高考物理培優(yōu)一輪計(jì)劃全國(guó)創(chuàng)新版講義第3章　牛頓運(yùn)動(dòng)定律第10課時(shí)　牛頓第一定律　牛頓第三定律

牛頓運(yùn)動(dòng)定律第10課時(shí)牛頓第一定律牛頓第三定律考點(diǎn)1對(duì)牛頓第一定律的理解和應(yīng)用1．牛頓第一定律一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。2．牛頓第一定律的意義(1)指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因。(2)指出一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又稱為慣性定律。3．慣性(1)定義：物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。(2)量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性eq\o(□,\s\up3(10))大，質(zhì)量小的物體慣性eq\o(□,\s\up3(11))小。(3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況eq\o(□,\s\up3(12))無關(guān)。4．適用范圍慣性參考系。5．對(duì)牛頓第一定律的應(yīng)用注意(1)牛頓第一定律不是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，因?qū)嶒?yàn)不能直接證明，而是牛頓通過演繹、歸納、科學(xué)推理出來的。(2)牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài)，而實(shí)際中不受力作用的物體是不存在的，但當(dāng)物體所受合力為零時(shí)，其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(3)應(yīng)用牛頓第一定律分析實(shí)際問題時(shí)，要把生活感受和理論問題聯(lián)系起來深刻認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，正確理解力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，克服生活中一些錯(cuò)誤的直觀印象，建立正確的思維習(xí)慣。(4)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作用。因此，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。1．(人教版必修1P70·T1～T3改編)(多選)下面對(duì)牛頓第一定律和慣性的分析正確的是()A．飛機(jī)投彈時(shí)，如果當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時(shí)投下炸彈，能擊中目標(biāo)B．地球自西向東自轉(zhuǎn)，你向上跳起來后，還會(huì)落到原地C．安全帶的作用是防止汽車剎車時(shí)由于慣性作用發(fā)生危險(xiǎn)D．有的同學(xué)說，向上拋出的物體，在空中向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，肯定受到了向上的作用力答案BC解析飛機(jī)投下炸彈后，炸彈具有與飛機(jī)相同的水平速度，做平拋運(yùn)動(dòng)，炸彈落在目標(biāo)的前方，A錯(cuò)誤；人在地球上跳起后，由于慣性，具有與地球相同速度能落回原地，B正確；同理C正確；向上拋出的物體只受重力作用，D錯(cuò)誤。2．(2017·武漢部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)伽利略和牛頓都是物理學(xué)發(fā)展史上最偉大的科學(xué)家，巧合的是，牛頓就出生在伽利略去世后第二年。下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的說法中，不屬于他們觀點(diǎn)的是()A．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)B．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因C．物體都具有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性，即慣性D．力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因答案D解析A項(xiàng)是伽利略的觀點(diǎn)，B、C兩項(xiàng)是牛頓的觀點(diǎn)，D項(xiàng)是亞里士多德的觀點(diǎn)。3．(2017·金華質(zhì)檢)(多選)早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說法，其中正確的是()A．