牛顿物理
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牛顿物理篇一：牛顿物理学的基石
牛顿物理学的基石——牛顿第一定律
师：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力之间的关系是什么．笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步，更为接近真理．牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础．其中，牛顿第一定律的内容是：
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．
师：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系?
组织学生进行讨论．
生：两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态．
师：什么叫运动状态的改变?
生：速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变．
师：牛顿第一定律可不可以用实验来验证?什么时候可以看作不受力并举例说明．
生：不能．因为不受力作用的物体是不存在的．当物体受力但所受合力为零时可以看作物体不受力．比如：冰面上滑动的冰块、冰壶球． 师：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性；所以牛顿第一定律又叫做惯性定律．
师：简述惯性定律和惯性的区别和联系．
生：惯性定律是物体不受外力作用时所遵从的运动规律．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性．
师：惯性能解释日常生活中的许多现象．例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么?
生：因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜．
师：当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么?
生：因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜．
(课堂交流)
师：现代汽车中，通常有安全带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用．
参考答案：当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害．
师：从牛顿第一定律知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”，这种“本领”与什么因素有关呢?
牛顿物理篇二：牛顿
1643年1月4日，艾萨克·牛顿出生于英格兰林肯郡乡下的一个小村落伍尔索普村的伍
牛顿
1648年，牛顿被送去读书。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常、成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。 传说小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己制造了一架磨坊的模型，他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断地跑动，于是轮子不停地转动；又一次他放风筝时，在绳子上悬挂着小灯，夜间村人看去惊疑是彗星出现；他还制造了一
学生时代
1654年，牛顿进了离家有十几公里的金格斯皇家中学读书。牛顿的母亲原希望他成为一个农民，但牛顿本人却无意于此，而酷爱读书。随着年岁的增大，牛顿越发爱好读书，喜欢沉思，做科学小实验。他在金格斯皇家中学读书时，曾经寄宿在一位药剂师家里，使他受到了化学试验的熏陶。
牛顿在中学时代学习成绩很出众，爱好读书，对自然现象有好奇心，例如颜色、日影四季的移动，尤其是几何学、哥白尼的日心说等等。他还分门别类的记读书笔记，又喜欢别出心裁地做些小工具、小技巧、小发明、小试验。[5]
