（江蘇專(zhuān)版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 第1節(jié) 牛頓第一定律 牛頓第三定律講義（含解析）.doc

牛頓第一定律 牛頓第三定律(1)牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律。()(2)在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體最終停下來(lái)，是因?yàn)樗椒较驔](méi)有外力維持其運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。()(3)運(yùn)動(dòng)的物體慣性大，靜止的物體慣性小。()(4)物體的慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。()(5)作用力與反作用力可以作用在同一物體上。()(6)作用力與反作用力的作用效果不能抵消。()(1)伽利略利用“理想實(shí)驗(yàn)”得出“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”的觀點(diǎn)，推翻了亞里士多德的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。(2)英國(guó)科學(xué)家牛頓在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理著作中提出了“牛頓第一、第二、第三定律”。突破點(diǎn)(一)牛頓第一定律的理解1對(duì)牛頓第一定律的理解(1)提出慣性的概念：牛頓第一定律指出一切物體都具有慣性，慣性是物體的一種固有屬性。(2)揭示力的本質(zhì)：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。2慣性的兩種表現(xiàn)形式(1)物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))。(2)物體受到外力時(shí)，慣性表現(xiàn)為抗拒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的能力。慣性大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較難改變；慣性小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變。3與牛頓第二定律的對(duì)比牛頓第一定律是經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來(lái)的，而牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律。題點(diǎn)全練1(2018西安期末)關(guān)于牛頓第一定律的說(shuō)法，正確的是()A由牛頓第一定律可知，物體在任何情況下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B牛頓第一定律只是反應(yīng)慣性大小的，因此也叫慣性定律C牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此，物體在不受力時(shí)才有慣性D牛頓第一定律既揭示了物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，又揭示了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因解析：選D由牛頓第一定律可知，物體在不受力作用時(shí)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。牛頓第一定律揭示了兩個(gè)方面：物體在任何時(shí)候都具有慣性，不受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易。揭示了力和運(yùn)動(dòng)間關(guān)系即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。物體在任何時(shí)候都具有慣性，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。牛頓第一定律既揭示了物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，又揭示了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，故D項(xiàng)正確。2.多選同學(xué)們到中國(guó)科技館參觀，看到了一個(gè)有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)：如圖所示，一輛小火車(chē)在平直軌道上勻速行駛，當(dāng)火車(chē)將要從“”形框架的下方通過(guò)時(shí)，突然從火車(chē)頂部的小孔中向上彈出一小球，該小球越過(guò)框架后，又與通過(guò)框架的火車(chē)相遇，并恰好落回原來(lái)的孔中。下列說(shuō)法中正確的是()A相對(duì)于地面，小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線B相對(duì)于地面，小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線C小球能落回小孔是因?yàn)樾∏蛟诳罩羞\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受到水平向前的力D小球能落回小孔是因?yàn)樾∏蚓哂袘T性，在水平方向保持與火車(chē)相同的速度解析：選BD相對(duì)于地面，小球豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，軌跡是曲線，A錯(cuò)誤，B正確；能落回小孔是因?yàn)樾∏蚓哂袘T性，在水平方向保持與火車(chē)相同的速度，故C錯(cuò)誤，D正確。3.(2018江都月考)在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車(chē)，車(chē)上固定一盛滿(mǎn)水的碗。