广东专版2016年高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律考点通关

1第三章牛顿运动定律[学习目标定位]考纲下载考情上线1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用(Ⅱ)2．超重和失重(Ⅰ)实验四：验证牛顿运动定律高考地位本章内容是高考的重点，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算题考点布设1.对基本概念的理解，如惯性、相互作用力、超重、失重等2．对牛顿运动定律的理解和应用第1单元牛顿第一定律__牛顿第三定律牛顿第一定律[想一想]我们经常见到快速行驶的汽车急刹车时，在路面上留下长长的黑色痕迹，因此得出汽车运动速度越大，惯性越大，停止的时间越长，上述结论是否正确？物体的惯性大小与什么有关？提示：在路况相同的情况下，汽车的速度越大，刹车时间越长，但不能得出汽车的惯性越大的结论，物体的惯性大小与物体质量大小有关，与物体的速度大小无关。[记一记]1．牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。(2)成立条件：物体不受外力作用。(3)意义：①指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。②指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度2的原因。2．惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。(2)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无关。(3)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。[试一试]1．以下说法正确的是()A．物体不受外力作用时，一定处于静止状态B．要物体运动必须有力作用，没有力的作用，物体将静止C．要物体静止必须有力作用，没有力的作用，物体将运动D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态解析：选D力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，B、C错误。物体不受外力作用时，将处于匀速直线运动状态或静止状态，A错误，D正确。牛顿第三定律[想一想]如图3－1－1所示，物体A静止于光滑斜面上的挡板处，试分析物体A的受力情况，找出各个力的反作用力及平衡力。图3－1－1提示：物体A共受重力、斜面的支持力、挡板的弹力三个力作用。重力的反作用力为物体对地球的引力，其平衡力为斜面支持力与挡板弹力的合力；斜面的支持力的反作用力为物体对斜面的压力，其平衡力为重力垂直于斜面向下的分力；挡板的弹力的反作用力为物体对挡板的压力，其平衡力为重力沿斜面向下的分力。[记一记]1．作用力和反作用力两个物体之间的作用总是相互的，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。32.内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。3．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。[试一试]2．用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的相互作用”。把两个力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果如图3－1－2所示。观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，则以下实验结论不正确的是()图3－1－2A．作用力与反作用力同时存在B．作用力与反作用力作用在同一物体上C．作用力与反作用力大小相等D．作用力与反作用力方向相反解析：选B由题图可知：两个力传感器的相互作用力属于作用力和反作用力，它们同时存在、大小相等、方向相反、作用在两个物体上，故选B。对牛顿第一定律的理解1.惯性和惯性定律的区别(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关。(2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律。2．对牛顿第一定律的几点说明(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，即物体保持原来的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，而不是维持物体运动状态的原因。(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4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：牛顿第一定律和牛顿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，而牛顿第二定律是一条实验定律。[例1](2015·茂名调研)关于惯性的下列说法中正确的是()A．物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性B．物体不受外力作用时才有惯性C．物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性D．物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性[解析]物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性，惯性是物体特有的性质，跟物体的运动状态无关，所以A正确，B、C、D错误。[答案]A惯性的两种表现形式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。(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。(2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。对牛顿第三定律的理解及应用1.作用力与反作用力的“四同、三异、三无关”(1)四同同大小同时产生、变化、消失同性质同一直线(2)三异反向异体不同效果(3)三无关与物体形态无关与相互作用的两物体的运动状态无关与是否有另外的物体相互作用无关2．相互作用力与平衡力的比较5对应名称比较内容作用力和反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生，同时消失，相互依存，不可单独存在无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡叠加性两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力，也可以不是同性质的力相同点大小方向大小相等、方向相反、作用在同一条直线上[例2]如图3－1－3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者。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是()图3－1－3A．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[审题指导]第一步：抓关键点关键点获取信息两人中间位置处有一分界线两人到分界处的距离相等冰面可看成光滑两人水平方向上均只受水平绳的拉力第二步：找突破口已知两人水平拉力大小相等，根据牛顿第二定律和质量大小可得出两人运动的加速度大小关系，进而应用x＝12at2比较两人运动的位移关系。[解析]根据牛顿第三定律可知甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用6力，选项A错；因为甲和乙的力作用在同一个物体上，故选项B错。设绳的张力为F，根据牛顿第二定律a＝Fm知，若m甲m乙，则a甲a乙，由x＝12at2推知，甲的位移较小，乙先过界，C正确。“拔河”比赛的输赢只与甲、乙的质量有关，与收绳速度无关，选项D错误。[答案]C应用牛顿第三定律应注意的问题(1)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何情况下牛顿第三定律都是成立的。(2)作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果(运动效果或形变效果)往往不同。(3)作用与反作用力只能是一对物体间的相互作用力，不能牵扯有第三个物体。在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某些力，则可以通过分析其反作用力来解决问题，牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，使得我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔。[典例](2014·厦门模拟)如图3－1－4所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为()图3－1－4A．(M＋m)gB．(M＋m)g－maC．(M＋m)g＋maD．(M－m)g转换对象“底人”受力―→竿受力7思路立现通过转换研究对象将研究对象由受力复杂的“底人”转换为受力较“少”的杆，便于分析和计算[解析]对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力f，有mg－f＝ma得f＝m(g－a)。竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿分析：受重力Mg、竿上的人对竿向下的摩擦力f′、顶竿的人对竿的支持力FN，有Mg＋f′＝FN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律，得到FN′＝Mg＋f′＝(M＋m)g－ma。B项正确。[答案]B[题后悟道]由于题中没有给出地面对“底人”的支持力情况，所以不能以“底人”为研究对象，这时必须转换研究对象，先以竿上的人为研究对象，再以杆为研究对象，通过牛顿第三定律建立竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力等大的关系进行求解。如图3－1－5所示，质量为M＝60kg的人站在水平地面上，用定滑轮装置将质量为m＝40kg的重物送入井中。当重物为2m/s2的加速度加速下落时，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则人对地面的压力大小为(g取10m/s2)()图3－1－5A．200NB．280NC．320ND．920N解析：选B设人对绳的拉力大小为F，对重物m应用牛顿第二定律得mg－F＝ma。由牛顿第三定律可知，绳对人向上的拉力F′与人对绳的拉力F等大反向，设地面对人的支持力为FN，对人应用平衡条件可得：F′＋FN＝Mg，可解得FN＝Mg－mg＋ma＝280N。由牛顿第三定律可知，人对地面的压力大小与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为280N，B正确。[随堂巩固落实]1．关于惯性，下列说法中正确的是()A．磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了B．卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了8C．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大惯性，飞得更远D．月球上物体的重力只有在地面上的1/6，但是惯性没有变化解析：选D惯性只与质量有关，与速度无关，A、C不正确；失重或重力加速度发生变化时，物体质量不变，惯性不变，所以B错D对。2．[多选]关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是()A．物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变C．物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态D．物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同解析：选BD力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，A错误，B正确；物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止或匀速直线运动状态，C错误；物体的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，D正确。3．在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛。一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时，它受到的磁力()A．小于受到的弹力B．大于受到的弹力C．和受到的弹力是一对作用力与反作用力D．和受到的弹力是一对平衡力解析：选D因磁性冰箱贴静止不动，在水平方向上受到两个力：磁力与弹力，应为平衡力，所以D正确，A、B、C错误。4．(2014·内江模拟)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解析：选D人对沼泽地的压力与沼泽地