31牛顿运动定律学生版.docx

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31牛顿运动定律学生版

第三章第1课时牛顿运动定律

（一）牛顿第一定律　牛顿第三定律

考纲解读

1.理解牛顿第一定律的内容和惯性，会分析实际问题.2.理解牛顿第三定律的内容，会区分相互作用力和平衡力．

考点梳理

一、牛顿第一定律

1．内容：

一切物体总保持状态或状态，除非作用在它上面的力迫使它这种状态．

2．意义

（1）指出力不是物体运动的原因，而是物体运动状态的原因，即力是产生的原因．

（2）指出了一切物体都有，因此牛顿第一定律又称为

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，质量的物体惯性大，质量的物体惯性小．

（3）普遍性：

惯性是物体的属性，一切物体都有惯性，与物体的运动情况和受力情况

误区提醒　1.物体运动状态改变了，误认为惯性消失了.2.速度越大，误认为惯性越大.3.误认为惯性和惯性定律是一回事．

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，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这个物体力是物体与物体间的相互作用，物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作用力．

2．内容：

两个物体之间的作用力和反作用力总是大小、方向、作用在

1．[对牛顿第一定律的理解]关于牛顿第一定律的说法正确的是（　　）

A．牛顿第一定律不能在实验室中用实验验证

B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因

C．惯性定律与惯性的实质是相同的

D．物体的运动不需要力来维持

2．[对牛顿第三定律的理解]关于两个物体间的作用力和反作用力，下列说法正确的是（　　）

A．作用力和反作用力一定同时产生、同时消失

B．作用力和反作用力可以不同时产生

C．作用力和反作用力一定是相同性质的力

D．作用力和反作用力的效果会相互抵消

3．[对力与运动关系的理解]关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是（　　）

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．物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同

4．[对惯性的理解]下列关于惯性的说法中正确的是（　　）

A．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性

B．汽车速度越大刹车后越难停下来，表明速度越大惯性越大

C．宇宙飞船中的物体处于完全失重状态，所以没有惯性

D．乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小

5．[相互作用力与平衡力的区别]在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛，一磁性冰箱贴在冰箱的竖直表面上静止不动时，它受到的磁力（　　）

A．小于受到的弹力

B．大于受到的弹力

C．和受到的弹力是一对作用力与反作用力

D．和受到的弹力是一对平衡力

6．[对牛顿第三定律的理解]我们都难以忘记刘翔那优美的跨栏姿势．在他跨越栏架的过程中（　　）

A．支撑脚蹬地的瞬间，地面对脚的支持力大于脚对地面的压力

B．支撑脚蹬地的瞬间，地面受到向后的摩擦力

C．支撑脚离地后，他还受到向前冲的力，以至于能很快地通过栏架

D．运动到最高处时，速度达到最大值，方向沿水平方向向前

方法提炼

1．作用力、反作用力和一对平衡力的区别主要在于：

一对平衡力作用在一个物体上，而一对作用力和反作用力作用在相互作用的两个物体上．

2．判断平衡力和相互作用力时，若为

的关系，则为相互作用力；若为

→

←

的关系则为平衡力．

考点一　牛顿第一定律的理解与应用

1．明确了惯性的概念：

牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质．

2．揭示了力的本质：

牛顿第一定律对力的本质进行了定义：

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，物体的运动并不需要力来维持．

3．揭示了不受力作用时物体的运动状态：

牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受外力的合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体都将保持静止状态或匀速直线运动状态不变．

