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第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第1講 牛頓第一定律 牛頓第三定律,知識(shí)點(diǎn)1 牛頓第一定律 Ⅱ 【思維激活1】在向前行駛的客車上,某時(shí) 刻駕駛員和乘客的身體姿勢(shì)如圖所示,則 對(duì)客車運(yùn)動(dòng)情況的判斷正確的是( ) A.客車一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.客車一定做勻速直線運(yùn)動(dòng) C.客車可能是突然減速 D.客車可能是突然加速,【解析】選C。由圖中可以看出,駕駛員和乘客向前傾,說明駕駛員和乘客相對(duì)于車廂有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以客車可能突然減速、剎車或由靜止?fàn)顟B(tài)突然倒車,故選項(xiàng)C正確。,【知識(shí)梳理】 1.牛頓第一定律： (1)內(nèi)容：一切物體總保持_____________狀態(tài)或_____狀態(tài), 除非作用在它上面的力迫使它_____這種狀態(tài)。 (2)意義。 ①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有_____,因此牛頓第 一定律又叫_________。 ②揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：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。,勻速直線運(yùn)動(dòng),靜止,改變,慣性,慣性定律,改變,加速度,維持,2.慣性： (1)定義：物體具有保持原來_____________狀態(tài)或_____狀態(tài) 的性質(zhì)。 (2)慣性的兩種表現(xiàn)。 ①物體不受外力作用時(shí),其慣性表現(xiàn)在保持靜止或_________ _____狀態(tài)。 ②物體受外力作用時(shí)其慣性表現(xiàn)在反抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的_____。 (3)量度：_____是慣性大小的唯一量度,_______的物體慣性 大,_______的物體慣性小。 (4)普遍性：慣性是物體的_________,一切物體都具有慣性,與 物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況_____(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。,勻速直線運(yùn)動(dòng),靜止,勻速直線,運(yùn)動(dòng),改變,質(zhì)量,質(zhì)量大,質(zhì)量小,無關(guān),固有屬性,知識(shí)點(diǎn)2 牛頓第三定律 Ⅱ 【思維激活2】如圖是利用計(jì)算機(jī)記錄的“嫦娥二號(hào)”發(fā)射時(shí),火箭和地面的作用力和反作用力變化圖線,根據(jù)圖線可以得出的結(jié)論是( ) A.作用力大時(shí),反作用力小 B.作用力和反作用力的方向總是相反的 C.作用力和反作用力是作用在同一個(gè)物體上的 D.牛頓第三定律在物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)不再適用,【解析】選B。作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,分別作用在兩個(gè)物體上,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確;牛頓第三定律反映的規(guī)律與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,【知識(shí)梳理】 1.作用力和反作用力：兩個(gè)物體之間的作用總是_____的,一 個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力,另一個(gè)物體同時(shí)對(duì)這個(gè)物體也 施加了力。 2.作用力和反作用力的特點(diǎn)： (1)大小_____; (2)方向_____; (3)作用在_____________。,相互,相等,相反,同一條直線上,3.表達(dá)式：_______。 4.意義：建立了相互作用物體之間的聯(lián)系及作用力與_________ 的相互依賴關(guān)系。,F=-F′,反作用力,【微點(diǎn)撥】 1.對(duì)慣性的三點(diǎn)提醒： (1)慣性的有無與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力情況無關(guān)。 (2)慣性不是慣性定律,慣性是物體的固有屬性,而慣性定律是涉及物體運(yùn)動(dòng)的一條動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 (3)慣性取決于物體的質(zhì)量,慣性定律取決于物體是否受力。,2.作用力與反作用力的三個(gè)易混點(diǎn)： (1)兩個(gè)大小相等、方向相反、作用在同一直線上的力不一定是作用力與反作用力。 (2)作用力與反作用力的關(guān)系不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化。 (3)作用力與反作用力不是一對(duì)平衡力。平衡力是作用在同一物體上的力,作用力與反作用力是作用在兩個(gè)不同物體上的同一性質(zhì)的力。,考點(diǎn)1 對(duì)牛頓第一定律的理解 1.揭示了物體的一種固有屬性：牛頓第一定律揭示了物體所具有的一個(gè)重要屬性——慣性。 2.