現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)碗中的水灑出，水灑出的情況如圖所示，則關(guān)于小車(chē)在此種情況下的運(yùn)動(dòng)敘述正確的是()A小車(chē)勻速向左運(yùn)動(dòng)B小車(chē)可能突然向左加速運(yùn)動(dòng)C小車(chē)可能突然向左減速運(yùn)動(dòng)D小車(chē)可能突然向右加速運(yùn)動(dòng)解析：選B若小車(chē)勻速向左運(yùn)動(dòng)，則水也勻速運(yùn)動(dòng)，速度相等，碗中的水不會(huì)灑出，故A錯(cuò)誤；小車(chē)突然向左加速，由于慣性，水還沒(méi)有來(lái)得及加速，所以碗向左的速度大于水向左的速度，可以出現(xiàn)圖示情況，故B正確；小車(chē)突然向左減速，由于慣性，水還沒(méi)有來(lái)得及減速，所以小車(chē)向左的速度小于水向左的速度，水應(yīng)向左灑出，故C錯(cuò)誤；小車(chē)突然向右加速，由于慣性，水還沒(méi)有來(lái)得及加速，所以碗向右的速度大于水向右的速度，水應(yīng)向左灑出，故D錯(cuò)誤。突破點(diǎn)(二)牛頓第三定律的理解1作用力與反作用力的“六同、三異、二無(wú)關(guān)”(1)六同(2)三異(3)二無(wú)關(guān)2作用力、反作用力與一對(duì)平衡力的比較作用力和反作用力一對(duì)平衡力不同點(diǎn)作用在兩個(gè)物體上作用在同一物體上力的性質(zhì)一定相同對(duì)力的性質(zhì)無(wú)要求作用效果不可抵消作用效果相互抵消相同點(diǎn)大小相等、方向相反，作用在同一直線上題點(diǎn)全練1.氣球冒險(xiǎn)家利用一簇氣球使一座房屋成功升空。圖示時(shí)刻房屋正在加速上升，此時(shí)()A繩對(duì)房屋的拉力與房屋對(duì)繩的拉力大小相等B房屋對(duì)繩的拉力與房屋所受的重力大小相等C房屋受到的繩的拉力與房屋所受的重力是一對(duì)平衡力D房屋對(duì)繩的拉力與房屋所受的重力是一對(duì)作用力和反作用力解析：選A繩對(duì)房屋的拉力與房屋對(duì)繩的拉力是一對(duì)作用力和反作用力，則大小相等，選項(xiàng)A正確；房屋對(duì)繩的拉力與繩對(duì)房屋的拉力大小相等，因加速上升，則繩對(duì)房屋的拉力大于房屋所受的重力，則房屋對(duì)繩的拉力大于房屋所受的重力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因加速上升，則房屋受到的繩的拉力與房屋所受的重力不是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；房屋對(duì)繩的拉力與房屋所受的重力不是一對(duì)作用力和反作用力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2(2018天津模擬)物體靜止于水平桌面上，則()A物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)相互平衡的力B物體的重力和桌面對(duì)它的支持力是一對(duì)作用力與反作用力C物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力，這兩個(gè)力是同性質(zhì)的力D桌面對(duì)物體的支持力大小等于物體的重力大小，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力解析：選D物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，故A錯(cuò)誤；物體的重力和物體對(duì)地球的吸引力是一對(duì)作用力與反作用力，故B錯(cuò)誤；壓力不是重力，它們的施力物體、受力物體、作用點(diǎn)都不相同，故C錯(cuò)誤；物體的重力是作用在物體上的力，支持力也是作用在這個(gè)物體上的力，這兩個(gè)力大小相等、方向相反且作用在同一直線上，所以這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，故D正確。3甲、乙兩隊(duì)進(jìn)行拔河比賽，結(jié)果甲隊(duì)獲勝，若考慮繩子質(zhì)量，則比賽過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A甲、乙兩隊(duì)與地面之間的摩擦力大小相等、方向相反B甲隊(duì)與地面之間的摩擦力和乙隊(duì)與地面之間的摩擦力是一對(duì)相互作用力C甲、乙兩隊(duì)拉繩子的力大小相等、方向相反D甲隊(duì)拉繩子的力大于乙隊(duì)拉繩子的力解析：選D對(duì)甲、乙兩隊(duì)及繩子為一整體進(jìn)行研究，水平方向的外力就是地面分別對(duì)甲、乙兩隊(duì)的摩擦力。整體從靜止到運(yùn)動(dòng)起來(lái)產(chǎn)生了加速度，故受外力不平衡，因甲隊(duì)獲勝，由此可判斷甲隊(duì)所受摩擦力大于乙隊(duì)所受摩擦力，故A錯(cuò)誤； 由于兩隊(duì)受到的摩擦力不是相互作用引起的，故不是作用力與反作用力，故B錯(cuò)誤；對(duì)甲、乙兩隊(duì)及繩子為一整體進(jìn)行研究，整體從靜止到運(yùn)動(dòng)起來(lái)產(chǎn)生了加速度，若考慮繩子的質(zhì)量，則甲隊(duì)拉動(dòng)繩子和乙隊(duì)的作用力一定大于繩子對(duì)乙的拉力，故甲、乙兩隊(duì)拉繩子的力不相等，故C錯(cuò)誤，D正確。突破點(diǎn)(三)應(yīng)用牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對(duì)象典例(2018?？谀M)建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料。一質(zhì)量為70.0 kg的工人站在地面上，通過(guò)定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對(duì)地面的壓力大小為(g取10 m/s2)()A510 NB490 NC890 N D910 N思路點(diǎn)撥(1)明確物體間的相互作用：(2)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象：求地面所受壓力時(shí)，由于地面無(wú)其他信息，因此轉(zhuǎn)換到求人受地面的支持力。求繩對(duì)人的拉力時(shí)，人的受力情況復(fù)雜，因此轉(zhuǎn)換到求建材所受繩的拉力。(3)根據(jù)牛頓第三定律，轉(zhuǎn)換研究對(duì)象后所求的力與待求力是“等大”的，因此問(wèn)題得以巧妙地解出。