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第三章牛顿运动定律第一节牛顿第一定律牛顿第三定律[考点要求]1．牛顿运动定律及其应用(Ⅱ)2.超重和失重(Ⅰ)3.单位制(Ⅰ)实验四：验证牛顿运动定律[高考导航]【基础梳理】提示：匀速直线运动静止低速匀速直线运动静止质量相等相反F′＝－F【自我诊断】1．判一判(1)物体不受外力时一定处于静止状态．()(2)牛顿第一定律是实验定律．()(3)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小．()(4)两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上的力一定是相互作用力．()(5)作用力与反作用力的关系不随运动状态的变化而变化．()(6)人走在松软土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力．()×√××××2．做一做(1)(多选)(人教版必修1·P82，做一做改编)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，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(如图所示)，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．作用力与反作用力同时产生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D．作用力与反作用力方向相反提示：选ACD.由题图可知，两个力传感器的相互作用力属于作用力和反作用力，它们同时存在、大小相等、方向相反、作用在两个物体上，故A、C、D正确．(2)水平放置的密闭玻璃管内充有水，它的中间有一气泡，如图所示，当玻璃管由静止开始向右沿水平方向运动时，气泡对于管子将要()A．向右运动B．向左运动C．保持不动D．无法判断提示：选A.管中的气泡和相同体积水相比，其质量很小，气泡的惯性要比管中的水的惯性小得多，当玻璃管由静止开始向右沿水平方向运动时，玻璃管中的水由于惯性，仍然要保持原来的静止状态，使水涌向管的左端，气泡由于惯性较小，则相对于管子向右运动，故A正确．对牛顿第一定律和惯性的理解【知识提炼】1．牛顿第一定律的意义(1)揭示了物体的一种固有属性：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性．(2)揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了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，物体的运动不需要力来维持．(3)揭示了物体不受力作用时的运动状态：物体不受力时(实际上不存在)，与所受合外力为零时的运动状态表现是相同的．2．惯性的两种表现形式(1)物体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．【跟进题组】1.(多选)下列关于牛顿第一定律的理解正确的是()A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果D．奔跑的运动员遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态解析：选ABD.牛顿第一定律描述了物体不受外力作用时的状态，即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变，A、B正确；牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，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，在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦阻力的作用而改变了木块的运动状态，奔跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态，C错误，D正确．2．(2020·湖南益阳模拟)亚里士多德在其著作《物理学》中说：一切物体都具有某种“自然本性”，物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”．伽利略、笛卡儿、牛顿等人批判地继承了亚里士多德的这些说法，建立了新物理学；新物理学认为一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”．下列关于“惯性”和“运动”的说法中不符合新物理学的是()A．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动B．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因C．可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”D．竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，是由于物体具有惯性解析：选C.力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因，所以当物体不受到任何外力的时候，总保持静止或者匀速直线运动的状态，故A符合题意；当物体受到外力作用的时候，物体的运动状态会发生改变，即力是改变物体运动状态的原因，故B符合题意；可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子需要的向心力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”，故C不符合题意；由于物体具有向上的速度，所以具有向上的惯性，虽然受到向下的重力，但物体不会立刻向下运动，故D符合题意．