高考物理 專題3 牛頓運(yùn)動定律 第1講 牛頓第一定律、牛頓第三定律

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1、內(nèi)容要求新課標(biāo)卷真題命題熱點(diǎn)牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用2016卷25題2016卷19題2016卷24題2015卷18、25題2015卷20、25題2014卷17、24題2014卷24題牛頓運(yùn)動定律作為經(jīng)典物理學(xué)的核心知識，考查的熱點(diǎn)主要有：(1)對慣性、超重與失重、牛頓運(yùn)動定律的理解；(2)應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律分析物體的運(yùn)動過程；(3)將牛頓運(yùn)動定律與運(yùn)動學(xué)(特別是與圖象相聯(lián)系)等知識相結(jié)合進(jìn)行綜合考查；(4)靈活運(yùn)用整體法和隔離法處理連接體問題，并能選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系建立方程求解；(5)與實(shí)際生活應(yīng)用相結(jié)合，將實(shí)際問題理想化、模型化試題可能為選擇、實(shí)驗(yàn)題，也可能為計(jì)算題與其他知識綜合考查.超重和失重實(shí)驗(yàn)

2、四：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律2016卷23題、2014卷22題第第1講牛頓第一定律、牛頓第三定講牛頓第一定律、牛頓第三定律律【考綱解讀【考綱解讀】1.理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性，會分析理解牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性，會分析實(shí)際問題；實(shí)際問題；2.理解牛頓第三定律的內(nèi)容，知道相互作用力和平理解牛頓第三定律的內(nèi)容，知道相互作用力和平衡力的異同點(diǎn)衡力的異同點(diǎn) 一、牛頓第一定律 1內(nèi)容：一切物體總保持_狀態(tài)或_狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài) 2意義 (1)揭示了物體的固有屬性：一切物體都有_，因此牛頓第一定律又叫慣性定律 (2)揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系：力不是_物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而是_物體運(yùn)動狀態(tài)

3、的原因，即產(chǎn)生加速度的原因考點(diǎn)O講堂梳理自查勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動靜止靜止慣性慣性維持維持改變改變 二、慣性 1定義：物體具有保持原來_狀態(tài)或_狀態(tài)的性質(zhì) 2表現(xiàn)：物體不受外力作用時，其慣性表現(xiàn)在保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)；物體受外力作用時其慣性表現(xiàn)在反抗運(yùn)動狀態(tài)的_ 3量度： _是慣性大小的唯一量度， _大的物體慣性大， _小的物體慣性小勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動靜止靜止改變改變質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量 三、牛頓第三定律 1內(nèi)容：兩物體之間的作用力與反作用力總是大小_，方向_，而且在一條直線上 2表達(dá)式：FF. 溫馨提示：(1)作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，同種性質(zhì)，作用在不同的物體上

4、，各自產(chǎn)生的效果，不會相互抵消；(2)作用力和反作用力的關(guān)系與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)相等相等相反相反 1對牛頓第一定律的考查(2017年北京檢測)下列說法正確的是() A力是物體運(yùn)動的原因B力是維持物體運(yùn)動的原因 C力是物體產(chǎn)生加速度的原因 D力是使物體慣性改變的原因 【答案】C 【解析】物體由于具有慣性而具有維持原有運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)，所以力不是物體運(yùn)動的原因，故選項(xiàng)A錯誤物體的慣性是維持物體運(yùn)動的原因，故選項(xiàng)B錯誤力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，故力是產(chǎn)生加速度的原因，故選項(xiàng)C正確質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，故選項(xiàng)D錯誤 【答案】D 【解析】羽毛球筒被手擊打后迅速向下運(yùn)動，而羽毛球具有慣性要保持原來的靜

5、止?fàn)顟B(tài)，所以會從筒的上端出來，D項(xiàng)正確 3對牛頓第三定律的考查(2017屆海南三亞月考)消防員用繩子將一不慎落入井中的兒童從井內(nèi)加速向上提的過程中，不計(jì)繩子的重力，以下說法正確的是() A繩子對兒童的拉力大于兒童對繩子的拉力 B繩子對兒童的拉力大于兒童的重力 C消防員對繩子的拉力與繩子對兒童的拉力是一對作用力與反作用力 D消防員對繩子的拉力與繩子對兒童的拉力是一對平衡力 【答案】B 【解析】繩子對兒童的拉力等于兒童對繩子的拉力，故A項(xiàng)錯誤；兒童從井內(nèi)加速向上提的過程中，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律得繩子對兒童的拉力大于兒童的重力，故B項(xiàng)正確；消防員對繩子的拉力與繩子對消防員的拉力是一對作用

