总复习：牛顿第一定律 二力平衡（提高）知识讲解

总复习：牛顿第一定律 二力平衡（提高）
 

【考纲要求】

1、知道二力平衡的条件；

2、了解物体运动状态变化的原因；

3、通过实验，探究并了解力和运动的关系；

4、知道物体的惯性；理解牛顿第一定律。

【知识网络】
   

【考点梳理】

考点一、牛顿第一定律（高清课堂力和运动专题《第三讲 摩擦力、牛顿第一定律和受力分析》牛顿第一定律和惯性）

 一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，这就是牛顿第一定律。
要点诠释：
　  对定律的理解：
　　1、“一切”说明该定律对于所有物体都适用，不是特殊现象。
　　2、“没有受到力的作用”是定律成立的条件。“没有受到力的作用”有两层含义：一是该物体没有受到任何力的作用，这是一种理想化的情况(实际上，不受任何力的作用的物体是不存在的)；二是该物体所受合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。
　　3、“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体在不受力的作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
　　4、牛顿第一定律的内涵：物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态，说明力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说：物体的运动不需要力来维持，要改变物体的运动状态，必须对物体施加力的作用。
　　5、牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
　　6、牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律，它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律，在不受任何力时，物体要保持原有的运动状态不变。
考点二、惯性

物体保持运动状态不变的性质，叫惯性。
要点诠释：
　　1、一切物体都有惯性，一切物体是指无论是气体、液体、还是固体；无论是静止还是运动；无论受力还是不受力都具有惯性。惯性是物体本身的一种属性。
　　2、惯性指物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。即静止的物体总要保持静止状态，运动的物体总要保持匀速直线运动状态。
　　3、惯性是物体的属性，不是力。因此在提到惯性时，只能说“物体具有惯性”，或“由于惯性”，而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。惯性只有大小，惯性的大小仅取决于物体的质量，质量大，惯性也大。
考点三、二力平衡

物体如果在两个力的作用下，保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡。这两个力就叫做一对平衡力。  
要点诠释：
1．二力平衡的条件
　　概括说就是“同物、等大、反向、共线”。
　　(1)同物：作用在同一物体上的两个力。
　　(2)等大：大小相等。
　　(3)反向：两个力方向相反。
　　(4)共线：两个力作用在同一条直线上。
2．二力平衡的条件的应用
　　(1)根据平衡力中一个力的大小和方向，判定另一个力的大小和方向。
　　(2)根据物体的平衡状态，判断物体的受力情况。

3．二力平衡与相互作用力的区别

考点四、力与运动的关系

物体受平衡力(或不受力)物体的运动状态不变(保持静止或匀速直线运动状态)。
　　物体受非平衡力作用运动状态改变(运动快慢或方向改变)。

【典型例题】

类型一、牛顿第一定律

1、在探究牛顿第一定律的实验中，如图所示用同一小车从同样斜面的同一高度滑下，使它在三种不同表面的水平轨道上继续运动。

（1）同一小车三次从斜面的同一高度滑下，采用同一高度的目的是为了使小车在水平面上开始运动时，具有相同的       。

（2）小车在     表面上滑行的最远；因为平面越光滑，小车速度减小得越     。

（3）从实验中得出的结论是若接触面完全光滑，即水平方向不受外力作用，轨道足够长，小车将一直做         运动。

（4）本次探究中应用了在观察实验的基础上进行科学      的方法。

【思路点拨】（1）本实验影响小车运动距离远近的因素主要有两个：一是摩擦力的大小；二是小车到达水平面的速度大小。因此探究小车滑行的距离与摩擦力的关系时，就必须确保到达水平面时的速度相同；
（2）根据接触面的粗糙程度和小车滑行的距离进行归纳；
（3）在实验的基础上，加上科学的推理进行归纳：如果运动物体受到的阻力为零，它将会永远运动下去。

【答案】（1）速度  （2）木板、慢  （3）匀速直线运动  （4）推理

【解析】（1）使小车从同一高度滑下，目的是为了让小车到达水平面就具有相同的速度。

（2）由实验可知表面越光滑，小车运动的距离越远，即摩擦力越小，小车运动越远，速度减小得越慢。

（3）从实验可以得出，小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越远；因此如果小车不受阻力作用，那么小车将保持原来的速度和方向永远运动下去；即运动的小车，当不受到阻力作用时，将保持匀速直线运动。

