【物理】2018届一轮复习人教版 牛顿第一定律 牛顿第三定律 学案 8页

第14课时　牛顿第一定律　牛顿第三定律(双基落实课)‎ ‎[命题者说]　高考对牛顿第一、第三定律很少单独命题，但弄清楚惯性、作用力和反作用力的关系是进一步学好物理的至关重要一环。复习本课时时，要侧重对概念和规律的理解及应用。‎ 一、物理学史 物理学家 国籍 观 点 亚里士多德 古希腊 力是维持物体运动状态的原因 伽利略 意大利 通过理想斜面实验提出力是改变物体运动状态的原因，被称为物理学中的“福尔摩斯”‎ 笛卡儿 法国 如果运动中的物体不受力的作用，它将以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不改变方向 牛顿 英国 牛顿运动定律 ‎[小题练通]‎ ‎1．(多选)(2013·海南高考)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是(　　)‎ A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变 B．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去 C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向 D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 解析：选BCD　本题考查物理学史实。亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，他的观点是错误的；伽利略通过实验与推理证明了力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，假如没有力作用在运动的物体上，物体将以原来的速度永远运动下去；同时期的笛卡尔也得出了类似的结论；牛顿在伽利略和笛卡尔的基础上，提出了惯性定律， 即认为物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。本题应选B、C、D。‎ ‎2．(多选)(2017·金华质检)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：‎ 选AD　物体不受外力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态，物体具有保持原来运动状态不变的性质叫惯性，也可以说抵抗运动状态变化的性质是惯性，A、D正确；没有力的作用时物体处于平衡状态，即物体处于静止或匀速直线运动状态，B错误；行星在圆周轨道上做匀速圆周运动，是因为受到万有引力的作用产生向心加速度，速度方向时刻在改变，C错误。‎ ‎3．(2017·武汉部分重点中学联考)伽利略和牛顿都是物理学发展史上最伟大的科学家，巧合的是，牛顿就出生在伽利略去世后第二年。下列关于力和运动关系的说法中，不属于他们观点的是(　　 )‎ A．自由落体运动是一种匀变速直线运动 ‎ B．力是使物体产生加速度的原因 C．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性 D．力是维持物体运动的原因 解析：选D　A项是伽利略的观点，B、C两项是牛顿的观点，D项是亚里士多德的观点。‎ 二、牛顿第一定律的理解 ‎1.牛顿第一定律 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. 牛顿第一定律的意义 ‎(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，但当物体受外力所受合力为零时，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，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关。‎ ‎[小题练通]‎ ‎1．判断正误 ‎(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。(×)‎ ‎(5)物体的惯性越大，状态越难改变。(√)‎ ‎2．下列说法中正确的是(　　 )‎ A．高速运动的物体不容易让它停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大 B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大 C．惯性是物体的固有属性，惯性大小只与质量有关 D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上的惯性小 解析：选C　惯性是物体的固有属性，惯性大小仅与物体的质量有关，与其他因素无关，A、B、D错误，C正确。‎ ‎3．伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图 (a)、(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是(　　 )‎ A．图(a)通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动 B．图(a)中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 C．图(b)中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成 D．图(b)的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 解析：选B　伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计时，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长得多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推。故A错误，B正确。完全没有摩擦阻力的斜面是实际不存在的，故C错误。伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持，故D错误。‎ 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。‎ 三、牛顿第三定律的理解和应用 ‎1.牛顿第三定律 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．牛顿第三定律的意义 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。‎ ‎3．作用力与反作用力的三个关系 ‎4．相互作用力与平衡力的比较 一对平衡力 一对作用力和反作用力 不同点 作用在同一物体上 作用在两个相互作用的不同物体上 力的性质不一定相同 一定是相同性质的力 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 作用效果可相互抵消 作用效果不可抵消 相同点 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 ‎[小题练通]‎ ‎1．判断正误 ‎(1)物体做自由落体运动，就是物体具有惯性的表现。(×)‎ ‎(2)物体运动的速度大小不是由物体的受力决定的。(√)‎ ‎(3)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。(×)‎ ‎(4)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。(×)‎ ‎2．(2017·福州模拟)汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下列说法中正确的是(　　 )‎ A．汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力 B．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力 C．匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力 D．拖车加速前进，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力；汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力 解析：‎ 选D　汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对相互作用力，而一对相互作用力总是大小相等，A、C错误；因一对相互作用力总是同时产生，B错误；拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力，汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力，D正确。‎ ‎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是(　　 )‎ A．(M＋m)g　　　　　　　 B．Ff＋mg C．Ff＋Mg D．