于 物体具有惯性的缘故，而不是抛出后物体
牛顿运动定律及其应用
maM
N
其中 m aM 就是惯性力. 而 mg 和 N 是真实力.
物体相对于斜面有沿斜面方向的加速度 a '
分析物体受力
当m 滑下时，M 加速度方向如图
解：以斜面为参考系(非惯性系）
mg
沿斜面方向:
mgsin+maMcos=ma'
垂直于斜面方向:
N-mgcos+maMsin=0
(1) 弹簧的弹力
(3) 张力 T，内部的弹力
(2) 静摩擦力
(1) 滑动摩擦力
四、摩擦力 (the force of friction)
垂直于接触面指向对方
四种基本相互作用：
1. 引力相互作用
2. 电磁相互作用
3. 强相互作用
4. 弱相互作用
相对强弱： 强相互作用的强度 = 1，电磁相互作用 ≈ 10-2，弱相互作用≈ 10 -5，引力相互作用≈ 10-38。
1.2 牛顿运动定律及其应用
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1.2.1 牛顿运动定律
一、牛顿第一定律（惯性定律）
任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。 定义了惯性参考系 定义了物体的惯性和力 惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的物 体将保持静止或匀速直线运动状态不变. 惯性---物体本身要保持运动状态不变的性质. 力---迫使一个物体运动状态改变的一种作用. （Newtons laws of motion)
解：建坐标
以整个绳子为研究对象，分析受力， 设任意时刻,绳给地面的压力为 N
O
y
l
y
例2: 有阻力的抛体问题 .
己知: 质量为m的炮弹,以初速度v0与水平方向成仰角射出. 若空气阻力与速度成正比, 即
人教版物理必修一第四章牛顿运动定律 4.4 力学单位制
• 牛顿第二定律公式为F=ma．质量单位选kg， 加速度单位选m／s2，则力的单位是N．
举例说明：
我们选定位移的单位米,时间的单位秒,就 可以利用推导得到速度的单位米每秒。
再结合公式,就可以推导出加速度的单位: 米每平方秒。
36 km/h
都是速度的单位
2、力学中的国际单位制
力学中的国际单位
基本单位：
– 长度单位：米（m） – 质量单位：千克（kg） – 时间单位：秒（s）
导出单位：
– 速度单位：米／秒（m／s） – 加速度单位：米/秒2（m／s2） – 力的单位：牛顿（N）
SI在解题中的应用
在解题计算时，已知量均采用国际单位 制，计算过程中不用写出各个量的单位， 只要在式子末尾写出所求量的单位即可。
教学难点
处理有关问题时，应将各物理量的单位 统一在SI单位制下，以免产生不必要的 误会。
本节导航
1、单位制 2、力学中的国际单位制 3、组合单位的读法
1、单 位 制
物理量 单位
长度
m
时间
s
质量
kg
速度 m/s
加速度 m/s2
力 kg·m/s2
物理关系式
x V
t ∆v a t F ma
物理学的关系式确定了物理量之间的关系， 同时它也确定了物理量的单位间的关系。
第四章 牛顿运动定律
导入新课
小
在应用牛顿第二定律F=ma时，
复
各量的单位选用有一定的规律，如
质量m选用kg，加速度a选用m/s2
习 时，则力F的单位是N，否则一般来
说就无法运用这一公式处理问题。
4.5牛顿运动定律的应用(课件)高中物理(人教版2019必修第一册)
会更容易解决问题。
一、从受力确定运动情况
（3）程序法:对于多过程问题，在解题过程中，按照物理过程的先后顺序，
对题目进行分析、判断、计算的解题方法叫程序法。重点分析判断前、后两个
物理过程的特点，衔接点往往是解决物理问题的“切入口”或者是解题的“命
门”。
一、从受力确定运动情况
4.解题步骤
可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统。
（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。
（2）根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合力（包括大小和方
向）。
方程的形式:牛顿第二定律F =ma ，体现了力是产生加速度的原因。应用时方
程式的等号左右应该体现出前因后果的关系，切记不要写成F-ma=0的形式，
的受力情况。（科学思维）
3.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。
（科学思维）
学
习
目
标
为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台
上标注的车门位置候车。列车进站时总能准
确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到
的呢？
导入新课
一、从受力确定运动情况
牛顿第二定律确定了 运动和力 的关系，使我们能够把物体的运动情况与受
A．系统做匀速直线运动
B． = 40N
C．斜面体对物体的作用力N = 5 2N
D．增大 F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向
上运动
【详解】AB．对整体受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律有 = +
对楔形物体受力分析如图乙所示．由牛顿第二定律有tan45° =
2
可得 = 40N, = 10m/s
支，叫作运动学（kinematics）；研究运动和力的关系的分支，
2022物理第三章牛顿运动定律第2节牛顿第二定律的应用学案
第2节牛顿第二定律的应用必备知识预案自诊知识梳理一、单位制1.单位制：由和导出单位组成。
2。
基本单位:的单位。
力学中的基本量有三个,它们分别是质量、时间、,它们的国际单位分别是、秒、米。
3。
导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
