高中物理必修1第三章 牛顿运动定律第1讲 牛顿运动定律
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第一讲牛顿第一定律牛顿第三定律[A组·基础题]一、单项选择题1.关于牛顿第一定律的说法中,正确的是( )A.由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B.牛顿第一定律只是反映惯性大小的,因此也叫惯性定律C.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律,因此,物体在不受力时才有惯性D.牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了运动状态改变的原因解析:根据牛顿第一定律,物体在任何时候都有惯性,故选项C错;不受力时惯性表现为使物体保持静止状态或匀速直线运动状态,故选项A错;牛顿第一定律还揭示了力与运动的关系,即力是改变物体运动状态的原因,所以选项D正确;牛顿第一定律并不能反映物体惯性的大小,故选项B错.答案:D2.(2017·山东枣庄八中期中)在“鸟巢欢乐冰雪季"期间,花样滑冰中的男运动员托举着女运动员一起滑行,对于此情景,下列说法正确的是( )A.由于男运动员稳稳地托举着女运动员一起滑行,所以男运动员对女运动员的支持力大于女运动员受到的重力B.男运动员受到的重力和冰面对他的支持力是一对平衡力C.女运动员对男运动员的压力与冰面对男运动员的支持力是一对作用力和反作用力D.男运动员对冰面的压力与冰面对他的支持力是一对作用力和反作用力解析:男运动员稳稳地托举着女运动员一起滑行,在水平面内运动,竖直方向没有加速度,所以男运动员对女运动员的支持力等于女运动员受到的重力,故A错误.男运动员除了受到重力、冰面对他的支持力外,还受到女运动员对他的压力,三个力平衡,故B错误.女运动员对男运动员的压力与男运动员对女运动员的支持力,是一对作用力和反作用力,故C错误.男运动员对冰面的压力与冰面对他的支持力是一对作用力和反作用力,故D正确.答案:D3.如图所示,物块P与木板Q叠放在水平地面上,木板Q对物块P的支持力的反作用力是( )A.物块P受到的重力B.地面对木板Q的弹力C.物块P对木板Q的压力D.地球对木板Q的吸引力解析: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,所以Q对P的支持力的反作用力是P对Q的压力,选项C正确.答案:C4.(2017·江西上饶横峰中学月考)有人设计了一种交通工具,在平板车上装了一个电风扇,风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上,靠风帆受力而向前运动,如图所示.对于这种设计,下列说法正确的是()A.根据牛顿第二定律,这种设计能使小车运动B.根据牛顿第三定律,这种设计不能使小车运动C.根据牛顿第三定律,这种设计能使小车运动D.以上说法均不正确解析:风扇向前吹出风时,风扇也受到风给的反作用力,方向向后,同时风给风帆一个向前的力;也就是说小车受到风帆给的一个向前的力,还有风扇给的一个向后的力,大小相等,方向相反,风帆和风扇都是小车的一部分,所以小车受到的合力为零,小车不能运动,所以可以通过牛顿第三定律来说明,故选B。
第三章牛顿运动定律考试说明课程标准命题热点1.通过实验,探究物体运动的加速度与物体受力、质量的关系.理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。
通过实验,认识超重和失重现象。
2.了解单位制在物理学中的重要意义.知道国际单位制中的力学单位。
(1)牛顿第二定律的应用,整体法与隔离法分析、求解加速度。
(2)两类动力学问题的分析与计算。
(3)动力学的图象问题.(4)探究加速度与物体受力、质量的关系、测定动摩擦因数等。
第1讲牛顿第一定律牛顿第三定律ZHI SHISHU LI ZI CE GONG GU 知识梳理·自测巩固知识点1 力与运动的关系1.运动状态及运动状态的改变速度是描述物体运动状态的物理量.“运动状态的改变”是指物体的运动速度发生改变。
2.力是物体产生加速度的原因外力的作用使物体的速度发生改变,而速度发生改变一定有加速度,所以力是使物体产生加速度的原因。
知识点2 牛顿第一定律1.牛顿第一定律的内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2.惯性的定义:一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
3.惯性的量度:质量是物体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.知识点3 牛顿第三定律1.牛顿第三定律的内容:两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。
2.作用力与反作用力的特点:同时产生、同时消失、同时变化、同性质、分别作用在相互作用的两物体上,效果不能抵消。
思考:人走在松软的土地上而下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力,对吗?[答案] 不对。
属于作用力与反作用力,大小相等。
思维诊断:(1)物体不受外力作用时一定处于静止状态。
(×)(2)在水平面上滑动的木块最终停下来,是没有外力维持木块运动的结果.(×)(3)运动的物体惯性大,静止的物体惯性小。
全国卷自主命题卷考情分析2021·全国甲卷·T14牛顿第二定律2021·全国乙卷·T21牛顿第二定律2020·全国卷Ⅰ·T16牛顿第二定律2019·全国卷Ⅱ·T19牛顿第二定律2019·全国卷Ⅲ·T20牛顿第二定律2021·北京卷·T13牛顿第二定律2021·浙江1月选考·T4牛顿第三定律2021·浙江6月选考·T4牛顿第二定律2020·山东卷·T1牛顿第二定律2020·海南卷·T12牛顿第二定律2020·浙江1月选考·T2牛顿第三定律2019·全国卷Ⅱ·T22实验:测量动摩擦因数2021·全国甲卷·T22实验:测量动摩擦因数2021·北京卷·T15实验:验证牛顿运动定律2021·湖南卷·T11实验:验证牛顿运动定律2020·浙江7月选考·T17(1)实验:验证牛顿运动定律试题情境生活实践类跳水、蹦床、蹦极、火箭发射、无人机、跳伞运动、电梯内的超重及失重学习探究类传送带模型,板块模型,验证牛顿运动定律,测量动摩擦因数第1讲牛顿运动三定律目标要求 1.理解牛顿运动三定律的内容.2.理解惯性的本质,会区分作用力和反作用力与一对平衡力.3.会应用牛顿运动三定律解题.考点一牛顿第一定律的理解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揭示了物体的固有属性:一切物体都具有惯性,因此牛顿第一定律又被叫作惯性定律;②揭示了运动和力的关系: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,即力是产生加速度的原因.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)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.(3)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关.1.牛顿第一定律是实验定律.(×)2.运动的物体惯性大,静止的物体惯性小.(×)3.物体不受力时,将处于静止状态或匀速直线运动状态.(√)1.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的改变,惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态较易改变.2.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的.