第三章 第1讲　牛顿运动定律 课时练作业ppt

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第三章　运动和力的关系
第1讲　牛顿运动定律
物理
内容索引
必备知识梳理
关键能力提升
第一部分
第二部分
考点一　对牛顿第一定律的理解
考点二　对牛顿第二定律的理解
01
02
考点三　牛顿第三定律的理解与应用
03
课时作业
第三部分
课程标准 备考策略
1．理解牛顿运动定律。 2．能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象，会解决有关问题。 3．通过实验，认识超重和失重现象。 4．知道国际单位制中的力学单位，了解单位制在物理学中的重要意义。 实验四：探究加速度与力、质量的关系 1．掌握牛顿运动定律的内容，理解惯性、超重和失重现象。
2．能够应用牛顿运动定律和运动规律分析求解运动的多过程问题。
3．灵活应用整体法和隔离法处理连接体等问题。
4．关注以实际生产生活和科学实验为背景的实际应用问题
必备知识梳理
第
分
部
一
自主学习·基础回扣
一、牛顿第一定律　惯性
1．牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持____________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：
①揭示了物体的固有属性：一切物体都有____，因此牛顿第一定律又叫____定律。
②揭示了运动与力的关系：力不是____物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生______的原因。
匀速直线运动
惯性
惯性
维持
加速度
2．惯性
(1)定义：物体具有的保持原来____________状态或静止状态的性质。
(2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性__，质量小的物体惯性__。
(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况____。
匀速直线运动
大
小
无关
教材链接·想一想 人教版教材必修第一册P84“伽利略的理想实验”的意义和作用分别是什么？
提示：意义是开创了依据逻辑推理把实际实验理想化的思想作为研究物理问题的一种重要方法；作用是提出了力不是维持物体运动的原因的结论。
二、牛顿第二定律　力学单位制
1．牛顿第二定律
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成____，跟它的质量成____，加速度的方向跟作用力的方向____。
(2)表达式：F＝____。
(3)适用范围
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即一个不受力的物体相对于地面____或做____________的参考系。
②牛顿第二定律只适用于____物体(相对于分子、原子等)、____运动(远小于光速)的情况。
正比
反比
相同
ma
静止
匀速直线运动
宏观
低速
2．力学单位制
(1)单位制：____单位和____单位一起就组成了单位制。
(2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是____、____、____，单位分别是__、____、__。
(3)导出单位：由基本量根据________推导出来的其他物理量的单位。
基本
导出
长度
质量
时间
米
千克
秒
物理关系
三、牛顿第三定律
1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是____的，当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力与反作用力。
2．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____，作用在____________。
3．表达式：F＝－F′。
相互
相反
同一条直线上
1．牛顿第一定律是实验定律。(　 　)
2．运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。(　 　)
3．物体不受力时，将处于静止状态或匀速直线运动状态。(　 　)
4．物体加速度的方向与所受合力的方向一定相同。(　 　)
5．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关。(　 　)
6．千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。(　 　)
7．作用力与反作用力的效果可以相互抵消。(　 　)
概念辨析
×
×
√
√
√
×
×
关键能力提升
第
分
部
二
互动探究·考点精讲
考点一　对牛顿第一定律的理解
1．惯性的两种表现形式
(1)物体在不受外力或所受的合力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变。
(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．对牛顿第一定律的两点说明
(1)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。
(2)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。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。
【典例1】　(多选)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
AD
