高考物理复习第三章第1讲牛顿第一定律、牛顿第三定律讲义（含解析）新人教版 11页

牛顿第一定律、牛顿第三定律全国卷3年考情分析考点内容考纲要求三年考题201620172018牛顿运动定律及其应用Ⅱ卷ⅠT18，力与运动的关系卷ⅢT20，牛顿第二定律的应用卷ⅠT25，牛顿第二定律的应用卷ⅡT25，牛顿运动定律的应用卷ⅢT25，牛顿运动定律的应用卷ⅠT15，牛顿第二定律的应用卷ⅡT24，牛顿第二定律的应用超重与失重Ⅰ实验四：验证牛顿运动定律卷ⅢT23卷ⅠT22第1讲　牛顿第一定律、牛顿第三定律[基础知识·填一填][知识点1]　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　.n判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)牛顿第一定律不能用实验验证．(√)(2)在水平面上滑动的木块最终停下来，是因为没有外力维持木块运动的结果．(×)(3)物体运动时受到惯性力的作用．(×)(4)物体匀速运动时才有惯性，加速时没有惯性．(×)[知识点2]　牛顿第三定律　1．作用力与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，另一个物体同时对这个物体也施加了力．2．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　.3．意义建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)由于作用力与反作用力大小相等，方向相反，所以作用效果可以抵消，合力为零．(×)(2)人走在松软的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力．(×)(3)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．(√)[教材挖掘·做一做]1．(人教版必修1P69图4.1－2改编)2018冰壶世界杯首站苏州站于9月12日在苏州奥林匹克体育中心打响．如图，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”，这里所指的“本领”是冰壶的惯性，则惯性的大小取决于(　　)A．冰壶的速度　　　　B．冰壶的质量C．冰壶受到的推力D．冰壶受到的阻力答案：B2．(人教版必修1P70科学漫步改编)(多选)小华坐在一列正在行驶的火车车厢里，突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动，假设桌面是光滑的，则下列说法正确的是n(　　)A．小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动B．小球所受的合力为0，以地面为参考系，小球的运动状态并没有改变C．火车一定是在向前加速D．以火车为参考系，此时牛顿第一定律已经不能适用解析：BCD　[小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，若突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动，是小球相对于火车向后运动，说明火车正在向前做加速运动，小球在水平方向并不受力的作用，故A错误，C正确；小球在水平方向并不受力的作用，小球所受的合力为0，以地面为参考系，小球的运动状态并没有改变，故B正确；牛顿运动定律适用于惯性参考系，此时，火车做加速运动，不再是惯性参考系，所以牛顿第一定律已经不再适用，故D正确．]3．(人教版必修1P70第1至3题改编)(多选)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是(　　)A．飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标B．地球自西向东自转，你向上跳起来后，还会落到原地C．安全带的作用是防止汽车刹车时由于惯性作用发生危险D．有的同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力答案：BC4．(人教版必修1P82做一做改编)(多选)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果(如图所示)，分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论正确的是(　　)A．作用力与反作用力同时产生B．作用力与反作用力作用在同一物体上C．作用力与反作用力大小相等D．作用力与反作用力方向相反答案：ACD5．(人教版必修1P84第2题改编)如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10N的金n属块，使金属块部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)．若弹簧测力计的示数变为FT′＝6N，则台秤的示数(　　)A．保持不变　　　　　B．增加10NC．增加6ND．增加4N解析：D　[金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F，由弹簧测力计的示数知，浮力的大小为F＝G－FT′＝(10－6)N＝4N．根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力F′，其大小F′＝F＝4N，通过水和杯的传递，对台秤产生附加压力，所以台秤的示数增加4N．]n　　　　　　考点一　对牛顿第一定律的理解[考点解读]1．惯性的两种表现形式(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)．(2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变．2．对牛顿第一定律的三点说明(1)明确惯性的概念：牛顿第一定律提示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性．(2)揭示力的本质：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因．