第三章　第1节　牛顿运动三定律

10/10第1节牛顿运动三定律[学习目标]1．理解惯性的本质及牛顿第一定律的内容。2．理解牛顿第二定律的内容并会简单应用。3．理解牛顿第三定律的内容，会区别作用力和反作用力与平衡力。4．知道力学单位制。1．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________运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力____它改变这种状态。②意义a．揭示了物体的固有属性：一切物体都具有____，因此牛顿第一定律又被叫作____定律。b．揭示了运动和力的关系：力不是____物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生______的原因。(2)惯性①定义：物体具有的保持原来________运动状态或静止状态的性质。②量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性__，质量小的物体惯性__。③普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况____。2．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a．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。b．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：____单位和____单位一起组成了单位制。②基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是____、____、____，单位分别是__、____、__。③导出单位：由基本量根据________推导出来的其他物理量的单位。3．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，当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。(2)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向____，作用在____________。(3)表达式：F＝－F′。1．易错易混辨析(1)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。 ()(2)物体不受力时，将处于静止状态或匀速直线运动状态。 ()(3)物体加速度的方向一定与合外力方向相同。 ()(4)由m＝Fa可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比。 (5)可以利用牛顿第二定律确定高速电子的运动情况。 ()(6)作用力和反作用力的效果可以相互抵消。 ()(7)人走在松软土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力。()2．(人教版必修第一册习题改编)(多选)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是()A．飞机投弹时，当目标在飞机的正下方时投下炸弹，能击中目标B．地球自西向东自转，人向上跳起来后，还会落到原地C．安全带的作用是防止汽车刹车时，人由于惯性发生危险D．向上抛出的物体，在空中向上运动，是因为受到了向上的作用力3．(人教版必修第一册习题改编)(多选)一个质量为2kg的物体，放在光滑水平面上，受到两个水平方向的大小为5N和7N的共点力作用，则物体的加速度可能是()A．1m/s2 B．4m/s2C．7m/s2 D．10m/s2牛顿第一定律的理解惯性1．牛顿第一定律的两点说明(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)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”“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。3．惯性的两种表现形式(1)保持原状：物体在不受力或所受合外力为0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，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性越大，物体的运动状态越难以被改变。牛顿第一定律的理解和应用[典例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在不受外力作用时的运动规律B．在不受外力作用时，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[听课记录]惯性的理解及应用[典例2]某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力F击打羽毛球筒的上端，则()A．该同学是在利用羽毛球的惯性B．该同学无法取出羽毛球C．羽毛球会从筒的下端出来D．羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来[听课记录]牛顿第二定律的理解1．牛顿第二定律的性质(1)同体性：式中合力F、质量m、加速度a对应同一物体。(2)独立性：作用在物体上的每一个力都可以产生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的加速度的矢量和。(3)瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失。(4)矢量性：加速度方向与合力的方向相同，表达式是矢量式。(5)因果性：合力F是产生加速度a的原因。2．瞬时加速度的两类模型牛顿第二定律的理解[典例3](多选)下列说法正确的是()A．对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，在力刚作用瞬间，物体立即获得加速度B．物体由于做加速运动，所以才受合力作用C．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关D．物体所受合力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小[听课记录]瞬时性问题[典例4](一题多变)如图所示，两个质量均为m的小球A、B用轻质弹簧连接，小球A的另一端用轻绳系在O点，放置在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，斜面固定不动。系统静止时，弹簧与轻绳均平行于斜面，在轻绳被剪断的瞬间，设小球A、B的加速度大小分别为aA、aB，重力加速度大小为g，则()A．aA＝g，aB＝0 B．aA＝0，aB＝gC．aA＝g，aB＝g D．aA＝0，aB＝12[听课记录][变式1]在[典例4]中，若将去掉轻绳换成如图所示挡板，突然撤去挡板的瞬间，A、B两球的加速度大小分别是多少？[变式2]在[典例4]中，若A、B两球用轻质杆相连，且去掉轻绳换成如图所示挡板，突然撤去挡板的瞬间，A、B两球的加速度大小分别是多少？求解瞬时加速度的步骤牛顿第三定律的理解1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)三同：大小相同、性质相同、变化情况相同。(2)三异：方向相反、不同物体、不同效果。(3)三无关：与物体的种类、运动状态、是否受其他力无关。2．