2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第1講 牛頓三定律的理解學(xué)案

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1、2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第1講 牛頓三定律的理解學(xué)案 一、牛頓第一定律　慣性 1.牛頓第一定律 (1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài). (2)意義：①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律； ②揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因. 2.慣性 (1)定義：物體具有保持原來(lái)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì). (2)量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小. (3)普遍性：慣性

2、是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況無(wú)關(guān). 自測(cè)1　教材P70第1至3題改編(多選)下面對(duì)牛頓第一定律和慣性的分析正確的是(　　) A.飛機(jī)投彈時(shí)，如果當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時(shí)投下炸彈，能擊中目標(biāo) B.地球自西向東自轉(zhuǎn)，你向上跳起來(lái)后，還會(huì)落到原地 C.安全帶的作用是防止汽車(chē)剎車(chē)時(shí)人由于具有慣性仍向前運(yùn)動(dòng)而發(fā)生危險(xiǎn) D.有的同學(xué)說(shuō)，向上拋出的物體，在空中向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，肯定受到了向上的作用力 答案　BC 二、牛頓第二定律　力學(xué)單位制 1.牛頓第二定律 (1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同.

3、 (2)表達(dá)式：F＝ma. (3)適用范圍 ①牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對(duì)于地面靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的參考系. ②牛頓第二定律只適用于宏觀物體(相對(duì)于分子、原子等)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況. 2.力學(xué)單位制 (1)單位制：由基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制. (2)基本單位：基本物理量的單位.基本物理量共七個(gè)，其中力學(xué)有三個(gè)，是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間，單位分別是米、千克、秒. (3)導(dǎo)出單位：由基本物理量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位. 自測(cè)2　(多選)關(guān)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與所受外力的關(guān)系，下面說(shuō)法中正確的是(　　) A.物體受到恒定的力作用時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改

4、變 B.物體受到不為零的合力作用時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要發(fā)生改變 C.物體受到的合力為零時(shí)，它一定處于靜止?fàn)顟B(tài) D.物體的運(yùn)動(dòng)方向與它所受的合力的方向可能相同 答案　BD 自測(cè)3　(多選)在研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，取計(jì)數(shù)時(shí)間間隔為0.1s，測(cè)得相鄰相等時(shí)間間隔的位移差的平均值Δx＝1.2cm，若還測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量為500g，則關(guān)于加速度、合外力的大小及單位，既正確又符合一般運(yùn)算要求的是(　　) A.a＝m/s2＝120 m/s2 B.a＝m/s2＝1.2 m/s2 C.F＝500×1.2N＝600N D.F＝0.5×1.2N＝0.60N 答案　BD 二、牛頓第三定律 1.作

5、用力和反作用力：兩個(gè)物體之間的作用總是相互的，一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一個(gè)物體同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也施加力. 2.內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線(xiàn)上. 3.表達(dá)式：F＝－F′. 自測(cè)4　教材P82做一做改編(多選)用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(DIS)做驗(yàn)證牛頓第三定律的實(shí)驗(yàn)，把兩個(gè)測(cè)力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動(dòng)，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果(如圖1所示)，分析兩個(gè)力傳感器的相互作用隨著時(shí)間變化的曲線(xiàn)，以下結(jié)論正確的是(　　) 圖1 A.作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生 B.作用力與反作用力作用在同一物體上 C.作用力與反作用力大小相等

6、 D.作用力與反作用力的合力為零 答案　AC 命題點(diǎn)一　牛頓第一定律的理解 1.明確了慣性的概念 牛頓第一定律提示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性，即物體保持原來(lái)的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì). 2.揭示了力的本質(zhì) 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因. 3.理想化狀態(tài) 牛頓第一定律描述的是物體不受外力時(shí)的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的.如果物體所受的合外力等于零，其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài). 4.與牛頓第二定律的關(guān)系 牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨(dú)立的.力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問(wèn)題由

