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牛顿第一定律和第三定律(例题)
【例1】找两个相同的瓶子，内盛清水，用细绳分别系一铁球、一泡沫塑料球置于水中，使铁球悬挂、塑料球悬浮，如图甲所示．当瓶子突然向右运动时（有向右的加速度），观察比较两个球的运动状态．你看到的现象也许会让你惊讶，小铁球的情况正如你所想的一样，相对瓶子向左运动，但塑料球却相对瓶子向右运动，如图乙所示．为什么会这样呢？
【分析】当容器随小车突然向右运动时，铁球由于惯性要保持原来状态，故相对小车向左运动；当容器随小车突然向右运动时，容器中的水也有惯性，故也有相对小车向左运动的趋势，水的密度大于整个塑料球的密度，故塑料球故相对小车向右运动．
【解答】解：因为相同体积的水的质量与球的质量不相同，质量越大，运动状态越难以改变，故铁球运动状态的改变比瓶子（及瓶子中的水）慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而塑料球运动状态的改变比瓶子（及瓶子中的水）快，所以塑料球会相对瓶子向右偏．
答：因为相同体积的水的质量与球的质量不相同，质量越大，运动状态越难以改变，故铁球运动状态的改变比瓶子（及瓶子中的水）慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而塑料球运动状态的改变比瓶子（及瓶子中的水）快，所以塑料球会相对瓶子向右偏．
【点评】物体保持运动状态不变的性质叫做惯性．原来静止的物体具有保持静止状态的性质；原来处于运动的物体，具有保持匀速直线运动状态的性质，本题的难度在于这两个小球分别在一只盛水的容器中，因此解题时要考虑水的密度大于整个塑料球密度，水的密度小于整个铁球密度等，总之此题有一定的拔高难度，属于难题．
【例2】如图所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面呈水平，在水平面上放一个小球B，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（ ）
A．沿斜面向下的直线
B．竖直向下的直线
C．无规则曲线
D．抛物线
【分析】分析小球m的受力情况，根据牛顿第一定律分析小球在水平方向和竖直方向的运动状态，即可确定其运动轨迹．
【解答】解：楔形物体A释放前，小球受到重力和支持力，两力平衡；楔形物体A释放后，由于小球是光滑的，则小球水平方向不受力，根据牛顿第一定律知道，小球在水平方向的状态不改变，即仍保持静止状态。而竖直方向：楔形物体A对B的支持力将小于小球的重力，小球将沿竖直方向做加速运动，所以小球在碰到斜面前的运动是竖直向下的加速运动，其运动轨迹是竖直向下的直线，故B正确。
故选：B。
【点评】本题关键要正确分析小球的受力情况，抓住水平方向不受力，状态不发生改变是关键．
【例3】做匀速直线运动的小车上，水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子 向后 （填“向前”或“向后”或“不动”）运动．
【分析】分别考虑水和气泡的惯性是解决本题的关键，抓住惯性只与质量有关，质量越大，惯性越大，也就是运动状态不易改变，同体积的水和气泡比较，水的质量大于气泡的质量．所以水的惯性大．
【解答】解：从惯性的角度去考虑瓶内的气泡和水，显然水的质量远大于气泡的质量，故水的惯性比气泡的惯性大．当小车突然停止时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，于是水由于惯性继续向前运动，水将挤压气泡，使气泡相对于瓶子向后运动．
故答案为：向后．
【点评】知道质量是惯性大小的量度．质量大的物体，惯性大，惯性大就是运动状态不易改变，质量小的物体，惯性小，运动状态容易改变．
【例4】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
【分析】当容器随小车突然向右运动时，铁球由于惯性要保持原来状态，故相对小车向左运动；当容器随小车突然向右运动时，容器中的水也有惯性，故也有相对小车向左运动的趋势，水的密度大于整个乒乓球的密度，故把乒乓球挤向右，故乒乓球故相对小车向右运动。
【解答】解：因为小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都有向左运动趋势，但由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大，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，铁球相对于小车向左运动，同理由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球向右运动。
故选：A。
【点评】物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。原来静止的物体具有保持静止状态的性质；原来处于运动的物体，具有保持匀速直线运动状态的性质，本题的难度在于这两个小球分别在一只盛水的容器中，因此解题时要考虑水的密度大于整个乒乓球密度，水的密度小于整个铁球密度等，总之此题有一定的拔高难度，属于难题。
【例5】如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙二人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力
B．小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对平衡力
C．若小车加速向右运动表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力
D．无论小车怎样运动，乙拉小车的力都等于小车拉乙的力
【分析】对小车受力分析，受重力、支持力和两个拉力，当物体受力平衡时，其受到的力才是平衡力；相互作用力的施力物体与受力物体恰好相反，从而即可求解。
