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第九讲 牛顿第一定律 牛顿第三定律 考纲点击 备考指导 1. 牛顿运动定律、牛顿定律的应用 Ⅱ 2. 超重和失重 Ⅰ 3. 单位制 Ⅰ 实验四：验证牛顿运动定律 理解牛顿第一定律、牛顿第三定律，认识惯性和作用力、反作用力的特点 熟练掌握牛顿第二定律，会用牛顿定律分析解决两类典型的动力学问题 【考纲知识梳理】 牛顿第一定律 内容：一切物体总保持静止状态或者匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 意义： ⑴揭示了力与运动的关系：力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，从而推翻了亚里士多德“没有力物体不能运动”的错误观点。 ⑵揭示了任何物体都有保持静止或运动直线运动的性质------惯性 3.惯性 （1）定义：物体所具有的保持静止状态或匀速直线运动状态的性质叫惯性。 （2）说明：①惯性是物体本身的固有属性。与物体受力情况无关，与物体所处的地理位置无关，一切物体都具有惯性。 ②质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大惯性大。 ③惯性不是一种力，惯性的大小反映了改变物体运动状态的难易程度。 二、牛顿第三定律 内容：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、作用在同一条直线上。 2.表达式： 3.说明：作用力与反作用力有“三同、三不同”。 三同：大小相同、性质相同、同时存在消失具有同时性 三不同：方向不同、作用对象不同、作用的效果不同。 【要点名师透析】 一、牛顿第一定律(即惯性定律)的理解 1.明确了惯性的概念 牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性，即物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质. 2.揭示了力的本质 牛顿第一定律对力的本质进行了定义：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，物体的运动并不需要力来维持. 3.揭示了不受力作用时物体的运动状态 牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体都将保持静止或匀速直线运动状态不变. 注意：在理解牛顿第一定律时，注意以下两点： (1)牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是通过伽利略斜面实验等大量事实推理得出的. (2)牛顿第一定律并非牛顿第二定律的特例，而是不受任何外力的理想化情况. 【例1】伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有( ) A.倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比 B.倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比 C.斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关 D.斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关 【答案】选B. 【详解】(1)倾角一定时,小球位移与时间的关系.当倾角一定时,分析位移、速度与时间的关系,由于斜面倾角一定,则小球下滑的加速度为定值,由可知位移与时间的平方成正比,又由v=at知速度与时间成正比,故A错,B对.(2)斜面长度一定时,小球运动时间与倾角的关系.当斜面长度一定时,分析小球滚到底端的速度及所需时间与倾角的关系,由于斜面倾角越大,小球下滑的加速度越大,则由可知倾角越大,小球到达底端时的速度越大;又由得倾角越大,小球到底端所需时间越短,故C、D均错. 二、对牛顿第三定律的理解和应用 1.作用力与反作用力的关系 作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”. 2.应用牛顿第三定律时应注意的问题 (1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的. (2)牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立,因为大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力,不一定是作用力和反作用力. (3)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中,若一个产生或消失,则另一个必然同时产生或消失,否则就违背了“相等关系”. 3.作用力与反作用力和一对平衡力的区别 【例证2】(2011·深圳模拟)如图所示为杂技 “顶竿”表演的示意图：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( ) A.(M+m)g B.(M+m)g-ma C.(M+m)g+ma D.(M-m)g 【答案】选B. 【详解】对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力Ff，有mg-Ff=ma、Ff=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Ff′、顶竿的人对竿的支持力FN，有Mg＋Ff′=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