当时英国社会渗透基督教新思想，牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚，这可能是牛顿晚年的宗教生活所受的影响。仅从这些平凡的环境和活动中，还看不出幼年的牛顿是个才能出众异于常人的儿童。
后来迫于生活困难，母亲让牛顿停学在家务农，赡养家庭。但牛顿一有机会便埋首书卷，以至经常忘了干活。每次，母亲叫他同佣人一道上市场，熟悉做交易的生意经时，他便恳求佣人一个人上街，自己则躲在树丛后看书。有一次，牛顿的舅父起了疑心，就跟踪牛顿上市镇去，发现他的外甥牛顿伸着腿，躺在草地上，正在聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了舅父，于是舅父劝服了母亲让牛顿复学，并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回到了学校，如饥似渴地汲取着书本上的营养。
据《大数学家》（Men of Mathematics，E·T·贝尔（E.T. Bell）着）和《数学史介绍》（An introduction to the history of mathematics，H·伊夫斯（H. Eves）着）两书记载：“牛顿在乡村学校开始学校教育的生活，后来被送到了格兰瑟姆的国王中学，并成为了该校最出色的学生。在国王中学时，他寄宿在当地的药剂师威廉·克拉克（William Clarke）家中，并在19岁前往牛津大学求学前，与药剂师的继女安妮·斯托勒（Anne Storer）订婚。之后因为牛顿专注于他的研究而使得爱情冷却，斯托勒小姐嫁给了别人。据说牛顿对这次的恋情保有一段美好的回忆，但此后便再也没有其他的罗曼史，牛顿也终生未娶。”
当西元1727年牛顿以85岁的高龄过世时，英国人将他葬于西敏寺。西敏寺的前身是一个修道院，1579年，英国女王伊丽莎白一世将西敏寺改为学院，校长由在暴风中研究和计算风力
牛顿十六岁时数学知识还很肤浅，对高深的数学知识甚至可以说是不懂。“知识在于积累，聪明来自学习”。牛顿下决心靠自己的努力攀上数学的高峰。在基础差的不利条件下，牛顿能正确认识自己，知难而进。他从基础知识、基本公式重新学起，扎扎实实、步步推进。他研究完了欧几里德几何学后，又研究笛卡儿几何学，对比之下觉得欧几里德几何学肤浅，便悉心钻研笛氏
几何学，直到掌握要领、融会贯通。遂之发明了代数二项式定理。传说中牛顿“大暴风中算风力”的佳话，可为牛顿身体力学的佐证。有一天，天刮着大风暴。风撒野地呼号着，尘土飞扬，迷迷漫漫，使人难以睁眼。牛顿认为这是个准确地研究和计算风力的好机会。于是，便拿着用具，独自在暴风中来回奔走。他踉踉跄跄、吃力地测量着。几次沙尘迷了眼睛，几次风吹走了算纸，几次风使他不得不暂停工作，但都没有动摇他求知的欲望。他一遍又一遍，终于求得了正确的数据。他快乐极了，急忙跑回家去，继续进行研究。有志者事竟成。经过勤奋学习，牛顿为自己的科学高塔打下了深厚的基础。不久，牛顿的数学高塔就建成了，二十二岁时发明了微分学，二十三岁时发明了积分学，为人类科学事业作出了巨大贡献 煮怀表
牛顿从事科学研究时非常专心，时常忘却生活中的小事。有一次，给牛顿做饭的老太太有事要出去，就把鸡蛋放在桌子上说：“先生！我出去买东西，请您自己煮个鸡蛋吃吧，水已经在烧了！”
正在聚精会神地计算的牛顿，头也不抬地“嗯”了一声。老保姆回来以后问牛顿煮了鸡蛋没有，牛顿头也没抬地说：“煮了！”老太太掀开锅盖一看，惊呆了：锅里居然煮了一块怀表，鸡蛋却还在原地放着。原来牛顿忙于计算，胡乱把怀表扔到了锅里。
吹肥皂泡的疯老头
牛顿搬进一幢新楼以后，开始研究光线在薄面上是怎样反射的。他每天都在读书、思考。早上起床穿衣服，突然想到了研究中的问题，他就像被定身法定住了一样，呆住了，然后开始实验或工作，所以他时常穿错了袜子或者在夏天穿上秋天的衣服。
“太阳光是最好的光源，肥皂泡是最理想的薄面，太阳光照到上面，它为什么会变得五颜六色呢？”牛顿的脑子里翻江倒海了。他提着一桶肥皂水走到院子里，吹起了肥皂泡。你看，他那两只眼睛直盯着飘来飘去的肥皂泡，一个泡破了，接着又吹一个，从太阳一出来他就吹，一吹就是几个小时。邻居家的小孩子从楼窗上伸出头来，冲他叫：“疯老头！你一只脚没穿袜子！”邻居家的老太太摇着头：“老小，老小，老了倒成了孩子！”
后来人们知道了这疯老头就是英国皇家学会的研究员，他吹肥皂泡是在研究学问，不禁对他肃然起敬了。
实验室的酒肉
