第三章 牛顿运动定律
第 1 讲 牛顿第一定律 牛顿第三定律
【主干回顾】教材梳理 固知识根基 知识点 1 牛顿第一定律
1. 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 _____________ 。 匀速直线运动 静止
改变这种状态
(2) 适用条件。
① 宏观、 _____ 运动的物体 ;
② 物体处于 _____ 参考系中。
低速 惯性
2. 牛顿第一定律的意义：
(1) 指出了 _________ 都有惯性。
(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 _______ 的原因。
一切物体
维持 改变
加速度
3. 惯性：
(1) 定义：物体具有的保持原来 _____________ 状态或 _____ 状态的性质。
(2) 性质：惯性是 _________ 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 _____ 。
匀速直线运动 静止
一切物体
无关
(3) 表现：物体不受外力作用时 , 有保持 _____ 或 _____
_________ 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 _________ 上。
静止 匀速 直线运动
难易程度
(4) 量度： _____ 是惯性大小的唯一量度 ,_____ 大的物 体惯性大 ,_____ 小的物体惯性小。
如图所示 , 图甲中公交车减速行驶 , 图乙中公交车加速 行驶。
质量 质量
质量
由图甲可知 , 公交车在减速 , 乘客由于惯性 , 相对车厢有 _______________, 故乘客向前倾 ; 由图乙可知 , 公交车 在加速 , 乘客由于惯性 , 相对车厢有 _______________, 故乘客向后倾。
向前运动的速度
向后运动的速度
知识点 2 牛顿第三定律
1. 牛顿第三定律的内容：两个物体之间的作用力和反 作用力总是 _________ 、 _________, 作用在 _________
_____ 。
2. 牛顿第三定律的意义：建立了相互作用物体之间的 联系及 _________________ 的相互依赖关系。
大小相等 方向相反 同一条直 线上
作用力与反作用力
【思维诊断】静心思考 除思维误区
(1) 物体不受外力时一定处于静止状态。 ( ) (2) 惯性即惯性定律。 ( )
(3) 运动的物体惯性大 , 静止的物体惯性小。 ( ) (4) 两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上的力 一定是相互作用力。 ( )
(5) 作用力与反作用力的关系不随运动状态的变化而变 化。 ( )
(6) 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。 ( )
提示： (1)× 。物体不受外力时处于平衡状态 ( 匀速直 线运动状态或静止状态 ) 。
(2)× 。惯性是物体的固有属性 , 而惯性定律是一条动 力学定律。
(3)× 。惯性大小的唯一量度是质量。
(4)× 。两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上 的力也可能是一对平衡力。
(5)√ 。作用力与反作用力始终大小相等、方向相反 , 与物体运动状态无关。
(6)× 。人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作 用力和反作用力 , 大小相等。
【小题快练】基础小题 测基本能力
1.( 多选 )( 牛顿第一定律 ) 关于牛顿第一定律的说法正 确的是 ( )
A. 牛顿第一定律是理想的实验定律
B. 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 C. 惯性定律与惯性的实质是相同的
D. 物体的运动不需要力来维持
【解析】选 B 、 D 。牛顿第一定律是物体在理想条件 下的运动规律 , 反映的是物体在不受力的情况下所遵 循的规律 , 而自然界中不受力的物体是不存在的 , 所以 A 错误 ; 惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质 , 惯性定律 ( 即牛顿第一定律 ) 则反映物体在一定条件 下的运动规律 , 故 C 错误 ; 由牛顿第一定律可知 , 物体 的运动不需要力来维持 , 但要改变物体的运动状态则 必须有力的作用 , 所以选项 B 、 D 正确。