作用力和反作用力与一对平衡力的区别名称作用力和反作用力一对平衡力示例说明物块对平板的压力F1与平板对物块的支持力F2是一对作用力和反作用力物块在重力G与支持力F2作用下平衡，故重力G与支持力F2是一对平衡力作用对象两个相互作用的不同物体同一个物体作用时间一定同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失力的性质一定相同不一定相同作用效果不可抵消可相互抵消牛顿第三定律的理解[典例5]北京时间2024年8月6日14时42分，长征六号甲运载火箭搭载“千帆星座”首批18颗组网卫星，从太原卫星发射中心成功发射升空。卫星在约两小时后顺利进入预定的极地轨道，发射任务圆满成功，这标志着我国向全球卫星互联网领域迈出重要一步。关于这次卫星与火箭发射的情形，下列叙述正确的是()A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用[听课记录]作用力和反作用力与一对平衡力的比较[典例6]如图所示是一种有趣好玩的感应飞行器的示意图，主要是通过手控感应飞行，它的底部设置了感应器装置。只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬浮在空中，操作十分方便。下列说法正确的是()A．手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力B．空气对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力C．空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力D．因为空气会流动，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等[听课记录]转换研究对象法的应用[典例7]如图所示，质量为M的大圆环，用轻绳悬挂于天花板上，两个质量均为m的小圆环同时从等高处由静止滑下，当两小圆环滑至与大圆环圆心等高时所受到的摩擦力均为Ff，重力加速度为g，则此时大圆环对绳的拉力大小是()A．Mg B．(M＋2m)gC．Mg＋2Ff D．(M＋2m)g＋2Ff[听课记录]1．(2024·浙江1月选考)下列属于国际单位制基本单位符号的是()A．s B．NC．F D．T2．(2023·浙江6月选考)在足球运动中，足球入网如图所示，则()A．踢香蕉球时足球可视为质点B．足球在飞行和触网时惯性不变C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力D．触网时足球对网的力大于网对足球的力3．(2024·湖南卷)如图所示，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为()A．g，1.5g B．2g，1.5gC．2g，0.5g D．g，0.5g教考衔接·链接人教版必修第一册P114B组如图所示，两个质量相同的小球A和B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂起来，剪断细绳的瞬间，A球和B球的加速度分别是多少？4．(2025·八省联考陕西卷)如图所示，质量均为m的两个相同小球甲和乙用轻弹簧连接，并用轻绳L1、L2固定，处于静止状态，L1水平，L2与竖直方向的夹角为60°，重力加速度大小为g。则()A．L1的拉力大小为3mgB．L2的拉力大小为3mgC．若剪断L1，该瞬间小球甲的加速度大小为3gD．若剪断L1，该瞬间小球乙的加速度大小为g第1节牛顿运动三定律链接教材·夯基固本梳理·必备知识1．(1)匀速直线迫使惯性惯性维持加速度(2)匀速直线大小无关2．(1)正比反比相同ma静止匀速直线运动宏观低速(2)基本导出长度质量时间米千克秒物理关系3．(1)相互(2)相反同一条直线上激活·基本技能1．(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×(7)×2．BC[飞机在目标正上方投弹时，由于惯性，炸弹会落在目标的前方，A错误；地球自西向东自转，人向上跳起后，由于惯性，还会落在原地，B正确；汽车刹车时，由于惯性，人会向前冲，安全带可以防止人的前冲带来的危险，C正确；物体被向上抛出后，在空中向上运动是由于惯性，D错误。]3．AB[物体受到两个水平方向的大小为5N和7N的共点力作用，合力大小的范围为2N≤F≤12N，再由牛顿第二定律知加速度的范围为1m/s2≤a≤6m/s2，A、B正确。]细研考点·突破题型考点1典例1ABD[牛顿第一定律描述的是物体在不受外力作用时的运动规律，在不受外力作用时总保持匀速直线运动状态或静止状态不变，A、B正确；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，C错误，D正确。]典例2A[用力F击打羽毛球筒的上端时，球筒会在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，故A正确，B、C错误；球筒向下运动，羽毛球相对于球筒向上运动，所以羽毛球受到向下的摩擦力，故D错误。]考点2典例3ACD[由于物体的加速度与合力是瞬时对应关系，因此在力刚作用瞬间，物体会立即获得加速度，A正确；根据因果关系，合力是产生加速度的原因，即物体由于受合力作用，才会产生加速度，B错误；牛顿第二定律F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关，C正确；由牛顿第二定律知物体所受合力减小，加速度一定会减小，而速度的变化由加速度和初速度共同决定，不一定会减小，D正确。]典例4A[轻绳被剪断前，对小球B进行受力分析，由平衡条件可知，轻弹簧的拉力F＝mgsin30°，轻绳被剪断的瞬间，轻弹簧的长度还没有来得及发生变化，轻弹簧的弹力不变，小球B的受力情况没有发生变化，仍然处于静止状态，加速度为零。在剪断轻绳的瞬间，小球A受到轻弹簧沿斜面向下的拉力、重力、斜面的支持力，由牛顿第二定律有F＋mgsin30°＝maA，解得aA＝g。A正确。]变式1解析：撤去挡板瞬间，由于弹簧弹力不能突变，则A球所受合力为0，加速度为0，撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为2mgsinθ，撤去挡板瞬间，B球与挡板之间弹力消失，B球所受合力大小为2mgsinθ，加速度大小为g。答案：0g变式2解析：撤去挡板前，轻杆上有弹力为mgsinθ，但是撤去挡板瞬间，杆的弹力突变为0，A、B两球作为整体以共同加速度运动，所受合力大小为2mgsinθ，加速度大小均为g2答案：g2考点3典例5A[火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推力，此动力并不是由周围的空气提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，B、C错误，A正确；火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，这是一对作用力与反作用力，D错误。]典例6B[手与飞行器没有接触，手对飞行器没有作用力，空气对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力，选项A错误，B正确；空气对飞行器的作用力和飞行器对空气的作用力是一对作用力和反作用力，选项C错误；由牛顿第三定律可知，螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小相等，选项D错误。]典例7C[小圆环受到大圆环的摩擦力大小为Ff，方向竖直向上，根据力的作用是相互的，则大圆环受到两个小圆环的摩擦力大小各为Ff，方向竖直向下，以大圆环为研究对象，大圆环处于静止状态，受力平衡，向上的力是绳子对它的拉力F，