(3)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的．在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的．[典例赏析][典例1]　如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1＞m2)随车一起匀速运动，当车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球(　　)A．一定相碰　　　　　B．一定不相碰C．不一定相碰D．无法确定[审题指导]车停止后，两球由于惯性，仍做匀速运动．[解析]　B　[因小车表面光滑，因此小球在水平方向上不会受到外力作用，原来两小球与小车有相同的速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度将不变，所以不会相碰．]　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．[题组巩固]n1．(2019·济南模拟)(多选)17世纪，意大利物理学家伽利略根据“伽利略斜面实验”指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是由于受到摩擦阻力，你认为下列陈述正确的是(　　)A．该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬的B．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律C．该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论D．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据解析：BD　[“伽利略斜面实验”是一理想实验，但是建立在真实的实验基础之上，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律，选项B正确，A错误；该实验说明亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论是错误的，选项C错误；该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据，选项D正确．]2．飞机在迫降前应该把机载的燃油放空；消防车在跑道上喷出了一条泡沫带，下列说法中正确的是(　　)A．放空燃油除了防止起火爆炸，同时也增加了飞机的惯性B．放空燃油除了防止起火爆炸，同时也减小了飞机的惯性C．喷出了一条泡沫带是为了减小飞机所受的合力D．喷出了一条泡沫带是为了减小飞机所受的阻力解析：B　[惯性的大小只跟质量有关，质量越小，惯性越小，放空燃油除了防止起火爆炸，同时也减小了飞机的惯性，选项A错误，B正确；泡沫带是给飞机降温的，没有减小飞机的合力或阻力，选项C、D错误．]3．(2019·衡水模拟)下列说法中正确的是(　　)A．物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿运动定律又叫惯性定律B．牛顿第一定律不仅适用于宏观低速物体，也可用于解决微观物体的高速运动问题C．牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a＝0条件下的特例D．伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去解析：D　[牛顿第一定律表明，物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿第一定律又叫惯性定律，A错误；牛顿运动定律都是在宏观、低速的情况下得出的结论，在微观、高速的情况下不成立，B错误；牛顿第一定律说明了两点含义，一是所有物体都有惯性，二是物体不受力时的运动状态是静止或匀速直线运动，牛顿第二定律并不能完全包容这两点意义，C错误；伽利略的理想实验是牛顿第一定律的基础，D正确．]n考点二　牛顿第三定律的理解与应用[考点解读]1．作用力与反作用力的“六同、三异、二无关”(1)“六同”：①大小相同；②性质相同；③同一直线；④同时产生；⑤同时变化；⑥同时消失．(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同．(3)“二无关”：①与物体的运动状态无关；②与是否和另外物体相互作用无关．2．一对平衡力与作用力、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个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[典例赏析][典例2]　(2019·昆明模拟)(多选)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，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜[审题指导]　(1)甲、乙两人拉力大小相等．(2)甲获胜的原因是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力．[解析]　BD　[甲对乙的拉力和乙对甲的拉力属于作用力与反作用力，总是大小相等，与甲、乙运动状态无关．故B正确，A、C错误．地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜，D正确．]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n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．[题组巩固]1．(2019·枣庄模拟)在“鸟巢欢乐冰雪季”期间，花样滑冰中的男运动员托举着女运动员一起滑行，对于此情景，下列说法正确的是(　　)A．由于男运动员稳稳地托举着女运动员一起滑行，所以男运动员对女运动员的支持力大于女运动员受到的重力B．男运动员受到的重力和冰面对他的支持力是一对平衡力C．