2.( 惯性 ) 物体 A 的质量为 10kg, 物体 B 的质量为 20k g,A 、 B 分别以 20m/s 和 10 m/s 的速度运动 , 则下 列说法中正确的是 ( )
A.A 的惯性比 B 大 B.B 的惯性比 A 大
C.A 和 B 的惯性一样大
D. 不能确定 A 、 B 的惯性大小关系
【解析】选 B 。质量是物体惯性大小的唯一量度 , 质 量越大 , 惯性越大 , 惯性大小与速度大小无关 , 故 B 的 惯性比 A 大 , 选项 B 正确 , 选项 A 、 C 、 D 都错。
3.( 作用力与反作用力 ) 关于作用力和它的反作用力 , 下面说法中正确的是 ( )
A. 一个作用力和它的反作用力的合力等于零 B. 作用力和反作用力可以是不同性质的力 C. 作用力和反作用力同时产生 , 同时消失
D. 两物体处于相对静止时 , 它们之间的作用力和反作 用力的大小才相等
【解析】选 C 。一对相互作用力分别作用于两个物体 上 , 不能合成 ,A 错误 ; 一对相互作用力性质相同 , 同时 产生 , 同时消失 , 大小一直相等 , 方向相反 , 与运动状 态无关 ,C 正确 ,B 、 D 错误。
4.( 牛顿第三定律 ) 一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打 碎了。对这一现象 , 下列说法正确的是 ( )
A. 榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力 , 所以玻 璃才碎裂
B. 榔头受到的力大于玻璃受到的力 , 只是由于榔头能 够承受比玻璃更大的力才没有碎裂
C. 榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的 , 只是由于 榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂
D. 因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况 , 所以无法 判断它们之间的相互作用力的大小
【解析】选 C 。因为相同大小的力作用在不同的物体 上效果往往不同 , 所以不能从效果上去比较作用力与 反作用力的大小关系。由牛顿第三定律知 , 作用力与 反作用力等大、反向 , 故选项 C 正确。
考点 1 对牛顿第一定律的理解 1. 惯性的两种表现形式：
(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) 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 ( 静止或匀速直线运动 ) 。
2. 牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系：
(1) 牛顿第一定律不是实验定律 , 它是以伽利略的 理想“ 实验 为基础 ,” 经过科学抽象、归纳推理而总结出来的 ; 牛顿第二定律是通过探究加速度与力和质量的关系得 出的实验定律。
(2) 牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例 , 而是不受 任何外力的理想情况 , 在此基础上 , 牛顿第二定律定量 地指出了力和运动的联系： F=ma 。
【特别提醒】
对惯性和惯性定律的两点提醒
(1) 惯性不是一种力 , 对物体受力分析时 , 不能把“惯性 力 作为物体实际受到的力。”
(2) 惯性与惯性定律不同。惯性是物体保持原有运动状 态不变的一种性质 , 与物体的受力无关 ; 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。
【典例】关于惯性的大小 , 下列说法中正确的是 ( ) A. 高速运动的物体不容易停下来 , 所以物体运动速度越 大 , 惯性越大
B. 用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同 的物体 , 则难以推动的物体惯性大
C. 两个物体只要质量相同 , 那么惯性大小就一定相同 D. 在月球上举重比在地球上容易 , 所以同一个物体在月 球上比在地球上惯性小
【解题探究】
(1) 量度物体惯性大小的物理量是 _____ 。 (2) 物体 _____ 越大 , 其惯性也越大。
质量 质量
【解析】选 C 。惯性是物体的固有属性 , 只与物体的 质量有关 , 与物体的速度、受力情况和地理位置均无 关 ,C 正确。
【过关题组】
1.(2016· 舟山模拟 ) 关于牛顿第一定律 , 下列说法中正 确的是 ( )
A. 它表明了力是维持物体运动状态的原因
B. 它表明了物体具有保持原有运动状态的性质 C. 它表明了改变物体的运动状态并不需要力
