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新教材适用2024版高考物理一轮总复习第3章牛顿运动定律第1讲牛顿三定律的理解课件
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这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第3章牛顿运动定律第1讲牛顿三定律的理解课件，共60页。PPT课件主要包含了知识梳理·双基自测，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，年高考·1年模拟，运动速度，加速度，匀速直线运动，惯性大，惯性小，它受到的合外力等内容，欢迎下载使用。
第1讲 牛顿三定律的理解
1．运动状态及运动状态的改变______是描述物体运动状态的物理量。“运动状态的改变”是指物体的____________发生改变。2．力是物体产生加速度的原因外力的作用使物体的速度发生改变，而速度发生改变一定有_________，所以力是使物体产生加速度的原因。
1．牛顿第一定律的内容：一切物体总保持__________________状态或______状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。2．惯性的定义：一切物体都有保持__________________状态或______状态的性质。3．惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体_________，质量小的物体_________。
1．牛顿第二定律(1)内容：物体加速度的大小跟_____________________成正比，跟_______________成反比，加速度的方向跟_________的方向相同。(2)表达式：____________。
(3)适用范围：①牛顿第二定律只适用于______参考系，即相对地面______________________________的参考系。②牛顿第二定律只适用于____________(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。
注意：应用F＝ma进行计算时，各量必须使用国际单位制中的单位。
2．单位制(1)定义：由____________和导出单位一起组成了单位制。(2)分类：①基本单位：_________的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是______、______和______，它们的国际单位分别是千克(kg)、秒(s)和____________。②导出单位：由______量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
1．牛顿第三定律的内容：两物体之间的作用力和反作用力总是___________________________________________。2．作用力与反作用力的特点：同时产生、同时消失、同时变化、同性质、分别作用在相互作用的____________，效果不能抵消。
思考：人走在松软的土地上而下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力，对吗？
[答案] 不对。属于作用力与反作用力，大小相等。
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
一、堵点疏通1．牛顿第一定律指出，当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态。( )2．运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。( )3．可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。( )4．物体所受的合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小。( )5．千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。( )6．作用力与反作用力的效果可以相互抵消。( )
二、对点激活1．(2023·广东高三专题练习)大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动(如图1)，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板(如图2)。下列说法错误的是( )
A．油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧B．油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动C．油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡油板油也几乎不会涌动
[解析]由于惯性，油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，故A正确；惯性取决于物体的质量，故B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，由于惯性油向前剧烈涌动，设置挡板并不能改变油的惯性，但能减弱油向前剧烈涌动，故C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡油板油也几乎不会涌动，故D正确。本题选不正确的，故选B。
2．(2023·上海师大附中高三学业考试)如图，一匹马拉着车加速前行，则水平方向地面对车的作用力F1和车对马的作用力F2( )A．方向相反，F1>F2 B.方向相反，F1F2 D.方向相同，F1
