内容正文:
第三章 运动和力的关系
第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
1
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一、牛顿第一定律、惯性
牛顿
第一
定律 内
容 一切物体总保持________运动状态或____状态,除非作用在它上面的__迫使它改变这种状态
意
义 (1)揭示了物体的固有属性:指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫____定律
(2)揭示了运动和力的关系: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,即是产生______的原因
匀速直线
静止
力
惯性
维持
改变
加速度
第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
2
惯性 定义 物体具有保持原来________运动状态或____状态的性质
量度 ____是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小
普遍性 惯性是一切物体都具有的性质,是物体的____属性,与物体的运动情况和受力情况无关
匀速直线
静止
质量
固有
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
二、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,一个物体A对另一个物体B施加了力,物体B一定也同时对物体A施加了力。
2.牛顿第三定律
(1)内容:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小____,方向____,作用在同一条直线上。
(2)表达式:_________。
(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
相等
相反
F=-F′
反作用力
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
一、易错易误辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)牛顿第一定律不能用实验验证。 ( )
(2)在水平面上滑动的木块最终停下来,是因为没有外力维持木块运动。 ( )
(3)物体运动时受到惯性力的作用。 ( )
(4)两物体相互作用时,先有作用力,后有反作用力。 ( )
(5)人走在松软的土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力。
( )
(6)作用力与反作用力等大,反向,其合力为零。 ( )
√
×
×
×
×
×
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二、教材习题衍生
1.(牛顿第一定律的应用)如图所示是东北某地爷孙俩在水平的雪地里玩耍时狗拉雪橇的图片,忽略摩擦力以外的其他阻力,以下说法正确的是( )
A.狗拉雪橇匀速前进时,雪橇的运动速度越大,狗拉雪橇的力也越大
B.如果摩擦力可忽略不计,没有狗的拉力,雪橇也能做匀速直线运动
C.狗拉雪橇做加速运动时,狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力
D.狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一对平衡力,大小始终相等
√
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B [狗拉雪橇匀速前进时,狗拉雪橇的力等于雪橇所受的滑动摩擦力,跟雪橇的运动速度大小无关,故A错误;如果摩擦力可忽略不计,没有狗的拉力,雪橇由于惯性也能做匀速直线运动,故B正确;狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一对相互作用力,大小总是相等,故C、D错误。故选B。]
2.(牛顿第一定律的理解与应用)亚里士多德在其著作《物理学》中说:一切物体都具有某种“自然本性”,物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”,而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”。伽利略、笛卡儿、牛顿等人批判地继承了亚里士多德的这些说法,建立了新物理学。新物理学认为一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”。下列关于“惯性”和“运动”的说法中不符合新物理学的是( )
A.一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动
B.作用在物体上的力,是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因
C.竖直向上抛出的物体,受到了重力,却没有立即反向运动,而是继续向上运动一段距离后才反向运动,是由于物体具有惯性
D.可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时,放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去,这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”
√
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D [一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动,力是迫使物体做“受迫运动”的原因,A、B正确;因物体具有惯性,竖直向上抛出的物体,受到了重力,向上的速度先减小到零后再反向向下运动,C正确;随桌面转动的盘子向桌子边缘滑去,并没有受到向外的力,而是盘子所需要的向心力超过了桌面给盘子的摩擦力,故D错误。]
3.(牛顿第三定律的理解)沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭,泥炭是沼泽地积累的植物残体,它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷。若人下陷的过程是先加速运动后匀速运动,下列判断正确的是( )
A.加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对他的支持力
B.加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对他的支持力
C.人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对他的支持力
D.人对沼泽地的压力大小总等于沼泽地对他的支持力
D [人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力是一对作用力与反作用力,故二力大小一定相等,故A、B、C错误,D正确。]
√
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
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1.(对惯性的认识)中国古代的先哲们在认识自然的过程中提出了很多物理学观点,闪烁着智慧的光芒。下列观点中与你所学的物理学知识吻合的是( )
A.《淮南子·齐俗训》中指出:“趋舍礼俗,犹室宅之居也,东家谓之西家,西家谓之东家,虽皋陶为之理,不能定其处。”意思是,如果不选定参考点,就不能确定是位于东,还是位于西,这说明任何物体都处于永恒的运动中
B.《墨经》中指出:“力,形之所以奋也。”意思是力可以使物体由动到静,说明力是改变物体运动的原因
考点1 牛顿第一定律和惯性
第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
C.《论衡·效力篇》中指出:“机不能动发,鲁缟不能穿。”意思是说静止的物体没有惯性
D.《韩非子·观行》中指出:“有乌获之劲,而不得人助,不能自举。”意思是力气很大的人也不能把自己举起来,说明一对相互作用力的效果可以相互抵消
B [如果不选定参考点,就不能确定是位于东,还是位于西,这体现了位置描述的相对性,故A错误;力可以使物体由动到静,说明力是改变物体运动状态的原因,故B正确;惯性是物体的固有属性,只与质量有关,与运动状态无关,故C错误;力气很大的人也不能把自己举起来,说明相互作用力不是作用在同一个物体上的,作用效果不会抵消,故D错误。故选B。]
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2.(对牛顿第一定律的理解)(2024·江苏常州月考)牛顿第一定律揭示了运动状态与所受外力的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体受到恒定的力作用时,它的运动状态不发生改变
B.物体受到不为零的合力作用时,它的运动状态要发生改变