对牛顿第三定律的理解【知识提炼】1．作用力和反作用力的关系三同①大小相同；②性质相同；③变化情况相同三异①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同三无关①与物体种类无关；②与物体运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关2.相互作用力与平衡力的比较作用力和反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失叠加性两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零力的性质一定是相同性质的力性质不一定相同相同点大小、方向都是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上【跟进题组】1．(多选)用牛顿运动定律判断，下列说法正确的是()A．人走路时，地对脚的力大于脚蹬地的力，所以人才能往前走B．不论站着不动，还是走动过程，人对地面的压力和地面对人的支持力，总是大小相等方向相反的C．人站在沼泽地下陷时，人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力D．以卵击石，石头完好而鸡蛋破了，但石头对鸡蛋的作用力仍等于鸡蛋对石头的作用力解析：选BD.人走路时，地对脚的力与脚蹬地的力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A错误；不论站着不动，还是走动过程中，人对地面的压力和地面对人的支持力是作用力和反作用力，总是大小相等方向相反的，故B正确；人站在沼泽地下陷时，人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力是作用力和反作用力，总是大小相等方向相反的，故C错误；以卵击石，石头完好而鸡蛋破了，但石头对鸡蛋的作用力仍等于鸡蛋对石头的作用力，只是鸡蛋的承受能力弱些，故D正确．2．(2020·吉林长春四模)在班级清扫卫生的劳动中，某同学用水平方向的力推桌子，桌子没动，下列说法中正确的是()A．桌子受到的重力和地面对桌子的支持力是一对相互作用力B．桌子对地面的压力和地面对桌子的支持力是一对平衡力C．同学推桌子的力与桌子受到的摩擦力是一对平衡力D．同学推桌子的力与同学受到的摩擦力是一对相互作用力解析：选C.桌子受到的重力与地面对桌子的支持力是一对平衡力，故A错误；桌子对地面的压力与地面对桌子的支持力是一对作用力和反作用力，故B错误；同学推桌子的力与桌子受到的摩擦力都作用在桌子上，是一对平衡力，故C正确；同学推桌子的力受力物体是桌子；同学受到的摩擦力的施力物体是地面，所以这两个力不是一对相互作用力，故D错误．3．(2020·四川乐山模拟)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”比赛的胜利解析：选C.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力，A错误；绳静止时，甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是一对平衡力，B错误；若甲的质量比乙的质量大，则甲的加速度比乙的小，可知乙先到分界线，故甲能赢得“拔河”比赛的胜利，C正确；收绳速度的快慢并不能决定“拔河”比赛的输赢，D错误．转换研究对象法的应用【对点训练】1.如图所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体使其沿斜面向下匀速运动，斜面体始终静止，则下列说法正确的是()A．地面对斜面体的摩擦力大小为FcosθB．地面对斜面体的支持力为(M＋m)gC．物体对斜面体的摩擦力的大小为FD．斜面体对物体的作用力竖直向上解析：选A.由于斜面体和物体都处于平衡状态，将斜面体和物体看成一个整体，由受力情况可得，地面对斜面体的摩擦力大小为Fcosθ，地面对斜面体的支持力大小为(M＋m)g＋Fsinθ，故A对，B错；隔离物体进行受力分析，斜面体对物体的摩擦力大小为F＋mgsinθ，由牛顿第三定律知，物体对斜面体的摩擦力的大小为F＋mgsinθ，故C错；将斜面体作为施力物体，则斜面体对物体的作用力即为物体受到的支持力与摩擦力的合力，由力的合成可知斜面体对物体的作用力与物体的重力和F的合力大小相等、方向相反，故斜面体对物体的作用力不在竖直方向上，D错．2．(2020·海南海口模拟)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料．一质量为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)()A．510NB．490NC．890ND．910N解析：选B.设绳子对建筑材料的拉力为F1，F1－mg＝ma，F1＝m(g＋a)＝210N，绳子对人的拉力F2＝F1＝210N．人处于静止状态，则地面对人的支持力FN＝m0g－F2＝490N，由牛顿第三定律知：人对地面的压力F′N＝FN＝490N，B正确．3.如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10N的金属块，使金属块一部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)．若弹簧测力计的示数变为FT＝6N，则台秤的示数与金属块没有浸入水前相比会()A．保持不变B．增加10NC．增加6ND．增加4N解析：选D.对金属块受力分析，由平衡条件可知，水对金属块的浮力为F＝G－FT＝4N，方向竖直向上，则由牛顿第三定律可得，金属块对水的作用力大小为F′＝F＝4N，方向竖直向下，所以台秤的示数比金属块没有浸入水前增加了4N，D正确．