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第一单元 运动和力
第六章 牛顿运动定律
牛顿第一定律和惯性
复习回忆
(2) 物体运动状态改变指什么？
(1) 力有那些作用效果？
力的作用效果：
使物体发生形变
改变物体的运动状态
运动速度改变（由静变动，由动变静，由快变慢，由慢变快）。
运动方向改变。
物体总保持静止状态或匀速直线运动状态。
(3)物体运动状态没有改变是指什么？
思考？
一个静止的物体不受外力作用将处于什么状态？
静止状态
关闭发动机的机车会停下来
打出去的球会停下来
自由摆动的秋千会停下来
问：运动的物体为什么会停下来？
物体受到摩擦阻力
问：一个没有受到外力作用的物体，又将会怎样运动呢？
不受力，物体应该可以继续运动下去？
不受力，物体就停止动，必须有力，才能动？
不受力，物体可能永远运动下去？
2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出了一个观点：
必须有力作用在物体上，才能使物体保持运动状态。
力是维持物体运动的原因
伽利略对亚里士多德的观点提出了怀疑？
物体的运动不需要靠力来维持
物体的运动不需要靠力来维持
两种说法到底哪个是正确的呢？
力是维持物体运动的原因
实验探究：阻力对物体小车运动的影响
1
实验方法：控制变量法
2
实验器材：
小车(小球)、毛巾、纸板、玻璃板、刻度尺、斜面。
3
实验设计：
让一个小车分别几次从同一斜面的同一高度滑下后，在粗糙程度不同的水平面上运动，比较它在几种不同平面上的运动距离。
为什么呢？
毛巾
木板
玻璃板
开始
4
实验数据：
接触面 小车所受阻力大小 小车运动距离
毛巾 较大 较近
木板 较小 较远
玻璃板 最小 最远
思考？
为什么小车最后都会停下来？
小车受到摩擦力作用
问：摩擦力的大小跟小车运动的距离有何关系？
我们想像一下，假设小车是在光滑的水平表面（没有了摩擦阻力）运动，推理一下，小车会如何运动下去
结论：平面越光滑，小车受到的摩擦力就越小，小车运动的距离就越远。
5
实验结论：
物体的运动不需要力来维持！
推理：如果运动物体不受力，它将以恒定不变的速度永远运动下去。
实验结论:
英国物理学家牛顿总结了前人研究成果，概括出一条重要的物理规律：
一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。 这就是著名的牛顿第一定律。
重点：对牛顿第一定律的理解
关键词 内容详解
一切 “一切”即对所有物体都是普遍适用的（固体、液体、气体，运动的，静止的，无一例外。）
不受外力作用 1.理想情况下，该物体确实没受到任何外力作用。2.该物体某方向上的运动状态符合牛顿第一定律。
总 “总”指的是总是这样，没有例外。
或 “或”指两种状态必居其一，不能同时存在。
力只是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
【例1 】关于力和运动的关系，下列说法正确的是（ ）
Ａ．物体受力才会运动　
　Ｂ．力使物体的运动状态发生改变
　Ｃ．停止用力，运动的物体就会停止
　Ｄ．力是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因
B
【例2】用绳子栓住一个小球在光滑的水平面上作圆周运动，当绳子突然断裂，小球将 ( )
A．保持原来的圆周运动状态．
B．保持绳断时的速度作匀速直线运动．
C．小球运动速度减小，但保持直线．
D．以上三种都有可能．
B
惯性：
上面的棋子会怎样的运动？
向下猛击纸条，使纸条抽出，将看到什么现象？
看一看：
它们为什么能保持这一运动状态呢？
突然拉动小车，木块会向后倒。
突然停止小车，木块会向前倒。
从上面可以观察到：
原来静止的物体具有
保持静止状态的性质
原来处于运动的物体具有保持原来运动状态的性质
一切物体都有保持自身原有的静止状态或匀速直线运动状态的性质。
定义：我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。
一切物体
惯性是物体固有的属性。
一切物体在任何情况下都具有惯性。
决定因素
惯性是由物体质量决定的，物体的质量越大，惯性越大；质量越小，惯性越小，因此质量是惯性大小的唯一量度，而惯性与外力，运动状态等因素无关。
生活中的惯性
把锤柄在固定的物体上撞几下，锤头就牢牢地套在锤柄上了。
跳远时利用助跑，使自己跳得更远。
刹车时，乘客向前倾倒
