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2014届高考物理一轮复习志鸿优化设计全套教学案3.1第三章 牛顿运动定律第一节牛顿第一定律 牛顿第三定律

的分析和计算。在今后的高考命题中预计将结合弹簧

一、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.意义

(1)指出了一切物体具有______,因此牛顿第一定律又称________。

(2)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,即力是产生________的原因。

(3)当物体不受力时,物体总保持__________状态或______状态。

3.惯性

(1)定义:物体具有保持原来____________状态或______状态的性质。

(2)量度:______是物体惯性大小的唯一量度,与物体的运动状态、受力情况、地理位置均无关,________的物体惯性大,________的物体惯性小。

(3)普遍性:惯性是物体的______属性,一切物体都有惯性。

二、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____________________,作用在同一条直线上。

2.表达式

F=-F′。

三、单位制

1.组成

单位制由________和________共同组成。

2.力学单位制中的基本单位

长度(m),________,时间(s)。

3.导出单位

力(N),速度(m/s),加速度(m/s2)。

4.作用

(1)在物理计算中,一般采用国际单位制,计算过程中不必一一写出各物理量的单位,只要在计算结果中写出对应单位即可。

(2)物理公式既反映了各物理量间的数值关系,同时也确定了各物理量的单位关系,因此,在解题时,可用单位制来判断计算结果是否正确。

1.(2012·上海宝山期末)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )

A.它表明了力是维持物体运动状态的原因

B.它表明了物体具有保持原有运动状态的性质

C.它表明了改变物体的运动状态并不需要力

D.由于现实世界不存在牛顿第一定律所描述的物理过程,所以牛顿第一定律没有用处

2.(2012·河北衡水中学模拟)下列关于力的说法正确的是( )

A.作用力和反作用力作用在同一物体上

B.太阳系中的行星均受到太阳的引力作用

C.运行的人造地球卫星所受引力的方向不变

D.伽利略的理想实验说明了力不是维持物体运动的原因

3.在国际单位制中,力学的三个基本单位是________、________、________。

4.关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( )

A.物体的速度不断增大,表示物体必受力的作用

B.物体的位移不断增大,表示物体必受力的作用

C.物体向什么方向运动,则这个方向上物体必受力的作用

D.物体的速度大小不变,则其所受合外力必定为零

一、对牛顿第一定律的理解

自主探究116世纪末,伽利略用实验和推理,推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元。在以下说法中,与亚里士多德观点相反的是( )

A.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快,这说明,物体受的力越大,速度就越大

B.一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来,这说明,静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”

C.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快

D.一个物体维持匀速直线运动,不需要外力的作用

思考1:力与物体运动速度有关吗?

思考2:力是维持物体运动状态的原因吗?

归纳要点

在理解牛顿第一定律时,注意以下两点:

(1)牛顿第一定律不能用实验直接验证,而是通过伽利略斜面实验等大量事实推理得出的。

(2)牛顿第一定律并非牛顿第二定律的特例,而是不受任何外力的理想化情况。

(3)牛顿第一定律揭示了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。

二、对牛顿第三定律的理解

自主探究2(2012·山东聊城模拟)一物体受绳的拉力作用由静止开始前进,先做加速运动,然后改做匀速运动,最后改做减速运动,则下列说法中正确的是( )

A.加速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力

B.减速前进时,绳拉物体的力小于物体拉绳的力

C.只有在匀速前进时,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等

D.不管物体如何前进,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总是相等

思考1:绳拉物体的力与物体拉绳的力有什么关系?

思考2:绳拉物体的力与物体拉绳的力与运动状态有关吗?

归纳要点

(1)看作用点,作用力与反作用力应作用在两个物体上。

(2)看产生原因,作用力和反作用力是由于相互作用而产生的。

作用力与反作用力具有相互性和异体性,与物体运动状态无关。

3.应用牛顿第三定律时应注意的问题

(1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体,在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。

(2)牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立,因为大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力,不一定是作用力和反作用力。

(3)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中,若一个产生或消失,则另一个必然同时产生或消失,否则就违背了“相等关系”。

命题研究一、对惯性概念的考查

【题例1】(2012·课标全国理综)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.没有力的作用,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

思路点拨:理解惯性的概念,明确惯性的决定因素。

解题要点:

规律总结

解决关于惯性概念理解的题目时,要紧紧抓住“物体的惯性只和物体的质量有关”这一关键点,理解物体的惯性与地理位置、运动状态、是否受力、速度大小等因素均无关。

命题研究二、利用牛顿第三定律转换研究对象

【题例2】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F f,则此时箱对地面的压力大小为多少?

思路点拨:解答本题时应注意以下几点:

1.环下滑受几个力的作用;

2.箱子受几个力的作用;

3.箱子对地面的压力和地面对箱子的支持力有什么关系?

