步步高大一轮复习讲义物理第3章.docx

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步步高大一轮复习讲义物理第3章

考点内容

要求

考纲解读

牛顿运动定律及其应用

Ⅱ

1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理．

2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、计算题．高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系．

3．本章涵盖中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高.

超重与失重

Ⅰ

实验：

验证牛顿运动定律

第1课时　牛顿第一定律　牛顿第三定律

考纲解读1.理解牛顿第一定律的内容和惯性，会分析实际问题.2.理解牛顿第三定律的内容，会区分相互作用力和平衡力．

考点一　牛顿第一定律的理解与应用

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为惯性定律．

（3）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．

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．

例1　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　物体的惯性是指物体本身要保持原来运动状态不变的性质，或者说是指物体抵抗运动状态变化的性质，选项A正确；没有力的作用，物体将保持静止状态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，而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态，选项C错误；运动物体如果没有受到力的作用，根据牛顿第一定律可知，物体将继续以同一速度沿同一直线一直运动下去，选项D正确．

答案　AD

变式题组

1．[对运动和力的关系的理解]下列对运动的认识不正确的是（　　）

A．亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就静止

B．伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快

C．牛顿认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因

D．伽利略根据理想实验推出，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去

答案　A

解析　对于力和运动的关系，亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来，即力是产生和维持物体运动的原因，这种观点错误，A项说法错误；伽利略通过斜面实验分析并推理，如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快，B项说法正确；牛顿第一定律指出力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因，C项说法正确；伽利略根据理想实验，并通过科学推理，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去，D项说法正确．

2．[对牛顿第一定律和惯性的理解]下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是（　　）

A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态

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，但物体的运动速度越大时其惯性也越大

答案　B

解析　当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，故A项错误．由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B项正确．惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律（即牛顿第一定律）则反映物体在一定条件下的运动规律，C项错误．虽然物体运动不需要力来维持，但物体的惯性与运动速度大小无关，D项错误．

3．[对惯性的理解]一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上A处有一相对桌面静止的小球．由于列车运动状态的改变，车厢中的旅客发现小球沿如图（俯视图）中的虚线从A点运动到B点，则说明列车是减速且在向南拐弯的图是（　　）

答案　A

解析　由于列车原来做匀速运动，小球和列车保持相对静止，现在列车要减速，由于惯性小球必向前运动，C、D错；又因列车要向南拐弯，由做曲线运动的条件知列车要受到向南的力的作用，即桌子受到向南的力的作用，所以小球相对桌面向北运动，A对，B错．

考点二　牛顿第三定律的理解与应用

1．牛顿第三定律的内容

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．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．相互作用力与平衡力的比较

对应名称

比较内容

作用力和反作用力

一对平衡力

不同点

作用在两个相互作用的物体上

作用在同一物体上

同时产生、同时消失

不一定同时产生、同时消失

两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力

两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零

一定是同性质的力

性质不一定相同

相同点

大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

例2　粗糙的水平地面上有一只木箱，现用一水平拉力拉木箱匀速前进，则（　　）

A．拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力

B．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力

C．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力

D．木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力

解析　拉力与地面对木箱的摩擦力作用在同一个物体上，是一对平衡力，A错．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力分别作用在地面和木箱上，作用在两个物体上，不是一对平衡力，B错．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力，C对．木箱对地面的压力与木箱受到的重力方向相同，作用在两个物体上，不是一对平衡力，D错．

答案　C

变式题组

4．[相互作用力与二力平衡的区别]一物体静止于斜面上，如图1所示，则下列说法正确的是（　　）

图1

A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力

B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力

C．物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力

D．物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力

答案　B

解析　根据作用力和反作用力及平衡力的特点可知物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力，分别作用在斜面和物体上，因此它们是两对作用力和反作用力，故A错，B对．物体所受的重力是地球施加的，它的反作用力应作用在地球

上，由此可知C错．对重力分解，其分力也是作用在物体上的，不可能分解为对斜面的压力，D错．

5．[相互作用力与平衡力的区别]如图2所示，有两个穿着溜冰鞋的人站在冰面上，当其中一个人A从背后轻轻推另一个人B时，两个人都会向相反方向运动，这是因为A推B时（　　）

图2

A．A与B之间有相互作用力

B．A对B的作用在先，B对A的作用在后

C．B对A的作用力小于A对B的作用力

D．A对B的作用力和B对A的作用力是一对平衡力

答案　A

解析　A推B时A与B之间有相互作用力，作用力与反作用力同时产生，大小相等，分别作用在不同的物体上，选项A正确，B、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，不能牵扯第三个物体．

应用牛顿第三定律转移研究对象

考点三　“转移研究对象法”在受力分析中的应用

作用力与反作用力，二者一定等大反向，分别作用在两个物体上．当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力．在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此．

例3　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，箱与杆的总质量为M，环的质量为m，如图3所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱对地面的压力大小为多少？

图3

解析　环在竖直方向上受力情况如图甲所示，其受重力mg和杆对它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应对杆有一个竖直向下的摩擦力Ff′.故箱子在竖直方向上受力情况如图乙所示，其受重力Mg、地面对它的支持力FN及环对它的摩擦力Ff′.

由于箱子处于平衡状态，可得：

FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg.

根据牛顿第三定律可知，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的弹力大小，则FN′＝FN＝Ff＋Mg

答案　Ff＋Mg

递进题组

6．[转移研究对象法的应用]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

答案　BD

解析　由牛顿第三定律知砖对手的压力与手对砖的支持力是作用力和反作用力，二者等大反向，B项对．对砖受力分析，则FN－mg＝ma，FN>mg，由牛顿第三定律知砖对手的压力一定大于砖的重力，D项对．

7．[转移研究对象法的应用]如图4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“底人”的压力大小为（　　）

图4

A．（M＋m）gB．（M＋m）g－ma

C．（M＋m）g＋maD．（M－m）g

答案　B

解析　对竿上的人受力分析：

其受重力mg、摩擦力Ff，且有mg－Ff＝ma，竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿受力分析：

其受重力Mg、摩擦力Ff′（Ff′＝Ff），方向向下、支持力FN，且有Mg＋Ff′＝FN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律得FN′＝FN＝（M＋m）g－ma，B项正确．

8．[转移研究对象法的应用]建筑工人用如图5所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20kg的建筑材料以0.5m/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（g取10m/s2）（　　）

图5

A．510NB．490N

C．890ND．910N

答案　B

解析　设人对绳子的拉力大小为F，对建筑材料m应用牛顿第二定律得F－mg＝ma.由牛顿第三定律可知，绳子对人向上的拉力F′与人对绳子的拉力F等大反向，设地面对人的支持力为FN，对人应用平衡条件可得：

F′＋FN＝Mg，可解得FN＝Mg－mg－ma＝490N．由牛顿第三定律可知，人对地面的压力