第三章　第1節(jié)　牛頓運(yùn)動(dòng)三定律

10/10第1節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)三定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．理解慣性的本質(zhì)及牛頓第一定律的內(nèi)容。2．理解牛頓第二定律的內(nèi)容并會(huì)簡(jiǎn)單應(yīng)用。3．理解牛頓第三定律的內(nèi)容，會(huì)區(qū)別作用力和反作用力與平衡力。4．知道力學(xué)單位制。1．牛頓第一定律慣性(1)牛頓第一定律①內(nèi)容：一切物體總保持________運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力____它改變這種狀態(tài)。②意義a．揭示了物體的固有屬性：一切物體都具有____，因此牛頓第一定律又被叫作____定律。b．揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：力不是____物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生______的原因。(2)慣性①定義：物體具有的保持原來(lái)________運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。②量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性__，質(zhì)量小的物體慣性__。③普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況____。2．牛頓第二定律力學(xué)單位制(1)牛頓第二定律①內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成____，跟它的質(zhì)量成____，加速度的方向跟作用力的方向____。②表達(dá)式：F＝____。③適用范圍a．牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對(duì)于地面____或____________的參考系。b．牛頓第二定律只適用于____物體(相對(duì)于分子、原子等)、____運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況。(2)力學(xué)單位制①單位制：____單位和____單位一起組成了單位制。②基本單位：基本量的單位。國(guó)際單位制中基本量共七個(gè)，其中力學(xué)有三個(gè)，是____、____、____，單位分別是__、____、__。③導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)________推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位。3．牛頓第三定律(1)作用力和反作用力：兩個(gè)物體之間的作用總是____的，當(dāng)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一個(gè)物體一定同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也施加了力，物體間相互作用的這一對(duì)力，通常叫作作用力和反作用力。(2)內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向____，作用在____________。(3)表達(dá)式：F＝－F′。1．易錯(cuò)易混辨析(1)運(yùn)動(dòng)的物體慣性大，靜止的物體慣性小。 ()(2)物體不受力時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 ()(3)物體加速度的方向一定與合外力方向相同。 ()(4)由m＝Fa可知，物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比。 (5)可以利用牛頓第二定律確定高速電子的運(yùn)動(dòng)情況。 ()(6)作用力和反作用力的效果可以相互抵消。 ()(7)人走在松軟土地上下陷時(shí)，人對(duì)地面的壓力大于地面對(duì)人的支持力。()2．(人教版必修第一冊(cè)習(xí)題改編)(多選)下面對(duì)牛頓第一定律和慣性的分析正確的是()A．飛機(jī)投彈時(shí)，當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時(shí)投下炸彈，能擊中目標(biāo)B．地球自西向東自轉(zhuǎn)，人向上跳起來(lái)后，還會(huì)落到原地C．安全帶的作用是防止汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，人由于慣性發(fā)生危險(xiǎn)D．向上拋出的物體，在空中向上運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)槭艿搅讼蛏系淖饔昧?．(人教版必修第一冊(cè)習(xí)題改編)(多選)一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，放在光滑水平面上，受到兩個(gè)水平方向的大小為5N和7N的共點(diǎn)力作用，則物體的加速度可能是()A．1m/s2 B．4m/s2C．7m/s2 D．10m/s2牛頓第一定律的理解慣性1．牛頓第一定律的兩點(diǎn)說(shuō)明(1)揭示了物體的慣性：不受力的作用時(shí)，一切物體總保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。(2)揭示了力的作用對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。