4.国际单位制中的七个基本物理量和基本单位①①注：“基本量”既可以采用国际单位制中的单位,也可以采用其他单位制中的单位，如厘米、英寸、斤等常用单位,并且不同的单位制规定的基本量不尽相同。
二、动力学的两类基本问题1.两类动力学问题第一类:已知受力情况求物体的运动情况.第二类:已知运动情况求物体的受力情况.2.解决两类基本问题的方法②以为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解,具体逻辑关系如图：三、超重、失重1.实重和视重(1）实重:物体实际所受的重力，与物体的运动状态。
（2)视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。
2。
超重、失重和完全失重的比较③注：物体在完全失重状态下由重力引起的现象将消失。
考点自诊1。
判断下列说法的正误。
（1)F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关.（)（2)物体受到外力作用不为零时，立即产生加速度。
(）(3）物体所受的合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小。
(）(4）千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。
()（5）超重就是物体的重力变大了.（)(6)物体完全失重时，加速度一定为重力加速度.（) (7）根据物体处于超重或失重状态,可以判断物体运动的速度方向.（)2。
(多选)(新教材人教版必修第一册P104习题改编）“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点c的过程中（)A.人在Pa段做自由落体运动,处于完全失重状态B。
在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态C。
牛顿运动定律复习课件
高考总复习 · 物理
内容
作用力和反作用力 两力作用效果不可 叠加，不可求合力
平衡力 两力作用效果可相互 抵消，可叠加，可求 合力，合力为零
叠加性
力的性质
一定是同性质的力 大小相等、方向相 反、作用在一条直 线上
可以是同性质的力也 可以是不同性质的力
大小相等、方向相反 、作用在一条直线上
大小方向
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3.作用力与反作用力的“三同”、“三不同”
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高考总复习 · 物理
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♦重点辨析 牛顿第一定律指出：力是改变物体运动状态的原因， 这里的力是指物体受到的某一理想的力．在通常情况下可以 认为是物体所受的合外力.
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(3)与平衡力区别时，抓住作用点是两个物体．
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【备选例题 2】 则
如右图所示，一运动员站在 3 米跳板 ( )
上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力， A．F1和F2是一对平衡力
B．F1和F2是一对作用力和反作用力
C．先有力F1，后有力F2 D．F1和F2方向相反，大小不相等
(2)要使物体的运动状态(即速度的大小和方向)改变，必 须施加力的作用，力是改变 物体运动状态 的原因．
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3.惯性 (1)惯性：物体具有保持原来 匀速直线运动 或静止 状态的性质． (2)惯性的特点： 状态
①惯性是物体本身 固有 的属性，跟物体的 运动状态 无关，
(
)
3．作用力和反作用力总是等大、反向、共线，作用在 相互作用的两个物体上，而不受物体状态及其他力的影响 ( )
牛顿第二定律及两类基本问题-PPT课件
解析:(1)物体做初速度为零的匀加速直线运动,设其加速度为 a0.
则有
L=
1 2
a0
t02
由牛顿第二定律得 F-Ff=ma0,Ff=μmg
联立以上三式,并代入数据得:μ=0.5. (2)有力作用时,设物体的加速度大小为 a,由牛顿第二定律 得:Fcos 37°-μ(mg-Fsin 37°)=ma
二、动力学两类基本问题
1.由受力情况判断物体的运动情况:处理这类问题 的基本思路是:先求出几个力的合力,由牛顿第二定 律(F 合=ma)求出加速度,再由运动学的有关公式求 出速度或位移.
4
2.由运动情况判断物体的受力情况:处理这类问题的 基本思路是:已知加速度或根据运动规律求出加速度, 再由牛顿第二定律求出合力,从而确定未知力.
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(3)选取正方向或建立坐标系.通常以加速 度的方向为正方向或以加速度方向为某一 坐标轴的正方向. (4)求合力 F 合. (5)根据牛顿第二定律 F 合=ma 列方程求解, 必要时还要对结果进行讨论.
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【例 3】(2013 菏泽模拟) 如图,质量 m=2 kg 的物体 静止于水平地面的 A 处,A、B 间距 L=20 m.用大小为 30 N,沿水平方向的外力拉此 物体,经 t0=2 s 拉至 B 处.(已知 cos 37°=0.8,sin 37°=0.6, 取 g=10 m/s2). (1)求物体与地面间的动摩擦因数μ; (2)用大小为 30 N,与水平方向成 37°的力斜向上拉此物体, 使物体从 A 处由静止开始运动并能到达 B 处,求该力作用的最 短时间 t.