[解析]为使盘子与平台之间无相对滑动，盘子与平台之间的摩擦力为静摩擦力，根据牛顿第二定律可得f静＝ma≤μmg，解得a≤2 m/s2，可知机器人运动的加速度大小必须小于等于2 m/s2，D正确，ABC错误。
1．牛顿第一定律的意义(1)揭示了物体的一种固有属性：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性。(2)揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了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，物体的运动不需要力来维持。(3)揭示了物体不受力作用时的运动状态：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，物体将保持静止或匀速直线运动状态。
2．理解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。
亚里士多德在其著作《物理学》中说：一切物体都具有某种“自然本性”，物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”。伽利略、笛卡尔、牛顿等人批判的继承了亚里士多德的这些说法，建立了新物理学；新物理学认为一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”。下列关于“惯性”和“运动”的说法中不符合新物理学的是( )
A．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动B．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因C．可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的D．竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，是由于物体具有惯性
[解析]力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，所以当物体不受到任何外力的时候，总保持静止或者匀速直线运动的状态，故选项A正确；当物体受到外力作用的时候，物体的运动状态会发生改变，即力是改变物体运动状态的原因，故选项B正确；可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子需要的向心力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的，故选项C错误；物体具有向上的速度，由于具有保持这种运动状态的性质，虽然受到向下的重力，但物体不会立即向下运动，故选项D正确。
(1)注意联系实际情况，理解“惯性”与“力”的联系。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。物体所受合外力不为零时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此判断物体的运动状态是否改变以及如何改变，应分析物体的受力情况。
(2022·海南海口一模)某校举行托球跑步比赛，赛道为水平直道。比赛时，某同学将球置于球拍中心，运动过程中球拍的倾角始终为θ且高度不变，质量为m的乒乓球位于球拍中心相对球拍保持静止，如图所示。已知球受到的空气阻力大小与其速度v的大小成正比且方向与v相反，不计乒乓球和球拍之间的摩擦，重力加速度为g，则( )A．该同学刚开始运动时的加速度为gsin θB．该同学先做匀加速运动后匀速运动C．匀速运动时空气阻力大小为mgtan θD．匀速运动时球拍对乒乓球的弹力为mgcs θ
[解析]该同学刚开始运动时，加速度水平向右，速度为零，空气阻力为零，乒乓球受到球拍的支持力及自身重力，据牛顿第二定律可得mgtan θ＝ma0，可得该同学刚开始运动时的加速度为a0＝gtan θ，A错误；空气阻力满足f＝kv，由牛顿第二定律可得mgtan θ－f＝ma，随着速度的增大加速度减小，故该同学先做加速度减小的加速运动，B错误；匀速运动时，加速度为零，由B解析表达式可知，空气阻力大小为f＝mgtan θ，C正确；匀速运动时，乒乓球在竖直方向满足FNcs θ＝mg
〔变式训练1〕 (2023·广东高三专题练习)如图所示，餐厅服务员水平托举菜盘给顾客上菜。若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1；服务员快到餐桌前变为减速向前运动，此时手对菜盘的作用力大小为F2，下列说法正确的是( )A．F1＝F2 B.F1F2 D.F1>2F2
[解析]若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1＝mg，服务员快到餐桌前变为减速向前运动，如图，则手对菜盘的作用力大小为F2>mg，即F1
[解析]设弹簧的劲度系数为k，钢球质量为m，下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40 cm刻度处，则mg＝k(40－20)×10－2＝0.2k,20 cm刻度时根据牛顿第二定律有k(20－20)×10－2－mg＝ma，解得a＝－g，故A错误；30 cm刻度时根据牛顿第二定律有k(30－20)×10－2－mg＝ma，解得a＝－0.5g，故B错误；80 cm刻度时根据牛顿第二定律有k(80－20)×10－2－mg＝ma，解得a＝2g，故C正确；根据牛顿第二定律得k(l
