【期末专题复习】人教版(2019)物理必修1-高一上学期期末专题点拨与训练：第23讲 牛顿第一、三定律理解及应用

第23讲 牛顿第一、三定律理解及应用

牛顿第一定律
1.定律内容：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.理想实验：它是在经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验，是人们在思想上塑造的理想过程。牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的，它不能由实际的实验来验证。
3.物理意义

（1）揭示了物体在不受外力或所受合外力为零时的运动规律；

（2）提出了一切物体都具有惯性，即保持原来运动状态的特性；

（3）揭示了力与运动的关系，说明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。

强调：说明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。

4.有关运动和力之间关系的观点：

亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就不会运动。所以力是维持物体运动的原因。

伽利略的观点：以一定速度在水平面上运动的物体，如果没有摩擦力，物体将保持原有速度继续运动下去。
笛卡儿的观点：除非物体受到外力作用，否则物体将会永远保持其静止或匀速直线运动状态，永远不会沿曲线运动。

惯性

1.定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性.

2.惯性大小的量度

质量是物体惯性大小的唯量度.物体的质量越大，惯性越大；物体的质量越小，惯性越小.

3.惯性的表现形式

（1）物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为物体保持匀速直线运动状态或静止状态.

（2）物体受到外力且合外力不为零时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度.惯性越大，物体的运动状态越难改变.

4.易错点归纳：

（1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性；

（2）物体的惯性总是以“保持原状”或“反抗改变”两种形式表现出来；

（3）物体惯性的大小取决于质量，质量越大，惯性越大；

（4）惯性与物体的受力情况、运动状态及所处的位置无关。

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.要点归纳

（1）作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，相互依存，以对方作为自己存在的前提。

（2）作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，与物体的运动状态无关。

（3）作用力和反作用力的性质相同，即作用力和反作用力属于同种性质的力，如压力和支持力同属弹力；物体对接触面的摩擦力的反作用力是接触面对物体的摩擦力；铁块受磁铁的吸引力与磁铁受铁块的吸引力都是磁力。

（4）作用力和反作用力不可叠加，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各自产生效果，不可求它们的合力，两个力的作用效果不能相互抵消。
（5）一对相互作用力和一对平衡力的区别：一对平衡力是作用在同一物体上的，且力的性质可以不同。但一对相互作用力必须作用在不同物体上，且力的性质相同。
（6）根据牛顿第三定律可以变换研究对象，从一个物体的受力分析可得到另一个物体的受力分析情况。

【例题1】各个面都光滑的直角三角体 A 放在光滑的斜面 B 上时，恰好使一直角边水平，如图所示，将－个小球置于该光滑直角边水平面上，然后将三角体 A 由静止释放，则小球在碰到斜面之前的运动轨迹是(　　)

A．平行斜面向下的直线　　　     B．竖直向下的直线

C．无规则曲线        D．垂直斜面的直线

【解析】选B。由于直角三角体的水平面是光滑的，A又是放在光滑的斜面上，当A在光滑的斜面B上下滑时，小球由于只在竖直方向受力，故小球在碰到斜面之前的运动轨迹是竖直向下的直线。故B选项正确。

【例题2】如图所示，一只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个铁球和一个乒乓球，容器中水和铁球、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。本题比较同等体积的铁球和水，同等体积的乒乓球和水的惯性大小。当容器突然向右加速时，同等体积的铁球和水比较，铁球的质量大，铁球保持原来的运动状态，相对于水向左偏移，同等体积的乒乓球和水比较，水的质量大，水相对于乒乓球向左偏移，因此乒乓球相对于水向右偏移。

【例题3】水平，如图所示，将－个小球置于该光滑直角边水平面上，然后将三角体 A 由静止释放，则小球在碰到斜面之前的运动轨迹是(　　)

A．平行斜面向下的直线　　　B．竖直向下的直线

C．无规则曲线        D．垂直斜面的直线

【解析】选B。由于直角三角体的水平面是光滑的，A又是放在光滑的斜面上，当A在光滑的斜面B上下滑时，小球由于只在竖直方向受力，故小球在碰到斜面之前的运动轨迹是竖直向下的直线。故B选项正确。

1．如图所示，载有油桶的汽车在平直公路上匀速行驶。下列说法正确的是（　　）

A．汽车对油桶的支持力和油桶对汽车的压力是一对平衡力

B．汽车对油桶的支持力和油桶的重力是一对平衡力

C．油桶对汽车的压力和油桶的重力是同一个力

D．汽车对油桶的支持力和油桶的重力是作用力与反作用力

【答案】B

【解析】AD．油桶受到汽车的支持力与油桶对汽车的压力大小相等、方向相反，作用在两个物体上，是一对作用力与反作用力，AD错误；

B．油桶的重力的施力物体是地球大小等于mg，而油桶受到支持力的施力物体是汽车，因为汽车和油桶是匀速直线运动，处于平衡状态，所以支持力与mg，是一对平衡力，B正确；

