牛顿运动定律解析
牛顿三定律解析
牛顿三定律解析牛顿三定律，也被称为运动定律，是经典力学的基石，揭示了物体的力学行为和相互作用。
这三个定律由英国物理学家艾萨克·牛顿在17世纪提出，并对现代科学发展产生了深远影响。
本文将对这三个定律进行解析，并探讨它们在物理世界中的应用。
一、第一定律：惯性定律牛顿的第一定律，也称为惯性定律，表明一个物体如果没有受到外力作用，将保持静止或匀速直线运动的状态。
简而言之，物体会继续保持原有的运动状态，直到有外力改变它。
这意味着静止物体会保持静止，运动物体会继续运动。
第一定律的一个重要应用是解释为什么我们坐在火车或车辆上时会感到向后被推的力。
这是因为当车辆突然加速时，我们的身体继续保持之前的静止状态，而车辆却在加速，导致身体向后被推。
这个现象可以利用第一定律来解释。
二、第二定律：动量定律牛顿的第二定律，也称为动量定律，描述了力、质量和加速度之间的关系。
它的数学表达式为F = ma，其中F表示物体所受的力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
根据这个定律，当一个物体受到一个外力时，它将产生加速度，而加速度的大小与施加在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
通过第二定律，我们可以解释为什么以相同的力推动两个物体，质量较大的物体会产生较小的加速度。
因为根据公式F = ma，对于相同的力F，质量较大的物体将产生较小的加速度，而质量较小的物体将产生较大的加速度。
三、第三定律：作用-反作用定律牛顿的第三定律，也称为作用-反作用定律，指出任何一个力的作用都会有一个大小相等、方向相反的反作用力作用在另一个物体上。
简而言之，如果一个物体对另一个物体施加力，那么另一个物体也会对第一个物体施加同样大小、方向相反的力。
这个定律可以解释许多日常生活中的现象，比如划船和射击。
当我们划船时，我们的桨受到了向后的推力，而水则受到了向前的反作用力。
同样地，当我们射击子弹时，子弹会向前发射，而枪身则会受到向后的反作用力。
结论牛顿三定律为我们解释了物体的运动行为和相互作用提供了重要的基础。
牛顿第一定律牛顿第二定律
01
热点二 对牛顿第三定律的理解 1.作用力与反作用力的关系 作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”.
(1)三同
同大小 同时产生、变化、消失 同性质
大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个物体上的力,不一定是一对作用力与反作用力.
特别提示
题型探究 题型1 惯性的应用 就一些实际生活中的现象,某同学试图从惯性角度 加以解释,其中正确的是 ( ) A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车 的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度. 这表明,可以通过科学进步使小质量的物体获得 大惯性 B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件 棉衣也穿不透,这表明它的惯性小了 C.货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加 挂一些车厢,这些会改变它的惯性
方法提炼
变式练习1 如图1所示，在瓶 内装满水，将乒乓球用细线拴住并 按入水中，线的另一端固定在瓶盖 上.盖上瓶盖并将瓶子翻转,乒乓球 将浮在水中.用手托着瓶子在水平方 向做加速直线运动,乒乓球在瓶中的位置会如何变化?解释你所观察到的现象. 解析 若瓶中只有水,当瓶加速向右运动时,由于惯性,水相对瓶向左侧移动.只有乒乓球时,乒乓球也会相对瓶向左移动.和乒乓球体积相同的水与乒乓
热点聚焦
热点一 牛顿第一定律的意义
01
惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.惯性大小的唯一量度是物体的质量,物体的质量越大,惯性就越大,运动状态越难改变.惯性与物体是否受力、怎样受力无关,与物体是否运动、怎样运动无关,与物体所处的地理位置无关.
惯性不是一种力.惯性大小反映了改变物体运动状态的难易程度.物体的惯性越大,它的运动状态越难以改变.
