【物理】2019届一轮复习人教版 牛顿第一定律　牛顿第三定律 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 牛顿第一定律　牛顿第三定律 学案

牛顿运动定律 第10课时　牛顿第一定律　牛顿第三定律 考点1　对牛顿第一定律的理解和应用 ‎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．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。‎ ‎4．适用范围 惯性参考系。‎ ‎5．对牛顿第一定律的应用注意 ‎(1)牛顿第一定律不是一个实验定律，因实验不能直接证明，而是牛顿通过演绎、归纳、科学推理出来的。‎ ‎(2)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)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。‎ ‎(4)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。‎ ‎1．(人教版必修1 P70·T1～T3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　BC 解析　飞机投下炸弹后，炸弹具有与飞机相同的水平速度，做平抛运动，炸弹落在目标的前方，A错误；人在地球上跳起后，由于惯性，具有与地球相同速度能落回原地，B正确；同理C 正确；向上抛出的物体只受重力作用，D错误。‎ ‎2．(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 答案　D 解析　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。‎ ‎3．(2017·金华质检)(多选)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 答案　AD 解析　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。‎ 考点2　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 ‎5．对牛顿第三定律的应用注意 ‎(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。‎ ‎1．(粤教版必修1 P71·T1)沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭，泥炭是沼泽地积累的植物残体，它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷。若人下陷的过程是先加速后匀速运动，下列判断正确的是(　　)‎ A．加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对他的支持力 B．加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对他的支持力 C．人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对他的支持力 D．人对沼泽地的压力大小总等于沼泽地对他的支持力 答案　D 解析　人对沼泽地的压力和沼泽地对他的支持力，是一对相互作用力，总是大小相等，方向相反的，D正确，A、B、C错误。‎ ‎2. (2017·河南洛阳期中)(多选)如图所示，甲、乙两人在地面上进行拔河比赛，若绳子质量不计，比赛结果是甲赢，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．甲的惯性一定比乙大 B．甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力 C．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力大小相等 D．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力 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，则甲能赢得拔河比赛的胜利，可知地面的摩擦力的大小是关键，不一定甲的质量大，即甲的惯性不一定大，故A错误；绳子质量不计，甲对绳的拉力与乙对绳的拉力大小相等，故B错误，C正确；甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力，故D正确。‎ ‎3. (人教版必修1 P82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　ACD 解析　从屏幕上出现的结果来看，关于t轴对称表明作用力和反作用力大小始终相等，同时产生，同时消失，作用时间相同，一正一负说明方向相反，A、C、D正确；作用力、反作用力是作用在两个物体上，B错误。‎ 考点3　转换法在受力分析中的应用 ‎1．应用原则：在研究某些力学问题时，如果不能直接求解物体受到的某个力，可先求它的反作用力。例如，要求物体对地面的压力可先求地面对物体的支持力。‎ ‎2．优点：利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔。‎ ‎[例]　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f，则此时箱对地面的压力大小为(　　)‎ A．Mg＋f B．Mg－f C．Mg＋mg D．Mg－mg 解析　环在竖直方向上受重力及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力f，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力f′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得N＝f′＋Mg＝f＋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，即N′＝Mg＋f，A正确。‎ 答案　A 判定作用力和反作用力 ‎(1)相互性。由于力是成对出现的，看甲对乙的力，从而影响到乙对甲的力，分别作用在两个物体上，具有异体性。‎ ‎(2)因果性。通过一个物体是施力物体同时也是受力物体，认识哪是施力物体，哪是受力物体再进行分析，两个力同时产生，同时消失，也是同种性质的力。‎ 如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10 N的金属块，使金属块一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＝6 N，则台秤的示数比金属块没有浸入水前(　　)‎ A．保持不变 B．增加10 N C．增加6 N D．增加4 N 答案　D 解析　对金属块受力分析，由平衡条件可知，水对金属块的浮力为F＝G－FT＝4 N，方向竖直向上，则由牛顿第三定律可得，金属块对水的反作用力大小为F′＝4 N，方向竖直向下，所以台秤的示数比金属块没有浸入水前增加了4 N，D正确。‎ ‎1．(2017·益阳模拟)亚里士多德在其著作《物理学》中说：一切物体都具有某种“自然本性”，物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”‎ ‎。伽利略、笛卡尔、牛顿等人批判地继承了亚里士多德的这些说法，建立了新物理学。新物理学认为一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”。下列关于“惯性”和“运动”的说法中不符合新物理学的是(　　)‎ A．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动 B．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因 C．可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的 D．竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，是由于物体具有惯性 答案　C 解析　当物体不受到任何外力的时候，总保持静止或者匀速运动的状态，A正确；当物体受到外力作用的时候，物体的运动状态会发生改变，B正确；可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子需要的向心力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的，C错误；物体具有向上的速度，由于具有保持这种运动状态的惯性，虽然受到向下的重力，但物体不会立即向下运动，D正确。