1牛顿运动定律
牛顿运动定律：牛顿运动定律及其在力学中的应用
牛顿运动定律：牛顿运动定律及其在力学中的应用牛顿运动定律是描述物体运动规律的重要定律之一，由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪提出。
牛顿运动定律是力学的基础，对于解释物体的运动行为起着至关重要的作用。
本文将详细介绍牛顿运动定律的三个基本定律及其在力学中的应用。
牛顿第一运动定律，也被称为“惯性定律”，其表述为：物体在没有外力作用下，保持匀速直线运动或保持静止的状态。
换句话说，物体会继续保持其原来的状态，除非有外力或力的合力作用在其上。
这意味着若物体处于静止状态，则会保持静止；若物体处于匀速直线运动状态，则会保持匀速直线运动。
这个定律对解释许多日常生活中的现象非常重要。
例如，当我们在汽车突然停下时，身体会有向前的惯性，导致人感到不舒服。
这是因为汽车突然减速，但身体所受的惯性仍然保持在之前的匀速状态。
又如，当我们在火车上行驶时，如果火车突然停下，物体会继续保持它的原有状态，从而发生向前倾的现象。
这些现象都可以通过牛顿第一运动定律来解释。
牛顿第二运动定律是牛顿运动定律中最为重要的定律之一。
它表述为：物体受到的力等于质量与加速度的乘积。
换句话说，当一个物体受到作用力时，它会发生加速度。
而其加速度的大小与所受力的大小成正比，与物体的质量成反比。
这个定律可以以数学公式的形式表示为F=ma，其中F为物体所受到的力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
牛顿第二运动定律的应用非常广泛，涵盖了力学中的许多问题。
例如，当我们举起一个重物时，我们需要施加更大的力来克服物体的重力，并使其发生上升的加速度。
根据牛顿第二运动定律，物体的重力与上升的加速度成正比，我们需要施加的力越大。
此外，在运动过程中，物体受到的阻力也是一个重要的因素。
阻力会减缓物体的运动速度，根据牛顿第二运动定律，阻力与物体的质量和减速度成正比。
因此，在设计飞机、汽车等工程项目时，我们需要考虑阻力对物体运动的影响。
牛顿第三运动定律是牛顿运动定律中最简洁却又非常有意义的定律。
牛顿运动定律
er
m1
Fr m2
重力 P mg 矢量式 P mg
g 重力加速度
比 萨 斜 塔
重力加速度和质量无关
F
G
Mm
R2
P mg
g
G
M R2
9.80m/s2
讨论：
万有引力公式只适用于两 质点。
一般物体万有引力很小， 但在天体运动中却起支配 作用。
二、弹性力 (elastic force) 物体发生弹性变形后，内部产生欲恢复形变的力。 常见的有：弹簧的弹力、绳索间的张力、压力、支
a
F 1 a1
aF22aF3 3
Fi ai
4.此式为矢量关系，通常要用分量式：
Fx ma x
Fy ma y
F ma
Fn man
三、牛顿第三定律 (Newton’s Third Law)
作用力与反作用力总是大小相等、
方向相反，作 用在同一条直线上。 F12 F21
★已做和待做的工作：
• 弱、电统一：1967年温伯格等提出理论 1983年实验证实理论预言
• 大统一(弱、电、强 统一)： 已提出一些理论，因目前加速器能量不够
而无法实验证实。
• 超大统一：四种力的统一
电弱相互作用
强相互作用
“超大统一”（尚待实现）
万有引力作用
2.4 牛顿定律的应用举例
应用牛顿定律解题的基本方法
动量为 mv 的质点，在合外力的作用下，其动量
随时间的变化率等于作用于物体的合外力。
表达式：
F合外
dp dt
或： F合外 ma
当
牛顿第一定律(29张)PPT课件
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-
【解析】选D。牛顿第一定律描述的是物体在不受 任何外力作用时，只可能有两种状态，一种做匀速 直线运动，另一种就是静止，而我们把这种性质叫 做惯性，与惯性的大小没有关系，故A错，B错。一 切物体都具有惯性，无论受不受力，故C错。牛顿 第一定律揭示了运动和力的关系，它说明力不是维 持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因
就越远
