第15讲 牛顿第一第三定律-学生版.docx

第十五讲 牛顿第一第三定律 一、 牛顿第一定律 1． 两千多年前，亚里士多德认为，运动需要 来维持，有 就运动，没有 就停止。400多年前，意大利学者伽利略利用 ，证明了运动不需要 来维持，只有运动状态的改变，才需要 。300多年前， 站在“巨人”的肩膀上，总结出了 定律，也叫 定律。 2． 理想斜面实验：如图。（以下填空填事实或推理） _________：小球从光滑斜面AB上滚下，由于能量守恒，小球应该到达另外的斜面BC的等高的位置。 _________：小球从斜面AB滚下后，到达了图中的C点。 _________：减小斜面BC的倾斜角度，同样的原因，小球也应该到达C点。 _________：继续减小BC面倾斜角度，至BC面水平，则小球在到达等高的c点之前，都将保持原来的速度一直运动下去。 _________：运动不需要力来维持，物体本身就有保持原来运动状态的性质。力是改变运动状态的原因。 3． 牛顿第一定律的内容：_________物体总保持_________状态或_________状态，直到有_________迫使它改变这种状态为止。牛顿第一定律也叫__________________。 4． 牛顿第一定律的正确理解： （1） 物体的运动并不需要______来维持。力的改变运动状态的原因。 （2） 物体保持匀速直线运动状态和静止状态是物体的_________。我们把物体的这一性质称为_________。一切物体都有_________。 5． 惯性定律是物体受力和不受力时的运动规律，惯性是物体的固有属性。物体不论静止还是运动，不论在地球还是在外太空，都具有 。衡量惯性大小的量度是物体的 。 大，则惯性大。 二、 牛顿第二定律 1． 运动状态的改变的三种情况：A、仅仅速度的 变化。B、仅仅速度的 变化。C、速度的 和 都变化。 2． 力是改变 的原因，由公式 ，运动状态的变化，说明产生 ，所以也可以说，力是产生 的原因。 3． 力产生加速度，加速度的大小和 和 有关，为了探究加速度大小和 与 的关系，实验采用 法。 4． 实验装置如图，先控制小车的 不变，研究小车的加速度和所受合外力的关系，再控制小车的 不变，研究加速度和小车质量的关系；本实验利用DIS装置测出小车的加速度，并描绘a-F图像和a-图像，就可以得到加速度和合外力与质量的关系了。 用DIS研究加速度与物体质量之间的关系。 参照前面的实验步骤，写出本实验的步骤： ①轨道应保持水平。 ②小车与轨道的摩擦力要小。 ③钩码的质量也应该小些。 ④小车质量越大实验数据越精确。 ⑤保持钩码质量不变该变小车质量（加配重片）重复实验 ⑥处理实验数据归纳得出实验结论。 本实验应注意： ①轨道应保持水平。 ②小车与轨道的摩擦力要小。 ③钩码的质量也应该小些。 ④小车质量越大实验数据越精确。 5． 牛顿第二定律的内容：物体的加速度，和物体所受的 成正比，和物体自身的质量成反比，加速度的方向，和 的方向相同。公式是 。 6． 牛顿第二定律的理解 A、单位性：使用公式F合=ma时，要使用国际单位制，质量的单位用 ，加速度的单位用 ， 力的单位是 ，其中1N的含义 。 B、矢量性：通过公式可知， 的方向永远与 的方向一致，与 的方向无关。 C、同一性：公式中的F合、m、a，必须针对 。 D、同时性：F合与a是同时 和同时 的，没有先后之分。 E、独立性：每个方向的合力产生各自方向的 ，互不影响。同时每个力产生每个加速度，合力对应的是 。 三、 牛顿第三定律 1． 物体间力的作用是 的，如果把A对B的力叫作用力，则B对A的力叫 。这一对相互作用力总是大小 ，方向 ，作用在一条直线上，作用在 物体上。 2． 牛顿第三定律是 实验 定律。物体所受重力的反作用力是 。 3． 一对相互作用力和一对平衡力的区别 内容 一对相互作用力 一对平衡力 相同点 大小相等、方向相反、作用在一条直线上。 受力物体 作用在两个不同物体上 作用在同一物体上 作用效果 不能互相抵消 可以互相抵消 力的性质 性质一定相同 性质不一定相同 变化特点 一定同时存亡，同时变化 不一定同存亡，也不一定同时变化 关于牛顿一生的故事 【求学岁月】 牛顿19岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费生，靠为学院做杂务的收入支付学费。在这里，牛顿开始接触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的各类讲座，包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授伊萨克·巴罗是个博学多才的学者。这位学者独具慧眼，看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。 　　后来，牛顿在回忆时说道：“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程，也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。” 　　当时，牛顿在数学上很大程度是依靠自学。他学习了欧几里德的《几何原本》、笛卡儿的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学讲义》及韦达等许多数学家的著作。其中，对牛顿具有决定性影响的要数笛卡儿的《几何学》和沃利斯的《无穷算术》，它们将牛顿迅速引导到当时数学最前沿——解析几何与微积分。1664年，牛顿被选为巴罗的助手，第二年，剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。 　　正当牛顿准备留校继续深造时，严重的鼠疫席卷了英国，剑桥大学因此而关闭，牛顿离校返乡。家乡安静的环境使得他的思想展翅飞翔，以整个宇宙作为其藩篱。这短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月，他的三大成就：微积分、万有引力、光学分析的思想就是在这时孕育成形的。可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生大多数科学创造的蓝图。 