【解析】　任何物体都有保持原来运动状态的性质，这种性质叫作惯性，所以物体抵抗运动状态变化的性质是惯性，故A正确；没有力作用，物体可以做匀速直线运动，故B错误；惯性是物体保持原来运动状态的性质，圆周运动速度是改变的，故C错误；运动的物体在不受力时，将保持匀速直线运动，故D正确。
1．(多选)大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化造成危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板如图所示。下列说法正确的是(　 　)
A．油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧
B．油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动
C．油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动
D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板油也几乎不会涌动
对点演练
ACD
解析：由于惯性，油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，故A正确；惯性取决于物体的质量，故B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，由于惯性油向前剧烈涌动，设置挡板并不能改变油的惯性，但能减弱油向前剧烈涌动，故C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡板油也几乎不会涌动，故D正确。
考点二　对牛顿第二定律的理解
1．牛顿第二定律的几个性质
(1)同体性：式中合力F、质量m、加速度a对应同一物体。
(2)独立性：作用在物体上的每一个力都可以产生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的加速度的矢量和。
(3)瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失。
(4)矢量性：加速度方向与合力的方向相同，表达式是矢量式。
2．合力、加速度、速度间的决定关系
(1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向。只要合力不为0，不管速度多大，物体都有加速度。
(2)合力与速度同向时，物体做加速运动；合力与速度反向时，物体做减速运动；合力与速度不共线时，物体做曲线运动，但合力与速度无必然联系。
【典例2】(2024·安徽卷)如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上，缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中(　 　)
A．速度一直增大
B．速度先增大后减小
C．加速度的最大值为3g
D．加速度先增大后减小
A
【解析】　缓慢拉至P点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力F与重力和两弹簧的拉力合力为零。此时两弹簧的合力大小为mg。撤去拉力，小球从P点运动到O点的过程中，两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，故A正确，B错误；小球从P点运动到O点的过程中，弹簧形变量变小，弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小球受到的合力一直变小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度大小，由牛顿第二定律可知2mg＝ma，加速度的最大值为2g，故C、D错误。
2．下列说法正确的是(　 　)
A．牛顿认为力不是维持物体运动的原因
B．牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实验来验证
C．国际单位制中，kg、m、N是三个基本单位
对点演练
A
解析：牛顿认为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，A正确；牛顿第二定律可以通过实验来验证，牛顿第一定律不可以通过实验来验证，B错误；国际单位制中，kg、m是基本单位，N是导出单位，C错误；加速度a与Δv和Δt无关，由合力F和质量m共同决定，D错误。
A
考点三　牛顿第三定律的理解与应用
1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”
2．一对平衡力与一对作用力和反作用力的对比分析
项目 一对平衡力 一对作用力和反作用力
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
考向1 作用力与反作用力的关系
【典例3】　2024年9月27日18时30分，我国在酒泉卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭，成功发射首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星，卫星顺利进入预定轨道。关于这次卫星与火箭上天的情形，下列叙述正确的是(　 　)
A．火箭尾部向外喷气，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前的推力
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，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力
D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用