木块 2 根据牛顿第二定律可得(m+M)g=Ma2,即
mM
a2=
g,因此选项 C 正确,选项 A、B、D 错误.
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2．(单选Ⅰ)宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆 周运动时，下列说法正确的是( ) A．地球对宇航员没有引力 B．宇航员处于失重状态 C．宇航员处于超重状态 D．宇航员的加速度等于零 解析：宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆周运动 时处于完全失重，地球对宇航员的引力还是存在的，宇航 员的加速度不为零．故选B. 答案：B
解析：升降机运动时，弹簧秤示数比G大，说明 物体超重，升降机有向上的加速度，可能做向上加速 运动或向下减速运动．选项D正确． 答案：D
三、多项选择题(17－20) 17．用力F1单独作用于某一物体上可产生加速度 为3 m/s2，力F2单独作用于这一物体可产生加速度为1 m/s2.若F1、F2同时作用于该物体，可能产生的加速度 为( ) A．1 m/s2 C．3 m/s2 B．2 m/s2 D．4 m/s2
A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状 态 B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的 乘客处于超重状态 C．荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状态 D．“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞 船内的宇航员处于完全失重状态
解析：电梯减速上升，加速度向下，失重，A错； 磁悬浮列车在水平轨道加速，既不超重也不失重，B错； 荡秋千摆到最低点，加速度向上，超重，C错；宇宙飞船 的加速度向下，处于完全失重，D正确． 答案：D
②产生超重现象的原因：当物体具有向上的加速度 a(向上加速运动或向下减速运动)时，支持物对物体的支持 力(或悬挂物对物体的拉力)为F，由牛顿第二定律得 F－mg＝ma 所以F＝m(g＋a)＞mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂 物的拉力)F′＞mg.
2．失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受重力的情况称为失重现象． ①产生失重现象的条件是物体具有向下的加速度，与物 体速度的大小和方向无关．既可以是“加速向下”运动，也 可以是“减速向上”运动． ②产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a(向 下加速运动或向上做减速运动)时，支持物对物体的支持力 (或悬挂物对物体的拉力)为F.由牛顿第二定律 mg－F＝ma， 所以F＝m(g－a)＜mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂物 的拉力)F′＜mg.
4．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)在下列力 学单位中，属于国际单位制中基本单位的是( ) A．毫米 C．千克 B．厘米 D．克
解析：属于国际单位的只有千克，选C. 答案：C
一、单项选择题(Ⅰ)(1－10) 1．牛顿第二定律的表达式可以写成m＝F/a，对某个物 体来说，它的质量m( ) A．跟合外力F成正比 B．跟合外力F与加速度a都无关 C．跟它的加速度a成反比 D．跟合外力F成反比，跟它的加速度a成正比 解析：物体的质量是物体本身的固有属性，与合外力、 加速度无关．故选B. 答案：B
(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受 外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代 入公式，按代数和进行运算． (6)求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论． 二、超重、失重 1．超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉 力)大于物体所受重力的情况称为超重现象． ①产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度．与 物体速度的大小和方向无关．既可以是“加速向上”运动， 也可以是“减速向下”运动．
1．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)关于超重与失 重，下列说法正确的是( ) A．超重就是物体所受的重力增加了 B．失重就是物体所受的重力减少了 C．完全失重就是物体所受的重力为零 D．超重或失重时物体所受的重力不变 解析：无论超重还是失重，物体重力不变，变化的是 对悬挂物的拉力或是对支持物的压力，显然A错，B错，C 错，只有D正确． 答案：D
(单选 Ⅱ)升降机里有一个用弹簧秤悬挂着的 重物，以下说法正确的是( 要小 B．弹簧秤的示数在升降机加速运动时比匀速运动时 要小 C．弹簧秤的示数在升降机加速运动时比匀速运动时 要大 D．无论升降机怎样运动，弹簧秤的示数始终等于重 物的重力 )
A．弹簧秤的示数在升降机加速下降时比加速上升时
解析：升降机加速下降时处于失重状态，弹簧秤的 示数应小于物体的重力，升降机加速上升时处于超重状 态，弹簧秤的示数应大于物体的重力，选项A正确；升 降机在匀速运动时，弹簧秤的示数等于物体的重力，而 升降机作加速运动时没有说明方向，因此，弹簧秤的示 数可能大于物体的重力，也可能小于物体的重力，选项 B、C、D错． 答案：A
两类动力学基本问题的解题思路图解如下：
可见，不论求解哪一类问题，求解加速度是解题的 桥梁和纽带，是顺利求解的关键．