2．對(duì)慣性的理解(1)慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。(2)物體的慣性總是以“保持原狀”“反抗改變”兩種形式表現(xiàn)出來(lái)。(3)物體慣性的大小取決于質(zhì)量，質(zhì)量越大，慣性越大。(4)慣性與物體的受力情況、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及所處的位置無(wú)關(guān)。3．慣性的兩種表現(xiàn)形式(1)保持原狀：物體在不受力或所受合外力為0時(shí)，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng))。(2)反抗改變：物體受到外力時(shí)，慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。慣性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以被改變。牛頓第一定律的理解和應(yīng)用[典例1](多選)下列對(duì)牛頓第一定律的理解正確的是()A．牛頓第一定律反映了物體在不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B．在不受外力作用時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變C．在水平地面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái)，是由于沒(méi)有外力維持木塊運(yùn)動(dòng)D．奔跑的運(yùn)動(dòng)員，由于遇到障礙而被絆倒，這是因?yàn)樗艿酵饬ψ饔闷仁顾淖冊(cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[聽(tīng)課記錄](méi)慣性的理解及應(yīng)用[典例2]某同學(xué)為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿著球筒的中部，另一手用力F擊打羽毛球筒的上端，則()A．該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性B．該同學(xué)無(wú)法取出羽毛球C．羽毛球會(huì)從筒的下端出來(lái)D．羽毛球筒向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會(huì)從上端出來(lái)[聽(tīng)課記錄](méi)牛頓第二定律的理解1．牛頓第二定律的性質(zhì)(1)同體性：式中合力F、質(zhì)量m、加速度a對(duì)應(yīng)同一物體。(2)獨(dú)立性：作用在物體上的每一個(gè)力都可以產(chǎn)生一個(gè)加速度，物體的加速度是所有力產(chǎn)生的加速度的矢量和。(3)瞬時(shí)性：加速度與合力F是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失。(4)矢量性：加速度方向與合力的方向相同，表達(dá)式是矢量式。(5)因果性：合力F是產(chǎn)生加速度a的原因。2．瞬時(shí)加速度的兩類(lèi)模型牛頓第二定律的理解[典例3](多選)下列說(shuō)法正確的是()A．對(duì)靜止在光滑水平面上的物體施加一個(gè)水平力，在力剛作用瞬間，物體立即獲得加速度B．物體由于做加速運(yùn)動(dòng)，所以才受合力作用C．F＝ma是矢量式，a的方向與F的方向相同，與速度方向無(wú)關(guān)D．物體所受合力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小[聽(tīng)課記錄](méi)瞬時(shí)性問(wèn)題[典例4](一題多變)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B用輕質(zhì)彈簧連接，小球A的另一端用輕繩系在O點(diǎn)，放置在傾角為θ＝30°的光滑斜面上，斜面固定不動(dòng)。系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧與輕繩均平行于斜面，在輕繩被剪斷的瞬間，設(shè)小球A、B的加速度大小分別為aA、aB，重力加速度大小為g，則()A．a(chǎn)A＝g，aB＝0 B．a(chǎn)A＝0，aB＝gC．a(chǎn)A＝g，aB＝g D．a(chǎn)A＝0，aB＝12[聽(tīng)課記錄](méi)[變式1]在[典例4]中，若將去掉輕繩換成如圖所示擋板，突然撤去擋板的瞬間，A、B兩球的加速度大小分別是多少？[變式2]在[典例4]中，若A、B兩球用輕質(zhì)桿相連，且去掉輕繩換成如圖所示擋板，突然撤去擋板的瞬間，A、B兩球的加速度大小分別是多少？求解瞬時(shí)加速度的步驟牛頓第三定律的理解1．作用力與反作用力的“三同、三異、三無(wú)關(guān)”(1)三同：大小相同、性質(zhì)相同、變化情況相同。(2)三異：方向相反、不同物體、不同效果。(3)三無(wú)關(guān)：與物體的種類(lèi)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、是否受其他力無(wú)關(guān)。2．作用力和反作用力與一對(duì)平衡力的區(qū)別名稱(chēng)作用力和反作用力一對(duì)平衡力示例說(shuō)明物塊對(duì)平板的壓力F1與平板對(duì)物塊的支持力F2是一對(duì)作用力和反作用力物塊在重力G與支持力F2作用下平衡，故重力G與支持力F2是一對(duì)平衡力作用對(duì)象兩個(gè)相互作用的不同物體同一個(gè)物體作用時(shí)間一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失力的性質(zhì)一定相同不一定相同作用效果不可抵消可相互抵消牛頓第三定律的理解[典例5]北京時(shí)間2024年8月6日14時(shí)42分，長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭搭載“千帆星座”首批18顆組網(wǎng)衛(wèi)星，從太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空。