2023版高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第1节牛顿第一定律牛顿第三定律

PAGEPAGE2第1节牛顿第一定律牛顿第三定律第三章eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,,,))牛顿运动定律[全国卷考情分析]根底考点常考考点2022202220222022命题概率超重和失重(Ⅰ)未曾独立命题牛顿运动定律及其应用〔Ⅱ〕乙卷T18(6分)，丙卷T20(6分)丙卷T24(12分)Ⅰ卷T20(6分),Ⅰ卷T25(20分)Ⅱ卷T20(6分)Ⅱ卷T25(20分)Ⅰ卷T17(6分)Ⅰ卷T24(12分)Ⅱ卷T17(6分)Ⅱ卷T24(13分)Ⅱ卷T14(6分)Ⅱ卷T25(18分)独立命题概率100%综合命题概率100%实验四：验证牛顿运动定律丙卷T23(10分)—Ⅰ卷T22(6分)—综合命题概率50%常考角度(1)通过牛顿第三定律考查力的相互性(2)由牛顿第二定律分析、求解加速度(3)动力学的两类根本问题分析与计算(4)通过整体法与隔离法考查牛顿第二定律的应用第1节牛顿第一定律__牛顿第三定律(1)牛顿第一定律是实验定律。(×)(2)在水平面上运动的物体最终停下来，是因为水平方向没有外力维持其运动的结果。(×)(3)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。(×)(4)物体的惯性越大，运动状态越难改变。(√)(5)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。(×)(6)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。(√)(1)伽利略利用“理想实验〞得出“力是改变物体运动状态的原因〞的观点，推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因〞的错误观点。(2)英国科学家牛顿在?自然哲学的数学原理?著作中提出了“牛顿第一、第二、第三定律〞。突破点(一)牛顿第一定律的理解1．对牛顿第一定律的理解(1)提出惯性的概念：牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性，惯性是物体的一种固有属性。(2)揭示力的本质：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．惯性的两种表现形式(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。(2)物体受到外力时，惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。3．与牛顿第二定律的比照牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。[多角练通]1．(多项选择)关于牛顿第一定律的说法正确的选项是()A．牛顿第一定律是理想的实验定律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解析：选BD牛顿第一定律不是实验定律，它是以伽利略理想斜面实验为根底，经过科学抽象，归纳推理总结出来的，A错误；惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，而惯性定律即为牛顿第一定律，反映的是物体不受力作用时的运动规律，故C项错误；根据牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但物体运动状态改变时必须有力的作用，故B、D均正确。2.物体A的质量为10kg，物体B的质量为20kg，A、B分别以20m/s和10m/s的速度运动，那么以下说法中正确的选项是()A．A的惯性比B大B．B的惯性比A大C．A和B的惯性一样大D．不能确定A、B的惯性大小关系解析：选B惯性大小取决于物体质量的大小，与物体运动的速度大小无关，故B的惯性比A的大，B项正确。3.(多项选择)如下图，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，以下说法正确的选项是()A．假设小球向前滚动，那么磁悬浮列车在加速前进B．假设小球向后滚动，那么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，小球向后滚动解析：选BC由于惯性，小球要保持原来的匀速运动状态，假设小球向前滚动，那么说明磁悬浮列车在减速前进，假设小球向后滚动，那么说明磁悬浮列车在加速前进，故B正确，A错误；反之，假设磁悬浮列车急刹车时，磁悬浮列车速度变小，小球由于惯性速度不变，故向前滚动，C正确，D错误。突破点(二)牛顿第三定律的理解1．作用力与反作用力的“六同、三异、二无关〞(1)六同eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(性质相同、大小相同、同一直线,同时产生、同时变化、同时消失))(2)三异eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(方向相反,不同物体,不同效果))(3)二无关eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力无关))2．作用力、反作用力与一对平衡力的比拟作用力和反作用力一对平衡力不同点作用在两个物体上作用在同一物体上力的性质一定相同对力的性质无要求作用效果不可抵消作用效果相互抵消相同点大小相等、方向相反，作用在同一直线上[多角练通]1．某人用绳子将一桶水从井内向上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的选项是()A．只有在桶匀速上升的过程中，绳子对桶的拉力才等于桶对绳子的拉力B．不管桶匀速上升还是加速上升，绳子对桶的拉力都等于桶对绳子的拉力C．不管桶匀速上升还是加速上升，绳子对桶的拉力都大于桶的重力D．只要桶能上升，人对绳子的拉力就大于桶对绳子的拉力解析：选B绳子对桶的拉力和桶对绳子的拉力是一对作用力与反作用力，不管桶匀速上升还是加速上升，大小都相等，A项错，B项对；当桶匀速上升时，绳子对桶的拉力和桶的重力大小相等，假设桶加速上升，绳子对桶的拉力才大于桶的重力，C项错；因为不计绳子的重力，人对绳子的拉力总等于桶对绳子的拉力，D项错。2．(2022·天津模拟)物体静止于水平桌面上，那么()A．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力B．物体的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力C．物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同性质的力D．桌面对物体的支持力大小等于物体的重力大小，这两个力是一对平衡力解析：选D物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，故A错误；物体的重力和物体对地球的吸引力是一对作用力与反作用力，故B错误；压力不是重力，它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同，故C错误；物体的重力是作用在物体上的力，支持力也是作用在这个物体上的力，这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上，所以这两个力是一对平衡力，故D正确。3．(2022·江西省红色七校二模)牛顿在总结C.雷恩、J.沃利斯和C.惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成了完整的牛顿力学体系。以下关于作用力和反作用力的说法正确的选项是()A．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡C．人推车加速前进，人对车的作用力的大小等于车对人的作用力的大小D．物体在地面上滑行，物体对地面的摩擦力大于地面对物体的摩擦力解析：选C物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，是同时产生的，所以选项A错误；物体对地面的压力和地面对物体的支持力分别作用在地面和物体上，是一对作用力与反作用力，不是平衡力，选项B错误；人对车的作用力与车对人的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，选项C正确；物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，选项D错误。