專題（15）牛頓三定律的理解（原卷版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（15）牛頓三定律的理解（原卷版）雙基過(guò)關(guān)：一、牛頓第一定律慣性1．牛頓第一定律(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．(2)意義：①揭示了物體的固有屬性：一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又叫慣性定律；②揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：力不是維持物體運(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)生加速度的原因．2．慣性(1)定義：物體具有保持原來(lái)勻速直線運(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)量大的物體慣性大，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)情況和受力情況無(wú)關(guān)．二、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正比、跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．(2)表達(dá)式：F＝ma.(3)適用范圍①牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對(duì)于地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系．②牛頓第二定律只適用于宏觀物體(相對(duì)于分子、原子等)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況．2．力學(xué)單位制(1)單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制．(2)基本單位：基本物理量的單位．國(guó)際單位制中基本物理量共七個(gè)，其中力學(xué)有三個(gè)，是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間，單位分別是米、千克、秒．(3)導(dǎo)出單位：由基本物理量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位．【自測(cè)1】(多選)關(guān)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與所受外力的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A．物體受到恒定的力作用時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改變B．物體受到不為零的合力作用時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要發(fā)生改變C．物體受到的合力為零時(shí)，它一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．物體的運(yùn)動(dòng)方向與它所受的合力的方向可能相同三、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相互的，一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一個(gè)物體同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也施加力．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、方向相反、作用在同一條直線上．3．表達(dá)式：F＝－F′.【自測(cè)2】某物體靜止在水平桌面上，下列對(duì)它的描述正確的是()A．桌面對(duì)物體支持力的大小等于物體重力的大小，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力B．物體所受的重力和桌面對(duì)它的支持力是一對(duì)作用力和反作用力C．物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力，這兩個(gè)力是同一種性質(zhì)的力D．物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力題熱點(diǎn)一：牛頓第一定律的理解1．理想化狀態(tài)牛頓第一定律描述的是物體不受外力時(shí)的狀態(tài)，而物體不受外力的情形是不存在的．如果物體所受的合外力等于零，其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．2．明確了慣性的概念牛頓第一定律揭示了一切物體所具有的一種固有屬性——慣性，即物體保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)．3．揭示了力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)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．4．與牛頓第二定律的關(guān)系牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨(dú)立的．力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問(wèn)題由牛頓第二定律來(lái)回答．牛頓第一定律是經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來(lái)的，而牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律．【例1】如圖1所示，滑板運(yùn)動(dòng)員沿水平地面向前滑行，在橫桿前相對(duì)于滑板豎直向上起跳，人與滑板分離，分別從橫桿的上、下通過(guò)，忽略人和滑板在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力，則運(yùn)動(dòng)員()圖1A．起跳時(shí)腳對(duì)滑板的作用力斜向后B．在空中水平方向先加速后減速C．越過(guò)桿后落在滑板的后方D．越過(guò)桿后仍落在滑板上起跳的位置【變式1】伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的研究，開(kāi)創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方法．