（4）在实验的基础上，加上科学的推理进行归纳。

【总结升华】本题考查理想实验，应理解理想实验的控制变量法，同时体会如何从实验中得出结论，以及合理的推理得出物理规律的思想。

举一反三：

【变式】如图所示，一个小球在一段光滑弧形斜槽AB上运动，当小球A运动到B时，小球所受的全部外力突然消失，那么小球将（   ）

A．做匀速直线运动         B．立即停止运动

C．运动越来越慢           D．运动越来越快

【答案】A

2、（•河北）汽车紧急刹车过程中，会在公路上留下车胎的擦痕．下列说法正确的是（　　）

A．擦痕是由于刹车后摩擦增大造成的

B．擦痕越长，说明车的惯性一定越大

C．汽车刹车过程中，其惯性越来越小

D．刹车能使汽车迅速停下来，说明力是维持物体运动的原因

【思路点拨】（1）一般情况下，滚动摩擦力小于滑动摩擦力的；（2）惯性只与物体的质量有关，与其它因素都没有关系；（3）力可以改物体的形状，力可以改变物体的运动状态。

【答案】A

【解析】A、汽车刹车后，轮胎停止转动，这是由滚动摩擦变为滑动摩擦，摩擦力增大．故A正确；B、擦痕的长短（即刹车后汽车滑行距离的长短）与汽车原来的速度、路面粗糙程度、汽车的惯性（质量）等因素有关；擦痕长，原因可能是汽车刹车前的速度比较快，并不能说明车的惯性一定越大，故B错误；

C、汽车刹车过程中，其惯性不变，故C错误；D、刹车能使汽车迅速停下来，说明力是改变物体运动状态的原因，故D错误。

【总结升华】本题要知道汽车刹车后，轮胎停止转动，这是由滚动摩擦变为滑动摩擦造成的，同时还能理解惯性大小的影响因素是解决该题的关键。

举一反三：

【变式】关于物体的惯性，下列说法正确的是(　 )
　　A．赛车能很快停下来，说明赛车没有惯性
　　B．跳远运动员起跳前助跑，是为了获得惯性
　　C．足球射入球门时才具有惯性
　　D．百米运动员到达终点时不能立即停下来，是因为运动员具有惯性

【答案】D

类型二、二力平衡

3、温哥华冬奥会上，中国选手王濛一人获得三枚金牌，并打破世界纪录。下列论述错误的是

A．王濛到达终点线后，还继续向前滑行是由于惯性的原因

B．用力蹬冰面加速，原理是“物体间力的作用是相互的”

C．王濛在领奖台上受到的重力与支持力是一对平衡力

D．王濛在领奖台上受到的支持力和对领奖台的压力是一对平衡力

【思路点拨】A、王濛冲过终点，由于惯性会继续向前运动；
B、滑冰时人向后蹬冰，人就前进，利用了物体间力的作用的相互性；
C、王濛站在领奖台上，重力的受力物体是人，方向竖直向下，支持力的受力物体也是人，方向竖直向上；
D、王濛站在领奖台上，支持力的受力物体是人，方向竖直向上，压力的受力物体是领奖台，方向竖直向下。

【答案】D

【解析】惯性是保持物体运动状态不变的性质，运动的物体不能立即停下来是由于惯性，故A正确；王濛用力蹬地时，由于力的作用是相互的，地面给她一个向前的力，使其加速前进，故B正确；王濛在站台上静止，竖直方向上她受到的重力与支持力是一对平衡力，故C正确；而D的说法中两个力不是作用在同一个物体上，不是平衡力，故D错误。

【总结升华】分析平衡力时，关键是和相互作用力区别，除了大小相等、方向相反、作用在同一条直线上之外，关键是看是否作用在同一个物体上。

举一反三：

【变式】如图是投掷实心球的场景，下列情况中实心球受到平衡力作用的是（   ）

A．实心球在空中上升          B．实心球从空中下落

C．实心球在地上越滚越慢      D．实心球停在地面上

【答案】D

4、吊车吊着重2000N的集装箱以0.2m/s速度匀速上升，吊车要给集装箱_______拉力,如果集装箱变为以0.1m/s速度匀速下降，吊车要给集装箱__________拉力。

