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1、第三章 牛顿运动定律 第1节 牛顿第一定律 牛顿第三定律,基础过关,考点研析,素养提升,基础知识,一、牛顿第一定律 1.内容 一切物体总保持 状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它 这种状态. 2.意义 (1)指出力不是维持物体运动的原因,而是 物体运动状态的原因,即力是产生 的原因. (2)指出了一切物体都有 ,因此牛顿第一定律又称惯性定律.,基础过关 紧扣教材自主落实,匀速直线运动,改变,改变,加速度,惯性,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 . (2)量度:质量是物体惯性大小的 量度. (3)普遍性:惯性是物体的 属性,一切物体都有惯性.与物体的运动情
2、况和受力情况无关. 4.物理学史:对力和运动关系的认识,各物理学家的观点如下: (1)亚里士多德:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止在一个地方. (2)伽利略:力 维持物体运动的原因. (3)笛卡儿:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿 运动,既不停下来也不偏离原来的方向.,性质,唯一,固有,不是,同一直线,二、牛顿第三定律 1.内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ,方向 ,作用在 .,2.表达式:F=-F.,相等,相反,同一条直线上,把A,B两个弹簧测力计连接在一起,B的一端固定,用手拉测力计A.如图所示,可以看到两个测力计的指针同时移
3、动.则两个弹簧测力计的读数有什么关系?它们受力的方向有什么关系? 答案:读数总是相等,方向相反.,(1)在水平面上运动的物体最终停下来,是因为水平方向没有外力维持其运动的结果.( ) (2)物体的惯性越大,状态越难改变.( ) (3)环绕地球运动的宇宙飞船处于完全失重状态,没有惯性.( ) (4)作用力与反作用力可以作用在同一物体上.( ) (5)作用力与反作用力的作用效果不能抵消.( ),过关巧练,1.思考判断,2.(多选)小华坐在一列正在行驶的火车车厢里,突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,假设桌面是光滑的,则下列说法正确的是( ) A.小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动 B
4、.小球所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变 C.火车一定是在向前加速 D.以火车为参考系,此时牛顿第一定律已经不能适用,BCD,3.(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”.如图(甲)所示,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图(乙).分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线,以下结论正确的是( ),ACD,A.作用力与反作用力大小时刻相等 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同时变化 D.作用力与反作用力方向相反,考点一 牛顿第一定律的理解与应用,1.明确了惯性的概
5、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. 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,而物体不受外力的情形是不存在的.如果物体所受的合外力等于零,其效果跟不受外力作用时相同.,考点研析 核心探究重难突破,4.惯性的两种表现形式 (1)物体在不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变. (2)物体受到外力时,惯性表现为反抗运动状态的改变.惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态容易改变.,【典例1】 对一些实际生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以解释
6、,其中正确的是( ) A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车(质量不变)的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度.这表明,可以通过科学手段使小质量的物体获得大惯性 B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透,这表明它的惯性小了 C.货运列车运行到不同的车站时,经常要摘下或加挂一些车厢,这会改变它的惯性 D.摩托车转弯时,车手一方面要控制适当的速度,另一方面要将身体稍微向里倾斜,通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的,C,解析:采用大功率的发动机,能够提高赛车的最大速度,质量不变,则惯性不变,选项A错误;射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透,原因是子弹的
7、动能过小,但惯性不变,选项B错误;货运列车摘下或加挂一些车厢,列车的质量改变了,其惯性也改变了,选项C正确;摩托车转弯时,车手控制速度,调控人和车的重心位置,但整体的惯性不变,选项D错误.,【针对训练】 下列说法正确的是( ) A.在高速公路上高速行驶的轿车的惯性比静止在货运场的集装箱货车的惯性大 B.牛顿第一定律是根据理论推导出来的 C.在粗糙水平面上滚动的小球最后会停下来是因为小球具有惯性 D.物体的速度逐渐增大同时加速度逐渐减小是有可能的,D,解析:惯性是物体的固有属性,质量是其唯一量度,选项A错误;牛顿第一定律是牛顿在伽利略理想斜面实验的基础上,加上逻辑推理得出的规律,选项B错误;小球
