第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第1課時(shí)牛頓第一定律牛頓第三定律 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會(huì)貫通 知識(shí)梳理 一 牛頓第一定律1 內(nèi)容一切物體總保持狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 直到有外力迫使它這種狀態(tài)為止 2 意義 1 指出力不是物體運(yùn)動(dòng)的原因 而是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 即力是產(chǎn)生的原因 2 指出了一切物體都有 因此牛頓第一定律又稱 勻速直線運(yùn)動(dòng) 改變 維持 改變 加速度 慣性 慣性定律 3 慣性 1 定義 物體本身要保持不變的性質(zhì) 2 量度 是物體慣性大小的量度 的物體慣性大 的物體慣性小 3 普遍性 慣性是物體的屬性 一切物體都有慣性 與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況無(wú)關(guān) 4 物理學(xué)史 對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí) 各物理學(xué)家的觀點(diǎn)如下 1 亞里士多德 運(yùn)動(dòng)必須依靠外力的不斷作用才能維持 外力一旦消失 運(yùn)動(dòng)也就消失了 2 伽利略 力維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 通過(guò)理想斜面實(shí)驗(yàn)得出 3 笛卡兒 如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用 它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng) 既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向 4 牛頓 力是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 質(zhì)量 質(zhì)量大 質(zhì)量小 固有 不是 狀態(tài) 在一節(jié)火車車廂內(nèi)有一個(gè)水平的光滑桌面 當(dāng)火車在平直鐵路上向右勻速行駛時(shí) 坐在座椅上的同學(xué)將一個(gè)小球輕輕地放在桌面上 若該同學(xué)發(fā)現(xiàn)小球突然向他運(yùn)動(dòng)過(guò)來(lái) 如圖所示 這時(shí)小球有無(wú)受到水平方向的作用力 這時(shí)火車是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng) 答案 不受水平方向的力 火車減速運(yùn)動(dòng) 二 牛頓第三定律1 內(nèi)容 兩個(gè)物體之間的作用力 F 和反作用力 F 總是大小 方向 且作用在 2 表達(dá)式 F F 相等 相反 同一條直線上 把A B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)連接在一起 B的一端固定 用手拉測(cè)力計(jì)A 如圖所示 可以看到兩個(gè)測(cè)力計(jì)的指針同時(shí)移動(dòng) 則兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)有什么關(guān)系 它們受力的方向有什么關(guān)系 答案 讀數(shù)總是相等 方向相反 自主檢測(cè) 1 思考判斷 1 在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體最終停下來(lái) 是因?yàn)樗椒较驔]有外力維持其運(yùn)動(dòng)的結(jié)果 2 物體的慣性越大 狀態(tài)越難改變 3 環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船處于完全失重狀態(tài) 沒有慣性 4 作用力與反作用力可以作用在同一物體上 5 作用力與反作用力的作用效果不能抵消 答案 1 2 3 4 5 2 下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的說(shuō)法中正確的是 A 沒有外力作用時(shí) 物體不會(huì)運(yùn)動(dòng)B 物體受力越大 運(yùn)動(dòng)得越快C 物體所受合外力為零 則速度一定為零 物體所受合外力不為零 則其速度也一定不為零D 物體所受的合外力最大時(shí) 速度卻可以為零 物體所受的合外力最小時(shí) 速度卻可以最大 D 解析 由牛頓第一定律可知 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 速度的大小與力沒有關(guān)系 故正確選項(xiàng)為D 3 如圖所示 大人很輕松地就能將小孩拉過(guò)來(lái) 如果用兩個(gè)力傳感器與計(jì)算機(jī)相連 就很容易地顯示兩個(gè)拉力隨時(shí)間變化的圖像 由圖像可以得出的正確結(jié)論是 A 作用力與反作用力的大小總是相等B 作用力與反作用力的大小不相等C 作用力與反作用力的作用時(shí)間不相等D 作用力與反作用力的方向相同 A 解析 由圖可以看出作用力與反作用力的大小總是相等 方向總是相反 作用時(shí)間相同 故A正確 核心探究分類探究 各個(gè)擊破 考點(diǎn)一牛頓第一定律的理解與應(yīng)用 1 明確了慣性的概念 牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性 慣性 2 揭示了力的本質(zhì) 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 3 理想化狀態(tài) 牛頓第一定律描述的是物體不受外力時(shí)的狀態(tài) 