例题1. 再公路上行驶的汽车突然刹车，乘客向前方倾倒，这是因为（　　） A．汽车具有惯性，使乘客向前倾倒 B．刹车时，汽车队乘客施加了一个向前的力 C．乘客上身要保持原有的速度向前，而脚却随汽车减速了 D．乘客一直受到一个向前的力，这个力在汽车刹车时继续在起作用 例题2. 理想实验有时更能反映自然规律．伽利略设计了一个理想实验，其中有一个经验事实，其余是推论．如图所示的斜面： ①减小另一个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍能达到原来的高度 ②两个斜面对接，让静止小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面 ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度 ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动 将上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列　 　（只写序号即可） 在上述设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的属于理想化的推论．下列关于事实和推论的分类正确的是：　 　 A．①是事实，②③④是推论 B．②是事实，①③④是推论 C．③是事实，①②④是推论 D．④是事实，①②③是推论． 例题3. 关于“用DIS探究牛顿第二定律”的实验 （1）如图1是本实验的装置图，图中①是位移传感器的　 　部分，②是位移传感器的　 　部分．本实验通过　 　来改变对小车的拉力，通过　 　来改变小车的质量． （2）如图2为小车质量不变时实验所得的a～F图象，从图象上可以看到直线不过原点，其原因是　 　，由图可知小车的质量为　 　kg． 例题4. 某同学在探究加速度a与物体质量M的关系时，测出了表中数据， 1/M 2.00 2.50 3.33 4.00 4.80 a/m•s﹣2 0.44 0.56 0.73 0.89 1.08 （1）请在图中坐标上作出a﹣图象 （2）为了研究加速度跟力和质量的关系，应该采用的研究实验方法是　 　 A．控制变量法 B．假设法 C．理想实验法 D．图象法 （3）如果加速度跟质量的倒数的关系图象是通过原点的一条直线，则说明　 　． 例题5. 人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有（ ） A． 一对 B．二对 C．三对 D．四对 例题6. 如图中的甲图所示，重球系于线DC下端，重球下再系一根同样的线BA，下面说法中正确的是（ ） A．在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线拉断 B．在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线拉断 C．在线的A端突然猛力一拉，结果AB线拉断 D．在线的A端突然猛力一拉，结果CD线拉断 例题7. 在牛顿第二定律公式F=kma中，比例常数k的数值（ ） A．在任何情况下都等于1 B．k值是由质量、加速度和力的大小决定的 C．k值是由质量、加速度和力的单位决定的 D．在国际单位制中，k的数值一定等于1 例题8. 汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶，根据牛顿运动定律可知（ ） A．汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力 B．汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力 C．汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力 D．汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力 ※例题9. 不计质量的细绳依次连接两个质量不同的小球，上面的小球质量较大些，悬挂在密闭车厢的顶上.当车厢向左匀加速运动时，图中能正确反映上、下两段细绳与竖直方向的关系的是 ( ) ※例题M m θ 10. 如图所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定的粗糙的斜面上，上表面呈水平，在水平面上放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（ ） A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线 C．无规则曲线 D．抛物线 1. 如图所示，一战斗机由东向西沿水平方向匀速飞行，发现地面目标P后开始瞄准并投掷炸弹，若炸弹恰好击中目标P，则（假设投弹后，飞机仍以原速度水平匀速飞行不计空气阻力）（　　）（多选） A．此时飞机正在P点正上方 B．此时飞机是否处在P点正上方取决于飞机飞行速度的大小 C．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点正上方 D．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点偏西一些的位置 2. 如图，在向右匀速行驶的车上，一小球吊在车厢顶上，车底板上的A点在小球的正下方。若小球上面的细绳被烧断，小球将落在（ ） A．A点 B．A点的右侧 C．A点的左侧 D．无法确定 讨论：在相同情况下，若绳断瞬间，车减速，则小球将落在________________。（填A点左侧、A点右侧或A点） 3. 下列关于惯性的说法中正确的是（ ） A．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 B．物体只有受外力作用时才有惯性 C．物体的运动速度大时惯性大 D．物体在任何情况下都有惯性 4. 在某停车场，甲、乙两辆同型号的车发生了碰撞事故．甲车司机背部受伤，乙车司机胸部受伤．根据两位司机的伤情可以判定，下列说法中可能正确的是（　　） A．