例1

　下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是（　　）

A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态

B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用

C．惯性定律与惯性的实质是相同的

D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大

　　　　　　　用惯性解释运动现象的思路

日常生活中有很多与惯性相关的运动现象，如人乘车时的前倾后仰、跑步时的跌跟头、用铁锤钉钉子等，运用惯性知识解释这些现象的思路是：

（1）明确要研究的是哪个物体或物体的哪一部分，它原来处于什么运动状态．

（2）确定外力作用在此物体的什么位置，物体在此位置的运动状态发生了怎样的变化．

（3）由于惯性的原因，物体上没受力的部分保持原运动状态．

（4）物体的不同部分运动状态不同，引起了惯性现象的出现．

突破训练1

　在水平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1

所示，则关于小车的运动情况，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图1

C．小车可能突然向左减速D．小车可能突然向右减速

考点二　牛顿第三定律的理解与应用

1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”

（1）“三同”：

①大小相同；②性质相同；③变化情况相同．

（2）“三异”：

①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同．

（3）“三无关”：

①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关．

2．相互作用力与平衡力的比较

作用力和反作用力

一对平衡力

不

同

点

受力物体

作用在两个相互作用的物体上

作用在同一物体上

依赖关系

同时产生、同时消失

不一定同时产生、同时消失

叠加性

两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力

两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零

力的性质

一定是同性质的力

性质不一定相同

相同点

大小、方向

大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

例2

　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比玻璃更大的力才没有碎裂

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比玻璃更大的力才没有碎裂

D．因为不清楚榔头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小

突破训练2

　如图2所示，用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列说法中

正确的是（　　）

A．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力

B．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力

C．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力

D．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力图2

11．牛顿第三定律的应用——用“转移对象法”进行受力分析

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．当待求的某个力不容易求出时，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．

例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3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，则此时箱对地面的压力大小为多少？

突破训练3

　如图4所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩

上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度

a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为（　　）

A．（M＋m）gB．（M＋m）g－ma

C．（M＋m）g＋maD．（M－m）g图4

高考题组

1．（2012·新课标全国·14）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

2．（2011·浙江·14）如图5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．若

绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（　　）

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图5

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

模拟题组

3．下列关于力和运动关系的说法中正确的是（　　）

A．没有外力作用时，物体不会运动，这是牛顿第一定律的体现

B．物体受力越大，运动得越快，这是符合牛顿第一定律的

C．物体所受合外力为零，则速度一定为零；物体所受合外力不为零，则其速度也一定不为零

D．物体所受的合外力最大时，速度却可以为零；物体所受的合外力最小时，速度却可以最大

4.用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验

菜单中“力的相互作用”．把两个力探头的挂钩钩在一起，向

相反方向拉动，显示器屏幕上出现的结果如图6所示．观察分

析两个力传感器间的相互作用力随时间变化的曲线，可以得到

以下实验结论（　　）图6

A．作用力与反作用力同时存在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

5.如图7所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，当汽车处于静

止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以

自由转动，安全带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性

绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动．若摆

锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状

态是（　　）图7

A．向左行驶、突然刹车B．向右行驶、突然刹车

C．向左行驶、匀速直线运动D．向右行驶、匀速直线运动

►题组1　对力和运动关系的理解

1．下列对运动的认识不正确的是（　　）

A．亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就静止

B．伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快

C．牛顿认为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

D．亚里士多德根据理想实验推出，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去

2．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1所示，其中有一个是经验事实，其余是推论．

①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；图1

②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；

③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；

④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动．

请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列（只填写序号即可）．在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列有关事实和推论的分类正确的是（）

A．①是事实，②③④是推论B．②是事实，①③④是推论

C．③是事实，①②④是推论D．④是事实，①②③是推论

3．下列说法正确的是（　　）

A．若物体运动速率始终不变，则物体所受合力一定为零

B．若物体的加速度均匀增加，则物体做匀加速直线运动

C．若物体所受合外力方向与速度方向相反，则物体做匀减速直线运动

D．若物体在任意相等时间间隔内位移相等，则物体做匀速直线运动

►题组2　对惯性的理解和应用

4．就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是（　　）

A．采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度．这表明，可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性

B．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了

C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性

D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的

5．一天，下着倾盆大雨．某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了，列车进站过程中，他发现水面的形状是下图中的（　　）

