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第三章第一讲牛顿第一定律牛顿第三定律


1.牛顿运动定律及其应用



2.加速度与物体质量、物体受力的关系(实验、探究)


本章考查的热点是牛顿运动定律及其应用,对失重、 超重的理解,单独命题以选择题和实验题为主,牛顿第 二定律也与电磁场、电磁感应等知识相结合,解决生活、 生产和科学中的力学问题. 复习时要深刻理解牛顿运动定律的具体含义

,能熟

练应用整体法、隔离法、正交分解法、图解法等解决实
际问题.

一、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)指出了一切物体都有 惯性 ,因此牛顿第一定律又称 为惯性定律 .

4.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 是物体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)表现:物体不受外力作用或所受合外力为零时,有保持 静止或匀速直线运动状态的性质;物体受到外力时,表 现为运动状态改变的难易程度. (4)普遍性:惯性是物体的 固有属性,一切物体都具有惯性.

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,另一个物体一定同时
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.物理意义: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.

1.(多选)下列关于牛顿第一定律的说法中,正确的是 ( A.牛顿第一定律是实验定律 )

B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C.惯性定律和惯性的实质是相同的 D.物体的运动不需要力来维持

解析:牛顿第一定律是根据客观事实,以实验为基础,
通过科学抽象归纳推理总结出来的,而不是实验定律, 故A项错.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,故B、D项正确.惯性是物体的固有 属性,惯性定律反映的是在一定条件下的运动规律,

故C项错误.
答案:BD

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,如图3-1-1所示是把
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.观察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.作用力与反作用力是同时作用的
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、方向相反 D.作用力与反作用力的合力大小为零

解析:根据牛顿第三定律和图象判断,可知,A、C正 确.作用力和反作用力是两个物体之间的相互作用,

分别作用在两个物体上,无法用一个等效的力及合力
来代替这两个力,故B、D错. 答案:AC

3.如图3-1-2所示,一只盛水的
容器固定在一个小车上,在容器

中分别悬挂和拴住一只铁球和一
只乒乓球.容器中的水和铁球、 乒乓球都处于静止状态.当容器随小车突然向右运 动时,两球的运动状况是(以小车为参考系) ( A.铁球向左,乒乓球向右 )

B.铁球向右,乒乓球向左
C.铁球和乒乓球都向左 D.铁球和乒乓球都向右

解析:由于惯性,铁球相对于水向左偏,而因乒乓球的

质量不如同体积的水的质量大,故乒乓球相对于水向右
偏,故A正确. 答案:A

4.以下说法正确的是 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

[典例启迪]

[例1](多选)下列说法中正确的是
质叫惯性,故牛顿运动定律又叫惯性定律

(

)

A.物体在不受外力作用时,保持原有运动状态不变的性

B.牛顿第一定律仅适用于宏观物体,只可用于解决物体 的低速运动问题

C.牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a=0

条件下的特例
D.伽利略根据理想实验推出,如果没有摩擦,在水平 面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速 度继续运动下去

[思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面: (1)牛顿第一定律的适用条件和意义. (2)牛顿第一定律与第二定律的区别.

解析:牛顿第一定律表明,物体在不受外力作用时,保 持原有运动状态不变的性质叫惯性,故牛顿第一定律又 叫惯性定律,A错误.牛顿运动定律都是在宏观、低速的 情况下得出的结论,在微观、高速的情况下不成立,B正 确.牛顿第一定律说明了两点含义,一是所有物体都有 惯性,二是物体不受力时的运动状态是静止或匀速直线

运动,牛顿第二定律并不能完全包含这两点意义,C错
误.伽利略的理想实验是牛顿第一定律的基础,D正确.

答案:BD

[归纳领悟] 牛顿第一定律是不受任何外力作用下的理想化情况,

在实际生活中并不存在,而牛顿第二定律表示实际物体
在所受外力作用下遵循的规律.牛顿第一定律有着比牛 顿第二定律更丰富的内涵,牛顿第一定律和牛顿第二定 律是地位相同的两个规律,两者没有从属关系.因此, 牛顿第一定律并不是牛顿第二定律的特例.

[题组突破]

1.(多选)关于运动和力的关系,下列说法中正确的是 (
A.物体静止在水平桌面上,它必定不受任何力的作用 B.如果没有受到任何力,运动的物体将以同一速度沿着 一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方 向

)

C.物体如果向正北方运动,其受外力方向必定指向正北
D.力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原 因

解析:由牛顿第一定律可知,当物体不受外力作用时 (或所受合外力为零时),物体保持匀速直线运动状态或 静止状态不变,当物体的运动状态发生改变时,必定是

受到了外力的作用,故B、D正确;物体静止在水平面
上,所受合外力为零,并非不受任何力的作用,选项A 错误;物体的运动并不靠力来维持,物体向北运动,并 非一定受向北的外力作用,所以C错误.