(1)牛顿第一定律告诉我们改变运动状态需要力,力是如何改变物体运动状态的问题则由牛顿第二定律来回答.(2)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.例1(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.下列说法中符合历史事实的是()A.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变B.伽利略通过“理想实验”得出结论:如果物体不受力,它将以这一速度永远运动下去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,物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质答案BCD解析亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体才能运动,故A错误;伽利略通过“理想实验”得出结论:力不是维持运动的原因,如果物体不受力,它将以这一速度永远运动下去,故B正确;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,故C正确;牛顿认为物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,故D正确.例2水平仪的主要测量装置是一个内部封有液体的玻璃管,液体中有一气泡,水平静止时,气泡位于玻璃管中央,如图甲所示.一辆在水平轨道上行驶的火车车厢内水平放置两个水平仪,一个沿车头方向,一个垂直于车头方向.某时刻,气泡位置如图乙所示,则此时关于火车运动的说法可能正确的是()A.加速行驶,且向左转弯B.加速行驶,且向右转弯C.减速行驶,且向左转弯D.减速行驶,且向右转弯答案 B解析由题意可知,水平静止或匀速直线运动时,气泡位于玻璃管中央,由题图乙可以看出:沿车头方向的气泡向车头方向移动,当火车加速时,气泡和液体由于惯性不会随火车立即加速,还会以原来的速度运动,相对火车向后运动,因为气泡密度小于液体密度,所以气泡在液体作用下就向前运动,故C、D错误;垂直于车头方向的装置中气泡处于右端,因原来火车做直线远动,气泡位于中心位置,当火车向右转弯时,气泡和液体由于惯性不会立即随火车右转,还会沿直线运动,所以气泡和液体就相对火车向左运动,因为气泡密度小于液体密度,所以气泡在液体的作用下相对中心位置向右运动;所以此时刻火车应是加速运动且向右转弯,故B正确.考点二 牛顿第二定律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正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同. (2)表达式:F =ma . 2.力学单位制(1)单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制.(2)基本单位:基本物理量的单位.国际单位制中基本物理量共七个,其中力学有三个,是长度、质量、时间,单位分别是米、千克、秒.(3)导出单位:由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.1.物体加速度的方向一定与合外力方向相同.( √ )2.由m =F a可知,物体的质量与其所受合外力成正比,与其运动的加速度成反比.( × ) 3.可以利用牛顿第二定律确定高速电子的运动情况.( × )4.物体所受的合外力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小.( √ )5.千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位.( × )1.对牛顿第二定律的理解2.解题的思路和关键(1)选取研究对象进行受力分析;(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力;(3)根据F合=ma求物体的加速度a.考向1对牛顿第二定律的理解例3(多选)下列说法正确的是()A.对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力,当力刚作用瞬间,物体立即获得加速度B.物体由于做加速运动,所以才受合外力作用C.F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关D.物体所受合外力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小答案ACD解析由于物体的加速度和合外力是瞬时对应关系,由此可知当力作用瞬间,物体会立即产生加速度,选项A正确;根据因果关系,合外力是产生加速度的原因,即物体由于受合外力作用,才会产生加速度,选项B错误;牛顿第二定律F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关,选项C正确;由牛顿第二定律可知物体所受合外力减小,加速度一定减小,如果物体做加速运动,其速度会增大,如果物体做减速运动,速度会减小,选项D 正确.例4某型号战斗机在某次起飞中,由静止开始加速,当加速度a不断减小至零时,飞机刚好起飞.关于起飞过程,下列说法正确的是()A.飞机所受合力不变,速度增加越来越慢B.飞机所受合力减小,速度增加越来越快C.速度方向与加速度方向相同,速度增加越来越快D.速度方向与加速度方向相同,速度增加越来越慢答案 D解析根据牛顿第二定律可知,当加速度a不断减小至零时合力逐渐减小到零,速度增加得越来越慢,故A、B项错误;飞机做加速运动,加速度方向与速度方向相同,加速度减小,即速度增加得越来越慢,故C项错误,D项正确.考向2牛顿第二定律的简单应用例5 2021年10月16日0时23分,“神舟十三号”成功发射,顺利将三名航天员送入太空并进驻空间站.在空间站中,如需测量一个物体的质量,需要运用一些特殊方法:如图所示,先对质量为m 1=1.0 kg 的标准物体P 施加一水平恒力F ,测得其在1 s 内的速度变化量大小是10 m/s ,然后将标准物体与待测物体Q 紧靠在一起,施加同一水平恒力F ,测得它们1 s 内速度变化量大小是2 m/s.则待测物体Q 的质量m 2为( )A .3.0 kgB .4.0 kgC .5.0 kgD .6.0 kg答案 B解析 对P 施加F 时,根据牛顿第二定律有a 1=F m 1=Δv 1Δt=10 m/s 2,对P 和Q 整体施加F 时,根据牛顿第二定律有a 2=F m 1+m 2=Δv 2Δt=2 m/s 2,联立解得m 2=4.0 kg ,故选B. 例6 (多选)如图甲所示,一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体,一半径为r 、质量为m 的金属小球,从t =0时刻起,由液面静止释放,小球在液体中下落,其加速度a 随速度v 的变化规律如图乙所示.已知小球在液体中受到的阻力f =6πηv r ,式中r 是小球的半径,v 是小球的速度,η是常数.忽略小球在液体中受到的浮力,重力加速度为g ,下列说法正确的是( )A .小球的最大加速度为gB .小球的速度从0增加到v 0的过程中,做匀变速运动C .小球先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动D .小球的最大速度为mg 6πηr答案 ACD解析 当t =0时,小球所受的阻力f =0,此时加速度为g ,A 正确;随着小球速度的增加,加速度减小,小球的速度从0增加到v 0的过程中,加速度减小,B 错误;根据牛顿第二定律有mg-f=ma,解得a=g-6πηv rm,当a=0时,速度最大,此后小球做匀速运动,最大速度v m=mg6πηr,C、D正确.考点三牛顿第三定律1.作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体同时对前一个物体也施加力.