【物理】2019届一轮复习人教版第三章第1讲牛顿第一定律　牛顿第三定律学案

【物理】2019届一轮复习人教版第三章第1讲牛顿第一定律　牛顿第三定律学案

考试内容范围及要求 高考统计 高考命题解读 内容 要求 说明 ‎2015‎ ‎2016‎ ‎2017‎ ‎1.考查方式 牛顿运动定律的理解和应用是高中物理教学中最重要的内容，因此从近几年高考看，考查的频率很高．不只在选择题中考查牛顿运动定律的应用，在实验和计算题中仍然是考查的重点．‎ ‎2．命题趋势 本部分内容高考命题存在以下特点和趋势：一是高考考查的重点，命题次数较多；二是题型全面：从选择题到实验题、再到计算题；三是命题趋势大体呈现以下特点：从匀变速直线运动规律的应用为重点转向动力学方法的应用为重点，趋向动力学方法和功能关系的综合应用.‎ ‎8.牛顿运动定律及其应用 Ⅱ 加速度大小不同的连接体问题的计算仅限于两个物体的情况 第6题 第14题 第9题 第3题 第13题 第14题 实验三：加速度与物体质量、物体受力的关系 第1讲　牛顿第一定律　牛顿第三定律 一、牛顿第一定律　惯性 ‎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揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律；‎ ‎②揭示了力与运动的关系：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．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．‎ 自测1　(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人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 二、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，后一个物体同时对前一个物体也施加力．‎ ‎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．表达式：F＝－F′.‎ 自测2　(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1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(　　)‎ 图1‎ 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．作用力与反作用力的合力为零 答案　AC 自测3　(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 答案　BD 命题点一　对牛顿第一定律和惯性的理解 ‎1．明确了惯性的概念 牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性，即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质．‎ ‎2．揭示了力的本质 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，而在实际情况中不受外力作用的物体是不存在的，如果物体所受的合外力等于零，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体保持静止或匀速直线运动状态．‎ ‎4．与牛顿第二定律的关系 牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的．力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答．牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律．‎ 例1　(2017·南通市第三次调研)东汉王充在《论衡·状留篇》中记述了球的运动：“圆物投之于地，东西南北，无之不可；策杖叩动，才微辄停”．关于运动和力的关系，下列说法中正确的是(　　)‎ A．力是维持物体运动的原因 B．力是改变物体惯性大小的原因 C．力是改变物体位置的原因 D．力是改变物体运动状态的原因 答案　D 解析　由题意：“圆物投之于地，东西南北，无之不可”，说明物体的运动不需要力的维持，故A错误；惯性是物体的固有属性，仅仅与物体的质量有关，与是否受力无关，故B错误；运动是改变物体位置的原因，与力无关，故C错误；由题意，“策杖叩动，才微辄停”，即 力是改变物体运动状态的原因，故D正确．‎ 变式1　一天下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了，列车进站过程中(箭头表示列车进站的方向)，他发现水面的形状如下面四个图中的(　　)‎ 答案　C 解析　列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和C中一致．‎ 命题点二　对伽利略理想实验的理解 例2　伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图2所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是(　　)‎ 图2‎ A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态 C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小 答案　A 解析　根据题意，铺垫材料的粗糙程度降低时，小球上升的最高位置升高，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上没有能量损失，因此可以上升到与O点等高的位置，而B、C、D三个选项，从题目不能直接得出，所以选项A正确．‎ 变式2　伽利略设想了一个理想实验，如图3：‎ 图3‎ ‎①减小第二个斜面的倾角，小球在这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时的高度．‎ ‎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．‎ 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．下列对理想实验各步骤顺序的排列、关于事实和推论的分类以及实验的目的的说法中，正确的是(　　)‎ A．顺序②①③④，①是事实，说明物体的运动离不开力的作用 B．顺序②③①④，②是事实，说明物体的运动不需要力来维持 C．顺序③②①④，③是事实，说明在不考虑摩擦力时小球机械能守恒 D．顺序③①②④，④是事实，说明小球将运动到与释放时相同的高度 答案　B 命题点三　对牛顿第三定律的理解 ‎1．相互作用力的特点 ‎(1)三同 ‎(2)三异 ‎(3)二无关 ‎2．一对平衡力与作用力、反作用力的比较 名称 项目　　‎ 一对平衡力 作用力与反作用力 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 例3　人站在地面上，先将两腿弯曲，再用力蹬地，就能跳离地面，人能跳起离开地面的原因是(　　)‎ A．人对地面的作用力大于地球对人的引力 B．地面对人的作用力大于人对地面的作用力 C．