‎ ‎2．(2017·潍坊模拟)关于惯性的认识，以下说法正确的是(　　)‎ A．物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变 B．置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关 C．让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定时间，这是因为物体具有惯性 D．同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来需要的时间较长，说明惯性与速度有关 答案　C 解析　惯性是物质的一种属性，其大小只与物体的质量有关与其他因素无关，所以A、B、D错误，C正确。‎ ‎3．(2017·江苏徐州模拟)有句俗语叫“鸡蛋碰石头——自不量力”。在鸡蛋碰石头的过程中，以下说法中正确的是(　　)‎ A．石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是一对平衡力 B．鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大 C．虽然鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力一样大 D．虽然鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大 答案　C 解析　石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头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错误，C正确。‎ ‎4. (2017·河北定州中学月考)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 答案　B 解析　‎ 人对体重计的压力和体重计对人的支持力是人和体重计之间的相互作用力，A错误，B正确；人所受的重力的施力物体是地球，受力物体是人，人对体重计的压力的施力物体是人，受力物体是体重计，这两个力既不是平衡力也不是相互作用力，C、D错误。‎ ‎5. (2017·天津南开区期末)如图所示，手用力向下压架在两本书之间的尺子，尺子发生了弹性形变。若手对尺子的压力为N，尺子对手的弹力为N′，下列说法正确的有(　　)‎ ‎①N和N′是一对平衡力　②N和N′是一对作用力和反作用力　③N是由于尺子发生形变而产生的　④N′是由于尺子发生形变而产生的 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③‎ 答案　B 解析　手对尺子的压力为N，尺子对手的弹力为N′，这两个力作用在两个物体上，力的性质相同，是一对作用力与反作用力，故②正确，①错误；N是由于手发生形变而产生的，而N′是由于尺子发生形变而产生的，故④正确，③错误，故B正确。‎ ‎6. (2017·淄博一模)如图所示，小球C置于光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，整个装置处于静止状态。在缓慢减小木板倾角θ的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．A受到的压力逐渐变大 B．A受到的摩擦力逐渐变大 C．C对B的压力逐渐变大 D．C受到三个力的作用 答案　A 解析　以小球和凹槽为整体分析，可得木板倾角θ减小时，整体对木板的压力增大，整体受到的沿斜面方向的摩擦力减小，由作用力与反作用力的关系知A正确，B错误；由于木板缓慢移动，则小球C处于动态平衡状态，小球C始终受到重力和凹槽B的支持力两个力的作用而平衡，C对B的压力大小等于C受到的重力，故C、D错误。‎ ‎7．(2017·黑龙江哈六中四模)如图所示，a为水平输送带，b为倾斜输送带，当行李箱随输送带一起匀速运动时，下列判断中正确的是(　　)‎ A．a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与重力是一对平衡力 D．a上的行李箱受的支持力与重力是一对作用力与反作用力 答案　B 解析　a输送带上的行李箱如果受摩擦力，不可能处于平衡状态，所以只受重力和支持力，故A错误；b输送带上的行李箱受重力、支持力、摩擦力，这三个力使行李箱处于平衡状态，故B正确；b上的行李箱受的支持力与重力不是一对平衡力，故C错误；a上的行李箱受到的支持力与重力是一对平衡力，故D错误。‎ ‎8. 如图所示，两块小磁铁质量均为0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m。当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L ‎＝11 cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小。(g取10 m/s2)‎ 答案　9 N 解析　A受力如图甲所示，由平衡条件得：k(L－L0)－mg－F＝0‎ 解得：F＝－4 N 故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上，为斥力。‎ 由牛顿第三定律得A对B的作用力 F′＝－F＝4 N，方向竖直向下 B受力如图乙所示，由平衡条件得：‎ FN－mg－F′＝0‎ 解得：FN＝9 N 由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N。‎ ‎9．(2017·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 答案　B 解析　吊扇不转动时，吊扇对悬挂点的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋转时要向下扑风，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，使得吊扇对悬挂点的拉力减小，B正确。‎ ‎10．(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 答案　B 解析　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。‎ ‎11．(2017·甘肃天水中学模拟)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，如下图所示，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 答案　A 解析　杆的质量不计，可知F1、F2为两人之间的相互作用力，故F1＝F2。比赛中决定胜负的是人受到的最大摩擦力的大小，甲获胜，说明甲受到的摩擦力大，则甲对水平面的压力大于乙对水平面的压力，所以α1>α2，A正确。‎ ‎12. (2017·黄山模拟)如图所示，物块的质量m＝30 kg，细绳一端与物块相连，另一端绕过光滑的轻质定滑轮，当质量为M＝50 kg的人用T＝100 N的力竖直向下拉绳子时，滑轮左侧细绳与水平方向的夹角为53°，物体在水平面上保持静止。(已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10 m/s2)求：‎ ‎(1)人对地面的压力大小；‎ ‎(2)物块对地面的弹力大小和摩擦力大小；‎ ‎(3)细绳对滑轮的压力大小。‎ 答案　(1)400 N　(2)220 N　60 N　(3)190 N 解析　(1)人受重力、拉力和支持力，根据平衡条件，有：‎ FN＝Mg－T＝500 N－100 N＝400 N 由牛顿第三定律得FN′＝－FN，人对地面的压力大小为400 N。‎ ‎(2)物块受力如图所示，设地面对物块的弹力大小为N，地面对物块的摩擦力大小为f，由共点力平衡条件，竖直方向上有：N＋Tsin53°－mg＝0‎ 代入数据得：N＝220 N 水平方向上有：f＝Tcos53°＝60 N 由牛顿第三定律得N′＝－N，f′＝－f 物块对地面的弹力大小为220 N，摩擦力大小为60 N。‎ ‎(3)细绳对滑轮的压力等于两边绳子拉力的合力，即：‎ F＝ 代入数据得：‎ F＝＝60 N≈190 N。‎