女运动员对男运动员的压力与冰面对男运动员的支持力是一对作用力和反作用力D．男运动员对冰面的压力与冰面对他的支持力是一对作用力和反作用力解析：D　[男运动员稳稳地托举着女运动员一起滑行，在水平面内运动，竖直方向没有加速度，所以男运动员对女运动员的支持力等于女运动员受到的重力，选项A错误．男运动员除了受到重力、冰面对他的支持力外，还受到女运动员对他的压力，三个力平衡，选项B错误．女运动员对男运动员的压力与男运动员对女运动员的支持力，是一对作用力和反作用力，选项C错误．男运动员对冰面的压力与冰面对他的支持力是一对作用力和反作用力，选项D正确．]2．(2019·乐山模拟)如图所示，家用吊扇对悬挂点有拉力作用，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：B　[吊扇不转动时，吊扇对悬点的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋转时要向下扇风，即对空气有向下的压力，根据牛顿第三定律，空气也对吊扇有一个向上的反作用力，使得吊扇对悬点的拉力减小，B正确．]3．甲、乙两人质量相等，分别站在质量也相同的两条小船上．如图，开始时两船均静止，甲的力气远比乙的力气大，让甲、乙二人各自握紧绳子的一端，并用力拉对方，两人均相对船静止，则下列判断中正确的是(　　)A．甲船先到达中点B．乙船先到达中点nC．两船同时到达中点D．无法判断解析：C　[甲对绳的作用力与绳对甲的作用力是作用力和反作用力，总是等大反向．乙对绳的作用力与绳对乙的作用力是作用力和反作用力，也总是等大反向．而由轻绳状态可知，绳上的拉力大小处处相等，由此可知绳对甲、乙两人的力等大，两船运动的加速度大小时刻相等，因而同时到达中点，选项C正确．]思想方法(六)　“转移研究对象法”在受力分析中的应用方法阐述应用牛顿第三定律转移研究对象作用力与反作用力，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.[典例赏析][典例]　(2019·海口模拟)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料．一质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/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)(　　)A．510N　　　　　B．490NC．890ND．910N[思路点拨](1)明确物体间的相互作用(2)转换研究对象①求地面所受压力时，由于地面无其他信息，因此转换到求人受地面的支持力．②求绳对人的拉力时，人的受力情况复杂，因此转换到求建材所受绳的拉力．(3)根据牛顿第三定律，转换研究对象后所求的力与待求力是“等大”的，因此问题得以巧妙地解出．[解析]　B　[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＝nma.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，人对地面的压力大小与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为490N，B正确．]1．分析所求力的受力物体的受力情况和已知信息，判断该力是否可以直接求出．2．若不能直接求出，则转换研究对象，分析待求力的反作用力．3．求出其反作用力后，由牛顿第三定律确定待求力的大小、方向．[题组巩固]1．(2019·保定模拟)(多选)如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则(　　)A．箱子对木板的摩擦力方向向右B．木板对地面的摩擦力方向向左C．木板对地面的压力大小为3mgD．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg解析：AC　[以箱子为研究对象，水平方向上，木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡，所以，木板对箱子的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律，箱子对木板的摩擦力方向向右，选项A正确；以整体为研究对象，地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡，所以地面对木板的支持力为3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg，选项C正确，D错误；以整体为研究对象，地面对木板的摩擦力为0，所以木板对地面的摩擦力为0，选项B错误．]2．(2019·南昌模拟)(多选)如图所示，物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上，a、b均处于静止状态，下列说法正确的是(　　)A．a对墙壁的摩擦力方向向下B．b对a的摩擦力方向向上C．增大水平推力F，a对墙壁的摩擦力变大D．增大水平推力F，b对a的摩擦力不变解析：AD　[以b为研究对象，在竖直方向上，b受到的重力与a给它的摩擦力平衡，n所以a对b的摩擦力方向向上，大小始终等于mbg，根据牛顿第三定律，b对a的摩擦力方向向下，大小始终等于mbg，选项B错误，D正确．以整体为研究对象，在竖直方向上，墙对a的摩擦力与整体所受的重力平衡，所以，墙对a的摩擦力方向向上，大小始终等于mag＋mbg，根据牛顿第三定律，a对墙的摩擦力方向向下，大小始终等于mag＋mbg，选项A正确，C错误．]3．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的竖直竿，竿上有一质量为m的人可以看成质点，当此人沿着竖直竿以加速度a加速下滑时，竿对地面上的人的压力大小为(　　)A．(M＋m)g＋ma　　　　　B．(M＋m)g－maC．(M＋m)gD．(M－m)g解析：B　[对竿上的人分析，根据牛顿第二定律得：mg－f＝ma，解得：f＝mg－ma，则由牛顿第三定律知人对竿的摩擦力为：f′＝f＝mg－ma，对竿分析，根据共点力平衡得：N＝Mg＋f′＝(M＋m)g－ma.由牛顿第三定律得竿对地面上的人的压力大小为(M＋m)g－ma，故B正确，A、C、D错误．]