【物理】2018届一轮复习人教版第3章第1讲牛顿第1定律牛顿第3定律学案 9页

第三章 牛顿运动定律 ‎【研透全国卷】‎ 近几年高考对本章内容的考查仍以概念和规律的应用为主，单独考查本章的题目多为选择题，与曲线运动、电磁学相结合的题目多为计算题.‎ 本章以实际生活、生产和科学实验为背景，突出表现物理知识的实际应用的命题趋势较强，2018年高考复习应予以高度关注.‎ 考点 内容 要求 题型 必考实验 牛顿运动定律 牛顿运动定律 Ⅱ 选择、计算 ‎1.实验内容 验证牛顿运动定律 ‎2.命题形式 填空 牛顿运动定律的应用 Ⅱ 选择、计算 超重和失重 Ⅰ 选择、计算 第1讲　牛顿第一定律　牛顿第三定律 知识点一　牛顿第一定律 ‎1.内容 一切物体总保持　　　　状态或　　　　状态，除非作用在它上面的力迫使它　　　　这种状态.‎ ‎2.意义 ‎(1)指出力不是　　　　物体运动的原因，而是　　　　物体运动状态的原因，即力是产生　　　　的原因.‎ ‎(2)指出了一切物体都有　　　　，因此牛顿第一定律又称　　　　.‎ ‎3.惯性 ‎(1)定义：物体具有保持原来　　　　状态或　　　　状态的性质.‎ ‎(2)量度：　　　　是物体惯性大小的唯一量度，　　　　大的物体惯性大，　　　　小的物体惯性小.‎ ‎(3)普遍性：惯性是物体的　　　　属性，一切物体都有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关.‎ 答案：1.匀速直线运动　静止　改变　2.(1)维持　改变　加速度　(2)惯性　惯性定律　3.(1)匀速直线运动　静止　(2)质量　质量　质量　(3)固有 知识点二　牛顿第三定律 ‎1.作用力和反作用力 两个物体之间的作用总是　　　　‎ 的.一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这一个物体也施加了力.物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力.‎ ‎2.牛顿第三定律 ‎(1)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小　　　　，方向　　　　，作用在同一条直线上.‎ ‎(2)表达式：F＝－F′.‎ 答案：1.相互　2.(1)相等　相反 ‎(1)牛顿第一定律是实验定律.(　　)‎ ‎(2)在水平面上运动的物体最终停下来，是因为水平方向没有外力维持其运动的结果.(　　)‎ ‎(3)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小.(　　)‎ ‎(4)物体的惯性越大，状态越难改变.(　　)‎ ‎(5)作用力与反作用力可以作用在同一物体上.(　　)‎ ‎(6)作用力与反作用力的作用效果不能抵消.(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√‎ 考点　牛顿第一定律 ‎1.惯性的两种表现形式 ‎(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动).‎ ‎(2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度.惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变.‎ ‎2.对牛顿第一定律的四点说明 ‎(1)明确惯性的概念：牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性.‎ ‎(2)揭示力的本质：力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.‎ ‎(3)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的.在实际情况中，如果物体所受的合力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的.‎ ‎(4)与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的.力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答.牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律.‎ 考向1　伽利略理想斜面实验 ‎[典例1]　科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段.在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还需要运用科学的方法.理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，如图所示.‎ ‎①两个对接的斜面，静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面 ‎②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度 ‎③减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度 ‎④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球会沿水平面做持续的匀速运动 通过对这个实验的分析，我们可以得到的最直接结论是(　　)‎ A.自然界的一切物体都具有惯性 B.光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力 C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D.小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小 ‎[解析]　伽利略理想斜面实验，以可靠的实验事实为基础，通过推理得到小球在不受摩擦力的作用时将在水平面内做匀速直线运动的结论，选项B正确.‎ ‎[答案]　B 考向2　对惯性的理解 ‎[典例2]　下列关于惯性的说法中正确的是(　　)‎ A.速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以速度大的物体惯性大 B.同一个物体在光滑水平面上时的惯性小，在粗糙水平面上时的惯性大 C.乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球惯性小 D.在“嫦娥二号”卫星中的物体不存在惯性 ‎[解析]　决定物体惯性大小的因素是质量，因此A、B的说法错误；乒乓球的质量较小，可以快速抽杀，即运动状态容易改变，亦即乒乓球惯性小，C正确；在“嫦娥二号”卫星中的物体尽管处于失重状态，但其质量不变，因此仍然具有惯性，D错误.‎ ‎[答案]　C 考向3　对牛顿第一定律的理解 ‎[典例3]　下列说法正确的是(　　)‎ A.静止的物体一定不受力，受力的物体一定运动 B.物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用 C.物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大 D.物体运动状态不变时有惯性，运动状态改变时没有惯性 ‎[解析]　受平衡力作用时，物体可能静止，也可能做匀速直线运动，故A错误；运动状态改变时，物体一定受到了非平衡力，故B正确；惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，故C、D错误.‎ ‎[答案]　B 惯性与惯性定律的比较 ‎(1)惯性是物体的固有属性，而惯性定律是物体运动的一条动力学规律.‎ ‎(2)惯性与物体的受力情况、运动状态及所处的位置无关；惯性定律是有条件的，其成立的条件是物体不受外力或所受的合外力为零.‎ ‎(3)惯性的大小取决于物体的质量，而惯性定律所描述的物体的匀速直线运动状态或静止状态，则取决于物体是否受力或所受合外力是否为零.‎ 考点　牛顿第三定律 ‎1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”‎ ‎2.作用力和反作用力与一对平衡力的比较 一对平衡力 作用力和反作用力 不同点 作用在同一物体上 ‎ 作用在两个物体上 力的性质不一定相同 一定是相同性质的力 不一定同时产生或消失 一定同时产生或消失 作用效果可相互抵消 ‎ 作用效果不可抵消 相同点 ‎ 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 考向1　对牛顿第三定律的理解 ‎[典例4]　(2017·广西南宁模拟)手拿一个锤头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了.对于这一现象，下列说法正确的是(　　)‎ A.锤头敲玻璃的力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂 B.锤头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂 C.锤头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂 D.因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小关系 ‎[解析]　锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的力是作用力与反作用力的关系，不论力的作用效果如何，两者总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，故C正确.‎ ‎[答案]　C 考向2　相互作用力和平衡力的区别 ‎[典例5]　(2017·湖北襄阳检测)跳水一直是我国的优势项目，如图所示，一运动员站在‎3 m跳板上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，则(　　)‎ A.F1和F2是一对平衡力 B.F1和F2是一对作用力和反作用力 C.先有力F1，后有力F2‎ D.F1和F2方向相反，大小不相等 ‎[解析]　F1和F2是一对作用力和反作用力，同时产生，同时消失，大小相等，方向相反，故B项正确.‎ ‎[答案]　B ‎[变式1]　一起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中(忽略绳子的重力和空气阻力)，以下说法正确的是(　　)‎ A.当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力 B.无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小都等于货物对绳子的拉力大小 C.无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小总大于货物的重力大小 D.若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定大于货物的重力大小 答案：B　解析：绳子对货物的拉力和货物对绳子的拉力是一对作用力与反作用力，不管货物匀速、加速还是减速，大小都是相等的，A错误，B正确；当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力和货物重力是一对平衡力(与绳子的重力无关)，货物加速上升，绳子对货物的拉力大于货物的重力，货物减速上升，绳子对货物的拉力小于货物的重力，C、D错误.‎ 应用牛顿第三定律应注意的三个问题 ‎(1)定律中的“总是”说明对于任何物体、在任何情况下牛顿第三定律都是成立的.‎ ‎(2)作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果(运动效果或形变效果)往往不同.‎ ‎(3)作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力，不能涉及第三个物体.‎ 考点　“转换研究对象法”在受力分析中的应用 ‎1.方法概述：转换研究对象法是当将A物体作为研究对象无法求解结果时，可以选与A相互作用的物体B为研究对象进行求解的方法，该方法往往用到牛顿第三定律.‎ ‎2.解题思路 ‎(1)合理选取研究对象，一般以受力较少、分析起来较容易的物体为研究对象，有时“整体法”与“隔离法”综合应用.‎ ‎(2)做好对研究对象的受力分析和运动情况分析，确定哪些力是作用力和反作用力.‎ ‎(3)利用牛顿第三定律把已知力或所求力转移至研究对象上，求合力.‎ ‎(4)对于不宜直接分析的物体，如地面，可转而分析与之接触的物体，解出作用力后，再利用牛顿第三定律说明反作用力的大小和方向.‎ ‎[典例6]　一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示.