揭示了力的本質(zhì)：牛頓第一定律明確了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。,深化 理解,3.揭示了物體不受力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：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,當(dāng)物體受外力但所受合力為零時(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)。,【題組通關(guān)方案】 【典題1】(多選)(2013·海南高考)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“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論：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 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),既不停下來也不偏離原來的方向 D.牛頓認(rèn)為,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),【解題探究】 (1)亞里士多德對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)是怎樣的? 提示：亞里士多德認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持。 (2)牛頓第一定律是在哪些理論基礎(chǔ)上得出的? 提示：伽利略通過實(shí)驗(yàn)推翻了亞里士多德的錯(cuò)誤結(jié)論,笛卡兒對(duì)伽利略的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了完善,牛頓總結(jié)了伽利略和笛卡兒的理論,得出了牛頓第一定律。,【典題解析】選B、C、D。亞里士多德認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持,A錯(cuò)誤;牛頓根據(jù)選項(xiàng)B中伽利略的正確觀點(diǎn)和選項(xiàng)C中笛卡兒的正確觀點(diǎn),得出了選項(xiàng)D的正確觀點(diǎn),選項(xiàng)B、C、D正確。,【通關(guān)1+1】 1.伽利略用兩個(gè)對(duì)接的斜面,一個(gè)斜面 固定,讓小球從固定斜面上滾下,又滾 上另一個(gè)傾角可以改變的斜面,斜面傾 角逐漸改變至零,如圖所示。伽利略設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是為了說明 ( ) A.如果沒有摩擦,小球?qū)⑦\(yùn)動(dòng)到與釋放時(shí)相同的高度 B.如果沒有摩擦,物體運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒 C.維持物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)并不需要力 D.如果物體不受到力,就不會(huì)運(yùn)動(dòng),【解析】選C。伽利略設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是為了說明維持物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)并不需要力,選項(xiàng)C正確。,2.(多選)(2012·新課標(biāo)全國卷)伽利略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動(dòng) 的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn),提出了慣性的概念,從而奠定了牛頓力學(xué)的 基礎(chǔ)。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),【解析】選A、D。物體不受外力時(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,也可以說物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性,故A、D選項(xiàng)正確。沒有力的作用,即物體處于平衡狀態(tài)——靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。行星在圓周軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到萬有引力的作用產(chǎn)生向心加速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】 1.在物理學(xué)史上,正確認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系且推翻“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這個(gè)觀點(diǎn)的物理學(xué)家及建立慣性定律的物理學(xué)家分別是( ) A.亞里士多德、伽利略 B.伽利略、牛頓 C.伽利略、愛因斯坦 D.亞里士多德、牛頓,【解析】選B。伽利略通過斜面實(shí)驗(yàn)正確認(rèn)識(shí)了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,從而推翻了亞里士多德“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的錯(cuò)誤觀點(diǎn);牛頓在歸納總結(jié)伽利略、笛卡兒等科學(xué)家的結(jié)論基礎(chǔ)上得出了經(jīng)典的牛頓第一定律,即慣性定律,故選項(xiàng)B正確。