牛顿运动定律知识点总结
牛 顿 运 动 定 律1、牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。
（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持；（2）它定性地揭示了运动与力的关系，即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”。
）；（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性；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。
（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，牛顿第一定律不能用实验直接验证,因此它不是一个实验定律（5）牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，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，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
2、牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。
公式F=ma.（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律研究其效果，分析出物体的运动规律；反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况，为设计运动，控制运动提供了理论基础；（2）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，力的瞬时效果是加速度而不是速度；（3）牛顿第二定律是矢量关系，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, 若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。
大学物理答案第二章牛顿定律-习题解答
将牛顿运动定律应用于各种实际问题中，如天体运动、弹性碰撞、摩擦力问题等，通过建立物理模型和 运用数学工具解决实际问题。
解决复杂问题的思路与方法
01
02
03
04
建立物理模型
根据问题的实际情况，抽象出 具体的物理模型，如质点、刚 体、弹性碰撞等，为解决问题 提供清晰的思路。
定律的应用场景与实例
总结词
牛顿第一定律在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。例如，汽车安全带的设计、投掷物体的轨迹、行星的运 动等都遵循这一规律。
详细描述
汽车安全带的设计依据了惯性定律，通过限制乘客在急刹车或碰撞时的运动，减少伤害风险。投掷物体时，出手 的角度和力量会影响物体的运动轨迹，这也符合惯性定律。行星的运动规律是牛顿第一定律的重要应用之一，行 星绕太阳的椭圆轨道运动可以由惯性定律推导出来。
05
习题解答
常见错误解析与纠正
01 02 03
错误1
混淆了牛顿第二定律中的力和加速度概念，将力误认为是 加速度的原因，而实际上力是产生加速度的原因。纠正： 正确理解力和加速度的关系，力是产生加速度的原因，加 速度的大小和方向由力的三要素决定。
错误2
在分析多力作用下物体的运动时，未能正确分析合力和加 速度的关系。纠正：在分析多力作用下物体的运动时，应 先求出合力，再根据牛顿第二定律求出加速度，最后根据 运动学公式求解速度和位移。
导出牛顿第三定律。
定律的应用场景与实例
要点一
总结词
牛顿第三定律在现实生活中有着广泛的应用，例如火箭发 射、车辆行驶、体育运动等。
要点二
详细描述
在火箭发射中，火箭向下喷射高温高压气体，产生一个向 上的反作用力，使火箭升空。在车辆行驶中，车辆发动机 产生的力推动车辆前进，同时车辆也会给地面一个向后的 反作用力，使地面产生磨损。在体育运动中，例如篮球投 篮时，投篮的力量和手受到的反作用力大小相等、方向相 反。
物理学中的牛顿三定律解析
物理学中的牛顿三定律解析物理学中的牛顿三定律是研究物体运动的基本定律，它由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪提出。
牛顿三定律包括惯性定律、动量定律和作用-反作用定律，这些定律对于解析物体的运动以及力的相互作用具有重要意义。
首先，让我们来看看牛顿的第一定律，即惯性定律。
这个定律告诉我们，一个物体如果没有受到外力的作用，将保持静止或匀速直线运动。
这意味着物体具有惯性，即它会保持原来的状态，不会自发地改变。
例如，当我们在平稳的公交车上坐着，车子突然刹车，我们会感到向前倾斜，这是因为我们的身体具有惯性，继续向前运动。
接下来是牛顿的第二定律，即动量定律。
动量是物体运动的量度，它等于物体的质量乘以速度。
牛顿的第二定律告诉我们，当一个物体受到外力作用时，它的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
