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第三章牛顿运动定律新课程标准通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、质量的关系．理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题．通过实验，认识超重和失重现象.了解单位制在物理学中的重要意义．知道国际单位制中的力学单位.第三章牛顿运动定律核心素养提炼牛顿运动定律超重和失重现象单位制在物理学中的重要意义探究物体运动的加速度与物体受力、质量的关系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】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．()提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×做一做(多选)(人教版必修1·P70·T1～3改编)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是()A．飞机投弹时，如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标B．地球自西向东自转，你向上跳起来后，还会落到原地C．安全带的作用是防止汽车刹车时人由于惯性而发生危险D．有的同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力提示：BC对牛顿第一定律的理解【知识提炼】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，即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质．(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．牛顿第一定律是不受外力的理想情况下经过科学抽象、归纳推理而总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律．【题组突破】1．(2019·安徽黄山市质检)关于物体的惯性，下列说法中正确的是()A．骑自行车的人，上坡前要紧蹬几下，是为了增大惯性冲上坡B．子弹从枪膛中射出后在空中飞行，速度逐渐减小，因此惯性也减小C．物体惯性的大小，由物体质量的大小决定D．物体由静止开始运动的瞬间，它的惯性最大解析：选C.质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性与物体的运动状态无关．2．(2019·黑龙江双鸭山一中模拟)亚里士多德在其著作《物理学》中写道：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．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D．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”导致的解析：选D.根据惯性的定义可知A、B、C正确；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”导致的，故D错误．3．(多选)(2019·东北三市联考)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.惯性是物体本身的一种属性，是物体抵抗运动状态变化的本领(性质)，A正确，C错误；没有力作用时，物体可能静止也可能做匀速直线运动，B错误，D正确．对牛顿第三定律的理解【知识提炼】1．作用力与反作用力的关系2．作用力、反作用力与一对平衡力的比较一对平衡力作用力和反作用力不同点作用在同一物体上作用在两个物体上力的性质不一定相同一定是相同性质的力不一定同时产生或消失一定同时产生或消失作用效果可相互抵消作用效果不可抵消相同点大小相等，方向相反，作用在同一条直线上【典题例析】角度一对牛顿第三定律的理解(2019·湖北天门联考)很多教室里都安装有吊扇，下列关于吊扇对悬挂点的作用力的判断正确的是()A．不转动与正常转动时相比，吊扇对悬挂点的拉力相等B．不转动与正常转动时相比，不转动时吊扇对悬挂点的拉力要小一些C．不转动与正常转动时相比，不转动时吊扇对悬挂点的拉力要大一些D．在不转动与正常转动的实际情况下，吊扇对悬挂点可能存在拉力、压力或没有作用力三种情况[解析]吊扇不转动时，吊扇对悬挂点的拉力大小等于吊扇的重力大小，吊扇旋转时要向下扇风，即对空气有向下的压力，根据牛顿第三定律，空气也对吊扇有一个向上的反作用力，使得吊扇对悬挂点的拉力变小，故C正确，A、B错误；在实际的情况下，一般是不会出现空气对吊扇的作用力大于等于其重力的，故D错误．[答案]C角度二作用力、反作用力与平衡力的区别(2019·江西丰城中学模拟)如图所示，物体静止在一固定于水平地面的斜面上，下列说法正确的是()A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B．物体所受重力可以分解为沿斜面的力和对斜面的压力C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力D．物体对斜面的摩擦力和物体重力沿斜面的分力是一对作用力和反作用力[解析]物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力大小相等、方向相反、并且作用在同一直线上，但是这两个力作用在两个物体上，所以应为作用力和反作用力，所以A错误；物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和垂直于斜面向下的力，垂直于斜面向下的分力不是对斜面的压力，因为作用点不同，对斜面的压力作用点应在斜面上，而垂直于斜面向下的分力作用点在物体上，所以B错误；斜面对物体的作用力是斜面对物体的支持力和摩擦力的合力，与物体的重力平衡，所以物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力，C正确；物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力．[答案]C(2019·天津模拟)物体静止于水平桌面上，则()A．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力B．物体的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力C．物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同性质的力D．桌面对物体的支持力大小等于物体的重力大小，这两个力是一对平衡力解析：选D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，故A错误；物体的重力和物体对地球的吸引力是一对作用力与反作用力，故B错误；压力不是重力，它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同，故C错误；物体的重力是作用在物体上的力，支持力也是作用在这个物体上的力，这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上，所以这两个力是一对平衡力，故D正确．“两看”巧判作用力和反作用力一看：受力物体．作用力和反作用力应作用在两个相互作用的物体上．二看：产生的原因．作用力和反作用力是由于相互作用而产生的，一定是同种性质的力．牛顿第三定律的妙用【典题例析】(2019·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[思路点拨](1)明确物体间的相互作用：地面支持压人拉拉绳拉拉建材(2)转换研究对象：①求地面所受压力时，由于地面无其他信息，因此转换到求人受地面的支持力．②求绳对人的拉力时，人的受力情况复杂，因此转换到求建材所受绳的拉力．(3)根据牛顿第三定律，转换研究对象后所求的力与待求力是“等大”的，因此问题得以巧妙地解出．[解析]设绳子对建材的拉力为F1，F1－mg＝maF1＝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＝Mg－F2＝490N，由牛顿第三定律知：人对地面的压力F′N＝FN＝490N故B项正确．[答案]B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．利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们分析问题的思路更灵活、更开阔．【题组突破】1．如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为()A．(M＋m)gB．(M＋m)g－maC．(M＋m)g＋maD．(M－m)g解析：选B.对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力Ff，由mg－Ff＝ma得Ff＝m(g－a)．竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反；对竿分析：受重力Mg、竿上的人对竿向下的摩擦力F′f、顶竿的人对竿的支持力FN，有Mg＋F′f＝FN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是作用力与反作用力，由牛顿第三定律得到竿对“底人”的压力大小F′N＝Mg＋F′f＝(M＋m)g－ma，B项正确．2．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，则台秤的示数比金属块没有浸入水前()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，选项D正确．惯性的“相对性”【提分训练】角度一空气中的铁球和乒乓球1．如图所示，一容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂一只铁球和一只乒乓球，容器中铁球和乒乓球都处于静止状态，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．铁球向左，乒乓球向右B．铁球向右，乒乓球向左C．铁球和乒乓球都向左D．铁球和乒乓球都向右解析：选C.由于惯性，当容器随小车突然向右运动时，铁球和乒乓球都相对容器向左运动，C正确．角度二水中的铁球和乒乓球2．如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球．容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态．当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)()A．铁球向左，乒乓球向右B．铁球向右，乒乓球向左C．铁球和乒乓球都向左D．铁球和乒乓球都向右解析：选A.因为小车突然向右运动，铁球和乒乓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，所以小车加速运动时铁球相对小车向左运动．同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动．(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)悬挂在空气中的铁球和乒乓球的惯