已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆之间的摩擦力大小为Ff，则此时箱对地面的压力大小为(　　)‎ A.Mg＋Ff B.Mg－Ff C.Mg＋mg D.Mg－mg ‎[解析]　环在竖直方向上受重力及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力F′f，故箱子在竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力F′f，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得FN＝F′f＋Mg＝Ff＋Mg.根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力，即F′N＝Mg＋Ff，故选项A正确.‎ ‎[答案]　A ‎[变式2]　如图所示，物体A和B的重力分别为11 N和7 N，不计弹簧秤、细线的重力和一切摩擦，则下列说法正确的是(　　)‎ A.弹簧秤的读数为14 N，A对地面的压力为11 N B.弹簧秤的读数为18 N，A对地面的压力为0‎ C.弹簧秤的读数为7 N，A对地面的压力为4 N D.弹簧秤的读数为0，A对地面的压力为11 N 答案：C　解析：物体B保持静止，说明B物体所受合外力为零，即绳上拉力为7 N.此刻弹簧秤静止，因此弹簧秤的读数为 7 N，说明弹簧秤对A的拉力为7 N，地面对A物体应有4 N的支持力(根据牛顿第三定律可知A对地面的压力为 4 N)，所以C正确.‎ 当待求的某个力，根据受力物体不容易求解时，可根据牛顿第三定律求出该力的反作用力.‎ ‎1.[对物理学史的考查](多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用.下列说法符合历史事实的是(　　)‎ A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变 B.伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去 ‎ C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下也不偏离原来的方向 ‎ D.牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 答案：BCD　解析：亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，他认为力是维持物体运动的原因，A错误.伽利略通过“理想斜面实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力就将以这一速度永远运动下去，B正确.C、D均符合历史事实.‎ ‎2.[作用力和反作用力](多选)‎2014年12月11日3时33分，我国在酒泉卫星中心用长征四号丙运载火箭成功将遥感卫星二十五号发射升空，卫星顺利进入预定轨道.关于这次火箭上天的情形的叙述正确的是(　　)‎ A.火箭尾部向下喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力 B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力 D.飞船进入预定轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力 答案：AD　解析：火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，B、C两项错误，A项正确；火箭运载飞船进入轨道之后，飞船与地球之间依然存在相互吸引，即飞船吸引地球，地球吸引飞船，这是一对作用力与反作用力，故D项正确.‎ ‎3.[对力、惯性的理解]下列说法中正确的是(　　)‎ A.牛顿第一定律是通过理想实验方法得出的，可用实验给以验证 B.物体运动状态发生变化，则物体一定受到力的作用 C.惯性是一种力，惯性定律与惯性的实质是相同的 D.物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度、质量决定着惯性的大小 答案：B　解析：牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受外力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受外力的物体是不存在的，故A错误；惯性是物体保持原有运动状态不变的性质，不是力，惯性定律(即牛顿第一定律)反映物体在一定条件下的运动规律，C错误；由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B正确；虽然物体的运动不需要力来维持，但质量是惯性大小的唯一量度，与运动速度无关，D错误.‎ ‎4.[平衡力与相互作用力](多选)用手托着一块砖，开始时静止不动，后来手突然向上加速运动，下列判断正确的是(　　)‎ A.静止时，砖受到的支持力等于砖的重力 B.加速时，砖对手的压力大于砖的重力 C.静止时，砖受到的支持力等于砖对手的压力 D.加速时，砖受到的支持力大于砖对手的压力 答案：ABC　解析：静止时，重力与支持力是一对平衡力，大小相等，A正确；不论静止还是加速运动，支持力和压力都是一对相互作用力，大小相等，故C正确，D错误；加速时，支持力大于重力，则压力大于重力，故B正确.‎ ‎5.[牛顿第二、第三定律的应用]建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料.质量为‎70 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将‎20 kg的建筑材料以‎0.5 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(取g＝‎10 m/s2)(　　)‎ A.510 N B.490 N　　‎ C.890 N　　　　　　D.910 N 答案：B　解析：建筑材料的受力如图甲所示，设绳子对物体的拉力为F1‎ 由牛顿第二定律有F1－mg＝ma 得出F1＝m(g＋a)＝210 N 绳子对人的拉力F2＝F1＝210 N 人处于静止，受力如图乙所示，设地面对人的支持力为FN，由 平衡条件得 FN＝Mg－F2＝490 N 由牛顿第三定律可知人对地面的压力F′N＝FN＝490 N 故选项B正确.‎