甲车车头撞了静止的乙车车尾或甲车倒车时车尾撞了静止的乙车车头 B．甲车车头撞了静止的乙车车尾或乙车倒车时车尾撞了静止的甲车车头 C．乙车车头撞了静止的甲车车尾或甲车倒车时车尾撞了静止的乙车车头 D．乙车车头撞了静止的甲车车尾或乙车倒车时车尾撞了静止的甲车车头 5. 甲、乙二人拔河，甲拉动乙向左运动，下面说法中正确的是（ ） A．做匀速运动时，甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等 B．不论做何种运动，根据牛顿第三定律，甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等 C．绳的质量可以忽略不计时，甲乙二人对绳的拉力大小一定相等 D．绳的质量不能忽略不计时，甲对绳的拉力一定大于乙对绳的拉力 6. 关于力的单位“牛顿”下列说法中正确的是（　　） A．“牛顿”这个单位是由质量1kg的物体重力为9.8N规定下来的 B．1N=102 g•cm/s2 C．1N就是使质量1kg的物体产生1m/s2加速度的力 D．在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位制中的基本单位 7. 意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是（　　） A．力不是维持物体运动的原因 B．力是使物体产生加速度的原因 C．自由落体运动是一种匀变速直线运动 D．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性 8. 下面生活、生产中常见的事例，应用牛顿第三定律的是（　　） ①小船靠划桨而前进 ②帆船利用风吹来航行 ③喷气式飞机向后喷出燃气推动飞机前进 ④潜艇水下航行是靠尾部螺旋桨工作向后推压水使之前进的． A．只有①③是应用牛顿第三定律 B．只有②④是应用牛顿第三定律 C．①②③是应用牛顿第三定律 D．①③④是应用牛顿第三定律 9. 在验证牛顿第二定律实验中，我们先保持小车质量m不变，研究加速度a与力F的关系，再保持F不变，研究a与m的关系…，这种实验方法叫　 　．某同学根据实验数据作出a与F的图象如图所示，图中的图象与横轴的差距较大，明显超出误差的范围，原因是　 　． 10. 在“用DIS探究牛顿第二定律”的实验中 （1）如图（左）是本实验的装置图，实验采用分体式位移传感器，其发射部分是图中的　 　，与数据采集器连接的是　 　部分．（填①或②） （2）上图（右）是用DIS探究加速度与力的关系时所得到的a﹣F实验图象，由图线可知，小车的质量为　 　kg． 1. 静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力的作用，当力刚开始作用的瞬间，下列说法正确的是（ ） A．物体同时获得速度和加速度 B．物体立即获得加速度，但速度仍为零 C．物体立即获得速度，但加速度仍为零 D．物体的速度和加速度都仍为零 2. 如图所示，P、Q叠放在一起，静止在水平面上，在下列各对力中，属于作用力和反作用力的有（ ） A．P所受的重力和Q对P的支持力　　　　 B．P所受的重力和P对Q的压力 C．P对Q的压力和Q对P的支持力 D．Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力 3. （2015•虹口区二模）伽利略研究变速运动规律时做了著名的“斜面实验”：他测量了铜球在较小倾角斜面上运动的位移和时间，发现位移与时间的平方成正比，增大斜面倾角，该规律仍然成立．于是，他外推到倾角为90°的情况，得出结论（　　） A．自由落体运动是一种匀变速直线运动 B．力是使物体产生加速度的原因 C．力不是维持物体运动的原因 D．物体具有保持原来运动状态的惯性 4. 火车在水平的长直轨道上匀速运动，门窗紧密的车厢里有一位旅客竖直向上跳起，结果仍然落在车厢地板上的原处，原因是（　　） A．人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，使他与火车一起向前运动 B．人跳起后，车厢内的空气给他一个向前的力，使他与火车一起向前运动 C．人在跳起前、跳起后直到落地，沿水平方向人和车始终具有相同的速度 D．人跳起后，车仍然继续向前运动，所以人落回地板后确实偏后一些，只是离地时间短，落地距离太小，无法察觉而已 5. 以下说法中正确的是（ ） A．牛顿第一定律反映了物体不受外力的作用时的运动规律 B．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的结果 D．飞跑的运动员由于障碍被绊倒，这是因为他受外力作用迫使他改变原来的运动状态 6. 火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为( ) A．人跳起后直至落地，在水平方向上人和车始终具有相同的速度。 B．人跳起后，车厢内的空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动。 C．人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动。 D．人跳起后，车继续向前运动，人落下后必定偏后一一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已。 7. 一个小球正在做曲线运动，若突然撤去所有外力，则小球（　　） A．立即停下来 B．仍做曲线运动 C．做减速运动 D．做匀速直线运动 8. 如图所示，在车厢内用倾斜绳A和水平绳B同系一个小球，车厢向右作加速运动，两绳的拉力大小分别为TA和TB。现使车厢向右作加速运动的加速度增大，则两绳拉力大小的变化情况是 ( ) A．TA变小 B．TA不变 C．TB变大 D．TB不变 9. 在“用DIS探究牛顿第二定律”的实验中，装置如图（a）所示．图（b）为小车所受作用力不变时实验所得的a﹣图象，从图象上可以看到直线不过原点，其原因是（　　） A．钩码质量过大 B．轨道倾斜，左端偏高 C．轨道倾斜，右端偏高 D．小车与轨道间的摩擦偏小