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届一轮复习人教版牛顿运动定律学案
第三章
考纲要求
考情分析
牛顿运动定律及其应用
Ⅱ
1.命题规律
近几年高考对本章内容的考查以定律的综合应用为主,考查题型多为选择题。
2.考查热点
以联系生活实际、强调综合分析为主,突出表现物理知识的应用性、综合性。
2019届高考复习应予以高度关注。
实验三:
加速度与物体质量、物体受力的关系
[说明] 加速度大小不同的连接体问题的计算仅限于两个物体的情况。
第12课时 牛顿第一定律 牛顿第三定律(双基落实课)
知识点一 物理学史
物理学家
国籍
观点
亚里士多德
古希腊
力是维持物体运动状态的原因
伽利略
意大利
通过理想斜面实验提出力是改变物体运动状态的原因,被称为物理学中的“福尔摩斯”
笛卡儿
法国
如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向
牛顿
英国
牛顿运动定律
[小题练通]
1.(多选)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。
下列说法符合历史事实的是( )
A.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变
B.伽利略通过“理想实验”得出结论:
运动必具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去
C.笛卡儿指出:
如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向
D.牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
解析:
选BCD 亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,他的观点是错误的;伽利略通过实验与推理证明了力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因,假如没有力作用在运动的物体上,物体将以原来的速度永远运动下去;同时期的笛卡儿也得出了类似的结论;牛顿在伽利略和笛卡儿的基础上,提出了惯性定律,即认为物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
B、C、D正确。
2.(2018·武汉部分重点中学联考)伽利略和牛顿都是物理学发展史上最伟大的科学家,巧合的是,牛顿就出生在伽利略去世后第二年。
下列关于力和运动关系的说法中,不属于他们观点的是( )
A.自由落体运动是一种匀变速直线运动
B.力是使物体产生加速度的原因
C.物体都具有保持原来运动状态的属性,即惯性
D.力是维持物体运动的原因
解析:
选D A项是伽利略的观点,B、C两项是牛顿的观点,D项是亚里士多德的观点。
知识点二 牛顿第一定律的理解
1.牛顿第一定律
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2.牛顿第一定律的意义
(1)指出力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。
(2)指出一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又称为惯性定律。
(3)牛顿第一定律描述的只是一种理想状态,而实际中不受力作用的物体是不存在的,但当物体所受合外力为零时,其运动效果跟不受外力作用时相同,物体将保持静止或匀速直线运动状态。
3.惯性
(1)定义:
物体具有保持原来匀速直线运动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,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。
(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无关。
[小题练通]
1.(多选)(人教教材改编题)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是( )
A.飞机投弹时,当目标在飞机的正下方时投下炸弹,能击中目标
B.地球自西向东自转,人向上跳起来后,还会落到原地
C.安全带的作用是防止汽车刹车时,人由于惯性作用发生危险
D.有的同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力
解析:
选BC 飞机在目标正上方投弹时,由于惯性,炸弹会落在目标的前方,A错;地球自西向东自转,人向上跳起后,由于惯性,还会落在原地,B对;汽车刹车时,由于惯性,人会向前冲,安全带可以防止人的前冲,C对;物体被向上抛出后,在空中向上运动是由于惯性,D错。
2.下列说法中正确的是( )
A.高速运动的物体不容易停下来,所以物体运动速度越大,惯性越大
B.用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动的物体惯性大
C.惯性是物体的固有属性,惯性大小只与质量有关
D.在月球上举重比在地球上容易,所以同一物体在月球上比在地球上的惯性小
解析:
选C 惯性是物体的固有属性,惯性大小仅与物体的质量有关,与其他因素无关,A、B、D错误,C正确。
牛顿第一定律的应用技巧
(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时,要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系,正确理解力不是维持物体运动状态的原因,克服生活中一些错误的直观印象,养成正确的思维习惯。
(2)如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用。
因此,判断物体的运动状态是否改变,以及如何改变,应分析物体的受力情况。
知识点三 牛顿第三定律的理解和应用
1.牛顿第三定律
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
2.牛顿第三定律的意义
建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。
3.作用力与反作用力的三个关系
4.相互作用力与平衡力的比较
一对平衡力
一对作用力和反作用力
不同点
作用在同一物体上
作用在两个相互作用的不同物体上
力的性质不一定相同
一定是相同性质的力
不一定同时产生、同时消失
一定同时产生、同时消失
作用效果可相互抵消
作用效果不可抵消
相同点
大小相等,方向相反,作用在同一条直线上
[小题练通]
1.(多选)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验,把两个测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(如图所示),分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线,下列结论正确的是( )
A.作用力与反作用力同时产生
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
解析:
选ACD 从题图可以看出,作用力和反作用力等大、反向,且变化情况相同,选项A、C、D正确。
2.(粤教教材原题)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
解析:
选D 人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力为作用力与反作用力,故二力大小一定相等,故A、B、C错误,D正确。
理解牛顿第三定律应注意的三个问题
(1)定律中的“总是”说明对于任何物体,在任何情况下牛顿第三定律都是成立的。
(2)作用力与反作用力虽然大小相等,但方向相反,且作用于不同物体,所以产生的效果(运动效果或形变效果)不同。
(3)作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力,不能牵扯第三个物体。
知识点四 应用牛顿第三定律转换研究对象
如果不能直接求解物体受到的某个力时,可利用牛顿第三定律转换研究对象,先求它的反作用力,如求压力时可先求支持力。
[小题练通]
1.
