曹岳進

一、牛頓第一定律

1.內(nèi)容

一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.

2.物理意義

（1）揭示了物體在不受力或所受合外力為零時的運動規(guī)律.

（2）指出了一切物體都具有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律.

（3）揭示了力與運動的關系，即力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因.

3.慣性

（1）物體保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性.

（2）量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小.

（3）慣性的兩種表現(xiàn)形式

①物體在不受外力或所受合外力為零時，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運動狀態(tài)不變（靜止或勻速直線運動）.

②物體受到外力時，慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度.慣性大，物體的運動狀態(tài)較難改變；慣性小，物體的運動狀態(tài)容易改變.

4.慣性與慣性定律

慣性是一切物體都具有的性質(zhì)，是物體的固有屬性，與物體的運動情況和受力情況無關；慣性定律即牛頓第一定律，是一條動力學規(guī)律.

5.對牛頓第一定律的進一步理解

（1）牛頓第一定律不是由實驗直接總結(jié)出來的

在實際中不受力的物體是不存在的，牛頓第一定律不能用實驗直接驗證，但是牛頓第一定律是在大量的實驗現(xiàn)象的基礎上，通過邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的，例如伽利略的理想斜面實驗.

（2）牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例

牛頓第一定律揭示了物體在不受力或所受合外力為零時的運動狀態(tài)，同時定性地指出了力與運動的關系（力是改變物體運動狀態(tài)的原因）；牛頓第二定律則定量地指出了力與運動的關系（F=ma）.因此牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例，它們是兩個不同的定律.

二、牛頓第二定律

1.內(nèi)容

物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

2.表達式

F=ma

3.對牛頓第二定律的理解

（1）同一性：加速度a、受力F、質(zhì)量m對應同一個物體，加速度a、力F、質(zhì)量m統(tǒng)一使用國際單位制單位.

（2）瞬時性：物體的加速度a與受到的力F對應同一時刻.

（3）矢量性：F=ma是矢量式，加速度a的方向始終與力F的方向相同.

（4）獨立性：每一個力都可以獨立產(chǎn)生各自的加速度.

三、牛頓第三定律

1.作用力和反作用力

兩個物體之間的作用總是相互的，一個物體對另一個物體施加了力，后一個物體一定同時對前一個物體也施加了力.力是物體與物體間的相互作用，物體間相互作用的這一對力通常叫做作用力和反作用力.

2.牛頓第三定律

（1）內(nèi)容

兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上.

（2）物理意義

建立了相互作用物體之間的聯(lián)系及作用力與反作用力的相互依賴關系.

①定律中的“總是”說明對于任何物體，在任何情況下牛頓第三定律都是成立的.

②作用力與反作用力雖然等大反向，但因所作用的物體不同，所產(chǎn)生的效果（運動效果或形變效果）往往不同.所以作用力與反作用力的作用效果不能抵消.

③作用力與反作用力只能是一對物體間的相互作用力，與第三個物體無關.

3.作用力、反作用力與一對平衡力的比較

相同點：大小相等，方向相反，作用在同一條直線上.

不同點：

4.在對物體進行受力分析時，如果不便于分析物體受到的某些力，則可以通過分析其反作用力來解決問題，牛頓第三定律將起到非常重要的轉(zhuǎn)換研究對象的作用，使得我們對問題的分析思路更靈活、更寬闊.

四、動力學兩類基本問題

1.兩類基本問題

（1）已知受力情況求物體的運動情況.

（2）已知運動情況求物體的受力情況.

2.解決兩類基本問題的方法

以加速度為“橋梁”，由運動學公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關系如下圖：

3.兩類動力學問題的解題思路和步驟

（1）明確研究對象：根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出所研究的物體.研究對象可以是某個物體，也可以是幾個物體構成的系統(tǒng).

（2）受力分析和運動分析：畫好受力分析圖、情景示意圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程.

（3）選取正方向或建立坐標系：通常以加速度的方向為正方向，或以加速度的方向為某一坐標的正方向（正交分解）.

（4）列方程求解：根據(jù)牛頓第二定律F=ma或Fx=max和Fy=may列方程求解，必要時對結(jié)果進行討論.

4.解決兩類動力學問題的兩個關鍵點

（1）兩個分析：物體受力分析，同時畫出受力示意圖；物體運動規(guī)律分析，同時畫出運動情景圖.

（2）兩個橋梁：加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；速度是物理過程間相互聯(lián)系的橋梁.

5.常見的兩類動力學圖象問題

（1）兩類動力學圖象問題

①已知物體在某一過程中所受的合力（或某個力）隨時間的變化圖線，要求分析物體的運動情況；

②已知物體在某一過程中速度、加速度隨時間的變化圖線，要求分析物體的受力情況.

（2）解決圖象綜合問題的關鍵

①分清圖象的類別：即分清橫、縱坐標所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖象所反映的物理過程，會分析臨界點.

②注意圖線中的一些特殊點所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標的交點，圖線的轉(zhuǎn)折點，兩圖線的交點等.

③明確能從圖象中獲得哪些信息：把圖象與具體的題意、情境結(jié)合起來，再結(jié)合斜率、特殊點、面積等物理意義，確定從圖象中反饋出來的有用信息，這些信息往往是解題的突破口或關鍵點.

（3）物理公式與物理圖象的結(jié)合是中學物理中的重要題型，特別是v-t圖象在考題中出現(xiàn)頻率極高.對于已知圖象求解相關物理量的問題，往往是結(jié)合物理過程從分析圖象的橫、縱軸所對應的物理量的函數(shù)人手，分析圖線的斜率、截距所代表的物理意義得出所求結(jié)果.解決這類問題的核心是分析圖象，我們應特別關注v-t圖象中的斜率（加速度）和力的圖線與運動的對應關系.

五、超重和失重

1.實重和視重

（1）實重：物體實際所受的重力，與物體的運動狀態(tài)無關.

（2）視重：測力計所指示的數(shù)值.

2.超重、失重和完全失重

（1）超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象.物體有向上的加速度，可能加速上升或減速下降.

（2）失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象.物體有向下的加速度，可能加速下降或減速上升.

（3）完全失重：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕默F(xiàn)象.物體的加速度方向向下，大小a=g.如無阻力的拋體運動，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動.

3.對超重和失重的理解

（1）超重并非物體的重力增加了，失重也并非重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了.在發(fā)生這些現(xiàn)象時，物體的重力依然存在，且不發(fā)生了變化，只是物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┌l(fā)生了變化.

（2）即使物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量即a，≠0，物體就會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài).當ay方向豎直向上時，物體處于超重狀態(tài)；當ay方向豎直向下時，物體處于失重狀態(tài).

（3）即使整體沒有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具有豎直方向的加速度，整體也會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài).

（4）在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、液柱不再產(chǎn)生向下的壓強、浸在水中的物體不再受浮力等.

4.超重和失重現(xiàn)象的判斷方法

（1）從受力的大小判斷，當物體所受向上的拉力（或支持力）大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài).

（2）從加速度的方向判斷，當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài).