2022届高考物理一轮复习3.1牛顿运动定律的理解学案新人教版

第1讲　牛顿运动定律的理解

知识点一　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________________运动状态或________________，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．

(2)适应条件．

①宏观、________运动的物体．

②物体处于惯性参考系中．

2．牛顿第一定律的意义

(1)指出了一切物体都有________．

(2)指出力不是________物体运动状态的原因，而是________物体运动状态的原因，即产生________的原因．

3．惯性

(1)特点：惯性是一切________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．

(2)表现形式

①在物体不受外力时，惯性表现为保持原来的运动状态．

②在物体受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动状态越难改变．

知识点二　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________，跟它的质量成________，加速度的方向跟作用力的方向________．

(2)表达式：F＝________.

(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________或____________的参考系．

②牛顿第二定律只适用于________物体(相对于分子、原子等)、________运动(远小于光速)的情况．

2．力学单位制

(1)单位制：由________单位和________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________、________、________，其国际制单位分别是________、________、________.

(3)导出单位：由基本物理量根据______________推导出来的其他物理量的单位．

知识点三　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________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________、作用在________________．

3．表达式：F＝－F′.

思考辨析

(1)牛顿第一定律是实验定律．(　　)

(2)牛顿第一定律指出，当物体受到的合力为零时，物体将处于静止状态．(　　)

(3)物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止．(　　)

(4)力的单位是牛顿，1 N＝1 kg·m/s2.(　　)

(5)物体的加速度方向一定与合力方向相同．(　　)

(6)惯性是物体抵抗运动状态变化的性质．(　　)

教材改编

[人教版必修1P82做一做改编](多选)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果(如图所示)，分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论正确的是(　　)

A．作用力与反作用力同时产生

B．作用力与反作用力作用在同一物体上

C．作用力与反作用力大小相等

D．作用力与反作用力的合力为零

考点一　牛顿第一定律的理解与应用

自主演练

[多维练透]

1．(多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是(　　)

A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律

B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变

C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果

D．奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态

2．漫画中的情景在公交车急刹时常会出现．为提醒乘客注意，公交公司征集到几条友情提示语，其中对惯性的理解正确的是(　　)

A．站稳扶好，克服惯性  B．稳步慢行，避免惯性

C．当心急刹，失去惯性  D．谨防意外，惯性恒在

3．[2021·北京朝阳区模拟](多选)“共享单车”是指企业在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区等提供的自行车共享服务，是一种分时租赁模式，也是一种新型绿色环保共享经济．“共享单车”的出现与普及为我们的生活出行带来了极大的便利，但是也出现了很多不文明的行为，其中有一种行为就是家长将自己的孩子放在单车的车篮内(如图所示)，这种做法极易发生事故．我们以矿泉水为例研究这个问题，若将一箱矿泉水放在车篮内，下列说法正确的是(　　)

A．自行车加速前进时，车篮对矿泉水的作用力向前

B．自行车匀速前进时，矿泉水受到的合力为零

C．自行车突然刹车时，矿泉水会向前倾是因为受到车篮对矿泉水向前的推力

D．自行车突然刹车时，矿泉水离开车篮掉下的过程中，受到重力和空气阻力的作用

4．(多选)17世纪，意大利物理学家伽利略根据斜面实验指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是由于受到摩擦阻力的缘故，你认为下列陈述正确的是(　　)

A．该实验是一理想实验，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．该实验是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．该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动状态的原因”的结论

D．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据

题后反思

(1)牛顿第一定律不是实验定律，是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论．

(2)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．

考点二　对牛顿第二定律的理解

师生共研

1．牛顿第二定律的五个特征

2．动力学中的三个决定关系

(1)力与物体的质量决定加速度．

(2)加速度与时间决定速度的变化量．

(3)速度方向与加速度方向(或合力方向)决定物体的运动性质．

例1 (多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是(　　)

A．原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度

B．加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同

C．在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的

D．合力变小，物体的速度一定变小

练1　物体由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t，物体的位移为x，速度为v，则(　　)

A．由公式a＝可知，加速度a由速度的变化量和时间决定

B．由公式a＝可知，加速度a由物体受到的合力和物体的质量决定

C．由公式a＝可知，加速度a由物体的速度和位移决定

D．由公式a＝可知，加速度a由物体的位移和时间决定

练2　(多选)某物体在光滑的水平面上受到两个恒定的水平共点力的作用，以10 m/s2的加速度做匀加速直线运动，其中F1与加速度的方向的夹角为37°，某时刻撤去F1，此后该物体(　　)