牛顿最喜欢的地方就是实验室。他很少在两三点钟以前睡觉，有时整天整夜守在实验室里。为他做饭的保姆只好把饭菜放在外间屋的桌子上。
有一次，牛顿的一位朋友来看他，在实验室外面等了他好久，肚子饿了就独自把桌上的烤鸡吃了，不辞而别。过了好长时间，牛顿的实验告一段落，他才觉出肚子咕咕在叫，赶快跑出来吃鸡。他看到盘子里啃剩下的鸡骨头，居然对助手说：“哈哈，我还以为我还没吃饭哩，原来已经吃过了呀！”
还有一回，一个好朋友请牛顿吃饭，一边吃饭一边议论科学问题。饭吃到一半的时候，牛顿站起来说：“对了，还有好酒呢，我去取来咱们一起喝。”说完就向实验室跑去，一去就不回来了。朋友追过去一看，牛顿又摆弄上他的实验了。原来牛顿在取酒的路上忽然想出了一个新的实验方法，居然将取酒的事忘得一干二净了。
牛顿物理篇三：牛顿定理 物理
第三章牛顿运动定律
3.1 牛顿第一、第二定律
一．考点聚焦
牛顿第一定律?惯性 II
牛顿第二定律?质量 II
二．知识扫描
1． 惯性
惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。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。
质量是物体惯性大小的量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
2．牛顿第一定律
牛顿第一定律是：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
牛顿第一定律的意义在于：①指出了一切物体都有惯性；②指出了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，即是产生加速度的原因。
3． 牛顿第二定律：物体的加速度跟成正比，跟成反比，加速度
的方向跟合外力的方向相同。
F=ma
二．好题精析
例1：判断下列各句话的正误：
A．物体只在不受力作用的情况下才能表现出惯性
B．要消除物体的惯性，可以在运动的相反方向上加上外力
C．物体惯性的大小与物体是否运动、运动的快慢以及受力无关
D．惯性定律可能性用物体的平衡条件取而代之
解析：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，故选C
点评：本题要求考生掌握物体惯性的实质。
例2：如图3-1-1所示， 重球系于易断的线DC下端，重球下再系一根同样的线BA，下面说法中正确的是：（）
A．在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线拉断 B．在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线拉断 C．在线的A端突然猛力一拉，结果AB线拉断 D．在线的A端突然猛力一拉，结果CD线拉断 图3.1-1 解析： 缓慢增加拉力，DC绳上作用力较大，故DC先断；快速猛
力一拉，重球惯性较大，速度变化慢，DC拉力几乎不变，故AB
先断。因此正确答案为：AC。
例3：两木块A、B由同种材料制成，mA mB，并随木板一起以相同速度向右匀速运动，如图3-1-2所示，设木板足够长，当木板突然停止运动后，则（ ）
A．若木板光滑，由于A的惯性大，故A、B间距离将增大
B．若木板粗糙，由于A受阻力大，故B可能与A相碰 图3.1-2
C．无论木板是否光滑，A、B间距离将保持不变
D．无论木板是否光滑，A、B二物体一定能相碰
解析：若木板光滑，A、B在水平面上不受力，由于物体具有惯性，则A、B将相对于地球静止；
若木板粗糙，尽管两木块的质量不同，所受的摩擦力大小不同，但其加速度为a=μmg/m=μg，与质量无关，故两物体将有相同的加速度，任意时刻有相同的速度。保持相对静止，故C答案正确。
点评：质量大的物体惯性大，可能会导致对本题理解的误导，因此应摆脱定性思维的模糊性，
注意引出公式，发挥定量思维准确、简洁的优势。
例4：如图3-1-3所示，底板光滑的小车上用两个量程为20N、完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量为1kg的物块，在
水平地面上，当小车作匀速直线运动时，两弹簧秤的示数
均为10N，当小车作匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数
变为8N。这时小车运动的加速度大小是（ ） 图3-1-3 2 2A．2m/s B．4m/s