请问：汽车启动时乘客向那个方向倾倒？
向后倾倒
由上可见，惯性在生活中有利也有弊。
【例3 】下列哪些现象是利用惯性的（ 　）
A、拍打衣服时，灰尘脱离衣服
B、司机和前排的乘客要系安全带
C、洗完手后，用力甩掉手的水滴
D、跳远运动员起跳前要尽力助跑
ACD
对惯性现象的解释方法
1.明确研究对象原状态
2.物理过程（突然发生的情况）
3.研究对象由于惯性要保持原状态
牛顿第一定律和惯性
牛顿第一定律
惯性
内容：
意义：
定义：
大小：
惯性想象
一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
描述物体在没有受外力作用时所遵循的运动规律。
物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
由物体的质量决定。
江海技工学校
谷玉杰
牛顿第二定律
1、什么是物体运动状态的改变？其原因是什么？
2、物体运动状态改变除了与力有关，还与哪些因素有关？
复习思考：
物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化；其原因是受到了力的作用
还与质量有关
力是使物体产生加速度的原因。
质量是物体惯性大小的量度，质量越大的物体运动状态越难改变。
复习思考：
物体运动状态发生改变
速度发生了改变
产生了加速度
实质
实质
与力和质量有关
联系

决定物体加速度大小的因素有哪些？
物体的加速度与什么有关？
回顾：我们是怎样研究电流与电压和电阻的关系？
控制变量法
设计实验
物体的质量m和物体受的外力F。
物体加速度a与F 质量m是什么关系呢？
猜想？
实验装置如图：
可加减砝码改变小车和砝码的总质量
可加减钩码改变小车和砝码所受的力
1、 控制变量m.探讨加速度a与F的关系
原理：如图示
s1
s2
F1
F2
F1=2 F2
（在相同的时间内）
s1= a1t2
s2 = a2t2
S1/ s2=a1/a2
测量s1、 s2
1、质量m一定，加速度a与力F的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
1、质量m一定，加速度a与力F的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
0.2
0.098
2
0.98
0.49
1、质量m一定，加速度a与力F的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
0.2
0.098
2
0.98
0.49
实验结论：
质量一定，即
1、质量m一定，加速度a与力F的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
0.2
0.098
2
0.98
0.49
0.2
0.196
2
1.96
0.98
实验看到：
质量一定，加速度与力成正比，即a=kF
2、 控制变量F.探讨加速度a与m的关系
原理：如图示
m2=2m1 （在相同的时间内）
s1= a1t2
s2 = a2t2
S1/ s2=a1/a2
测量s1、 s2
2、质量F一定，加速度a与m的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
2、质量F一定，加速度a与m的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
0.4
0.196
4
3.92
0.245
2、质量F一定，加速度a与m的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
0.4
0.196
4
3.92
0.245
2、质量F一定，加速度a与力m的关系
第二次
第一次
加速度(m/s2)
位移
(m)
时间
(s)
力
(N)
质量(kg)
0.4
0.2
4
3.92
0.245
0.8
0.2
4
1.96
0.1225
实验结论：
所受外力一定，即
实验看到：
所受外力一定，加速度与质量成反比，即
实验1：
小车的质量相同时，研究小车的拉力与加速度的关系：
根据
1
—
2
a t2
S =
在相同的时间 t 内
s1
—
s2
=
a1
—
a2
= 2
拉力
F1
—
F2
= 2
F2
故
s1
—
s2
=
a1
—
a2
F1
—
=
对于质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物休上的外