这可以用公式F=ma来表示，其中F是作用力，m是物体的质量，a是物体的加速度。
动量定律有一个重要的应用，就是解析物体的运动。
通过对物体的质量、速度和作用力的分析，我们可以计算物体的加速度和运动轨迹。
例如，当我们用力推动一个小车，我们可以通过测量小车的质量和加速度，计算出我们施加的力的大小。
最后是牛顿的第三定律，即作用-反作用定律。
这个定律告诉我们，对于每一个作用力，都存在一个大小相等、方向相反的反作用力。
这意味着力是成对出现的，它们互相抵消，不会单独存在。
例如，当我们站在地面上，我们受到地球对我们的引力，同时我们也对地球施加了一个大小相等、方向相反的反作用力。
作用-反作用定律在物体的相互作用中起着重要的作用。
它解释了为什么我们在推墙时感到困难，因为我们的力与墙的反作用力相互抵消。
同样地，这个定律也解释了为什么火箭可以在太空中行驶，因为燃料的喷射产生的推力与火箭的反作用力相互作用。
牛顿三定律的应用不仅仅局限于物体的运动，它们也在工程、天文学等领域中发挥着重要作用。
例如，在建筑设计中，我们需要考虑物体的平衡和稳定性，这就涉及到力的平衡和作用力的分析。
第1讲 牛顿运动定律的理解
第1讲牛顿运动定律的理解知识点牛顿第一定律Ⅱ1．牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持01匀速直线运动状态或02静止状态，除非作用在它上面的力迫使它03改变这种状态。
(2)意义①揭示了物体的固有属性：一切物体都有04惯性，因此牛顿第一定律又叫05惯性定律。
②揭示了力与运动的关系：力不是06维持物体运动的原因，而是07改变物体运动状态的原因，即力是产生08加速度的原因。
(3)适用范围：惯性参考系。
2．惯性(1)定义：物体具有保持原来09匀速直线运动状态或10静止状态的性质。
(2)惯性的两种表现①物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或11匀速直线运动状态。
②物体受外力作用时，其惯性表现在反抗运动状态的12改变。
(3)量度：13质量是惯性大小的唯一量度，14质量大的物体惯性大，15质量小的物体惯性小。
(4)普遍性：惯性是物体的16固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况17无关(选填“有关”或“无关”)。
知识点牛顿第二定律Ⅱ单位制Ⅰ1.牛顿第二定律(1)内容：01作用力成正比，02质量成03作用力的方向相同。
(2)表达式：F＝kma，当F、m、a单位采用国际单位制时k＝041，F＝05ma。
(3)适用范围①牛顿第二定律只适用于06惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。
②牛顿第二定律只适用于07宏观物体(相对于分子、原子)、08低速运动(远小于光速)的情况。
2．单位制、基本单位、导出单位(1)单位制：09基本单位和10导出单位一起组成了单位制。
①基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本量。
②基本单位：基本量的单位。
力学中的基本量有三个，它们是11质量、12时间、13长度，它们的单位千克、秒、米就是基本单位。
③导出单位：由14基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
(2)国际单位制的基本单位基本物理物理量符号单位名称单位符号量质量m 千克kg时间t 秒s长度l 米m电流I 安[培] A热力学温度T 开[尔文]K物质的量n 摩[尔]mol发光强度I，(I V)坎[德拉]cd知识点牛顿第三定律Ⅱ1．作用力和反作用力01相互的。
人教版2019高中物理4.5牛顿运动定律的应用(共34张PPT)
＝2ax
牛顿第二定律F合＝ma，确定了运动和力的关系，使我们能够把物
体的运动情况与受力情况联系起来。
重力 弹力 摩擦力
F合＝ma 桥梁
v＝v0＋at
两类动力学问题
1.两类动力学问题 第一类：已知受力情况求运动情况。 第二类：已知运动情况求受力情况。 2. 解题关键 (1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动分析； (2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相 互联系的桥梁．
01
从受力确定运动情况
知识要点
已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下， 要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
处理这类问题的基本思路是： 先分析物体受力情况求合力， 据牛顿第二定律求加速度， 再用运动学公式求所求量(运动学量)。