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.表达式:F=-F′.1.作用力与反作用力的效果可以相互抵消.(×)2.人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力.(×)3.物体静止在水平地面上,受到的重力和支持力为一对作用力和反作用力.(×)一对平衡力与作用力和反作用力的比较名称项目一对平衡力作用力和反作用力作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时产生、同时消失一定同时产生、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消考向1牛顿第三定律的理解例7(多选)如图所示,用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上,物体保持静止,下列说法中正确的是()A.水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力B.物体的重力与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弹力是一对作用力与反作用力答案BD解析水平力F与墙壁对物体的弹力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上,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,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弹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.考向2相互作用力与一对平衡力的比较例8(2022·广东深圳市红岭中学高三月考)“电动平衡车”是时下热门的一种代步工具.如图,人笔直站在“电动平衡车”上,在某水平地面上沿直线匀速前进,下列说法正确的是()A.“电动平衡车”对人的作用力大于人对“电动平衡车”的作用力B.人的重力与车对人的支持力是一对相互作用力C.地面对车的摩擦力与人(含车)所受空气阻力平衡D.在行驶过程中突然向右转弯时,人会因为惯性向右倾斜答案 C解析根据牛顿第三定律,“电动平衡车”对人的作用力等于人对“电动平衡车”的作用力,故A错误;人的重力与车对人的支持力的受力物体都是人,不可能是相互作用力,故B错误;地面对车的摩擦力与人(含车)所受空气阻力平衡,所以人与车能够匀速运动,故C正确;在行驶过程中突然向右转弯时,人会因为惯性向左倾斜,故D错误.考向3转换研究对象在受力分析中的应用例9如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上以加速度a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,重力加速度为g,若长木板仍处于静止状态,则长木板对地面摩擦力的大小和方向为()A.μ1(m+M)g,向左B.μ2mg,向右C.μ2mg+ma,向右D.μ1mg+μ2Mg,向左答案 B解析对木块分析可知,长木板对它水平向左的摩擦力大小为f1=μ2mg,由牛顿第三定律可知,木块对长木板的摩擦力向右,大小也为f1;由于长木板仍处于静止状态,对长木板受力分析可知,地面对它的静摩擦力方向向左,大小为f2=f1=μ2mg,由牛顿第三定律可知,长木板对地面的摩擦力大小为μ2mg,方向向右,故B正确.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.课时精练1.对一些生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以分析.其中正确的是()A.太空中处于失重状态的物体没有惯性B.“安全带,生命带,前排后排都要系”.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害C.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,是因为强弩的惯性减小了D.战斗机作战前抛掉副油箱,是为了增大战斗机的惯性答案 B解析惯性只与质量有关,所以处于失重状态的物体还是具有惯性,A错误;系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害,B正确;“强弩之末,势不能穿鲁缟”,是因为强弩的速度减小了,惯性不变,C错误;战斗机作战前抛掉副油箱,是为了减小战斗机的惯性,增加灵活性,D错误.2.(2021·浙江1月选考·4)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答案 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支持力与摩擦力的合力,方向指向左上方,并不是水平向左,故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,故C错误,D正确.3.(多选)如图所示,体育项目“押加”实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在“押加”比赛中,甲获胜,则下列说法中正确的是()A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜B.当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,所以甲获胜答案BD解析 甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对作用力与反作用力,大小相等,与二者的运动状态无关,即不管哪个获胜,甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,当地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,甲才能获胜,故A 、C 错误,B 、D 正确.4.在研究运动和力的关系时,伽利略设计了著名的理想斜面实验(如图所示),将可靠的事实和逻辑推理结合起来,能更深刻地反映自然规律.下面给出了伽利略斜面实验的五个事件,请对事件的性质进行判断并正确排序:在A 点由静止释放的小球,①若没有摩擦时,能滚到另一斜面与A 点等高的C 点;②当减小斜面动摩擦因数时,滚到另一斜面的最高位置,更接近等高的C 点;③若没有摩擦时减小斜面BC 的倾角,小球将通过较长的路程,到达与A 点等高的D 点;④若没有摩擦,且另一斜面水平放置时,小球将沿水平面一直运动下去;⑤不能滚到另一斜面与A 点等高的C 点.以下正确的是( )A .事实⑤→事实②→推论①→推论③→推论④B .事实⑤→事实②→推论③→事实①→推论④C .事实⑤→事实②→事实①→推论③→推论④D .事实⑤→事实②→推论①→事实③→推论④答案 A解析 根据实验事实⑤斜面不光滑,在A 点由静止释放的小球不能滚到另一斜面与A 点等高的C 点,事实②当减小斜面动摩擦因数时,滚到另一斜面的最高位置,更接近与A 点等高的C 点,得出实验推论:如果没有摩擦,小球将上升到释放时的高度,即①,进一步假设若减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要达到原来的高度,即得出③,没有摩擦时减小斜面BC 的倾角,小球将通过较长的路程,到达与A 点等高的D 点,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续匀速直线运动,即④,故A 正确,B 、C 、D 错误.5.一辆装满石块的货车在某段平直道路上遇到险情,司机以加速度a =34g 紧急刹车.