高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第1课时牛顿第一定律牛顿第三定学案新人教版

第三章牛顿运动定律[定标——核心素养]物理观念知道牛顿第一、第三定律，惯性、超重与失重等概念。科学思维牛顿第二定律的应用，运用动力学相关知识解决问题。科学探究探究加速度和合外力的关系。科学态度与责任航天器中的失重问题，牛顿运动定律在生活、科技中的应用。[定位——主干知识]2．超重和失重3．实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系第1课时牛顿第一定律牛顿第三定律eq\a\vs4\al(基础自修课)必备知识(一)物理学史、牛顿第一定律1．[运动和力的物理学史]在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是()A．亚里士多德、伽利略 B．伽利略、牛顿C．伽利略、爱因斯坦 D．亚里士多德、牛顿2．[牛顿第一定律和惯性](2020·浙江7月选考)如图所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周有一定空间。当公交车()A．缓慢起动时，两只行李箱一定相对车子向后运动B．急刹车时，行李箱a一定相对车子向前运动C．缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动D．急转弯时，行李箱b一定相对车子向内侧运动3．[牛顿第一定律的STSE问题](多选)“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的纸杯。若突然发现纸杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是()A．高铁匀速向左运动 B．高铁可能突然向左加速运动C．高铁可能突然向左减速运动 D．高铁可能突然向右减速运动[系统归纳]1．对定律的理解(1)揭示了物体的惯性：不受力的作用时，一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。(2)揭示了力的作用对运动的影响：力是改变物体运动状态的原因。2．对惯性的理解(1)保持“原状”：物体在不受力或所受合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)。(2)反抗改变：物体受到外力时，惯性表现为抗拒运动状态改变。惯性越大，物体的运动状态越难以被改变。3．惯性大小只与质量相关4．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。[精解详析]1．选B伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系，从而推翻了亚里士多德认为的“力是维持物体运动的原因”的错误观点；牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论基础上得出了牛顿第一定律，即惯性定律，故选项B正确。2．选B缓慢起动的公交车具有向前的加速度，但加速度较小，两只行李箱所受的静摩擦力可能小于最大静摩擦力，则行李箱可以相对公交车静止，A项错误；急刹车时，a、b行李箱由于惯性，要保持原来的运动状态，但a行李箱与底面的摩擦为滚动摩擦，比较小，故a行李箱会向前运动，b行李箱可能静止不动，也可能向前运动，B项正确；缓慢转弯时，公交车具有指向轨迹内侧的较小的加速度，当行李箱所受的静摩擦力足以提供其向心力时，行李箱相对车子静止，C项错误；急转弯时，公交车的加速度较大，若行李箱b所受的静摩擦力不足以提供所需的向心力，则其做离心运动，即相对公交车向外侧运动，若行李箱b所受的静摩擦力足以提供所需的向心力，则其相对公交车静止，D项错误。3．选BD若高铁匀速向左运动，则水也匀速运动，速度不变，水不会从纸杯中洒出，A错误；高铁突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以高铁向左的速度大于水向左的速度，可以出现图示情况，B正确；高铁突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以高铁向左的速度小于水向左的速度，水应向左洒出，C错误；高铁突然向右减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以高铁向右的速度小于水向右的速度，水应向右洒出，D正确。必备知识(二)牛顿第三定律1．[牛顿第三定律的理解]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[系统归纳]作用力与反作用力的三个关系2．[相互作用力与平衡力]近年来传统民俗旅游日益火爆，如图所示为游客乘坐马车观光的场景，马拉着车在平直路面上加速前进，关于马拉车的力与车拉马的力，下列说法正确的是()A．由于马车加速前进，马拉车的力大于车拉马的力B．只有马车匀速前进，马拉车的力才等于车拉马的力C．马拉车的力与车拉马的力是一对平衡力，大小始终相等D．