【例题】：运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰 壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友， 可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。 （1）运动员以3.4 m/s的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能 在冰面上滑行多远？g 取 10 m/s2。 （2）若运动员仍以3.4 m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m后开始在 其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶多滑行了多少 距离？
F 370
θmFf g 【解析】物体受力分析如图所示 由牛顿第二定律，可得:
Fcosθ-µFN=ma
FN
FN+Fsinθ=mg
4s末的速度 4s内的位移
典例分析
汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车 安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试 刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以54 km/h的速度行驶时，突 然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公 路上摩擦的痕迹长度是17.2 m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少？ 取 g＝10 m/s2。
物理高中教案：牛顿三大定律解析
物理高中教案：牛顿三大定律解析牛顿三大定律是物理学中最经典的定律之一，揭示了物体运动规律和相互作用的特性。
在高中物理课程中，对于牛顿三大定律的学习具有重要意义。
本篇文章将会对牛顿三大定律进行深入解析，帮助高中生更好地理解这些基本概念。
一、牛顿第一定律：惯性定律惯性是指物体保持静止或匀速直线运动状态的属性。
牛顿第一定律也被称为惯性定律，它描述了物体在没有净外力作用时的运动状态。
具体而言，一个静止的物体将保持静止状态，而一个运动中的物体将保持匀速直线运动状态，除非受到外力的干扰。
牛顿第一定律可以表述为：“当合力为零时，物体将保持其原来的状态”。
这意味着如果物体所受合力为零，则该物体将维持其当前速度和方向不变。
二、牛顿第二定律：加速度与力的关系牛顿第二定律描述了力对于物体产生加速度的影响。
它可以表述为：“当作用在一个物体上的合力不为零时，物体将获得加速度，其大小和方向与所受合力成正比”。
数学上可以表示为F=ma，其中F是物体所受合力的大小，m是物体的质量，a是产生的加速度。
牛顿第二定律揭示了物体运动状态和外力之间的关系。
当一个物体受到施加在它上面的净外力时，会产生与该力成正比的加速度。
同时，质量越大，同样大小的力对该物体产生的加速度越小；质量越小，则同样大小的力对该物体产生的加速度越大。
三、牛顿第三定律：作用-反作用定律牛顿第三定律被称为作用-反作用定律。
它表达了相互作用物体之间存在相等且方向相反的两个力。
具体而言，“任何两个物体之间相互作用时互为作用力和反作用力”，并且“两个力同时出现，在时间和空间上均有联系”。
这意味着当一个物体对另一个物体施加力时，同时也会受到由后者对前者施加的大小相等但方向相反的力。
例如，在我们行走中所感受到地面的推力，实际上是我们所施加给地面的反作用力。
牛顿第三定律的应用十分广泛。
例如，它可以解释为什么射击时枪会后坐力，也可以解释为何摩托车转弯时需要向内倾斜。
结论通过对牛顿三大定律的深入解析，我们可以更好地理解物体运动规律和相互作用特性。
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2、电磁力：（库仑力）f=kq1q2/r2 k=9 109Nm2/C2
电磁力>>万有引力！
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3、强力：粒子之间的一种相互作用， 作用范围在0.410-15米至10-15米。
强子：质子，中子，介子 强子夸克色核色力胶子
4、弱力：粒子之间的另一种作用力， 力程短、力弱（10－2牛顿）
第8页/共40页
1. F为质点所受合外力
2.反应了力的瞬时效应
3.矢量式可写为分量式：
直角系 Fx max 圆周运动 Fy may
Fn
ma n
v2 m
R
F
ma
m dv dt
第3页/共40页
重要概念
F ma
惯性质量 (惯性的量度)
m1 a2 m2 a1
三. 牛顿第三定律(作用力与反作用力)
作用力与反作用力大小相等、方向相反， 作用在不同物体上
§2.1 牛顿运动定律
一. 牛顿第一定律（惯性定律）
任何物体都保持静止的或匀速直线运动的状态，除非 作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
重要概念
1.惯性 2.力 3.惯性系
维持原运动状态的属性 力是物体运动状态改变的原因 惯性定律在其中严格成立的参考系 叫惯性参考系，简称惯性系
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二. 牛顿第二定律