A
【解析】　火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此推动力并不是由周围的空气提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，B、C错误，A正确；卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，这是一对作用力与反作用力，D错误。
考向2 相互作用力与平衡力的区别
【典例4】　(多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上，物体保持静止，下列说法中正确的是(　 　)
A．水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与
反作用力
BD
【解析】　水平力F与墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，这两个力是一对平衡力，B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，D正确。
考向3 转换研究对象法的应用
【典例5】　一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知重力加速度为g，环沿杆以加速度a匀加速下滑，则此时箱子对地面的压力大小为(　 　)
A．Mg＋mg－ma B．Mg－mg＋ma
C．Mg＋mg D．Mg－mg
A
【解析】　环在竖直方向上受重力及箱子内的杆对它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力F′f，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力F′f，受力情况如图乙所示。以环为研究对象，有mg－Ff＝ma，以箱子和杆整体为研究对象，有FN＝F′f＋Mg＝Ff＋Mg＝Mg＋mg－ma。根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即F′N＝Mg＋mg－ma，A正确。
课时作业14
第
分
部
三
1．(5分)(2024·甘肃兰州一模)在东汉王充所著的《论衡·状留篇》中提到“是故湍濑之流，沙石转而大石不移。何者？大石重而沙石轻也。”从物理学的角度对文中所描述现象的解释，下列说法正确的是(　 　)
A．水冲沙石，沙石才能运动，因为力是产生运动的原因
B．“沙石转而大石不移”是因为物体运动状态改变的难易程度与质量有关
C．只有在水的持续冲力作用下沙石才能一直运动，是因为运动需要力来维持
D.“大石不移”是因为大石受到的阻力大于水的冲力
B
解析：水冲沙石，沙石才能运动，因为水的冲击力克服了阻力，故力是改变物体运动的原因，故A错误；物体总有保持原有运动状态的性质，这种性质即为惯性，其大小只与质量有关，质量越大惯性越大，力是改变物体运动状态的原因，重的大石由于质量太大，惯性太大，所以运动状态不容易被水流改变，故B正确；物体的运动不需要力来维持，如运动的沙石不受力的作用时，可以做匀速直线运动，故C错误；“大石不移”是因为水的冲力等于大石受到的阻力，大石所受的合力为零，故D错误。
2．(5分)下列有关力和运动的说法正确的是(　 　)
A．把手中的铅球由静止释放，铅球竖直下落是因为惯性
B．汽车的速度越大，刹车时越难停下来，说明速度越大，惯性越大
C．牛顿第一定律也被叫作惯性定律
D．汽车紧急刹车时乘客向前倾，是因为乘客受到向前的惯性力
C
解析：把手中的铅球由静止释放后，铅球能竖直下落，是由于铅球受到竖直向下的重力，故A错误；惯性只与质量有关，与速度无关，故B错误；牛顿第一定律也被叫作惯性定律，故C正确；汽车紧急刹车时，乘客会向前倾，这是由于乘客具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性力的作用，故D错误。
3．(5分)如图所示，匀速向右运动的水罐车内装满了水，车内有一浮在顶部的乒乓球A、一沉底的金属球B。当水罐车刹车时，两小球相对容器的运动情况是(　 　)
A．A、B球一起向右运动
B．A球向左运动，B球向右运动
C．A球向右运动，B球向左运动
D．A、B球一起向左运动
B
解析：水罐车刹车时，由于惯性，水罐车内的水、乒乓球A、金属球B有想保持原来向右运动状态的趋势，但由于乒乓球A的密度小于水的密度，即乒乓球A的质量小于同体积水的质量，质量小，惯性就小，所以乒乓球A会被相对于车向右运动的水挤向左边，故乒乓球A会向左运动；而金属球B的质量较大，惯性较大，在与水的抗衡中会向右运动。故选B。
4．(5分)(2024·九省联考安徽卷)某国宇航局发射行星探测卫星，由于没有把部分资料中实际使用的单位制转换为国际单位制，造成重大损失。国际单位制中力学有三个基本单位，用这三个基本单位导出功率单位——瓦特(W)的表达形式为(　 　)
A．kg·m2·s-3 B．kg·m3·s-2
C．kg2·m3·s-1 D．kg2·m·s-3
A
5．(5分)如图所示，瘦子甲和大力士乙用一根绳拔河(绳子质量不计)，最后乙获胜。下列说法正确的是(　 　)
A．两人僵持不下保持静止时，地面对甲的摩擦力水平向右
B．两人僵持不下保持静止时，甲的重力和地面对甲的支持力是一对相互作用力
C．甲被加速向右拉时，绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小
D．甲被加速向右拉时，绳对甲的拉力大小等于甲对绳的拉力大小
D
解析：两人僵持不下保持静止时，甲有向右的运动趋势，地面对甲的摩擦力水平向左，故A错误；两人僵持不下保持静止时，甲的重力和地面对甲的支持力作用在同一物体上，是一对平衡力，故B错误；同一根绳子上的拉力相等，则甲被加速向右拉时，绳对乙的拉力大小和绳对甲的拉力大小是相等的，故C错误，D正确。
6．(5分)(多选)下列说法正确的是(　 　)