力成正比并可表述为：
F2
a2
a1
—
F1
—
=
实验表明：s1=2s2
实验表明： s1/s2=2/1
m2
—
m1
=
s1
—
s2
=
a1
—
a2
故
根据
1
—
2
a t2
S =
在相同的时间 t 内
s1
—
s2
=
a1
—
a2
= 2
在相同力的作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比，
可表示为：
m2
—
m1
=
—
a2
实验2：
小车的拉力相同时，研究小车的质量与加速度的关系：
练习：
1、质量为 m 的物体在力F的作用下产生的加速度为 a ，那么要使
物体的加速度变为原来的2倍，则应_______________________。
质量减半或者F加倍
由以上两个实验可知物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的
质量成比。
a∝
F
—
m
或者F∝ma 进一步可以将表达式改为：F = k ma
其中 k 为比例常数，当所有物理量均取国际单位（即：力的
单位取 N ，质量单位取 kg ，加速度单位取 m/s2 ）时：
k =1，此时关系式变为：
F =ma
此即为牛顿第二定律的数学表达式。
a1
F1
分析：
F2
—
a2
—
=
由
可将力 F 加倍
m2
—
m1
=
a1
—
a2
由
可将质量减半
F
a= —
m
思考：
1、在牛顿第二定律的表达式 F = ma 中，哪些是矢量，哪些是标量？
m 是标量，F 和 a 是矢量。
2、在这两个矢量中它们的关系是怎么样？
“力是产生加速度的原因”，即物体受力方向决定物体的加速度方向。故力 F 的方向和加速度 a 的方向是一致的。
3、一辆小汽车的质量 m1=8.0×102kg ，所载乘客的质量是 m2=2.0×102kg ，用同样大小的牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是a1=1.5 m/s2，载人时产生的加速度a2是多少（忽略阻力）
解：由牛顿第二定律： F = ma 可知牵引力的大小
F = m1 a1
= 8.0×102× 1.5
=1.2× 103N
由于载人和不载人时牵引力是同样大的,故：
a2 =
F
———
m2+m1
=1.2 m/s2
注意事项:
1.矢量性:(a与F合方向相同)
2.瞬时性:(a与F合 同时产生,同时消失,同时变化)
3.同体性:( a与F合 , m都属于同一物体，既研究对象统一性）
4.独立性:(X方向的合外力产生X轴方向的加速度,Y方向的合外产生Y轴方向的加速度,
Fx=max Fy=may a2=a2x+a2y
此前我们所讲述的是物体只受到一个力作用的情况，物体受几
个力作用时，牛顿第二定律公式 F = ma 中的 F 表示合力，这样我
们可以把牛顿第二定律进一步表述为：
一个物体质量是2kg，受到互成1200角的两个力 F1 = 10 N 和 F2 = 10 N 的共同作用，这个物体产生的加速度是多大？
F合
F2
F1
解法1：先由平行四边形法则可知， F1、 F2、F合 构成
了一个等边三角形，故 F合 =10 N
a = F合 /m =10/2 = 5 m/s2
物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的质量成反比加速度的方向跟合力的方向相同。即 F合 = ma
练习：
解法2：先分别求出 F1、 F2 产生
的加速度a1、 a2 再根据平行四边
形法则求 a1、 a2 的合加速度a合
a1 = F1/m =10/2 = 5 m/s2 a2 = F2/m =10/2 = 5 m/s2
由于加速度的方向与力的方向一至，故a1、 a2也成
1200角a1、 a2、a合 构成了一个等边三角形，故 a合 =5 m/s2
a合
a2
a1
应用举例
例1、从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？
答：没有矛盾，由公式F合=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析可知F+N-mg=0。
例2、下列说法中正确的是（ ）
A．物体所受合外力越大，加速度越大。
B．物体所受合外力越大，速度越大。
C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。