而物體不受外力的情形是不存在的 如果物體所受的合外力等于零 其效果跟不受外力作用時(shí)相同 4 慣性的兩種表現(xiàn)形式 1 物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí) 慣性表現(xiàn)為使物體保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 2 物體受到外力時(shí) 慣性表現(xiàn)為反抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變 慣性大 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較難改變 慣性小 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變 典例1 對(duì)一些實(shí)際生活中的現(xiàn)象 某同學(xué)試圖從慣性角度加以解釋 其中正確的是 A 采用了大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)后 某些一級(jí)方程式賽車 質(zhì)量不變 的速度甚至能超過(guò)某些老式螺旋槳飛機(jī)的速度 這表明 可以通過(guò)科學(xué)手段使小質(zhì)量的物體獲得大慣性B 射出槍膛的子彈在運(yùn)動(dòng)相當(dāng)長(zhǎng)一段距離后連一件棉衣也穿不透 這表明它的慣性小了C 貨運(yùn)列車運(yùn)行到不同的車站時(shí) 經(jīng)常要摘下或加掛一些車廂 這會(huì)改變它的慣性D 摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí) 車手一方面要控制適當(dāng)?shù)乃俣?另一方面要將身體稍微向里傾斜 通過(guò)調(diào)控人和車的慣性達(dá)到安全行駛的目的 C 核心點(diǎn)撥 1 慣性是物體保持原來(lái)狀態(tài)的性質(zhì) 2 質(zhì)量是物體慣性的唯一量度 質(zhì)量大慣性大 解析 采用大功率的發(fā)動(dòng)機(jī) 能夠提高賽車的最大速度 質(zhì)量不變 則慣性不變 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 射出槍膛的子彈在運(yùn)動(dòng)相當(dāng)長(zhǎng)一段距離后連一件棉衣也穿不透 原因是子彈的動(dòng)能過(guò)小 但慣性不變 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 貨運(yùn)列車摘下或加掛一些車廂 列車的質(zhì)量改變了 其慣性也改變了 選項(xiàng)C正確 摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí) 車手控制速度 調(diào)控人和車的重心位置 但整體的慣性不變 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 方法技巧牛頓第一定律應(yīng)用技巧 1 由 因 索 果 在判斷力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系時(shí) 一定要把握準(zhǔn)牛頓第一定律的含義 即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 2 由 果 索 因 如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變 則物體必然受到不為零的合外力的作用 所以判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變以及如何改變 應(yīng)分析物體的受力情況 3 應(yīng)用步驟 應(yīng)用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象時(shí) 一要看物體原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 二要看物體現(xiàn)在的受力情況及所受合力是否為零 最后判斷由于物體具有慣性將會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象 針對(duì)訓(xùn)練 2018 廣東廣州調(diào)研 關(guān)于牛頓第一定律 下列說(shuō)法中正確的是 A 牛頓第一定律是依靠實(shí)驗(yàn)事實(shí) 直接歸納總結(jié)得出的B 根據(jù)牛頓第一定律可知 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因C 根據(jù)牛頓第一定律可知 力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因D 牛頓第一定律反映了物體受到外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 B 解析 牛頓第一定律是牛頓在伽利略等前人研究的基礎(chǔ)上提出的 是以理想實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) 歸納總結(jié)得出的 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 牛頓第一定律說(shuō)明力改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 選項(xiàng)B正確 C錯(cuò)誤 牛頓第一定律反映物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 考點(diǎn)二牛頓第三定律的理解與應(yīng)用 1 定律的普適性定律中的 總是 說(shuō)明對(duì)于任何物體 在任何情況下牛頓第三定律都是成立的 與物體受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān) 