7、牛頓第二定律來(lái)回答.牛頓第一定律是經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來(lái)的，而牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律. 例1　(2014·北京理綜·19)伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類(lèi)科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展.利用如圖2所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn)：小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，并沿右側(cè)斜面上升.斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時(shí)，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，可以得到的最直接的結(jié)論是(　　) 圖2 A.如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置 B.如果小球不受力，它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài) C.如果小球

8、受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變 D.小球受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小 答案　A 解析　根據(jù)題意，鋪墊材料粗糙程度降低時(shí)，小球上升的最高位置升高，當(dāng)斜面絕對(duì)光滑時(shí)，小球在斜面上沒(méi)有能量損失，因此可以上升到與O點(diǎn)等高的位置，而B(niǎo)、C、D三個(gè)選項(xiàng)，從題目不能直接得出，所以選項(xiàng)A正確. 變式1　伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的研究，開(kāi)創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方法.圖3a、b分別表示這兩項(xiàng)研究中實(shí)驗(yàn)和邏輯推理的過(guò)程，對(duì)這兩項(xiàng)研究，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A.圖a通過(guò)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運(yùn)動(dòng) B.圖a中先

9、在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力，使時(shí)間測(cè)量更容易 C.圖b中完全沒(méi)有摩擦阻力的斜面是實(shí)際存在的，實(shí)驗(yàn)可實(shí)際完成 D.圖b的實(shí)驗(yàn)為“理想實(shí)驗(yàn)”，通過(guò)邏輯推理得出物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持 答案　B 解析　伽利略設(shè)想物體下落的速度與時(shí)間成正比，因?yàn)楫?dāng)時(shí)無(wú)法測(cè)量物體的瞬時(shí)速度，所以伽利略通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明，如果速度與時(shí)間成正比，那么位移與時(shí)間的二次方就成正比.由于當(dāng)時(shí)用滴水法計(jì)時(shí)，無(wú)法記錄自由落體的較短時(shí)間，伽利略設(shè)計(jì)了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，來(lái)“沖淡”重力的作用效果，而小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，運(yùn)動(dòng)相同位移所用時(shí)間長(zhǎng)得多，所以容易測(cè)量.伽利略做了上百次

10、實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)抽象思維在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上做了合理外推，得出了正確結(jié)論，故A錯(cuò)誤，B正確；完全沒(méi)有摩擦阻力的斜面是實(shí)際不存在的，故C錯(cuò)誤；伽利略用抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法得到物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持的結(jié)論，故D錯(cuò)誤. 變式2　某同學(xué)為了取出如圖4所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿著球筒的中部，另一只手用力擊打羽毛球筒的上端，則(　　) 圖4 A.此同學(xué)無(wú)法取出羽毛球 B.羽毛球會(huì)從筒的下端出來(lái) C.羽毛球筒向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會(huì)從上端出來(lái) D.該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性 答案　D 解析　羽毛球筒被手擊打后迅速向下運(yùn)動(dòng)，而羽毛球具有慣性要保持原來(lái)的靜止

11、狀態(tài)，所以會(huì)從筒的上端出來(lái)，D正確. 命題點(diǎn)二　牛頓第二定律的理解 例2　(多選)(2016·全國(guó)卷Ⅰ·18)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則(　　) A.質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同 B.質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直 C.質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同 D.質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變 答案　BC 解析　質(zhì)點(diǎn)一開(kāi)始做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，施加恒力后，則該質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為該恒力.①若該恒力方向與質(zhì)點(diǎn)原運(yùn)動(dòng)方向不共線(xiàn)，則質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與恒力方向不同，故A錯(cuò)；②若F的方向某

12、一時(shí)刻與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直，之后質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，力與速度方向不再垂直，例如平拋運(yùn)動(dòng)，故B正確；③由牛頓第二定律可知，質(zhì)點(diǎn)加速度方向總是與其所受合外力方向相同，C正確；④根據(jù)加速度的定義，相等時(shí)間內(nèi)速度變化量相同，而速率變化量不一定相同，故D錯(cuò). 變式3　關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說(shuō)法正確的是(　　) A.做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體，它所受合外力是恒定不變的 B.做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上 C.物體受到的合外力增大時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)速度一定加快 D.物體所受合外力為零時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài) 答案　A 解析　做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體，加速度恒

