【物理】2018届一轮复习人教版牛顿第1定律牛顿第3定律学案

【物理】2018届一轮复习人教版牛顿第1定律牛顿第3定律学案

第三章 牛顿运动定律 ‎【考情微解读】‎ 第1讲　牛顿第一定律　牛顿第三定律 知|识|梳|理 微知识❶ 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．成立条件：物体不受外力作用。‎ ‎3．意义 ‎(1)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。‎ ‎(2)指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因。‎ 微知识❷ 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．性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。‎ ‎3．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。‎ 微知识❸ 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相互的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一物体也施加了力 ‎。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。‎ 基|础|诊|断 一、思维诊断 ‎1．只有运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性(×)‎ ‎2．牛顿第一定律不能用实验验证(√)‎ ‎3．先有作用力后有反作用力(×)‎ ‎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(×)‎ ‎5．牛顿第三定律中的“总是” 说明对于任何物体，在任何情况下定律都是成立的(√)‎ 二、对点微练 ‎1．(牛顿第一定律)下列说法正确的是(　　)‎ A．物体不受外力作用时，一定处于静止状态 B．要物体运动必须有力作用，没有力的作用，物体将静止 C．要物体静止必须有力作用，没有力的作用，物体将运动 D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态 解析　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，B、C错误。物体不受外力作用时，将处于匀速直线运动状态或静止状态，A错误，D正确。‎ 答案　D ‎2．(惯性)关于惯性，下列说法正确的是(　　)‎ A．磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了 B．卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了 C．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼的惯性，使铁饼飞得更远 D．月球上物体的重力只有在地球上的1/6，但是惯性没有变化 解析　惯性只与质量有关，与速度无关，A、C错误；失重或重力加速度发生变化时，物体质量不变，惯性不变，所以B错误，D正确。‎ 答案　D ‎3．(牛顿第三定律)(多选)用手托着一块砖，开始静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力大小说法正确的是(　　)‎ A．一定小于手对砖的支持力大小 B．一定等于手对砖的支持力大小 C．一定大于手对砖的支持力大小 D．一定大于砖的重力大小 解析　砖对手的压力与手对砖的支持力是一对作用力、反作用力，其大小一定相同，故A、C错误，B正确；当手突然向上加速时，砖的加速度方向向上，故有手对砖的支持力大小大于砖的重力大小，再由牛顿第三定律可得，砖对手的压力大小也一定大于砖的重力大小，故D正确。‎ 答案　BD ‎1.指出了物体的一种固有性质 牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体总是保持原有运动状态不变的一种性质。‎ ‎2．揭示了力的本质 牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。‎ ‎3．揭示了物体不受力作用时的运动状态 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。‎ 题组突破 ‎1－1.(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。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　物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性，即物体抵抗运动状态变化的性质，则A项正确。没有力的作用，物体可能保持匀速直线运动状态或静止状态，则B错。行星在圆周轨道上保持匀速率运动是由于受到改变运动状态的向心力作用，其运动状态是不断变化的，则C错。D项符合惯性定义，是正确的。‎ 答案　AD ‎1－2.伽利略用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从固定斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示。伽利略设计这个实验的目的是说明(　　)‎ A．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度 B．如果没有摩擦，物体运动时机械能守恒 C．维持物体做匀速直线运动并不需要力 D．如果物体不受到力，就不会运动 解析　在伽利略理想斜面实验中，“小球从两个对接的斜面中的固定斜面滚下后将滚上另一个斜面”是经验事实；“如果没有摩擦小球将运动到与释放时相同的高度”是推论；“减小第二个斜面的倾角小球在斜面上滑行的距离更长”也是推论；“当第二个斜面的倾角为零时，小球将沿水平面做匀速直线运动而不需要力来维持”是外推的结果。本实验是为了否定亚里士多德的观点，揭示物体的运动不需要力来维持，所以C正确，A、B、D均错误。‎ 答案　C ‎(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进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，则物体受到的合外力必然不为零。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。‎ 核心微讲 ‎1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”‎ ‎2．一对平衡力与一对相互作用力的比较 类别 一对平衡力 一对相互作用力 不同点 作用在同一个物体上 分别作用在两个不同的物体上 力的性质不一定相同 力的性质一定相同 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一直线上 ‎3.应用牛顿第三定律时应注意的问题 ‎(1)定律中的“总是”二字说明对于任何事物，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。‎ 典例微探 ‎【例】　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，从而与牛顿第一和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，人对车的作用力大于车对人的作用力 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 解题导思：‎ ‎(1)作用力与反作用力一定是同时产生、同时变化、同时消失的吗？‎ 答：是。