牛頓運動定律是整個力學(xué)的精華，它貫穿了整個物理學(xué)，在高中物理中占有非常重要的位置，是每年高考的必考內(nèi)容之一，是力學(xué)的基礎(chǔ)，現(xiàn)將如何理解牛頓運動定律作以下闡述，供同學(xué)們學(xué)習(xí)時參考。
一、牛頓第一定律
1．內(nèi)容：一切物體總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
2．理解要點：
?、僭摱啥ㄐ缘亟沂玖肆εc運動的關(guān)系：運動不需要力來維持，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。
②該定律說明了任何物體都有慣性。即物體都有維持原運動狀態(tài)不變的性質(zhì)。慣性是物體的本質(zhì)屬性，質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，物體的質(zhì)量越大，運動狀態(tài)越難改變，物體的慣性也越大。慣性不是力，慣性是物體維持原運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，而力是物體對物體的作用，它們是兩個不同的概念。
?、塾捎诓皇芰Φ奈矬w是不存在的，所以牛頓第一定律不能用實驗來驗證，它是在大量實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上通過邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。不是實驗定律。
?、艿谝欢墒堑诙傻幕A(chǔ)，不是第二定律的特例，第一定律定性的給出了力與運動的關(guān)系，第二定律定量的給出了力與運動的關(guān)系。
例1一個劈形物M各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑小球m，劈形物從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是（ ）
A．沿斜面向下的直線
B．豎直向下的直線
C．無規(guī)則曲線
D．拋物線
解析：由于M與m間是光滑接觸，故它們間無水平方向上的摩擦力，即m在水平方向上的運動狀態(tài)不會發(fā)生改變。在m的運動過程中，除其所受重力外，還受M對它向上的支持力，兩者共同作用使之在豎直方向上的運動狀態(tài)發(fā)生改變，因此其運動軌跡是豎直向下的直線，即選B。
例2在地球赤道上的A處靜止放置一個小物體，現(xiàn)在設(shè)想地球?qū)π∥矬w的引力突然消失，則在數(shù)小時內(nèi)，小物體相對于A點的地面來說，將（ ）
A．水平向東飛去
B．原地不動，物體對地面的壓力消失
C．向上并逐漸偏西方飛去
D．向上并逐漸偏東方飛去
解析：若地球?qū)π∥矬w的引力突然消失，小物體將不受力的作用，由于慣性將沿直線AC飛出，并做勻速直線運動，設(shè)經(jīng)數(shù)小時運動到點B，該時段內(nèi)陸面已轉(zhuǎn)至D點，則地面上(D點)的觀察者觀察到：小物體將向上并偏西方向飛出，故選C。
例3一水箱車內(nèi)有A、B二球用線拴在車內(nèi)，當(dāng)車以速度V勻速向右運動時，懸線均豎直，則在車突然停止的過程中兩懸線的偏離情況是（ ）
A．A左偏B右偏
B．A左偏B左偏
C．A右偏B右偏
D．A右偏B左偏
解析：由于A被上頂板拉著，表明它比同體積的水重，B被下頂板拉著，表明它比同體積的水輕，則當(dāng)車突然停止的過程中AB兩球和水都有維持原運動狀態(tài)的慣性，且質(zhì)量越大慣性也越大，因此A球由于慣性比同體積的水大而將水推開向右偏，B球由于慣性比同體積的水小而被水推擊向左偏，因此正確答案應(yīng)選擇D。
