牛顿定律
篇一：高一物理：解析牛顿三大定律
（一）牛顿第一定律（即惯性定律）
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。 （1）理解要点：
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：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。
③第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础，总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的；定律成立的条件是物体不受外力，不能用实验直接验证。 ④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例，第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系。 （2）惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。 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质量是物体惯性大小的量度。
③由牛顿第二定律定义的惯性质量m=F/a和由万有引力定律定义的引力质量
m?Fr2/GM严格相等。
④惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念。
（二）牛顿第二定律 1. 定律内容
物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比，跟物体的质量m成反比。 2. 公式：F合?ma 理解要点：
①因果性：F合是产生加速度a的原因，它们同时产生，同时变化，同时存在，同时消失；
②方向性：a与F合都是矢量，方向严格相同；
③瞬时性和对应性：a为某时刻某物体的加速度，F合是该时刻作用在该物体上的合外力。
（三）力的平衡 1. 平衡状态
指的是静止或匀速直线运动状态。特点：a?0。 2. 平衡条件
共点力作用下物体的平衡条件是所受合外力为零，即?F?0。
3. 平衡条件的推论
（1）物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中的一个力与余下的力的合力等大反向；
（2）物体在同一平面内的三个不平行的力作用下，处于平衡状态，这三个力必为共点
力；
（3）物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，图示这三个力的有向线段必构成闭合三角形。
（四）牛顿第三定律
两个物体之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，公式可写为F??F'。
（五）力学基本单位制：kg、m、s（在国际制单位中）
2. 应用牛顿第二定律解题的一般步骤 ①确定研究对象；
②分析研究对象的受力情况画出受力分析图并找出加速度方向； ③建立直角坐标系，使尽可能多的力或加速度落在坐标轴上，并将其余分解到两坐标轴上；
④分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程； ⑤统一单位，计算数值。
3. 解决共点力作用下物体的平衡问题思路
（1）确定研究对象：若是相连接的几个物体处于平衡状态，要注意“整体法”和“隔离法”的综合运用；
（2）对研究对象受力分析，画好受力图；
（3）恰当建立正交坐标系，把不在坐标轴上的力分解到坐标轴上。建立正交坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上。 （4）列平衡方程，求解未知量。
4. 求解共点力作用下物体的平衡问题常用的方法
（1）有不少三力平衡问题，既可从平衡的观点（根据平衡条件建立方程求解）——平衡法，也可从力的分解的观点求解——分解法。两种方法可视具体问题灵活运用。
（2）相似三角形法：通过力三角形与几何三角形相似求未知力。对解斜三角形的情况更显优势。
（3）力三角形图解法，当物体所受的力变化时，通过对几个特殊状态画出力图（在同一图上）对比分析，使动态问题静态化，抽象问题形象化，问题将变得易于分析处理。 5. 处理临界问题和极值问题的常用方法 涉及临界状态的问题叫临界问题。临界状态常指某种物理现象由量变到质变过渡到另一种物理现象的连接状态，常伴有极值问题出现。如：相互挤压的物体脱离的临界条件是压力
减为零；存在摩擦的物体产生相对滑动的临界条件是静摩擦力取最大静摩擦力，弹簧上的弹力由斥力变为拉力的临界条件为弹力为零等。 临界问题常伴有特征字眼出现，如“恰好”、“刚刚”等，找准临界条件与极值条件，是解决临界问题与极值问题的关键。
例1. 如图1所示，一细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线另一端拴一质量为m的小球。当滑块以2g加速度向左运动时，线中拉力T等于多少？
解析：当小球和斜面接触，但两者之间无压力时，设滑块的加速度为
a'
此时小球受力如图2，由水平和竖直方向状态可列方程分别为： ?
?Tcos45??ma'
Tsin45??mg?0?
解得：a'?
g
由滑块A的加速度a?2g?a'，所以小球将飘离滑块A，其受力如图3所示，设线和竖直方向成?角，由小球水平竖直方向状态可列方程
?Tsin??ma' ?
T'cos??mg?0?
解得：T'?
ma?2??mg?2?5mg
例2. 如图4甲、乙所示，图中细线均不可伸长，物体均处于平衡状态。如果突然把两水
平细线剪断，求剪断瞬间小球A、B的加速度各是多少？（?角已知）
解析：水平细线剪断瞬间拉力突变为零，图甲中OA绳拉力由T突变为T'，但是图乙中OB弹簧要发生形变需要一定时间，弹力不能突变。
（1）对A球受力分析，如图5（a），剪断水平细线后，球A将做圆周运动，剪断瞬间，小球的加速度a1方向沿圆周的切线方向。 F1?mgsin??ma1，?a1?gsin?
（2）水平细线剪断瞬间，B球受重力G和弹簧弹力T2不变，如图5（b）所示，则 F2?mBgtan?，?a2?gtan?
小结：（1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该瞬时前后的受力情况及其变化。 （2）明确两种基本模型的特点：
A. 轻绳的形变可瞬时产生或恢复，故绳的弹力可以瞬时突变。
B. 轻弹簧（或橡皮绳）在两端均联有物体时，形变恢复需较长时间，其弹力的大小与方向均不能突变。
例3. 传送带与水平面夹角37°，皮带以10m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，
.kg的小物块，如图6所示。今在传送带上端A处无初速地放上一个质量为m?05它与传送
带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16m，g取10m/s，则物体从A运动到B的时间为多少？
2
.?tan??0.75，物体一定沿传送带对地下移，且不会与传送(转 载于:wWw.zW2.cn 爱作文 网:牛顿定律)带相对 解析：由于??05
静止。
设从物块刚放上到皮带速度达10m/s，物体位移为s1，加速度a1，时间t1，因物速小于皮带速率，根据牛顿第二定律，a1?
mgsin???mgcos?
?10m/s2，方向沿斜面向下。
m
t1?
v12
?1s，s1?a1t1?5m?皮带长度。 a12
2
设从物块速率为10m/s到B端所用时间为t2，加速度a2，位移s2，物块速度大于皮带速度，物块受滑动摩擦力沿斜面向上，有：
mgsin???mgcos?
?2m/s2
m 12
s2?vt2?a2t2
2
a2?
即16?5?10t2?
12?2t2，t2?1s（t2??10s舍去） 2
所用总时间t?t1?t2?2s
例4. 如图7，质量M?8kg的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力F=8N。当小车向右运动速度达到3m/s时，在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数??0.2，假定小车足够长，问： （1）经过多长时间物块停止与小车间的相对运动？
.s所通过的位移是多少？（g取10m/s）
（2）小物块从放在车上开始经过t0?30
2
解析：（1）依据题意，物块在小车上停止运动时，物块与小车保持相对静止，应具有共
篇二：牛顿三大定律详细总结
一、牛顿第一定律（惯性定律）：
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。
1．理解要点：
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：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。
③第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础，总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的；定律成立的条件是物体不受外力，不能用实验直接验证。
④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例，第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系。
2．惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
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质量是物体惯性大小的量度。
③由牛顿第二定律定义的惯性质量m=F/a和由万有引力定律定义的引力质量m?Fr2/GM严格相等。
④惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念。
【例1】 火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为 ( )
A．人跳起后，厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动
B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动
C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已
D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度
【分析与解答】 因为惯性的原因，火车在匀速运动中火车上的人与火车具有相同的水平速度，当人向上跳起后，仍然具有与火车相同的水平速度，人在腾空过程中，由于只受重力，水平方向速度不变，直到落地，选项D正确。
【说明】 乘坐气球悬在空中，随着地球的自转，免费周游列国的事情是永远不会发生的，惯性无所不在，只是有时你感觉不到它的存在。
【答案】D
二、牛顿第二定律（实验定律）
1. 定律内容
物体的加速度a跟物体所受的合外力
2. 公式：F合?ma
理解要点：
①因果性：F合成正比，跟物体的质量m成反比。 F合是产生加速度a的原因，它们同时产生，同时变化，同时存在，同时消失； ②方向性：a与F合都是矢量,，方向严格相同；
③瞬时性和对应性：a为某时刻物体的加速度，F合是该时刻作用在该物体上的合外力。 ○4牛顿第二定律适用于宏观, 低速运动的情况。
【例2】如图，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的?
