牛顿第一、第三定律1.ppt

1.牛顿运动定律、牛顿运 动定律的应用 () 2.超重和失重 () 实验四：验证牛顿运动定律,1牛顿运动定律 2013课标，14,6分 2013课标，14,6分 2013山东理综，14,5分 2012海南单科，1,3分 2012安徽理综，17,6分 2012江苏单科，5,3分,2牛顿运动定律的应用 2013重庆理综，4,6分 2013福建理综，17,6分 2013浙江理综，19,6分 2013广东理综，19,4分 2013山东理综，22,15分 2012天津理综，8,6分,3连接体 2013山东理综，15,5分 2013课标，25,18分 2012海南单科，8,2分 2011福建理综，18,6分,1本章中有关于基本概念的理解和辨析，如惯性、相互作用力、质量等，在高考考查中经常出现，对三个定律的理解及应用更是高考中出题频率较高的内容，且此内容经常与其他知识相联系，命制综合性较强的题目 2高考命题往往以牛顿定律和运动学知识综合为载体，考查灵活运用整体法、隔离法解决物理问题的能力，且有时还将此部分知识与电磁场相渗透，与生活、科技、工农业生产等相联系，命制新型试题，从而体现高考命题由知识立意转向能力立意的命题思想,3高考命题涉及本章内容时，从命题形式上有多样化特点，有选择题、综合分析计算题等，无论哪一种题型，在一般情况下，综合性都较高，因此要引起高度重视,第一单元 牛顿第一、第三定律,一、牛顿第一定律 1内容：一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2成立条件：宏观、低速运动的物体，物体处于惯性参考系中,匀速直线运动,静止,3牛顿第一定律的意义 (1)指出了一切物体都有 ，因此牛顿第一定律又叫惯性定律 (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，即产生加速度的原因,惯性,维持,改变,二、惯性 1定义：物体具有保持原来 状态或 状态的性质 2惯性的性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况 3惯性的表现：物体不受外力作用时，有保持静止或匀速直线运动状态的性质；物体受到外力作用时，其惯性大小表现在运动状态改变的难易程度上 4惯性大小的量度： 是惯性大小的唯一量度， 的物体惯性大， 的物体惯性小,匀速直线运动,静止,无关,质量,质量大,质量小,【特别提醒】 (1)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(2)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，惯性的大小仅由质量决定,基础自测 1(2012新课标全国14)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是 ( ) A物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B没有力的作用，物体只能处于静止状态 C行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动,AD,2一天，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，他发现水面的形状如下图中的 ( ),C,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力总是 的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对前一物体也施加了力力是物体与物体间的相互作用物体间相互作用的这一对力通常叫做作用力和反作用力 2内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ，方向 ，作用在同一条直线上 3物理意义：建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系,相互,相等,相反,基础自测 3跳高运动员蹬地后上跳，在起跳过程中( ) A运动员蹬地的作用力大小大于地面对他的支持力大小 B运动员蹬地的作用力大小等于地面对他的支持力大小 C运动员所受的支持力和重力相平衡 D运动员所受的合力一定向上,BD,4.如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是( ),A甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利,C,1.明确惯性的概念 牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性惯性，即物体总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 2揭示力的本质 力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因,对牛顿第一定律的理解,3理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的 4与牛顿第二定律的关系 牛顿第一定律和第二定律是相互独立的力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答牛顿第一定律是不受外力的理想情况下经过科学抽象、归纳推理而总结出来的，牛顿第二定律是一条实验定律,关键一点 (1)牛顿第一定律是以伽利略的“理想实验”为基础，经过科学抽象、归纳推理而总结出来的 (2)惯性与力不同，惯性不是力,(2013山东理综，14,5分)(多选)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有 ( ) A力不是维持物体运动的原因 B物体之间普遍存在相互吸引力 C忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快 D物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反,AC,【审题指导】 紧扣题意，本题不是让你选正确的是，而是让你判断哪些是伽利略发现的规律,【解析】 伽利略的斜面实验表明物体的运动不需要外力来维持，A正确；伽利略假想将轻重不同的物体绑在一起时，重的物体会因轻的物体阻碍而下落变慢，轻的物体会因重的物体拖动而下落变快，即二者一起下落快慢应介于单独下落时之间。而从绑在一起后更重的角度考虑二者一起下落时应该更快，从而由逻辑上否定了重物比轻的物体下落快的结论并用实验证明了轻重物体下落快慢相同的规律，C正确；物体间普遍存在相互吸引力，物体间相互作用力的规律是牛顿总结的，对应于万有引力定律与牛顿第三定律，故BD皆错误。 【答案】 AC,针对训练 1在如图所示的实验中，可以看到，从同一高度 释放小车随着表面材料的改变而一次比一次停 得远，如果表面绝对光滑，那么我们综合伽利 略的实验，通过合理外推可以得 出结论：_ 该实验和伽利略的斜面实验都是采用了相同的_，它是建立在事实基础上，把经验事实与抽象思维结合在一起推测的方法,物体的运动不需要力来维持,理想实验法,对牛顿第三定律的理解,2相互作用力与平衡力的比较,3.