衛(wèi)星在約兩小時(shí)后順利進(jìn)入預(yù)定的極地軌道，發(fā)射任務(wù)圓滿(mǎn)成功，這標(biāo)志著我國(guó)向全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域邁出重要一步。關(guān)于這次衛(wèi)星與火箭發(fā)射的情形，下列敘述正確的是()A．火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體反過(guò)來(lái)對(duì)火箭產(chǎn)生一個(gè)反作用力，從而讓火箭獲得了向前的推力B．火箭尾部噴出的氣體對(duì)空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動(dòng)力C．火箭飛出大氣層后，由于沒(méi)有了空氣，火箭雖然向后噴氣，但也無(wú)法獲得前進(jìn)的動(dòng)力D．衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道之后，與地球之間不存在相互作用[聽(tīng)課記錄](méi)作用力和反作用力與一對(duì)平衡力的比較[典例6]如圖所示是一種有趣好玩的感應(yīng)飛行器的示意圖，主要是通過(guò)手控感應(yīng)飛行，它的底部設(shè)置了感應(yīng)器裝置。只需要將手置于離飛行器底部一定距離處，就可以使飛行器靜止懸浮在空中，操作十分方便。下列說(shuō)法正確的是()A．手對(duì)飛行器的作用力與飛行器所受的重力是一對(duì)平衡力B．空氣對(duì)飛行器的作用力與飛行器所受的重力是一對(duì)平衡力C．空氣對(duì)飛行器的作用力和空氣對(duì)手的作用力是一對(duì)作用力和反作用力D．因?yàn)榭諝鈺?huì)流動(dòng)，所以螺旋槳對(duì)空氣的作用力和空氣對(duì)螺旋槳的作用力大小不相等[聽(tīng)課記錄](méi)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法的應(yīng)用[典例7]如圖所示，質(zhì)量為M的大圓環(huán)，用輕繩懸掛于天花板上，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小圓環(huán)同時(shí)從等高處由靜止滑下，當(dāng)兩小圓環(huán)滑至與大圓環(huán)圓心等高時(shí)所受到的摩擦力均為Ff，重力加速度為g，則此時(shí)大圓環(huán)對(duì)繩的拉力大小是()A．Mg B．(M＋2m)gC．Mg＋2Ff D．(M＋2m)g＋2Ff[聽(tīng)課記錄](méi)1．(2024·浙江1月選考)下列屬于國(guó)際單位制基本單位符號(hào)的是()A．s B．NC．F D．T2．(2023·浙江6月選考)在足球運(yùn)動(dòng)中，足球入網(wǎng)如圖所示，則()A．踢香蕉球時(shí)足球可視為質(zhì)點(diǎn)B．足球在飛行和觸網(wǎng)時(shí)慣性不變C．足球在飛行時(shí)受到腳的作用力和重力D．觸網(wǎng)時(shí)足球?qū)W(wǎng)的力大于網(wǎng)對(duì)足球的力3．(2024·湖南卷)如圖所示，質(zhì)量分別為4m、3m、2m、m的四個(gè)小球A、B、C、D通過(guò)細(xì)線(xiàn)或輕彈簧互相連接，懸掛于O點(diǎn)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g。若將B、C間的細(xì)線(xiàn)剪斷，則剪斷瞬間B和C的加速度大小分別為()A．g，1.5g B．2g，1.5gC．2g，0.5g D．g，0.5g教考銜接·鏈接人教版必修第一冊(cè)P114B組如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B之間用輕彈簧連接，然后用細(xì)繩懸掛起來(lái)，剪斷細(xì)繩的瞬間，A球和B球的加速度分別是多少？4．(2025·八省聯(lián)考陜西卷)如圖所示，質(zhì)量均為m的兩個(gè)相同小球甲和乙用輕彈簧連接，并用輕繩L1、L2固定，處于靜止?fàn)顟B(tài)，L1水平，L2與豎直方向的夾角為60°，重力加速度大小為g。則()A．L1的拉力大小為3mgB．L2的拉力大小為3mgC．若剪斷L1，該瞬間小球甲的加速度大小為3gD．若剪斷L1，該瞬間小球乙的加速度大小為g第1節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)三定律鏈接教材·夯基固本梳理·必備知識(shí)1．(1)勻速直線(xiàn)迫使慣性慣性維持加速度(2)勻速直線(xiàn)大小無(wú)關(guān)2．(1)正比反比相同ma靜止勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)宏觀(guān)低速(2)基本導(dǎo)出長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間米千克秒物理關(guān)系3．(1)相互(2)相反同一條直線(xiàn)上激活·基本技能1．(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×(7)×2．