【思路点拨】对集装箱进行受力分析，然后由平衡条件求出吊车给集装箱的拉力。

【答案】2000N　 2000N

【解析】集装箱的受力情况并画出受力分析图。集装箱受到重力和吊车给它的拉力。集装箱做匀速直线运动，是处于平衡状态。它受到的两个力应该是彼此平衡。

【总结升华】解题的过程中，没有考虑集装箱的运动方向和速度大小，是因为这些条件跟解题没有关系，只要确定物体保持静止或匀速直线运动状态，也就是保持平衡状态，就能判定物体受到的两个力彼此平衡。

举一反三：

【变式】如图所示，升降机以1m/s的速度匀速上升时，升降机对人的支持力为500 N。下列说法正确的是（   ）

    A．升降机静止在十楼时对人的支持力小于500 N

    B．升降机以1.5 m /s速度匀速上升时对人的支持力大于500 N

    C．升降机以2m/s速度匀速下降时对人的支持力等于500 N

    D．升降机以1 m /s速度匀速下降时对人的支持力小于500 N

【答案】C

类型三、知识运用

5、如图所示，质量分别为m1和m2的两个物块甲与乙放在上表面光滑且足够长的木板上，随木板一起以水平向右的相同速度沿同一直线作匀速直线运动，当木板突然停止时，以下说法中正确的是（　　）

A．若m1＜m2，甲将与乙发生碰撞

B．若m1＞m2，甲将与乙发生碰撞

C．只有当m1=m2时，甲、乙才不会碰撞

D．无论甲与乙的质量关系如何，它们始终不会碰撞

【思路点拨】先分析木板突然停止前，物块甲与乙和木板的运动状态，当木板突然停止时，根据一切物体都有保持原来运动状态的性质来分析甲乙物块的运动状态。

【答案】D

【解析】木板停止前，甲、乙物块和木板一起作匀速直线运动，并且两物块和木板具有共同的速度，当木板突然停止时，由于物块在光滑接触面上，因此两物块由于惯性，还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动，因此两个物块间的距离不变，一定不会相碰。

【总结升华】一切物体都有惯性；此题主要考查学生对惯性的理解和应用，会用惯性知识分析物体的运动状态。

6、（高清课堂力和运动专题《第四讲 运动和力习题》例4）如图所示，重600N的人站在重5400N的船上，通过滑轮把船匀速拉向岸边。人拉绳的力为500N，人和船相对静止。不计绳重和滑轮处摩擦，船受到水的阻力为（　　）

A．500N       B．1000N       C．2500N        D．3000N

【思路点拨】一个物体在两个力作用下还能保持静止或匀速直线运动状态，这两个力就是平衡力。
从图可知，该滑轮为定滑轮，已知拉力F，从而可以判断出人所受的阻力，又知道绳子对船的拉力，所以，可以计算出船受到水的阻力。

【答案】B

【解析】因为船做匀速直线运动，所以船受平衡力的作用，
而人和船相对静止，因为F=500N，
∴人的摩擦力是500N，方向向右，并且作用在船上，
而该滑轮为定滑轮，
∴绳子对船的拉力为500N，方向向右，
而向右的拉力、人对船的摩擦力和船受到水的阻力是一对平衡力，
所以，船受到水的阻力f=1000N。
故选B。
 

【总结升华】本题考查了定滑轮工作的特点，并可以结合二力平衡的知识，计算阻力的大小。

举一反三：

【变式】（•德阳）如图甲所示相同的两物块A、B叠放在水平面上，在20N的水平拉力F1的作用下一起做匀速直线运动，此时物块B所受的摩擦力为　  　N，若将A、B物块按图乙所示紧靠放在水平桌面上，用水平力F2推A，使它们一起做匀速直线运动，则推力F2=　  　N。

【答案】0；20

【解析】在甲图中，物体A、B在20N的水平拉力F1作用下，一起作匀速直线运动，AB没有发生相对运动或相对运动的趋势，所以物体B不受摩擦力，即摩擦力为0；以AB组成的整体为研究对象，AB做匀速直线运动，所以受到地面的摩擦力与拉力平衡，则摩擦力大小等于拉力的大小，为20N；在乙图中，若将A、B紧靠着放在水平桌面上，接触的粗糙程度不变，压力也不变，因此摩擦力也不变，使它们一起匀速运动，因此推力与此时的摩擦力为一对平衡力，推力的大小也为20N。