B.小车受到的阻力越小，它的速度减小得就越慢
C.小车的速度减小是由于受到了阻力
D.这个实验直接得出了牛顿第一定律
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-
5.一颗弹珠在水平桌面上滚动，当它刚刚离开桌面 时，假如所受的一切外力都消失，那么它将( C )
A.立即停止运动 B.沿竖直方向匀速直提线示运：动由牛顿第一 C.沿水平方向匀速直定线律运可动知，运动的
的缘故。
6
-
物体在水平面上 做匀速运动不需
要外力来维持
PK
力是维持物体 运动的原因
7
8
-
【实验结论】
如果不受外力的作用，那么运动的物体将永远 运动下去。
力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体 运动的原因。 理想实验法：
以已知的实验事实为基础，通过合理的假设和 逻辑推理进行研究的一种方法，是物理学中一种非
物体在不受任何外 D.做曲线运动往力下时掉将沿原来的方
向做匀速直线运动。
32
15
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说明 牛顿第一定律不是通过实验直接得出的，而是在 大量实验的基础上用推理的方法概括出来的。不
能用பைடு நூலகம்验直接证明。
16
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思考与讨论 一、汽车在启动和加速时身体为什么向后倾？
二、汽车在刹车时，身体为什么向前倾?
牛顿第一定律牛顿第二定律
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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
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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.
牛顿第一定律ppt课件完整版
力的分类与性质
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根据力的性质可分为重力、弹 力、摩擦力等。
根据力的作用方式可分为接触 力和非接触力，前者如推力、 拉力等，后者如重力、磁力等。
根据力的作用效果可分为动力 和阻力，动力使物体加速，阻
力使物体减速。
力的合成与分解遵循平行四边 形定则，即两个力可以合成一 个力，一个力也可以分解为两
牛顿第一定律的意义
揭示了物体不受外力作用时的运 动规律，为经典力学奠定了基础。
提出了“惯性”这一重要概念， 解释了物体保持运动状态的原因。
为研究物体的运动提供了基本出 发点和参照系，具有重要的理论
意义和实践价值。
牛顿第一定律的适用范围
牛顿第一定律适用于宏观低速运 动的物体，在相对论和量子力学
中需要修正。
对于微观粒子和高速运动的物体， 需要考虑相对论效应和量子效应。
在日常生活中，由于摩擦力和空 气阻力等因素的影响，牛顿第一 定律往往难以直接观察，但可以
通过实验和推理得到验证。
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牛顿第一定律与惯性
惯性的定义
惯性是物体保持静止状态或匀 速直线运动状态的性质。
任何物体都具有惯性，惯性的 大小只与物体的质量有关。
力的定义
力是物体之间的相互 作用，可以改变物体 的运动状态或形状。
力的三要素包括大小、 方向和作用点，它们 共同决定了力的效果。
力的单位是牛顿 （N），是国际单位 制中的基本单位。
力与牛顿第一定律的关系
牛顿第一定律指出，物体在不受外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。 力是改变物体运动状态的原因，没有力作用在物体上，物体的运动状态就不会改变。
牛顿第第一定律
牛顿第第一定律
牛顿第一运动定律，简称牛顿第一定律。
又称惯性定律。
任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
