2020版高考物理新创新一轮复习通用版讲义：第三章第13课时　牛顿第一定律　牛顿第三定律（双基落实课）

第三章

第13课时　牛顿第一定律　牛顿第三定律(双基落实课)

点点通(一)　物理学史　牛顿第一定律

1．对力和运动关系的认识

2.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指出一切物体都具有惯性，因此牛顿第一定律又称为惯性定律。

③牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，但当物体所受合外力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态。

3．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。

 [小题练通]

1．(多选)(2019·遵义航天中学模拟)下列关于惯性的说法正确的是(　　)

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

解析：选AD　物体不受外力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态，物体具有保持原来运动状态不变的性质叫惯性，即物体抵抗运动状态变化的性质是惯性，A、D正确，B错误；行星在圆轨道上做匀速圆周运动，是因为受到万有引力的作用产生向心加速度，C错误。

2．(多选)(人教教材改编题)下列说法中正确的是(　　)

A．飞机投弹时，当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标

B．地球自西向东自转，人向上跳起来后，还会落到原地

C．安全带的作用是防止汽车刹车时，人由于惯性作用发生危险

D．有的同学说，向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力

解析：选BC　飞机在目标正上方投弹时，由于惯性，炸弹会落在目标的前方，A错；地球自西向东自转，人向上跳起来后，由于惯性，还会落在原地，B对；汽车刹车时，由于惯性，人会向前冲，安全带可以防止人的前冲，C对；物体被向上抛出后，在空中向上运动是由于惯性，D错。

3．下列关于惯性的说法正确的是(　　)

A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大

B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大

C．惯性是物体的固有属性，惯性大小只与质量有关

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的惯性小

解析：选C　惯性是物体的固有属性，惯性大小仅与物体的质量有关，与其他因素无关，A、B、D错误，C正确。

 [融会贯通]　牛顿第一定律的应用技巧

(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时，要把生活实际和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系，正确理解力不是维持物体运动状态的原因，克服生活中一些错误的直观认识，养成正确的思维习惯。

(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此，判断物体的运动状态是否改变，以及如何改变，应分析物体的受力情况。

点点通(二)　牛顿第三定律的理解和应用

1．牛顿第三定律

(1)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。

(2)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。

2．作用力与反作用力的三个关系

3．相互作用力与平衡力的比较

 [小题练通]

1．(粤教教材原题)沼泽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表面行走时容易下陷。若人下陷的过程是先加速后匀速运动，下列判断正确的是(　　)

A．加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对他的支持力

B．加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对他的支持力

C．人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对他的支持力

D．人对沼泽地的压力大小总等于沼泽地对他的支持力

解析：选D　人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力为作用力与反作用力，故二力大小一定相等，故A、B、C错误，D正确。

2．(2019·江西红色七校模拟)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。下列关于作用力和反作用力的说法正确的是(　　)

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．人推车前进，人对车的作用力大小等于车对人的作用力大小

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　由作用力和反作用力的同时性知，A错误；B项中两力为作用力和反作用力，不是平衡力，B错误；作用力和反作用力大小相等，C正确，D错误。

3.(2019·安徽八校联考)磁性冰箱贴既可以用来装饰冰箱，也可以用来记事备忘，当冰箱贴紧紧吸住侧壁不动时，下列说法正确的是(　　)

A．冰箱贴受到三个力作用

B．冰箱贴受到四个力作用

C．磁性吸力和弹力是一对相互作用力

D．冰箱贴受到的摩擦力的大小大于其受到的重力

解析：选B　对冰箱贴受力分析可知，受到重力、摩擦力、冰箱侧壁对它的吸引力、冰箱侧壁对它的支持力四个力作用，A错误，B正确；磁性吸力和弹力是一对平衡力，C错误；由于冰箱贴相对地面是静止的，因此冰箱贴受到的摩擦力的大小等于其受到的重力，D错误。

 [融会贯通]　应用牛顿第三定律应注意的三个问题

(1)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何情况下牛顿第三定律都是成立的。

(2)作用力与反作用力虽然大小相等，但方向相反，且作用于不同物体，所以产生的效果(运动效果或形变效果)不同。

(3)作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力，不能牵扯第三个物体。

点点通(三)　应用牛顿第三定律转换研究对象

如果不能直接求解物体受到的某个力时，可利用牛顿第三定律转换研究对象，先求它的反作用力，如求压力时可先求支持力。

[小题练通]

1.如图所示，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。若长木板始终处于静止状态，则长木板对地面的摩擦力大小一定为(　　)