1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同。(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生的效果不同。(3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关。
2．“一对相互作用力”与“一对平衡力”的比较
(2022·安徽省芜湖市高三期末)芜湖长江三桥是芜湖江段第三座跨江大桥，该桥为主跨588米双塔双索面高低塔钢箱钢桁组合梁斜拉桥，被誉为“华东第二高铁通道”，如图所示，设桥体中三块完全相同的钢箱梁1、2、3受到钢索拉力的方向相同，相邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向。则下列说法正确的是( )
A．三块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等B．钢箱梁1对2的作用力大于钢箱梁2对1的作用力C．钢箱梁1、2间作用力大于钢箱梁2、3间作用力D．钢箱梁3所受合力最大
[解析]钢箱梁1对2的作用力和钢箱梁2对1的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故B错误；依题意知，每个钢箱梁都处于平衡状态，合力均为0，故D错误；设钢索和水平面夹角为θ，每个钢箱梁质量为m，钢索的拉力为T，根据平衡条件可知竖直方向有Tsin θ＝mg，
对钢箱梁2受力分析，如图所示以钢箱梁2为研究对象，由平衡条件知F23＝F12＋Tcs θ，所以钢梁1、2间作用力小于钢箱梁2、3间作用力，故C错误。
应用牛顿第三定律应注意的三个问题
(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。
〔变式训练3〕 (2023·全国高三专题练习)2022年2月18日，北京冬奥会自由式滑雪女子U型场地技巧决赛中，中国选手谷爱凌夺冠，摘得中国代表团本届冬奥会第八金，这也是她本届冬奥会继自由式滑雪女子大跳台夺金后的个人第二枚金牌。如图所示，当她在决赛中经过U型场地最低点时，下列说法正确的是( )A．地面对滑板的支持力大于滑板对地面的压力B．运动员对滑板的压力大于地面对滑板的支持力C．运动员对滑板的压力等于运动员所受的重力D．运动员对滑板的压力大于运动员所受的重力
[解析]地面对滑板的支持力和滑板对地面的压力，是一对相互作用力，大小相等，故A错误；滑板做圆周运动，受到地面对它向上的支持力，重力及运动员对它向下的压力，合力提供向心力，因此运动员对滑板的压力小于地面对滑板的支持力，故B错误；运动员受到滑板的支持力和重力，合力提供向心力，因此支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知，运动员对滑板的压力等于滑板对运动员的支持力，故C错误，D正确。
转换研究对象是解决力学问题时经常用到的解题策略。当物体的某个力不容易求时，可根据作用力与反作用力的关系，先求它的反作用力，如求压力时，可先求支持力，摩擦力的求解在很多问题中亦是如此。利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们分析问题的思路更灵活，更开阔。
一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知重力加速度为g，环沿杆以加速度a匀加速下滑，则此时箱子对地面的压力大小为( )A．Mg＋mg－ma B.Mg－mg＋maC．Mg＋mg D.Mg－mg
[解析]环在竖直方向上受重力及箱子内的杆对它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示
以环为研究对象mg－Ff＝ma根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力F′f大小等于Ff，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力F′f，受力情况如图乙所示以箱子为研究对象FN＝F′f＋Mg＝Ff＋Mg＝Mg＋mg－ma根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即F′N＝Mg＋mg－ma，故选A。
惯性的“相对性”一、空气中的重球和轻球 如图所示，一容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂一只铁球和一只塑料球，容器中铁球和塑料球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动情况是(以小车为参考系)( )A．铁球向左，塑料球向右B．铁球向右，塑料球向左C．铁球和塑料球都向左D．铁球和塑料球都向右
[解析]由于惯性，当容器随小车突然向右运动时，铁球和塑料球都相对容器向左运动，C正确。
二、水中的铁球和塑料球 如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )A．铁球向左，乒乓球向右B．铁球向右，乒乓球向左C．铁球和乒乓球都向左D．铁球和乒乓球都向右
[解析]小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都“想”保持原有的静止状态，由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，所以小车加速向右运动时，铁球相对于小车向左运动。同理，由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球相对于小车向右运动。故A正确，B、C、D错误。
(1)质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的质量越大，惯性越大，状态越难改变。(2)悬挂在空气中的铁球和塑料球的惯性都比对应的“空气球”的惯性大，但悬挂在水中的塑料球的惯性没有对应的“水球”的惯性大。