13、定不變，由牛頓第二定律知：它所受合外力是恒定不變的，故A正確；由牛頓第二定律可知加速度與合外力方向相同，與速度不一定在同一方向上，故B錯(cuò)誤；物體受到的合外力增大時(shí)，加速度一定增大，物體的運(yùn)動(dòng)速度變化一定加快，而速度不一定加快，故C錯(cuò)誤；物體所受合外力為零時(shí)，物體的加速度一定等于零，速度不一定為零，故D錯(cuò)誤. 變式4　(多選)某物體在光滑的水平面上受到兩個(gè)恒定的水平共點(diǎn)力的作用，以10 m/s2的加速度做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其中F1與加速度的方向的夾角為37°，某時(shí)刻撤去F1，此后該物體(　　) A.加速度可能為5m/s2 B.速度的變化率可能為6m/s2 C.1秒內(nèi)速度變化大小可能為20m

14、/s D.加速度大小一定不為10m/s2 答案　BC 解析　根據(jù)牛頓第二定律F合＝ma＝10m，F(xiàn)1與加速度方向的夾角為37°，根據(jù)幾何知識(shí)可知，F(xiàn)2有最小值，最小值為F2m＝F合sin37°＝6m.所以當(dāng)F1撤消后，合力的最小值為Fmin＝6m，此時(shí)合力的取值范圍為6m≤F合，所以最小的加速度為amin＝＝6m/s2.故B、C正確，故選B、C. 命題點(diǎn)三　牛頓第三定律的理解與應(yīng)用 1.相互作用力的特點(diǎn) (1)三同 (2)三異 (3)二無(wú)關(guān) 2.一對(duì)平衡力與作用力、反作用力的比較 名稱(chēng) 項(xiàng)目 一對(duì)平衡力 作用力與反作用力 作用對(duì)象 同一個(gè)物體 兩個(gè)相互作用的

15、不同物體 作用時(shí)間 不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 力的性質(zhì) 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 例3　(多選)如圖5所示，用水平力F把一個(gè)物體緊壓在豎直墻壁上靜止，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5 A.水平力F跟墻壁對(duì)物體的彈力是一對(duì)作用力與反作用力 B.物體的重力跟墻壁對(duì)物體的靜摩擦力是一對(duì)平衡力 C.水平力F與物體對(duì)墻壁的壓力是一對(duì)作用力與反作用力 D.物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的彈力是一對(duì)作用力與反作用力 答案　BD 解析　水平力F跟墻壁對(duì)物體的彈力作用在同一物體上，大小相等、方向相反，且作用在同一條直線(xiàn)上

16、，是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻壁對(duì)物體豎直向上的靜摩擦力的作用，因物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，故這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)B正確；水平力F作用在物體上，而物體對(duì)墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個(gè)力不是平衡力，也不是相互作用力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的彈力是兩個(gè)物體間的相互作用力，是一對(duì)作用力與反作用力，選項(xiàng)D正確. 變式5　某學(xué)校教室里的磁性黑板上通常粘掛一些小磁鐵，小磁鐵被吸在黑板上可以用于“貼”掛圖或試題答案，如圖6所示.關(guān)于小磁鐵，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖6 A.小磁鐵受到的電磁吸引力大于受到的彈力才能被吸在黑板上 B.小磁鐵與黑