,2.下列關(guān)于慣性的各種說法中,你認(rèn)為正確的是( ) A.拋出去的標(biāo)槍、手榴彈等是靠慣性向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)的 B.在完全失重的情況下,物體的慣性將消失 C.物體只有靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才有慣性 D.材料不同的兩個(gè)物體放在地面上,用一個(gè)相同的水平力分別推它們,則難以推動(dòng)的物體慣性大,【解析】選A。任何物體都具有慣性,慣性是物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),A正確。物體在任何情況下都有慣性,慣性的有無與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),B、C錯(cuò)誤。放在地面上的物體難以推動(dòng)是地面對(duì)物體的靜摩擦力造成的,D錯(cuò)誤。,【學(xué)科素養(yǎng)升華】 牛頓第一定律的應(yīng)用技巧 (1)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。 (2)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。,考點(diǎn)2 牛頓第三定律的理解與應(yīng)用 1.作用力與反作用力的“三同、三異、三無關(guān)”： (1)“三同”：①大小相同;②性質(zhì)相同;③變化情況相同。 (2)“三異”：①方向不同;②受力物體不同;③產(chǎn)生效果不同。 (3)“三無關(guān)”：①與物體的種類無關(guān);②與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān);③與是否和另外物體相互作用無關(guān)。,拓展 延伸,2.一對(duì)平衡力與作用力、反作用力的比較：,【題組通關(guān)方案】 【典題2】(2014·南寧模擬)手拿一個(gè)錘頭敲在一塊玻璃上把玻璃打碎了。對(duì)于這一現(xiàn)象,下列說法正確的是( ) A.錘頭敲玻璃的力大于玻璃對(duì)錘頭的作用力,所以玻璃才碎裂 B.錘頭受到的力大于玻璃受到的力,只是由于錘頭能夠承受比玻璃更大的力才沒有碎裂 C.錘頭和玻璃之間的作用力應(yīng)該是等大的,只是由于錘頭能夠承受比玻璃更大的力才沒有碎裂 D.因?yàn)椴磺宄N頭和玻璃的其他受力情況,所以無法判斷它們之間的相互作用力的大小,【解題探究】 (1)錘頭敲玻璃的力與玻璃對(duì)錘頭的作用力是什么關(guān)系? 提示：錘頭敲玻璃的力與玻璃對(duì)錘頭的作用力是作用力與反作用力,大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。 (2)能根據(jù)力的作用效果比較作用力與反作用力的大小關(guān)系嗎? 提示：作用力與反作用力的效果往往是不同的,不能根據(jù)作用效果比較作用力與反作用力的大小關(guān)系。,【典題解析】選C。錘頭對(duì)玻璃的作用力和玻璃對(duì)錘頭的作用力為作用力與反作用力關(guān)系,大小一定相等,但相同大小的力作用在不同物體上的效果往往是不同的,所以不能從效果上去比較作用力與反作用力的大小關(guān)系,故選項(xiàng)C正確。,【通關(guān)1+1】 1.(拓展延伸)結(jié)合【典題2】回答下列問題： (1)錘頭敲在玻璃上,先有錘頭對(duì)玻璃的作用力,后有玻璃對(duì)錘頭的作用力嗎? 提示：錘頭敲玻璃的力與玻璃對(duì)錘頭的作用力是作用力與反作用力,而作用力與反作用力是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失的。 (2)錘頭敲玻璃的力與玻璃對(duì)錘頭的力是同一性質(zhì)的力,還是不同性質(zhì)的力? 提示：作用力和反作用力一定是同一性質(zhì)的力。,2.(多選)(2014·茂名模擬)跳高運(yùn)動(dòng)員從地面起跳的瞬間,下列說法中正確的是( ) A.運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力 B.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力 C.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力 D.運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大小等于運(yùn)動(dòng)員受到的重力 【解析】選A、B。運(yùn)動(dòng)員起跳的瞬間向上做加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得N-mg=ma,故地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員的重力,由牛頓第三定律得運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力等于地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力,選項(xiàng)A、B正確,C、D錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】 1.汽車?yán)宪囋谄街钡墓飞线\(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是 ( ) A.汽車能拉著拖車前進(jìn)是因?yàn)槠噷?duì)拖車的拉力大于拖車對(duì)汽車的拉力 B.汽車先對(duì)拖車施加拉力,然后才產(chǎn)生拖車對(duì)汽車的拉力 C.勻速前進(jìn)時(shí),汽車對(duì)拖車的拉力等于拖車向后拉汽車的力;加速前進(jìn)時(shí),汽車對(duì)拖車的拉力大于拖車向后拉汽車的力 D.