浙江专版版高考物理大一轮复习第三章牛顿运动定律第1课时牛顿第一定律牛顿第三定律创新学案文档格式.docx

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牛顿运动定律应用

超重与失重

实验4：

探究加速度与力、质量的关系

√

实验5：

探究作用力与反作用力的关系

一、牛顿第一定律

1.内容

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

2.意义

（1）指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。

（2）指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。

3.惯性

（1）定义：

物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

（2）量度：

质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。

（3）普遍性：

惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性。

与物体的运动情况和受力情况无关。

（4）理想实验：

在可知的经验事实基础上，采用科学推理来展开的实验。

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相互的。

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.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”

（1）“三同”：

①大小相同；

②性质相同；

③变化情况相同。

（2）“三异”：

①方向不同；

②受力物体不同；

③产生的效果不同。

（3）“三无关”：

①与物体的种类无关；

②与物体的运动状态无关；

③与物体是否和其他物体存在相互作用无关。

3.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相等，方向相反，作用在同一条直线上。

（2）表达式：

F＝－F′

【思考判断】

1.速度大的物体惯性大，静止的物体惯性小（×

）

2.物体的运动不需要力来维持（√）

3.牛顿第一定律是实验定律（×

4.作用力与反作用力的作用效果可以抵消（×

5.作用力与反作用力可以作用在同一物体上（×

6.人走在松软土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力（×

考点一　牛顿第一定律（c/－）

[要点突破]

1.惯性定律与惯性的实质是不同的

（1）惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关。

（2）惯性定律（牛顿第一定律）则反映物体在一定条件下的运动规律。

2.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系

（1）牛顿第一定律不是实验定律，它是以伽利略的“理想实验”为基础，经过科学抽象、归纳推理而总结出来的；

牛顿第二定律是通过探究加速度与力、质量的关系得出的实验定律。

（2）牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是不受任何外力的理想情况，在此基础上，牛顿第二定律定量地指出了力和运动的关系。

[典例剖析]

【例1】如图所示，一个劈形物体M各面均光滑，放在固定的斜面上，上面成水平，放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（　　）

A.沿斜面向下的直线B.竖直向下的直线

C.无规则曲线D.抛物线

解析　对m进行受力分析可知m只受重力和劈形物体对它的支持力，如图所示，水平方向上不受力，即水平方向上运动状态不发生改变，原来静止，则以后水平方向没有速度，其轨迹一定是竖直向下的直线，选B。

答案　B

【例2】一天，下着倾盆大雨。

某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了，列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的（　　）

解析　列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C一致。

答案　C

【巧学妙记】

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。

[针对训练]

1.就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是（　　）

A.采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明，可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性

B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了

C.货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性

D.摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的

解析　采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，原因是功率变大了，但惯性不变，选项A错误；

射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，原因是子弹具有的动能过小，但惯性不变，选项B错误；

货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，列车的质量改变了，当然它的惯性也就改变了，选项C正确；

摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，调控人和车的重心位置，但整体的惯性不变，选项D错误。

2.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，其中有一个是经验事实，其余是推论。

①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动。

请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列________（只填写序号即可）。

在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列有关事实和推论的分类正确的是（　　）

A.①是事实，②③④是推论

B.②是事实，①③④是推论

C.③是事实，①②④是推论

D.④是事实，①②③是推论

解析　本题再现了伽利略理想实验法，即在可靠的物理事实的基础上进行科学合理外推，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确结论。

其正确顺序为②③①④，其中②是事实，①③④是推论。

答案　②③①④　B

考点二　牛顿第三定律（c/c）

1.一对平衡力与作用力、反作用力的比较

一对平衡力

作用力与反作用力

相同点

大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

不同点

作用对象

同一物体

两个相互作用的不同物体

作用时间

不一定同时产生、同时消失

一定同时产生、同时消失

力的性质

不一定相同

一定相同

作用效果

可相互抵消

不可抵消

2.牛顿第三定律在受力分析中的作用

转换研究对象法在受力分析中的应用：

转换研究对象法是将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B物体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。

【例1】如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是（　　）

A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜

B.当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小

C.当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小

D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小

解析　物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，但由于它们作用在不同的物体上，其效果可以不同。

甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大小大于绳子对甲的拉力大小；

乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大小大于乙受到的地面的摩擦力大小；

但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小。

A、B、C错误，D正确。

答案　D

【例2】如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对地面上的人的压力大小为（　　）

A.（M＋m）g－maB.（M＋m）g＋ma

C.（M＋m）gD.（M－m）g

解析　对竿上的人分析：

受重力mg、摩擦力f，则mg－f＝ma，所以f＝m（g－a）；

对竿分析：

受重力Mg、竿上的人对竿向下的摩擦力f′＝f，顶竿的人对竿的支持力FN，有Mg＋f＝FN。

由牛顿第三定律得FN′＝FN＝Mg＋f＝（M＋m）g－ma，A正确。

答案　A

【方法总结】

区别作用力、反作用力与平衡力的简单方法

一是看作用点，作用力和反作用力应作用在相互作用的两个物体上，平衡力作用在同一个物体上；

二是看产生的原因，作用力和反作用力是由于相互作用而产生的，一定是同一种性质的力。

1.家用吊扇对悬挂点有拉力作用，在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比（　　）

A.变大B.变小

C.不变D.无法判断

解析　因为风扇在竖直方向是静止的，所以合力为零，在风扇不转时G＝F拉，在风扇转动时，风扇对空气有一个向下的力，根据作用力与反作用力，空气对风扇有一个向上的力，G＝F拉＋F空，因为G是不变的，因此在风扇转动时F拉会变小，所以正确选项为B。

2.（2017·

金华模拟）一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一灯泡，则（　　）

A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力

B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力

C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力

D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力

解析　灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力，选项A、B错误；

灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力，绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力，选项C正确，选项D错误。

3.如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙二人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A.甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力

B.小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对平衡力

C.若小车加速向右运动，表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力

D.若小车加速向右运动，表明乙拉小车的力大于小车拉乙的力

解析　甲拉小车的力和乙拉小车的力作用在同一物体上，不是作用力和反作用力，A错误；

不计小车与地面之间的摩擦力，小车静止时受到两个拉力而处于平衡状态，这两个拉力是一对平衡力，B正确；

小车拉甲的力跟甲拉小车的力是作用力和反作用力，两力大小是相等的，C错误；

同理，D错误。

1.下列有关现象，分析正确的是（　　）

A.草地上滚动的足球会停下来，是因为运动要靠力来维持

B.汽车启动时乘客向后倒，是因为人在此刻才具有惯性的缘