物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性B．沒有力的作用，物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài)C．行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性D．運(yùn)動(dòng)物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)答案AD解析物體不受外力作用時(shí)，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，物體具有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性，也可以說抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性，A、D正確；沒有力的作用時(shí)物體處于平衡狀態(tài)，即物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B錯(cuò)誤；行星在圓周軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)槭艿饺f有引力的作用產(chǎn)生向心加速度，速度方向時(shí)刻在改變，C錯(cuò)誤?？键c(diǎn)2牛頓第三定律的理解和應(yīng)用1．牛頓第三定律兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。2．牛頓第三定律的意義建立了相互作用物體之間的聯(lián)系及作用力與反作用力的相互依賴關(guān)系。3．作用力與反作用力的三個(gè)關(guān)系4．相互作用力與平衡力的比較5．對(duì)牛頓第三定律的應(yīng)用注意(1)定律中的“總是”說明對(duì)于任何物體，在任何情況下牛頓第三定律都是成立的。(2)作用力與反作用力雖然大小相等，但方向相反，且作用于不同物體，所以產(chǎn)生的效果(運(yùn)動(dòng)效果或形變效果)便不同。(3)作用力與反作用力只能是一對(duì)物體間的相互作用力，不能牽扯第三個(gè)物體。1．(粵教版必修1P71·T1)沼澤的下面蘊(yùn)藏著豐富的泥炭，泥炭是沼澤地積累的植物殘?bào)w，它的纖維狀和海綿狀的物理結(jié)構(gòu)導(dǎo)致人在其表面行走時(shí)容易下陷。若人下陷的過程是先加速后勻速運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是()A．加速運(yùn)動(dòng)時(shí)人對(duì)沼澤地的壓力大于沼澤地對(duì)他的支持力B．加速運(yùn)動(dòng)時(shí)人對(duì)沼澤地的壓力小于沼澤地對(duì)他的支持力C．人對(duì)沼澤地的壓力先大于后等于沼澤地對(duì)他的支持力D．人對(duì)沼澤地的壓力大小總等于沼澤地對(duì)他的支持力答案D解析人對(duì)沼澤地的壓力和沼澤地對(duì)他的支持力，是一對(duì)相互作用力，總是大小相等，方向相反的，D正確，A、B、C錯(cuò)誤。2.(2017·河南洛陽期中)(多選)如圖所示，甲、乙兩人在地面上進(jìn)行拔河比賽，若繩子質(zhì)量不計(jì)，比賽結(jié)果是甲贏，則下列說法中正確的是()A．甲的慣性一定比乙大B．甲對(duì)繩的拉力大于乙對(duì)繩的拉力C．甲對(duì)繩的拉力與乙對(duì)繩的拉力大小相等D．甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是一對(duì)作用力與反作用力答案CD解析甲的拉力等于乙的拉力，若甲受到的拉力小于甲受到的地面的摩擦力，乙受到的拉力大于乙受到的地面摩擦力，則甲能贏得拔河比賽的勝利，可知地面的摩擦力的大小是關(guān)鍵，不一定甲的質(zhì)量大，即甲的慣性不一定大，故A錯(cuò)誤；繩子質(zhì)量不計(jì)，甲對(duì)繩的拉力與乙對(duì)繩的拉力大小相等，故B錯(cuò)誤，C正確；甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是作用力和反作用力，故D正確。3.(人教版必修1P82做一做改編)(多選)用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(DIS)做驗(yàn)證牛頓第三定律的實(shí)驗(yàn)，把兩個(gè)測(cè)力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動(dòng)，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果(如圖所示)，分析兩個(gè)力傳感器的相互作用隨著時(shí)間變化的曲線，以下結(jié)論正確的是()A．