1.(2022·浙江6月卷)下列说法正确的是( )A．链球做匀速圆周运动过程中加速度不变B．足球下落过程中惯性不随速度增大而增大C．乒乓球被击打过程中受到的作用力大小不变D．篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向无关
[解析]链球做匀速圆周运动过程中加速度方向在改变，A错误；惯性只与质量有关，则足球下落过程中惯性不随速度增大而增大，B正确；乒乓球被击打过程中受到的作用力随着形变量的减小而减小，C错误；篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向有关，D错误。
2．(2023·浙江模拟预测)超市里的购物车在自动扶梯上会被“锁死”，秘密在于每个后轮两侧的塑胶垫，如图所示，塑胶垫的位置比轮子的凸缘高：当购物车推进自动扶梯时，轮子的凸缘会落进扶梯的凹槽(忽略此处摩擦)，后轮的塑胶垫就压在自动扶梯的齿面上以获得静摩擦力。当购物车(人车分离)随倾斜自动扶梯一起匀速运动时( )A．塑胶垫受到扶梯的弹力之和等于购物车的重力B．塑胶垫受到扶梯的摩擦力之和等于购物车的重力C．自动扶梯对购物车的作用力等于购物车的重力D．塑胶垫对扶梯的摩擦力可能大于扶梯对塑胶垫的摩擦力
[解析]购物车(人车分离)随倾斜自动扶梯一起匀速运动时，合力为零，即橡胶垫受到的弹力与橡胶垫受到的摩擦力的合力与重力等大反向，即自动扶梯对购物车的作用力等于购物车的重力；沿扶梯方向合力为零，则橡胶垫受到的摩擦力之和等于购物车的重力沿斜面的分f力，故C正确，AB错误；塑胶垫对扶梯的摩擦力与扶梯对塑胶垫的摩擦力为一对相互作用力，大小相等，方向相反，故D错误。
3．(2023·广东珠海高三期末)“飘色”是珠海斗门区的传统民间巡游艺术形式，体现着老百姓对美好生活的向往，如图甲所示。其独具特色的是，巡游队伍中，脚固定在巡游车架子上的孩童装扮成各种古装人物，简图如图乙所示。则下列说法正确的是( )A．当巡游车做匀速直线运动时，架子对孩童的作用力竖直向上B．当巡游车做加速直线运动时，架子对孩童的作用力水平向前C．当巡游车做减速直线运动时，架子对孩童的作用力竖直向上D．当巡游车做减速直线运动时，架子对孩童的作用力水平向后
[解析]当巡游车做匀速直线运动时，孩童受力平衡，重力被架子竖直向上的作用力平衡，故A正确；当巡游车做加速直线运动时，架子对孩童的作用力斜向前上方，其竖直分力平衡重力，水平分力产生向前的加速度，故B错误；当巡游车做减速直线运动时，架子对孩童的作用力斜向后上方，其竖直分力平衡重力，水平分力产生向后的加速度，故CD错误。
4．(2023·湖南长郡中学模拟预测)如图所示，在弯曲的光滑管道内，有一根质量分布均匀长为L的绳子。初始时，用手拉着绳的A端使之静止在管道内，绳A、B两端竖直高度差为h。已知重力加速度为g，则放手瞬间绳的加速度为( )
5．(2023·北京模拟预测)很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向。由此可判断出( )A．手机可能离开过手掌B．手机在t1时刻运动到最高点C．手机在t2时刻改变运动方向D．手机在t1～t3时间内，受到的支持力先减小再增大
第1讲 牛顿三定律的理解
1．运动状态及运动状态的改变______是描述物体运动状态的物理量。“运动状态的改变”是指物体的____________发生改变。2．力是物体产生加速度的原因外力的作用使物体的速度发生改变，而速度发生改变一定有_________，所以力是使物体产生加速度的原因。
1．牛顿第一定律的内容：一切物体总保持__________________状态或______状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。2．惯性的定义：一切物体都有保持__________________状态或______状态的性质。3．惯性的量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体_________，质量小的物体_________。
1．牛顿第二定律(1)内容：物体加速度的大小跟_____________________成正比，跟_______________成反比，加速度的方向跟_________的方向相同。(2)表达式：____________。
(3)适用范围：①牛顿第二定律只适用于______参考系，即相对地面______________________________的参考系。②牛顿第二定律只适用于____________(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。
注意：应用F＝ma进行计算时，各量必须使用国际单位制中的单位。
2．单位制(1)定义：由____________和导出单位一起组成了单位制。(2)分类：①基本单位：_________的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是______、______和______，它们的国际单位分别是千克(kg)、秒(s)和____________。②导出单位：由______量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
1．牛顿第三定律的内容：两物体之间的作用力和反作用力总是___________________________________________。2．作用力与反作用力的特点：同时产生、同时消失、同时变化、同性质、分别作用在相互作用的____________，效果不能抵消。
思考：人走在松软的土地上而下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力，对吗？
[答案] 不对。属于作用力与反作用力，大小相等。