A．对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，在力刚作用瞬间，物体立即获得加速度
B．物体由于做加速运动，所以才受合力作用
C．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关
D．物体所受合力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小
ACD
解析：由于物体的加速度与合力是瞬时对应关系，因此在力刚作用瞬间，物体会立即获得加速度，A正确；根据因果关系，合力是产生加速度的原因，即物体由于受合力作用，才会产生加速度，B错误；F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关，C正确；由牛顿第二定律知物体所受合力减小，加速度一定会减小，而速度的变化由加速度和初速度共同决定，不一定会减小，D正确。
7.(5分) (多选)(2024·湖北黄冈高三质检)如图所示，处于自然状态下的轻弹簧一端固定在水平地面上，质量为m的小球从弹簧的另一端所在位置由静止释放，设小球和弹簧一直处于竖直方向，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g。在小球将弹簧压缩到最短的过程中，下列叙述中正确的是(　 　)
A．小球的速度先增大后减小
B．小球的加速度先减小后增大
ABC
A
9．(5分)昆虫沫蝉跳跃的高度可达0.7 m，而其身体长度仅有几毫米，跳跃能力远远超过了人们先前所认为的昆虫界的“跳高冠军”——跳蚤。已知沫蝉起跳时平均加速度可达3.8 km/s2，则沫蝉起跳时对地面的平均压力大小与其受到的重力大小的比约为(　 　)
A．3.8∶1 B．38∶1
C．380∶1 D．3 800∶1
C
解析：沫蝉起跳时，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma，解得地面对沫蝉的支持力大小FN＝381mg，由牛顿第三定律可知，它对地面的压力大小F′N＝FN＝381mg，则F′N∶G＝381∶1，则平均压力大小与其受到的重力大小的比约为380∶1，故选C。
10．(5分)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70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/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(重力加速度大小g取10 m/s2)(　 　)
A．510 N B．490 N
C．890 N D．910 N
B
解析：设绳子对建材的拉力为F1，F1－mg＝ma，F1＝m(g＋a)＝210 N，由牛顿第三定律知，绳子对工人的拉力F2＝F1＝210 N，工人处于静止状态，则地面对工人的支持力FN＝Mg－F2＝490 N，由牛顿第三定律知工人对地面的压力F′N＝FN＝490 N，B正确。
11．(5分) (多选)如图甲所示，一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体，一半径为r、质量为m的金属小球，从t＝0时刻起，由液面静止释放，小球在液体中下落，其加速度a随速度v的变化规律如图乙所示。已知小球在液体中受到的阻力Ff＝6πηvr，式中r是小球的半径，v是小球的速度，η是常数。忽略小球在液体中受到的浮力，重力加速度为g，下列说法正确的是(　 　)
A．小球的最大加速度为g
B．小球的速度从0增加到v0的过程中，做匀变速运动
C．小球先做加速度减小的变加速运动，后做匀速运动
ACD
12．(5分)如图为用索道运输重物的情境，已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°，重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3。当载重车厢沿索道向上加速运动时，质量为m的重物与车厢仍然保持相对静止状态，重物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g，那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为(　 　)
A．0.35mg B．0.3mg
C．0.23mg D．0.2mg
D
13．(5分)(多选)水平地面上放置一质量为m的木箱，木箱与地面间的动摩擦因数恒定。如图甲所示，一小孩用一水平推力F推木箱，木箱在水平地面上做匀速直线运动；如图乙所示，一大人用等大的拉力与水平方向成74°角斜向上拉木箱，木箱仍在水平地面上做匀速直线运动。已知重力加速度g取10 m/s2，sin 74°＝0.96，cos 74°＝0.28，则(　 　)
ACD
A．木箱与地面间的动摩擦因数为0.75
B．若拉力F与水平方向的夹角为53°，则木箱的加速度大小为1 m/s2
C．若用大小为2F的力水平推木箱，木箱的加速度大小为7.5 m/s2
D．若用大小为2F且与水平方向成74°角的斜向上的力拉木箱时，木箱离开地面
解析：用水平力F推木箱时，木箱在水平地面上做匀速直线运动，根据平衡条件有F＝μmg，若将此力方向改为与水平方向成74°角斜向上拉木箱，木箱仍在水平地面上做匀速直线运动，根据平衡条件有F cos 74°＝μ(mg－F sin 74°)，联立解得μ＝0.75，故A正确；若拉力F与水平方向的夹角为53°，根据牛顿第二定律有F cos 53°－μ(mg－F sin 53°)＝ma，解得a＝1.5 m/s2，故B错误；当用2F的水平力推木箱时，根据牛顿第二定律有2F－μmg＝ma′，解得a′＝7.5 m/s2，故C正确；若用大小为2F且与水平方向成74°角的斜向上的力拉木箱时，拉力的竖直分力为Fy＝2μmg sin θ＝1.44mg＞mg，木箱离开地面，故D正确。