8、在粗糙水平面上受到摩擦力是小球停下来的原因,选项C错误;物体可以做加速度逐渐减小的加速运动,选项D正确.,考点二 牛顿第三定律的理解与应用,1.定律的普适性 牛顿第三定律中的“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,与物体受力情况和运动状态无关.,2.相互作用力的“三同、三异” (1)三同,(2)三异,3.平衡力与作用力和反作用力的比较,【典例2】 (2019河北保定模拟)如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”.两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢.若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( ) A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B.甲对绳
9、的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C.若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D.若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利,C,【针对训练】 如图所示,水平地面上质量为m的物体,与地面间的动摩擦因数为,在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动.弹簧没有超出弹性限度.则( ),B,考点三 “转换研究对象法”在受力分析中的应用,1.解题的思路 在对物体进行受力分析时,如果不便于分析物体受到的某个力,则可以通过分析其反作用力来解决问题,使得我们对问题的分析思路更清晰、简捷. 2.解题步骤 (1)选择合适的研究对象,分析受力情况,判断物体的受力是否可以直接求出. (2)
10、转换研究对象,分析待求力的反作用力. (3)由牛顿第三定律求出待求力.,【典例3】 杂技“顶杆”表演中,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直杆,当杆上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,杆对“底人”的压力大小为( ) A.(M+m)g B.(M+m)g-ma C.(M+m)g+ma D.(M-m)g,解析:对杆上的人受力分析,其受重力mg、向上的摩擦力Ff,且有mg-Ff=ma,对杆受力分析,其受重力Mg、支持力FN、摩擦力Ff,且Ff=Ff,方向向下,由平衡条件得Mg+Ff=FN,又因为杆对“底人”的压力和“底人”对杆的支持力是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律得FN=FN=(M+m)g-
11、ma,B项正确.,B,【针对训练】 置于水平面上的小车上有一弯折角度为的细杆,如图所示,细杆一端固定了一个质量为m的小球.当小车以加速度a向左加速前进时,小球对细杆的作用力多大?方向如何?,核心素养,【思维拓展】 惯性的“相对性”,素养提升 学科素养演练提升,(1)质量是物体惯性大小的唯一量度,物体的质量越大,惯性越大,状态越难改变. (2)悬挂在空气中的实心铁球和木球的惯性都比相应的“空气球”的惯性大,但悬挂在水中的实心木球的惯性不如相应的“水球”的惯性大.,类型一 空气中的铁球和木球 【示例1】 如图所示,一个容器固定在一个小车上,在容器中分别悬挂一个铁球P和一个木球Q,容器中铁球和木球都
12、处于静止状态,当容器随小车突然向右运动时,两球的运动情况是(以小车为参考系)( ) A.P球向右偏移 B.两球均向左偏移 C.Q球向右偏移 D.两球均向右偏移,B,解析:由于惯性,当容器随小车突然向右运动时,P球和Q球都相对容器向左偏移,选项B正确.,类型二 水中的铁球和木球 【示例2】 如图所示,一个盛水的容器固定在一个小车上,水中放入P和Q两个实心小球,P球为铁球,Q球为木球,它们用细线分别系于容器的上、下底部,当容器静止时,细线均伸直处于竖直方向,当容器随小车突然以一定的加速度向右匀加速运动时,P,Q两球相对容器( ) A.P球向右偏移 B.两球均向左偏移 C.Q球向右偏移 D.两球均向
13、右偏移,C,解析:因为小车突然向右运动,铁球和木球都有向右运动的趋势,但由于与同体积的“水球”相比,铁球质量大、惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的“水球”的运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和车一起加速运动,所以小车向右加速运动时,铁球相对容器向左偏移.同理,由于木球与同体积的“水球”相比,质量小,惯性小,木球相对容器向右偏移,选项C正确.,高考模拟,1.(2018浙江4月选考)通过理想斜面实验得出“力不是维持物体运动的原因”的科学家是( ) A.亚里士多德 B.伽利略 C.笛卡儿 D.牛顿,B,解析:伽利略通过理想斜面实验推翻了亚里士多德关于“力是维持物体运动的原因”
14、的说法,得出“力不是维持物体运动的原因”.,2.(2014北京卷,19)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( ) 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
15、,A,解析:由于斜面上先后铺垫粗糙程度逐渐降低的材料,可理解为斜面越来越光滑,小球沿右侧斜面上升的最高位置依次为1,2,3,即依次升高,所以得到的最直接的结论是:如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置,选项A正确;B,C,D选项都不能根据三次实验结果的对比直接得到,选项B,C,D错误.,3.(2019河北冀州模拟)(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用.下列说法符合历史事实的是( ) A.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变 B.伽利略通过“理想实验”得出结论:一旦物体具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去 C.笛卡儿指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向 D.牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,BCD,解析:亚里士多德认为物体的运动需要力来维持,A错误;伽利略通过“理想实验”得出:一旦物体具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,B正确;笛卡儿指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向,C正确;由牛顿第一定律知,D正确.,点击进入 课时训练,