6.如图2所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平

桌面上，且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，下列说法

正确的是（　　）

A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进

B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进

C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动

D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动

7.抖空竹是人们喜爱的一项体育活动．最早的空竹是两个如同车轮的竹筒，

中间加一个转轴，由于外形对称，其重心在中间位置，初玩者能很好地

找到支撑点而使之平衡．随着制作技术的发展，如图3所示的不对称的

空竹也受到人们的欢迎，现在大多是塑料制成的，也有天然竹木制成的．

关于抖空竹，在空气阻力不可忽略的情况下，下列说法中正确的是（　　）图3

A．空竹启动前用绳子拉住提起，要保证支持力和重力在同一条直线上

B．空竹的转动是依靠绳子的拉动，绳子与转轴之间的摩擦力越小越好

C．空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和惯性作用

D．空竹从抛起到接住，转速会减小，表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动

►题组3　对作用力与反作用力和平衡力区别的考查

8．消防员用绳子将一不慎落入井中的儿童从井内加速向上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的是（　　）

A．绳子对儿童的拉力大于儿童对绳子的拉力

B．消防员对绳子的拉力与绳子对儿童的拉力是一对作用力与反作用力

C．绳子对儿童的拉力大于儿童的重力

D．消防员对绳子的拉力大于儿童对绳子的拉力

9．一物体受绳子的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，再改做减速运动，则下列说法中正确的是（　　）

A．加速前进时，绳子拉物体的力大于物体拉绳子的力

B．减速前进时，绳子拉物体的力小于物体拉绳子的力

C．只有匀速前进时，绳子拉物体的力才与物体拉绳子的力大小相等

D．不管物体如何前进，绳子拉物体的力与物体拉绳子的力大小总相等

10.物体静止于一斜面上，如图4所示，则下列说法正确的是（　　）

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作用力和反作用力

C．物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力

D．物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力图4

11.如图5所示，将两弹簧测力计a、b连接在一起，当用力缓慢拉a弹簧测力计时，发现不管拉力F多大，a、b两弹簧测力计的示数总是相等，这个实验说明（　　）

A．这是两只完全相同的弹簧测力计

B．弹力的大小与弹簧的形变量成正比

C．作用力与反作用力大小相等、方向相反

D．力是改变物体运动状态的原因图5

12．在滑冰场上，甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动．假定两板与冰面间的动摩擦因数相同．已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于（）

A．在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力

B．在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间

C．在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度

D．在分开后，甲的加速度大小小于乙的加速度大小

13．沼泽地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上面行走时容易下陷（设在下陷过程中，泥炭对人的阻力不计）．如果整个下陷的过程是先加速再减速最后匀速运动，那么，下列说法中正确的是（　　）

A．在加速向下运动时，人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力

B．在减速向下运动时，人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力

C．在整个运动过程中，人对沼泽地的压力是先大于后等于沼泽地对人的支持力

D．在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力大小

14.如图6所示，用质量不计的轻细绳l1和l2将A、B两重物悬挂起来，下列说法正

确的是（　　）

A．l1对A的拉力和l2对A的拉力是一对平衡力

B．l2对A的拉力和l2对B的拉力是一对作用力与反作用力

C．l1对A的拉力和A对l1的拉力是一对平衡力

D．l2对B的拉力和B对l2的拉力是一对作用力和反作用力图6

（二）牛顿第二定律

考纲解读

1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质.2.应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题．

