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第三章 牛顿运动定律 第1讲 牛顿第一定律 牛顿第三定律,知识点1 牛顿第一定律 【思维激活1】在向前行驶的客车上,某时 刻驾驶员和乘客的身体姿势如图所示,则 对客车运动情况的判断正确的是( ) A.客车一定做匀加速直线运动 B.客车一定做匀速直线运动 C.客车可能是突然减速 D.客车可能是突然加速,【解析】选C。由图中可以看出,驾驶员和乘客向前倾,说明驾驶员和乘客相对于车厢有向前运动的趋势,所以客车可能突然减速、刹车或由静止状态突然倒车,故选项C正确。,【知识梳理】 1.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。 揭示了物体的固有属性：一切物体都有_,因此牛顿第 一定律又叫_。 揭示了力与运动的关系：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。,匀速直线运动,静止,改变,惯性,惯性定律,改变,加速度,维持,2.惯性： (1)定义：物体具有保持原来_状态或_状态 的性质。 (2)惯性的两种表现。 物体不受外力作用时,其惯性表现在保持静止或_ _状态。 物体受外力作用时其惯性表现在反抗运动状态的_。 (3)量度：_是惯性大小的唯一量度,_的物体惯性 大,_的物体惯性小。 (4)普遍性：惯性是物体的_,一切物体都具有惯性,与 物体的运动情况和受力情况_(选填“有关”或“无关”)。,匀速直线运动,静止,匀速直线,运动,改变,质量,质量大,质量小,无关,固有属性,知识点2 牛顿第三定律 【思维激活2】如图是利用计算机记录的“嫦娥二号”发射时,火箭和地面的作用力和反作用力变化图线,根据图线可以得出的结论是( ) A.作用力大时,反作用力小 B.作用力和反作用力的方向总是相反的 C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的 D.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用,【解析】选B。作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上,选项A、C错误,B正确;牛顿第三定律反映的规律与运动状态无关,选项D错误。,【知识梳理】 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,另一个物体同时对这个物体也 施加了力。 2.作用力和反作用力的特点： (1)大小_; (2)方向_; (3)作用在_。,相互,相等,相反,同一条直线上,3.表达式：_。 4.意义：建立了相互作用物体之间的联系及作用力与_ 的相互依赖关系。,F=-F,反作用力,【微点拨】 1.对惯性的三点提醒： (1)惯性的有无与运动状态和受力情况无关。 (2)惯性不是惯性定律,惯性是物体的固有属性,而惯性定律是涉及物体运动的一条动力学规律。 (3)惯性取决于物体的质量,惯性定律取决于物体是否受力。,2.作用力与反作用力的三个易混点： (1)两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上的力不一定是作用力与反作用力。 (2)作用力与反作用力的关系不随运动状态的变化而变化。 (3)作用力与反作用力不是一对平衡力。平衡力是作用在同一物体上的力,作用力与反作用力是作用在两个不同物体上的同一性质的力。,考点1 对牛顿第一定律的理解 1.揭示了物体的一种固有属性：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性惯性。 2.揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,物体的运动不需要力来维持。,深化 理解,3.揭示了物体不受力作用时的运动状态：牛顿第一定律描述的只是一种理想状态,而实际中不受力作用的物体是不存在的,当物体受外力但所受合力为零时,其运动效果跟不受外力作用时相同,物体将保持静止或匀速直线运动状态。,【题组通关方案】 【典题1】(多选)(2013海南高考)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,既不停下来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,【解题探究】 (1)亚里士多德对物体运动的认识是怎样的? 提示：亚里士多德认为物体的运动需要力来维持。 (2)牛顿第一定律是在哪些理论基础上得出的? 提示：伽利略通过实验推翻了亚里士多德的错误结论,笛卡儿对伽利略的实验结果进行了完善,牛顿总结了伽利略和笛卡儿的理论,得出了牛顿第一定律。,【典题解析】选B、C、D。亚里士多德认为物体的运动需要力来维持,A错误;牛顿根据选项B中伽利略的正确观点和选项C中笛卡儿的正确观点,得出了选项D的正确观点,选项B、C、D正确。,【通关1+1】 1.伽利略用两个对接的斜面,一个斜面 固定,让小球从固定斜面上滚下,又滚 上另一个倾角可以改变的斜面,斜面倾 角逐渐改变至零,如图所示。伽利略设计这个实验是为了说明 ( ) A.如果没有摩擦,小球将运动到与释放时相同的高度 B.如果没有摩擦,物体运动时机械能守恒 C.维持物体做匀速直线运动并不需要力 D.如果物体不受到力,就不会运动,【解析】选C。伽利略设计这个实验是为了说明维持物体做匀速直线运动并不需要力,选项C正确。,2.(多选)(2012新课标全国卷)伽利略根据小球在斜面上运动 的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的 基础。早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是( ) A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B.