货箱中石块B 的质量为m =400 kg ,g =10 m/s 2,则石块B 周围与它接触的物体对石块B 的作用力为( )A .3 000 NB .4 000 NC .5 000 ND .7 000 N答案 C解析 当货车刹车时,在竖直方向,其他物体对石块B 的作用力F y =mg =4 000 N , 在水平方向,其他物体对石块B 的作用力F x =ma =3 000 N ,故作用力F =F x 2+F y 2=5 000 N ,故选C.6.一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断,例如从解得物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性,举例如下:声音在空气中的传播速度v 与空气的密度ρ、压强p 有关,下列速度表达式中,k 为比例系数,无单位,则这四个表达式中可能正确的是( )A .v =kp ρB .v =kp ρC .v =kρp D .v =kpρ答案 B解析 速度的单位是m/s ,密度的单位是kg/m 3,压强的单位是kg/(m·s 2),所以kp ρ的单位是m 2/s 2,kp ρ的单位是m/s ,kρp 的单位是s/m ,kpρ的单位是kg/(m 2·s),选项B 正确,A 、C 、D 错误.7.一个物体在多个力的作用下处于静止状态,如果仅使其中某个力的大小逐渐减小到零,然后又逐渐从零恢复到原来大小,那么,图中能正确描述该过程中物体速度与时间关系的是( )答案 D解析 原来物体在多个力的作用下处于静止状态,物体所受的合力为零,使其中某个力的大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来的大小的过程中,物体的合力从零开始逐渐增大,又逐渐减小到零,则物体的加速度先增大后减小,物体先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动.根据v -t 图像的斜率表示加速度可知,v -t 图像的斜率先增大后减小,故A 、B 、C 错误,D 正确.8.如图甲所示,水平地面上轻弹簧左端固定,右端通过小物块压缩0.4 m 后锁定,t =0时解除锁定释放小物块.计算机通过小物块上的速度传感器描绘出它的v -t 图线如图乙所示,其中Oab 段为曲线,bc 段为直线,倾斜直线Od 是t =0时图线的切线,已知小物块的质量为m =2 kg ,重力加速度g =10 m/s 2,则下列说法正确的是( )A .小物块与地面间的动摩擦因数为0.3B .小物块与地面间的动摩擦因数为0.4C .弹簧的劲度系数为175 N/mD .弹簧的劲度系数为150 N/m答案 C解析 根据v -t 图线的斜率大小表示加速度大小,由题图乙知,物块脱离弹簧后的加速度大小a =Δv Δt = 1.50.55-0.25m/s 2=5 m/s 2,由牛顿第二定律得,摩擦力大小为f =μmg =ma ,所以μ=a g =0.5,A 、B 错误;刚释放时物块的加速度为a ′=Δv ′Δt ′=30.1m/s 2=30 m/s 2,由牛顿第二定律得kx -f =ma ′,代入数据解得k =175 N/m ,C 正确,D 错误.9.(2022·河北邢台市质检)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 ,如图所示.已知重力加速度为g ,环沿杆以加速度a 匀加速下滑,则此时箱子对地面的压力大小为( )A .Mg +mg -maB .Mg -mg +maC.Mg+mg D.Mg-mg答案 A解析环在竖直方向上受重力及箱子内的杆对它的竖直向上的摩擦力f,受力情况如图甲所示,根据牛顿第三定律,环应给杆一个竖直向下的摩擦力f′,故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′,受力情况如图乙所示.以环为研究对象:mg-f =ma,以箱子为研究对象,N=f′+Mg=f+Mg=Mg+mg-ma.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,即N′=Mg+mg-ma,故选项A正确.10.(多选)如图所示,一个小球O用1、2两根细绳连接并分别系于箱子上的A点和B点,OA 与水平方向的夹角为θ,OB水平,开始时箱子处于静止状态,下列说法正确的是()A.若使箱子水平向右加速运动,则绳1、2的张力均增大B.若使箱子水平向右加速运动,则绳1的张力不变,绳2的张力增大C.若使箱子竖直向上加速运动,则绳1、2的张力均增大D.若使箱子竖直向上加速运动,则绳1的张力增大,绳2的张力不变答案BC解析箱子静止时,对小球,根据平衡条件得F OA sin θ=mg,F OB=F OA cos θ,若使箱子水平向右加速运动,则在竖直方向上合力为零,有F OA′sin θ=mg,F OB′-F OA′cos θ=ma,所以绳1的张力不变,绳2的张力增大,选项A错误,B正确;若使箱子竖直向上加速运动,则F OA″sin θ-mg=ma′,F OB″=F OA″cos θ,所以绳1的张力增大,绳2的张力也增大,选项C正确,D错误.11.如图为用索道运输货物的情景,已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°,质量为m的货物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3.当载重车厢沿索道向上加速运动时,货物与车厢仍然保持相对静止状态,货物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍,连接索道与车厢的杆始终沿竖直方向,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,那么这时货物对车厢地板的摩擦力大小为()A .0.35mgB .0.3mgC .0.23mgD .0.2mg答案 D解析 将a 沿水平和竖直两个方向分解,对货物受力分析如图所示水平方向:f =ma x竖直方向:N -mg =ma yN =1.15mg 又a y a x =34联立解得f =0.2mg ,故D 正确.12.(多选)如图所示,水平地面上固定一斜面,初始时物体A 沿斜面向下做匀变速运动,其加速度大小为a 1;若在物体A 上施加一竖直向下的恒力F ,其加速度大小变为a 2,已知斜面倾角为θ,A 与斜面间的动摩擦因数为μ,则( )A .若μ>tan θ,则a 1>a 2B .若μ>tan θ,则a 1<a 2C .若μ<tan θ,则a 1<a 2D .若μ<tan θ,则a 1>a 2答案 BC解析 若μ>tan θ,即μmg cos θ>mg sin θ,重力沿斜面向下的分力小于滑动摩擦力,物体原来是向下做匀减速运动,加速度大小为a 1=μmg cos θ-mg sin θm=μg cos θ-g sin θ,施加F 后。