作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生B．作用力與反作用力作用在同一物體上C．作用力與反作用力大小相等D．作用力與反作用力方向相反答案ACD解析從屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果來看，關(guān)于t軸對(duì)稱表明作用力和反作用力大小始終相等，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，作用時(shí)間相同，一正一負(fù)說明方向相反，A、C、D正確；作用力、反作用力是作用在兩個(gè)物體上，B錯(cuò)誤?？键c(diǎn)3轉(zhuǎn)換法在受力分析中的應(yīng)用1．應(yīng)用原則：在研究某些力學(xué)問題時(shí)，如果不能直接求解物體受到的某個(gè)力，可先求它的反作用力。例如，要求物體對(duì)地面的壓力可先求地面對(duì)物體的支持力。2．優(yōu)點(diǎn)：利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，可以使我們對(duì)問題的分析思路更靈活、更寬闊。[例]一個(gè)箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個(gè)環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示。已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí)，環(huán)與桿間的摩擦力大小為f，則此時(shí)箱對(duì)地面的壓力大小為()A．Mg＋fB．Mg－fC．Mg＋mgD．Mg－mg解析環(huán)在豎直方向上受重力及箱子的桿給它的豎直向上的摩擦力f，受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個(gè)豎直向下的摩擦力f′，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對(duì)它的支持力N及環(huán)給它的摩擦力f′，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg。根據(jù)牛頓第三定律，箱子對(duì)地面的壓力大小等于地面對(duì)箱子的支持力，即N′＝Mg＋f，A正確。答案A判定作用力和反作用力(1)相互性。由于力是成對(duì)出現(xiàn)的，看甲對(duì)乙的力，從而影響到乙對(duì)甲的力，分別作用在兩個(gè)物體上，具有異體性。(2)因果性。通過一個(gè)物體是施力物體同時(shí)也是受力物體，認(rèn)識(shí)哪是施力物體，哪是受力物體再進(jìn)行分析，兩個(gè)力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，也是同種性質(zhì)的力。如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一個(gè)重G＝10N的金屬塊，使金屬塊一部分浸在臺(tái)秤上的水杯中(水不會(huì)溢出)。若彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)镕T＝6N，則臺(tái)秤的示數(shù)比金屬塊沒有浸入水前()A．保持不變 B．增加10NC．增加6N D．增加4N答案D解析對(duì)金屬塊受力分析，由平衡條件可知，水對(duì)金屬塊的浮力為F＝G－FT＝4N，方向豎直向上，則由牛頓第三定律可得，金屬塊對(duì)水的反作用力大小為F′＝4N，方向豎直向下，所以臺(tái)秤的示數(shù)比金屬塊沒有浸入水前增加了4N，D正確。1．(2017·益陽模擬)亞里士多德在其著作《物理學(xué)》中說：一切物體都具有某種“自然本性”，物體由其“自然本性”決定的運(yùn)動(dòng)稱之為“自然運(yùn)動(dòng)”，而物體受到推、拉、提、舉等作用后的非“自然運(yùn)動(dòng)”稱之為“受迫運(yùn)動(dòng)”。伽利略、笛卡爾、牛頓等人批判地繼承了亞里士多德的這些說法，建立了新物理學(xué)。新物理學(xué)認(rèn)為一切物體都具有的“自然本性”是“慣性”。下列關(guān)于“慣性”和“運(yùn)動(dòng)”的說法中不符合新物理學(xué)的是()A．一切物體的“自然運(yùn)動(dòng)”都是速度不變的運(yùn)動(dòng)——靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)B．作用在物體上的力，是使物體做“受迫運(yùn)動(dòng)”即變速運(yùn)動(dòng)的原因C．可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓桌轉(zhuǎn)得太快，放在桌面上的盤子會(huì)向桌子邊緣滑去，這是由于“盤子受到的向外的力”超過了“桌面給盤子的摩擦力”導(dǎo)致的D．