解题要点:

规律总结

牛顿第三定律的应用方法

1.根据作用力求反作用力

(1)作用力与反作用力,二者一定等大、反向、分别作用在两个物体上,故本题可对箱子受力分析求出支持力。

(2)在箱子受力分析中最容易出错的是环给箱子的力,为避免出错,可先对环受力分析,然后结合牛顿第三定律反推环给箱子的力。

2.研究对象的选取方法

整体法和隔离法是高中物理中最常用的方法,特别是涉及两个或两个以上的物体时,往往会用到此法。在本题中用到了隔离法,把环和箱子隔离开来分别受力分析,再利用牛顿第

三定律和物体平衡的知识解出相应的结果。

1.下列关于力、运动状态及惯性的说法,正确的是( )

A.牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因

B.笛卡儿对牛顿第一定律的建立作出了贡献

C.一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来,这说明,静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”

D.牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动

2.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,气泡相对于瓶子将( )

A.向前运动

B.向后运动

C.无相对运动

D.无法判断

3.(2012·浙江台州模拟)“嫦娥二号”的成功发射,一方面表明中国航天事业已走在了世界的前列,另一方面“嫦娥二号”的发射也带动了高科技的发展。目前计算机的科技含量已相当高,且应用于各个领域或各个方面。如图是利用计算机记录的“嫦娥二号”发射时,火箭和地面的作用力和反作用力变化图线,根据图线可以得出的结论是( )

A.作用力大时,反作用力小

B.作用力和反作用力的方向总是相反的

C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的

D.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用

4.现有下列物理量或单位,按下面的要求把相关字母填空:

A.密度

B.m/s

C.N

D.加速度

E.质量

F.s

G.cm

H.长度

I.时间J.kg

(1)属于物理量的是____________。

(2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量有____________。

(3)在国际单位制中基本单位是____________,属于导出单位的是____________。

参考答案

基础梳理自测

知识梳理

一、1.匀速直线运动静止

2.(1)惯性惯性定律(2)维持改变加速度(3)匀速直线运动静止

3.(1)匀速直线运动静止(2)质量质量大质量小(3)固有

二、1.大小相等、方向相反

三、1.基本单位导出单位

2.质量(kg)

基础自测

1.B解析:牛顿第一定律提出了惯性的概念,同时又指出了惯性是物体维持运动状态的原因,A错B对;牛顿第一定律提出了力是改变物体运动状态的原因,所以C错;综上所述,B选项是正确的。

2.BD解析:作用力和反作用力作用在两个不同的物体上,A错误;太阳系中的所有行星都要受到太阳的引力,且引力方向沿着两个星球的连线指向太阳,B正确,C错误;伽利略理想实验说明力不是维持物体运动的原因,D正确。

3.答案:米千克秒

4.A

解析:该题选错的主要原因就是对基本概念的理解不深刻,且受日常错误观念的影响。误认为只有有力作用在物体上物体才会运动,撤去外力物体就停下来。忘记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。物体匀速运动时合外力必定为零,合外力不为零时物体的速度(大小或方向)一定发生变化。故选A。

核心理解深化

【自主探究1】D

提示:由牛顿运动定律可知,力是物体运动状态发生变化的原因,而不是维持物体运动的原因,故A、B错误。

两物体从同一高度自由下落,物体下落的速度与物体的质量无关,故C错。

由力的平衡知识可知,物体处于静止或匀速直线运动时,所受合外力为零,故一个物体维持匀速直线运动,不需要外力,选项D正确。

【自主探究2】D

提示:绳拉物体的力与物体拉绳的力是一对作用力与反作用力,大小相等、方向相反,与物体的运动状态无关。

考向探究突破

【题例1】AD解析:惯性是指物体保持原来的运动状态(或抵抗运动状态变化)的性质,当物体不受力的作用时,将保持匀速直线运动或静止状态,选项A、D正确,选项B 错误;行星在圆周轨道上保持匀速率运动是由于受到始终指向圆心、大小不变的力的作用,不是由于惯性,选项C错误。

【题例2】答案:F f+M g

解析:环在竖直方向上受力情况如图甲所示,受重力m g和杆给它竖直向上的摩擦力F f,根据牛顿第三定律,环应给杆一个竖直向下的摩擦力F f′,故箱子在竖直方向上受力如图乙所示,受重力M g、地面对它的支持力F N及环给它的摩擦力F f′,

由于箱子处于平衡状态,可得:

F N=F f′+M g=F f+M g。

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弹力大小,则F N′=F f +M g

演练巩固提升

1.BD解析:经过了漫长的思考,人们才形成了关于运动和力的正确关系,所以高考中时有对此点物理学史的考查,及关于运动和力关系的正确认识的考查,复习时既要掌握人类认识的过程,又要真正理解“力不是维持物体运动的原因”,故选项B、D正确。

2.B解析:用惯性知识来分析。由于惯性的大小与质量有关,而水的质量远大于气泡的质量,因此水的惯性远大于气泡的惯性,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,水相对瓶子向前运动,水将挤压气泡,使气泡相对瓶向后运动。B项正确。

3.B解析:作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上的,A、C错,B对。牛顿第三定律反映的规律与运动状态无关,D错。

4.B解析:当手突然停止运动后的极短时间内,弹簧上的弹力不变,所以物体的受力也不变,物体仍向上做加速运动,只有选项B正确。

4.答案:(1)ADEHI(2)EFHI(3)FJ BC

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