C．6m/s2 D．8m/s2
解析：当小车匀速运动时，两弹簧称的示数均为10N，合力为
零，当小车匀加速运动时，甲的示数为8N，而由于小车长度不变，则甲弹簧的形变的变化量与乙必相等，故乙弹簧的示数应为12N，故物体受到的合力为4N，其加速度为4m/s2，B答案正确。
点评：根据牛顿第二定律，物体的加速度是由物体所受到的合外力决定。
本例又提示注意，对于弹簧常常有空间的对称及长度守恒的特点。
例5：以力F拉一物体，使其以加速度a在水平面上做匀加速直线运动，力F的水平分量为F1，如图3-1-4所示，若以和F1
向都相同的力F'代替F拉物体，使物体产生加速度a'，那么 A．当水平面光滑时，a'< a B．当水平面光滑时，a'= a
C．当水平面粗糙时，a'< a D．当水平面粗糙时，a'= a
解析：当水平面光滑时，物体在水平面上所受合外力均为F`，故其加速度不变。而当水平面粗
糙时，支持力和摩擦力都是被动力，其大小随主动力的变化而变化，当用F`替换F时，摩擦力将增大，故加速度减小。因此BC答案正确。
点评：运用牛顿运动定律解决力学问题的一般程序为：1、选择研究对象，2、受力分析，3、合
成或分解（正交分解），列式计算。在受力分析时，应注意被动力随主动力变化的特点。
三．变式迁移
1、 玻璃杯底面压一张纸条，用手将纸条以很大的速率匀速抽出，玻璃杯发生较小的位置，如
果抽纸的速率相同，杯子压住纸的位置相同，而杯中水的质量不同，则正确的说法为（ ）
A．杯中盛水少时比盛水多时，杯子位移大
B．杯中盛水少时比盛水多时，杯子位移相同
C．杯中盛水多时比盛水少时，杯子位移大
D．杯子位移的大小，应由杯中两次盛水的质量比决定
2、 在静止的小车内，用细绳a和b系住一个小球，绳a与竖直方向成θ角，拉力为Fa，绳b为水平状态，拉力为Fb，如图3.1-5所示，现
让小车从静止开始向右做匀加速运动，此时小球相对于车厢的位
置仍保持不变，则两根细绳的拉力变化情况是 图3-1-5
A．Fa变大，Fb不变
B．Fa变大，Fb变小
C．Fa变大，Fb变大
D．Fa不变，Fb变小
四．能力突破 1．一物体同时受到F1和F2两个力作用，F1和F2与时间的关系如图3.4-8所示。如果该物体由静止开始运动，则物体具有最大动
量的时刻是： A．2.5sB．5s C．7.5sD．10s
2．一个物体在几个力作用下处于静止状态，若保持其它力不变，将其中一个力F1逐渐减小到零（方向保持不变），然后又将F1逐渐恢复原状，在这个过程中，物体的
A．加速度增大，速度增大
B．加速度减少，速度增大
C．加速先减少，速度增大
D．加速度先增大后减小，速度增大
3．如图3.1-6所示，球和夹板在水平方向上一起作变加速运动， 其加速度水平向右且不断增大，球和夹板始终保持相对静止，则下列说法正确的是
A．1板对小球压力不断增大
B．2板对小球压力不断增大 水平方向 C．3板对小球压力不变 图3.1-7
D．4板对小球压力不变
4．如图3.1-7所示，长木板的右端与桌边相齐，木板与桌面之间摩擦因数为μ，今施一水平恒力F将木板推离桌面，在长木板翻转之
前，木板的加速度大小的变化情况是
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．保持不变 图3-1-8
D．先增大后减小 5．将一质量为m，放在光滑水平面上的物体通过轻滑轮绕过轻滑轮与墙相连如图3-1-8所示，当用水平力F拉动滑轮时，物体产生的加速度是
A．F/m 图3.1-9
B．F/2m
C．2F/m
D．F/4m
6．质量为M的木块位于粗糙水平桌面上，若用大小为F的水平恒力拉木块，其加速度为a。当拉力方向不变，大小变为2F时，木块的加速度为a`，则
A．a`=a B．a`<2aC．a`>2aD．a`=2a 7．物体从某高度自由落下，恰好落在直立于地面上的轻弹簧上，如图3-1-9所示，在A点物体开始与弹簧接触，到B时物体的速度为零，以后
物体被弹回，则下列说法正确的是：
A．下降时物体在AB段的速度越来越小
图3.1-10
B．上升时物体在BA段的速度越来越大
C．物体在AB段下降时和在BA段上升时其速度是先增大后减小
D．在B点时因为物体的速度为零，所以它受到的合外力也为零
8．在轻弹簧下吊一重物，物体静止时，弹簧伸长了?L，现欲使弹簧伸长3?L，则该装置如何2
运动？