【解答】解：A、依据一对作用力和反作用力，必须是物体间相互作用的，甲拉小车的力和乙拉小车的力，涉及了三个物体，因此两个力并不是一对作用力和反作用力，故A错误；
B、不计小车与地面之间的摩擦力，小车水平方向受甲拉小车的力与乙拉小车的力，只有当小车保持静止或做匀速直线运动时，这两个力才是平衡力，故B正确；
C、小车拉甲的力与甲拉小车的力是甲与小车间的相互作用力，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与小车的运动状态无关，故C错误；
D、乙拉小车的力与小车拉乙的力是乙与小车间的相互作用力，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与小车的运动状态无关，故D正确。
故选：BD。
【点评】本题关键是区分二力平衡和相互作用力，二力平衡的施力物体相同，而相互作用力的施力物体和受力物体是相反的，同时一对作用力大小相等方向相反，没有任何条件。
【例6】某研究性学习小组利用如图所示的装置探究作用力与反作用力的大小关系．如图甲所示，在铁架台上用弹簧秤挂住一个实心铁球，弹簧秤的示数为F1，在圆盘测力计的托盘上放盛有水的烧杯，圆盘测力计的示数为F2；再把小球浸没在水中（水未溢出），如图乙所示，弹簧秤的示数为F3，圆盘测力计的示数为F4．
（1）请你分析弹簧秤示数的变化，即有F3 ＜ F1（选填“＞”、“＝”或“＜”）．
（2）铁球对水的作用力大小为 F1﹣F3 ，水对铁球的作用力大小为 F4﹣F2 ，若两者相等，就说明了作用力与反作用力大小相等．
【分析】把小球浸没在水中时，小球受到竖直向上的浮力的作用．由受力分析可得出弹力的变化．
【解答】解：（1）因乙中小球受到浮力的作用，浮力向上，故弹力减小；故F3＜F1；
（2）对烧杯分析可知，由于烧杯中的水受到小球的反作用力，则示数增加，由弹簧秤的示数变化可知，铁球对水的作用力大小为：F1﹣F3；
对小球分析可知，铁球受到的浮力为：F1﹣F3；
水对铁球的作用力大小为F4﹣F2，若F1﹣F3＝F4﹣F2，则可以证明作用力与反作用力大小相等；
故答案为：（1）＜
（2）F1﹣F3；
F4﹣F2
【点评】本题考查平衡条件的运用，知道球对水的反作用力等于受到水的浮力是本题的关键．
【例7】身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平地面上通过一轻杆进行顶牛比赛，企图迫使对方后退．设甲、乙对杆的推力分别为F1、F2．甲、乙两人身体因前顷而偏离竖直方向的夹角分别为α1、α2，如图所示，若甲获胜，则下列结论正确的是（ ）
A．F1＝F2，α1＞α2
B．F1＞F2，α1＝α2
C．F1＝F2，α1＜α2
D．F1＞F2，α1＞α2
【分析】由题，若甲获胜，说明甲受到的最大静摩擦力大于乙受到的最大静摩擦力，由于两人身高和质量完全相同，两人穿同样的鞋，鞋与地面的动摩擦因数相同，分析两人对地面压力的大小关系，分析α1、α2大小关系．根据牛顿第三定律判断F1、F2的关系．
【解答】解：在两人顶牛比赛中，决定胜负的是人受到的最大摩擦力的大小，若甲获胜，说明甲下蹲增大他与地面的正压力才胜出，故α1＞α2；因为杆为轻杆，两人对杆的作用力可认为是作用力与反作用力，大小相等，有F1＝F2，所以选项A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题是实际问题，关键是分析两人的最大静摩擦力的变化情况，来确定两人与地面间的正压力的大小关系．
【例8】新华社西昌3月10日电“芯级箭体直径9.5米级、近地轨道运载能力50吨至140吨、奔月转移轨道运载能力15吨至50吨、奔火（火星）转移轨道运载能力12吨至44吨……”这是我国重型运载火箭长征九号研制中的一系列指标，已取得阶段性成果，预计将于2030年前后实现首飞。火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力。下列观点正确的是（ ）
A．喷出的燃气对周围空气的挤压力就是火箭获得的推力
B．因为喷出的燃气挤压空气，所以空气对燃气的反作用力就是火箭获得的推力
C．燃气被喷出瞬间，火箭对燃气的作用力就是火箭获得的推力
D．燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力就是火箭获得的推力
【分析】火箭发射的原理是火箭向后喷出燃气时受到燃气的向前的反作用力，使火箭获得推力向前飞行。
【解答】解：A、喷出的燃气对周围空气的挤压力，作用在周围空气上，受力物体是空气不是火箭，故A错误；
B、喷出的燃气挤压空气，空气对燃气的反作用力是作用在燃气上不是火箭，故B错误；
C、燃气被喷出瞬间，火箭对燃气的作用力受力物体是喷出的燃气，不是火箭，故C错误；
D、燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力：施力物体是喷出的燃气，受力物体是火箭，是火箭获得的推力，故D正确；
故选：D。
【点评】表面是考查火箭发射的原理，本质考的的是力的三要素及牛顿第三定律。
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1．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题的过程中，不仅需要相应的知识，还需要运用科学的方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，如图所示．
①两个对接的斜面，静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；
③减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度；
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球会沿水平面做持续的匀速运动．
通过对这个实验的分析，我们可以得到的最直接结论是（ ）
A．自然界的一切物体都具有惯性
B．光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球质量一定时，受到的力越大，它的加速度越大