BC[飛機(jī)在目標(biāo)正上方投彈時(shí)，由于慣性，炸彈會(huì)落在目標(biāo)的前方，A錯(cuò)誤；地球自西向東自轉(zhuǎn)，人向上跳起后，由于慣性，還會(huì)落在原地，B正確；汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，由于慣性，人會(huì)向前沖，安全帶可以防止人的前沖帶來(lái)的危險(xiǎn)，C正確；物體被向上拋出后，在空中向上運(yùn)動(dòng)是由于慣性，D錯(cuò)誤。]3．AB[物體受到兩個(gè)水平方向的大小為5N和7N的共點(diǎn)力作用，合力大小的范圍為2N≤F≤12N，再由牛頓第二定律知加速度的范圍為1m/s2≤a≤6m/s2，A、B正確。]細(xì)研考點(diǎn)·突破題型考點(diǎn)1典例1ABD[牛頓第一定律描述的是物體在不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在不受外力作用時(shí)總保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)不變，A、B正確；牛頓第一定律還揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，在水平地面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái)，是由于摩擦力的作用而改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，奔跑的運(yùn)動(dòng)員，遇到障礙而被絆倒，是因?yàn)樗艿酵饬ψ饔枚淖兞诉\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，C錯(cuò)誤，D正確。]典例2A[用力F擊打羽毛球筒的上端時(shí)，球筒會(huì)在力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，而羽毛球由于慣性而保持靜止，所以羽毛球會(huì)從筒的上端出來(lái)，故A正確，B、C錯(cuò)誤；球筒向下運(yùn)動(dòng)，羽毛球相對(duì)于球筒向上運(yùn)動(dòng)，所以羽毛球受到向下的摩擦力，故D錯(cuò)誤。]考點(diǎn)2典例3ACD[由于物體的加速度與合力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此在力剛作用瞬間，物體會(huì)立即獲得加速度，A正確；根據(jù)因果關(guān)系，合力是產(chǎn)生加速度的原因，即物體由于受合力作用，才會(huì)產(chǎn)生加速度，B錯(cuò)誤；牛頓第二定律F＝ma是矢量式，a的方向與F的方向相同，與速度方向無(wú)關(guān)，C正確；由牛頓第二定律知物體所受合力減小，加速度一定會(huì)減小，而速度的變化由加速度和初速度共同決定，不一定會(huì)減小，D正確。]典例4A[輕繩被剪斷前，對(duì)小球B進(jìn)行受力分析，由平衡條件可知，輕彈簧的拉力F＝mgsin30°，輕繩被剪斷的瞬間，輕彈簧的長(zhǎng)度還沒(méi)有來(lái)得及發(fā)生變化，輕彈簧的彈力不變，小球B的受力情況沒(méi)有發(fā)生變化，仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，加速度為零。在剪斷輕繩的瞬間，小球A受到輕彈簧沿斜面向下的拉力、重力、斜面的支持力，由牛頓第二定律有F＋mgsin30°＝maA，解得aA＝g。A正確。]變式1解析：撤去擋板瞬間，由于彈簧彈力不能突變，則A球所受合力為0，加速度為0，撤去擋板前，擋板對(duì)B球的彈力大小為2mgsinθ，撤去擋板瞬間，B球與擋板之間彈力消失，B球所受合力大小為2mgsinθ，加速度大小為g。答案：0g變式2解析：撤去擋板前，輕桿上有彈力為mgsinθ，但是撤去擋板瞬間，桿的彈力突變?yōu)?，A、B兩球作為整體以共同加速度運(yùn)動(dòng)，所受合力大小為2mgsinθ，加速度大小均為g2答案：g2考點(diǎn)3典例5A[火箭升空時(shí)，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對(duì)相互作用的物體，噴出的氣體同時(shí)對(duì)火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推力，此動(dòng)力并不是由周?chē)目諝馓峁┑?，因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無(wú)關(guān)，B、C錯(cuò)誤，A正確；火箭運(yùn)載衛(wèi)星進(jìn)入軌道之后，衛(wèi)星與地球之間依然存在相互吸引力，這是一對(duì)作用力與反作用力，D錯(cuò)誤。]典例6B[手與飛行器沒(méi)有接觸，手對(duì)飛行器沒(méi)有作用力，空氣對(duì)飛行器的作用力與飛行器所受的重力是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；空氣對(duì)飛行器的作用力和飛行器對(duì)空氣的作用力是一對(duì)作用力和反作用力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由牛頓第三定律可知，螺旋槳對(duì)空氣的作用力和空氣對(duì)螺旋槳的作用力大小相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]典例7C[小圓環(huán)受到大圓環(huán)的摩擦力大小為Ff，方向豎直向上，根據(jù)力的作用是相互的，則大圓環(huán)受到兩個(gè)小圓環(huán)的摩擦力大小各為Ff，方向豎直向下，以大圓環(huán)為研究對(duì)象，大圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，向上的力是繩子對(duì)它的拉力F，