9．质量为m的物体在下落时，所受阻力与它的速度成正比，已知物体匀速下落时的速度为50m/s，求它下落速度为20m/s时的加速度。
10．总质量为M的载重汽车，在坡路上行驶。汽车所受阻力与车重成正比。当汽车匀速上坡（牵引力为F）时，突然从车上掉下一箱货物。汽车立即得到加速度a。求车上掉下货物的质量m。
3.2 牛顿运动定律应用
一． 考点聚焦
牛顿第三定律II
牛顿力学的适用范围I
二．知识扫描
1． 深入理解牛顿第二定律：
（1）加速度与速度的关系：速度是描述物体运动的一个状态量，它与加速度没有直接关系。加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量。速度变化的大小与加速度有关，速度变化的方向与加速度的方向一致。
（2）牛顿第二定律的瞬时性：合外力与加速度之间存在着对应的瞬时关系。合外力变化，加速度随即变化。
（3）牛顿运动定律与运动学综合类的问题求解的关键：加速度是连接的桥梁。如果是根据物体的受力情况来确定其运动情况，则应先用牛顿定律求出加速度，再用运动学公式确定物体的运动情况。如果是根据物体运动情况来确定其受力情况，则应先应用运动学公式求出加速度，再动用牛顿运动定律确定力。
（4）牛顿第二定律的矢量操作：牛顿第二定律是矢量方程，决定了要用矢量的方法进行操作。矢量操作包含合成法操作，力的正交分解法操作，加速度的正交分解法操作。
合成法操作，一般是对于只受两个互成角度的力而作匀加速运动的物体。一般用合成的方法求合力，再运用牛顿第二定律求加速度。
如果物体受三个力或三个以上的力作用而产生加速度，常采用的办法是建立平面直角坐标系，并使x轴沿加速度的方向，然后再进行力的正交分解。
如果物体所受各个力互相垂直或大部分相互垂直，而加速度又和这些力成一夹角，则一般将加速度进行分解。
三．好题精析
例一：物体在受到与其初速度方向一致的合外力F的作用下作直线运动，合外力F的大小随时间t的改变情况如图3.2-1所示，则物体的速度：（ ）
A．先变小后变大
B．先变大后变小
C．一直变小
D．一直变大
解析：决定物体速度大小变化的唯一因素，是合外力的方向（或加速度）的方向与速度方向的异同，方向相同则加速度，反之则减速。本例中尽管合力的大小在变化，但由于合力的方向一直与速度的方向相同，则物体的速度一直在加速。
点评：本题要求考生掌握加速度与速度的关系
例二：如图3.2-2所示，木块A、B用一轻弹簧相连，竖直放在木块C
上，三者静置于地面，它们的质量之比是1：2：3。设所有接触面都光滑，当沿水平方向迅速抽出木块C的瞬时。A和B的加速
度分别是aA，aB
析与解：由于所有接触面均光滑，因此迅速抽出C时，A、B在水平面上 图3.2-2
均无加速度也无运动运动。则由于抽出C的操作是瞬时的，因此弹簧还未来得及发生形变，其弹力大小为mg，根据牛顿第二定律的瞬时效应，对A、B两物体分别有：
对AF-mg=maA aA=0
对BF+2mg=（2m）aB aB=3g/2
本例的求解与C物体的质量无关
点评：本例重点运用了牛顿第二定律的瞬时性。同时揭示出理想弹簧模型，在瞬时操作中，其
弹簧的形变不能突变的特点，这是与理想绳模型典形的区别之一。
例三：质量为12kg的箱子放在水平地面上，箱子和地面的滑动摩
擦因数为0.3，现用倾角为37?的60N力拉箱子，如图3.2-3所示，
3s末撤去拉力，则撤去拉力时箱子的速度为多少？箱子继续运动
多少时间而静止？
析与解：选择木箱为研究对象，受力分析如图3.2-4： 沿水平和竖
直 方向将力正交分解，并利用牛顿运动定律，得方向： 水平方向：Fcos37?-μN=ma
竖直方向：Fsin37?+N=mg
解得： a=1.9m/s2 v=at=5.7m/s 图3.2-4 当撤去拉力F后，物体的受力变为如图3-2-5，则由牛顿第二定律得：
μN=μmg=ma`，a`=μg =3m/s2 t=v/a`=1.9s 点评：本例考察了支持力和摩擦力的的被动力特征，当主动力F变化时，支持力N摩擦力f都随之变。同时本例还针对已知
物体受力情况进而研究其运动情况，这种动力学和运动学综合类问题进行研究。例四：如图3.2-6所示，一物体从倾角为30?的斜面顶端由静止开
始下滑，S1段光滑，S2有摩擦，已知S2=2S1，物体到达底部的速度刚好为零，则S2段的动摩擦因数μ为多少？ 析与解：解一：在S1段物体作匀加速直线运动，而在S段物体作图3.2-7 匀减速运动，选择物体为对象，在S1、S2两段的受力分析如
图3.2-7所示，则由牛顿第二定律，得