‎ ‎(2)当物体做变速运动时作用力与反作用力大小仍然相等的说法正确吗？为什么？‎ 答：对，作用力与反作用力大小相等永远成立。‎ 解析　作用力和反作用力是同时产生的，A错误；物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力，不是一对平衡力，B错误；人推车前进，人对车的作用力与车对人的作用力大小相等，C错误；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是一对作用力和反作用力，始终大小相等，且与速度大小无关，D正确。‎ 答案　D 题组微练 ‎2－1.(多选)下面关于飞船与火箭起飞的情形，叙述正确的是(　　)‎ A．火箭尾部向下喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力 B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C．火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向下喷气，但也无法获得前进的动力 D．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力 解析　火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即火箭上升的推力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层，是否在空气中飞行无关，故选项B、C错误，A正确；当飞船进入轨道后，飞船与地球之间仍然存在着相互吸引力，即地球吸引飞船，飞船也吸引地球，这是一对作用力和反作用力，故选项D正确。‎ 答案　AD ‎2－2.物体静止于一斜面上，如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力 B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力 C．物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力 D．物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力 解析　根据作用力和反作用力及平衡力的特点可知物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力，分别作用在斜面和物体上，因此它们是两对作用力和反作用力，故A错，B对。物体的重力是地球施加的，它的反作用力应作用在地球上，由此可知C错。对重力分解，其分力也是作用在物体上的，不可能分解为斜面上的压力，D错。‎ 答案　B 转换研究对象法在受力分析中的应用 核心微讲 如果不能直接求解物体受到的某个力时，可先求它的反作用力，如求压力时可先求支持力。在许多问题中，摩擦力的求解也是如此。可见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。‎ 母题导航 ‎【母题】　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)‎ 解析　对A受力分析如图所示，‎ 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。‎ 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 对B受力分析如图所示，‎ 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。‎ 答案　9 N 子题微练 ‎1.(多选)抖空竹是人们喜爱的一项体育活动。最早的空竹是两个如同车轮的竹筒，中间加一个转轴，由于外形对称，其重心在中间位置，初玩者能很好地找到支撑点而使之平衡。随着制作技术的发展，如图所示的不对称的空竹也受到人们的欢迎，现在大多是塑料制成的，也有天然竹木制成的。关于抖空竹，在空气阻力不可忽略的情况下，下列说法中正确的是(　　)‎ A．空竹启动前用绳子拉住提起，要保证支持力和重力在同一条直线上 B．空竹的转动是依靠绳子的拉动，绳子与转轴之间的摩擦力越大越好 C．空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和惯性作用 D．空竹从抛起到接住，转速会减小，表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动 解析　空竹启动前用绳子拉住提起时，要保证拉力和重力在同一条直线上，A正确；空竹依靠绳子拉动，但绳子与轴间摩擦力也不是越大越好，B错误；空竹抛起后上升过程中只受重力和空气阻力，C错误；因空气阻力的影响，抛起的空竹的转速会减小，故表演时要继续牵拉绳子使其加速转动，D正确。‎ 答案　AD ‎2.如图所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体使其沿斜面向下匀速运动，斜面体始终静止，则下列说法正确的是(　　)‎ A．地面对斜面体的摩擦力大小为Fcosθ B．地面对斜面体的支持力为(M＋m)g C．物体对斜面体的摩擦力的大小为F D．斜面体对物体的作用力竖直向上 解析　由于斜面体和物体都处于平衡状态，将斜面体和物体看成一个整体，由受力情况可得：地面对斜面体的摩擦力大小为Fcosθ，地面对斜面体的支持力大小为(M＋m)g＋Fsinθ，故A对，B错；隔离物体进行受力分析，物体对斜面体的摩擦力大小为F＋mgsinθ，故C错；将斜面体作为施力物体，则斜面体对物体的作用力即为物体受到的支持力与摩擦力的合力，由力的合成可知斜面体对物体的作用力与物体的重力和F的合力大小相等、方向相反，故斜面体对物体的作用力不在竖直方向上，D错。‎ 答案　A ‎1．不同类型的汽车在同一条水平公路上直线行驶，则下列说法正确的是(　　)‎ A．车速越大的汽车，它的惯性越大 B．质量越大的汽车，它的惯性越大 C．车速越大的汽车，紧急刹车后滑行的路程越短 D．质量越大的汽车，紧急刹车后滑行的路程越长 解析　质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大，B正确，A错误；紧急刹车后，汽车做匀减速直线运动，此时v＝2μgs，由此可知速度越大的汽车，滑行的路程越长，与汽车的质量无关，C、D错误。‎ 答案　B ‎2．(多选)用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的相互作用”。把两个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。观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，可以得到以下实验结论(　　)‎ A．作用力与反作用力同时存在 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 解析　由题图可知：两个力传感器的相互作用力属于作用力和反作用力，它们同时存在、大小相等、方向相反、作用在两个物体上，故A、C、D正确。‎ 答案　ACD ‎3．(多选)如图所示，猎人非法猎猴，用两根轻绳将猴子悬于空中，猴子处于静止状态。以下相关说法正确的是(　　)‎ A．猴子受到三个力的作用 B．绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡 C．地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力 D．人将绳子拉得越紧，猴子受到的合力越大 解析　猴子受重力和两个拉力的作用，所以选项A正确；绳子拉猴子的力与猴子拉绳的力是一对作用力与反作用力，B错误；地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力，选项C正确，猴子处于平衡状态，合力总为零，D错误。‎ 答案　AC