圖2(a)、(b)分別表示這兩項(xiàng)研究中實(shí)驗(yàn)和邏輯推理的過(guò)程，對(duì)這兩項(xiàng)研究，下列說(shuō)法正確的是()圖2A．圖(a)通過(guò)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運(yùn)動(dòng)B．圖(a)中先在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力，使時(shí)間測(cè)量更容易C．圖(b)中完全沒(méi)有摩擦阻力的斜面是實(shí)際存在的，實(shí)驗(yàn)可實(shí)際完成D．圖(b)的實(shí)驗(yàn)為“理想實(shí)驗(yàn)”，通過(guò)邏輯推理得出物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持【變式2】某同學(xué)為了取出如圖3所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿著球筒的中部，另一只手用力擊打羽毛球筒的上端，則()圖3A．此同學(xué)無(wú)法取出羽毛球B．羽毛球會(huì)從筒的下端出來(lái)C．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)D．該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性命題熱點(diǎn)二：牛頓第二定律的理解1．對(duì)牛頓第二定律的理解2．解題的思路和關(guān)鍵(1)取研究對(duì)象進(jìn)行受力分析；(2)應(yīng)用平行四邊形定則或正交分解法求合力；(3)根據(jù)F合＝ma求物體的加速度a.【例2】(多選)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則()A．質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同B．質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C．質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同D．質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變【變式3】關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說(shuō)法正確的是()A．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它所受合外力是恒定不變的B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上C．物體受到的合外力增大時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)速度一定加快D．物體所受合外力為零時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)【例3】如圖4所示，處于自然狀態(tài)下的輕彈簧一端固定在水平地面上，質(zhì)量為m的小球從彈簧的另一端所在位置由靜止釋放，設(shè)小球和彈簧一直處于豎直方向，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度為g.在小球?qū)椈蓧嚎s到最短的過(guò)程中，下列敘述中不正確的是()圖4A．小球的速度先增大后減小B．小球的加速度先減小后增大C．小球速度最大時(shí)彈簧的形變量為eq\f(mg,k)D．彈簧的最大形變量為eq\f(mg,k)【變式4】一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，放在光滑水平面上，在水平面內(nèi)3個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)同時(shí)撤去大小分別為8N和12N的兩個(gè)力，其余的力保持不變，關(guān)于此后該物體運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是()A．一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小可能是5m/s2B．一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，加速度大小可能等于重力加速度的大小C．可能做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小是1.5m/s2D．可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度大小是6m/s2【變式5】(多選)雨滴在空氣中下落時(shí)會(huì)受到空氣阻力的作用．假設(shè)阻力大小只與雨滴的速率成正比，所有雨滴均從相同高度處由靜止開(kāi)始下落，到達(dá)地面前均達(dá)到最大速率．下列判斷正確的是()A．達(dá)到最大速率前，所有雨滴均做勻加速運(yùn)動(dòng)B．所有雨滴的最大速率均相等C．較大的雨滴最大速率也較大D．較小的雨滴在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)命題熱點(diǎn)三：牛頓第三定律的理解與應(yīng)用1．相互作用力的特點(diǎn)(1)三同eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同大小,同時(shí)產(chǎn)生、變化、消失,同性質(zhì)))(2)三異eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(反向,異體，即作用力、反作用力作用在不同物體上,不同效果))(3)二無(wú)關(guān)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與相互作用的兩物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),與是否和其他物體相互作用無(wú)關(guān)))2．一對(duì)平衡力與作用力、反作用力的比較名稱項(xiàng)目一對(duì)平衡力作用力與反作用力作用對(duì)象同一個(gè)物體兩個(gè)相互作用的不同物體作用時(shí)間不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失力的性質(zhì)不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消【例4】如圖5所示，手推車的籃子里裝有一籃球，女孩把手推車沿斜面向上勻速推動(dòng)，籃子的底面平行于斜面，靠近女孩的右側(cè)面垂直于底面，下列說(shuō)法正確的有()圖5A．