1、第三章 第1講 牛頓第一定律 牛頓第三定律3體系構(gòu)建考綱點(diǎn)擊1.牛頓運(yùn)動定律、牛頓定律的應(yīng)用 ()2.超重和失重 ()3.單位制 ()實(shí)驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律復(fù)習(xí)指導(dǎo)1.對本章知識的考查常以“運(yùn)動模型”為載體考查對牛頓運(yùn)動定律的理解和應(yīng)用，其中重點(diǎn)是對牛頓第二定律的考查。題型有選擇、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)等，難度中等或中等偏上。2.理解牛頓第一定律和牛頓第三定律，掌握理想化的物理分析方法。3.熟練應(yīng)用牛頓第二定律解決動力學(xué)問題及運(yùn)用超失重的知識定性分析一些力學(xué)現(xiàn)象。4.綜合運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律分析、解決多階段(過程)的運(yùn)動問題。牛頓第一定律1牛頓第一定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或

2、靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。(2)意義：指出了一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律。指出力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因。2慣性(1)定義：物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。(2)特點(diǎn)：慣性是一切物體都具有的性質(zhì)，是物體的固有屬性，與物體的運(yùn)動情況和受力情況無關(guān)。(3)量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小。1慣性和慣性定律的區(qū)別(1)慣性是物體保持原有運(yùn)動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，與物體是否受力、受力的大小無關(guān)。(2)慣性定律(牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動規(guī)律。

3、2牛頓第一定律的意義(1)牛頓第一定律描述了物體不受外力時(shí)的狀態(tài)，而物體不受力的情形是不存在的，因此牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律。(2)牛頓第一定律明確了力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。1下列對運(yùn)動的認(rèn)識正確的是()A亞里士多德認(rèn)為必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動，沒有力的作用，物體就靜止B伽利略認(rèn)為如果完全排除空氣的阻力，所有的物體將下落得同樣快C牛頓認(rèn)為力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因D伽利略根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)推論出，若沒有摩擦，在水平面上運(yùn)動的物體將保持其速度繼續(xù)運(yùn)動下去解析：選BCD力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，故選項(xiàng)A的說法不對，B、C、D正確。牛頓第

4、三定律1作用力和反作用力兩個(gè)物體之間的作用總是相互的，一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加了力，另一個(gè)物體一定同時(shí)對這個(gè)物體也施加了力。力是物體與物體間的相互作用，物體間相互作用的這一對力通常叫做作用力和反作用力。2內(nèi)容兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。3意義建立了相互作用物體之間的聯(lián)系及作用力與反作用力的相互依賴關(guān)系。對牛頓第三定律的理解(1)作用力與反作用力的比較：四同同大小無論在任何情況下，作用力和反作用力必定大小相等同直線作用力和反作用力一定在同一條直線上同性質(zhì)作用力和反作用力一定是同一性質(zhì)的力同存在作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失三不同不同

5、向作用力和反作用力的方向相反不同點(diǎn)作用力和反作用力作用在兩個(gè)物體上，力的作用點(diǎn)不同不同效果作用力和反作用力在兩個(gè)物體上的作用效果不同三無關(guān)與物體的種類無關(guān)與相互作用的兩物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)與是否與另外的物體相互作用無關(guān) (2)應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注意的問題：定律中的“總是”說明對于任何物體，在任何條件下牛頓第三定律都是成立的。牛頓第三定律說明了作用力和反作用力中，若一個(gè)產(chǎn)生或消失，則另一個(gè)必然同時(shí)產(chǎn)生或消失，否則就違背了“相互關(guān)系”。(3)相互作用力與平衡力的比較：對應(yīng)名稱比較內(nèi)容作用力和反作用力一對平衡力不同點(diǎn)受力物體作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，相互依存

6、，不可單獨(dú)存在無依賴關(guān)系，撤除一個(gè)，另一個(gè)可依然存在，只是不再平衡疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力，也可以是不同性質(zhì)的力相同點(diǎn)大小方向大小相等、方向相反、作用在同一條直線上2(2011·浙江高考)如圖311所示，甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質(zhì)量不計(jì)，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是()圖311A甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力B甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力C若甲的質(zhì)量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽

7、的勝利D若乙收繩的速度比甲快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利解析：選C根據(jù)牛頓第三定律可知甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對作用力與反作用力，選項(xiàng)A錯(cuò)；因?yàn)榧缀鸵业牧ψ饔迷谕粋€(gè)物體上，故選項(xiàng)B錯(cuò)；根據(jù)動量守恒定律有m1x1 m2x2，若甲的質(zhì)量比較大，甲的位移較小，乙先過界，選項(xiàng)C正確；“拔河”比賽的輸贏只與甲、乙的質(zhì)量有關(guān)，與收繩速度無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。對牛頓第一定律的理解及應(yīng)用命題分析牛頓第一定律是高考中的重要考點(diǎn)，在近幾年高考中，單獨(dú)被考查到的機(jī)率不大，考查的形式多為選擇題，難度中等偏下。例1如圖312為伽利略的“理想實(shí)驗(yàn)”示意圖，兩個(gè)斜面對接，讓小球從其中一個(gè)固定的斜面滾下，又滾上另一個(gè)傾