2 相互作用力的 三同 三異 1 三同 2 三異 3 平衡力與作用力和反作用力的比較 典例2 2018 河北保定模擬 如圖所示 甲 乙兩人在冰面上 拔河 兩人中間位置處有一分界線 約定先使對(duì)方過(guò)分界線者為贏 若繩子質(zhì)量不計(jì) 冰面可看成光滑 則下列說(shuō)法正確的是 A 甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是一對(duì)平衡力B 甲對(duì)繩的拉力與乙對(duì)繩的拉力是作用力與反作用力C 若甲的質(zhì)量比乙大 則甲能贏得 拔河 比賽的勝利D 若乙收繩的速度比甲快 則乙能贏得 拔河 比賽的勝利 C 審題指導(dǎo) 方法技巧判斷相互作用力與平衡力的方法 1 看作用點(diǎn) 作用力與反作用力的作用點(diǎn)在兩個(gè)不同的物體上 平衡的兩個(gè)力的作用點(diǎn)在同一物體上 2 看產(chǎn)生力的原因 作用力與反作用力是由于兩個(gè)物體相互作用產(chǎn)生的 一定是同一性質(zhì)的力 平衡力是另外兩物體施加的作用 兩力的性質(zhì)可同可不同 針對(duì)訓(xùn)練 導(dǎo)學(xué)號(hào)58826042 2018 泰州模擬 多選 如圖所示 一木箱放在水平面上 木箱重G1 人重G2 人站在木箱里用力F向上推木箱 則 A 人對(duì)木箱底的壓力大小為G2 FB 木箱對(duì)人的作用力大小為G2C 木箱對(duì)地面的壓力大小為G1 G2 FD 地面對(duì)木箱的支持力大小為G1 G2 ABD 解析 由于人站在木箱里用力F向上推木箱 則木箱上面對(duì)人有向下的壓力 大小也是F 所以人受重力G2 木箱上面對(duì)人的壓力F和木箱底面對(duì)人向上的支持力 由平衡條件可知 支持力大小為G2 F 所以人對(duì)木箱的壓力大小也是G2 F 選項(xiàng)A正確 人受重力與木箱對(duì)人的作用力 人處于靜止?fàn)顟B(tài) 所以木箱對(duì)人的作用力大小與人的重力大小相等 即為G2 選項(xiàng)B正確 對(duì)地面而言 其上放置木箱和人 故木箱對(duì)地面的壓力就是木箱和人的重力之和 所以地面對(duì)木箱的支持力等于木箱的重力與人的重力之和 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 考點(diǎn)三 轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法 在受力分析中的應(yīng)用 1 解題的思路在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí) 如果不便于分析物體受到的某個(gè)力 則可以通過(guò)分析其反作用力來(lái)解決問(wèn)題 使得我們對(duì)問(wèn)題的分析思路更清晰 簡(jiǎn)捷 2 解題步驟 1 選擇合適的研究對(duì)象 分析受力情況 判斷物體的受力是否可以直接求出 2 轉(zhuǎn)換研究對(duì)象 分析待求力的反作用力 3 由牛頓第三定律求出待求力 典例3 如圖所示為雜技 頂桿 表演 一人站在地上 肩上扛一質(zhì)量為M的豎直桿 當(dāng)桿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí) 桿對(duì) 底人 的壓力大小為 A M m gB M m g maC M m g maD M m g B 審題指導(dǎo) 解析 對(duì)桿上的人受力分析 其受重力mg 向上的摩擦力f 且有mg f ma 對(duì)桿受力分析 其受重力Mg 摩擦力f 且f f 方向向下 支持力N 由平衡條件得Mg f N 又因?yàn)闂U對(duì) 底人 的壓力和 底人 對(duì)桿的支持力是一對(duì)作用力與反作用力 由牛頓第三定律得N N M m g ma B項(xiàng)正確 針對(duì)訓(xùn)練 置于水平面上的小車上有一彎折角度為 的細(xì)桿 如圖所示 細(xì)桿一端固定了一個(gè)質(zhì)量為m的小球 當(dāng)小車以加速度a向左加速前進(jìn)時(shí) 小球?qū)?xì)桿的作用力多大 方向如何 演練提升真題體驗(yàn) 強(qiáng)化提升 高考模擬 1 牛頓第一定律 2014 北京卷 19 伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn) 假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法 有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展 利用如圖所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn) 小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng) 并沿右側(cè)斜面上升 斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時(shí) 小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1 2 3 根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比 可以得到的最直接的結(jié)論是 A 如果斜面光滑 小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置B 如果小球不受力 它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)C 如果小球受到力的作用 它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變D 小球受到的力一定時(shí) 質(zhì)量越大 它的加速度越小 A 解析 由于斜面上先后鋪墊粗糙程度逐漸降低的材料 可理解為斜面越來(lái)越光滑 小球沿右側(cè)斜面上升的最高位置依次為1 