17、板間在水平方向上存在兩對(duì)作用力與反作用力 C.小磁鐵受到五個(gè)力的作用 D.小磁鐵受到的支持力與黑板受到的壓力是一對(duì)平衡力 答案　B 變式6　(多選)北京時(shí)間2016年9月15日晚10時(shí)04分，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征二號(hào)F－T2”火箭將“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室成功發(fā)射升空，順利入軌并正常開(kāi)展各項(xiàng)科研活動(dòng)，如圖7.關(guān)于“天宮二號(hào)”與火箭起飛的情形，下列敘述正確的是(　　) 圖7 A.“天宮二號(hào)”進(jìn)入運(yùn)行軌道之后，與地球之間仍然存在一對(duì)作用力與反作用力 B.運(yùn)載火箭尾部向下噴氣，噴出的氣體對(duì)火箭產(chǎn)生反作用力，火箭獲得向上的推力 C.運(yùn)載火箭尾部噴出的氣體對(duì)空氣產(chǎn)生作用力，空

18、氣的反作用力使火箭獲得飛行的動(dòng)力 D.運(yùn)載火箭飛出大氣層后，由于沒(méi)有空氣，火箭雖向下噴氣，但無(wú)法獲得前進(jìn)的動(dòng)力 答案　AB 拓展點(diǎn)　牛頓第三定律在受力分析中的應(yīng)用 由于作用力與反作用力的關(guān)系，當(dāng)待求的某個(gè)力不容易求時(shí)，可先求它的反作用力，再反過(guò)來(lái)求待求力.如求壓力時(shí)，可先求支持力. 例4　一個(gè)箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個(gè)環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖8所示.已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí)，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，則此時(shí)箱對(duì)地面的壓力大小為(　　) 圖8 A.Mg＋FfB.Mg－FfC.Mg＋mgD.Mg－mg 答案　A 解析　環(huán)在豎直方向

19、上受重力及箱子的桿給它的豎直向上的摩擦力Ff，受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個(gè)豎直向下的摩擦力Ff′，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對(duì)它的支持力FN及環(huán)給它的摩擦力Ff′，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg.根據(jù)牛頓第三定律，箱子對(duì)地面的壓力大小等于地面對(duì)箱子的支持力，即FN′＝Mg＋Ff，故選項(xiàng)A正確. 變式7　如圖9所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上以加速度a水平向右加速滑行，長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，若長(zhǎng)木板仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則長(zhǎng)木板對(duì)地面摩擦力大小和方向一定為(　　)

20、 圖9 A.μ1(m＋M)g，向左 B.μ2mg，向右 C.μ2mg＋ma，向右 D.μ1mg＋μ2Mg，向左 答案　B 解析　對(duì)m分析可知受M對(duì)它水平向左的摩擦力Ff1，由牛頓第三定律可知，m對(duì)M的摩擦力向右，大小為Ff1；對(duì)M受力分析可知，受地面對(duì)M的靜摩擦力Ff2，方向向左，F(xiàn)f2＝Ff1＝μ2mg，由牛頓第三定律可知，長(zhǎng)木板對(duì)地面摩擦力大小為μ2mg，方向向右，B項(xiàng)正確. 變式8　(2018·遼寧本溪模擬)如圖10所示，質(zhì)量為m的物體放在質(zhì)量為M、傾角為θ的斜面體上，斜面體置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物體使其沿斜面向下勻速運(yùn)動(dòng)，斜面體始終靜止，則下列說(shuō)法正確

21、的是(　　) 圖10 A.地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為Fcosθ B.地面對(duì)斜面體的支持力為(M＋m)g C.物體對(duì)斜面體的摩擦力的大小為F D.斜面體對(duì)物體的作用力豎直向上 答案　A 解析　由于斜面體和物體都處于平衡狀態(tài)，將斜面體和物體看成一個(gè)整體，由受力情況可得：地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為Fcosθ，地面對(duì)斜面體的支持力大小為(M＋m)g＋Fsinθ，故A對(duì)，B錯(cuò)；隔離物體進(jìn)行受力分析，物體對(duì)斜面體的摩擦力大小為F＋mgsinθ，故C錯(cuò)；將斜面體作為施力物體，則斜面體對(duì)物體的作用力即為物體受到的支持力與摩擦力的合力，由力的合成可知斜面體對(duì)物體的作用力與物體的重力和F的合力大小相等、方向相反，故斜面體對(duì)物體的作用力不在豎直方向上，D錯(cuò).