A．加速度可能为5 m/s2

B．速度的变化率可能为6 m/s2

C．1秒内速度变化大小可能为20 m/s

D．加速度大小一定不为10 m/s2

练3　[2020·北京昌平区模拟]用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持稳定，将其置于木板A、B之间，如图所示．两木板固定在车上，且板间距离刚好等于工件的外部直径．当卡车沿平直公路以加速度a匀加速行驶时，工件对木板A、B压力的大小分别为F1、F2，则(　　)

A．F1＝ma，F2＝0 

B．F1＝0，F2＝ma

C．F1＝0，F2＝0   

D．F1＝ma，F2＝ma

考点三　对牛顿第三定律的理解

多维探究

1．作用力与反作用力的比较

2．一对相互作用力与一对平衡力比较

题型1|相互作用力的识别和理解

例2 [2021·扬州江都中学考试]甲、乙两人参加拔河比赛时的场景如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．若甲赢，则甲对绳子的拉力大小大于绳子对甲的拉力大小

B．不论谁赢，甲对绳子的拉力大小均等于绳子对甲的拉力大小

C．甲受到的重力与支持力是一对作用力和反作用力

D．甲受到的摩擦力与绳子对甲的拉力是一对作用力和反作用力

题型2|区别作用力和反作用力与一对平衡力

例3 [2021·山东名校联考]在2019年建国70周年国庆阅兵中，空中护旗梯队破空而来，拉开了阅兵分列式的序幕，悬挂国旗的“直­20”直升机匀速通过天安门广场上空，受到水平风力的作用，悬挂国旗的悬绳与竖直方向成θ角(悬绳质量不计)，如图所示．其中“直­20”直升机质量为M，国旗(含下方重物)质量为m，重力加速度为g.下列说法正确的是(　　)

A．“直­20”直升机和国旗(含下方重物)受到的空气作用力竖直向上

B．“直­20”直升机和国旗(含下方重物)受到的空气作用力沿悬绳的方向向上

C．悬绳对国旗(含下方重物)的拉力大小为mgcos θ

D．悬绳对国旗(含下方重物)的拉力和国旗(含下方重物)对悬绳的拉力是一对平衡力

题型3|牛顿第三定律的应用

例4 如图所示大圆环质量为M，经过环心的竖直钢丝AB(质量不计)上套有一质量为m的橡皮球，现让橡皮球沿钢丝AB以一定的初速度v0竖直向上运动，大圆环对地面无压力，则橡皮球上升过程中(　　)

A．钢丝对橡皮球的摩擦力为Mg，方向竖直向上

B．钢丝对橡皮球的摩擦力为0

C．橡皮球的加速度大小为g

D．橡皮球的加速度大小为g

练4　[2020·浙江1月，2]如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜．若父亲对儿子的力记为F1，儿子对父亲的力记为F2，则(　　)

A．F2>F1

B．F1和F2大小相等

C．F1先于F2产生

D．F1后于F2产生

练5　[2021·石家庄模拟](多选)如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验的情景，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，此过程中(　　)

A．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等

B．人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力

C．人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小

D．人被向上“托起”时处于超重状态

第1讲　牛顿运动定律的理解

基础落实

知识点一

1．(1)匀速直线　静止状态  (2)低速

2．(1)惯性　(2)维持　改变　加速度

3．(1)物体

知识点二

1．(1)正比　反比　相同　(2)ma

(3)①静止　匀速直线运动　②宏观　低速

2．(1)基本　导出

(2)长度　质量　时间　米　千克　秒

(3)物理关系

知识点三

1．相互

2．相反　同一条直线上

思考辨析

(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√

教材改编

答案：AC

考点突破

1．解析：A、B对：牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的运动规律；总保持匀速直线运动状态或静止状态不变．C错、D对：牛顿第一定律还揭示了力和运动的关系，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．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于摩擦力的作用而改变了运动状态；奔跑的运动员，遇到障碍而被绊倒，是因为他受到外力作用而改变了运动状态．