2 3 即依次升高 所以得到的最直接的結(jié)論是 如果斜面光滑 小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置 選項(xiàng)A正確 B C D選項(xiàng)都不能根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比直接得到 選項(xiàng)B C D錯(cuò)誤 2 物理學(xué)史 2018 冀州模擬 多選 科學(xué)家關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)樹立正確的自然觀具有重要作用 下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是 A 亞里士多德認(rèn)為 必須有力作用在物體上 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)改變B 伽利略通過(guò) 理想實(shí)驗(yàn) 得出結(jié)論 一旦物體具有一定速度 如果它不受力 它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去C 笛卡兒指出 如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用 它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng) 既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向D 牛頓認(rèn)為 物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) BCD 解析 亞里士多德認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持 A錯(cuò)誤 伽利略通過(guò) 理想實(shí)驗(yàn) 得出 一旦物體具有某一速度 如果它不受力 它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去 B正確 笛卡兒指出 如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用 它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng) 既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向 C正確 由牛頓第一定律知 D正確 3 牛頓第三定律的應(yīng)用 2015 江蘇卷 6 多選 一人乘電梯上樓 在豎直上升過(guò)程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示 以豎直向上為a的正方向 則人對(duì)地板的壓力 A t 2s時(shí)最大B t 2s時(shí)最小C t 8 5s時(shí)最大D t 8 5s時(shí)最小 AD 解析 地板對(duì)人的支持力N mg ma t 2s時(shí) a有正的最大值 此時(shí)N最大 A正確 B錯(cuò)誤 t 8 5s時(shí) a有負(fù)的最大值 此時(shí)N最小 C錯(cuò)誤 D正確 慣性的 相對(duì)性 1 質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度 物體的質(zhì)量越大 慣性越大 狀態(tài)越難改變 2 懸掛在空氣中的實(shí)心鐵球和木球的慣性都比對(duì)應(yīng)的 空氣球 的慣性大 但懸掛在水中的實(shí)心木球的慣性不如對(duì)應(yīng)的 水球 的慣性大 拓展增分 1 空氣中的鐵球和木球 示例1 如圖所示 一只容器固定在一個(gè)小車上 在容器中分別懸掛一個(gè)鐵球P和一個(gè)木球Q 容器中鐵球和木球都處于靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)容器隨小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí) 兩球的運(yùn)動(dòng)情況是 以小車為參考系 A P球向右偏移B 兩球均向左偏移C Q球向右偏移D 兩球均向右偏移 B 解析 由于慣性 當(dāng)容器隨小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí) P球和Q球都相對(duì)容器向左偏移 選項(xiàng)B正確 2 水中的鐵球和木球 示例2 如圖所示 一只盛水的容器固定在一個(gè)小車上 水中放入P和Q兩個(gè)小球 P球?yàn)殍F球 Q球?yàn)槟厩?它們用細(xì)線分別系于容器的上 下底部 當(dāng)容器靜止時(shí) 細(xì)線均伸直處于豎直方向 當(dāng)容器隨小車突然以一定的加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí) P Q兩球相對(duì)容器 A P球向右偏移B 兩球均向左偏移C Q球向右偏移D 兩球均向右偏移 C 解析 因?yàn)樾≤囃蝗幌蛴疫\(yùn)動(dòng) 鐵球和木球都有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) 但由于與同體積的 水球 相比 鐵球質(zhì)量大 慣性大 鐵球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變 即速度變化慢 而同體積的水球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變 即速度變化快 而且水和車一起加速運(yùn)動(dòng) 所以小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 鐵球相對(duì)容器向左偏移 同理 由于木球與同體積的 水球 相比 質(zhì)量小 慣性小 木球相對(duì)容器向右偏移 選項(xiàng)C正確