应用牛顿第三定律时应注意的问题 (1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的 (2)牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立，因为大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力，不一定是作用力和反作用力,汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下面的说法正确的是 ( ) A汽车能拉着拖车前进是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力 B汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力 C匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力 D拖车加速前进时，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力；汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力(牵引力)大于拖车对它的拉力,D,【审题指导】 本题考查对作用力与反作用力关系的理解要注意作用力与反作用力的关系，在任何情况下都成立,【解析】 汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用力和反作用力，两者一定等大、反向、分别作用在拖车和汽车上，故A项错；作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，故B项错；不论汽车匀速运动还是加速运动，作用力和反作用力大小总相等，故C项错；拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力(包括其他阻力)，汽车能加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它向后的拉力，符合牛顿第二定律故D项正确 【答案】 D,针对训练 2物体静止在一固定在水平面上的斜面上，下列说法正确的是 ( ) 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作用力和反作用力 C物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力 D物体所受重力可以分解为沿斜面的力和对斜面的压力,B,1根据作用力求反作用力 (1)作用力与反作用力，二者一定等大、反向、分别作用在两个物体上，故本题可对箱子受力分析求出支持力 (2)在箱子受力分析中最容易出错的是环给箱子的力，为避免出错，可先对环受力分析，然后结合牛顿第三定律反推环给箱子的力,牛顿第三定律的综合应用,2研究对象的选取方法 整体法和隔离法是高中物理中最常用的方法，特别是涉及到两个或两个以上的物体时，往往会用到此法在本题中用到了隔离法，把环和箱子隔离开来分别受力分析，再利用牛顿第三定律和物体平衡的知识解出相应的结果,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，则此时箱对地面的压力大小为多少？,【审题指导】 解答本题时应注意以下两点： (1)箱子与环之间作用力与反作用力的特点 (2)分析每一个物体的受力情况和运动情况，并列出方程. 【解析】 环在竖直方向上受力情况如图甲所示，受重力mg和杆给它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff， 故箱子在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： FNFfMgFfMg. 根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的弹力大小，则 FNFfMg 【答案】 FfMg,针对训练 3身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平面上通过一轻杆进行顶牛比赛，企图迫使对方后退，设甲、乙两人对杆的推力分别是F1、F2，甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为1、2，倾角越大，此刻人手和杆的端点位置就越低，如图所示，若甲获胜，则 ( ),A,AF1F2，12 BF1F2，12 CF1F2，12 DF1F2，12,易混易错点津 运用“惯性”分析问题时由 于惯性思维而产生错误 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着一只 铁球和一只乒乓球，容器中的水和铁球、 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,A,【误区警示】 由于惯性，物体发生状态变化时呈相反状态，如公共汽车急刹车时乘客都向前倾倒；突然启动时乘客都向后倾倒，这是日常生活中随处可见的惯性现象根据牛顿第一定律，物体有惯性，若它原来静止就容易保持静止，所以当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是向左运动选C.,【解析】 因为小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都有向左运动趋势，但由于与同体积的“水球”相比， 铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的水球的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时，铁球相对于小车向左运动，同理由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球向右运动故选A. 