C.物体受到的合力为零时,它一定处于静止状态
D.物体的运动方向一定与它所受的合力的方向相同
B [只要物体受到的合力不为零,不论是否是恒力,运动状态都要发生变化,故A项错误,B项正确;物体所受合力方向不一定与运动方向相同,故D项错误;合力为零时,物体可能处于静止状态也可能做匀速直线运动,故C项错误。]
√
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
3.(对伽利略理想斜面实验的认识)人类对“运动和力的关系”的认识经历了一个曲折漫长的探索过程。如图是伽利略理想斜面实验,小婷同学在探究过程中经历了如下步骤:
①两个对接的斜面,让小球沿一个斜面从静止滚下,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时的高度。
③减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球将沿水平面以恒定速度持续运动下去。
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
√
下列说法不正确的是( )
A.其中①属于科学推理
B.伽利略得出:运动物体如果不受其他物体的作用,将会做匀速直线运动一直运动下去,伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法
C.而过去我们对“运动和力的关系”一直错误的认识是力是维持物体运动的原因
D.牛顿在伽利略的基础上总结、归纳,最后得出了举世闻名的牛顿第一定律,其内容是一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
A [斜面实验中,属于科学推理的是②③④,A错误。伽利略得出:运动物体如果不受其他物体的作用,将会做匀速直线运动一直运动下去。伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法,B正确。伽利略得出力是改变物体运动状态的原因后,推翻了亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因。因此过去我们对“运动和力的关系”一直错误地认为力是维持物体运动的原因,C正确。由牛顿第一定律可知,一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态,D正确。]
规律总结 1.牛顿第一定律的意义
(1)提出惯性的概念:牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性,惯性是物体的一种固有属性。
(2)揭示力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。
2.惯性的两种表现形式
(1)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。
(2)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)。
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1.相互作用力的特点
(1)三同
(2)三异
(3)二无关
考点2 牛顿第三定律
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
2.一对平衡力和作用力与反作用力的比较
名称
项目 一对平衡力 作用力与反作用力
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
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
[典例] 如图所示,物体静止在斜面上,下列说法正确的是( )
A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力
B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对平衡力
C.物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力
D.物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
√
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C [物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对作用力与反作用力,物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力也是一对作用力与反作用力,故A、B错误;重力产生两个效果,使物体紧压斜面,使物体有沿斜面下滑的趋势,故可以将重力分解为沿斜面向下的分力和垂直斜面向下的分力,不是对斜面的压力,故D错误;斜面对物体的作用力是支持力和摩擦力的合力,与重力平衡,所以物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力,故C正确。]
规律总结 “两看”巧分作用力、反作用力与平衡力
一看:受力物体。作用力和反作用力应作用在两个相互作用的物体上。
二看:产生的原因。作用力和反作用力是由于相互作用而产生的,一定是同种性质的力。
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[跟进训练]
角度1 作用力与反作用力的特点
1.(2021·浙江1月选考)如图所示,电动遥控小车放在水平长木板上面,当它在长木板上水平向左加速运动时,长木板保持静止,此时( )
A.小车只受重力、支持力作用
B.木板对小车的作用力方向水平向左
C.木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力
D.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等
√
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D [小车受重力、支持力、驱动力和木板对小车的摩擦力,A错误;木板对小车的作用力包括竖直向上的支持力和水平方向的摩擦力,根据平行四边形定则可知合力方向一定不在水平方向,B错误;根据牛顿第三定律可知,作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,C错误,D正确。]
角度2 作用力、反作用力与平衡力
2.“电动平衡车”是青少年非常喜欢的一种代步工具。
如图所示,人站在“电动平衡车”上在某水平地面上沿
直线前进,不计空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.“电动平衡车”加速行驶时,车对人的作用力等于人的重力
B.“电动平衡车”匀速行驶时,车对人的作用力大小大于人对车的压力大小
C.“电动平衡车”加速行驶时,车对人的作用力方向斜向上与加速度的大小有关
D.“电动平衡车”匀速行驶时,平衡车受到的重力和地面对平衡车的支持力是一对平衡力
√
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C [“电动平衡车”加速行驶时,车对人的作用力有水平方向的分力,则车对人的作用力方向斜向上,对人受力分析,如图所示,竖直方向上由平衡条件有F sin α=mg,水平方向上由牛顿第二定律有F cos α=ma,解得 F=,a=,可知“电动平衡车”加速行驶时,车对人的作用力大于人的重力,车对人的作用力方向斜向上与加速度的大小有关,故A错误,C正确;“电动平衡车”匀速行驶时,车对人的作用力竖直向上,与人对车的压力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,故B错误;“电动平衡车”匀速行驶时,对平衡车受力分析,竖直方向上由
平衡条件可知,地面对平衡车的支持力大小等于平衡车受到
的重力大小和人对平衡车压力大小之和,故D错误。故选C。]
角度3 牛顿第三定律在受力分析中的应用—转换研究对象
3.一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。已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为Ff,则此时箱子对地面的压力大小为( )
A.Mg+Ff
B.Mg-Ff
C.Mg+mg
D.Mg-mg
√
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第1节 牛顿第一定律、牛顿第三定律
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A [环在竖直方向上受重力及箱子内的杆给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,由于箱子处于平衡状态,可得FN=F′f+Mg=Ff+Mg。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,即F′N=Mg+Ff,故选项A正确。]
$$