【例3】 如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1L2的两根细线上．，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态，现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。
【说明】(1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生，同时变化，同时消失，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其变化。
(2)明确两种基本模型的特点。
A．轻绳不需要形变恢复时间、在瞬时问题中，其弹力可以突变，成为零或者别的值。
B．轻弹簧(或橡皮绳)需要较长的形变恢复时间，在瞬时问题中，其弹力不能突变，大小方向均不变。
【例6】如图1所示，在原来静止的木箱内，放有A物体，A被一伸长的弹簧拉住且恰好静止，现突然发现A被弹簧拉动，则木箱的运动情况可能是（ ）
A. 加速下降 B. 减速上升
C. �人傧蛴以硕� D. 加速向左运动
[总结].应用牛顿第二定律解题的步骤
(1)选取研究对象：根据题意，研究对象可以是单一物体，也可以是几个物体组成的物体系统。
(2)分析物体的受力情况
(3)建立坐标
①若物体所受外力在一条直线上，可建立直线坐标。
②若物体所受外力不在一直线上，应建立直角坐标，通常以加速度的方向为一坐标轴，然后向两轴方向正交分解外力。
(4)列出第二定律方程
(5)解方程，得出结果
三.第二定律应用：
1.物体系. (1)物体系中各物体的加速度相同，这类问题称为连接体问题。这类问题由于物体系中的各物体加速度相同，可将它们看作一个整体，分析整体的受力情况和运动情况，可以根据牛顿第二定律，求出整体的外力中的未知力或加速度。若要求物体系中两个物体间的相互作用力，则应采用隔离法。将其中某一物体从物体系中隔离出来，进行受力分析，应用第二定律，相互作用的某一未知力求出，这类问题，应是整体法和隔离法交替运用，来解决问题的。
(2)物体系中某一物体作匀变速运动，另一物体处于平衡状态，两物体在相互作用，这类问题应采用牛顿第二定律和平衡条件联立来解决。应用隔离法，通过对某一物体受力分析应用第二定律(或平衡条件)，求出两物体间的相互作用，再过渡到另一物体，应用平衡条件(或第二定律)求出最后的未知量。
2．临界问题
某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态。临界状态又可理解为“恰好出现”与“恰好不出现”的交界状态。
处理临界状态的基本方法和步骤是：①分析两种物理现象及其与临界值相关的条件；②用假设法求出临界值；③比较所给条件与临界值的关系，确定物理现象，然后求解 ◎ 例题评析
【例7】 如图所示，光滑的水平桌面上放着一个长为L的均匀直棒，用水平向左的拉力F作用在棒的左端。则棒的各部分相互作用的力沿棒长向左的变化规
律是_______。
【说明】 使用隔离法时，可对构成连接体的不同物体隔离，也可以将同一物体隔离成若干个部分。取隔离体的实质在于把系统的内力转化为其中某一隔离体的外力，以便应用牛顿定律解题。
【例8】如图，质量MM?8kg的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力F=8N。当小车向右运动速度达到3m/s时，在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数??0.2，假定小车足够长，问：
（1）经过多长时间物块停止与小车间的相对运动？
.s所通过的位 （2）小物块从放在车上开始经过t0?30
移是多少？（g取10m/s）
2
牛顿第三定律、超重和失重
1.牛顿第三定律
(1).作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力不一定；
(2)．作用力和反作用力作用在两个物体上，而一对平衡力作用在一个物体上
(3)．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失；而对于一对平衡力，其中一个力变化不一定引起另外一个力变化
两个物体之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，公式可写为F??F'。
超重现象是指：N>G或 T>G； 加速度a向上；
失重现象是指：G>N或 G>T； 加速度a向下；
完全失重是指：T=0或N=0； 加速度a向下；大小a= g
3.力学基本单位制：kg、m、s（在国际制单位中）
基本单位和导出单位构成单位制.
a：长度的单位——米； b：时间的单位——秒； c：质量的单位——千克
4.牛顿运动定律只适应于宏观低速，且只适应于惯性参照系。
◎ 例题评析
【例15】弹簧下端挂一个质量m=1kg的物体，弹簧拉着物体在下列各种情况下，弹簧的示数：(g=10m/s2)
（1）、弹簧秤以5m/s的速度匀速上升或下降时，示数为 。
（2）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀加速上升时，示数为 。
（3）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀加速下降时，示数为 。
（4）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀减速上升时，示数为 。
（5）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀减速下降时，示数为 。
【分析与解答】(1)10N (2)15N (3)5N (4)5N (5)15N
【例17】电梯地板上有一个质量为200 kg的物体，
它对地板的压力随时间变化的图象如图所示.则电
梯从静止开始向上运动，在7 s内上升的高度为多
少？
【分析与解答】：以物体为研究对象，在运动过程
中只可能受到两个力的作用：重力mg=2 000 N，
地板支持力F.在0～2 s内，F＞mg，电梯加速上升，2～5 s内，F=mg，电梯匀速上升，5～7 s内，F＜mg，电梯减速上升.
若以向上的方向为正方向，由上面的分析可知，在0～2 s内电梯的加速度和上升高度分别为 F1?mg3000?2000
200a1=m= m/s2=5 m/s2
电梯在t=2 s时的速度为
v=a1t1=5×2 m/s=10 m/s，
因此，在2～5 s内电梯匀速上升的高度为
h2=vt2=10×3 m=30 m.
电梯在5～7 s内的加速度为 F3?mg1000?2000
200a2=m= m/s2=－5 m/s2
即电梯匀减速上升，在5～7 s内上升的高度为 1
h3=vt3+2a2t32
1
=10×2 m－2×5×22 m=10 m
所以，电梯在7 s内上升的总高度为
h=h1+h2+h3=（10+30+10）m=50 m. 答案：
50 m