D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用
根据牛顿第二定律，物体受的合外力决定了物体的加速度。而加速度大小和速度大小无关。所以，B说法错误。
例2、下列说法中正确的是（ ）
A．物体所受合外力越大，加速度越大。
B．物体所受合外力越大，速度越大。
C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。
D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用
加速度是矢量，其方向与合外力方向一致。加速度大小不变，若方向发生变化时，合外力方向必然变化。D说法错。
答案：A
例2、下列说法中正确的是（ ）
A．物体所受合外力越大，加速度越大。
B．物体所受合外力越大，速度越大。
C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。
D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用
应用举例
练习：
1、 一质量为1Kg的物体只受到两个大小米2N和3N的共点力作用，
则这个物体运动的加速度的范围是____________________。
分析：合力 F合的范围 1N≤ F合≤5N所以加速度 a 的范围
1N
——
1kg
5N
——
1kg
≤ a ≤
1 m/s2 ≤ a ≤ 5 m/s2
2、25N的力作用在一个物体上，能使它产生 2 m/s2的加速度，
则要使它产生 5 m/s2的加速度，作用力为__________________。
分析：由于是同一个物体，故质量不变。先可以由F1 = 25N和
加速度 a1 = 2 m/s2 求出质量
m =
F1
—
a1
25
—
2
=
= 12.5 kg
再由 F2 = ma 求出作用力 F2 = ma2 =12.5×5 = 62.5N
62.5N
1.质量为m的物体放在粗糙水平面上受水平F时产生加速度为a1 ,当水平力为2F时,加速度a2,关于a1 与a2 的关系正确的是： （ ）
解析:关键要考虑摩擦力f。
2.物体受几个力作用处于静止状态,若将其中一个力逐渐减小到0,再逐渐恢复到原值,物体加速度和速度怎样变化
答案:加速度先增大后减小,速度一直增大.
小试牛刀:
A. a2 ＝ 2a1 B. a2 ＜ 2a1　C. a2 ＞ 2a1 D. a1 ＝ a2　
C
由a1 =(F－f)/m, a2 =(2F－f)/m ＞2(F －f) =2 a1
思考：一力作用在质量m1 的物体上能产生3m/s2 ,
该力作用在质量为m2的物体上能产生1.5 m/s2 的加速度,若将 m1 m2 合为一体能使它产生多大的加速度
以m1 为研究对象:F= m1 ×3则m1 =F/3
以m2 为研究对象:F= m2 × 1.5 则m2 =F/1.5
以整体为研究对象:F=(m1 ＋ m2 )a则
a=F/ (m1 ＋ m2 )=1 m/s2
分析指导:
1 、为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离已知
某高速公路的最高限速 v = 144 km/h 。假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t = 0.50s 。刹车时汽车受到的阻力的大小F 为汽车重力的0.40倍。该高速公路上汽车间的距离 s 至少应为多少（g = 10 m/s2）
t = 0.50s
匀速直线运动
F = 0.4mg 匀减速直线运动
v = 144 km/h
s1
s2
分析：汽车间的距离 s = s1 ＋s2 汽车在 s1 做匀速直线运动 s1 = v t
在s2 汽车做初速度 v0 = 144 km/h v t = 0 的匀减速直线运动
解： s1 = v t
= 40×0.5
=20 m
a =
F
—
m
-0.4mg
———
m
=
= -0.4g = -4 m/s2
S2 = 400 m
S = S1+ S2 = 420 m
小结:
1.加速度a与F的关系:物体质量一定时,加速度a与合外力F合成正比.
2.加速度a与m的关系:物体受合外力一定时,加速度a与m成反比
牛顿第二定律
1.内容:物体加速度与合外力F合成正比.与质量m成反比.加速度方向与合外力方向相同.
2.公式: F合=ma
3.注意点:矢量性,瞬时性,同时性和独力性.