突破点(三)应用牛顿第三定律转换研究对象[典例](2022·海口模拟)建筑工人用如下图的定滑轮装置运送建筑材料。一质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，那么工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)()A．510N B．490NC．890N D．910N[思路点拨](1)明确物体间的相互作用：(2)转换研究对象：①求地面所受压力时，由于地面无其他信息，因此转换到求人受地面的支持力。②求绳对人的拉力时，人的受力情况复杂，因此转换到求建材所受绳的拉力。(3)根据牛顿第三定律，转换研究对象后所求的力与待求力是“等大〞的，因此问题得以巧妙地解出。[解析]设绳子对物体的拉力为F1，F1－mg＝maF1＝m(g＋a)＝210N绳子对人的拉力F2＝F1＝210N人处于静止状态，那么地面对人的支持力FN＝Mg－F2＝490N，由牛顿第三定律知：人对地面的压力FN′＝FN＝490N故B项正确。[答案]B[方法规律]如果不能直接求解物体受到的某个力时，可先求它的反作用力，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。利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们分析问题的思路更灵活、更开阔。[集训冲关]1.如下图，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10N的金属块，使金属块一局部浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)。假设弹簧测力计的示数变为FT＝6N，那么台秤的示数比金属块没有浸入水前()A．保持不变 B.增加10NC．增加6N D．增加4N解析：选D对金属块受力分析，由平衡条件可知，水对金属块的浮力为F＝G－FT＝4N，方向竖直向上，那么由牛顿第三定律可得，金属块对水的作用力大小为F′＝4N，方向竖直向下，所以台秤的示数比金属块没有浸入水前增加了4N，选项D正确。2.如下图，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，假设长木板仍处于静止状态，那么长木板对地面摩擦力大小一定为()A．μ1(m＋M)g B.μ2mgC．μ1mg D．μ1mg＋μ2Mg解析：选B木块在长木板上向右滑行过程中，受到长木板对木块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。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，箱子与杆的质量为M，环的质量为m，如下图。环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，那么此时箱子对地面的压力大小为()A．Mg＋Ff B.Mg－FfC．Mg＋mg D．Mg－mg解析：选A环在竖直方向上受重力及箱子的杆对它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应对杆有竖直向下的摩擦力Ff′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环对它的摩擦力Ff′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得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，即FN′＝Mg＋Ff，应选项A正确。惯性的“相对性〞(一)空气中的铁球和乒乓球1.如下图，一容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂一只铁球和一只乒乓球，容器中铁球和乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动情况是(以小车为参考系)()A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右解析：选C由于惯性，当容器随小车突然向右运动时，铁球和乒乓球都相对容器向左运动，C正确。(二)水中的铁球和乒乓球2.如下图，一盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)()A．铁球向左，乒乓球向右 B.铁球向右，乒乓球向左C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右解析：选A因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体积的“水球〞相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球〞的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起向右运动，所以小车向右运动时，铁球相对小车向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球〞相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动。[反思领悟](1)质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的质量越大，惯性越大，状态越难改变。(2)悬挂在空气中的铁球和乒乓球的惯性都比对应的“空气球〞的惯性大，但悬挂在水中的乒乓球的惯性没有对应的“水球〞的惯性大。对点训练：牛顿第一定律的理解1．(2022·揭阳模拟)在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因〞这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是()A．亚里士多德、伽利略 B．伽利略、牛顿C．伽利略、爱因斯坦 D．亚里士多德、牛顿解析：选B伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系，从而推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因〞的错误观点；牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论根底上得出了牛顿第一定律，即惯性定律，应选项B正确。2．关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的选项是()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方向一定相同解析：选B力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，A错误，B正确；物体受到的合力为零时，物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，C错误；物体所受合力的方向可能与物体的运动方向相同或相反，也可能不在一条直线上，D错误。3．(2022·湖北局部重点中学联考)伽利略和牛顿都是物理学开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。以下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伽利略通过斜面实验以及逻辑推理证明自由落体运动是一种匀变速直线运动，A项不符合题意；牛顿第一定律说明力是产生加速度的原因、惯性是物体的固有属性，B、C项不符合题意；亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，D项符合题意。4．(2022·益阳模拟)亚里士多德在其著作?物理学?中说：一切物体都具有某种“自然本性〞，物体由其“自然本性〞决定的运动称之为“自然运动〞，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动〞称之为“受迫运动〞。伽利略、笛卡尔、牛顿等人批判的继承了亚里士多德的这些说法，建立了新物理学。新物理学认为一切物体都具有的“自然本性〞是“惯性〞。以下关于“惯性〞和“运动〞的说法中不符合新物理学的是()A．一切物体的“自然运动〞都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动B．