没有力的作用,物体只能处于静止状态 C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一 直线运动,【解析】选A、D。物体不受外力时,将保持静止或匀速直线运动状态,物体具有保持原来运动状态不变的性质叫惯性,也可以说物体抵抗运动状态变化的性质是惯性,故A、D选项正确。没有力的作用,即物体处于平衡状态静止或匀速直线运动状态,选项B错误。行星在圆周轨道上做匀速圆周运动时要受到万有引力的作用产生向心加速度,选项C错误。,【加固训练】 1.在物理学史上,正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是( ) A.亚里士多德、伽利略 B.伽利略、牛顿 C.伽利略、爱因斯坦 D.亚里士多德、牛顿,【解析】选B。伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系,从而推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点;牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论基础上得出了经典的牛顿第一定律,即惯性定律,故选项B正确。,2.下列关于惯性的各种说法中,你认为正确的是( ) A.抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的 B.在完全失重的情况下,物体的惯性将消失 C.物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 D.材料不同的两个物体放在地面上,用一个相同的水平力分别推它们,则难以推动的物体惯性大,【解析】选A。任何物体都具有惯性,惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,A正确。物体在任何情况下都有惯性,惯性的有无与物体运动状态无关,B、C错误。放在地面上的物体难以推动是地面对物体的静摩擦力造成的,D错误。,【学科素养升华】 牛顿第一定律的应用技巧 (1)应用牛顿第一定律分析实际问题时,要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系,正确理解力不是维持物体运动状态的原因,克服生活中一些错误的直观印象,建立正确的思维习惯。 (2)如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用。因此,判断物体的运动状态是否改变,以及如何改变,应分析物体的受力情况。,考点2 牛顿第三定律的理解与应用 1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”： (1)“三同”：大小相同;性质相同;变化情况相同。 (2)“三异”：方向不同;受力物体不同;产生效果不同。 (3)“三无关”：与物体的种类无关;与物体的运动状态无关;与是否和另外物体相互作用无关。,拓展 延伸,2.一对平衡力与作用力、反作用力的比较：,【题组通关方案】 【典题2】(2014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,【解题探究】 (1)锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的作用力是什么关系? 提示：锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的作用力是作用力与反作用力,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。 (2)能根据力的作用效果比较作用力与反作用力的大小关系吗? 提示：作用力与反作用力的效果往往是不同的,不能根据作用效果比较作用力与反作用力的大小关系。,【典题解析】选C。锤头对玻璃的作用力和玻璃对锤头的作用力为作用力与反作用力关系,大小一定相等,但相同大小的力作用在不同物体上的效果往往是不同的,所以不能从效果上去比较作用力与反作用力的大小关系,故选项C正确。,【通关1+1】 1.(拓展延伸)结合【典题2】回答下列问题： (1)锤头敲在玻璃上,先有锤头对玻璃的作用力,后有玻璃对锤头的作用力吗? 提示：锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的作用力是作用力与反作用力,而作用力与反作用力是同时产生、同时变化、同时消失的。 (2)锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的力是同一性质的力,还是不同性质的力? 提示：作用力和反作用力一定是同一性质的力。,2.(多选)(2014茂名模拟)跳高运动员从地面起跳的瞬间,下列说法中正确的是( ) A.运动员对地面的压力大于运动员受到的重力 B.地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力 C.地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力 D.运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力 【解析】选A、B。运动员起跳的瞬间向上做加速运动,由牛顿第二定律得N-mg=ma,故地面对运动员的支持力大于运动员的重力,由牛顿第三定律得运动员对地面的压力等于地面对运动员的支持力,选项A、B正确,C、D错误。,【加固训练】 1.汽车拉着拖车在平直的公路上运动,下列说法中正确的是 ( ) A.汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力 B.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力 C.匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力;加速前进时,汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力 D.拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力,汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力,【解析】选D。汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对相互作用力,而一对相互作用力总是大小相等的,所以A、C均错误;因一对相互作用力总是同时产生的,所以B错误;拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力,汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力,所以D正确。,2.如图所示,物块P与木板Q叠放在水平 地面上,木板Q对物块P的支持力的反作 用力是( ) A.物块P受到的重力 B.地面对木板Q的弹力 C.物块P对木板Q的压力 D.地球对木板Q的吸引力 【解析】选C。两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,所以Q对P的支持力的反作用力是P对Q的压力,选项C正确。,【学科素养升华】 应用牛顿第三定律应注意的问题 (1)对于任何物体,在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。不能错误地认为只有物体受力平衡时,牛顿第三定律才成立。 (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,不能牵扯第三个物体。,【资源平台】作用力、反作用力与一对平衡力的区 别如图所示,人站立在体重计上,下列说法正确的 是( ) A.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对 平衡力 B.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力 C.人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力 D.人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力,【解析】选B。人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力,选项B正确、A错误;人所受重力和人对体重计的压力大小相等,方向相同,既不是一对作用力与反作用力,也不是一对平衡力,选项C、D错误。,思想方法之3 转换对象法在受力分析中的妙用 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。 2.一般解题思路： (1)选择合适的研究对象,分析受力情况,判断物体的受力是否可以直接求出; (2)转换研究对象,分析待求力的反作用力; (3)由牛顿第三定律求出待求力。,【案例剖析】典题例证 深度剖析 【典题1】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,环与杆间的摩擦力大小为f,则此时箱对地面的压力大小为( ) A.Mg+f B.Mg-f C.Mg+mg D.Mg-mg,【精讲精析】选A。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f,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,故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f,受力情况如图乙所示,由于箱子处于平衡状态,可得N=f+Mg=f+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N=Mg+f,故选项A正确。,【典题2】(2014天水模拟)如图所示,倾角为的斜面体放在水平地面上,质量为m的光滑小球放在墙与斜面体之间处于平衡状态,求小球对斜面体的压力大小和地面对斜面体的摩擦力大小。,【精讲精析】小球对斜面体的压力和斜面体对小球的支持力是一对作用力和反作用力,由于斜面体的受力情况难以确定,故以小球为研究对象分析小球对斜面体压力的反作用力;地面对斜面体的摩擦力,可选小球和斜面体整体为研究对象分析求得。,小球受力如图甲所示,由平衡条件得： 竖直方向： N1cos-mg=0 水平方向： N2-N1sin=0 对整体受力分析如图乙所示,由平衡条件得：,水平方向：f-N2=0 解得：N1= f=mgtan 由牛顿第三定律得小球对斜面体的压力为 N1=N1= 答案： mgtan,【自我小测】小试身手 固本强基 1.(多选)用手托着一块砖,开始静止不动,当手突然向上加速运动时,砖对手的压力( ) A.一定小于手对砖的支持力 B.一定等于手对砖的支持力 C.一定大于手对砖的支持力 D.一定大于砖的重力,【解析】选B、D。砖对手的压力与手对砖的支持力是一对相互作用力,大小相等,故B正确,A、C错误;由于手托砖向上加速,则手对砖的支持力一定大于砖的重力,即砖对手的压力一定大于砖的重力,故D正确。,2.如图所示,用细线将A物体悬挂在顶板上,B物体放在 水平地面上。A、B间有一劲度系数为100N/m的轻弹簧, 此时弹簧伸长了2cm。已知A、B两物体的重力分别是 3N和5N。则细线的拉力及B对地面的压力分别是( ) A.8N和0N B.5N和7N C.5N和3N D.7N和7N 【解析】选C。对A由平衡条件得T-GA-kx=0,解得T=GA+kx =3N+1000.02N=5N,对B由平衡条件得kx+N-GB=0,解得N=GB-kx=5N-1000.02N=3N,由牛顿第三定律得B对地面的压力是3N,故选项C正确。,
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