资源简介

第1讲　牛顿的三个运动定律
【目标任务】
1.理解牛顿第一定律的内容和惯性的本质。2.掌握牛顿第二定律的内容及表达式，能够应用牛顿第二定律定性分析运动与力的关系问题。3.理解牛顿第三定律的内容和力的本质。
【知识特训】
知识必记
一、牛顿第一定律　惯性
1.牛顿第一定律
(1)内容：一切物体总保持　　　　　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)意义：①揭示了物体的固有属性，一切物体都有　　　　　，因此牛顿第一定律又叫　　　　　定律；②揭示了运动与力的关系，力不是　　　　　物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生　　　　　的原因。
2.惯性
(1)定义：物体具有保持原来　　　　　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　　　　　，质量小的物体惯性　　　　　。
(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，惯性与物体的运动情况和受力情况　　　　　。
3.伽利略的理想实验
(1)特点：实践操作(实验)+逻辑推理(数学演算)。
(2)作用：提出力不是维持物体运动的原因。
伽利略是物理理想实验的开拓者。理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验，可以完美地解释物理学规律或理论。
二、牛顿第二定律　力学单位制
1.牛顿第二定律
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成　　　　，跟它的质量成　　　　，加速度的方向跟作用力的方向　　　　　。
(2)表达式：F=　　　　　。
(3)适用范围
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面　　　　或　　　　的参考系。
②牛顿第二定律只适用于　　　　　物体(相对于分子、原子等)、　　　　　运动(远小于光速)的情况。
2.力学单位制
(1)单位制：　　　　　单位和　　　　单位一起就组成了一个单位制。
(2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是　　　　　、　　　　　、　　　　　，单位分别是　　　　　、　　　　　、　　　　　。
(3)导出单位：由基本量根据　　　　　推导出来的其他物理量的单位。
三、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，当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个物体也施加了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力与反作用力。
2.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向　　　　　，作用在　　　　　。
3.表达式：F=-F'。
4.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。
基础必验
1.思考判断
(1)kg、m/s、N等单位为导出单位。 (　　)
(2)kg、m、s都是基本单位。 (　　)
(3)牛顿第二定律的表达式F=kma中各物理量取国际单位时k=1。 (　　)
(4)在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是g。 (　　)
(5)水平桌面上的小车在水平拉力作用下由静止开始加速前进时，绳拉小车的力大于小车拉绳的力。 (　　)
(6)不管水平桌面上的小车在水平拉力作用下如何前进，绳拉小车的力与小车拉绳的力大小总相等。 (　　)
2.[牛顿第一定律](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且观点正确的是 (　　)
A.亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动
B.伽利略通过“理想实验”得出结论：力是维持物体运动的原因
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
3.[牛顿运动定律的理解与应用](2024·甘肃兰州一模)东汉王充所著的《论衡·状留篇》中提到“是故湍濑之流，沙石转而大石不移。何者 大石重而沙石轻也。”下列说法正确的是 (　　)
A.力是产生运动的原因
B.物体运动状态改变的难易程度与质量有关
C.只有在水的持续冲力作用下，沙石才能一直运动，是因为运动需要力来维持
D.“大石不移”是因为大石受到的阻力大于水的冲力
【能力特训】
特训点一　牛顿第一定律的理解(自主冲关类)
1.[对伽利略理想斜面实验的认识](多选)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。伽利略理想斜面实验如图，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。
下列说法正确的是 (　　)
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.力是维持物体运动的原因是对“运动和力的关系”错误的认识
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
2.[牛顿第一定律](2024·宁夏石嘴山阶段练习)(多选)关于牛顿第一定律，下列说法正确的是 (　　)
A.物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用
B.作用在物体上的力消失后，物体保持静止状态或匀速直线运动状态
C.牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的
D.牛顿第一定律表明，物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
3.[对惯性的认识与应用]某同学为了取出如图所示的羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，则(　　)
A.此同学无法取出羽毛球
B.羽毛球会从筒的下端出来
C.羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来
D.该同学是在利用羽毛球的惯性
1.对牛顿第一定律的理解
(1)揭示了物体具有惯性：牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性，即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)揭示了力的作用对运动的影响：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.对惯性的理解
(1)保持“原状”：物体在不受力或所受合力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)。
(2)反抗改变：物体受到外力时，惯性表现为抗拒运动状态改变。惯性越大，物体的运动状态越难以被改变。
3.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系
(1)牛顿第一定律是以理想实验为基础，经过科学抽象、归纳推理总结出来的，牛顿第二定律是实验定律。
(2)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是相互独立的；牛顿第一定律只是定性讨论力和运动的关系，牛顿第二定律解决力和运动的定量关系；牛顿第一定律揭示了物体运动的原因和力的作用对运动的影响；牛顿第二定律则定量指出了力和运动的联系。
特训点二　牛顿第二定律的理解与定性应用(逐点突破类)
1.[对牛顿第二定律的理解](2023·全国甲卷)(多选)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知 (　　)
A.m甲m乙
C.μ甲<μ乙 D.μ甲>μ乙
牛顿第二定律的五个特性
2.[多过程中的力与运动关系问题定性分析](2024·湖南模拟)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。观察小球从开始下落到第一次运动至最低点的过程，下列关于小球的速度v或加速度a随时间t变化的图像中，符合实际情况的是(　　)