6、力和反作用力，故C項(xiàng)錯誤；消防員對繩子的拉力與繩子對兒童的拉力作用在不同物體上，不是一對平衡力，故D項(xiàng)錯誤 1慣性和慣性定律的區(qū)別 (1)慣性是物體保持原有運(yùn)動狀態(tài)不變的一種性質(zhì)，與物體是否受力、受力的大小無關(guān) (2)慣性定律(牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動規(guī)律考點(diǎn)1對牛頓第一定律的理解 2對牛頓第一定律的幾點(diǎn)說明 (1)明確慣性的概念：牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性慣性，即物體保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) (2)揭示力的本質(zhì)：力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 (3)理想化狀態(tài)：牛頓第一定律描述不受外力的理想狀態(tài)，與合外力為零時

7、的表現(xiàn)相同 例1(2017屆湖北咸寧檢測)如圖所示，一個劈形物體M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一個光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動軌跡是() A沿斜面向下的直線 B豎直向下的直線 C無規(guī)則曲線 D拋物線 思路剖析：(1)小球在水平方向上受不受力？(2)球的初始狀態(tài)是什么？(3)水平方向是否發(fā)生位移？ 【答案】B 【解析】小球在水平方向上不受力，且速度為零，根據(jù)牛頓第一定律，小球在水平方向上將保持靜止(速度為零)的狀態(tài) 該方向上不會發(fā)生位移，只在豎直方向向下運(yùn)動，因此在碰到斜面前其運(yùn)動軌跡是豎直向下的直線，選項(xiàng)B正確 練1(多選)(2017屆

8、遼寧丹東月考)在力學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家作出了貢獻(xiàn)關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)，下列說法正確的是() A牛頓首先建立了平均速度、瞬時速度，以及加速度的概念 B伽利略首先建立了力的概念 C笛卡爾對牛頓第一定律的建立作出了貢獻(xiàn) D亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動的原因 【答案】CD 【解析】伽利略首先建立了平均速度、瞬時速度、以及加速度的概念，故選項(xiàng)A錯誤；牛頓首先建立了力的概念，故選項(xiàng)B錯誤；笛卡爾對牛頓第一定律的建立作出了貢獻(xiàn)，故選項(xiàng)C正確；亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動的原因，故選項(xiàng)D正確 1物體在某方向上不受外力時，牛頓第一定律是確定物體在該方向上運(yùn)動情況的唯一規(guī)律又如平拋運(yùn)動在水

9、平方向不受外力，由牛頓第一定律可知，物體在該方向?qū)⒈３謩蛩僦本€運(yùn)動 2牛頓第一定律指出，物體在不受外力的情況下要保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)我們在分析物體的運(yùn)動過程時，一般來講物體都要受到力的作用，但在某方向上不受力的情況是很多的，所以我們可以把牛頓第一定律用在該方向上具體地說，如果物體在某方向上不受外力且物體在該方向上無初速度，則物體在該方向永遠(yuǎn)保持靜止不會產(chǎn)生位移；若在該方向上有初速度v，則物體就以v勻速直線運(yùn)動 3物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現(xiàn)出來牛頓第一定律僅適用于慣性參考系和宏觀、低速運(yùn)動的物體 1作用力與反作用力的“三同、三異、三無關(guān)” (1)“三同”：大

10、小相同，性質(zhì)相同，變化情況相同 (2)“三異”：方向不同，受力物體不同，產(chǎn)生效果不同 (3)“三無關(guān)”：與物體的種類無關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，與是否和另外物體相互作用無關(guān)考點(diǎn)2對牛頓第三定律的理解2相互作用力與平衡力的比較比較作用力和反作用力一對平衡力不同點(diǎn)受力物體作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系同時產(chǎn)生，同時消失，相互依存，不可單獨(dú)存在無依賴關(guān)系，撤除一個，另一個可依然存在，只是不再平衡疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力，也可以不是同性質(zhì)的力相同點(diǎn)大小相等、方向相反、作