运动与力牛顿第一定律定律的揭示定律的内容惯性定律的内容作用力和反作用力的特点定律的应用牛顿第三定律牛顿定律的适用范围已知受力求运动已知运动求受力超重与失重牛顿第二定律惯性的定义惯性的表现惯性的量度矢量性瞬时性定律的揭示定律的内容数学表达式F=ma定律的性质定律的应用第三章运动和力一、考纲要求内容要求说明1.牛顿第一定律、惯性2.牛顿第二定律3.牛顿第三定律4.牛顿定律的应用5.超重与失重ⅡⅡⅡⅡⅠ牛顿定律是历年高考重点考查的内容之一.对这部分内容的考查非常灵活,各种题型均可以考查.其中用整体法和隔离法处理牛顿第二定律,牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题,物体平衡条件等都是高考热点;对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式呈现,另外,牛顿运动定律在实际中的应用很多,如弹簧问题、传送带问题(上海要求较低)、相对滑动的系统、传感器问题、超重失重问题,这类试题不仅能考查考生对知识的掌握程度而且还能考查考生从材料、信息中获取有用信息的能力,因此备受命题专家的青睐.知识网络第1讲牛顿第一定律牛顿第三定律1.考纲解读考纲内容能力要求考向定位1.牛顿第一定律2.牛顿第三定律1.理解力是使物体运动状态发生改变的原因,理解惯性是物质本身的一种属性,其大小只与质量有关.2.了解作用力和反作用力的特点,区分一对相互作用力和一对平衡力.本讲重点是对惯性的理解,作用力和反作用力力的特点,一对相互作用力和一对平衡力的区分,在历年高考中,主要是以选择题的形式加以考查,要求同学们能准确理解概念和规律并能解决生活中的实际问题.2.考点整合考点一牛顿第一定律(填空、选择、部分大题中涉及)1.定律内容:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.2.惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质,叫惯性.惯性是物体的一种属性.当物体不受力时,表现在保持原有的运动状态上;当物体受外力时,表现在运动状态改变的难易程度上.质量是物体惯性大小的唯一量度,物体的惯性大小与其受力(如重力)情况及运动情况无关.3. 力是物体运动状态发生改变的原因,运动状态的改变是指速度的变化.4.理想实验:也叫假想实验或思想实验,它是在可靠的实验事实基础上,采用科学的思维来展开的实验,是人们在思想上塑造的理想过程.牛顿第一定律即通过试验推理得出的,它不能由实际的实验来验证,故牛顿第一定律是推理定律.[特别提醒]:力不是使物体运动的原因,而是是物体运动状态发生改变的原因,运动状态的改变指速度的改变,速度的改变则必有加速度,故力是使物体产生加速度的原因.惯性是物质的固有属性,其大小由质量唯一决定.[例1]关于物体的惯性,下列说法正确的是( )A.质量相同的两个物体,在阻力相同的情况下,速度大的不易停下来,所以速度大的物体惯性大B.质量相同的物体,惯性相同C.推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力大,所以静止的物体惯性大D.在月球上举重比在地球上容易,所以同一物体在月球上比在地球上惯性小[解析]惯性是物体的固有属性,惯性仅由物体的质量大小决定,与外界因素(受力与否、受力的大小与多少、运动状态及所处环境)无关.故B对C、D错.速度大的物体不能很快停下来,是因为从较大的速度变为静止,速度的改变量大,需要较长的时间,并非速度大,惯性大,故A错.[答案]B[方法技巧]本题考查惯性的有关知识,要求我们理解惯性的含义和惯性的大小与哪些因素有关.考点二:牛顿第三定律(作用力和反作用力)1.定律内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反作用在在一条直线上.2.作用力和反作用力与一对平衡力的区别:作用力与反作用力一对平衡力研究对象作用在两个物体上作用在同一物体上力的性质性质相同性质不一定相同是否同时变化同生、同灭、同增、同减没有必然的对应关系作用效果能否抵消效果不能抵消,不可求合力效果互相抵消,合力为零[特别提醒]:作用力和反作用力是相互作用的两个物体之间的力,而平衡力是一个物体受到的两个力,千万不能混为一谈.[例2]下列说法正确的是()A.凡是大小相等、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.凡是大小相等、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.凡是大小相等、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,究竟哪一个力是作用力、哪一个力是反作用力是任意的【解析】由牛顿第三定律知,相互作用的一对力总是大小相等、方向相反、在一条直线上,且分别作用在相互作用的两个物体上.但大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,不一定是一对作用力和反作用力,A、B、C都是错误的,只有D对.【答案】D【方法技巧】要理解作用力和反作用力是两个物体之间的相互作用力,但大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,不一定是一对作用力和反作用力.★高考重点热点题型探究热点1 伽利略理想斜面实验[真题1](2008·广东)伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有()A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关[剖析]倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间的平方成正比,在斜面上的速度与时间成正比,故选项A错误,选项B正确,斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角有关,从顶端滚到底端所需时间与倾角有关,故选项C、D错误.[答案]B[小小评论] 伽利略理想斜面实验是近几年高考的热点,很多省市都从不同的角度加以考查,要求同学们理解理想斜面实验是在可靠的实验事实基础上,采用科学的思维来展开的实验,它表明了物体的运动不需要力来维持,具有划时代的意义.新题导练1-1.理想实验有时更能深刻地反映自然规律.如图3-11-3所示,伽利略设想了一个理想实验,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,小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度 ②两个对接的斜面,让静止的小球沿—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时的高度 ④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,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_______(只要填写序号即可).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.下列关于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 热点2 力和运动的关系[真题2](2006·广东)下列对运动的认识不正确的是( )A .亚里士多德认为物体的自然状态是静止的,只有当它受到力的作用才会运动B .伽利略认为力不是维持物体速度的原因C .牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动D .伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去[剖析]亚里士多德认为没有力作用在物体上,物体就不会运动.伽利略认为力不是维持物体运动的原因,伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去.牛顿认为力是改变物体运动状态的原因,并不是使物体运动的原因.故答案为A.[答案]A[名师指引]本题考查有关对运动认识物理学史,最近几年广东高考至少有一道物理学史的问题,相信以后的广东高考仍会有所考查,同学们复习时应加强对物理学史的了解,避免不必要的失分.[真题3] (2005·广东)一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论正确的是( )A .车速越大,它的惯性越大B .质量越大,它的惯性越大C .车速越大,刹车后滑行的路程越长D .车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大[剖析]物体的惯性只决定于物体的质量, 质量越大, 惯性越大.所以B 是正确的.刹车后滑行的路程与初速度和路面情况有关,初速度越大, 滑行的路程越长,所以C 是正确的.