二、牛頓第二定律
1．內(nèi)容：物體的加速度跟它所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。
2．理解要點：
?、俣傻墓叫问綖?i>F=ma，其中a是物體的加速度；m是物體的質(zhì)量；F為物體所受的合外力，這里：受是指研究對象的被動性，即只考慮周圍物體對它的作用而不考慮它對周圍物體的反作用，合是指研究對象所受各力的整體效果，外是指系統(tǒng)以外物體對研究對象的作用而不考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用。
例4有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速度在動摩擦因數(shù)為μ的水平地面上做勻減速運動，不計其它外力及空氣阻力，則中間一質(zhì)量為m的土豆A受到其它土豆對它的作用力大小應(yīng)是（ ）
A．mg
B．μmg
C．mg
D．mg
解析：由于整箱土豆在水平方向上勻減速直線運動，于是土豆A的加速度跟整箱土豆的加速度相同，大小均為μg，故土豆A周圍的土豆對它的作用力有兩個作用效果：豎直向上的分力使之與其所受的重力相平衡，水平方向分力產(chǎn)生加速度μg，故其它土豆對它的作用力合力為mg。所以選項C正確。
?、诙傻摹拔逍浴?/span>
對應(yīng)性：牛頓第二定律公式F=ma中，F必須對應(yīng)的是m所受的力；反之m必須是受力F的物體的質(zhì)量，運用定律時不可張冠李戴。
例5如圖所示，質(zhì)量為M的長木板放在光滑的水平地面上，今有一質(zhì)量為m的小物體以一定的初速度V0從其左端滑上長木板，若設(shè)小物體與長木板間的動摩擦系數(shù)為μ，試求小物體滑動過程中長木板的加速度？
解析：許多同學(xué)直接運用第二定律求出這個錯誤答案，其關(guān)鍵原因是沒有理解定律的對應(yīng)性。以M為研究對象，在水平方向上只受摩擦力作用，大小為μmg，即μmg對應(yīng)M而非對應(yīng)（M+m），故其加速度為。
矢量性：公式F=ma是一個矢量方程，公式不僅表示了a與F的數(shù)量關(guān)系，也指明了a與F的方向關(guān)系，加速度的方向總與合外力的方向相同，在一維情況下應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，凡與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負(fù)值，一般常取加速度的方向為正方向。
例6質(zhì)量為m的球從輕彈簧的正上方某一高處自由下落并壓縮彈簧到最低點，試分析小球從剛接觸彈簧到最低點過程中的運動性質(zhì)？
解析：球接觸彈簧后，因有向下的速度由于慣性而繼續(xù)下壓縮彈簧，形變了的彈簧就會產(chǎn)生向上的彈力F=kx，當(dāng)mg>kx時，小球所受的合外力向下，加速度向下，速度也向下，即做加速度逐漸減小的加速運動，直至mg=kx0時a=0，速度達(dá)到最大值。盡管小球所受的合外力為零，但速度不為零而繼續(xù)向下運動壓縮彈簧，然后有mg<kx，小球所受的合外力向上，加速度向上，速度向下，即做加速度逐漸增加的減速運動，直到速度減為零時達(dá)最低點。綜上分析知：小球先做加速度逐漸減小的加速運動，后做加速度逐漸增加的減速運動。
瞬時性：力是產(chǎn)生加速度的原因，也就是說加速度與力之間存在即時直接的因果關(guān)系。被研究對象什么時刻受力，什么時刻產(chǎn)生加速度；什么時刻力消失，什么時刻加速度就等于零。這稱作加速度與力的關(guān)系的同時性，或稱為瞬時性。即公式F=ma中加速度和力的關(guān)系是瞬時對應(yīng)關(guān)系，a與F同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失。
