2022届高考物理一轮复习 第10讲 牛顿三大运动定律 课件

这是一份2022届高考物理一轮复习 第10讲 牛顿三大运动定律 课件，共34页。PPT课件主要包含了匀速直线运动，加速度，伽利略的理想实验，物理关系，牛顿第三定律，同一条直线上，ABD，相互作用力的特点等内容，欢迎下载使用。
一、牛顿第一定律　惯性
1.牛顿第一定律(1)内容：一切物体总保持_______________状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。(2)意义：①揭示了物体的固有属性：一切物体都有______，因此牛顿第一定律又叫______定律；②揭示了运动与力的关系：力不是_______物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生_________的原因。
2.惯性(1)定义：物体具有的保持原来_______________状态或静止状态的性质。(2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性____，质量小的物体惯性______。(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况_______。
(1)特点：实践操作(实验)＋逻辑推理(数学演算)。(2)作用：提出力不是维持物体运动的原因。伽利略是物理理想实验的开拓者。理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验，可以完美地解释物理学规律或理论。
【典例1】 (2020·四川宜宾市上学期一诊)下列说法符合史实的是(　　)A. 伽利略提出力是维持物体运动的原因B.亚里士多德猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证C.笛卡尔通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持D.牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动 解析　亚里士多德提出力是维持物体运动的原因，故A错误；伽利略用数学和逻辑推理得出了自由落体的速度与下落时间成正比，故B错误；伽利略利用“理想斜面实验”发现了物体的运动不需要力来维持，推翻了“力是维持物体运动的原因”的观点，故C错误；牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度，产生加速度，而不仅仅是使之运动，故D正确。
二、牛顿第二定律　力学单位制
1.牛顿第二定律(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成_______，跟它的质量成______，加速度的方向跟作用力的方向_______。(2)表达式：F＝______。(3)适用范围①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面______或______________的参考系。②牛顿第二定律只适用于______物体(相对于分子、原子等)、_______运动(远小于光速)的情况。
2.力学单位制(1)单位制：______单位和______单位一起就组成了单位制。(2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是_______、_______、_______，单位分别是_____、________、_____。(3)导出单位：由基本量根据__________推导出来的其他物理量的单位。
【典例2】 (多选)关于运动状态与所受外力的关系，下列说法中正确的是(　　)A.物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变B.物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变C.物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态D.物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同
1.作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是_______的，当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力与反作用力。2.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向_______。作用在_________________。3.表达式：F＝－F′。
【典例3】 某物体静止在水平桌面上，下列对它的描述正确的是(　　)A.桌面对物体支持力的大小等于物体重力的大小，这两个力是一对平衡力B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力C.物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力解析　某物体静止在水平桌面上，桌面对物体支持力的大小等于物体重力的大小，作用在同一物体上，这两个力是一对平衡力，故A正确，B错误；物体对桌面的压力不是重力，它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同，它们也不是同种性质的力，故C错误；物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，故D错误。
考点一　牛顿第一定律的理解
1.理想化状态牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。如果物体所受的合力等于零，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体保持静止状态或匀速直线运动状态。2.明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性——惯性，即物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。
3.揭示了力与物体运动状态的关系力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。4.与牛顿第二定律的关系牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。力是如何改变物体运动状态的问题由牛顿第二定律来回答。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。
【典例4】如图2所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从横杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力，则运动员(　　)
A.起跳时脚对滑板的作用力斜向后B.在空中水平方向先加速后减速C.越过杆后落在滑板的后方D.越过杆后仍落在滑板上起跳的位置解析　由于运动员相对于滑板竖直向上起跳，与滑板在水平方向无力的作用，故二者水平方向速度始终相同，越过杆后仍落在滑板上起跳的位置，选项D正确。
【变式1】)在研究运动和力的关系时，伽利略设计了著名的理想斜面实验(如图所示)，将可靠的事实和逻辑推理结合起来，能更深刻地反映自然规律。下面给出了伽利略斜面实验的五个事件，请对事件的性质进行判断并正确排序：在A点由静止释放的小球，①若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点；②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点；③若没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点；④若没有摩擦时当另一斜面水平放置时，小球将沿水平面一直运动下去；⑤不能滚到另一斜面与A点等高的C点。以下正确的是(　　)
A.事实⑤→事实②→推论①→推论③→推论④B.事实⑤→事实②→推论③→事实①→推论④C.事实⑤→事实②→事实①→推论③→推论④D.事实⑤→事实②→推论①→事实③→推论④
