人教版高中物理一轮复习课件：3牛顿第一定律 牛顿第三定律 50页

第1讲 牛顿第一定律 牛顿第三定律 1.牛顿第一定律 (1)内容：一切物体总保持______________状态或______状态， 除非作用在它上面的___迫使它______这种状态. 匀速直线运动 静止 力 改变 考点1 牛顿第一定律 (2)意义. ①指出力不是______物体运动状态的原因，而是______物体运 动状态的原因. ②指出了一切物体都有______. 维持 改变 惯性 2.惯性 (1)定义：物体具有保持原来______________状态或______状态 的性质. (2)性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的_________， 与物体的运动情况和受力情况______. (3)量度：______是惯性大小的惟一量度，________的物体惯性 大，________的物体惯性小. 匀速直线运动 静止 固有属性 无关 质量 质量大 质量小 1.惯性和惯性定律的区别 (1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否 受力、受力的大小无关. (2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规 律. 2.牛顿第一定律的意义 (1)牛顿第一定律描述了物体不受外力时的状态，而物体不受力 的情形是不存在的，因此牛顿第一定律不是实验定律. (2)牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因. 在平直轨道上，匀速向右行驶的封闭车厢内，悬挂着一个带滴 管的盛油容器，滴管口正对车厢地板上的O点，如图所示，当滴 管依次滴下三滴油时，设这三滴油都落在车厢地板上，则下列 说法中正确的是( ) A.这三滴油落在OA之间，而且后一滴比前一滴离O点远些 B.这三滴油落在OA之间，而且后一滴比前一滴离O点近些 C.这三滴油落在OA之间同一位置上 D.这三滴油均落在O点上 【解析】选D.在匀速行驶的封闭车厢内，车和任意一滴油在水 平方向上都具有相同的运动情况，因此任意一滴油都要落在滴 管口正下方的O点，故D项正确. 考点2 牛顿第三定律 1.作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是______的，一 个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这个物 体____________.力是物体与物体间的相互作用，物体间相互作 用的这一对力通常叫做作用力和反作用力 2.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小______、 方向______、作用在______________ 3.意义：建立了相互作用物体之间的联系及作用力与________ 的相互依赖关系 相互 也施加了力 相等 相反 同一条直线上 反作用力 1．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与是否和 另外物体相互作用无关. 2.应用牛顿第三定律应注意的两个方面 (1)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第 三定律都是成立的. (2)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消 失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相互关 系”. 3.相互作用力与平衡力的比较 不 同 点 对应名称 比较内容 相 同 点 受力 物体 依赖 关系 叠加性 力的 性质 大小 方向 作用力和反 作用力 一对平衡力 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，相互依存，不 可单独存在 无依赖关系，撤除一个,另 一个可依然存在，只是不 再平衡 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 可以是同性质的力，也 可以不是同性质的力 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 (2012·湖州模拟)第十一届全国极限运动大赛滑板比赛在湖州 成功举办.在水平地面上的一名滑板运动员双脚站在滑板上以一 定的速度向前滑行，在横杆前起跳并越过杆，从而使运动员与 滑板分别从杆的上、下方通过.假设运动员和滑板在运动过程中 受到的各种阻力忽略不计，运动员能顺利完成该动作，最终仍 能落在滑板原来的位置，要使这个表演成功，运动员在起跳的 过程中有( ) A.双脚对滑板的作用力方向竖直向上 B.运动员对滑板的作用力大小等于运动员的重力 C.跳起之前运动员只受两个力作用 D.滑板对运动员的作用力方向向上偏前 【解析】选C.因为运动员在滑板向上的作用力下跳起，由作用 力与反作用力的关系可知，双脚对滑板的作用力竖直向下，A错 误；由于滑板对运动员的作用力大于运动员的重力，所以运动 员对滑板的作用力大于运动员的重力，B错误；跳起之前，运动 员只受两个力作用，C正确；滑板对运动员的作用力竖直向上， 运动员能向前运动是因为其具有惯性，D错误. 理想实验的“魅力” 【例证1】科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段.在 研究和解决问题过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科 学方法.理想实验有时更能深刻地反映自然规律,伽利略设想了 一个理想实验,如图所示,其中有一个是经验事实,其余是推论. ①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的 高度; ②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上 另一个斜面; ③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度; ④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水 平面做持续的匀速运动. 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列______(只要 填写序号即可).