Ff＋(M＋m)g 解析：选C　箱子和杆处于静止状态，由力的平衡条件得，地面对箱子的支持力FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg，根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，则：FN′＝FN＝Ff＋Mg。‎ ‎1．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大小相等，但方向相反，且作用于不同物体，所以产生的效果(运动效果或形变效果)便不同。‎ ‎(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。‎ ‎2．“转移对象法”在受力分析中的应用 由于作用力与反作用力的关系，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。‎ 一、单项选择题 ‎1．关于牛顿第一定律的说法中正确的是(　　 )‎ A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态 B．牛顿第一定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律 C．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此，物体在不受力时才有惯性 D．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因 解析：选D　牛顿第一定律揭示了两方面问题：①物体在任何时候都有惯性，故选项C错。不受力时惯性表现为物体处于静止状态或匀速直线运动状态，故选项A错。②揭示了力和运动的关系即力是改变物体运动状态的原因，所以选项D正确。牛顿第一定律揭示了这两方面问题，不只是反映惯性大小，故选项B错。‎ ‎2．关于惯性，下列说法正确的是(　　 )‎ A．静止的火车启动时速度变化缓慢，是因为火车静止时惯性大 B．战斗机投入战斗时，必须抛掉副油箱，是要减小惯性，保证其运动的灵活性 C．在绕地球运转的宇宙飞船内的物体处于失重状态，因而不存在惯性 D．快速抛出的乒乓球和网球，乒乓球运动距离小，是因为乒乓球惯性大的缘故 解析：选B　物体的质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的惯性是物体的固有属性，只与质量有关，与物体的运动状态无关，抛掉副油箱可以减小质量，B正确，A、C错误；乒乓球运动距离小是空气阻力造成的，其质量小，惯性小，D错误。‎ ‎3．一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下列关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是(　　 )‎ A．车速越大，它的惯性越大 B．车的质量越大，它的惯性越大 C．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越小 D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大 解析：选B　惯性是物体固有的一种属性，仅与质量有关，与车速无关，故A、C、D错误，B正确。‎ ‎4.如图所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是(　　 )‎ A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力 B．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力 C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力 D．人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力 解析：选B　人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力与反作用力，A错误，B正确；人所受的重力与人对体重计的压力大小相等、方向相同，既不是平衡力，也不是作用力和反作用力，C、D错误。‎ ‎5．(2017·无锡模拟)一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了。对这一现象，下列说法正确的是(　　 )‎ A．榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力，所以玻璃才碎裂 B．榔头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂 C．榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂 D．因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小 解析：‎ 选C　这里要明确作用力和反作用力的作用效果的问题，因为大小相同的力作用在不同的物体上效果往往不同，所以不能从效果上去比较作用力与反作用力的大小关系。故C正确。‎ ‎6.(2017·黄冈模拟)如图所示，质量为M＝‎60 kg的人站在水平地面上，用定滑轮装置将质量为m＝‎40 kg的重物送入井中。当重物以‎2 m/s2的加速度加速下落时，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则人对地面的压力大小为(g取‎10 m/s2)(　　 )‎ A．200 N　　　　　　　　　　 B．280 N C．320 N D．920 N 解析：选B　设人对绳的拉力大小为F，对重物m应用牛顿第二定律得mg－F＝ma；由牛顿第三定律可知，绳对人向上的拉力F′与人对绳的拉力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，解得FN＝Mg－mg＋ma＝280 N，由牛顿第三定律可知，人对地面的压力与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为280 N，B正确。‎ 二、多项选择题 ‎7.如图所示为英国人阿特伍德设计的装置，不考虑绳与滑轮的质量，不计轴承、绳与滑轮间的摩擦。初始时两人均站在水平地面上，当位于左侧的甲用力向上攀爬时，位于右侧的乙始终用力抓住绳子，最终至少一人能到达滑轮。下列说法中正确的是(　　 )‎ A．若甲的质量较大，则乙先到达滑轮 B．即使甲的质量较大，甲、乙也同时到达滑轮 C．若甲、乙质量相同，则甲、乙同时到达滑轮 D．若甲、乙质量相同，则甲先到达滑轮 解析：选AC　由于滑轮光滑，甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力，若甲的质量大，则由甲拉绳子的力等于乙受到的绳子拉力，得甲攀爬时乙的加速度大于甲，所以乙会先到达滑轮，选项A正确，选项B错误；若甲、乙的质量相同，甲用力向上攀爬时，甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力，甲、乙具有相同的加速度和速度，所以甲、乙应同时到达滑轮，选项C正确，选项D错误。‎ ‎8.在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是(　　 )‎ A．小车匀速向左运动 B．小车可能突然向左加速 C．小车可能突然向左减速 D．小车可能突然向右减速 解析：选BD　原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①原来小车向左运动，突然加 速，碗中水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出。②‎ 原来小车向右运动，突然减速，碗中水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出，故B、D正确。‎ ‎9．(2017·唐山模拟)牛顿在总结C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成了完整的牛顿力学体系。下列关于作用力和反作用力的说法正确的是(　　 )‎ A．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力 B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡 C．人推车前进，人对车的作用力大小等于车对人的作用力大小 D．物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等 解析：选CD　由作用力和反作用力的同时性知，A错误；B项中两力为作用力和反作用力，B错误；作用力和反作用力大小相等，C、D正确。‎ ‎10.如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢者。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法不正确的是(　　 )‎ A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利 解析：选ABD　根据牛顿第三定律可知甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，A错误；因为甲和乙的力作用在同一个物体上，B错误；设绳的张力为F，根据牛顿第二定律a＝知，若m甲>m乙，则a甲