解析　根据实验事实⑤斜面不光滑，在A点由静止释放的小球不能滚到另一斜面与A点等高的C点，事实②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于与A点等高的C点，得出实验结果：如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度，即①，进一步假设若减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度，即得出③，没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续匀速运动，即④，故A正确，B、C、D错误。
解析　惯性只与质量有关，与速度无关，A、C项错误；失重或重力加速度发生变化时，物体质量不变，惯性不变，所以B项错误，D项正确。
考点二　牛顿第二定律的理解和应用
1.牛顿第二定律的理解
2.解题思路和关键(1)取研究对象进行受力分析。(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力。(3)根据F合＝ma求物体的加速度a。
【典例5】 (多选)(2020·河南省顶尖名校4月联考)如图所示，轻质弹簧上端固定，不挂重物时下端位置在C点；在下端挂一个质量为m的物体(可视为质点)后再次保持静止，此时物体位于A点；将物体向下拉至B点后释放。关于物体的运动情况，下面说法中正确的是(　　 )
A. 物体由B到A的运动过程中，物体的加速度一直在减小B.物体由B到A的运动过程中，物体的速度一直在增大C.物体由B到C的运动过程中，物体的加速度一直在增大D.物体由B到C的运动过程中，物体的速度先增大后减小
解析　物体在A点处于平衡状态，从B到A过程中，弹簧弹力大于重力，根据牛顿第二定律可知，物体将向A加速运动，随着弹簧形变量的减小，物体加速度将逐渐减小，当到达A时弹力等于重力，物体速度达到最大，然后物体将向C做减速运动，从A到C过程中，弹簧弹力逐渐减小，因此物体做减速运动的加速度逐渐增大，故从B到C整个过程中，物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小，故A、B、D正确，C错误。
【变式3】 关于速度、加速度和合力之间的关系，下述说法正确的是(　　)A.做匀变速直线运动的物体，它所受合力是恒定不变的B.做匀变速直线运动的物体，它的速度、加速度、合力三者总是在同一方向上C.物体受到的合力增大时，物体的运动速度一定增大D.物体所受合力为零时，一定处于静止状态解析　做匀变速直线运动的物体，加速度恒定不变，由牛顿第二定律知，它所受合力是恒定不变的，故A正确；由牛顿第二定律可知加速度与合力方向相同，与速度不一定在同一方向上，故B错误；物体受到的合力增大时，加速度一定增大，物体的运动速度变化一定加快，而速度不一定增大，故C错误；物体所受合力为零时，物体的加速度一定等于零，速度不一定为零，故D错误。
【变式4】 (2020·安徽庐巢七校联盟第三次联考)如图6所示，用轻质弹簧将篮球拴在升降机底板上，此时弹簧竖直，篮球恰好与光滑的侧壁和光滑的倾斜天花板接触，在篮球与侧壁之间装有压力传感器，当升降机沿竖直方向运动时，压力传感器的示数逐渐增大，某同学对此现象给出了下列分析与判断，其中可能正确的是(　　)A.升降机正在匀加速上升B.升降机正在匀减速上升C.升降机正在加速下降，且加速度越来越大D.升降机正在减速下降，且加速度越来越大
考点三　牛顿第三定律的理解与应用
2.一对平衡力与作用力、反作用力的比较
【典例7】新华社西昌3月10日电“芯级箭体直径9.5米级、近地轨道运载能力50吨至140吨、奔月转移轨道运载能力15吨至50吨、奔火(火星)转移轨道运载能力12吨至44吨……”这是我国重型运载火箭长征九号研制中的一系列指标，已取得阶段性成果，预计将于2030年前后实现首飞。火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力。下列观点正确的是(　　)A. 喷出的燃气对周围空气的挤压力就是火箭获得的推力B.因为喷出的燃气挤压空气，所以空气对燃气的反作用力就是火箭获得的推力C.燃气被喷出瞬间，火箭对燃气的作用力就是火箭获得的推力D.燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力就是火箭获得的推力解析　喷出的燃气对周围空气的挤压力，作用在空气上，不是火箭获得的推 力，故A错误； 空气对燃气的反作用力，作用在燃气上，不是火箭获得的推力，故B错误；燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力作用在火箭上，是火箭获得的推力，故C错误，D正确。
【变式5】 (2020·浙江衢州、湖州、丽水三地市4月教学质量监测)在2020年的春节晚会上，杂技《绽放》表演了花样飞天，如图7是女演员举起男演员的一个场景，两位杂技演员处于静止状态。下列说法正确的是(　　)
A.水平地面对女演员的支持力等于两演员的重力之和B.水平地面对女演员的摩擦力水平向右C.女演员对男演员的作用力大于男演员对女演员的作用力D.女演员对男演员的作用力小于男演员对女演员的作用力
解析　由题可知，男、女演员处于静止状态，二者与地面之间没有相对运动的趋势，即地面对女演员没有摩擦力作用，二者整体受到重力和地面对其的支持力作用，根据共点力的平衡条件可知，水平地面对女演员的支持力等于两演员的重力之和，故A正确，B错误；女演员对男演员的作用力与男演员对女演员的作用力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知，二者大小相等、方向相反，故C、D错误。
【变式6】 (多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是(　　)A.水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力B.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力C.水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力解析　水平力F与墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，选项A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，这两个力是一对平衡力，选项B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，选项C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，选项D正确。
牛顿第三定律在受力分析中的应用由于作用力与反作用力的关系，当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力。如求压力时，可先求支持力。
【典例8】 (2020·河北邢台市质检)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。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，重力加速度为g，则此时箱子对地面的压力大小为(　　)A.Mg＋Ff B.Mg－FfC.Mg＋mg D.Mg－mg
解析　环在竖直方向上受重力及箱子内的杆给它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示。根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力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Ff′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg。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FN′＝Mg＋Ff，故选项A正确。
【变式7】 如图所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体使其沿斜面向下匀速运动，斜面体始终静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)A.斜面体对地面的摩擦力大小为Fcs θB.斜面体对地面的压力为(M＋m)gC.物体对斜面体的摩擦力的大小为FD.斜面体对物体的作用力竖直向上