本题分三步分析
1.小球在接触弹簧之前的自由落体运动。
2.小球接触弹簧之后向下的加速运动。
3.小球接触弹簧之后向下的减速运动。3.(多选)在光滑水平面上有一物块始终受水平恒力F的作用，在其正前方固定一轻质弹簧，如图所示，在物块与弹簧接触后向右运动的过程中，下列说法正确的是 (　　)
A.物块接触弹簧后先做加速运动后做减速运动
B.物块接触弹簧后立即做减速运动
C.当物块所受的合力为零时速度达到最大值
D.当弹簧压缩量最大时，物块的加速度等于零
合力、加速度、速度之间的决定关系
(1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度。
(2)a=是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；
a=是加速度的决定式，a∝F，a∝。
(3)物体的速度是增大还是减小，取决于物体的加速度与速度的方向关系。速度与加速度同向时，速度增大；速度与加速度反向时，速度减小，与物体的加速度是增大还是减小无关。
特训点三　牛顿第三定律的理解(自主冲关类)
1.[作用力与反作用力的关系]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
2.[作用力与反作用力与平衡力的理解](2024·黑吉辽卷)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时 (　　)
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
3.[转换研究对象法的应用]如图所示，放置于地面上的圆环的质量为M，经过环心的竖直钢丝AB上套有一个质量为m的小球，今让小球沿钢丝AB(质量不计)以一定的初速度竖直向上运动，圆环对地面恰好无压力，则小球的加速度是多大 (设小球不会到达A点，重力加速度为g)
1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”
2.区分作用力和反作用力与一对平衡力的关键
明确力的作用对象是区分作用力和反作用力与一对平衡力的关键。作用力和反作用力作用在两个物体上，常有“A对B的…，B对A的…”的说法，而一对平衡力作用在同一物体上，常有“A对B的…，C对B的…”的说法。
3.转换研究对象法的应用
在对物体进行受力分析时，如果不便于直接分析求出物体受到的某些力时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力。如求压力时，可先求支持力，在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此。可见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。
参考答案
知识特训
知识必记
一、
1.(1)匀速直线运动　(2)惯性　惯性　维持　加速度
2.(1)匀速直线运动　(2)大　小　(3)无关
二、
1.(1)正比　反比　相同　(2)ma
(3)①静止　做匀速直线运动　②宏观　低速
2.(1)基本　导出　(2)长度　质量　时间　米　千克　秒
(3)物理关系
三、
1.相互　2.相反　同一条直线上
4.反作用力
基础必验
1.(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2.CD　解析：亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，其观点错误，A错误；伽利略通过“理想实验”得出力不是维持物体运动的原因，B错误；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，C正确；由牛顿第一定律可知，D正确。
3.B　解析：力是改变物体运动状态的原因，A错误；物体有保持原有运动状态的性质，即惯性，其大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，B正确；物体的运动不需要力来维持，若沙石不受力的作用，则其保持匀速直线运动状态，C错误；水的冲力等于大石受到的阻力，D错误。
能力特训
特训点一
1.BCD　解析：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，将会一直做匀速直线运动，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，推翻了亚里士多德的观点——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。
2.ABC　解析：力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态改变时，一定受到了外力的作用，A正确；作用在物体上的力消失后，物体保持静止状态或匀速直线运动状态，B正确；牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的，C正确；物体在任何状态下均具有惯性，D错误。
3.D　解析：一只手拿着羽毛球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动，羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，D正确。
特训点二
1.BC　解析：根据牛顿第二定律有F-μmg=ma，整理后有F=ma+μmg，则可知F-a图像的斜率为m，纵截距为μmg，由题图可看出m甲>m乙，μ甲m甲g=μ乙m乙g，则μ甲<μ乙，B、C正确。
2.A　解析：如图所示，小球刚开始接触弹簧(A点)时，重力大于弹力，合力方向向下，小球向下做加速度逐渐减小的加速运动，当小球运动到某个位置(O点)时，重力大小等于弹簧弹力，合力为零，加速度为零，速度最大，然后重力小于弹力，合力方向向上，小球向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点(B点)时，速度为零，加速度最大；根据对称性可知，小球运动到A点关于O点的对称点A'点时，加速度大小也为g，但方向向上，所以小球到达最低点时的加速度大于g；小球接触弹簧后的加速度a随时间t的变化为非线性变化。综上可知，A正确，B、C、D错误。
3.AC　解析：物块接触弹簧后，弹簧的弹力逐渐增大，开始阶段，弹簧的弹力小于水平恒力F，物块所受的合力方向向右，与速度方向相同，物块向右做加速运动；当弹簧弹力等于水平恒力F时，速度最大，此时物块所受的合力为0；后来弹力大于F，合力向左，与速度方向相反，物块开始做减速运动，所以物块接触弹簧后先加速后减速，A、C正确，B错误。当弹力与恒力F大小相等、方向相反时，物块的加速度为零；当物块的速度为零时，合力向左，加速度向左，不等于零，D错误。
特训点三
1.D　解析：小车在木板上水平向左加速运动时，受重力、支持力、水平向左的摩擦力，而木板对小车的作用力是木板对小车的支持力与木板对小车的摩擦力的合力，方向指向左上方，并不是水平向左，A、B错误；根据牛顿第三定律，木板对小车的作用力与小车对木板的作用力一定大小相等，方向相反，C错误、D正确。
2.C　解析：当墨条速度方向水平向左时，墨条相对于砚台向左运动，故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，A错误；根据牛顿第三定律，墨条对砚台的摩擦力方向水平向左，由于砚台处于静止状态，故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右，B错误；由于砚台处于静止状态，水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力，C正确；桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力，D错误。
3.g
解析：圆环对地面无压力，则地面对圆环无支持力。以小球为研究对象，小球受重力mg和钢丝对小球竖直向下的摩擦力Ff，由牛顿第二定律得mg+Ff=ma
由牛顿第三定律可知小球对钢丝竖直向上的摩擦力Ff'=Ff
对圆环进行受力分析可知，圆环受重力Mg和竖直向上的摩擦力Ff'作用，则有Mg=Ff'
由以上各式联立解得a=g。

展开更多......

收起↑