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1、课时1牛顿第一定律 牛顿第三定律1.力和运动的认识 (1)亚里士多德的观点:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就静止。(2)笛卡儿的观点:除非物体受到外力的作用,物体将永远保持静止或匀速运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。2.牛顿第一定律 (1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。(2)意义:指出了一切物体都具有惯性。指出力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。3.惯性 (1)物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。(2)惯性是物体的固有属性,一切物
2、体都具有惯性;质量是惯性大小的唯一量度。4.牛顿第三定律 内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。1.(2018山东枣庄质量调研)下列关于惯性的说法,正确的是()。A.人走路时没有惯性,被绊倒时有惯性B.物体的速度越大惯性越大C.物体不受外力时有惯性,受外力后惯性被克服了D.物体的惯性与物体运动状态及受力情况均无关答案D2.(2018江西南昌五校联考)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验,如图所示是把两个测力探头的挂钩勾在一起,向相反方向拉动,观察显示器屏幕上出现的结果。观察分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线,以下结论不正确的
3、是()。A.作用力与反作用力大小相等B.作用力与反作用力方向相反C.作用力与反作用力作用在同一物体上D.作用力与反作用力同时存在,同时消失答案C1.(2018浙江4月选考,1)通过理想斜面实验得出“力不是维持物体运动的原因”的科学家是()。A.亚里士多德B.伽利略C.笛卡儿 D.牛顿解析伽利略通过理想斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因,故B项正确。答案B2.(2018浙江6月学考,3)如图所示,船夫用撑竿撑船前行,则()。A.船对人的力小于人对船的力B.船对水的力大于水对船的力C.人对撑竿的力与撑竿对人的力大小相等D.撑竿对河底的力大于河底对撑竿的力解析船对人的力与人对船的力,船对水的力与
4、水对船的力,人对撑竿的力与撑竿对人的力,撑竿对河底的力与河底对撑竿的力,这四对力都属于相互作用力,相互作用力总是大小相等,方向相反的,C项正确。答案C见自学听讲P34一对牛顿第一定律及惯性的理解1.建立:牛顿第一定律不能用实验直接证明,它是在可靠的经验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论。2.条件:物体不受外力或所受合力为零。“不受外力”是理想环境下的条件,“受合力为零”是实际环境下的条件。3.结论:物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。4.惯性:与物体是否受力、怎样受力无关,与物体是否运动、怎样运动、所处的地理位置无关,一切物体都具有惯性。5.惯性与力的关系:物体的惯性
5、不是力,力可以改变物体的运动状态,但不能改变物体的惯性,惯性的大小反映了改变物体运动状态的难易程度。质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大惯性越大。惯性与力是两个截然不同的概念。6.牛顿第一定律的建立,具有以下三个重要意义:(1)它揭示了物体的一种性质一切物体都具有惯性。因此,牛顿第一定律又叫作惯性定律。(2)它揭示了力的本质力是改变物体运动状态的根本原因,而不是维持物体运动状态的原因,是产生加速度的原因。(3)它揭示了不受外力或所受合力为零时物体的运动规律匀速直线运动或静止状态。例1下列关于物理现象的解释,正确的是()。A.放在水平桌面上静止的物体,其重力与物体对桌面的压力大小相等,是一对平
6、衡力B.人向前走是因为地面对人的脚的作用力大于脚对地面的作用力C.鸡蛋掉在地上破了,而地面未损坏,说明地面对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对地面的作用力D.跳高运动员从地面上跳起,是由于地面给运动员的支持力大于运动员所受的重力解析放在水平桌面上静止的物体,其重力和对桌面的压力大小相等,但他们分别作用在物体和桌面上,不是一对平衡力,A项错误;人的脚与地面间的作用力,地面与鸡蛋间的作用力均为作用力与反作用力,由牛顿第三定律知,相互作用力总是大小相等,B、C两项错误;运动员从地面上起跳时,有向上的加速度,因此,地面对运动员的支持力一定大于运动员的重力,D项正确。答案D二牛顿第三定律的理解与应用1.作用力与反作
7、用力的“三同、三异、三无关”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同性质的力性质不一定相同大小、方向大小相等,方向相反,作用在同一条直线上例2一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了。对这一现象,下列说法正确的是( )。A.榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力,所以玻璃才碎裂B.榔头受到的力大于玻璃受到的力,只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C.榔头和玻璃之间