[答案]BC[名师指引]本题考查对惯性的认识,要求我们对基本概念的理解一定要透彻,惯性是物质的一种固有属性,其大小由质量唯一决定,而与物体的受力情况和运动情况无关,要区分惯性和惯性现象,要能利用惯性解释有关物理现象.图3-11-3新题导练1.2008年9月25日21时10分,长征二号F 运载火箭载着神舟七号载人飞船,载着中华民族冲击太空新高度的梦想,飞上太空,首次实现了太空行走,标志着我国的航天技术又迈上了一个新台阶,关于火箭的发射,下列说法中正确的是( )A.火箭的尾部向外喷气,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上的推力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,由于没有空气,火箭虽然向后喷气,但也无法获得前进的动力D.神舟7号进入运行轨道之后,与地球之间仍然存在一对作用力和反作用力2.一列以速度v 匀速行驶的列车内有一水平桌面,桌面上的A 处有一小球.若车厢内的旅客突然发现(俯视图)小球沿如图3-11-4所示的虚线A 点运动到B 点,则由此可以判断列车的运行情况是( ) A.减速行驶,向北转弯 B.减速行驶,向南转弯C.加速行驶,向南转弯D.加速行驶,向北转弯★抢分频道1.限时基础训练卷1.锤头松动的时候,把锤柄末端在地面上磕一磕,锤头就牢了,这是利用( )A.锤头的惯性B.锤柄的惯性C.地面的惯性D.人手的惯性2.人站在地面上,先将两脚弯曲,再用力蹬地,向上跳离地面.人能跳离地面的原因是( )A.人对地面的作用力大于地球对人的作用力B.地面对人的作用力大于人对地面的作用力C.地面对人的作用力大于地球对人的引力D.人除受地面的弹力外,还受到一个向上的力3.传送带把物体由低处匀速运动到高处的过程中,物体与皮带间的作用力和反作用力的对数有:( )A.一对B.两对C.三对D.四对4. 下列关于惯性的说法中正确的是( )A.运动速度大的物体,不能很快停下来,是因为速度大时,惯性也大B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的火车惯性大C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的惯性小的缘故D.物体受到的外力大,则惯性小,受到的外力小,则惯性大5.吊在天花板上的吊扇转动时,它拉天花板的力( )A.小于吊扇重力B.等于吊扇重力C.大于吊扇重力D.无法确定6.以卵击石,鸡蛋破碎,下列说法正确的是( )A.鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力B.鸡蛋对石头的力大于石头对鸡蛋的力C.鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力平衡D.鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力性质相同7.关于运动状态的改变,下列说法正确的是( )A Bv 北 图3-11-4A.物体的运动状态改变,则其速度必定改变B.物体的运动状态改变,则其加速度必定发生变化C.物体的运动状态改变,则其运动的方向必定改变D.物体的运动状态改变,则其惯性大小必定改变8.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,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小9.(2007·海南)16世纪末,伽利略用实验和推理,推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元.在以下说法中,与亚里士多德观点相反的是( )A.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快;这说明,物体受的力越大,速度就越大B.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,静止状态才是物体长不受力时的“自然状态”C.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快D.一个物体维持匀速直线运动,不需要力10.推静止在水平地面上的小车,车子就前进了,停止用力,车子就停下来,所以必须有力作用在物体上,物体才会运动,你认为这种说法是否正确?说明理由.2.基础提升训练11.我市某中学的校运会上,举行了精彩的“拔河”比赛.高一级的(1)班和(4)班进入了总决赛.在全体拉拉队员的呐喊声中(1)班最终取胜.下列说法中正确的是( )A.(1)班队员对(4)班队员的拉力大于(4)班队员对(1)班队员的拉力B.(1)班队员对(4)班队员的拉力等于(4)班队员对(1)班队员的拉力C.(1)班队员对(4)班队员的拉力大于(4)班队员受到地面的摩擦力D.(1)班队员对(4)班队员的拉力等于(4)班队员受到地面的摩擦力12.如图3-11-2所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,当给导线通以垂直纸面向外的电流,则()A.磁铁对桌面压力减小,且受到桌面向左的摩擦力作用B.磁铁对桌面压力减小,且受到桌面向右的摩擦力作用C.磁铁对桌面压力增大,且受到桌面向左的摩擦力作用D.磁铁对桌面压力增大,且受到桌面向右的摩擦力作用图3-11-213.关于物体惯性,下列说法中正确的是A.把手中的球由静止释放后,球能加速下落,说明力是改变物体惯性的原因B.我国优秀田径运动员刘翔在进行110m栏比赛中做最后冲刺时,速度很大,很难停下来,说明速度越大,物体的惯性也越大C.战斗机在空战时,甩掉副油箱是为了减小惯性,提高飞行的灵活性D .公交汽车在起动时,乘客都要向前倾,这是乘客具有惯性的缘故14.A、B两木块叠放在水平桌面上,下列情况中,属于一对平衡力的是( )A.A对B的压力和B对A的支持力B.A对B的压力和桌面对B的支持力C.A受的重力和B对A的支持力D.B受的重力和桌面对B的支持力3.能力提升训练15.在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上,一运动员做立定跳远,若向各个方向都用相同的力,则()A.向北跳最远B.向南跳最远C.向东向西跳一样远,但没有向南跳远D.无论向哪个方向都一样远16.如图中的甲所示,重球系于线DC下端,重球下再系一根同样的线BA,下面说法中正确的是()A.在线的A端慢慢增加拉力,结果CD线拉断B.在线的A端慢慢增加拉力,结果AB线拉断C.在线的A端突然猛力一拉,结果AB线拉断D.在线的A端突然猛力一拉,结果CD线拉断17.下列说法正确的是()A.物体运动状态改变,则物体受力情况一定发生变化B.相互作用的一对滑动摩擦力,若对其中一个物体做负功,对另一个物体可能做正功、不做功或做负功,在相互作用的时间t内,总功一定是负的,且一定会引起系统的机械能的减少C.一对作用力与反作用力的功一定大小相等,符号相反D.世界上所有力总个数一定是偶数18.在牛顿第二定律中,如果合外力等于0,那么可以推出物体的加速度为0,也就是说保持静止状态或匀速直线运动状态.那么是不是可以说牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例?第1讲参考答案考点整合考点1.匀速直线运动,静止;固有,质量;使物体运动状态发生变化(产生加速度),速度. 考点2.大小相等,方向相反,同一直线上.新题导练1-1. ②③①④;B [②是事实,其余都是理想推论]2-1.AD[火箭升空点火,燃料舱的燃料燃烧,燃料舱中的压强急剧增大,使气体高速喷出,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上的推力]2-2.B[小球具有惯性,相对于车向前运动,故车在减速,相对于车向北运动,故车向南转弯] 抢分频道1.