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高中物理必修一知识点总结：第四章牛顿运动定律（人教版）前边学习了怎样描述物体的运动，这一样将要学习的是物体为什么会运动，研究的是运动与力之间的关系。考试的要求：Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。要求Ⅰ：力学单位制要求Ⅱ：牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律知识构建：新知归纳：一、牛顿第一定律●牛顿第一定律定义：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。●惯性1、定义：物体具有的保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。2、惯性是物体的固有属性，惯性不是一种力。任何物体在任何情况下都具有惯性。3、惯性的大小只由物体本身的特征决定，与外界因素无关。4、惯性是不能被克服的，但可以利用惯性做事或防止惯性的不良影响。5、不要把惯性概念与惯性定律相混淆。惯性是万物皆有的保持原运动状态的一种属性，惯性定律则是物体不受外力作用时的运动定律。●运动状态1、运动状态指的是物体的速度速度是是矢量，速度不变则运动状态不变，速度改变运动状态也就改变了，所以运动状态不断改变的物体总有加速度。2、力是使物体产生加速度的原因3、质量是物体惯性大小的量度二、实验：探究加速度与力、质量的关系●加速度与力的关系1、实验的基本思路保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。2、实验设计（1）实验器材：打点计时器、纸带、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、砝码、低压交流电源、10g左右的等质量粗铁丝圈若干、刻度尺（2）实验步骤①用天平测出小车和粗铁丝圈的质量M和m把数值记录下来；②按图把实验器材安装好先不挂上粗铁丝圈（即不给小车加牵引力）；③平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板；反复移动木板的位置直至小车在斜面上运动时保持匀速运动状态（先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点子的间隔基本上均匀才表明平衡了摩擦力，否则必须调整小木板的位置），这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。④在细绳上挂1个粗铁丝圈先接通电源再放开小车，取下纸带；⑤保持小车的质量不变，在细绳上挂2个、3个……粗铁丝圈，重复步骤④，取下纸带。（3）实验数据的分析根据记录的数据，作出a-F图象，即在右图中描点、连线。通过连线可知，在误差允许的范围内，所描绘各点大致分布在同一条过坐标原点的直线上。（4）实验结论当保持物体的质量不变时，物体产生的加速度a与所受力F成正比。●加速度和质量的关系1、实验的基本思路保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。2、实验的操作步骤如图，取小车（车上放砝码）研究，在拉力不变的情况下（钩码一定），改变小车上的砝码个数，打出几条不同的纸带。记录小车及车上的砝码的质量，求出其运动的加速度。3、实验数据的分析根据记录的数据作出力F不变时，a-m和a-1/m的图象。在坐标纸上描点、连线。由图甲可知，当F不变时，m越大，a越小，有可能成反比。因此，a-m图象不易反映出相应的规律。若与a与m成反比，则a与1/m成正比，故作出F不变时的a-1/m关系图象，如图乙所示。4、实验结论在受力F不变时，物体产生的加速度a与质量m成反比（或与1/m成正比）三、牛顿第二定律●牛顿第二定律5、对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律寓意深刻，内涵丰富，应从如下几个方面：同一性、瞬时性、矢量性、独立性、因果性、相对性等加深对规律的理解。（1）同一性：牛顿第二定律F合=ma；共涉及三个物理量，这三个物理量是所属同一个物体的物理量，其中F合是质量为m的物体受到的合力，a是该物体在这个合力作用下获得的加速度。我们把物体获得的加速度和该物体所受合力的这种对应关系叫做同一性。（2）瞬时性：根据F合知，对质量一定的物体，当它所受的合力增加时物体获得的加速度也随之增加，合力减小时物体获得的加速度也随之减小，当合力等于零时，物体的加速度也等于零；合力为恒定不变的力时，加速度也恒定不变。物体的加速度与合力的这种一一对应的变化关系叫做瞬时性。（3）矢量性：由牛顿第二定律知加速度的方向总是跟物体受到的合力方向相一致所以合力指向什么方向，加速度就跟着指向什么方向。这也是牛顿第二定律瞬时性的表现，或者说合力的方向就是加速度的方向。作用力F和加速度a是两个方向相同的矢量。表达式F合=ma是一个矢量式。(4)独立性：作用在物体上的每一个力都各自独立地产生一个加速度，与物体受到的其他力无关。物体的实际加速度是各个力产生的加速度的矢量和，也等于合力单独作用产生的加速度。（5）因果性：由F合=ma知，只要物体受到的合力不等于零，无论合力多么小，物体就立即获得加速度。只要物体不受力作用或合力为零，物体立即没有加速度，也就是说力是物体获得加速度的原因。加速度是物体受力产生的效果。（6）相对性：牛顿第二定律针对静止或做匀速直线运动的参考系才成立，对加速运动的参考系不适用。牛顿第二定律的这种性质叫做相对性。因果关系：只要物体所受合力不为零(无论合力多么的小)，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因，力决定加速度，力与速度、速度的变化没有直接关系。如果物体只受重力G=mg的作用，则由牛顿第二定律知物体的加速度为a=gmmgmGmF合.矢量关系：F=ma是一个矢量式，加速度a与合外力都是矢量，物体加速度的方向由它所受的合外力的方向决定且总与合外力的方向相同。瞬时对应关系：牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，即同时产生、同时变化、同时消失。独立对应关系：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体实际的加速度是物体所受各力产生的加速度的叠加同体关系：加速度和合外力是同属一个物体的。