[体系构建]   [考纲点击] 1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用 (Ⅱ) 2.超重和失重 (Ⅰ) 3.单位制 (Ⅰ) 实验四：验证牛顿运动定律  [复习指导] 1.对本章知识的考查常以“运动模型”为载体考查对牛顿运动定律的理解和应用，其中重点是对牛顿第二定律的考查。题型有选择、计算、实验等，难度中等或中等偏上。 2.理解牛顿第一定律和牛顿第三定律，掌握理想化的物理分析方法。 3.熟练应用牛顿第二定律解决动力学问题及运用超失重的知识定性分析一些力学现象。 4.综合运用牛顿运动定律和运动学规律分析、解决多阶段(过程)的运动问题。      牛顿第一定律   1．牛顿第一定律 (1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 (2)意义： ①指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 ②指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因。 2．惯性 (1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 (2)特点：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。 (3)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。  1．惯性和惯性定律的区别 (1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关。 (2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律。 2．牛顿第一定律的意义 (1)牛顿第一定律描述了物体不受外力时的状态，而物体不受力的情形是不存在的，因此牛顿第一定律不是实验定律。 (2)牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因。  1．下列对运动的认识正确的是(　　) 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速度的原因，而是改变物体速度的原因 D．伽利略根据理想实验推论出，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 解析：选BCD　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，故选项A的说法不对，B、C、D正确。  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相互的，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也施加了力。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相等，方向相反，作用在同一条直线上。 3．意义 建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。  对牛顿第三定律的理解 (1)作用力与反作用力的比较： 四 同 同大小 无论在任何情况下，作用力和反作用力必定大小相等   同直线 作用力和反作用力一定在同一条直线上   同性质 作用力和反作用力一定是同一性质的力   同存在 作用力和反作用力总是同时产生，同时变化，同时消失  三 不 同 不同向 作用力和反作用力的方向相反   不同点 作用力和反作用力作用在两个物体上，力的作用点不同   不同效果 作用力和反作用力在两个物体上的作用效果不同  三 无 关 与物体的种类无关   与相互作用的两物体的运动状态无关   与是否与另外的物体相互作用无关   (2)应用牛顿第三定律应注意的问题： ①定律中的“总是”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“相互关系”。 (3)相互作用力与平衡力的比较： 对应名称 比较内容　　 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，相互依存，不可单独存在 无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡   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 可以是同性质的力，也可以是不同性质的力  相 同 点 大小方向 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上    2．(2011·浙江高考)如图3－1－1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(　　)  图3－1－1 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．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 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；因为甲和乙的力作用在同一个物体上，故选项B错；根据动量守恒定律有m1x1＝ m2x2，若甲的质量比较大，甲的位移较小，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，选项D错误。  对牛顿第一定律的理解及应用   [命题分析]　牛顿第一定律是高考中的重要考点，在近几年高考中，单独被考查到的机率不大，考查的形式多为选择题，难度中等偏下。 [例1]　如图3－1－2为伽利略的“理想实验”示意图，两个斜面对接，让小球从其中一个固定的斜面滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面的倾角逐渐减小直至为零。这个实验的目的是为了说明(　　)  图3－1－2 A．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度 B．如果没有摩擦，小球运动时机械能守恒 C．维持物体做匀速直线运动并不需要力 D．如果物体不受到力，就不会运动 [解析]　为反驳亚里士多德关于物体运动和力关系的错误观点，伽利略依据可靠的事实为基础，以抽象为主导，经过科学推理，做了这个想象中的实验，实验的真正目的是找出运动和力的关系，并非选项A和B叙述的情况，故A、B均错，C正确；在不受外力作用时，一切物体都有保持匀速直线运动或静止状态的性质，故D错误。 [答案]　C ———————————————————————————————— 现实中不能完全消除一切阻力，也不能把水平木板做得无限长，所以伽利略的实验是个“理想实验”，但它却指出了物体在不受外力作用时的状态，所以仍有实际意义。 —————————————————————————————————————— [变式训练] 1．在物理学发展史上，伽利略、牛顿等许许多多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献。以下选项中符合伽利略和牛顿的观点的是(　　) A．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方 B．两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，这说明：物体受的力越大则速度就越大 C．两物体从同一高度做自由落体运动，较轻的物体下落较慢 D．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：静止状态才是物体不受力时的“自然状态” 解析：选A　人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，由于惯性，人具有起跳时车的速度，但由于车是加速的，故人将落在起跳点的后方，这正是伽利略、牛顿的观点，亚里士多德却认为力是维持物体运动的原因，物体受力大运动就快，所以才有轻的物体下落较慢及静止状态才是物体不受力时的“自然状态”等错误看法。只有A选项是伽利略、牛顿的观点，故选A。  对牛顿第三定律的理解及应用   [命题分析]　近几年高考中对本考点单独考查的概率不大，常把本考点与其他知识综合起来考查，题型为选择题或计算题。 [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3－1－3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？  图3－1－3 [思维流程] 第一步：抓信息关键点 关键点 信息获取  (1)环沿杆匀加速下滑时 环对杆的作用力不等于环的重力  (2)箱对地面的压力大小为多少 箱对地面的压力大小等于地面对箱的支持力大小   第二步：找解题突破口 (1)要求箱对地面的压力，可利用牛顿第三定律先求出地面对箱的支持力。 (2)以箱(不包括环)为研究对象，根据共点力平衡求出地面对箱的支持力。 第三步：条理作答 [解析]　环在竖直方向上受力情况如图甲所示，受重力mg和杆给它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff′，  故箱子在竖直方向上受力如图乙所示，受重力Mg，地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff′， 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大小，则FN′＝Ff＋Mg。 [答案]　Ff＋Mg ——————————————————————————————— 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常用的方法之一，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。 —————————————————————————————————————— [变式训练] 2.如图3－1－4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(　　)  图3－1－4 A．(M＋m)g　　　　 B．(M＋m)g－ma C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g 解析：选B　对竿上的人分析：受重力mg，摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma，竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿分析：受重力Mg，摩擦力Ff，方向向下，支持力FN，有Mg＋Ff＝FN，又因为竿对“底人”的压力FN′和“底人”对竿的支持力FN是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律，得到FN′＝(M＋m)g－ma。  纠错蓝本——对作用力和反作用力的错误认识 [示例]　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 [尝试解答]　选D　绳拉物体的力与物体拉绳子的力是一对作用力和反作用力。根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小相等，方向相反，分别作用在物体上和绳子上，作用力与反作用力的关系与物体的运动状态和作用效果无关。加速前进、匀速前进或减速前进时，绳子拉物体的力都等于物体拉绳子的力，故A、B、C均错，D正确。 [失误探因] 1．审题方面 由于没有弄清楚物体加速减速的真正原因而错选A、B。 2．知识应用方面 由于没有正确区分相互作用力和平衡力而错选C。 [名师点评] 作用力与反作用力的关系与物体的运动状态无关，物体的运动状态如何改变取决于受力情况。
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