马拉车的力与车拉马的力是一对相互作用力，大小始终相等相互作用力与平衡力的比较一对平衡力一对作用力和反作用力不同点作用在同一物体上作用在两个相互作用的不同物体上力的性质不一定相同一定是相同性质的力不一定同时产生、同时消失一定同时产生、同时消失作用效果可相互抵消作用效果不可抵消相同点大小相等，方向相反，作用在同一条直线上3．[转换研究对象的方法]如图所示，手推车的篮子里装有一篮球，女孩把手推车沿斜面向上匀速推动，篮子的底面平行于斜面，靠近女孩的右侧面垂直于底面，下列说法正确的有()A．篮子底面受到的压力大于篮球的重力B．篮子对篮球的作用力小于篮球的重力C．人对篮球的作用力等于篮球的重力D．篮子右侧面受到的压力小于篮球的重力利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，可先求它的反作用力，如求压力时可先求支持力，然后根据牛顿第三定律得到压力的大小和方向。求摩擦力时也可以用此种方法转换研究对象。[精解详析]1．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．选D马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，A、B、C错误，D正确。3.选D对篮球受力分析，并运用合成法如图所示，设斜面倾角为θ，根据几何知识可知，篮子底部对篮球的支持力大小FN1＝mgcosθ，根据牛顿第三定律可知，篮子底面受到的压力大小为mgcosθ＜mg，A错误；篮子右侧面对篮球的支持力大小FN2＝mgsinθ，根据牛顿第三定律可知，篮子右侧面受到的压力大小为mgsinθ＜mg，D正确；篮子对篮球的作用力为FN1、FN2，合力大小等于篮球的重力，B错误；人对篮球没有作用力，C错误。eq\a\vs4\al([本课小结与自主评价])[课堂巩固落实]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。1．下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是()A．牛顿第一定律是牛顿用实验直接验证获得的B．牛顿第一定律告诉我们，只有静止和匀速运动的物体才具有惯性C．牛顿第一定律的建立过程体现的是理想实验的思维方法D．由牛顿第一定律可知，静止的物体一定不受外力作用解析：选C牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出，故A项错误；牛顿第一定律告诉我们，所有的物体都具有惯性，故B项错误；牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，采用的理想实验的思维方法与质点概念的建立一样，都是一种科学的抽象思维方法，故C项正确；由牛顿第一定律可知，静止的物体可能不受外力作用，也可能受合力为零，故D项错误。2．如图所示，船夫用撑杆撑船前行，则()A．船对人的力小于人对船的力B．船对水的力大于水对船的力C．人对撑杆的力与撑杆对人的力大小相等D．撑杆对河底的力大于河底对撑杆的力解析：选C船对人的力与人对船的力，船对水的力与水对船的力，人对撑杆的力与撑杆对人的力，撑杆对河底的力与河底对撑杆的力，以上四对力都属于作用力和反作用力，作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，选项C正确，A、B、D错误。3．下面一组照片记录了一名骑车人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的过程。下列各选项是从物理的角度去解释此情境的，其中正确的是()A．因为水坑里的水对自行车前轮的阻力太大，而使人和车一起倒地B．因为骑车人与自行车原来处于运动状态，车前轮陷入水坑后前轮立刻静止，但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态，因此人和车一起倒地C．因为自行车的前轮陷入水坑后，自行车还能加速运动，所以人和车一起倒地D．因为自行车的前轮陷入水坑后，自行车的惯性立即消失，而人由于惯性将保持原有的运动状态，故人向原来的运动方向倒地解析：选B骑车人摔倒的原因是车前轮陷入水坑立刻静止，但人和车的后半部分由于惯性还要往前运动，只有B项正确。4.有人设计了一种交通工具，在平板车上装了一个电风扇，电风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上，靠风帆受力而向前运动，如图所示。对于这种设计，下列分析中正确的是()A．根据牛顿第二定律，这种设计能使小车向前运动B．根据牛顿第三定律，这种设计能使小车向前运动C．这种设计不能使小车向前运动，因为它违反了牛顿第二定律D．这种设计不能使小车向前运动，因为它违反了牛顿第三定律解析：选D以整体为研究对象，整体不受外力，因此这种设计不能使小车运行，风扇对风帆有一个力的作用，同时风帆对风扇有一个反作用力，D正确。5．(多选)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，方向竖直向下B．钢丝对橡皮球的摩擦力