限时基础训练卷1.A[锤柄受阻于地面,而锤头因具有惯性而继续向下运动]2.A[人能够跳离地面的原因是地面对人的支持力大于人自身的重力]3.B[传送带对物体有支持力和静摩擦力的作用,故物体和皮带之间的作用力和反作用力的对数是2对]4.C[惯性仅由物体的质量大小决定,与外界因素(受力与否、受力的大小与多少、运动状态及所处环境)无关.乓球可以快速抽杀,是因为其质量小,惯性小,在相同外力作用下运动状态容易改变,故C正确]5.A[转动时,叶片对空气有向下的作用力,空气对叶片有反作用力]6.D[鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是作用力和反作用力,都是弹力]7.A[物体的运动状态由速度唯一决定,运动状态的改变是指速度的改变]8.C [甲、乙之间力为作用力和反作用力,大小相等,方向相反,同时产生,同时消失,分开后,甲滑行的距离较大,两者加速度大小相同,故甲的初速度较大.故选C]9.D[亚理士多德认为力是使物体运动的原因.有力作用,物体就运动,没有力作用,物体就静止,力越大,运动得越快.而伽利略通过理想斜面实验说明了力是使物体运动状态发生改变的原因,比萨斜塔实验说明物体下落的快慢与质量无关.故D选项正确]10.解析:在推力作用下,车子受到四个力作用,即重力、支持力、推力和摩擦力 只有当推力大于摩擦力时,车子才会由静止运动起来,此时车子所受合外力不为零,是力改变了物体的静止状态.停止作用力时,运动的车子并不是立即停下来,只不过是因为车子速度较小,由运动到静止时间较短,不易察觉到,所以才会误认为停止作用力,车子就停止运动了.而实际上,车子由运动到停下来,是由于摩擦力作用使得物体合力不为零,从而改变了车子的运动状态.故上面的说法不正确.2.基础提升训练11.D[两队对绳子的拉力和绳子对两个队的拉力大小相等,(1)班胜利是因为(2)班受到地面的摩擦力最先达到最大静摩擦力]12.B[电流对磁铁有力的作用,但磁场力的方向比较难判断,我们可以先分析磁铁对电流的作用力.再根据作用力和反作用力的关系确F定电流对磁铁的作用力,如图3-11-3,画出条形磁铁的磁感线分布如图,根据左手定则,磁铁对电流的作用力斜向右下,根据牛顿第三定律,电流对磁铁的作用力应该斜向左上,再分析磁铁的受力,易知通电后桌面对磁铁的摩擦力向右,桌面对磁铁的支持力减小.故B选项正确]13.C[战斗机空战时,甩掉副油箱,减小质量,惯性减小,运动状态容易改变,故C正确,公交车启动时,人由于惯性应该后倾,故D错]14.C[物体A对B的压力和B对A的支持力是一对作用力和反作用力,即A错 物体A受的重力和B对A的支持力相平衡,是一对平衡力 选C是正确的 物体B受重力、桌面的支持力和A 对B的压力,这三个力使物体平衡]3.能力提升训练15.D[运动员起跳后,因惯性其水平方向还具有与船等值的速度,所以无论向何方跳都一样。
[高考导航]考点内容要求全国卷三年考情分析201720182019牛顿运动定律及其应用ⅡⅢ卷·T25:滑块—木板模型(两个滑块)Ⅰ卷·T15:F-x图像、牛顿第二定律的应用Ⅰ卷·T21:牛顿第二定律与a-x图像Ⅱ卷·T19:牛顿第二定律的应用T25:牛顿第二定律和运动学公式的应用Ⅲ卷·T20:牛顿第二定律与v-t图像的综合T25:三大力学观点的综合应用超重和失重Ⅰ单位制Ⅰ实验四:验证牛顿运动定律第1讲牛顿运动定律知识要点一、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揭示了物体的固有属性:一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
②揭示了力与运动的关系: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,即力是产生加速度的原因。
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)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。
(3)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关。
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正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
(2)表达式:F=ma。
(3)适用范围①牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。
②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。
2.力学单位制(1)单位制:由基本单位和导出单位一起组成了单位制。
(2)基本单位:基本物理量的单位。
基本物理量共七个,其中力学有三个,是长度、质量、时间,国际单位分别是米、千克、秒。
(3)导出单位:由基本物理量根据物理关系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相互的,一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体同时对前一个物体也施加力。
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.表达式:F=-F′。
基础诊断1.(多选)小华坐在一列正在行驶的火车车厢里,突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,假设桌面是光滑的,则下列说法正确的是()图1A.小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动B.小球所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变C.火车一定是在向前加速D.以火车为参考系,此时牛顿第一定律已经不能适用【参考答案】BCD2.如图2所示,质量m=10 kg的物体在水平地面上向左运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,与此同时物体受到一个水平向右的推力F=20 N的作用,g取10 m/s2,则物体产生的加速度是()图2A.0B.4 m/s2,水平向右C.2 m/s2,水平向左D.2 m/s2,水平向右【试题解析】在水平地面上向左运动,竖直方向受重力、支持力,竖直方向上物体没有加速度,重力与支持力的合力为0;水平方向上物体受到水平向右的推力和水平向右的滑动摩擦力。
水平向右的推力F=20 N,滑动摩擦力F f=μF N=μmg=0.2×10×10 N=20 N,所以合力大小F合=F+F f=20 N+20 N=40 N,方向水平向右,根据牛顿第二定律得a=F合m=4010m/s2=4 m/s2,方向水平向右。
【参考答案】B3.下列各物理量中,其国际单位属于基本单位,同时也属于矢量的是()A.时间B.位移C.质量D.力【试题解析】时间、质量的单位属于国际单位制中的基本单位,但都不属于矢量,力是矢量,但力的单位是导出单位,位移是矢量,且它的国际单位m属于基本单位,B正确。
【参考答案】B4. (2019·4月浙江选考,6)如图3所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是()图3A.小明与船之间存在摩擦力B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C.杆对岸的力大于岸对杆的力D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力【试题解析】小明与船之间存在静摩擦力,A正确;杆的弯曲是由于受到小明对杆的作用力,B错误;杆对岸的力与岸对杆的力是作用力与反作用力,大小相等,C 错误;小明对杆的力和岸对杆的力受力物体都是杆,两者不是作用力与反作用力,故D错误。
