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第三章牛顿运动定律高考考纲备考建议内容要求说明牛顿运动定律是高考的必考内容,考查频率最高的是动力学的两类基本问题和动力学的图像问题,既有选择题,也有计算题.计算题往往结合运动图像、生活中的运动实例,有时还与电场中的带电体的运动相结合,涉及多过程或多物体的综合,难度较大.考生应熟练掌握牛顿第二定律及其应用,尤其是物体的受力分析、运动分析的方法.牛顿运动定律及其应用Ⅱ超重和失重Ⅰ实验四:验证牛顿运动定律第1课时牛顿第一定律牛顿第三定律基础回顾核心探究演练提升基础回顾自主梳理·融会贯通知识梳理一、牛顿第一定律1.内容一切物体总保持状态或静止状态,直到有外力迫使它这种状态为止.2.意义(1)指出力不是物体运动的原因,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.匀速直线运动改变维持改变加速度惯性惯性定律3.惯性(1)定义:物体本身要保持不变的性质.(2)量度:是物体惯性大小的量度,的物体惯性大,的物体惯性小.(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:运动必须依靠外力的不断作用才能维持,外力一旦消失,运动也就消失了.(2)伽利略:力维持物体运动的原因(通过理想斜面实验得出).(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同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向.(4)牛顿:力是改变物体运动的原因.运动状态质量质量大质量小固有不是状态拓展思考在一节火车车厢内有一个水平的光滑桌面,当火车在平直铁路上向右匀速行驶时,坐在座椅上的同学将一个小球轻轻地放在桌面上.若该同学发现小球突然向他运动过来,如图所示,这时小球有无受到水平方向的作用力?这时火车是加速运动还是减速运动?答案:不受水平方向的力,火车减速运动.二、牛顿第三定律1.内容:两个物体之间的作用力(F)和反作用力(F′)总是大小、方向,且作用在.2.表达式:F=-F′.相等相反同一条直线上拓展思考把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.自主检测1.思考判断(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.()答案:(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√2.下列关于力和运动关系的说法中正确的是()A.没有外力作用时,物体不会运动B.物体受力越大,运动得越快C.物体所受合外力为零,则速度一定为零;物体所受合外力不为零,则其速度也一定不为零D.物体所受的合外力最大时,速度却可以为零;物体所受的合外力最小时,速度却可以最大D解析:由牛顿第一定律可知,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,速度的大小与力没有关系,故正确选项为D.3.如图所示,大人很轻松地就能将小孩拉过来,如果用两个力传感器与计算机相连,就很容易地显示两个拉力随时间变化的图像.由图像可以得出的正确结论是()A.作用力与反作用力的大小总是相等B.作用力与反作用力的大小不相等C.作用力与反作用力的作用时间不相等D.作用力与反作用力的方向相同A解析:由图可以看出作用力与反作用力的大小总是相等,方向总是相反,作用时间相同,故A正确.核心探究分类探究·各个击破考点一牛顿第一定律的理解与应用1.明确了惯性的概念: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.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,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〚核心点拨〛(1)惯性是物体保持原来状态的性质.(2)质量是物体惯性的唯一量度,质量大惯性大.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.方法技巧牛顿第一定律应用技巧(1)由“因”索“果”:在判断力与运动之间的关系时,一定要把握准牛顿第一定律的含义,即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.(2)由“果”索“因”:如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力的作用,所以判断物体的运动状态是否改变以及如何改变,应分析物体的受力情况.(3)应用步骤:应用牛顿第一定律解释有关现象时,一要看物体原来的运动状态,二要看物体现在的受力情况及所受合力是否为零,最后判断由于物体具有惯性将会出现的现象.【针对训练】(2018·广东广州调研)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是()A.牛顿第一定律是依靠实验事实,直接归纳总结得出的B.根据牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因C.