地面对人的作用力大于地球对人的引力 D．人除受地面的弹力外，还受到一个向上的力 答案　C 解析　人对地面的作用力大于地球对人的引力，结论虽然是对的，但不是人能跳起离开地面的原因，原因是地面对人的作用力大于地球对人的引力，故A错；人对地面的作用力与地面对人的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故B错；人离开地面前，受到地面对人的作用力和地球对人的引力，之所以能离开地面，是受到向上的合力，所以地面对人的作用力大于地球对人的引力，故C 对；人受地面的弹力外，还受一个向上的力，是不可能的，有力存在，必须有施力物体，向上的力根本找不到施力物体，故D错．‎ 变式3　(2018·射阳二中模拟)某学校教室里的磁性黑板上通常粘挂一些小磁铁，小磁铁被吸在黑板上可以用于“贴”挂图或试题答案，如图4所示．关于小磁铁，下列说法中正确的是(　　)‎ 图4‎ A．小磁铁受到的黑板吸引力大于受到的弹力才能被吸在黑板上 B．小磁铁与黑板间在水平方向上存在两对作用力与反作用力 C．小磁铁受到五个力的作用 D．小磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是一对平衡力 答案　B 拓展点　牛顿第三定律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．‎ 例4　(2018·盐城中学模拟)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5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(　　)‎ 图5‎ A．Mg＋Ff B．Mg－Ff C．Mg＋mg D．Mg－mg 答案　A 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Ff，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Ff′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得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，即FN′＝Mg＋Ff，故选项A正确．‎ 变式4　如图6所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上以水平加速度a向右加速滑行，长木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与长木板间的动摩擦因数为μ2，若长木板始终处于静止状态，重力加速度为g，则长木板对地面摩擦力的大小和方向一定为(　　)‎ 图6‎ A．μ1(m＋M)g，向左 B．μ2mg，向右 C．μ2mg＋ma，向右 D．μ1mg＋μ2Mg，向左 答案　B 解析　对m分析可知受M对它水平向左的摩擦力Ff1，由牛顿第三定律可知，m对M的摩擦力向右，大小为Ff1；对M受力分析可知，受地面对M的静摩擦力Ff2，方向向左，Ff2＝Ff1＝μ2mg，由牛顿第三定律可知，长木板对地面摩擦力大小为μ2mg，方向向右，B项正确.‎ ‎1．伽利略对自由落体运动及运动和力的关系的研究，开创了科学实验和逻辑推理结合的重要科学研究方法．图7中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(　　)‎ 图7‎ 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 答案　B 解析　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，那么位移与时间的二次方就成正比．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，运动相同位移所用时间长得多，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，得出了正确结论，故A错误，B正确；完全没有摩擦阻力的斜面实际是不存在的，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的结论，故D错误．‎ ‎2．(2018·如东县质量检测)“严禁超载，严禁超速，严禁疲劳驾驶”是预防车祸的有效办法．下列说法正确的是(　　)‎ A．汽车超速会增大汽车的惯性 B．汽车超载会减小汽车的刹车距离 C．疲劳驾驶会缩短司机的反应时间 D．汽车超载会增大汽车的惯性 答案　D ‎3．(多选)北京时间2016年9月15日晚10时04分，中国在酒泉卫星发射中心用“长征二号F－T2”火箭将“天宫二号”空间实验室成功发射升空，顺利入轨并正常开展各项科研活动，如图8所示．关于“天宫二号”与火箭起飞的情形，下列叙述正确的是(　　)‎ 图8‎ A．“天宫二号”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 B．运载火箭尾部向下喷气，喷出的气体对火箭产生反作用力，火箭获得向上的推力 C．运载火箭尾部喷出的气体对空气产生作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 D．运载火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽向下喷气，但无法获得前进的动力 答案　AB ‎4.某同学为了取出如图9所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，则(　　)‎ 图9‎ A．此同学无法取出羽毛球 B．羽毛球会从筒的下端出来 C．羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来 D．该同学是在利用羽毛球的惯性 答案　D 解析　‎ 羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球具有惯性要保持原来的静止状态，所以会从筒的上端出来，D正确．‎ ‎5.(多选)如图10所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是(　　)‎ 图10‎ A．水平力F跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力 B．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力 C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力 D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力 答案　BD 解析　水平力F跟墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，选项A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，选项B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，选项C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，选项D正确．‎