A．μ1(m＋M)g　　　　　 　B．μ2mg

C．μ1mg   D．μ1mg＋μ2Mg

解析：选B　木块在长木板上向右加速滑行过程中，受到长木板对其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，由于长木板始终处于静止状态，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。

2.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地面上，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，竿对地面上人的压力大小为(　　)

A．(M＋m)g   B．(M＋m)g－ma

C．(M＋m)g＋ma   D．(M－m)g

解析：选B　对竿上的人受力分析：受重力mg、摩擦力Ff，由mg－Ff＝ma，解得Ff＝m(g－a)。竿对人有摩擦力，由牛顿第三定律知人对竿也有摩擦力，且大小相等，方向相反，Ff′＝Ff＝m(g－a)。对竿受力分析：受重力Mg、竿上的人对竿向下的摩擦力Ff′、地面上人对竿的支持力FN，有Mg＋Ff′＝FN，又因为竿对地面上人的压力和地面上人对竿的支持力是作用力与反作用力，由牛顿第三定律得竿对地面上人的压力大小FN′＝FN＝Mg＋Ff′＝(M＋m)g－ma，B项正确。

3.一个箱子放在水平地面上，箱子内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱子与杆的总质量为M，环的质量为m，如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对地面的压力大小是(　　)

A．(M＋m)g   B．Ff＋mg

C．Ff＋Mg    D．Ff＋(M＋m)g

解析：选C　箱子和杆处于静止状态，由力的平衡条件得，地面对箱子的支持力FN＝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′＝FN＝Ff＋Mg。C正确。

1．牛顿第一定律指出了物体不受力作用时的运动规律，但不能把牛顿第一定律理解为牛顿第二定律的特例。

2．牛顿第一定律适用于惯性参考系，即相对于地面静止或做匀速直线运动的参考系。

3．惯性的大小仅由质量决定，比如悬挂在空气中时乒乓球的惯性比对应的“空气球”的惯性大，但悬挂在水中时乒乓球的惯性比对应的“水球”的惯性小。

4．牛顿第三定律指出了作用力与反作用力间的关系，而且这种关系在宏观、低速运动的情况下均适用。

 [课堂综合训练]

1．(2019·杭州模拟)对实际生活中的一些现象，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，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

解析：选C　惯性是物体固有的属性，惯性的大小仅与物体的质量有关，与物体的其他性质无关，故选项C正确，A、B、D错误。

2．(2019·福州模拟)汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下列说法中正确的是(　　)

A．汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力

B．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力

C．匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车对拖车的拉力大于拖车向后拉汽车的力

D．拖车加速前进，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力；汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力

解析：选D　汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对相互作用力，即总是大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，A、B、C错误；拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力，汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力，D正确。

3.如图所示，物体静止在斜面上，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平衡力

C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力

D．物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力

解析：选C　物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力也是一对作用力与反作用力，A、B错误；物体所受重力的两个分力仍作用在物体上，D错误；斜面对物体的作用力是支持力和摩擦力的合力，与重力平衡，所以物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力，C正确。

4．(2019·海口模拟)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及绳子与定滑轮间的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)(　　)

A．510 N　　　　　　　 　 　B．490 N

C．890 N   D．910 N

解析：选B　对建筑材料进行受力分析，有F－mg＝ma，得绳子的拉力大小F＝210 N；然后再对工人进行受力分析，由平衡条件得Mg＝F＋N，得N＝490 N，根据牛顿第三定律可知，工人对地面的压力大小为490 N，故选项B正确。

5.如图所示，容器中盛满水，水中放入P和Q两个小球，P球为铁球，Q球为木球，它们用细线分别系于容器的上、下底部。当容器静止时，细线均伸直处于竖直方向。现使容器以一定加速度向右做匀加速直线运动，则此时P、Q两球相对容器(　　)

A．P球向右偏移   B．两球均向左偏移

C．Q球向右偏移   D．两球均向右偏移

解析：选C　假设把P球拿掉，用同样体积的水球来替代，当水球随容器以加速度a做匀加速直线运动时，水球受到的水平合力为F水＝ma，且水球相对于容器的原来位置不会改变，可知同样体积的实心铁球质量要比水球质量大，即m铁＞m水，故要使P球也以加速度a向右做匀加速直线运动，单靠F水是不够的，因而还应借助细线的拉力，所以P球向左偏移，同理可以推得Q球向右偏移，故A、B、D错误，C正确。