例7一條輕彈簧和一根細(xì)繩共同拉著一個質(zhì)量為m的小球，平衡時細(xì)繩水平，彈簧與豎直方向的夾角為θ，求在突然剪斷細(xì)繩的瞬間，小球的加速度？
解析：剪斷前小球受重力、細(xì)繩的張力和彈簧的彈力而平衡，由平衡條件知細(xì)線的拉力為T=mgtanθ。在細(xì)繩被剪斷時，因彈簧的形變尚未來得及改變，故彈簧的彈力不變，只是細(xì)繩的張力突然消失，因此小球所受合力的大小變?yōu)閙gtanθ，于是小球加速度的大小為a=gtanθ，方向水平向右。
獨立性：作用在物體上的每一個力都將獨立地產(chǎn)生各自的加速度，合外力產(chǎn)生的加速度即是這些加速度的矢量和。
例8若F1獨立作用于物體產(chǎn)生加速度a1=2m/s2，若F2獨立作用于物體產(chǎn)生加速度a2=4m/s2，則F1、F2共同作用于該物體時產(chǎn)生的加速度可能是（ ）
A．2m/s2
B．4m/s2
C．6m/s2
D．8m/s2
解析：根據(jù)力的獨立作用原理，F(xiàn)1、F2共同作用于該物體時，分別使物體產(chǎn)生加速度a1=2m/s2、a2=4m/s2而互不影響，但由于a1、a2方向關(guān)系方向未知，所以合加速度a值范圍是2m/s2≤a≤6m/s2，所以選項為ABC。
相對性：利用F=ma求解問題時，式中的a相對的參考系一定是慣性系，一般以大地為參考系，若取的參考系本身有加速度，那么所得的結(jié)論將是錯誤的。
例9如圖所示，質(zhì)量為M的斜面，傾角為θ，放在光滑水平面上，斜面上放有質(zhì)量為m的物體，斜面光滑，當(dāng)物體m沿斜面下滑時，求M對m的正壓力？
解析：有的同學(xué)誤選加速運動的M為參考系，考慮到物體沿垂直于斜面的方向上沒有加速度而得出N=mgcosθ這一錯誤結(jié)果。若設(shè)M的加速度為a1，m相對于M的加速度的兩個分量為ax和ay，以地面為參考系對m有mg-Ncosθ=may和Nsinθ=m(ax-a1)成立，對M有Nsinθ=Ma1成立，且，解得。
三、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，作用在一條直線上。用公式表示為。
2．對定律的理解要點：
①作用力與反作用力
力的作用總是相互的，換言之：發(fā)生相互作用的物體其間的作用力總是成對出現(xiàn)的。我們把成對出現(xiàn)的作用力中的一個叫作用力，另一個就叫反作用力。它們倆是結(jié)伴而行的，一方的存在是另一方存在的前提和基礎(chǔ)。
?、谧饔昧εc反作用力之間的區(qū)別與聯(lián)系
關(guān)于作用力與反作用力，要掌握它們之間“三個相同和兩個不相同”。三個相同指作用力與反作用力大小相同、力的性質(zhì)相同、力的出現(xiàn)與消失的時間及變化情況相同；兩個不同指作用力與反作用力的方向相反、施力物體和受力物體不同。
?、圩饔昧?、反作用力與一對平衡力的區(qū)別
從受力物體上看：作用力與反作用力分別作用在兩個不同的物體上；而平衡力作用在同一物體上，即受力物體是同一個物體。
從力的性質(zhì)上看：作用力與反作用力屬于同一性質(zhì)的兩個力；而一對平衡力可以是性質(zhì)不同的力。
從力的作用效果上看：作用力與反作用力對物體的作用效果不能相互抵消，它們對不同的物體產(chǎn)生不同的效果；而一對平衡力對物體的作用效果使物體保持平衡狀態(tài)。
從力的相互關(guān)系看：作用力與反作用力同時出現(xiàn)、同時消失、同時發(fā)生變化，作用力與反作用力相互制約；而一對平衡力是彼此獨立的兩個力。
④理解時要防止兩個錯誤