籃子底面受到的壓力大于籃球的重力B．籃子對(duì)籃球的作用力小于籃球的重力C．人對(duì)籃球的作用力等于籃球的重力D．籃子右側(cè)面受到的壓力小于籃球的重力【變式6】如圖6所示，跳水運(yùn)動(dòng)員最后踏板的過(guò)程可以簡(jiǎn)化為下述模型：運(yùn)動(dòng)員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板上，隨跳板一同向下做變速運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)，然后隨跳板反彈，則()圖6A．運(yùn)動(dòng)員與跳板接觸的全過(guò)程中只有超重狀態(tài)B．運(yùn)動(dòng)員把跳板壓到最低點(diǎn)時(shí)，他所受外力的合力為零C．運(yùn)動(dòng)員能跳得高的原因從受力角度來(lái)看，是因?yàn)樘鍖?duì)他的作用力遠(yuǎn)大于他的重力D．運(yùn)動(dòng)員能跳得高的原因從受力角度來(lái)看，是因?yàn)樘鍖?duì)他的作用力遠(yuǎn)大于他對(duì)跳板的作用力【變式7】(多選)如圖7所示，用水平力F把一個(gè)物體緊壓在豎直墻壁上靜止，下列說(shuō)法中正確的是()圖7A．水平力F與墻壁對(duì)物體的彈力是一對(duì)作用力與反作用力B．物體的重力與墻壁對(duì)物體的靜摩擦力是一對(duì)平衡力C．水平力F與物體對(duì)墻壁的壓力是一對(duì)作用力與反作用力D．物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的彈力是一對(duì)作用力與反作用力拓展：牛頓第三定律在受力分析中的應(yīng)用【例5】一個(gè)箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個(gè)環(huán)，箱與桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖8所示．已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí)，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，重力加速度為g，則此時(shí)箱子對(duì)地面的壓力大小為()圖8A．Mg＋Ff B．Mg－FfC．Mg＋mg D．Mg－mg【變式8】如圖9所示，質(zhì)量為m的物體放在質(zhì)量為M、傾角為θ的斜面體上，斜面體置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物體使其沿斜面向下勻速運(yùn)動(dòng)，斜面體始終靜止，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()圖9A．斜面體對(duì)地面的摩擦力大小為FcosθB．斜面體對(duì)地面的支持力為(M＋m)gC．物體對(duì)斜面體的摩擦力的大小為FD．斜面體對(duì)物體的作用力豎直向上課時(shí)精練一、雙基鞏固練1．下列說(shuō)法正確的是()A．力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因B．物體的速度方向改變，則加速度方向一定改變C．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指其加速度在變化D．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指其速度在變化2．在某次交通事故中一輛載有30噸“工”字形鋼材的載重汽車由于避讓橫穿馬路的電動(dòng)車而緊急制動(dòng)，結(jié)果車廂上的鋼材向前沖出，壓扁駕駛室．關(guān)于這起事故原因的分析正確的是()A．由于車廂上的鋼材有慣性，在汽車制動(dòng)時(shí)，繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，壓扁駕駛室B．由于汽車緊急制動(dòng)，使其慣性減小，而鋼材慣性較大，所以繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)C．由于車廂上的鋼材所受阻力太小，不足以克服其慣性，所以繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)D．由于汽車制動(dòng)前的速度太大，汽車的慣性比鋼材的慣性大，在汽車制動(dòng)后，鋼材繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)3．夸克(quark)是一種基本粒子，也是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元．其中正、反頂夸克之間的強(qiáng)相互作用勢(shì)能可寫為Ep＝－keq\f(4αs,3r)，式中r是正、反頂夸克之間的距離，αs是無(wú)單位的常量，k是與單位制有關(guān)的常數(shù)，則在國(guó)際單位制中常數(shù)k的單位是()A．N·m B．NC．J/m D．J·m4．我國(guó)首臺(tái)新型墻壁清潔機(jī)器人“蜘蛛俠”是由青島大學(xué)學(xué)生自主研制開(kāi)發(fā)的，“蜘蛛俠”利用8只“爪子”上的吸盤吸附在接觸面上，通過(guò)“爪子”交替伸縮，就能在墻壁或玻璃上自由移動(dòng)．如圖1所示，假設(shè)“蜘蛛俠”在豎直玻璃墻面上由A點(diǎn)沿直線勻加速“爬行”到右上方B點(diǎn)，在這一過(guò)程中，關(guān)于“蜘蛛俠”在豎直面內(nèi)的受力分析正確的是()圖15．我國(guó)自主研制的水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600已試飛成功．當(dāng)“鯤龍”AG600在水面加速直線滑行時(shí)，受到的合力()A．大小為零B．方向豎直向上C．方向與滑行方向相同D．方向沿滑行方向斜向上綜合提升練6.如圖2所示，物塊M左側(cè)貼著一豎直墻面，物塊N置于物塊M上．現(xiàn)將豎直向上的恒力F作用在M上，M、N一起向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．M、N之間相對(duì)靜止，物塊N的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力．下列說(shuō)法正確的是()圖2A．物塊N可能只受到一個(gè)力B．物塊M與墻面之間一定沒(méi)有摩擦力C．物塊N對(duì)物塊M的作用力大小可能為mgD．物塊M與N之間可能沒(méi)有