英国物理学家艾萨克·牛顿于1687年，在巨著《自然哲学的数学原理》里，提出了牛顿运动定律，牛顿第一运动定律就是其中一条定律。
牛顿在《自然哲学的数学原理》中的原始表述是：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
该表述在人教版、粤教版高中物理教材中被引用。
牛顿第一定律是什么？
牛顿第一定律是什么？来看看你对牛顿第一定律有多少误解。
很多书上都说：牛顿第一定律是牛顿力学的基石。
不过那些书的编者对待这块基石的实际态度却很差，根本没把这块基石放在眼里。
他们介绍牛顿第一定律更像是走个过场，并没有诠释清楚其中的内涵。
常见的表述是：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
但是，这种表述很不严谨，有很多细节都没交待清楚。
容易让人产生一种“我已经知道牛顿第一定律说了些什么”的错觉。
物理学是一门严谨的学问，要用严谨的语言去书写。
不得不使用自然语言（汉语、英语、德语、……）去书写时，更要注意其表述的严谨。
（笔者确实有意将上面这种常见的表述作为“反面教材”。
）一定要清楚，牛顿第一定律完全称得上是博大精深。
笔者先给出一个自认为足够严谨的表述：这两者互为充分必要条件：1.质点不受外力或所受合外力为零。
2.质点相对于惯性系保持静止或匀速直线运动。
这种表述可谓是字字珠玑，下面将其中的内涵细细道来：（主要是介绍这种表述中出现的各种概念的定义，以及理解这些概念所需的一些额外的知识。
）什么是“质点”？很多人介绍牛顿第一定律时，喜欢使用“物体”一词。
从这里开始就已经不严谨了，因为牛顿力学研究的仅仅只是质点的运动！牛顿运动定律以及万有引力定律都是针对质点提出的定律！（牛顿力学其实是质点力学。
）而质点是对现实物体的抽象，并且有些物体是不能被抽象成质点的，使用“物体”一词盲目地扩大了牛顿第一定律的研究范围。
质点本身很简单，就是：具有质量的点。
在这里先说清楚，为什么要把现实物体抽象成一个质点？其实这是为了描述现实物体的平动。
运动可以被简单分为：平动、转动、振动。
牛顿运动定律仅仅着眼于平动。
可以借助平面图形的平移和旋转来理解平动和转动。
只不过平动可以在三维空间中发生，转动的转轴可以朝向三维空间的任意方向。
可以认为现实物体是由大量质点组成的，当现实物体平动时，组成它的每个质点的运动轨迹都相同。
第二章-牛顿运动定律
Fi 0
( 静力学基本方程 )
二. 牛顿第二定律
某时刻质点动量对时间的变化率正比与该时刻作用在质点上
所有力的合力。
Fi
d(mv) dt
Fi
k
d(mv) dt
取适当的单位，使 k =1 ，则有
Fi
d(mv) dt
dmv dt
m
dv dt
当物体的质量不随时间变化时
Fi
m
dv dt
ma
• 直角坐标系下为
例 一柔软绳长 l ，线密度 ρ，一端着地开始自由下落.
求 下落到任意长度 y 时刻，给地面的压力为多少？
解 在竖直向上方向建坐标，地面为原点（如图）.
取整个绳为研究对象 设压力为 N
N gl dp p p yv
y
dt
N gl d( yv) dy v gt
dt dt
y
l
d( yv) dyv dv y v 2 yg dt dt dt
• 同时性 —— 相互作用之间是相互依存，同生同灭。
讨论
第三定律是关于力的定律，它适用于接触力。对于非接触的 两个物体间的相互作用力，由于其相互作用以有限速度传播， 存在延迟效应。
§2.2 力学中常见的几种力
一. 万有引力
质量为 m1、m2 ，相距为 r 的 两质点间的万有引力大小为
m1
F12
r r0
l
λΔ lg
T (l)
T
N
f2
四. 摩擦力
1. 静摩擦力 当两相互接触的物体彼此之间保持相对静止，且沿接触面有 相对运动趋势时，在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋 势的力，称为静摩擦力。
说明
静摩擦力的大小随引起相对运动趋势的外力而变化。最大 静摩擦力为 fmax=µ0 N ( µ0 为最大静摩擦系数，N 为正压力) 2. 滑动摩擦力 两物体相互接触，并有相对滑动时，在两物体接触处出现 的相互作用的摩擦力，称为滑动摩擦力。