A．一個力的反作用力跟一個力的平衡力是兩個不同的概念，不能把一個力的“平衡力”認(rèn)為是該力的“反作用力”。如放在桌面上的物體受桌面的支持力是物體所受重力的平衡力，但不是重力的“反作用力”。
B．壓力和重力是不同的，物體放在水平桌面上，物體對桌面有一壓力，其方向向下，有人認(rèn)為重力就是壓力，這是錯誤的。重力是地球吸引而產(chǎn)生的，壓力是物體與桌面相互作用引起物體發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的。兩者是有本質(zhì)區(qū)別的，計算壓力時，一些人就認(rèn)為壓力的數(shù)值等于物體所受重力的數(shù)值，這只是在特殊情況下才成立的。而壓力永遠(yuǎn)與其反作用力(支持力)的大小相等，這是普遍規(guī)律。
3．應(yīng)用
牛頓第三定律既可單獨考查又可與其它知識聯(lián)合考查。在實際應(yīng)用中，往往把第二和第三定律綜合運用，當(dāng)計算某個力的已知條件太少時，通常用第三定律轉(zhuǎn)換研究對象，先求其反作用力，再求其作用力就較簡便。
例10 跳高運動員從地面起跳的瞬間，下列說法中正確的是( )
A．運動員給地面的壓力大于運動員受到的重力
B．地面給運動員的支持力大于運動員受到的重力
C．地面給運動員的支持力大于運動員對地面的壓力
D．地面給運動員的支持力等于運動員對地面的壓力
解析：地面給運動員的支持力和運動員對地面的壓力是一對作用力和反作用力，永遠(yuǎn)大小相等，方向相反，作用在一條直線上，與運動員的運動狀態(tài)無關(guān)，故C錯D對；跳高運動員從地面起跳的瞬間，必有向上的加速度，這是因為地面給運動員的支持力大于運動員受到的重力，運動員所受合外力豎直向上的結(jié)果，即B正確；依據(jù)牛頓第三定律可知，選項A正確。故選ABD。
例11 甲乙兩隊進(jìn)行拔河比賽，結(jié)果甲隊獲勝，則在比賽過程中（ ）
A．甲隊拉繩子的力大于乙隊拉繩子的力
B．甲隊拉繩子的力等于繩子拉甲隊的力
C．甲隊與地面間的摩擦力大于乙隊與地面間的摩擦力
D．甲乙兩隊與地面間的摩擦力大小相等、方向相反
解析：對甲乙兩隊進(jìn)行受力分析可畫出其受力圖如右圖所示，若以兩隊整體為研究對象，水平方向上的外力就是地面給兩隊的摩擦力，只有在地面給甲隊的摩擦力大于地面給乙隊的摩擦力時甲隊才能獲勝，即C對D錯；以繩子為對象，整體向甲運動，相當(dāng)于有向甲方向上的加速度，故甲隊拉繩子的力大于乙隊拉繩子的力（若是輕繩則二拉力相等，實際的繩子有質(zhì)量），即A對；其中甲隊拉繩子的力與繩子拉甲隊的力是一對作用力反作用力，兩者一定是大小相等方向相反的，即B也對。故選ABC。
例12 日常生活中打雞蛋時總是用雞蛋與較硬物體的一條棱相碰，將雞蛋打碎，而高級廚師在打雞蛋時，總是用一個雞蛋去打擊另一個雞蛋，假若兩雞蛋的抗破強(qiáng)度是相同的，那么出現(xiàn)的現(xiàn)象應(yīng)該是（ ）
A．主動打擊的雞蛋破
B．被打擊的雞蛋破
C．兩個雞蛋同時破
D．無法確定哪個雞蛋破
解析：如圖所示甲所示，假設(shè)右側(cè)的雞蛋以一定的速度V向左運動并與另一雞蛋相碰，則它們間必存在相互作用的一對作用力和反作用力；對左側(cè)雞蛋而言，它在右側(cè)雞蛋的打擊下受到一個向左的作用力，若該力大于其抗破強(qiáng)度，就會被擊破；而右側(cè)的雞蛋，由于整體向左運動，受到打擊而突然停下時，其中的液體蛋清由于慣性而繼續(xù)向左運動，給蛋壁一個向左的作用力F，同時左側(cè)蛋殼還給它一個向右的撞擊力N，如圖乙所示，由于N和F兩個力的方向相反，其合力就較小，當(dāng)合力小于雞蛋的抗破強(qiáng)度時就完好不碎，故在作用力不是太大的情況下應(yīng)選B答案。
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