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
一、堵点疏通1．牛顿第一定律指出，当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态。( )2．运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。( )3．可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。( )4．物体所受的合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小。( )5．千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。( )6．作用力与反作用力的效果可以相互抵消。( )
二、对点激活1．(2023·广东高三专题练习)大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动(如图1)，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板(如图2)。下列说法错误的是( )
A．油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧B．油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动C．油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡油板油也几乎不会涌动
[解析]由于惯性，油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，故A正确；惯性取决于物体的质量，故B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，由于惯性油向前剧烈涌动，设置挡板并不能改变油的惯性，但能减弱油向前剧烈涌动，故C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡油板油也几乎不会涌动，故D正确。本题选不正确的，故选B。
2．(2023·上海师大附中高三学业考试)如图，一匹马拉着车加速前行，则水平方向地面对车的作用力F1和车对马的作用力F2( )A．方向相反，F1>F2 B.方向相反，F1
[解析]为使盘子与平台之间无相对滑动，盘子与平台之间的摩擦力为静摩擦力，根据牛顿第二定律可得f静＝ma≤μmg，解得a≤2 m/s2，可知机器人运动的加速度大小必须小于等于2 m/s2，D正确，ABC错误。
1．牛顿第一定律的意义(1)揭示了物体的一种固有属性：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性。(2)揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了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，物体的运动不需要力来维持。(3)揭示了物体不受力作用时的运动状态：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，物体将保持静止或匀速直线运动状态。
2．理解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。
亚里士多德在其著作《物理学》中说：一切物体都具有某种“自然本性”，物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”。伽利略、笛卡尔、牛顿等人批判的继承了亚里士多德的这些说法，建立了新物理学；新物理学认为一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”。下列关于“惯性”和“运动”的说法中不符合新物理学的是( )
A．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动B．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因C．可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的D．竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，是由于物体具有惯性
[解析]力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，所以当物体不受到任何外力的时候，总保持静止或者匀速直线运动的状态，故选项A正确；当物体受到外力作用的时候，物体的运动状态会发生改变，即力是改变物体运动状态的原因，故选项B正确；可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子需要的向心力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的，故选项C错误；物体具有向上的速度，由于具有保持这种运动状态的性质，虽然受到向下的重力，但物体不会立即向下运动，故选项D正确。
(1)注意联系实际情况，理解“惯性”与“力”的联系。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。物体所受合外力不为零时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。(2)如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合外力作用。因此判断物体的运动状态是否改变以及如何改变，应分析物体的受力情况。