课后思考:
一小球从竖直在地面上轻弹簧正上某处自由落下,试分析小球从刚接触弹簧到被压缩最短过程中小球的速度.加速度怎样变化
陈 平
牛顿第三定律
问 题 引 入
问题一：什么是力？试举例说明。
力是物体对物体的作用。
下面我们先来看一些现象：
事 例 探 究
退 出
目 录
下 页
上 页
F
2
F
1
F1
F2
火箭
大气
人
地面
A
B
退 出
目 录
下 页
上 页
两块磁铁的异名磁极相对
A
B
退 出
目 录
下 页
上 页
异极互相吸引
两块磁铁之间的吸引作用
退 出
目 录
下 页
上 页
异极互相吸引
F
F
1
2
两块磁铁之间的吸引作用
A
B
A
B
退 出
目 录
下 页
上 页
两块磁铁的同名磁极靠近时
A
B
退 出
目 录
下 页
上 页
同极互相排斥
两块磁铁之间的排斥作用
退 出
目 录
下 页
上 页
同极互相排斥
F
F
1
2
两块磁铁之间的排斥作用
A
B
A
B
退 出
目 录
下 页
上 页
从上面的实验中我们得出结论：物体之间的作用总是相互的。
相互作用的两个力之间有什么关系呢
一个物体是施力物体，同时它也是受力物体。
我们把物体间相互作用的这一对力叫做作用力和反作用力。
一、物体间的作用是相互的
（A
B)
退 出
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下 页
上 页
A
B
把两个弹簧秤钩在一起
实 验 研 究
退 出
目 录
下 页
上 页
A
B
A受到B向右的拉力F1
B受到A向左的拉力F2
因为
得出F1=F2,方向相反,作用在一条直线上
退 出
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下 页
上 页
二、牛顿第三定律
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。
三、作用力与反作用力的特点
分 析 总 结
退 出
目 录
下 页
上 页
F1（弹力）
F2（弹力）
作用在不同的物体上；
具有同种性质。
退 出
目 录
下 页
上 页
二、牛顿第三定律
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。
三、作用力与反作用力的特点
1、作用在不同的物体上；
2、具有同种性质；
退 出
一旦绳子被剪断，绳子对灯泡的拉力就消失，灯泡对绳子的拉力也随同消失。可见
作用力和反作用力具有同时性，
将一个电灯悬挂在天花板上
具有同时性
F1
F2
退 出
目 录
下 页
上 页
二、牛顿第三定律
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。
三、作用力与反作用力的特点(A→B，B→A)
1、作用在不同的物体上；
2、具有同种性质；
3、具有同时性（同生同失)。
}四同两不同
退 出
目 录
上 页
下 页
问题三：作用力与反作用力跟平衡力有什么相同点和不同点呢？
问题二：什么是一对平衡力呢？
作用在一个物体上的两个大小相等、方向相反的力叫平衡力。
上 页
下 页
将一个电灯悬挂在天花板上
作用力与反作用力（异物）
平衡力（同物）
灯对绳的拉力
绳对灯的拉力
灯的重力
退 出
目 录
上 页
下 页
四、与平衡力的区别
作用力与反作用力 平衡力
作用在两个物体上 作用在同一个物体上
具有同种性质 不一定具有同种性质
具有同时性 不一定具有同时性
不能求合力（不能抵消） 能求合力（能抵消）
结 束
练 习 巩 固
1、用牛顿第三定律判断下列说法是否正确：
A、人走路时，地对脚的力大于脚蹬地的力，所以人才往前走。
B、只有你站在地上不动，你对地面的压力才和地面对你的支持力，才是大小相等方向相反的。
C、物体A静止于物体B上，ma=100m b ，所以A作用于B的力大于B作用于A的力。
D、以卵击石，石头没损伤而鸡蛋破了，这是因为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力。
2、有人认为，既然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，这两个力就是相互平衡力。这种说法对不对？如果不对错才哪里？说明理由。
牛顿第三定律的应用说明:理论来源于实践，又对实践有推动作用。
牛顿第三定律揭示了：力作用的相互性，即两个相互作用的物体之间必然同时存在一对作用力与反作用力，它们总大小相等、方向相反、作用在同直线上的两个物体上，
小 结
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