一个箱子放在水平地面上,箱子内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱子与杆的总质量为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是( )
A.(M+m)g B.Ff+mg
C.Ff+MgD.Ff+(M+m)g
解析:
选C 箱子和杆处于静止状态,由力的平衡条件得,地面对箱子的支持力FN=Ff′+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大小,则:
FN′=FN=Ff+Mg。
C正确。
2.(2018·海口模拟)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。
质量为70.0kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.5m/s2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及绳子与定滑轮间的摩擦,则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)( )
A.510NB.490N
C.890ND.910N
解析:
选B 对建筑材料进行受力分析,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,得绳子的拉力大小F=210N;然后再对工人进行受力分析,由平衡条件得Mg=F+N,得N=490N,根据牛顿第三定律可知,工人对地面的压力大小为490N,故选项B正确。
一、单项选择题
1.(2018·南通、泰州、扬州高三模拟)东汉王充在《论衡·状留篇》中记述了球的运动:
“圆物投之于地,东西南北,无之不可;策杖叩动,才微辄停”。
关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( )
A.力是维持物体运动的原因
B.力是改变物体惯性大小的原因
C.力是改变物体位置的原因
D.力是改变物体运动状态的原因
解析:
选D 物体的运动不需要力来维持,没有力的作用其位置也可以改变,力是改变物体运动状态的原因,是物体产生加速度的原因,质量是物体惯性大小的唯一量度,D项正确,A、B、C项错误。
2.如图所示,人站立在体重计上,下列说法中正确的是( )
A.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力
B.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力
C.人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
D.人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力
解析:
选B 人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力与反作用力,A项错误,B项正确;人所受的重力与人对体重计的压力大小相等、方向相同,既不是平衡力,也不是作用力和反作用力,C、D项错误。
3.一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的力比玻璃更大才没有碎裂
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的力比玻璃更大才没有碎裂
D.因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况,所以无法判断它们之间的相互作用力的大小关系
解析:
选C 由题意可知,榔头和玻璃之间的作用力是一对作用力和反作用力,所以应该是等大的,因为大小相同的力作用在不同的物体上效果往往不同,所以榔头把玻璃打碎了。
故C正确。
4.(2014·北京高考)伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展。
利用如图所示的装置做如下实验:
小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升。
斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。
根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是( )
A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置
B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态
C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变
D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小
解析:
选A 由于斜面上先后铺垫粗糙程度逐渐降低的材料,可理解为斜面越来越光滑,小球沿右侧斜面上升的最高位置依次为1、2、3,即依次升高,所以得到的最直接的结论是:
如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置,选项A正确;B、C、D选项都不能根据三次实验结果的对比直接得到,选项B、C、D错误。
5.
如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上水平向右加速滑行,长木板与地面间的动摩擦因数为μ1,木块与长木板间的动摩擦因数为μ2,若长木板仍处于静止状态,则长木板对地面的摩擦力大小一定为( )
A.μ1(m+M)gB.μ2mg
C.μ1mgD.μ1mg+μ2Mg
解析:
选B 木块在长木板上向右滑行过程中,受到长木板对其水平向左的滑动摩擦力,由牛顿第三定律可知,木块对长木板有水平向右的滑动摩擦力,大小为μ2mg,由于长木板处于静止状态,水平方向合力为零,故地面对长木板的静摩擦力方向水平向左,大小为μ2mg,由牛顿第三定律可知,长木板对地面的摩擦力大小为μ2mg,故B正确。
二、多项选择题
6.一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下列关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论,正确的是( )
A.车速越大,它的惯性越大
B.车的质量越大,它的惯性越大
C.车速越大,刹车后滑行的路程越长
D.车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大
解析:
选BC 惯性是物体的固有属性,其大小仅由物体的质量决定,质量越大,惯性越大,A错误,B正确;滑行的路程应由刹车时的速度确定,因为刹车过程中,其加速度是一定的,根据v2-v02=2ax,所以车速越大,其滑行的路程越大,而与其惯性大小无关,C正确,D错误。
7.在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定一盛满水的碗。
现突然发现碗中的水洒出,水洒出的情况如图所示,则关于小车在此种情况下的运动,下列叙述正确的是( )
A.小车匀速向左运动B.小车可能突然向左加速
C.小车可能突然向左减速D.小车可能突然向右减速
解析:
选BD 原来水和小车相对静止以共同速度运动,水突然向右洒出有两种可能:
①原来小车向左运动,突然加速,碗中水由于惯性保持原速度不变,相对于碗向右洒出。
②原来小车向右运动,突然减速,碗中水由于惯性保持原速度不变,相对于碗向右洒出,故B、D项正确。
8.如图所示为英国人阿特伍德设计的装置,不考虑绳与滑轮的质量,不计轴承、绳与滑轮间的摩擦。
初始时两人均站在水平地面上,当位于左侧的甲用力向上攀爬时,位于右侧的乙始终用力抓住绳子,最终至少一人能到达滑轮。
下列说法中正确的是( )
A.若甲的质量较大,则乙先到达滑轮
B.即使甲的质量较大,甲、乙也同时到达滑轮
C.若甲、乙质量相同,则甲、乙同时到达滑轮
D.若甲、乙质量相同,则甲先到达滑轮
解析:
选AC 由于滑轮光滑,甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力,若甲的质量大,则由甲拉绳子的力等于乙受到的绳子拉力,得甲攀爬时乙的加速度大于甲,所以乙会先到达滑轮,选项A正确,B错误;若甲、乙的质量相同,甲用力向上攀爬时,甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力,甲、乙具有相同的加速度和速度,所以甲、乙应同时到达滑轮,选项C正确,D错误。
9.如图所示,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者。
若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法不正确的是( )
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
解析:
选ABD 根据牛顿第三定律可知,甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力,A错误;甲和乙的拉力作用在同一个物体上,不是作用力与反作用力,B错误;设绳的张力为F,根据牛顿第二定律a=
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