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第三章 牛顿运动定律
学案11 牛顿第确定律牛顿第三定律
一、概念规律题组
1．下列关于牛顿第确定律的说法中正确的是( )
A．牛顿第确定律是试验定律
B．牛顿第确定律只是提出了惯性的概念
C．牛顿第确定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态
D．牛顿第确定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是转变物体运动状态的缘由
2．关于物体的惯性，下列说法中正确的是( )
A．运动速度大的物体不能很快地停下来，是由于物体的速度越大，惯性也越大
B．静止的火车启动时，速度变化慢，是由于静止的物体惯性大的缘由
C．乒乓球可以快速抽杀，是由于乒乓球的惯性小
D．在宇宙飞船中的物体不存在惯性
3．关于作用力与反作用力，下列说法正确的是( )
A．物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力
B．作用力与反作用力不是同种性质的力
C．作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上
D．匀速上升的气球所受到的浮力没有反作用力
4．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动摩擦因数相同，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
二、思想方法题组
图1
5．伽利略的抱负试验(如图1)是将牢靠的事实和理论思维结合起来，更能深刻地反映自然规律，伽利略的斜面试验程序如下：
(1)减小其次斜面的倾角，小球在斜面上照旧要达到原来的高度．
(2)两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面．
(3)假如没有摩擦，小球将上升到释放时的高度．
(4)连续减小其次个斜面的倾角，最终使它为水平面，小球沿水平面做持续的匀速运动．
请按程序先后次序排列，并指出它到底属于牢靠的事实还是通过思维过程得到的推论，下列选项正确的是(数字表示上述程序号码)
A．事实(2)→事实(1)→推论(3)→推论(4)
B．事实(2)→推论(1)→事实(3)→推论(4)
C．事实(2)→推论(3)→推论(1)→推论(4)
D．事实(2)→事实(3)→推论(1)→推论(4)
图2
6．如图2所示，一个劈形物体A，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一光滑的小球B，劈形物体A从静止开头释放，则小球在遇到斜面前的运动轨迹是( )
A．沿斜面对下的直线 B．竖直向下的直线
C．无规章曲线 D．抛物线
一、对牛顿第确定律的理解
1．导出了惯性的概念
一切物体都具有保持原有运动状态的性质，这就是惯性．
(1)惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性．惯性大小的唯一量度是物体的质量，物体的质量越大，惯性就越大，运动状态就越难转变．惯性与物体是否受力、怎样受力无关，与物体是否运动、怎样运动无关，与物体所处的地理位置无关．
(2)惯性不是一种力．惯性大小反映了转变物体运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态就越难以转变．
(3)外力作用于物体上能使物体的运动状态转变，但不能认为克服或转变了物体的惯性．
2．揭示力的本质
力是转变物体运动状态的缘由(运动状态指物体的速度)，又依据加速度定义：a＝，有速度变化就确定有加速度，所以可以说：力是使物体产生加速度的缘由．
3．牛顿第确定律描述的是抱负化状态
牛顿第确定律描述的是物体在不受任何外力时的状态，而不受外力的物体是不存在的．物体不受外力和物体所受合外力为零是有区分的，所以不能把牛顿第确定律当成牛顿其次定律在F＝0时的特例．
【例1】 关于力、运动状态及惯性的说法，下列正确的是( )
A．牛顿最早指出力不是维持物体运动的缘由．(2009·宁夏理综·14)
B．笛卡尔对牛顿第确定律的建立做出了贡献(2009·宁夏理综·14)
C．一个运动的物体，假如不再受力了，它总会渐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”(2007·海南·1)
D．牛顿认为力的真正效应总是转变物体的速度，而不仅仅是使之运动(2006·广东·1)
E．伽利略依据抱负试验推论出，假如没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度连续运动下去(2006·广东·1)
F．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大(2005·广东·1)
【例2】 (2011·江苏省连云港市一检)就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是( )
A．接受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的速度．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，这会转变它的惯性
D．摩托车转弯时，车手一方面要把握适当的速度，另一方面要将身体略微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到行驶目的
我国《道路交通平安法》中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必需系好平安带，下列说法正确的是( )
A．系好平安带可以减小惯性