考点梳理

牛顿第二定律

1．内容：

物体加速度的大小跟它所受到的作用力成，跟它的质量成，加速度的方向与相同．

2．表达式：

，F与a具有瞬时对应关系．

3．力学单位制

（1）单位制由和导出单位共同组成．

（2）力学单位制中的基本单位有质量（kg）、长度（m）和时间（s）．

（3）导出单位有N、m/s、m/s2等．

1．[对牛顿第二定律内容和公式的理解]由牛顿第二定律表达式F＝ma可知（　　）

A．质量m与合外力F成正比，与加速度a成反比

B．合外力F与质量m和加速度a都成正比

C．物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致

D．物体的加速度a跟其所受的合外力F成正比，跟它的质量m成反比

2．[对力、加速度和速度关系的理解]关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是（　　）

A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大

B．物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零

C．物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大

D．物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零

3．[牛顿运动定律的应用]建筑工人用如图1所示的定滑轮装置运送建筑材料．

质量为70.0kg的建筑工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料

以0.5m/s2的加速度提升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则

建筑工人对地面的压力大小为（g取10m/s2）（　　）

A．510NB．490N

C．890ND．910N图1

4．[力学单位制的应用]在研究匀变速直线运动的实验中，取计数时间间隔为0.1s，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx＝1.2cm，若还测出小车的质量为500g，则关于加速度、合外力大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是（　　）

A．a＝

m/s2＝120m/s2

B．a＝

m/s2＝1.2m/s2

C．F＝500×1.2N＝600N

D．F＝0.5×1.2N＝0.60N

5．[应用牛顿第二定律解决瞬时问题]（2010·大纲全国Ⅰ·15）如图2所示，轻

弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2

相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木

板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分

别为a1、a2.重力加速度大小为g.则有（　　）

A．a1＝0，a2＝gB．a1＝g，a2＝g图2

C．a1＝0，a2＝

gD．a1＝g，a2＝

g

6．[牛顿第二定律的简单应用]质量m＝1kg的物体在光滑平面上运动，初速度大小为2m/s.在物体运动的直线上施以一个水平恒力，经过t＝1s，速度大小变为4m/s，则这个力的大小可能是（）

A．2NB．4NC．6ND．8N

方法提炼

1．瞬时问题的分析：

题目中同时有轻绳和弹簧，剪断轻绳时，弹簧的弹力不能瞬间发生变化．剪断弹簧时，绳上的拉力在瞬间发生变化．

2．解决两类动力学问题的基本方法

以加速度a为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如右图：

考点一　用牛顿第二定律分析瞬时加速度

例1

　如图3所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为

30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向

下撤离的瞬间，小球的加速度大小为（　　）

A．0B.

gC．gD.

g图3

　　　　　　　加速度瞬时性涉及的实体模型

1.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意以下几种模型：

特性

模型

受外力时

的形变量

力能

否突变

产生拉力

或支持力

质量

内部

弹力

轻绳

微小不计

能

只有拉力

没有支持力

不计

处

处

相

等

橡皮绳

较大

不能

只有拉力

没有支持力

轻弹簧

较大

不能

既可有拉力

也可有支持力

轻杆

微小不计

能

既可有拉力

也可有支持力

2.在求解瞬时加速度问题时应注意：

（1）物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析．

（2）加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生

突变．

突破训练1

　如图4甲、乙所示，图中细线均不可伸长，两

小球均处于平衡状态且质量相同．如果突然把两水平细

线剪断，剪断瞬间小球A的加速度的大小为________，

方向为________；小球B的加速度的大小为________，

方向为________；剪断瞬间甲中倾斜细线OA与乙中弹

簧的拉力之比为________（θ角已知）．图4

突破训练2

　质量均为m的A、B两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上．A紧靠墙壁，如图5所示，今用恒力F将B球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力F撤去，此瞬间（　　）

A．A球的加速度为

B．A球的加速度为零

C．B球的加速度为

D．B球的加速度为

图5

考点二　动力学两类基本问题

求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：

分析解决这两类问题的关键：

应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度．

例2

　如图6所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面上．已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg，A、B之间的动摩擦因数μ1＝0.2，B与水平面之间的动摩擦因数μ2＝0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2.若从t＝0开始，木板B受F1＝16N的水平恒力作用，t＝1s时F1改为F2＝4N，方向不变，t＝3s时撤去F2.

（1）木板B受F1＝16N的水平恒力作用时