C．油桶的重力的施力物体是地球大小等于mg，油桶对汽车的压力的施力物是油桶，因此两个力不是同一个力，C错误。

故选B。

2．飞机在迫降前应该把机载的燃油放空；消防车在跑道上喷出了一条泡沫带，下列说法中正确的是（　　）

A．放空燃油除了防止起火爆炸，同时也增加了飞机的惯性

B．放空燃油除了防止起火爆炸，同时也减小了飞机的惯性

C．喷出了一条泡沫带是为了减小飞机所受的合力

D．喷出了一条泡沫带是为了减小飞机所受的阻力

【答案】B

【解析】AB．惯性的大小只跟质量有关，质量越小，惯性越小，放空燃油除了防止起火爆炸，同时也减小了飞机的惯性，选项A错误，B正确；

CD．泡沫带是给飞机降温的，没有减小飞机的合力或阻力，选项CD错误。

故选B。

3．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为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（　　）

A．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小

B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态

C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变

D．如果斜面光滑，小球将上升到与点等高的位置

【答案】D

【解析】根据题意由实验得到的最直接结论是，由于在斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球上升的高度逐渐增大，所以假设理想化情况下，斜面光滑，则小球将上升到与点等高的位置，所以D正确；ABC错误；

故选D。

4．如图所示，在一辆表面光滑的小车上，放有质量分别为m1、m2的两个球，随车一起匀速运动，当车突然停止运动，其他阻力不计，设车无限长，则两小球（　　）

A．一定相碰 B．一定不相碰

C．若m1>m2，则肯定相碰 D．若m1<m2，则一定不相碰

【答案】B

【解析】小车表面光滑，两个小球在水平方向上不受力的作用，根据牛顿第一定律，两球都保持原速度做匀速直线运动，它们之间的距离不会发生变化，因而它们一定不相碰，与质量的大小无关。

故选B。

5．17世纪意大利物理学家伽利略根据“伽利略斜面实验”指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故。下列陈述正确的是（　　）

A．实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬的

B．实验以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律

C．实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论

D．实验和牛顿的理想斜面实验是相同的

【答案】B

【解析】AB．实验以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律，故A错误，B正确；

C．伽利略由该实验推翻了亚里士多德的观点，认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动状态的原因，故C错误；

D．根据物理学史，可知牛顿没有进行过理想斜面实验，故D错误。

故选B。

6．一天下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了。列车进站过程中（箭头表示列车进站的方向），他发现水面的形状如选项图中的（　　）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】列车进站做减速运动，即速度减小，由于惯性水相对玻璃窗向前运动，故C正确，ABD错误。

故选C。

7．用计算机辅助实验系统（DIS）做“验证牛顿第三定律的实验”时，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反的方向拉动，显示器屏幕上显示的是两个力传感器的相互作用力随时间变化的图像如图所示。由图像可以得出的正确结论是（　　）

A．作用力和反作用力作用在同一物体上

B．作用力和反作用力同时存在，不同时消失

C．作用力和反作用力大小相等

D．作用力和反作用力方向不一定相反

【答案】C

【解析】ACD．由图像可知，作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在不同的物体上，AD错误，C正确；

B．作用力和反作用力同时产生，同时消失，同时变化，B错误。

故选C。

8．“肥胖”已成为当前影响人类健康的一大问题，因此有一个标准的身材已成为很多人的理想，为使全民有一个健康的体魄，很多医院都有测量“肥胖指数”的身高、体重测量计。如图所示，人静止站在测力计上，下列说法中正确的是（　　）

A．人对测力计的压力与测力计对人的支持力是一对平衡力

B．人对测力计的压力与测力计对人的支持力是一对作用力和反作用力

C．人所受的重力与人对测力计的压力是一对平衡力

D．人所受的重力与人对测力计的压力是一对作用力和反作用力

【答案】B

【解析】AB．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是两个物体之间的相互作用，是一对作用力与反作用力， A错误，B正确；

CD．人所受的重力和人对测力计的压力，这两个力作用在不同物体上，大小相等、方向相同，不是平衡力，也不是相互作用力，CD错误。

故选B。

9．如图所示，物体A静止于水平地面上，下列说法中正确的是（　　）

A．物体对地面的压力和受到的重力是一对平衡力

B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力

C．物体受到的重力和地面支持力是一对平衡力

D．物体受到的重力和地面支持力是一对作用力和反作用力

【答案】BC

【解析】A．物体对地面的压力和受到的重力虽然等大同向，但不是一对平衡力，故A错误；

B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力，故B正确；

CD．物体受到的重力和地面支持力是一对平衡力，故C正确，D错误。

故选BC。