豎直向上拋出的物體，受到了重力，卻沒有立即反向運(yùn)動(dòng)，而是繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離后才反向運(yùn)動(dòng)，是由于物體具有慣性答案C解析當(dāng)物體不受到任何外力的時(shí)候，總保持靜止或者勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，A正確；當(dāng)物體受到外力作用的時(shí)候，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，B正確；可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓桌轉(zhuǎn)得太快時(shí)，放在桌面上的盤子會(huì)向桌子邊緣滑去，這是由于“盤子需要的向心力”超過了“桌面給盤子的摩擦力”導(dǎo)致的，C錯(cuò)誤；物體具有向上的速度，由于具有保持這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的慣性，雖然受到向下的重力，但物體不會(huì)立即向下運(yùn)動(dòng)，D正確。2．(2017·濰坊模擬)關(guān)于慣性的認(rèn)識(shí)，以下說法正確的是()A．物體受到力的作用后，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，慣性也隨之改變B．置于光滑水平面上的物體即使質(zhì)量很大也能被拉動(dòng)，說明慣性與物體的質(zhì)量無關(guān)C．讓物體的速度發(fā)生改變，無論多快，都需要一定時(shí)間，這是因?yàn)槲矬w具有慣性D．同一物體沿同一水平面滑動(dòng)，速度較大時(shí)停下來需要的時(shí)間較長(zhǎng)，說明慣性與速度有關(guān)答案C解析慣性是物質(zhì)的一種屬性，其大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)與其他因素?zé)o關(guān)，所以A、B、D錯(cuò)誤，C正確。3．(2017·江蘇徐州模擬)有句俗語叫“雞蛋碰石頭——自不量力”。在雞蛋碰石頭的過程中，以下說法中正確的是()A．石頭對(duì)雞蛋的作用力和雞蛋對(duì)石頭的作用力是一對(duì)平衡力B．雞蛋破了，而石頭絲毫無損，說明石頭對(duì)雞蛋的作用力大C．雖然雞蛋破了，但是雞蛋對(duì)石頭的作用力和石頭對(duì)雞蛋的作用力一樣大D．雖然雞蛋破了，但是雞蛋對(duì)石頭的作用力比石頭對(duì)雞蛋的作用力大答案C解析石頭對(duì)雞蛋的作用力和雞蛋對(duì)石頭的作用力是作用力和反作用力，大小相等、方向相反，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。4.(2017·河北定州中學(xué)月考)如圖所示，人站立在體重計(jì)上，下列說法正確的是()A．人對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)平衡力B．人對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)作用力和反作用力C．人所受的重力和人對(duì)體重計(jì)的壓力是一對(duì)平衡力D．人所受的重力和人對(duì)體重計(jì)的壓力是一對(duì)作用力和反作用力答案B解析人對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)人的支持力是人和體重計(jì)之間的相互作用力，A錯(cuò)誤，B正確；人所受的重力的施力物體是地球，受力物體是人，人對(duì)體重計(jì)的壓力的施力物體是人，受力物體是體重計(jì)，這兩個(gè)力既不是平衡力也不是相互作用力，C、D錯(cuò)誤。5.(2017·天津南開區(qū)期末)如圖所示，手用力向下壓架在兩本書之間的尺子，尺子發(fā)生了彈性形變。若手對(duì)尺子的壓力為N，尺子對(duì)手的彈力為N′，下列說法正確的有()①N和N′是一對(duì)平衡力②N和N′是一對(duì)作用力和反作用力③N是由于尺子發(fā)生形變而產(chǎn)生的④N′是由于尺子發(fā)生形變而產(chǎn)生的A．①③B．②④C．①④D．②③答案B解析手對(duì)尺子的壓力為N，尺子對(duì)手的彈力為N′，這兩個(gè)力作用在兩個(gè)物體上，力的性質(zhì)相同，是一對(duì)作用力與反作用力，故②正確，①錯(cuò)誤；N是由于手發(fā)生形變而產(chǎn)生的，而N′是由于尺子發(fā)生形變而產(chǎn)生的，故④正確，③錯(cuò)誤，故B正確。6.(2017·淄博一模)如圖所示，小球C置于光滑的半球形凹槽B內(nèi)，B放在長(zhǎng)木板A上，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。在緩慢減小木板傾角θ的過程中，下列說法正確的是()A．A受到的壓力逐漸變大B．A受到的摩擦力逐漸變大C．C對(duì)B的壓力逐漸變大D．