答案：ABD

2．解析：惯性是物体具有的保持原来运动状态的性质，是物体固有的属性，不能被克服或避免，也不会失去，故A、B、C错误，D正确．

答案：D

3．解析：本题考查力与运动的关系．自行车加速前进时，车篮内的矿泉水也加速前进，则矿泉水所受重力和车篮对矿泉水作用力的合力水平向前，故A错误；自行车匀速前进时，车篮内的矿泉水也匀速前进，则矿泉水所受合力为零，故B正确；自行车突然刹车时，矿泉水会向前倾，是由于矿泉水具有惯性而继续保持原来的运动状态，不是因为受到车篮向前的推力，故C错误；自行车突然刹车时，矿泉水离开车篮后不再受车篮的作用力，在下落过程中受到重力和空气阻力的作用，故D正确．

答案：BD

4．解析：“伽利略斜面实验”是一理想实验，但是建立在真实的实验基础之上，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，选项B正确，A错误；该实验说明亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论是错误的，选项C错误；该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据，选项D正确．综上本题选B、D.

答案：BD

例1　解析：加速度与力同时产生、同时消失、同时变化，选项A正确；加速度的方向由合力方向决定，但与速度方向无关，选项B正确；在初速度为0的匀加速直线运动中，合力方向决定加速度方向，加速度方向决定末速度方向，选项C正确；合力变小，物体的加速度一定变小，但速度不一定变小，选项D错误．

答案：ABC

练1　解析：牛顿第二定律给出了加速度与物体受到的合外力和物体质量的关系，因此，公式a＝是加速度的决定式；而a＝是加速度的定义式，公式a＝和a＝给我们提供了两种计算加速度的方法．

答案：B

练2　解析：根据牛顿第二定律F合＝ma＝10m，F1与加速度方向的夹角为37°，根据几何知识可知，F2有最小值，最小值为F2m＝F合sin 37°＝6m.所以当F1撤消后，合力的最小值为Fmin＝6m，此时合力的取值范围为6m≤F合，所以最小的加速度为amin＝＝6 m/s2.故B、C正确．

答案：BC

练3　解析：本题考查牛顿第二定律的基本应用．当卡车沿平直公路以加速度a匀加速行驶时，工件所受的合外力提供加速度，则合外力向右，可知工件受到A板向右的压力，即工件会挤压木板A，不挤压木板B，故F2＝0，由牛顿第二定律有，F1＝ma，故A正确，B、C、D错误．

答案：A

例2　解析：甲对绳子的拉力和绳子对甲的拉力为作用力和反作用力，故二者大小一定相等，与谁赢无关，故A错误，B正确；甲受到的重力与支持力是一对平衡力，不是作用力和反作用力，故C错误；作用力和反作用力只能作用在不同的物体上，故D错误．

答案：B

例3　解析：本题考查受力分析和牛顿第三定律．对整体进行受力分析，整体匀速运动，受重力和空气的作用力，所以“直­20”直升机和国旗(含下方重物)受到的空气作用力竖直向上，故A正确，B错误；以国旗(含下方重物)为研究对象，受力分析如图，由几何关系可知，悬绳对国旗(含下方重物)的拉力大小为FT＝，故C错误；由牛顿第三定律可知，悬绳对国旗(含下方重物)的拉力和国旗(含下方重物)对悬绳的拉力是一对相互作用力，故D错误．

答案：A

例4　解析：大圆环对地面无压力，由牛顿第三定律可知，地面对大圆环无支持力，大圆环受力平衡，橡皮球对钢丝的摩擦力F＝Mg，方向竖直向上，由牛顿第三定律可知，钢丝对橡皮球的摩擦力F′＝F＝Mg，方向竖直向下．对橡皮球进行受力分析，由牛顿第二定律有F′＋mg＝ma，解得橡皮球的加速度大小a＝g.故选项D正确．

答案：D

练4　解析：父亲对儿子的力F1和儿子对父亲的力F2是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力等大反向，同时产生、同时消失，故B正确，A、C、D错误．

答案：B

练5　解析：地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对相互作用力，等大反向，A项正确；相互作用力是两个物体间的相互作用，而人受到的重力和人受到气流的力涉及人、地球、气流三个物体，不是一对相互作用力，B项错误；由于风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，在竖直方向上合力不为零，所以人受到的重力大小小于气流对人的作用力大小，C项错误；实验者被加速向上“托起”时，加速度方向向上，处于超重状态，D项正确．

答案：AD