第三章 牛顿运动定律 _ 1. 牛顿第一定律 _课件45张PPT

第三章 牛顿运动定律
第三章　牛顿运动定律
考点
考纲要求
专家解读
牛顿运动定律及其应用
Ⅱ
1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理.
2.高考命题中有关本章内容的题型有选择题、计算题．高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系.
3.本章是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高.
超重与失重
Ⅰ
实验：探究加速度与力、质量的关系
第一讲 牛顿第一定律 牛顿第三定律
一、牛顿第一定律
◎问题导引
光滑桌面上有A、B 2个小球A球静止在桌上，B球与一根细线相连，绕O点在做圆周运动，若某一瞬间撤去所有外力,则A、B两球 的运动状态如何？
[答案]　
基础要点整合
A球：保持静止
B球：沿此时的切线方向做匀速直线运动
◎知识梳理
1．牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持 状态或______状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．
(2)成立条件：物体不受外力作用．
(3)意义
①指出力不是 物体运动状态的原因，而是_______物体运动状态的原因，即产生 的原因．
②指出了一切物体都有 ，因此牛顿第一定律又叫 ．
匀速直线运动
静止
惯性
惯性定律
维持
改变
加速度
2．惯性
(1)定义：物体具有保持 不变的性质．
(2)普遍性：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的___________与物体的运动情况和受力情况 ．
(3)量度： 是惯性大小的唯一量度，________的物体惯性大， 的物体惯性小．
运动状态
固有属性
无关
质量
质量大
质量小
◎自主检测
1．下列说法正确的是
A．要使物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止
B．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态
C．运动越快的汽车越不易停下，是因为汽车运动越快惯性越大
D．跳水运动员跳起后能继续上升，是因为运动员仍受到一个向上的推力
解析　惯性是物体的固有属性，惯性的大小与物体速度的大小无关，C错；跳水运动员跳起后之所以能继续上升，是因为惯性的缘故，并非是受到向上的推力，D错；由牛顿第一定律知A错、B对．
答案　B
二、牛顿第三定律
◎问题导引
一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了．对于这一现象，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．榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂
D．因为不清楚榔头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小
[解析]　榔头对玻璃的作用力和玻璃对榔头的作用力为作用力与反作用力关系，大小一定相等，但相同大小的力作用在不同物体上的效果往往是不同的，所以不能从效果上去比较作用力与反作用力的大小关系，故选项C正确．
[答案]　C
◎知识梳理
1．作用力和反作用力
两个物体之间的作用总是 的，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物体—____________．力是物体与物体间的相互作用，物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作用力．
2．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 ．
3．意义
建立了相互作用物体之间的联系及作用力与___________的相互依赖关系．
相互
也施加了力
相等
相反
同一直线上
反作用力
◎自主检测
2．用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的相互作用”．把两个力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果如图3－1－1所示．观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，可以得到以下实验结论
A．作用力与反作用力同时存在
B．作用力与反作用力作用在同一物体上
C．作用力与反作用力大小相等
D．作用力与反作用力方向相反
答案　ACD
1．明确了惯性的概念
牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质．
2．揭示了力的本质
牛顿第一定律对力的本质进行了定义：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，物体的运动并不需要力来维持．
考点核心突破
考点一 牛顿第一定律的理解与应用
3．揭示了不受力作用时物体的运动状态
牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受外力的合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体都将保持静止状态或匀速直线运动状态不变．
［典例1］　下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是
A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态
B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用
C．惯性定律与惯性的实质是相同的
D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大
[解析]　当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，故A项错误．由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B项正确，惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，C项错误．虽然物体D运动不需要力来维持，但物体的惯性与运动速度大小无关，D项错误．
[答案]　B
◎规律总结
惯性的两种表现形式
　物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来．
(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．
突破训练
1．(2014·桂林模拟)下列关于惯性的各种说法中，你认为正确的是
A．抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的
B．在完全失重的情况下，物体的惯性将消失
C．把手中的球由静止释放后，球能竖直加速下落，说明力是改变物体惯性的原因
D．材料不同的两个物体放在地面上，用一个相同的水平力分别推它们，则难以推动的物体惯性大
答案　A
1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”
(1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同．
(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同．
(3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关．
考点二 牛顿第三定律的理解及应用
2．相互作用力与平衡力的比较
　 对应名称
比较内容