6、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，画出受力图。③选定正方向或建立直角坐标系。④求合力。⑤根据牛顿第二定律列方程。归纳整理：本节在上一节实验探究的基础上得出牛顿第二定律，即物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向跟合力的方向相同。牛顿第二定律定量地反映了物体加速度与力、质量的关系。要时刻理解各物理量和公式的内涵和外延，避免重公式，轻文字的现象。四、力学单位制●基本物理量：反映物理学基本问题的物理量。如力学中有三个基本物理量——质量、时间和长度。●基本单位：所选定的基本物理量的(所有)单位都叫做基本单位，如在力学中，选定长度、质量和时间这三个基本物理量的单位作为基本单位：长度：cm、m、km等质量：g、kg等时间：s、min、h等●力学中的国际单位制①基本单位长度的单位：m(米)，质量的单位：kg(千克)，时间的单位：s(秒)．②导出单位速度的单位：m／s(米／秒)，加速度的单位：m／s2(米／秒2，读作“米每二次方秒”)，力的单位：N(kg·m／s2，牛顿)等等。五、牛顿第三定律●作用力与反作用力1、力的作用是相互的、同时发生的两个物体间力的作用是相互的。一个物体对另一个物体施加了力的作用，这个物体必定同时也受到另一个物体的力的作用。力总是成对产生的，不存在只对其他物体施加力而不受其他物体作用的施力物体，也不存在只受其他物体的作用而不对其他物体施加作用的受力物体。2、作用力和反作用力大量的实验表明，力的作用都是相互的。也就是说，任何物体是施力物体的同时，也是受力物体。两个物体间相互作用的这一对力，叫做作用力与反作用力。3、平衡力与作用力和反作用力的关系●牛顿第三定律1、内容：两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等方向相反，作用在一条直线上。2、表达式：3、对定律的理解（1）力的物质性方面：力是物体间的相互作用力，一个力对应两个物体且成对出现单个物体不能有力产生。相互作用的一对力互为作用力和反作用力，故有甲物体对作用力来说是施力物体，对反作用力来说便是受力物体。小贴士：牛顿第一定律和牛顿第二定律反映的是一个物体的运动规律，而牛顿第三定律反映的是两个相互作用的物体之间的规律。（2）力的三要素方面：作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、并作用在一条直线上，作用在两个物体上。（3）力的性质方面：作用力与反作用力一定是同性质的力，一个弹力和一个摩擦力不可能是作用力和反作用力。（4）力的作用效果方面：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各自分别产生作用效果，不能相互抵消。因此不能认为作用力和反作用力的合力为零。（5）时间性方面：作用力和反作用力总是同时产生，同时消失，无先后之分，不能认为先有作用力后有反作用力，即具有瞬时对应关系。●牛顿第三定律的重要意义1、意义①牛顿第三定律独立地反映了力学规律的一个重要侧面，是牛顿第一、第二定律的重要补充，定量地反映出物体间相互作用时彼此施力所遵循的规律，即作用力和反作用力定律。②全面揭示了作用力和反作用力的关系，可归纳为三个性质和四个特征。2、三个性质异体性：作用力和反作用力分别作用在彼此相互作用的两个不同的物体上，各自产生各自的作用效果；同时性：作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，不分先后；相互性：作用力和反作用力总是相互的，成对出现的。3、四个特征等值：大小总是相等的；反向：方向总是相反的；共线：总是在同一直线上；同性：力的性质总是相同的归纳整理：本节从生活中常见的物体相互作用的实例入手得出牛顿第三定律。牛顿第三定律反映了两个物体之间相互作用的力的关系，注意区分作用力与反作用力以及相互平衡的两个力的关系，能够应用牛顿第三定律解释日常生活中的常见现象。六、用牛顿运动定律解决问题（一）●动力学的两类基本问题1、根据物体的受力情况确定物体的运动情况。其解题基本思路是：利用牛顿第二定律F合=ma求出物体的加速度a；再利用运动学的有关公式（atvvt0，2021attvs，asvvt2202等）求出速度vt和位移s等。2、根据物体的运动情况确定物体的受力情况。其解题基本思路是：分析清楚物体的运动情况，选用运动学公式求出物体的加速度，再利用牛顿第二定律求力。●应用牛顿运动定律解题的一般步骤：小贴士：牛顿定律的使用步骤：画简图、定对象、明过程、分析力、选坐标、作投影、取分量、列方程、求结果、验单位、代数据、作答案。牛顿第二定律F=ma，实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系，方程左边是物体受到的合力，首先要确定研究对象，对物体进行受力分析，求合力的方法可以利用平行四边形定则或正交分解法。方程的右边是物体的质量与加速度的乘积，要确定物体的加速度就必须对物体的运动状态进行分析。由此可见，应用牛顿运动定律结合运动学公式解决力和运动关系的一般步骤是：（1）确定研究对象；（2）分析研究对象的受力情况：必要时画受力示意图；（3）分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；（4）利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；（5）利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量；（6）运用牛顿第三定律进一步说明所求的物理量与其他量的关系。整理归纳：加速度a是运动学和动力学之间的桥梁我们通常可以解决两类问题，一是根据物体的受力情况，运用牛顿运动定律求a，从而得出物体的运动情况；二是根据物体的运动情况，进而分析物体的受力情况。受力分析和运动过程分析始终是贯穿于力学问题中的主线。七、用牛顿运动定律解决问题（二）●共点力的平衡条件1、平衡状态一个物体在共点力作用下保持静止状态或匀速直线运动状态，则这个物体处于平衡状态。例如，沿水平路面匀速行驶的汽车、悬挂在房顶的吊灯、工厂里耸立的大烟囱、宏伟的跨海大桥等等都处于平衡状态。2、共点力的平衡条件从牛顿第二定律知道：当物体所受合力为零时，加速度为零，物体将保持静止或者做匀速直线运动状态，即物体处于平衡状态。所以，在共点力作用下