解析設(shè)繩子對(duì)物體的拉力為F1，F(xiàn)1mgmaF1m(ga)210 N 繩子對(duì)人的拉力F2F1210 N人處于靜止?fàn)顟B(tài)，則地面對(duì)人的支持力FNMgF2490 N，由牛頓第三定律知：人對(duì)地面的壓力FNFN490 N故B項(xiàng)正確。答案B方法規(guī)律如果不能直接求解物體受到的某個(gè)力時(shí)，可先求它的反作用力，如求壓力時(shí)可先求支持力。在許多問(wèn)題中，摩擦力的求解亦是如此。利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，可以使我們分析問(wèn)題的思路更靈活、更開(kāi)闊。集訓(xùn)沖關(guān)1.如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一個(gè)重G10 N的金屬塊，使金屬塊一部分浸在臺(tái)秤上的水杯中(水不會(huì)溢出)。若彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)镕T6 N，則臺(tái)秤的示數(shù)比金屬塊沒(méi)有浸入水前()A保持不變 B增加10 NC增加6 N D增加4 N解析：選D對(duì)金屬塊受力分析，由平衡條件可知，水對(duì)金屬塊的浮力為FGFT4 N，方向豎直向上，則由牛頓第三定律可得，金屬塊對(duì)水的作用力大小為F4 N，方向豎直向下，所以臺(tái)秤的示數(shù)比金屬塊沒(méi)有浸入水前增加了4 N，選項(xiàng)D正確。2.多選如圖所示，斜面體M放在水平地面上，物塊m靜止在斜面上。若用平行于斜面向下的推力F推物塊，但物塊靜止，而斜面體亦靜止不動(dòng)，則斜面體()A對(duì)地面的壓力增大 B對(duì)地面的壓力不變C受到地面的摩擦力向左 D受到地面的摩擦力為零解析：選AC以M和m整體為研究對(duì)象，無(wú)推力F時(shí)，整體受重力(mM)g、支持力FN1而處于平衡狀態(tài)，則有FN1(mM)g。施加推力F后，整體受重力(mM)g、地面的支持力FN2和推力F的作用，設(shè)斜面的傾角為，則豎直方向，有FN2(mM)gFsin ，故FN2>FN1，根據(jù)牛頓第三定律可知，斜面體對(duì)地面的壓力也要增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；推力F在水平方向上存在向右的分力，若整體平衡，地面一定對(duì)斜面體有向左的摩擦力，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。3.多選木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如圖所示，則有()A人對(duì)木箱底的壓力大小為(G2F)B人對(duì)木箱底的壓力大小為(G2F)C木箱對(duì)地面的壓力大小為(G2G2F)D木箱對(duì)地面的壓力大小為(G2G2)解析：選AD對(duì)人分析，人受到重力G2、箱子對(duì)人的支持力N，箱頂對(duì)人的壓力F，根據(jù)平衡有：NG2F，由牛頓第三定律可知A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)木箱和人整體分析，受總重力和支持力N，有：NG1G2，由牛頓第三定律可知木箱對(duì)地面的壓力大小為G1G2，故C錯(cuò)誤，D正確。慣性的“相對(duì)性”(一)空氣中的鐵球和乒乓球1.如圖所示，一容器固定在一個(gè)小車(chē)上，在容器中分別懸掛一只鐵球和一只乒乓球，容器中鐵球和乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)容器隨小車(chē)突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩球的運(yùn)動(dòng)情況是(以小車(chē)為參考系)()A鐵球向左，乒乓球向右B鐵球向右，乒乓球向左C鐵球和乒乓球都向左 D鐵球和乒乓球都向右解析：選C由于慣性，當(dāng)容器隨小車(chē)突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鐵球和乒乓球都相對(duì)容器向左運(yùn)動(dòng)，C正確。(二)水中的鐵球和乒乓球2.如圖所示，一盛水的容器固定在一個(gè)小車(chē)上，在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球。容器中的水和鐵球、乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)容器隨小車(chē)突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩球的運(yùn)動(dòng)狀況是(以小車(chē)為參考系)()A鐵球向左，乒乓球向右 B鐵球向右，乒乓球向左C鐵球和乒乓球都向左 D鐵球和乒乓球都向右解析：選A因?yàn)樾≤?chē)突然向右運(yùn)動(dòng)，鐵球和乒乓球都有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但由于與同體積的“水球”相比，鐵球質(zhì)量大、慣性大，鐵球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變，即速度變化慢，而同體積的“水球”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，即速度變化快，而且水和車(chē)一起向右運(yùn)動(dòng)，所以小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鐵球相對(duì)小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)。同理，由于乒乓球與同體積的“水球”相比，質(zhì)量小，慣性小，乒乓球相對(duì)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)。(1)質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，物體的質(zhì)量越大，慣性越大，狀態(tài)越難改變。(2)懸掛在空氣中的鐵球和乒乓球的慣性都比對(duì)應(yīng)的“空氣球”的慣性大，但懸掛在水中的乒乓球的慣性沒(méi)有對(duì)應(yīng)的“水球”的慣性大。