在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有 的则是理想化的推论,下列关于事实和推论的分类正确的是( ) A.①是事实,②③④是推论 B.②是事实,①③④是推论 C.③是事实,①②④是推论 D.④是事实,①②③是推论 【解题指南】“经验事实”和“推论”的区别有以下两点： (1)经验事实是符合实际的具体操作过程. (2)推论是在一定假设条件下的实验结果. 【自主解答】本题再现了伽利略理想实验法,即在可靠的物理事 实的基础上进行科学合理外推,将实验理想化,并符合物理规律, 得到正确结论.其正确顺序为②③①④,其中②是事实,①③④是 合理外推. 答案:②③①④ B 【总结提升】区分“理想实验”与真实实验 (1)真实的科学实验是一种实践的活动，而“理想实验”则是一 种思维的活动；前者是可以将设计通过物化过程而实现的实验， 后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的 “实验”． (2)“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想，首先，“理想实 验”是以实践为基础的．所谓的“理想实验”就是在真实的科 学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程 作出更深入一层的抽象分析．其次，“理想实验”的推理过 程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从 长期的社会实践中总结出来的，并被实践所证实了的． 【变式训练】在如图所示的实验中，可以看到，从同一高度释放 小车随着表面材料的改变而一次比一次停得远，如果表面绝对光 滑，那么我们综合伽利略的实验，通过合理外推可以得出结论： ______________. 该实验和伽利略的斜面实验都是采用了相同的_____，它是建立在 事实基础上，把经验事实与抽象思维结合在一起推测的方法. 【解析】根据伽利略的理想斜面实验，本实验中若表面绝对光 滑，小车将永远运动下去，不需要力来维持；两个实验都是理 想实验. 答案:物体的运动不需要力来维持 理想实验法 对牛顿第三定律的理解 【例证2】汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下列说法正确 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,汽车向前拉拖车的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，此时汽车对拖车向前的拉力等于拖车向后拉汽车的力 【解题指南】解答本题时，应把握以下两点： (1)拖车的运动状态由汽车的拉力和地面对其摩擦力共同决定. (2)作用力和反作用力的关系永远遵守牛顿第三定律. 【自主解答】选D.汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一 对作用力和反作用力，二者一定等大、反向，分别作用在拖车 和汽车上，故A项错；作用力和反作用力总是同时产生、同时变 化、同时消失的，故B项错；无论汽车匀速运动还是加速运动， 作用力和反作用力大小总相等，故C项错；拖车加速前进，是由 于汽车对拖车的拉力大于地面对其摩擦阻力(包括其他阻力)， 匀速前进和加速前进时，汽车对拖车向前的拉力都等于拖车向 后拉汽车的力，故D项正确. 【总结提升】解题关键是要正确理解牛顿第三定律，明确作用 力和反作用力的关系，对易错选项及错误原因具体分析如下： 易错角度 错 误 原 因 易错选A 凭主观想象，而不是按物理规律分析问题，汽车能拉 着拖车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，汽车对拖车的拉力和拖车对汽车的拉力 是作用力和反作用力，大小相等方向相反. 易错角度 错 误 原 因 易错选B 误认为汽车先拉拖车,才会产生拖车拉汽车的力,而实 际上作用力和反作用力同时产生. 易错选C 误认为作用力与反作用力的关系与物体的运动状态和 作用效果有关.而实际上无论汽车如何运动，汽车对拖 车向前的拉力都等于拖车向后拉汽车的力. 【变式训练】(2012·镇江模拟)“扳手 腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏. 如图，甲、乙两同学正在进行“扳手腕” 游戏，下列关于他们的手之间的力，说法 正确的是( ) A.甲扳赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的 作用力 B.只有当甲、乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于 乙手对甲手的作用力 C.甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对 甲手的作用力的大小关系 D.无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小等于乙手对甲手的 作用力大小 【解析】选D.甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力是一 对作用力与反作用力，大小总是相等的. 牛顿第三定律的应用 【例证3】(12分)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为多少？ 【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)箱子与环之间作用力与反作用力的特点. (2)分析每一个物体的受力情况和运动情况，并列出方程. 【规范解答】环在竖直方向上受力情况如图甲所示，受重力mg 和杆给它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆 一个竖直向下的摩擦力F′f， (3分) 故箱子在竖直方向上受力如图乙所示，受重力Mg，地面对它的 支持力FN及环给它的摩擦力F′f， (3分) 由于箱子处于平衡状态，可得: FN=Ff′+Mg=Ff+Mg. (3分) 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 弹力大小,则 FN′=Ff+Mg (3分) 答案:Ff+Mg 【总结提升】牛顿第三定律的应用方法 1.根据作用力求反作用力 (1)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，故本题可对箱子受力分析求出支持力. (2)在箱子受力分析中最容易出错的是环给箱子的力，为避免出 错，可先对环受力分析，然后结合牛顿第三定律反推环给箱子 的力. 2.