B．是否系好平安带对人和车的惯性有影响
C．系好平安带可以防止因车的惯性而造成的损害
D．系好平安带可以防止因人的惯性而造成的损害
二、牛顿第三定律的理解与应用
1．作用力与反作用力的关系
作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”．
(1)三同
(2)三异
(3)三无关
2．相互作用力与平衡力的比较
作用力和反作用力
二力平衡
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
依靠关系
相互依存，不行单独存在，同时产生，同时变化，同时消逝
无依靠关系，撤除一个，另一个可照旧存在，只是不再平衡
叠加性
两力作用效果不行叠加，不行求合力
两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力且合力为零
力的性质
确定是同性质的力
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、作用同一条直线上
【例3】 (2009·安徽理综·17)
图3
为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯，无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先渐渐加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经受了这两个过程，如图3所示．那么下列说法中正确的是( )
A．顾客始终受到三个力的作用
B．顾客始终处于超重状态
C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下
D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下
一物体受绳的拉力作用由静止开头前进，先做加速运动，然后改做匀速运动，最终改做减速运动，则下列说法中正确的是( )
A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B．减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C．只有在匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等
D．不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
【例4】 有人做过这样一个试验：
图4
如图4 所示，把鸡蛋A快速向另一个完全一样的静止的鸡蛋B撞去(用同一部分撞击)，结果每次都是被撞击的鸡蛋B被撞破．则下面说法不正确的是( )
A．A对B的作用力的大小等于B对A的作用力的大小
B．A对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小
C．A蛋碰撞瞬间，其内蛋黄和蛋白由于惯性会对A蛋壳产生向前的作用力
D．A蛋碰撞部位除受到B对它的作用力外，还受到A蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力，所以所受合力较小
【例5】 物体静止于水平桌面上，则( )
A．桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力
B．物体所受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，这两个力是同一种性质的力
D．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力
【基础演练】
1．(2011·上海宝山期末)关于牛顿第确定律，下列说法中正确的是( )
A．它表明白力是维持物体运动状态的缘由
B．它表明白物体具有保持原有运动状态的性质
C．它表明白转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确定律所描述的物理过程，所以牛顿第确定律没有用处
2．话说齐天大圣孙悟空被师傅赶回花果山后，闷闷不乐的他有一日飞上天庭漫无目的地处处游玩，不经意间来到一个仙洞里，洞内有一开关，写着“地球自转快慢调整器”，天性顽皮的他便将此开关向“快”那边拨了一下，使地球自转突然快了很多，此瞬间地面上的人会( )
A．头向东倒下
B．头向西倒下
C．头向南倒下
D．头向北倒下
3．如图5所示是
图5
一种汽车平安带把握装置的示意图，当汽车处于静止或匀速直线运动状态时，摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，平安带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摇摆，使得锁棒锁定棘轮的转动，平安带不能被拉动．若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是( )
A．向左行驶、突然刹车
B．向右行驶、突然刹车
C．向左行驶、匀速直线运动
D．向右行驶、匀速直线运动
4．在某停车场，甲、乙两辆同型号的车发生了碰撞事故．甲车司机背部受伤，乙车司机胸部受伤．依据两位司机的伤情可以判定，下列说法中可能正确的是( )
A．甲车车头撞了静止的乙车车尾或甲车倒车时车尾撞了静止的乙车车头
B．甲车车头撞了静止的乙车车尾或乙车倒车时车尾撞了静止的甲车车头
C．乙车车头撞了静止的甲车车尾或甲车倒车时车尾撞了静止的乙车车头
D．乙车车头撞了静止的甲车车尾或乙车倒车时车尾撞了静止的甲车车头