C受到三個(gè)力的作用答案A解析以小球和凹槽為整體分析，可得木板傾角θ減小時(shí)，整體對(duì)木板的壓力增大，整體受到的沿斜面方向的摩擦力減小，由作用力與反作用力的關(guān)系知A正確，B錯(cuò)誤；由于木板緩慢移動(dòng)，則小球C處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，小球C始終受到重力和凹槽B的支持力兩個(gè)力的作用而平衡，C對(duì)B的壓力大小等于C受到的重力，故C、D錯(cuò)誤。7．(2017·黑龍江哈六中四模)如圖所示，a為水平輸送帶，b為傾斜輸送帶，當(dāng)行李箱隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列判斷中正確的是()A．a(chǎn)上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用B．b上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用C．b上的行李箱受的支持力與重力是一對(duì)平衡力D．a(chǎn)上的行李箱受的支持力與重力是一對(duì)作用力與反作用力答案B解析a輸送帶上的行李箱如果受摩擦力，不可能處于平衡狀態(tài)，所以只受重力和支持力，故A錯(cuò)誤；b輸送帶上的行李箱受重力、支持力、摩擦力，這三個(gè)力使行李箱處于平衡狀態(tài)，故B正確；b上的行李箱受的支持力與重力不是一對(duì)平衡力，故C錯(cuò)誤；a上的行李箱受到的支持力與重力是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤。8.如圖所示，兩塊小磁鐵質(zhì)量均為0.5kg，A磁鐵用輕質(zhì)彈簧吊在天花板上，B磁鐵在A正下方的地板上，彈簧的原長(zhǎng)L0＝10cm，勁度系數(shù)k＝100N/m。當(dāng)A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝11cm。不計(jì)地磁場(chǎng)對(duì)磁鐵的作用和磁鐵與彈簧間相互作用的磁力，求B對(duì)地面的壓力大小。(g取10m/s2)答案9N解析A受力如圖甲所示，由平衡條件得：k(L－L0)－mg－F＝0解得：F＝－4N故B對(duì)A的作用力大小為4N，方向豎直向上，為斥力。由牛頓第三定律得A對(duì)B的作用力F′＝－F＝4N，方向豎直向下B受力如圖乙所示，由平衡條件得：FN－mg－F′＝0解得：FN＝9N由牛頓第三定律得B對(duì)地面的壓力大小為9N。9．(2017·樂山模擬)如圖所示，家用吊扇對(duì)懸掛點(diǎn)有拉力作用，正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)吊扇對(duì)懸掛點(diǎn)的拉力與它不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比()A．變大B．變小C．不變D．無法判斷答案B解析吊扇不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吊扇對(duì)懸掛點(diǎn)的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋轉(zhuǎn)時(shí)要向下?lián)滹L(fēng)，即對(duì)空氣有向下的壓力，根據(jù)牛頓第三定律，空氣也對(duì)吊扇有一個(gè)向上的反作用力，使得吊扇對(duì)懸掛點(diǎn)的拉力減小，B正確。10．(2017·黃岡模擬)如圖所示，質(zhì)量為M＝60kg的人站在水平地面上，用定滑輪裝置將質(zhì)量為m＝40kg的重物送入井中。當(dāng)重物以2m/s2的加速度加速下落時(shí)，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則人對(duì)地面的壓力大小為(g取10m/s2)()A．200NB．280NC．320ND．920N答案B解析設(shè)人對(duì)繩的拉力大小為F，對(duì)重物m應(yīng)用牛頓第二定律得mg－F＝ma；由牛頓第三定律可知，繩對(duì)人向上的拉力F′與人對(duì)繩的拉力F等大反向，設(shè)地面對(duì)人的支持力為FN，對(duì)人應(yīng)用平衡條件可得F′＋FN＝Mg，解得FN＝Mg－mg＋ma＝280N，由牛頓第三定律可知，人對(duì)地面的壓力與地面對(duì)人的支持力大小相等，故人對(duì)地面的壓力大小為280N，B正確。11．(2017·甘肅天水中學(xué)模擬)身高和質(zhì)量完全相同的兩人穿同樣的鞋在同一水平面上通過一輕桿進(jìn)行頂牛比賽，企圖迫使對(duì)方后退。設(shè)甲、乙兩人對(duì)桿的推力分別是F1、F2，甲、乙兩人身體因前傾而偏離豎直方向的夾角分別為α1、α2，傾角α越大，此刻人手和桿的端點(diǎn)位置就越低，如下圖所示，若甲獲勝，則()A．F1＝F2，α1>α2 B．