D. 由于现实世界不存在牛顿第一定律所描述的物理过 程 , 所以牛顿第一定律没有用处
【解析】选 B 。牛顿第一定律揭示运动和力的关系：
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 , 故选项 B 正确。
2.( 多选 ) 如图所示 , 在匀速前进的磁悬浮列车里 , 小 明将一小球放在水平桌面上 , 且小球相对桌面静止。
关于小球与列车的运动 , 下列说法正确的是 ( )
A. 若小球向前滚动 , 则磁悬浮列车在加速前进 B. 若小球向后滚动 , 则磁悬浮列车在加速前进 C. 磁悬浮列车急刹车时 , 小球向前滚动
D. 磁悬浮列车急刹车时 , 小球向后滚动
【解析】选 B 、 C 。列车加 ( 减 ) 速时 , 小球由于惯性 保持原来的运动状态不变 , 相对于车向后 ( 前 ) 滚动 , 选项 B 、 C 正确。
3.(2016· 黄山模拟 ) 下列说法正确的是 ( )
A. 在高速公路上高速行驶的轿车的惯性比静止在货运 场的集装箱货车的惯性大
B. 牛顿第一定律可以用实验来验证
C. 在粗糙水平面上滚动的小球最后会停下来是因为小 球的惯性逐渐变为零
D. 物体的速度逐渐增大同时加速度逐渐减小是有可能 的
【解析】选 D 。惯性是物体的固有属性 , 质量是其唯 一量度 ,A 、 C 错误 ; 牛顿第一定律是牛顿在伽利略实 验的基础上 , 加上理想化的推理得出的规律 , 不能用实 验来验证 ,B 错误 ; 物体可以做加速度减小的加速运动 , D 正确。
【回顾空间】
1. 请写出以上各题考查的知识点：
题号 1 2 3
知识点 _____________ _____ ___________
_________
牛顿第一定律 惯性 惯性、牛顿 第一定律
2. 请写出分析第 2 题的思路：
(1) 列车急刹车时 , 小球 ___________________________
__________________________ 。
(2) 列车加速前进时 , 小球 _________________________
____________________________ 。
由于惯性保持原来的运动状态 不变 , 故相对于列车向前滚动
由于惯性保持原来的运动状 态不变 , 故相对于列车向后滚动
【加固训练】
1. 火车在长直的轨道上匀速行驶 , 门窗紧闭的车厢内 有一人向上跳起 , 发现仍落回到原处 , 这是因为 (
)
A. 人跳起后 , 车厢内空气给他以向前的力 , 带着他随火 车一起向前运动
B. 人跳起的瞬间 , 车厢的地板给人一个向前的力 , 推动 他随火车一起运动
C. 人跳起后 , 车继续前进 , 所以人落下必然偏后一些 , 只是由于时间很短 , 偏后的距离不易观察出来
D. 人跳起后直到落地 , 在水平方向上人和车具有相同 的速度
【解析】选 D 。人与火车共同运动 , 具有向前的速度。
当人向上跳起后 , 由于惯性将保持原水平方向的速度 , 所以仍落回原处。
2.(2016· 武汉模拟 ) 月球表面上的重力加速度为地球 表面上的重力加速度的 , 同一个飞行器在月球表面上 时与在地球表面上时相比较 ( )
A. 惯性减小为在地球上的 , 重力不变 B. 惯性和重力减小为在地球上的
C. 惯性不变 , 重力减小为在地球上的 D. 惯性和重力都不变
1 6
1
6 1
6 1 6
【解析】选 C 。物体的惯性大小仅与物体的质量大小有 关 , 因质量是恒量 , 同一物体的质量与它所在的位置及 运动状态无关 , 所以这个飞行器从地球到月球 , 其惯性 大小不变 , 物体的重力是个变量 , 这个飞行器在月球表 面上的重力为 G 月 =mg 月m=g G
6 6
地地 。
考点 2 牛顿第三定律的理解与应用 1. 相互作用力的特点： 三同、三异、三无关 。“ ”
2. 一对平衡力与作用力、反作用力的不同点：
名称
项目 一对平衡力 作用力与反作用力 作用对象 同一个物体 两个相互作用的
不同物体 作用时间 不一定同时产
同时消失生、
一定同时产生、
同时消失 力的性质 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消
【特别提醒】
应用牛顿第三定律时应注意的三点
(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) 作用力与反作用力因作用物体不同 , 所产生的效果 ( 运动效果或形变效果 ) 往往不同。
(3) 作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力 , 不能牵扯第三个物体。
【过关题组】