5．(2011·临沂模拟)用计算机挂念试验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的试验，如图6所示是把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观看显示器屏幕上毁灭的结果．观看分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论不正确的是( )
图6
A．作用力与反作用力是同时作用的
B．作用力与反作用力作用在不同的物体上
C．作用力与反作用力大小相等、方向相反
D．作用力与反作用力的合力大小为零
6．卫星、飞船等宇宙空间飞行器，都是由火箭放射到太空的．下面关于飞船与火箭起飞的情形，叙述正确的是( )
A．火箭尾部向下喷气，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，火箭虽然向下喷气，但也无法获得前进的动力
D．飞船进入运行轨道之后，与地球之间不再存在一对作用力与反作用力
7．物体静止在斜面上，如图7所示，下列说法正确的是( )
图7
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对下的力和对斜面的压力
8．(2011·湖南师大附中模拟)关于力和运动的关系，下列说法中不正确的是( )
A．力是维持物体运动的条件，同一物体所受到的力越大，它的速度越大
B．作用在运动物体上的某力消逝后，物体运动的速度可能不断增加
C．物体保持静止，是由于物体受到的合力为零
D．物体运动状态发生变化，是与作用在物体上的外力分不开的
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
【力气提升】
9．(2011·烟台模拟)
图8
一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图8所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于小猫连续上爬，所以小猫离地面高度不变，求此时木杆下降的加速度(设小猫质量为m，木杆的质量为M)．
10．一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9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为多少？
图9
学案11 牛顿第确定律 牛顿第三定律
【课前双基回扣】
1．D
2．C
3．BC
4．C
5．C
6．B
思维提升
1．(1)牛顿第确定律所描述的是一种抱负状态，即物体不受外力时的状态．
(2)牛顿第确定律虽然无法由试验直接证明，但可经过科学推理的抱负试验推出．
(3)从牛顿第确定律中可知：力是转变物体运动状态的缘由，惯性才是维持物体运动状态的缘由．
2．一切物体在任何状态下都有惯性，其大小只取决于物体的质量，和其他任何因素无关．
3．某一物体是否发生运动状态的变化，是由该物体所受力的合力打算的，合力为零，状态不变，否则状态就会发生变化．而该物体与其他物体之间的作用力与反作用力始终符合牛顿第三定律．其效果分别体现在彼此作用的两物体上，彼此不能抵消．
4．在日常生活中直接观看到的现象，需要用科学的方法进行分析、全面地争辩，严密地推理，不断地总结，才能迈入真理的殿堂．
【核心考点突破】
例1BDE
经过了漫长的思考，人们才形成了关于运动和力的正确关系，所以高考中时有对此点物理学史的考查，及关于运动和力关系的正确生疏的考查，复习时既要把握人类生疏的过程，又要真正理解“力不是维持物体运动的缘由”．
例2 C
解决关于惯性概念理解的题目时，要紧紧抓住“物体的惯性只与物体的质量有关”这一关键点，理解物体的惯性与地理位置、运动状态、是否受力、速度大小等因素均无关．
例3C
依据人的运动状态确定摩擦力是否存在及其方向；依据牛顿第三定律确定人对扶梯作用力的方向．牛顿第三定律往往作为分析不同物体间作用力的转换“工具”．
例4 ACD
应用牛顿第三定律分析问题时应留意以下几点
(1)不要凭日常观看的直觉印象任凭下结论，科学问题需严格依据科学理论分析才行．
(2)理解应用牛顿第三定律时，确定抓住“总是”二字，即作用力与反作用力的这种关系与物体的运动状态无关．
例5 A
相互作用力与一对平衡力的区分在于相互作用力作用在两个物体上，而平衡力作用在一个物体上．做题时要正确受力分析、找出各力的施力物体与受力物体．
1．BD 2.D
【课时效果检测】
1．B
2．B
3．B
4．C
5．AC
6．AD
7．BC
8．BCD
9.g 方向向下
解析 先对猫进行分析，由于猫相对地面高度不变，即猫处于平衡状态，而猫受重力G1＝mg和木杆对猫向上的摩擦力Ff的作用，如图所示，故G1与Ff二力平衡，即Ff＝G1＝mg
再对木杆进行受力分析：木杆受重力G2＝Mg作用，由于木杆对猫有向上的摩擦力Ff，由牛顿第三定律可知，猫对杆有向下的摩擦力Ff′，且Ff′＝Ff
由牛顿其次定律，杆的加速度为a＝
由①②③式可得a＝g
即杆下降的加速度为g，方向向下．
10．Ff＋Mg
解析 环在竖直方向上受力状况如图甲所示，受重力及箱内的杆给它的竖直向上的摩擦力Ff，依据牛顿第三定律，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.
依据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力，即
FN′＝FN＝Ff＋Mg.
易错点评
1．力不是维持物体运动的缘由，而是转变物体运动状态的缘由．
2．惯性不是力，是物体的固有属性，只与质量有关，而与运动状态无关．
3．相互作用力与平衡力区分的关键是作用对象的不同．
4．有些问题直接求解或分析争辩对象所受的某个力比较困难，可以依据牛顿第三定律转换争辩对象，通过分析该力的反作用力来求解所求力的大小和方向．这是牛顿第三定律最重要的应用．
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