【参考答案】A牛顿第一定律的理解和应用1.理解惯性(1)保持“原状”:物体在不受力或所受合外力为零时,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的改变。
惯性越大,物体的运动状态越难以被改变。
(3)惯性是物体保持原来运动状态的性质,与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关,物体的惯性只与其质量有关,物体的质量越大则其惯性越大;牛顿第一定律揭示了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.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,它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。
1.(2019·浙江舟山模拟)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是()A.它表明了力是维持物体运动状态的原因B.它表明了物体具有保持原有运动状态的性质C.它表明了改变物体的运动状态并不需要力D.由于现实世界不存在牛顿第一定律所描述的物理过程,所以牛顿第一定律没有用处【试题解析】牛顿第一定律揭示了运动和力的关系,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B正确,A、C错误;牛顿第一定律是通过科学推理得出的,但其推论却得到了实践的验证,有着非常重大的意义,故D错误。
【参考答案】B2.关于惯性,下列说法正确的是()A.磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了B.卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了C.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼的惯性,使铁饼飞得更远D.月球上物体的重力只有在地球上的16,但是惯性没有变化【试题解析】惯性只与质量有关,与速度无关,A、C项错误;失重或重力加速度发生变化时,物体质量不变,惯性不变,所以B项错误,D项正确。
【参考答案】D3.某时刻,质量为2 kg的物体甲受到的合力是6 N,速度是10 m/s;质量为3 kg的物体乙受到的合力是5 N,速度是10 m/s,则()A.甲比乙的惯性小B.甲比乙的惯性大C.甲和乙的惯性一样大D.无法判定哪个物体惯性大【试题解析】质量是物体惯性大小的唯一量度,甲的质量小于乙的质量,所以甲的惯性要比乙的小,故A正确。
【参考答案】A4.牛顿第一定律是建立在理想斜面实验基础上,经抽象分析推理得出的结论,它不是实验定律。
利用如图4所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿水平面滑动。
水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减小的材料时,小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3,根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是()图4A.如果小球不受力,它将一直保持匀速直线运动或静止状态B.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变C.如果水平面光滑,小球将沿着水平面一直运动下去D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小【试题解析】由题意,水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减小的材料时,小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3。
可知摩擦力越小,则小球滚得越远,由此得出的结论是如果水平面光滑,小球受到的合外力为0,则小球将沿着水平面一直运动下去,故选项C符合题意。
其他结论不是本实验直接得出的。
【参考答案】C牛顿第二定律的理解1.牛顿第二定律的性质五性⎩⎪⎨⎪⎧矢量性―→F=ma是矢量式,a与F同向瞬时性―→a与F对应同一时刻因果性―→F是产生a的原因同一性⎩⎨⎧a、F、m对应同一个物体a、F、m统一使用国际单位制单位独立性―→每一个力都可以产生各自的加速度2.合力、加速度、速度的关系(1)物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系。
(2)合力与速度夹角为锐角,物体加速;合力与速度夹角为钝角,物体减速。
(3)a=ΔvΔt是加速度的定义式,a与v、Δv、Δt无直接关系;a=Fm是加速度的决定式。
考向矢量性牛顿第二定律F=ma是矢量式,加速度的方向由物体所受合外力的方向决定,二者总是相同,即任一瞬间,a的方向均与合外力方向相同。
【例1】如图5所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连。
设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于拉伸状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是()图5A.向右做加速运动B.向右做减速运动C.向左做匀速运动D.向左做减速运动【试题解析】因为弹簧处于拉伸状态,小球在水平方向受到向左的弹簧弹力F,由牛顿第二定律的矢量性可知,小球加速度也是向左。
小球与小车相对静止,故小车可能向左做加速运动或向右做减速运动,B正确。
【参考答案】B考向瞬时性在动力学问题中,物体受力发生突变时,物体的加速度也会发生突变,突变时刻物体的状态称为瞬时状态,要对瞬时状态的加速度进行分析求解。
【例2】如图6所示,带有竖直支柱的斜面固定在水平地面上,光滑的小球被轻质细线和弹簧系住静止于斜面上,弹簧处于拉伸状态。
现剪断细线,小球沿斜面向下运动的过程中()图6A.弹簧达到自然长度前加速运动,之后减速运动B.弹簧达到自然长度前加速运动,之后先加速运动后减速运动C.加速度先增大后减小D.加速度一直减小【试题解析】在未剪断细线时,弹簧处于伸长状态,故弹簧对小球有向下的弹力,故剪断细线后小球先加速向下运动,加速度减小,当弹簧的弹力沿斜面向上且等于小球重力沿斜面向下的分力时,速度达到最大,小球继续向下运动,此后弹簧的弹力大于小球重力沿斜面向下的分力,小球做减速运动,并且加速度增大,选项B正确。
【参考答案】B考向独立性当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度,而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度的矢量和。
【例3】为了节省能量,某商场安装了如图7所示智能化的电动扶梯,扶梯与水平面的夹角为θ。
无人乘行时,扶梯运行得很慢;当有人站上扶梯时,扶梯先以加速度a匀加速运动,再以速度v匀速运动。
一质量为m的顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,重力加速度为g,下列说法中正确的是()图7A.顾客始终受到三个力的作用B.扶梯对顾客的支持力始终等于mgC.加速阶段扶梯对顾客的摩擦力大小为ma cos θ,方向水平向右D.顾客对扶梯作用力的方向先沿扶梯向上,再竖直向下【试题解析】顾客加速过程中,受力如图所示,由牛顿第二定律知,水平方向有f=ma cos θ,f方向水平向右,竖直方向有N-mg=ma sin θ,则N>mg,且N与f的合力方向不沿扶梯方向,由牛顿第三定律可知顾客对扶梯的作用力方向也不沿扶梯方向,故选项B、D均错误,C正确;在匀速运动过程中,顾客仅受重力和支持力作用,且二力平衡,选项A错误。