拖車加速前進(jìn)是因?yàn)槠噷?duì)拖車的拉力大于地面對(duì)拖車的摩擦阻力,汽車加速前進(jìn)是因?yàn)榈孛鎸?duì)汽車向前的作用力大于拖車對(duì)它的拉力,【解析】選D。汽車對(duì)拖車的拉力與拖車對(duì)汽車的拉力是一對(duì)相互作用力,而一對(duì)相互作用力總是大小相等的,所以A、C均錯(cuò)誤;因一對(duì)相互作用力總是同時(shí)產(chǎn)生的,所以B錯(cuò)誤;拖車加速前進(jìn)是因?yàn)槠噷?duì)拖車的拉力大于地面對(duì)拖車的摩擦阻力,汽車加速前進(jìn)是因?yàn)榈孛鎸?duì)汽車向前的作用力大于拖車對(duì)它的拉力,所以D正確。,2.如圖所示,物塊P與木板Q疊放在水平 地面上,木板Q對(duì)物塊P的支持力的反作 用力是( ) A.物塊P受到的重力 B.地面對(duì)木板Q的彈力 C.物塊P對(duì)木板Q的壓力 D.地球?qū)δ景錛的吸引力 【解析】選C。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,所以Q對(duì)P的支持力的反作用力是P對(duì)Q的壓力,選項(xiàng)C正確。,【學(xué)科素養(yǎng)升華】 應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注意的問題 (1)對(duì)于任何物體,在任何條件下牛頓第三定律都是成立的。不能錯(cuò)誤地認(rèn)為只有物體受力平衡時(shí),牛頓第三定律才成立。 (2)作用力與反作用力雖然等大反向,但因所作用的物體不同,所產(chǎn)生的效果往往不同。 (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。,【資源平臺(tái)】作用力、反作用力與一對(duì)平衡力的區(qū) 別如圖所示,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,【解析】選B。人對(duì)體重計(jì)的壓力與體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)作用力和反作用力,選項(xiàng)B正確、A錯(cuò)誤;人所受重力和人對(duì)體重計(jì)的壓力大小相等,方向相同,既不是一對(duì)作用力與反作用力,也不是一對(duì)平衡力,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。,思想方法之3 轉(zhuǎn)換對(duì)象法在受力分析中的妙用 1.方法概述：轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法是當(dāng)將A物體作為研究對(duì)象無法求解結(jié)果時(shí),可以選與A相互作用的物體B為研究對(duì)象進(jìn)行求解的方法,該方法往往用到牛頓第三定律。 2.一般解題思路： (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。,【案例剖析】典題例證 深度剖析 【典題1】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+f B.Mg-f C.Mg+mg D.Mg-mg,【精講精析】選A。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,故選項(xiàng)A正確。,【典題2】(2014·天水模擬)如圖所示,傾角為θ的斜面體放在水平地面上,質(zhì)量為m的光滑小球放在墻與斜面體之間處于平衡狀態(tài),求小球?qū)π泵骟w的壓力大小和地面對(duì)斜面體的摩擦力大小。,【精講精析】小球?qū)π泵骟w的壓力和斜面體對(duì)小球的支持力是一對(duì)作用力和反作用力,由于斜面體的受力情況難以確定,故以小球?yàn)檠芯繉?duì)象分析小球?qū)π泵骟w壓力的反作用力;地面對(duì)斜面體的摩擦力,可選小球和斜面體整體為研究對(duì)象分析求得。,小球受力如圖甲所示,由平衡條件得： 豎直方向： N1cosθ-mg=0 水平方向： N2-N1sinθ=0 對(duì)整體受力分析如圖乙所示,由平衡條件得：,水平方向：f-N2=0 解得：N1= f=mgtanθ 由牛頓第三定律得小球?qū)π泵骟w的壓力為 N1′=N1= 答案： mgtanθ,【自我小測(cè)】小試身手 固本強(qiáng)基 1.(多選)用手托著一塊磚,開始靜止不動(dòng),當(dāng)手突然向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),磚對(duì)手的壓力( ) A.一定小于手對(duì)磚的支持力 B.一定等于手對(duì)磚的支持力 C.一定大于手對(duì)磚的支持力 D.一定大于磚的重力,【解析】選B、D。磚對(duì)手的壓力與手對(duì)磚的支持力是一對(duì)相互作用力,大小相等,故B正確,A、C錯(cuò)誤;由于手托磚向上加速,則手對(duì)磚的支持力一定大于磚的重力,即磚對(duì)手的壓力一定大于磚的重力,故D正確。,2.如圖所示,用細(xì)線將A物體懸掛在頂板上,B物體放在 水平地面上。A、B間有一勁度系數(shù)為100N/m的輕彈簧, 此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)了2cm。已知A、B兩物體的重力分別是 3N和5N。則細(xì)線的拉力及B對(duì)地面的壓力分別是( ) A.8N和0N B.5N和7N C.5N和3N D.7N和7N 【解析】選C。對(duì)A由平衡條件得T-GA-kx=0,解得T=GA+kx =3N+100×0.02N=5N,對(duì)B由平衡條件得kx+N-GB=0,解得N=GB-kx=5N-100×0.02N=3N,由牛頓第三定律得B對(duì)地面的壓力是3N,故選項(xiàng)C正確。,