11、用在同一條直線上例2(2017屆內(nèi)蒙古赤峰統(tǒng)考)有人做過這樣一個實(shí)驗(yàn)：如圖所示，把雞蛋A快速向另一個完全一樣的靜止的雞蛋B撞去(用同一部分撞擊)，結(jié)果每次都是被撞擊的雞蛋B被撞破則下面說法錯誤的是()AA對B的作用力的大小等于B對A的作用力的大小BA對B的作用力的大小大于B對A的作用力的大小CA蛋碰撞瞬間，其內(nèi)蛋黃和蛋白由于慣性會對A蛋殼產(chǎn)生向前的作用力DA蛋碰撞部位除受到B對它的作用力外，還受到A蛋中蛋黃和蛋白對它的作用力，所以所受合力較小 思路剖析：(1)作用力與反作用力有什么特征？ (2)運(yùn)動的雞蛋內(nèi)，蛋黃和蛋白由于慣性在碰撞瞬間會對蛋殼產(chǎn)生向前的作用力嗎？ (3)決定蛋殼破損的是碰撞處

12、什么力？ 【答案】B 【解析】A對B的作用力和B對A的作用力為作用力與反作用力，一定大小相等，選項(xiàng)A正確，B錯誤；在撞擊瞬間，A蛋內(nèi)蛋黃和蛋白由于慣性，會產(chǎn)生對A蛋殼向前的作用力，使A蛋殼接觸處所受的合力比B蛋殼的小，因此B蛋殼易被撞破，故選項(xiàng)C、D正確 練2(2017屆河北衡水檢測)下列關(guān)于作用力和反作用力的說法正確的是() A物體先對地面產(chǎn)生壓力，然后地面才對物體產(chǎn)生支持力 B物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡 C人推車前進(jìn)，人對車的作用力大于車對人的作用力 D物體在地面上滑行，不論物體的速度多大，物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力始終大小相等 【答案】D 【解析】作用力與反

13、作用力同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，物體對地面產(chǎn)生壓力的同時地面對物體產(chǎn)生支持力，故選項(xiàng)A錯誤；物體對地面的壓力和地面對物體的支持力作用在不同的物體上，作用效果不能抵消，不能合成，故選項(xiàng)B錯誤；人推車前進(jìn)，人對車的作用力與車對人的作用力是作用力與反作用力，大小相等，方向相反，故選項(xiàng)C錯誤；物體在地面上滑行，不論物體的速度多大，物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力始終大小相等，故選項(xiàng)D正確 1牛頓第三定律中的“總是”說明對于任何物體，在任何情況下牛頓第三定律都是成立的 2作用力與反作用力雖然等大反向，但因所作用的物體不同，所產(chǎn)生的效果(運(yùn)動效果或形變效果)往往不同 3作用力與反作用力只能是一對

14、物體間的相互作用力，不能牽扯有第三個物體 4求解某力時，如果直接研究其受力物體，因受力情況復(fù)雜或未知量太多，不能求解時，可以利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)移研究對象，先分析另一物體的受力，再分析物體的受力求解 在對物體進(jìn)行受力分析時，如果不便于分析物體受到的某些力，則可以通過分析其反作用力來解決問題，牛頓第三定律起到非常重要的轉(zhuǎn)換研究對象的作用，使得我們對問題的分析思路更靈活、更寬闊考點(diǎn)3轉(zhuǎn)換研究對象進(jìn)行受力分析 例3(2017屆?？谀M)建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料質(zhì)量為70.0 kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪

15、的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10 m/s2) () A510 N B490 N C890 N D910 N 審題突破：(1)繩子的拉力如何求？(2)工人受到哪些力處于平衡狀態(tài)？各個力的大小和方向是怎么的？(3)如何求工人對地面的壓力大??？ 【答案】B 【解析】繩子對物體的拉力F1mgma F1m(ga)210 N 繩子對人的拉力F2F1210 N 人處于靜止，則地面對人的支持力 FNMgF2490 N 由牛頓第三定律知，人對地面的壓力 FNFN490 N 故B項(xiàng)正確 練3一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖

16、所示，已知環(huán)沿桿勻加速下滑時，環(huán)與桿間的摩擦力大小為f，則此時箱對地面的壓力大小為() AMgf BMgf CMgmg DMgmg 【答案】A 【解析】環(huán)在豎直方向上受重力及箱子的桿給它的豎直向上的摩擦力f，受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個豎直向下的摩擦力f，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力N及環(huán)給它的摩擦力f，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得NfMgfMg.根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力，即NMgf，故選項(xiàng)A正確甲甲乙乙 轉(zhuǎn)換研究對象進(jìn)行受力分析 1方法概述 轉(zhuǎn)換研究對象法是當(dāng)將A物體作為研究對象無法求解結(jié)果時，可以選

17、與A相互作用的物體B為研究對象進(jìn)行求解的方法，該方法往往用到牛頓第三定律 2一般解題思路 (1)選擇合適的研究對象，分析受力情況，判斷物體的受力是否可以直接求出； (2)轉(zhuǎn)換研究對象，分析待求力的反作用力； (3)由牛頓第三定律求出待求力 熱點(diǎn)題組一牛頓第一定律、牛頓第三定律 1(多選)(2017年湖北宜昌模擬)伽利略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)研究和邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，利用這種方法伽利略發(fā)現(xiàn)的規(guī)律有() A力不是維持物體運(yùn)動的原因 B物體之間普遍存在相互吸引力 C忽略空氣阻力，重物與輕物下落得同樣快 D物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反 【答案】AC模擬精選 組合專練 【解析】伽利略利

18、用理想斜面實(shí)驗(yàn)得出力不是維持物體運(yùn)動的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因伽利略利用實(shí)驗(yàn)和歸謬法得到在忽略空氣阻力的情況下，輕的物體和重的物體下落得同樣快故選項(xiàng)A、C正確 2(2017屆上海閘北模擬)如圖所示，家用吊扇對懸掛點(diǎn)有拉力作用，正常轉(zhuǎn)動時吊扇對懸掛點(diǎn)的拉力與它不轉(zhuǎn)動時相比() A變大 B變小 C不變 D無法判斷 【答案】B 【解析】吊扇不轉(zhuǎn)動時，吊扇對懸點(diǎn)的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋轉(zhuǎn)時要向下?lián)滹L(fēng)，即對空氣有向下的壓力，根據(jù)牛頓第三定律，空氣也對吊扇有一個向上的反作用力，使得吊扇對懸點(diǎn)的拉力減小，B項(xiàng)正確 熱點(diǎn)題組三轉(zhuǎn)換研究對象法的應(yīng)用 3(2017年衡水模擬)建筑工人用如圖所示的定滑輪

19、裝置運(yùn)送建筑材料質(zhì)量為70 kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度拉升，人拉的繩與水平面成30，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10 m/s2)() A490 N B500 N C595 N D700 N 【答案】C 【解析】對建筑材料受力分析，繩子上的彈力大小FTm物(ga)210 N；對人受力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件可知，F(xiàn)NFTsin 30Gm人g，代入數(shù)據(jù)得FN595 N即地面對人的支持力為595 N，根據(jù)牛頓第三定律，工人對地面的壓力大小也為595 N，C項(xiàng)正確 4(多選)(2017年太原模擬)如圖所示

20、，人重600 N，木板重400 N，人與木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.2，繩與滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦不計(jì)，現(xiàn)在人用水平拉力拉繩，使他與木板一起向右勻速運(yùn)動，則() A人拉繩的力是200 N B人拉繩的力是100 N C人的腳給木板的摩擦力方向水平向右 D人的腳給木板的摩擦力方向水平向左 【答案】BC 【解析】先運(yùn)用整體法，選取人和木板組成的系統(tǒng)為研究對象，設(shè)繩中彈力大小為FT，則2FT(G人G木板)0.2(600400) N200 N，所以FT100 N，選項(xiàng)A錯誤，B正確；再運(yùn)用隔離法，選取人為研究對象，水平方向上，人共受到兩個力的作用：繩子水平向右的彈力和木板對人的腳的摩擦力，因?yàn)槎ζ胶猓栽撃Σ亮εc彈力等大反向，即摩擦力方向水平向左，根據(jù)牛頓第三定律，人的腳給木板的摩擦力方向水平向右，選項(xiàng)C正確，D錯誤