(2022·海南海口一模)某校举行托球跑步比赛，赛道为水平直道。比赛时，某同学将球置于球拍中心，运动过程中球拍的倾角始终为θ且高度不变，质量为m的乒乓球位于球拍中心相对球拍保持静止，如图所示。已知球受到的空气阻力大小与其速度v的大小成正比且方向与v相反，不计乒乓球和球拍之间的摩擦，重力加速度为g，则( )A．该同学刚开始运动时的加速度为gsin θB．该同学先做匀加速运动后匀速运动C．匀速运动时空气阻力大小为mgtan θD．匀速运动时球拍对乒乓球的弹力为mgcs θ
[解析]该同学刚开始运动时，加速度水平向右，速度为零，空气阻力为零，乒乓球受到球拍的支持力及自身重力，据牛顿第二定律可得mgtan θ＝ma0，可得该同学刚开始运动时的加速度为a0＝gtan θ，A错误；空气阻力满足f＝kv，由牛顿第二定律可得mgtan θ－f＝ma，随着速度的增大加速度减小，故该同学先做加速度减小的加速运动，B错误；匀速运动时，加速度为零，由B解析表达式可知，空气阻力大小为f＝mgtan θ，C正确；匀速运动时，乒乓球在竖直方向满足FNcs θ＝mg
〔变式训练1〕 (2023·广东高三专题练习)如图所示，餐厅服务员水平托举菜盘给顾客上菜。若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1；服务员快到餐桌前变为减速向前运动，此时手对菜盘的作用力大小为F2，下列说法正确的是( )A．F1＝F2 B.F1
[解析]若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1＝mg，服务员快到餐桌前变为减速向前运动，如图，则手对菜盘的作用力大小为F2>mg，即F1
[解析]设弹簧的劲度系数为k，钢球质量为m，下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40 cm刻度处，则mg＝k(40－20)×10－2＝0.2k,20 cm刻度时根据牛顿第二定律有k(20－20)×10－2－mg＝ma，解得a＝－g，故A错误；30 cm刻度时根据牛顿第二定律有k(30－20)×10－2－mg＝ma，解得a＝－0.5g，故B错误；80 cm刻度时根据牛顿第二定律有k(80－20)×10－2－mg＝ma，解得a＝2g，故C正确；根据牛顿第二定律得k(l
1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同。(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生的效果不同。(3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关。
2．“一对相互作用力”与“一对平衡力”的比较
(2022·安徽省芜湖市高三期末)芜湖长江三桥是芜湖江段第三座跨江大桥，该桥为主跨588米双塔双索面高低塔钢箱钢桁组合梁斜拉桥，被誉为“华东第二高铁通道”，如图所示，设桥体中三块完全相同的钢箱梁1、2、3受到钢索拉力的方向相同，相邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向。则下列说法正确的是( )
A．三块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等B．钢箱梁1对2的作用力大于钢箱梁2对1的作用力C．钢箱梁1、2间作用力大于钢箱梁2、3间作用力D．钢箱梁3所受合力最大
[解析]钢箱梁1对2的作用力和钢箱梁2对1的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故B错误；依题意知，每个钢箱梁都处于平衡状态，合力均为0，故D错误；设钢索和水平面夹角为θ，每个钢箱梁质量为m，钢索的拉力为T，根据平衡条件可知竖直方向有Tsin θ＝mg，
对钢箱梁2受力分析，如图所示以钢箱梁2为研究对象，由平衡条件知F23＝F12＋Tcs θ，所以钢梁1、2间作用力小于钢箱梁2、3间作用力，故C错误。
应用牛顿第三定律应注意的三个问题
(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。
〔变式训练3〕 (2023·全国高三专题练习)2022年2月18日，北京冬奥会自由式滑雪女子U型场地技巧决赛中，中国选手谷爱凌夺冠，摘得中国代表团本届冬奥会第八金，这也是她本届冬奥会继自由式滑雪女子大跳台夺金后的个人第二枚金牌。如图所示，当她在决赛中经过U型场地最低点时，下列说法正确的是( )A．地面对滑板的支持力大于滑板对地面的压力B．运动员对滑板的压力大于地面对滑板的支持力C．运动员对滑板的压力等于运动员所受的重力D．运动员对滑板的压力大于运动员所受的重力
[解析]地面对滑板的支持力和滑板对地面的压力，是一对相互作用力，大小相等，故A错误；滑板做圆周运动，受到地面对它向上的支持力，重力及运动员对它向下的压力，合力提供向心力，因此运动员对滑板的压力小于地面对滑板的支持力，故B错误；运动员受到滑板的支持力和重力，合力提供向心力，因此支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知，运动员对滑板的压力等于滑板对运动员的支持力，故C错误，D正确。
转换研究对象是解决力学问题时经常用到的解题策略。当物体的某个力不容易求时，可根据作用力与反作用力的关系，先求它的反作用力，如求压力时，可先求支持力，摩擦力的求解在很多问题中亦是如此。利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们分析问题的思路更灵活，更开阔。
一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知重力加速度为g，环沿杆以加速度a匀加速下滑，则此时箱子对地面的压力大小为( )A．Mg＋mg－ma B.Mg－mg＋maC．Mg＋mg D.Mg－mg