8、的作用力应该是大小相等的,只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D.因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况,所以无法判断它们之间的相互作用力的大小解析这里要明确作用力和反作用力的作用效果,因为相同大小的力作用在不同的物体上效果往往不同,所以不能从效果上去比较作用力与反作用力的大小关系,故C项正确。答案C变式1(多选)下列关于飞船与火箭起飞的情形,叙述正确的是()。A.火箭尾部向下喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C.火箭飞出大气层后,由于没有空气,虽然向下喷气,但也无法获得前进
9、的动力D.飞船进入运行轨道之后,与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力解析火箭升空时,其尾部向下喷气,火箭与被喷出的气体是一对相互作用的物体,火箭向下喷气时,喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力,即火箭上升的推力,此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的,因而与是否飞出大气层,是否在空气中飞行无关,B、C两项错误,A项正确;当飞船进入轨道后,飞船与地球之间仍然存在着相互吸引力,即地球吸引飞船,飞船也吸引地球,这是一对作用力和反作用力,故D项正确。答案AD三掌握惯性现象的分析方法分析惯性现象一般有三步:确定研究对象;该物体原来处于什么运动状态;该物体由于受到外力作用,将改变原来的运动状态
10、,若不受外力作用,则将保持原来的运动状态。例3如图所示,一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、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由题意可知,开始时容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态,当小车突然向右运动时,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,而且水和车一起向
11、右运动,所以小车向右运动时,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,A项正确。答案A(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性都比对应的“空气球”的惯性大,但悬挂在水中的乒乓球的惯性没有对应的“水球”的惯性大。转换研究对象法在受力分析中的应用 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,摩擦力的求解也是如此。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。例4如图甲所示,两块小磁铁质量
12、均为0.5 kg,A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上,B磁铁在A正下方的地板上,弹簧的原长L0=10 cm,劲度系数k=100 N/m。当A、B均处于静止状态时,弹簧的长度L=11 cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力,求B对地面的压力大小。(g取10 m/s2)甲解析对A受力分析如图乙所示由平衡条件得乙k(L-L0)-mg-F=0解得F=-4 N故B对A的作用力大小为4 N,方向竖直向上由牛顿第三定律得A对B的作用力F=-F=4 N,方向竖直向下对B受力分析如图丙所示丙由平衡条件得FN-mg-F=0解得FN=9 N由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N。答案9 N变式2如图
13、所示,质量M=60 kg的人站在水平地面上,用定滑轮装置将质量m=40 kg的重物送入井中。当重物以2 m/s2的加速度加速下落时,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()。A.200 NB.280 NC.320 ND.920 N解析设人对绳的拉力大小为F,对重物运用牛顿第二定律得mg-F=ma;由牛顿第三定律可知,绳对人向上的拉力F与人对绳的拉力F大小相等,方向相反,设地面对人的支持力为FN,对人受力分析可得F+FN=Mg,解得FN=Mg-mg+ma=280 N,由牛顿第三定律可知,人对地面的压力大小为280 N,B项正确。答案B见高效训练P23
14、1.(2018湖南岳阳阶段考试)人走路时,人和地球间的作用力和反作用力的对数有()。A.一对 B.二对 C.三对 D.四对解析物体间的作用力和反作用力是相互的,总是成对出现的。人走路时受到三个力的作用,即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力。力的作用总是相互的,这三个力的反作用力分别是人对地球的引力、人对地面的压力和人对地面的摩擦力,所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力。答案C2.(2018湖南岳阳一中期中)“引体向上”是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是:两手正握单杠,由悬垂开始,上拉时,下颚须超过单杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂(如图所示),这样上拉下放,重复动作,达到
15、锻炼臂力和腹肌的目的。关于做“引体向上”动作时人的受力,以下判断不正确的是()。A.上拉过程中,人受到两个力的作用B.上拉过程中,单杠对人的作用力大小等于人对单杠的作用力C.下放过程中,单杠对人的作用力小于人对单杠的作用力D.下放过程中,在某瞬间人可能只受到一个力的作用解析上拉过程中,人受到两个力的作用,一个是重力,一个是单杠给人的作用力,A项正确。不论是上拉过程还是下放过程,单杠对人的作用力总与人对单杠的作用力大小相等,与人的运动状态无关,B项正确,C项错误。在下放过程中,若在某瞬间人向下的加速度为重力加速度g,则人只受到重力的作用,D项正确。答案C3.(2018陕西延安仿真模拟)如图所示,甲、乙两位同学做“拔
