人教版高中物理必修一：牛顿第一定律和第三定律(学生版)-学习文档

牛顿第一、第三定律____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.了解物理学史，了解伽利略与牛顿第一定律相关的猜想和实验；2.掌握牛顿第一定律的内容；3.明确惯性的概念以及相关因素；4.明确受力平衡的条件；5.掌握牛顿第三定律的内容；6.明确平衡力和作用力与反作用力的区别；一、知识框架1、牛顿第一定律一切物体总保持，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

注意：（1）牛顿第一定律进一步揭示了力不是维持物体运动（物体速度）的原因，而是物体运动状态（物体速度）的原因，换言之，力是产生的原因。

（2）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。

2、惯性物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。

3、对牛顿第一运动定律的理解（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。

（2）它定性地揭示了运动与力的关系，力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。

（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的性质——惯性。

（4）牛顿第一定律揭示了静止状态和匀速直线运动状态的等价性。

4、对物体的惯性的理解（1）惯性是物体总有____________的本性，是物体的固有属性，不能克服和避免。

（2）惯性只与物体本身有关而与物体是否运动，是否受力无关。

任何物体无论它运动还是静止，无论运动状态是改变还是不改变，物体都有惯性，且物体____________不变惯性不变。

____________是物体惯性的唯一量度。

（3）物体惯性的大小是描述物体____________的本领强弱。

物体惯性大，保持原来的运动状态的本领强，物体的运动状态难改变，反之物体的运动状态易改变。

（4）惯性不是力。

5、牛顿第三定律的内容两个物体之间的作用力与反作用力总是大小________、方向________，作用在____________。

6、对牛顿第三定律的理解（1）作用力和反作用力的同时性。

它们是同时产生同时变化，同时消失，不是先有作用力后有反作用力。

（2）作用力和反作用力的性质相同，即作用力和反作用力是属于同种性质的力。

若作用力是弹力，反作用力必定是弹力。

（3）作用力和反作用力不可叠加性。

作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生各的效果，不可求它们的合力，两力的作用效果不能相互抵消。

7、作用力与反作用力和二力平衡的区别二、重点、难点分析：1.惯性和惯性定律的区别（1）惯性：是物体本身的固有属性，仅由质量决定。

（2）惯性定律：是在理想条件下的一种运动规律。

牛顿第一定律表明，力是改变物体运动状态的原因，而运动状态改变必然有加速度，所以力是产生加速度的原因。

2.质量与惯性的关系（1）惯性的普遍性和差异性：一切物体在任何条件下都具有惯性，这表明了惯性的普遍性。

当物体受到外力作用时，物体运动状态的改变又有难易之别，质量大的物体运动状态难以改变，质量小的物体运动状态容易改变，这表明不同物体的惯性大小具有差异性。

（2）质量是惯性大小的量度：因为惯性是物体固有的性质，所以物体惯性的大小只能由物体自身来决定。

3.牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

对牛顿第三定律的理解要点：（1）作用力和反作用力相互依赖性，它们是相互依存，互以对方作为自己存在的前提；（2）作用力和反作用力的同时性，它们是同时产生、同时消失，同时变化，不是先有作用力后有反作用力；（3）作用力和反作用力是同一性质的力；（4）作用力和反作用力是不可叠加的，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力，两个力的作用效果不能相互抵消，应注意同二力平衡加以区别。

4.牛顿运动定律只适用于宏观、低速的物体，不适用于微观、高速的物体，只适用于惯性参考系，不适用于非惯性参考系。

类型一：关于惯性例1.火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到车上原处，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，所以人落下后必是偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已。

D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和车始终有相同的速度。

解析：人从跳起到落地的过程中，水平方向不受外力作用，保持着原来所具有的速度作匀速直线运动，所以仍落回车上原处。

答案：D例2.有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界。

请你评价一下，这个设想可行吗？解析：因为地球上的一切物体（包括地球周围的大气）都随着地球一起在自转。

气球升空后，由于惯性，它仍保持原来的自转速度。

当忽略其他与地球有相对运动（如风）的作用产生的影响时，升空的气球与它下方的地面处于相对静止的状态，不可能使它相对地球绕行一周的。

答案：这个设想不符合物理原理，不可行。

类型二：关于牛顿定律的受力分析例3.一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M与N，他们只能在如图1 所示平面内摆动。

某一瞬时出现如图1所示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是（）A．车厢作匀速直线运动，M摆动，N静止B．车厢作匀速直线运动，M摆动，N也摆动C．车厢作匀速直线运动，M静止，N摆动D．车厢作匀加速直线运动，M静止，N也静止解析：作用在两个摆上的力只有摆的重力和摆线张力两个力。