答案:BD

2.2000年国际乒联将乒乓球由小球改为大球,对此,下

列说法正确的是

(

)

A.球的质量大了,惯性大了,运动员的抽杀难度增大 B.球的质量大了,惯性小了,球的运动状态更容易改 变 C.球的质量小了,惯性大了,球的速度更不容易变化

D.球的质量小了,惯性小了,球的速度变化得更大

解析:“小球改为大球”,乒乓球的质量大了,惯性也 大了,运动状态就难改变了,运动员的抽杀难度也就增 大了,故A正确. 答案:A

3.一天,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,他发现水面
的形状如图3-1-3中的 ( )

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,液面形状和选项

C所示一致.
答案:C

[典例启迪]

[例2] (2011· 海口模拟)某人用绳子将一桶水从井内加速向
上提的过程中,不计绳子的重力,以下说法正确的是( )

A.这桶水处于超重状态,所以绳子对桶的拉力大于桶对绳 子的拉力 B.人对绳子的拉力与绳子对桶的拉力是一对作用力与反作

用力
C.这桶水处于超重状态,绳子对桶的拉力大于桶的重力 D.这桶水能加速上升,是因为人对绳子的拉力大于桶对绳 子的拉力

[思路点拨] 解答本题时应注意理解,作用力与反作用 力的关系在任何情况下都成立.

[解析] 绳子对桶的拉力和桶对绳子的拉力是一对作用力

与反作用力,大小相等,与桶处于超重状态无关,A项错;
人对绳子的拉力与绳子对桶的拉力不是一对作用力与反作 用力,B项错;水桶处于超重状态,绳子对桶的拉力大于 桶的重力,C项正确;因为不计绳子的重力,人对绳子的 拉力等于桶对绳子的拉力,选项D错误. [答案] C

[归纳领悟]

相互作用力与平衡力的比较 对应名称
比较内容 作用力和反作用力 作用在两个相互作用 的物体上 二平衡力 作用在同一物体 上



受力物体




相互依存,不能单独
依赖关系 存在,同时产生,同 时变化,同时消失

无依赖关系,撤
除一个,另一个 可依然存在

对应名称 作用力和反作 比较内容 用力

二平衡力

两力作用效果
不 同 点 力的性质 叠加性 不能叠加,不 能求合力 一定是同性质 的力

两力作用效果可相互抵
消,可叠加,可求合力 且合力为零 可能是同性质的力也可 能不是同性质的力

相 同 点

大小方向

大小相等、方向相反、作用在一条直线


[题组突破] 4.如图3-1-4所示,将两弹 簧测力计a、b连结在一起, 当用力缓慢拉a弹簧测力计

时,发现不管拉力F多大(未
超出量程),a、b两弹簧测力计的示数总是相等,这个 实验说明 ( )

A.这是两只完全相同的弹簧测力计 B.弹力的大小与弹簧的形变量成正比 C.作用力与反作用力大小相等、方向相反 D.力是改变物体运动状态的原因

解析:两个弹簧测力计的示数对应两弹簧测力计钩上的 拉力,不管拉力F多大,a、b两弹簧测力计的示数总相 等,正好说明作用力与反作用力大小相等,方向相反, 故C正确. 答案:C

5.汽车拉着拖车在平直的公路上运动,下面的说法正确 的是 ( )

A.汽车能拉着拖车向前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.加速前进时,是因为汽车对拖车的拉力大于地面对
拖车的摩擦阻力,此时汽车向前拉拖车的力的大小 等于拖车向后拉汽车的力

解析: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错;作用力和反作用力总是同时产生、同时
变化、同时消失,故B错;不论汽车匀速运动还是加速运 动,作用力和反作用力总相等,故C错;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(包括 其他阻力),由牛顿第三定律可知,此时汽车向前拉拖车

的力与拖车向后拉汽车的力等大反向.故D选项正确. 答案:D

(多选) 第二十二届世界大学

生冬季运动会自由滑比赛中,中国
选手张丹/张昊毫无争议地再夺第一 名,为中国队夺得第一枚本届大冬 会金牌.花样滑冰表演刚开始时他 们静止不动,如图3-1-5所示,随 着优美的音乐响起,他们在相互猛 推一下后分别向相反方向运动,假定

两人的冰刀与冰面间的动摩擦因数相同,已知张丹在冰面

上滑行的距离比张昊滑行得远,这是由于

(

)

A.在推的过程中,张丹推张昊的力小于张昊推张丹的 力 B.在推的过程中,张丹推张昊的时间等于张昊推张丹 的时间

C.在刚分开时,张丹的初速度大于张昊的初速度
D.在分开后,张丹的加速度的大小大于张昊的加速度 的大小

[自主尝试] (试一试,能否做到正确解答)

错解1:对牛顿第三定律认识不清,认为两人相互作用的 时间关系不能确定,容易漏选B.

错解2:对牛顿第二定律运用不当,不能充分理解“两人
的冰刀与冰面间的动摩擦因数相同”的含义,从而不能 正确分析两人加速度的大小,错误地根据“张丹在冰面 上滑行的距离比张昊滑行得远”而选择D.

张丹和张昊相互推的过程中,两人的推力属作用力和反作 用力.根据牛顿第三定律,它们大小相等、方向相反、作 用时间相同;由牛顿第二定律可以分析,F=ma,两人与 冰面间的动摩擦因数 μ 相同, 分开后两人的加速度大小相 等,都是 a=μg;根据运动学公式 0-v02=-2ax(也可以 1 根据动能定理来求解 0- mv02=-mgμx)容易理解,张丹 2 之所以滑行的距离比张昊滑行得远是因为两人分开时张 丹获得的初速度较大.故 B、C 正确.

[答案] BC

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