[解析]环在竖直方向上受重力及箱子内的杆对它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示
以环为研究对象mg－Ff＝ma根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力F′f大小等于Ff，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力F′f，受力情况如图乙所示以箱子为研究对象FN＝F′f＋Mg＝Ff＋Mg＝Mg＋mg－ma根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即F′N＝Mg＋mg－ma，故选A。
惯性的“相对性”一、空气中的重球和轻球 如图所示，一容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂一只铁球和一只塑料球，容器中铁球和塑料球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动情况是(以小车为参考系)( )A．铁球向左，塑料球向右B．铁球向右，塑料球向左C．铁球和塑料球都向左D．铁球和塑料球都向右
[解析]由于惯性，当容器随小车突然向右运动时，铁球和塑料球都相对容器向左运动，C正确。
二、水中的铁球和塑料球 如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )A．铁球向左，乒乓球向右B．铁球向右，乒乓球向左C．铁球和乒乓球都向左D．铁球和乒乓球都向右
[解析]小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都“想”保持原有的静止状态，由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，所以小车加速向右运动时，铁球相对于小车向左运动。同理，由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球相对于小车向右运动。故A正确，B、C、D错误。
(1)质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的质量越大，惯性越大，状态越难改变。(2)悬挂在空气中的铁球和塑料球的惯性都比对应的“空气球”的惯性大，但悬挂在水中的塑料球的惯性没有对应的“水球”的惯性大。
1.(2022·浙江6月卷)下列说法正确的是( )A．链球做匀速圆周运动过程中加速度不变B．足球下落过程中惯性不随速度增大而增大C．乒乓球被击打过程中受到的作用力大小不变D．篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向无关
[解析]链球做匀速圆周运动过程中加速度方向在改变，A错误；惯性只与质量有关，则足球下落过程中惯性不随速度增大而增大，B正确；乒乓球被击打过程中受到的作用力随着形变量的减小而减小，C错误；篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向有关，D错误。
2．(2023·浙江模拟预测)超市里的购物车在自动扶梯上会被“锁死”，秘密在于每个后轮两侧的塑胶垫，如图所示，塑胶垫的位置比轮子的凸缘高：当购物车推进自动扶梯时，轮子的凸缘会落进扶梯的凹槽(忽略此处摩擦)，后轮的塑胶垫就压在自动扶梯的齿面上以获得静摩擦力。当购物车(人车分离)随倾斜自动扶梯一起匀速运动时( )A．塑胶垫受到扶梯的弹力之和等于购物车的重力B．塑胶垫受到扶梯的摩擦力之和等于购物车的重力C．自动扶梯对购物车的作用力等于购物车的重力D．塑胶垫对扶梯的摩擦力可能大于扶梯对塑胶垫的摩擦力
[解析]购物车(人车分离)随倾斜自动扶梯一起匀速运动时，合力为零，即橡胶垫受到的弹力与橡胶垫受到的摩擦力的合力与重力等大反向，即自动扶梯对购物车的作用力等于购物车的重力；沿扶梯方向合力为零，则橡胶垫受到的摩擦力之和等于购物车的重力沿斜面的分f力，故C正确，AB错误；塑胶垫对扶梯的摩擦力与扶梯对塑胶垫的摩擦力为一对相互作用力，大小相等，方向相反，故D错误。
3．(2023·广东珠海高三期末)“飘色”是珠海斗门区的传统民间巡游艺术形式，体现着老百姓对美好生活的向往，如图甲所示。其独具特色的是，巡游队伍中，脚固定在巡游车架子上的孩童装扮成各种古装人物，简图如图乙所示。则下列说法正确的是( )A．当巡游车做匀速直线运动时，架子对孩童的作用力竖直向上B．当巡游车做加速直线运动时，架子对孩童的作用力水平向前C．当巡游车做减速直线运动时，架子对孩童的作用力竖直向上D．当巡游车做减速直线运动时，架子对孩童的作用力水平向后
[解析]当巡游车做匀速直线运动时，孩童受力平衡，重力被架子竖直向上的作用力平衡，故A正确；当巡游车做加速直线运动时，架子对孩童的作用力斜向前上方，其竖直分力平衡重力，水平分力产生向前的加速度，故B错误；当巡游车做减速直线运动时，架子对孩童的作用力斜向后上方，其竖直分力平衡重力，水平分力产生向后的加速度，故CD错误。
4．(2023·湖南长郡中学模拟预测)如图所示，在弯曲的光滑管道内，有一根质量分布均匀长为L的绳子。初始时，用手拉着绳的A端使之静止在管道内，绳A、B两端竖直高度差为h。已知重力加速度为g，则放手瞬间绳的加速度为( )
5．(2023·北京模拟预测)很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向。由此可判断出( )A．手机可能离开过手掌B．手机在t1时刻运动到最高点C．手机在t2时刻改变运动方向D．手机在t1～t3时间内，受到的支持力先减小再增大
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