2．应用牛顿运动定律解题的一般步骤 (1)认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问 题的类型． (2)选取研究对象．所选取的研究对象可以是一个物体， 也可以是几个物体组成的整体．同一题目，根据题意和解题 需要也可以先后选取不同的研究对象． (3)分析研究对象的受力情况和运动情况． (4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体 只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受 力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力； 如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂 直运动的方向上．
说明：(1)在地球表面附近，无论物体处于什么状态， 其本身的重力G＝mg始终不变．超重时，物体所受的拉力(或 支持力)与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重 力；失重时，物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向 向下，测力计的示数小于物体的重力．可见，在失重、超重 现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数(又称 视重)发生了变化，好像物体的重量有所增大或减小． ) (2)发生超重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上 的加速度．物体具有向上的加速度时，处于超重状态；物体 具有向下的加速度时，处于失重状态；当物体竖直向下的加 速度为重力加速度时，处于完全失重状态．超重、失重与物 体的运动方向无关．
解析：汽车刹车后，停止转动的轮胎将在滑动摩擦 力的作用下在地面上作匀减速运动，产生加速度的外力为 滑动摩擦力，由 F＝ma 和 µmg＝ma，得 a＝µg＝7 m/s2， 因此，汽车开始刹车时的速度为 v2＝2as，得到 v0＝ 2as 0 ＝14 m/s. 答案：C
(单选Ⅰ)下列关于超重和失重现象的描述中 说法不正确的是 ) A．自由落体运动规律属于经典力学 B．行星运动定律属于经典力学 C．牛顿运动定律属于经典力学 D．经典力学没有局限性，适用于所有领域
解析：自由落体运动、行星的运动以及牛顿定律都 属于经典力学范畴；经典力学适用于低速宏观物体．故 选D. 答案：D
(单选Ⅱ)在交通事故的分析中，刹车线的长度 是判断交通责任的重要依据，刹车线是汽车刹车后，停止 转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹。在某一次交通事 故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间 的动摩擦因数为0.7，取g＝10 m/s2，则汽车开始刹车时的速 度为( ) A．7 m/s C．14 m/s B．10 m/s D．20 m/s
二、单项选择题(Ⅱ)(11－16) 12．(2010年广东学业水平模拟)升降机的弹簧秤上 端固定于顶板上，下端挂一重物，升降机静止时，弹簧 秤的示数为G，后来发现其示数比G大了，则升降机运动 的可能是( ) A．向上加速运动或向下加速运动 B．向上减速运动或向下加速运动 C．向下加速运动或向下减速动动 D．向下减速运动或向上加速运动
(多选)关于力学单位制，下列说法正确的是 ( ) A．kg，m/s，N是导出单位 B．kg，m，s是基本单位 C．在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以 是g D．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才 是F＝ma
解析：首先是理解基本单位和导出单位的意义和区别， 初学者往往对基本单位和导出单位的概念分不清，要注意， 所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出来的。 力学中的基本单位只有三个，即kg、m、s，其它单位都是 由这三个基本单位衍生(推导)出来的．如“牛顿”(N)是导 出单位，即1 N＝1 kg·m/s2(F＝ma)，所以题中A项错误，B 项正确。在国际单位制中，质量的单位只能是kg，C项错 误．在牛顿第二定律表达式中，F＝ma只有在所有物理量 都采用国际单位制时才成立，D项正确． 答案：BD
主题 牛顿运动 定律的应用
内容 牛顿运动定律及其应用 超重与失重
要求 Ⅱ Ⅰ
一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用 1．运用牛顿运动定律解决动力学问题常常可以分为两 种类型(两类动力学基本问题)： (1)已知物体的受力情况，求物体的运动情况．如物体 运动的位移、速度及时间等． (2)已知物体的运动情况，求物体的受力情况(求力的大 小和方向)． 但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体 运动的加速度，然后再由此得出问题的答案．
三、单位制 (1)国际单位制(SI)就是由七个基本单位和用这些基本 单位导出的单位组成的单位制． (2)国际单位制(SI)中的基本单位：长度的单位米，国 际符号m、质量的单位千克，国际符号kg、时间的单位秒， 国际符号s.电流强度的单位安培，国际符号A；物质的量的 单位摩尔，国际符号mol；热力学温度的单位开尔文，国 际符号K；发光强度的单位坎德拉，符号cd. (3)力学中有三个基本单位：长度的单位米，国际符 号m、质量的单位千克，国际符号kg、时间的单位秒，国 际符号s.
解析：设物体的质量为 m，由牛顿第二定律得： F1＝ma1，F2＝ma2. 当两者同向时加速度最大：F1＋F2＝ma， 两者反向时加速度最小：F1－F2＝ma′， 代入数据解得：a＝4 m/s2，a′＝2 m/s2，所以B、C、 D正确． 答案：BCD
3．完全失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂 物的拉力)等于零的状态，叫做完全失重状态． ①产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加 速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象． ②发生完全失重现象时，平常一切由重力产生的现 象都会消失，如天平失效、测力计不能测重力、浮力消 失、液体柱不再产生压强等．