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动〞即变速运动的原因C．可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子受到的向外的力〞超过了“桌面给盘子的摩擦力〞导致的D．竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，是由于物体具有惯性解析：选C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，所以当物体不受到任何外力的时候，总保持静止或者匀速运动的状态，应选项A正确；当物体受到外力作用的时候，物体的运动状态会发生改变，即力是改变物体运动状态的原因，应选项B正确；可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子需要的向心力〞超过了“桌面给盘子的摩擦力〞导致的，应选项C错误；物体具有向上的速度，由于具有保持这种运动状态的惯性，虽然受到向下的重力，但物体不会立即向下运动，应选项D正确。5．(2022·潍坊模拟)关于惯性的认识，以下说法正确的选项是()A．物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变B．置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关C．让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定时间，这是因为物体具有惯性D．同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来需要的时间较长，说明惯性与速度有关解析：选C物体受到力的作用后，运动状态发生改变，但物体的惯性完全由物体的质量决定，与物体的受力及运动速度无关，故A、B、D均错误；一切物体都具有惯性，所以让物体受力使其速度发生改变，都需要一定时间，所以C正确。6.如下图，在一辆外表光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)随车一起匀速运动，当车突然停止时，假设不考虑其他阻力，那么两个小球()A．一定相碰 B.一定不相碰C．不一定相碰 D．无法确定解析：选B因小车外表光滑，因此小球在水平方向上不会受到外力作用，原来两小球与小车有相同的速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度将不变，所以不会相碰。对点训练：牛顿第三定律的理解7．以下说法正确的选项是()A．但凡大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力，必定是一对作用力和反作用力B．但凡大小相等、方向相反、作用在同一个物体上的两个力，必定是一对作用力和反作用力C．但凡大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力，才是一对作用力和反作用力D．相互作用的一对力中，作用力和反作用力的命名是任意的解析：选D作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的相互作用力，即两个物体互为施力物体和受力物体。其中的任一个力叫作用力时，另一个力叫反作用力，故只有D选项正确。8．(2022·南宁模拟)手拿一个锤头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了。对于这一现象，以下说法正确的选项是()A．锤头敲玻璃的力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂B．锤头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C．锤头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D．因为不清楚锤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解析：选C锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的作用力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，但因作用在不同的物体上，因物体的承受能力不同，产生不同的作用效果，故C正确，A、B、D均错误。9.(多项选择)如下图，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，以下说法中正确的选项是()A．水平力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力B．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力解析：选BD水平力F跟墙壁对物体的压力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，且作用在一条直线上，是一对平衡力，选项A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，选项B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，选项C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，选项D正确。对点训练：应用牛顿第三定律转换研究对象10.(2022·乐山模拟)如下图，家用吊扇对悬挂点有拉力作用，正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比()A．变大 B.变小C．不变 D．无法判断解析：选B吊扇不转动时，吊扇对悬挂点的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋转时要向下扑风，即对空气有向下的压力，根据牛顿第三定律，空气也对吊扇有一个向上的反作用力，使得吊扇对悬挂点的拉力减小，B正确。11.如下图，两块小磁铁质量均为0.5kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10cm，劲度系数k＝100N/m。当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小。(g取10m/s2)解析：A受力如下图，由平衡条件得：k(L－L0)－mg－F＝0解得：F＝－4N故B对A的作用力大小为4N，方向竖直向上。由牛顿第三定律得A对B的作用力F′＝－F＝4N，方向竖直向下B受力如下图，由平衡条件得：FN－mg－F′＝0解得：FN＝9N由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9N。答案：9N考点综合训练12.(2022·福建六校联考)2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁〞运载火箭，成功将“墨子号〞卫星发射升空并送入预定轨道。关于这次卫星与火箭上天的情形表达正确的选项是()A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用解析：选A火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，因而选项B、C错误，选项A正确；火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，即卫星吸引地球，地球吸引卫星，这是一对作用力与反作用力，应选项D错误。13.如下图，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。假设绳子质量不计，冰面可看成光滑，那么以下说法正确的选项是()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．假设甲的质量比乙大，那么甲能赢得“拔河〞比赛的胜利D．假设乙收绳的速度比甲快，那么乙能赢得“拔河〞比赛的胜利解析：选C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，选项A错误；因为甲和乙的力作用在同一个物体上，应选项B错误；假设甲的质量比拟大，甲的惯性比乙的大，故运动状态改变比乙难，故乙先过界，选项C正确；“拔河〞比赛的输赢只与甲、乙的质量有关，与收绳速度无关