研究对象的选取方法 整体法和隔离法是高中物理中最常用的方法，特别是涉及到两 个或两个以上的物体时，往往会用到此法.在本题中用到了隔离 法，把环和箱子隔离开来分别受力分析，再利用牛顿第三定律 和物体平衡的知识解出相应的结果. 【变式训练】身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水 平面上通过一轻杆进行顶牛比赛，企图迫使对方后退.设甲、乙 两人对杆的推力分别是F1、F2，甲、乙两人身体因前倾而偏离 竖直方向的夹角分别为α1、α2，倾角α越大，此刻人手和杆 的端点位置就越低，如图所示，若甲获胜，则( ) A.F1=F2，α1＞α2 B.F1＞F2，α1=α2 C.F1=F2，α1＜α2 D.F1＞F2，α1＞α2 【解析】选A.由于杆是轻杆，把杆当做甲或乙的一部分，由牛 顿第三定律可得，F1=F2，故B、D错误；甲获胜是由于甲所受地 面的最大静摩擦力大于乙，则杆对甲有向下的分量,对乙有向上 的分量,使甲对地面的压力大于乙对地面的压力,故甲端杆的端 点的位置较低，α1＞α2，故A对. 【例证】如图所示，水平力F把一个物体紧压在 墙上静止不动，以下说法中正确的是( ) A.作用力F与墙壁对物体的压力是一对作用力和反作用力 B.作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力 C.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力 D.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对作用力和反作用力 考查内容 作用力、反作用力与平衡力的区别 【规范解答】选C.作用力F与墙壁对物体的压力作用在同一物体 上，大小相等，方向相反，在一条直线上，是一对平衡力，A错 误；作用力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁 上，这两个力既不是平衡力，也不是作用力与反作用力，B错 误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力，还受墙壁对物体的 竖直向上的静摩擦力，因物体处于静止状态，故这两个力是一 对平衡力，C正确，D错误. 1.(多选)关于牛顿第一定律的说法正确的是( ) A.牛顿第一定律是理想的实验定律 B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 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 【解析】选B、D.牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律， 反映的是物体在不受力的情况下所遵循的规律，而自然界中不 受力的物体是不存在的，所以A错误；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，故C不正确；由牛顿第一定律可知， 物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须 有力的作用，所以选项B、D正确. 2.关于物体的惯性,下列说法正确的是( ) A.质量相同的两个物体,在阻力相同的情况下,速度大的不易停 下来,所以速度大的物体惯性大 B.质量相同的物体,惯性相同 C.推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力 大,所以静止的物体惯性大 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 球上惯性小 【解析】选B.惯性是物体的固有属性，惯性的大小仅由物体的 质量大小决定，与外界因素(受力与否、受力的大小与多少、运 动状态及所处环境)无关,故B对,C、D错.速度大的物体不能很快 停下来，是因为使物体从较大的速度变为静止，速度的改变量 大，需要较长的时间，并非速度大，惯性大，故A错. 3.(多选)下列叙述中正确的是( ) A.作用力与反作用力一定是同种性质的力 B.作用力与反作用力总是同时产生，同时消失 C.作用力与反作用力有时可以是平衡力 D.作用力与反作用力方向一定是相同的 【解析】选A、B.据作用力与反作用力的同性质和同时性可知， 作用力与反作用力的性质一定相同，且同时产生，同时消失，A、 B正确；作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在两 个物体上，故它们不可能是平衡力，C、D错误. 4.(多选)在滑冰场上，甲、乙两个小孩分别坐在滑冰板上，原 来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动，假定两 板与冰面间动摩擦因数相同，已知甲在冰上滑行的距离比乙远， 则( ) A.在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力 B.在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间 C.在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度 D.在分开后，甲的加速度大小等于乙的加速度大小 【解析】选C、D.本题主要考查牛顿第三定律、牛顿第二定律及 摩擦力、匀变速直线运动知识的整体运用，根据牛顿第三定律 可知，在推的过程中，作用力与反作用力大小相等，相互作用 时间相同，故A、B均错误；分开后，两者滑动摩擦力分别为 Ff1=μm1g，Ff2=μm2g，则各自的加速度分别为a1= =μg， a2= =μg，两者做匀减速直线运动的加速度大小相等，D项正 确；又根据v2=2ax可知 因为x1>x2，则v1>v2，故C正确. f2 2 F m f1 1 F m 2 1 1 2 2 2 x v x v  ， 5.如图所示，轻质弹簧上端拴一质量为m的小球， 平衡时弹簧的压缩量为x，在沿竖直方向上下振 动的过程中，当小球运动到最低点时，弹簧的 压缩量为2x，试求此时小球的加速度和弹簧对 地面的压力. 【解析】平衡时有：mg=kx，在最低点，取向上为正方向，有： 2kx-mg=ma,解得：a=g.由牛顿第三定律可知,弹簧对地面的压力 等于其弹力，故FN=2kx=2mg. 答案:g，方向竖直向上 2mg，方向竖直向下