根据牛顿第一定律可知,力是维持物体运动的原因D.牛顿第一定律反映了物体受到外力时的运动规律B解析:牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人研究的基础上提出的,是以理想实验为基础,归纳总结得出的,选项A错误;牛顿第一定律说明力改变物体的运动状态,不是维持物体运动的原因,选项B正确,C错误;牛顿第一定律反映物体不受外力时的运动规律,选项D错误.考点二牛顿第三定律的理解与应用1.定律的普适性定律中的“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)三同同大小同时产生、变化、消失同性质(2)三异反向异体，即作用力、反作用力作用在不同物体上不同效果3.平衡力与作用力和反作用力的比较名称项目一对平衡力作用力与反作用力相同点大小相等,方向相反,作用在同一条直线上不同点作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时产生、同时消失一定同时产生、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消【典例2】(2018·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〚审题指导〛题干关键隐含信息甲、乙两人在冰面上“拔河”,冰面可看成光滑冰面与两人无摩擦,绳子对两人的拉力分别是两人的合力,两个拉力等大;两人都做初速度为零的匀加速运动甲的质量比乙大甲的运动状态较难改变先使对方过分界线者为赢相等时间内,位移小的后过界,位移大的先过界解析:根据牛顿第三定律,甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力,故A错误.因为甲对绳的力和乙对绳的力作用在同一个物体上,因绳子质量不计,所以两力是一对平衡力,故B错误.冰面光滑,摩擦力忽略不计,设绳的张力为F,根据牛顿第二定律a=Fm知,由于m甲m乙,则a甲a乙,由x=12at2可知,甲的位移较小,乙先过界,故C正确.冰面上“拔河”比赛的输赢只与甲、乙的质量有关,与收绳速度无关,故D错误.方法技巧判断相互作用力与平衡力的方法(1)看作用点:作用力与反作用力的作用点在两个不同的物体上,平衡的两个力的作用点在同一物体上.(2)看产生力的原因:作用力与反作用力是由于两个物体相互作用产生的,一定是同一性质的力;平衡力是另外两物体施加的作用,两力的性质可同可不同.【针对训练】(2018·泰州模拟)(多选)如图所示,一木箱放在水平面上,木箱重G1,人重G2,人站在木箱里用力F向上推木箱,则()A.人对木箱底的压力大小为G2+FB.木箱对人的作用力大小为G2C.木箱对地面的压力大小为G1+G2-FD.地面对木箱的支持力大小为G1+G2ABD解析:由于人站在木箱里用力F向上推木箱,则木箱上面对人有向下的压力,大小也是F,所以人受重力G2、木箱上面对人的压力F和木箱底面对人向上的支持力,由平衡条件可知,支持力大小为G2+F,所以人对木箱的压力大小也是G2+F,选项A正确;人受重力与木箱对人的作用力,人处于静止状态,所以木箱对人的作用力大小与人的重力大小相等,即为G2,选项B正确;对地面而言,其上放置木箱和人,故木箱对地面的压力就是木箱和人的重力之和,所以地面对木箱的支持力等于木箱的重力与人的重力之和,选项C错误,D正确.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)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】如图所示为杂技“顶杆”表演,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)gB.(M+m)g-maC.(M+m)g+maD.(M-m)gB〚审题指导〛题干关键隐含信息质量为m的人以加速度a加速下滑运用牛顿第二定律对人列方程,求出杆对人的摩擦力的大小;然后运用牛顿第三定律得出人对杆摩擦力的大小和方向肩上扛一竖直杆竖直杆处于平衡状态,竖直杆受到的三个力的合力为零杆对“底人”的压力可先以杆为研究对象,求人对杆的支持力;然后由牛顿第三定律得杆对“底人”的压力解析:对杆上的人受力分析,其受重力mg、向上的摩擦力f,且有mg-f=ma,对杆受力分析:其受重力Mg、摩擦力f′,且f′=f,方向向下,支持力N,由平衡条件得Mg+f′=N,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N′=N=(M+m)g-ma,B项正确.【针对训练】置于水平面上的小车上有一弯折角度为θ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?解析:以小球为研究对象,小球受重力mg和细杆对它的作用力F,如图所示.由牛顿第二定律可知Fy-mg=0,Fx=ma故细杆对小球的作用力F=22xyFF=m22ag且有tanα=ag,由牛顿第三定律可得,小球对细杆的作用力的大小为F′=F=m22ag方向与竖直方向夹角α满足tanα=ag,而指向斜向右下方.答案:m22ag与竖直方向夹角α满足tanα=ag,指向斜向右下方演练提升真题体验·强化提升高考模拟1.[牛顿第一定律](2014·北