A的加速度大小aA= 0 ； B的加速度大小aB= 2g 。
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例2在倾角为的圆锥体的侧面放一质 量为m的小物体，圆锥体以角速度 绕竖直轴匀速转动。轴与物体间的距 离为R，为了使物体能在锥体该处保 持静止不动，物体与锥面间的静摩擦 系数至少为多少？并简单讨论所得到 的结果。
水平面内圆周运动
阻力为f = kv(k为常数），证明小球在水中竖
直沉降的速度v与时间t的关系为
v
mg
F
(1
kt
em
)
F
k
f
式中t为从沉降开始计算的时间 证明： 作受力图,取坐标。
a x
根据牛顿第二定律，有
mg
mg kv F ma m dv dt
第15页/共40页
分离变量得
dv
dt
(mg kv F ) / m
R
ω
对给定的ω、R和θ，μ不能小于此值否则最大 静摩擦力不足以维持m在斜面上不动。
第13页/共40页
讨论：由μ>0,可得：gcosθ-ω 2 Rsinθ>0
所以：
tan
g
2R
当
tan
g
2R
时，物体不可能在 锥面上静止不动
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例3、质量为m的小球，在水中受的浮力为常
力F，当它从静止开始沉降时，受到水的粘滞
例4Ｐ75 2.20
光滑的水平桌面上放置一个固定的圆环带，
半径为R。一物体贴着环带内侧运动。物体
与环带间的滑动摩擦系数为 k，设物体在某
一时刻经A点时速度为 v0，求此后t时刻物体
的速率以及 从A点开始所经过的路程。
v
ON
vm
R
R
v v0R
R v0kt
Ft
s R ln R v0kt
k
R
第17页/共40页
初始条件：t=0 时 v=0
v
dv
t
dt
0 (mg k v F ) / m 0
m k
ln mg
kv
F
v 0
t
m lnmg kv F ln(mg F) t
k
ln mg kv F kt
mg F
m
kt
v (mg F )(1 e m ) / k
第16页/共40页
得证。
fd kv
相对运动速率较大时
fd
1 CAv2
2
终极速度
vt
2mg
CA
第6页/共40页
§2.3基本的自然力（自学）
·近代科学证明：自然界中只存在四种基本力。
·对每种力要注意：相互作用的物体； 强度；力程。
1、万有引力：
f
Gm1m2 r2
G=6.6710-11Nm2/kg2
例、地球对物体的引力P＝mg=GMm/R2
求:(1)当滑块速度为v 时,所受摩擦力及切向加速度. (2)滑块的速度由v 减至v /3所需时间.
(1).fs
k
N
ห้องสมุดไป่ตู้
k
m
v2 R
at
v2 R
(2).由at
dv dt
k
v2 R
施力与受力同时出现同时消失
第4页/共40页
§2.2 几种常见力
1力.重加力速：度由的于乘地积球，吸方引向使竖直物向体下所。受的P 力m。g 质量与重
2.弹力：发生形变的物体，由于力图恢复原状，对与 它接触的物体产生的作用力。如压力、张力、拉力、 支持力、弹簧的弹力。对弹簧的弹性力，以弹簧原 长处为坐标原点，则在弹性限度内f = -kx,方向总是
四种基本自然力的特征和比较
力的种类 相互作用的物体 力的强度 力 程
万有引力 一切质点
弱力
大多数粒子
电磁力 电荷
强力
核子、介子等
10－34N 10－2N 102N 104N
无限远 小于10－17m 无限远 10－15m
电磁力、弱力统一为——电弱相互作用 超统一理论（大一统理论）？！
第9页/共40页
与形变的方向相反。
3.摩擦力：物体运动时，由于接触面粗糙而受到的阻 碍运动的力。分滑动摩擦力和静摩擦力。大小分别为
fk= kN及fsmax=sN。
第5页/共40页
4.流体阻力 物体在流体（液体或气体）中和流体有 相对运动时，物体会受到流体的阻力。其方向与物 体相对于流体的速度方向相反。
相对运动速率较小时
N x : fs cos N sin m2R
竖直面内静止
y : fs sin N cos mg 0
极限情况： fs N 第12页/共40页
R
ω y fs
x mg
x : N cos N sin m 2R y : N sin N cos mg 0
g sin 2R cos g cos 2R sin
(给出了力和运动的定量关系）
运动的变化与所加的动力成正比；并且发生在这
力所沿的直线方向上。
定义质点动量：P
m
某时刻质点受的合力为 F 则，合力与动量 的变化率有关系：
F
dp
d( mv
)
m为常量
F
m
dv
ma
dt dt
dt
当m改变时（如高速）仍成立！
第2页/共40页
在常牛见顿 到力 关学 系范 是围 ：内由 于质量测量与运动无关，所以 F ma
§2.4 应用牛顿定律解题
两类问题：已知运动求力 已知力求运动
桥梁是
F
ma
解题步骤： 确定对象 分析运动
画隔离体受力图 列方程 解方程
第10页/共40页
例1、 质量相等的两物体A和B，分别固定在弹簧的两 端，竖直放在光滑水平面C上，如图所示，弹簧 的质量与物体A、B的质量相比，可以忽略不计。 若把支持面C迅速移走，则在移开的一瞬间，