当车厢作匀速直线运动时，N摆相对车厢静止或摆动中经过平衡位置的瞬间，此时摆所受重力和摆线张力在同一竖直线上，可以出现如图1中所示情景。

M摆所受重力和摆线张力不在一直线上，不可能静止在图中所示位置，但可以是摆动中达到极端位置（最大偏角的位置）的瞬间。

A、B正确，C错。

当车厢作匀加速直线运动，作用在摆球上的重力和摆线张力不再平衡，它们不可能在一直线上，其合力使摆球产生水平方向的加速度。

所以，M静止在图中位置是可能的，但N也静止不可能，D 错。

答案：A、B。

类型三：关于相互作用力的判断例4.下列说法正确的是（）A.凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力，必定是一对作用力和反作用力B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一个物体上的两个力，必定是一对作用力和反作用力C.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力，才是一对作用力和反作用力D.相互作用的一对力中，究竟哪一个力是作用力、哪一个力是反作用力是任意的解析：由牛顿第三定律知，相互作用的一对力总是大小相等、方向相反、在一条直线上，且分别作用在相互作用的两个物体上.但大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力，不一定是一对作用力和反作用力，A、B、C都是错误的，只有D对.答案：D类型四：关于牛顿第三定律的受力分析例5.如图所示，滑杆和底座的总质量为M，一质量为m的猴子沿杆以0.4 g的加速度加速下滑，则底座对地面的压力大小为（）A.Mg+0.4mgB.Mg+0.6mgC.(M+m)gD.Mg解析：选B.设猴子受到杆的摩擦力为f，则有：mg-f=ma①滑杆和底座受重力Mg、支持力N、猴子对杆的摩擦力f′三个力的作用，由三力平衡可得：N=Mg+f′②由牛顿第三定律得：f′=f ③由①②③解得：N=Mg+0.6mg由牛顿第三定律得底座对地面的压力大小为：N′=N=Mg+0.6mg，故选B.答案：B例6.如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G=10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的水杯中（水不会溢出）。

若弹簧测力计的示数变为T′=6N，则台秤的示数（）A.保持不变B.增加10 NC.增加6 ND.增加4 N解析：金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F，由弹簧测力计的示数知，浮力的大小为F=G-T′=(10-6) N=4 N.根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力F′，其大小F′=F=4 N，通过水和杯的传递，对台秤产生附加压力，所以台秤的示数增加4 N，故D正确。

答案：D例7.跳高运动员从地面上跳起，是由于（）①地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力②运动员给地面的压力大于运动员受的重力③地面给运动员的支持力大于运动员受的重力④运动员给地面的压力等于地面给运动员的支持力A.只有①B.只有④C.②③D.②③④解析：运动员受重力和支持力，其中支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，但不是运动员跳起的原因，运动员跳起是因为地面对运动员的支持力大于运动员所受的重力。

答案：C例8.下列有关牛顿第三定律的叙述正确的是（）A.牛顿第三定律是由牛顿第一、第二定律推导得出的B.牛顿第三定律是关于作用力和反作用力性质的规律C.只有重力、弹力、摩擦力才符合牛顿第三定律D.以上说法都不对解析：牛顿第三定律是关于作用力和反作用力的规律，与牛顿第一、第二定律描述的规律不同，故B正确，A错误；牛顿第三定律具有普遍性，对任何力均适用，故C错误。

答案：B基础演练1.伽利略的理想实验证明了（）A．要物体运动必须有力作用，没有力作用物体将静止B．要物体静止必须有力作用，没有力作用物体就运动C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动或静止状态2.下列说法中正确的是（）A．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大B．小球由于重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了C．一个小球被竖直上抛，当抛出后能继续上升，是因为小球受到了向上的推力D．物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性，与物体的速度大小无关3.关于惯性，下列说法正确的是（）A．惯性是一切物体的基本属性B．物体的惯性与物体的运动状态无关C．物体运动快，惯性就大D．惯性大小用物体的质量大小来量度4.关于牛顿第一定律，以下说法正确的是（）A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的B．牛顿第一定律是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论C．根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因D．根据牛顿第一定律可知，力是改变物体速度的原因5.下列关于惯性的说法中，正确的是（）A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B．百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了C．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关6.一物体向上抛出后，所受空气阻力大小不变，从它被抛出到落回原地的过程中（）A．上升时间大于下降时间B．上升加速度大于下降加速度C．上升阶段平均速度大于下降阶段平均速度D．上升阶段平均速度小于下降阶段平均速度7.下列物体的运动状态保持不变的是（）A.匀速行驶的列车B.地球同步卫星C.自由下落的小球D.在水面上浮动的木块8.下面关于惯性的说法中，正确的是（）A．运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以运动速度大的物体具有较大的惯性B．物体受的力越大，要它停下来就越困难，所以物体受的推力越大，则惯性越大C．物体的体积越大，惯性越大D．物体含的物质越多，惯性越大巩固提高1.关于惯性的大小，以下说法正确的是（）A．只有处于静止或匀速运动状态的物体才具有惯性B．推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大C．在光滑的水平面上，用相同的水平推力推一辆空车和一辆满载的车，空车启动的快，所以质量小的物体惯性小。