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
相同点
大小、方向
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
［典例2］　如图3－1－2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
[解题指导]　
1．审读题干，获取有用信息
①在冰面上拔河→无摩擦力，两人只受水平绳的拉力．
②拔河游戏→两人之间的拉力大小相等．
[答案]　C
◎规律总结
牛顿第三定律的应用方法
(1)合理选取研究对象，一般以受力较少、分析起来较容易的物体为研究对象，有时“整体法”与“隔离法”综合应用．
(2)做好对研究对象的受力分析和运动情况分析，确定哪些力是作用力和反作用力．
(3)利用牛顿第三定律把已知力或所求力转移至研究对象上求合力．
(4)对于不宜直接分析的物体，如地面，可转而分析与之接触的物体，解出作用力后，再利用牛顿第三定律说明反作用力的大小和方向．
突破训练
2．(2014·四川省名校模拟)2013年4月20日8时02分四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，如图3－1－3所示，解放军某部出动直升机救助被困受伤灾民，若不考虑悬索质量，下列说法正确的是
图3－1－3
A．只有在匀速吊起时悬索对人的拉力才等于人对悬索的拉力
B．当加速吊起时悬索对人的拉力等于人对悬索的拉力
C．当加速吊起时悬索对人的拉力大于悬索对飞机的拉力
D．无论如何吊起悬索对人的拉力都等于人对悬索的拉力
解析　悬索对人的拉力和人对悬索的拉力是一对作用力与反作用力，在任何情况下大小都相等，故A选项错误，B、D选项正确；悬索对飞机的拉力和飞机对悬索的拉力是一对作用力和反作用力，且悬索中张力处处相等，故C选项错误．
答案　BD
3．用转换研究对象法分析物体受力
[方法概述]
在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某些力，则可以通过分析其反作用力来解决问题，牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，使得我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔．
解题素能培养
解题方法技巧
［典例3］　(2014·厦门模拟)如图3－1－4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)g
B．(M＋m)g－ma
C．(M＋m)g＋ma
D．(M－m)g
图3－1－4
[解析]　对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力Ff，有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Ff′、顶竿的人对竿的支持力FN，有Mg＋Ff′＝FN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律，得到FN′＝FN＝Mg＋Ff′＝(M＋m)g－ma，B项正确．
[答案]　B
[点评]　由于题中没有给出地面对“底人”的支持力情况，所以不能以“底人”为研究对象，这时必须转换研究对象，先以竿上的人为研究对象，再以杆为研究对象，通过牛顿第三定律建立竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力等大的关系进行求解．
突破训练
3．如图3－1－5所示，在台秤的托盘上放一个支架，支架上固定一电磁铁A，电磁铁A的正下方有一铁块B，电磁铁A不通电时，台秤的示数为G.当接通电源，在铁块B被吸引起来的过程中，台秤的示数将
A．不变 B．变大
C．变小 D．忽大忽小
图3－1－5
解析　铁块B被吸引起来的过程是铁块B的加速过程，即整体处于超重状态，所以整体对托盘的压力大于整体的重力，故答案为B.
答案　B
[随堂演练]
1．(2013·山东理综)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有
A．力不是维持物体运动的原因
B．物体之间普遍存在相互吸引力
C．忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快
D．物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反
训练高效提能
解析　伽利略的斜面实验表明物体的运动不需要外力来维持，A正确；伽利略假想将轻重不同的物体绑在一起时，重的物体会因轻的物体阻碍而下落变慢，轻的物体会因重的物体拖动而下落变快，即二者一起下落快慢应介于单独下落时之间．而从绑在一起后更重的角度考虑二者一起下落时应该更快，从而由逻辑上否定了重物比轻的物体下落快的结论，并用实验证明了轻重物体下落快慢相同的规律，C正确；物体间普遍存在相互吸引力，物体间相互作用力的规律是牛顿总结的，对应于万有引力定律与牛顿第三定律，故B、D皆错误．
答案　AC
2．在平直轨道上，匀速向右行驶的封闭车厢内，悬挂着一个带滴管的盛油容器，滴管口正对车厢地板上的O点，如图3－1－6所示，当滴管依次滴下三滴油，且这三滴油都落在车厢的地板上，则下列说法中正确的是
图3－1－6
A．这三滴油依次落在OA之间，而且后一滴比前一滴离O点远些
B．这三滴油依次落在OA之间，而且后一滴比前一滴离O点近些
C．这三滴油依次落在OA之间同一位置上
D．这三滴油都落在O点上
解析　在匀速行驶的封闭车厢内，车厢和油滴在水平方向上具有相同的速度，油滴落下的时候，车厢和油滴在水平方向上的位移相同，油滴一定落在滴管口正下方的O点，选项D正确．
答案　D
3．在火箭把北斗卫星发送上天的过程中，下列关于卫星和火箭上天的情况叙述中正确的是
A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个作用力，从而使火箭获得向上的推力
B．火箭的推力是由于喷出的气体时空气产生一个作用力，空气的反作用力作用于火箭而产生的
C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽向后喷气也不会产生推力
D．卫星进入轨道后和地球间不存在作用力和反作用力
答案　A
4．(2014·淮安一中月考)双人滑冰比赛表演刚开始时两人静止不动，随着优美的音乐响起在相互猛推一下之后他们分别向相反方向运动．假定两人与冰面间的动摩擦因数相同．已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于
A．在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力
B．在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间
C．在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度
D．在刚分开时，甲的加速度小于乙的加速度
解析　根据牛顿第三定律，在推的过程中，作用力和反作用力总是等大、反向、共线的，它们总是同时产生、同时消失、同时变化的，所以推力大小相等，作用时间相同．由于两人和冰面的动摩擦因数相同，根据牛顿第二定律求得两人的加速度相同(均为μg)，由运动学公式v2＝2ax可知，加速度相同，甲在冰上滑行的距离比乙远，说明在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度，故选C.
答案　C
5．如图3－1－7所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动，若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是
图3－1－7
A．向左行驶、突然刹车
B．向右行驶、突然刹车
C．向左行驶、匀速直线运动
D．向右行驶、匀速直线运动
答案　B
本讲结束
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