【答案】 A,针对训练 4做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子将 ( ) A向前运动 B向后运动 C无相对运动 D无法判断,B,1在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是 ( ) A伽利略发现了行星运动的规律 B卡文迪许通过实验测出了引力常量 C牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因 D笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献,BD,2如图所示，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为 ( ),A加速下降 B加速上升 C减速上升 D减速下降,BD,3(2013课标，14)如图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片，照片左上角的三列数据如下表表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的根据表中的数据伽利略可以得出的结论是 ( ),A物体具有惯性 B斜面倾角一定时，加速度与质量无关 C物体运动的距离与时间的平方成正比 D物体运动的加速度与重力加速度成正比,C,4在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示设运动员的质量为65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦，重力加速度取g10 m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a1 m/s2上升时，试求： (1)运动员竖直向下拉绳的力； (2)运动员对吊椅的压力,解析 解法一 (1)设运动员和吊椅的质量分别为M和m，绳拉运动员的力为F.以运动员和吊椅整体为研究对象，受到重力的大小为(Mm)g，向上的拉力为2F， 根据牛顿第二定律2F一(Mm)g(Mm)a 解得F440 N 根据牛顿第三定律，运动员拉绳的力大小为440 N，方向竖直向下 (2)以运动员为研究对象，运动员受到三个力的作用，重力大小Mg，绳的拉力F，吊椅对运动员的支持力FN.根据牛顿第二定律 FFNMgMa 解得FN275 N 根据牛顿第三定律，运动员对吊椅压力大小为275 N 方向竖直向下,解法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m，运动员对绳竖直向下的拉力大小为F，对吊椅的压力大小为FN.根据牛顿第三定律，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力大小为FN.分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律 FFNMgMa FFNmgma 由得F440 N FN275 N.,课时作业(七),一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确),12000年国际乒联将乒乓球由小球改为大球，对此，下列说法正确的是( ) A球的质量大了，惯性大了，运动员的抽杀难度增大 B球的质量大了，惯性小了，球的运动状态更容易改变 C球的质量小了，惯性大了，球的速度更不容易变化 D球的质量小了，惯性小了，球的速度变化得更大,A,2.如图所示，一个楔形物体M放在固定的粗糙斜面上，M上表面水平且光滑，下表面粗糙，在其上表面上放一光滑小球m，楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( ) A沿斜面方向的直线 B竖直向下的直线 C无规则的曲线 D抛物线,B,3.(2014山东济南市模拟)有人做过这样一个实验：如图所示，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被撞破则下面说法正确的是 ( ),AA对B的作用力的大小等于B对A的作用力的大小 BA对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小 CA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 DA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,ACD,4.如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是 ( ) A作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力 B作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力 C物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力 D物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力,CD,5下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话宇航员：“汤姆，我们现在已关闭火箭上所有发动机，正向月球飞去”汤姆：“你们关闭了所有发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧”若不计星球对火箭的作用力，由上述材料可知下列说法正确的是 ( ),A汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因” B宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因” C宇航员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持” D宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行,ACD,6(2014四川内江市模拟)沼泽地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上面行走时容易下陷(设在下陷过程中，泥炭对人的阻力不计)如果整个下陷的过程是先加速再减速最后匀速运动，那么，下列说法中正确的是 ( ),A在加速向下运动时，人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力 B在减速向下运动时，人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力 C在整个运动过程中，人对沼泽地的压力是先大于后等于沼泽地对人的支持力 D在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力,D,7(2014浙江瑞安十校联考)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，人拉的绳与水平面成30，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2) ( ) A490 N B500 N C595 N D700 N,C,8火车在长直水平轨道上匀速行驶，一门窗紧闭的车厢内有人向上跳起，发现仍落回原处，这是因 ( ) A人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动 B人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动 C人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已 D人跳