1. 在某次游戏中 , 两位同学面对面站立、手掌相对并用 力推对方 , 关于这两个人的推力下列理解正确的是
( )
A. 力气大的一方给对方的推力大于对方给他的推力
B. 由于作用力和反作用力总是大小相等的 , 所以谁也推 不动对方
C. 两人的推力同时出现 , 同时增大 , 同时消失
D. 两人的推力大小相等 , 方向相反 , 作用在同一条直线 上 , 因此是一对平衡力
【解析】选 C 。两位同学面对面站立、手掌相对并用 力推对方 , 这两个人的推力属于作用力和反作用力 ( 不 是平衡力 ), 总是大小相等、同时变化的 ,A 、 D 错误 ,C 正确 ; 每个人受到多个力的作用 , 不能只从推力上判定 谁能够推动谁 ,B 错误。
2. 人站在楼梯的水平踏板上静止不动 , 以下表述正确的 是 ( )
A. 人受到的重力和踏板对人的支持力是一对作用力和 反作用力
B. 人对踏板的压力和踏板对人的支持力是一对平衡力 C. 人受到重力和支持力的作用
D. 人受到重力、支持力和静摩擦力的作用
【解析】选 C 。分析人的受力 , 人受重力和支持力的 作用 ,C 对 ,D 错 ; 人受到的重力和踏板对人的支持力是 平衡力 ,A 错 ; 人对踏板的压力和踏板对人的支持力是 一对作用力和反作用力 ,B 错。所以本题选择 C 。
3. 某人用绳子将一桶水从井内向上提的过程中 , 不计 绳子的重力 , 以下说法正确的是 ( )
A. 只有在桶匀速上升过程中 , 绳子对桶的拉力才等于 桶对绳子的拉力
B. 桶加速上升的过程中 , 绳子对桶的拉力大于桶对绳 子的拉力
C. 桶加速上升的过程中 , 绳子对桶的拉力等于桶对绳 子的拉力
D. 桶减速向上运动的过程中 , 绳子对桶的拉力小于桶 对绳子的拉力
【解析】选 C 。绳子对桶的拉力和桶对绳子的拉力是 一对作用力与反作用力 , 总是大小相等 , 与桶的运动状 态无关 ,A 、 B 、 D 均错误 ,C 项正确。
【回顾空间】
1. 解完以上题组 , 你的主要收获有哪些 ? 提示：相互作用力是普遍存在的。
2. 解答第 3 题时应明确什么 ?
提示：牛顿第三定律的应用与物体所处的运动状态无 关。
【加固训练】
1. 如图所示 , 物块 P 与木板 Q 叠放在水平地面上 , 木 板 Q 对物块 P 的支持力的反作用力是 ( )
A. 物块 P 受到的重力 B. 地面对木板 Q 的弹力 C. 物块 P 对木板 Q 的压力 D. 地球对木板 Q 的吸引力
【解析】选 C 。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 , 所以 Q 对 P 的支持力的反作用力是 P 对 Q 的压力 , 选项 C 正 确。
2.( 多选 ) 跳高运动员从地面起跳的瞬间 , 下列说法中 正确的是 ( )
A. 运动员对地面的压力大于运动员受到的重力 B. 地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力 C. 地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力 D. 运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力
【解析】选 A 、 B 。运动员起跳的瞬间向上做加速运 动 , 由牛顿第二定律得 FN-mg=ma, 故地面对运动员的 支持力大于运动员的重力 , 由牛顿第三定律得运动员 对地面的压力等于地面对运动员的支持力 , 选项 A 、 B 正确 ,C 、 D 错误。
3. 物体静止于一斜面上 , 如图所示 , 则下列说法正确的 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. 物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对作用 力和反作用力
D. 物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜 面的压力
【解析】选 B 。根据作用力和反作用力及平衡力的特点 可知物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体 对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力 , 分别作用在斜 面和物体上 , 因此它们是两对作用力和反作用力 , 故 A 错 误 ,B 正确 ; 物体的重力是地球施加的 , 它的反作用力应 作用在地球上 , 由此可知 C 错误 ; 对重力分解 , 其分力也 是作用在物体上的 , 不可能分解为对斜面的压力 ,D 错误。