【分析】理想斜面实验：在轨道的一边释放一颗钢珠，如果忽略摩擦力带来的影响，我们发现钢珠从左边滚下后，再从右边的斜面滚上，钢珠将上升到与左边释放高度相同的点；若将右边的倾斜角减小，钢珠还是上升到原来的高度，但通过的路程比原来更长；假设右边的轨道为水平，钢珠想要达到原来的高度，但是钢珠无法达到原来的高度，钢珠将永远运动下去．
【解答】解：A、理想斜面实验只能说明钢球具有惯性，推广到一切物体的是牛顿，故A错误；
B、伽利略通过“理想斜面实验”和科学推理，得出的结论是：力不是维持物体运动的原因，光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力，故B正确；
C、如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变，这是牛顿得出的，故C错误；
D、小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小，这是牛顿第二定律内容，故D错误；
故选：B。
【点评】伽利略斜面实验的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特的方法：在实验的基础上，进行理想化推理（也称作理想化实验），它标志着物理学的真正开端．
2．伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法．图1、图2分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是（ ）
A．图1通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B．图1中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易
C．图2中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成
D．图2的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
【分析】本题考查了伽利略对自由落体运动和力与运动关系的研究，了解其研究过程中的物理思想与物理的方法．
【解答】解：AB、伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力得作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推。故A错误，B正确；
C、完全没有摩擦阻力的斜面是实际不存在的，故C错误；
D、伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查的就是学生对于物理常识的理解，这些在平时是需要学生了解并知道的，看的就是学生对课本内容的掌握情况
第6页（共8页）英恋物理
考物理顶层
系列资料点考向通01
牛顿第一定律和第三定律
资料编号:108
牛顿第一定律
习题编号:108
伽利略理想斜面实验
实验现象
两个对接的斜面,静止的
球将滚上另一个斜面
②如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度
③减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度
继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成
持续的匀速
实验结论
力不是维持物体运动状态的原因
2.牛顿第一定律
切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,除非作
上面
①揭示了物体的固有属性:一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律
运动的
不是维持物体
因,而是改变物体
原因
力是产生加遠度的原因
对牛顿第一定律的理解
(1)牛顿笫一定律是在伽利略斜面实验的基础
科学抽象、归纳整理
来
通过这一定律,构建了力与运动
确的辩证关系,它不是牛顿第二定律的特例
是牛顿第二定律产生的基石
(2)“力不是产生并维持运动的原因
使物体产生加速度,从而改变运动状态的原因
律要表达的核
脱了“力与运动到底
的本质
(3)在牛顿第一定律
通过实验探究,牛顿笫二定律定量指出了力、质量和加
速度的关系,所以牛顿第二定律是对“力与运动关系”的拓展
(1)定义:物体具有
态或
线运动状态
切
具有
体的运动情况和受力情况
表现
①物体不受外力作
惯性表现在保持静止或匀速直线运动状态
物体受外力
惯性表现在反抗运动状态的改变
(4)量度:质量是惯
的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯
英恋物理
《高考物理顶层
系
考点考向通02
【例1】找两个相同的瓶子,内盛清水,用细绳分别系一铁球、一泡沫塑料球置于水中
吏铁球悬挂、塑料球悬
所示,当瓶子突然向右运动时(有向右的加速度),观
察比较两个球的运动状态,你看到的现象也许会让你惊讶
球的情况正如你所想的
样,相对瓶子向左运动,但塑料球却相对瓶子向右运动,如图乙所示,为什么会这样
【例2】如图所示
形物体A,各面均光滑,放在固定
表面呈水平
在水平面上放一个小球B,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前
迹
A.沿斜面向下的直线
B.竖直向下的直
C.无规则曲
抛物线
【例3】
速直线运动的小车
平放置一密闭的装
的瓶子,瓶内有一气泡,如图所示,当小车突然停止运动时
气泡相对于瓶子
(填“向前”
【例4】如图所示,一只盛水的容器固定
容
挂和拴住一只铁
球和一只乒乓球,容器中水和铁球。乒乓球都处于静止状态,当容器随小车突然向
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
乓球向左
铁球-乒乓球
C.铁球和乒乓球都
铁球和乒兵球都向右
