高三物理一轮复习第三章++牛顿运动定律

第三章牛顿运动定律[备考指南]第1节牛顿第一定律__牛顿第三定律(1)牛顿第一定律是实验定律。(×)(2)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。(×)(3)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。(×)(4)物体的惯性越大，状态越难改变。(√)(5)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。(×)(6)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。(√)(1)伽利略利用“理想实验”得出“力是改变物体运动状态的原因”的观点，推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的错误观点。(2)英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了“牛顿第一、第二、第三定律”。要点一牛顿第一定律的理解1．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(静止或匀速直线运动)。(2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。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。2．对牛顿第一定律的四点说明(1)明确惯性的概念：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。(2)揭示力的本质：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，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。(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。[多角练通]1．关于牛顿第一定律的说法中，正确的是()A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B．牛顿第一定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律C．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此，物体在不受力时才有惯性D．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因解析：选D根据牛顿第一定律，物体在任何时候都有惯性，故选项C错；不受力时惯性表现为使物体保持静止状态或匀速直线运动状态，故选项A错；牛顿第一定律还揭示了力与运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，所以选项D正确；牛顿第一定律并不能反映物体惯性的大小，故选项B错。2．如图3­1­1所示，木块放在上表面光滑的小车上并随小车一起沿水平面向左做匀速直线运动。当小车遇到障碍物而突然停止运动时，车上的木块将()图3­1­1A．立即停下来B．立即向前倒下C．立即向后倒下D．仍继续向左做匀速直线运动解析：选D木块原来随小车一起向左运动，当小车突然停止时，木块在水平方向上没有受到外力的作用，根据牛顿第一定律，木块将继续向左做匀速直线运动。选项D正确。3．(多选)(2012·全国卷)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是()A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B．没有力的作用，物体只能处于静止状态C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动解析：选AD惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，故A对；根据惯性定律可知，没有力的作用，物体将保持原来的状态，即静止状态或者匀速直线运动状态，故B错；行星在圆轨道上的运动是变速运动，是在万有引力作用下的运动，所以C错；运动物体如果不受力作用，将保持原来的运动状态，即继续以同一速度沿着同一直线运动，D对。要点二牛顿第三定律的理解1．作用力与反作用力的“六同、三异、二无关”(1)六同大小相同、性质相同、同一直线同时产生、同时变化、同时消失(2)三异方向相反不同物体不同效果(3)二无关与物体的运动状态无关与物体是否受其他力无关2．作用力、反作用力与一对平衡力的比较作用力和反作用力一对平衡力不同点作用在两个物体上作用在同一物体上力的性质一定相同对力的性质无要求作用效果不可抵消作用效果相互抵消相同点大小相等、方向相反，作用在同一直线上[多角练通]1．(2015·南宁模拟)手拿一个锤头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了。对于这一现象，下列说法正确的是()A．锤头敲玻璃的力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂B．锤头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C．锤头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D．因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小解析：选C锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的作用力是作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，但因作用在不同的物体上，因物体的承受能力不同，产生不同的作用效果，故C正确，A、B、D均错误。2.(多选)如图3­1­2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3­1­2A．水平力F跟墙壁对物体的压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压力是一对作用力与反作用力解析：选BD水平力F跟墙壁对物体的压力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，且作用在一条直线上，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压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。要点三应用牛顿第三定律转换研究对象如果不能直接求解物体受到的某个力时，可先求它的反作用力，如求压力时可先求支持力。在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此。可见利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔。[典例](2015·海口模拟)建筑工人用如图3­1­3所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)()图3­1­3A．510NB．490NC．890ND．910N[解析]绳子对物体的拉力F1－mg＝maF1＝m(g＋a)＝210N绳子对人的拉力F2＝F1＝210N人处于静止，则地面对人的支持力FN＝Mg－F2＝490N，由牛顿第三定律知：人对地面的压力FN′＝FN＝490N故B项正确。[答案]B[方法规律]本题中求解工人对地面的压力大小，不能直接选取地面为研究对象，只能以工人为研究对象先求解地面对工人的支持力，再由牛顿第三定律得出工人对地面的压力大小。[针对训练]1．(多选)(2015·大连模拟)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()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解析：选BD砖对手的压力与手对砖的支持力是一对作用力与反作用力，其大小一定相同，故A、C错误，B正确；当手突然向上加速时，砖的加速度方向向上，故有手对砖的支持力大小大于砖的重力大小，再由牛顿第三定律可得，砖对手的压力大小也一定大于砖的重力大小，故D正确。2．一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3­1­4所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱对地面的压力大小为()图3­1­4A．Mg＋fB．Mg－fC．Mg＋mgD．Mg－mg解析：选A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f，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f′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得N＝f′＋Mg＝f＋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N′＝Mg＋f，故选项A正确。对点训练：对力与运动关系的理解1．(2015·揭阳模拟)在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是()A．亚里士多德、伽利略B．伽利略、牛顿C．伽利略、爱因斯坦D．亚里士多德、牛顿解析：选B伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系，从而推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点；牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论基础上得出了牛顿第一定律，即惯性定律，故选项B正确。2．(2015·鹤壁模拟)关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是()A．物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变C．物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态D．物体的运动方向与它所受的合力的方向一定相同解析：选B力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，A错误，B正确；物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止或匀速直线运动状态，C错误；物体的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，D错误。3．在物理学发展史上，伽利略、牛顿等许许多多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献。以下选项中符合伽利略和牛顿的观点的是()A．人在沿直线加速前进的车厢内竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方B．两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，这说明：物体受的力越大则速度就越大C．把手中皮球由静止释放后，球将加速下落，说明力改变了皮球的惯性D．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明：静止状态才是物体不受力时的“自然状态”解析：选A读题一定要仔细，以前的题目多是车厢匀速前进，人会落在起跳点(忽略空气阻力)，而本题车厢加速前进，故人将落在起跳点的后方，A选项符合伽利略和牛顿的观点；如果马车都是匀速运动，它受到的合外力都为0，也就是两匹马的拉力之和并不比一匹马的拉力大，之所以跑得快，是因为两匹马的功率之和比一匹马的功率大了，B选项不符合；惯性是物体的固有属性，物体的质量不变，其惯性就不变，皮球加速下落，只是因为重力克服了它的惯性使之产生加速度，但并没有改变其惯性，C选项不符合；运动的物体如果不再受力了，它会一直做匀速直线运动，生活中常常看到物体逐渐停下来，其实还是物体受到阻力的作用造成的，物体不受力时将保持静止或匀速直线运动状态，D选项不符合。对点训练：对惯性的认识4．(2015·潍坊模拟)关于惯性的认识，以下说法正确的是()A．物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变B．置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关C．让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定时间，这是因为物体具有惯性D．同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来的时间较长，说明惯性与速度有关解析：选C惯性大小与物体的运动状态及受力情况无关，由物体的质量大小唯一确定，A、B、D均错误；要改变物体的速度，必须有外力作用，而且要经历一定的时间，C正确。6.如图1所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1m2)随车一起匀速运动，当车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球()图1A．一定相碰B．一定不相碰C．不一定相碰D．无法确定解析：选B因小车表面光滑，因此小球在水平方向上没有受到外力作用，原来两球与小车有相同的速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度将不变，所以不会相碰。对点训练：对作用力与反作用力的理解7．下列说法正确的是()A．凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力，必定是一对作用力和反