8、角可以改變的斜面，斜面的傾角逐漸減小直至為零。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是為了說明()圖312A如果沒有摩擦，小球?qū)⑦\(yùn)動到與釋放時(shí)相同的高度B如果沒有摩擦，小球運(yùn)動時(shí)機(jī)械能守恒C維持物體做勻速直線運(yùn)動并不需要力D如果物體不受到力，就不會運(yùn)動解析為反駁亞里士多德關(guān)于物體運(yùn)動和力關(guān)系的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，伽利略依據(jù)可靠的事實(shí)為基礎(chǔ)，以抽象為主導(dǎo)，經(jīng)過科學(xué)推理，做了這個(gè)想象中的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的真正目的是找出運(yùn)動和力的關(guān)系，并非選項(xiàng)A和B敘述的情況，故A、B均錯(cuò)，C正確；在不受外力作用時(shí)，一切物體都有保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，故D錯(cuò)誤。答案C現(xiàn)實(shí)中不能完全消除一切阻力，也不能把水平木板做得無限長，所以伽利略的實(shí)驗(yàn)是個(gè)“

9、理想實(shí)驗(yàn)”，但它卻指出了物體在不受外力作用時(shí)的狀態(tài)，所以仍有實(shí)際意義。變式訓(xùn)練1在物理學(xué)發(fā)展史上，伽利略、牛頓等許許多多科學(xué)家為物理學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。以下選項(xiàng)中符合伽利略和牛頓的觀點(diǎn)的是()A人在沿直線加速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上跳起后，將落在起跳點(diǎn)的后方B兩匹馬拉車比一匹馬拉車跑得快，這說明：物體受的力越大則速度就越大C兩物體從同一高度做自由落體運(yùn)動，較輕的物體下落較慢D一個(gè)運(yùn)動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來，這說明：靜止?fàn)顟B(tài)才是物體不受力時(shí)的“自然狀態(tài)”解析：選A人在沿直線加速前進(jìn)的車廂內(nèi)，豎直向上跳起后，由于慣性，人具有起跳時(shí)車的速度，但由于車是加速的，故人將落在起跳點(diǎn)的后

10、方，這正是伽利略、牛頓的觀點(diǎn)，亞里士多德卻認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動的原因，物體受力大運(yùn)動就快，所以才有輕的物體下落較慢及靜止?fàn)顟B(tài)才是物體不受力時(shí)的“自然狀態(tài)”等錯(cuò)誤看法。只有A選項(xiàng)是伽利略、牛頓的觀點(diǎn)，故選A。對牛頓第三定律的理解及應(yīng)用命題分析近幾年高考中對本考點(diǎn)單獨(dú)考查的概率不大，常把本考點(diǎn)與其他知識綜合起來考查，題型為選擇題或計(jì)算題。例2一個(gè)箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個(gè)環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖313所示，已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí)，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，則此時(shí)箱對地面的壓力大小為多少？圖313思維流程第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)信息獲取(1)環(huán)沿桿勻

11、加速下滑時(shí)環(huán)對桿的作用力不等于環(huán)的重力(2)箱對地面的壓力大小為多少箱對地面的壓力大小等于地面對箱的支持力大小第二步：找解題突破口(1)要求箱對地面的壓力，可利用牛頓第三定律先求出地面對箱的支持力。(2)以箱(不包括環(huán))為研究對象，根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出地面對箱的支持力。第三步：條理作答解析環(huán)在豎直方向上受力情況如圖甲所示，受重力mg和桿給它豎直向上的摩擦力Ff，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個(gè)豎直向下的摩擦力Ff，故箱子在豎直方向上受力如圖乙所示，受重力Mg，地面對它的支持力FN及環(huán)給它的摩擦力Ff，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得，F(xiàn)NFfMgFfMg。根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對

12、箱子的支持力大小，則FNFfMg。答案FfMg牛頓第三定律的應(yīng)用方法(1)根據(jù)作用力求反作用力：作用力與反作用力，二者一定等大、反向、分別作用在兩個(gè)物體上，故本題可對箱子受力分析求出支持力。在箱子受力分析中最容易出錯(cuò)的是環(huán)給箱子的力，為避免出錯(cuò)，可先對環(huán)受力分析，然后結(jié)合牛頓第三定律反推環(huán)給箱子的力。(2)研究對象的選取方法：整體法和隔離法是高中物理中常用的方法之一，特別是涉及兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體時(shí)，往往會用到此法。在本題中用到了隔離法，把環(huán)和箱子隔離開來分別受力分析，再利用牛頓第三定律和物體平衡的知識解出相應(yīng)的結(jié)果。變式訓(xùn)練2.如圖314所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M

13、的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，竿對“底人”的壓力大小為()圖314A(Mm)gB(Mm)gmaC(Mm)gma D(Mm)g解析：選B對竿上的人分析：受重力mg，摩擦力Ff，有mgFfma，竿對人有摩擦力，人對竿也有反作用力摩擦力，且大小相等，方向相反，對竿分析：受重力Mg，摩擦力Ff，方向向下，支持力FN，有MgFfFN，又因?yàn)楦蛯Α暗兹恕钡膲毫N和“底人”對竿的支持力FN是一對作用力與反作用力，由牛頓第三定律，得到FN(Mm)gma。糾錯(cuò)藍(lán)本對作用力和反作用力的錯(cuò)誤認(rèn)識示例一物體受繩子的拉力作用由靜止開始前進(jìn)，先做加速運(yùn)動，然后改為勻速運(yùn)動，再改做減速運(yùn)動。則下列說法中正確的是()A加速前進(jìn)時(shí)，繩子拉物體的力大于物體拉繩子的力B減速前進(jìn)時(shí)，繩子拉物體的力小于物體拉繩子的力C只有勻速前進(jìn)時(shí)，繩子拉物體的力與物體拉繩子的力大小相等D不管物體如何前進(jìn)，繩子拉物體的力與物體拉繩子的力大小總相等嘗試解答選D繩拉物體的力與物體拉繩子的力是一對作用力和反作用力。根據(jù)牛頓第三定律，