第三章 牛顿运动定律 考 纲 展 示 高 考 瞭 望 知识点 要求 牛顿运动定律及其应用 Ⅰ 第三章 牛顿运动定律 考　纲　展　示 高　考　瞭　望 知识点 要求 牛顿运动定律及其应用 Ⅰ 1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二、第三定律和受力分析方法解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理． 2.有关本章内容高考命题的题型有选择题、计算题．高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系． 3.本章是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，预计2011年高考中，本章内容仍将为命题的重点和热点，考查要求的程度往往层次较高 （实验、探究）加速度与物体质量、物体受力的关系 Ⅱ

第1讲 牛顿运动定律 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． 第1讲 牛顿运动定律 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：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 ． 匀速直线运动 静止 匀速直线运动 静止 惯性大 惯性小

1．一物体静止在水平粗糙地面上，先用一个较小的力F1水平拉物体，没有拉动，再用一个较大的力F2水平拉物体，物体运动起来，由此能否说明物体惯性的大小与力的大小有关？ 提示：物体能否被拉动取决于拉力是否克服了物体与地面间的最大静摩擦力，与物体的惯性无关，惯性的大小仅与质量有关，质量不变时，物体的惯性就不会变化．

1．对惯性的理解 (1)惯性的表现形式 ①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(静止或匀速直线运动)． ②物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．惯性大，物体运动状态难以改变；惯性小，物体运动状态容易改变． (2)惯性的量度 惯性是物体本身的一种属性，质量是惯性的唯一量度，惯性与物体的受力情况、运动状态等其他因素无关．

2．牛顿第一定律有哪些重要意义？ (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， 即物体总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质． (2)揭示了力的本质 力是改变运动状态的原因，不是维持运动状态的原因，例如，运动的物体逐渐减速直至停止，不是因为不受力，而是因为受到了阻力． (3)揭示了不受力作用时物体的运动规律

1．下列关于惯性的各种说法中，你认为正确的是(　　) A．抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的 B．在完全失重的情况下，物体的惯性将消失 C．把手中的球由静止释放后，球能竖直加速下落， 说明力是改变物体惯性的原因 D．材料不同的两个物体放在地面上，用一个相同的水平力分别推它们， 则难以推动的物体惯性大 解析：抛出去的标枪、手榴弹等因有惯性要继续向前运动，A正确；质量是 物体惯性大小的量度，不会因失重而改变，B、C均错误；因两物体材料不 同，物体与地面的动摩擦因数不同，故用同样的水平力推不动的，不一定是 质量大的，D错误． 答案：A

1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是 的，一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这一个物体也施加了力． 2．内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ，方向 ，作用在 直线上． 相互 相等 相反 同一条

2．作用力和反作用力有哪些相同点和不同点？ 提示：作用力与反作用力有“三同”“三不同”． 三同 三不同

一对相互作用力和一对平衡力的比较 一对作用力和反作用力 一对平衡力 作用对象 两个物体 同一个物体 作用时间 同时产生，同时消失 不一定同时产生或消失 力的性质 一定是同性质的力 不一定是同性质的力 力的效果 不会抵消 抵　消 力的关系 大小相等，方向相反且共线 大小相等方向相反且共线

2. 如图3－1－1所示，运动员站在水平跳台上，图中F1表示人对跳台的压力，F2表示跳台对人的支持力，则下列说法中正确的是(　　) A．F1就是人的重力 B．F2是由于跳台的形变而产生的 C．F1是由于跳台的形变而产生的 D．F1和F2大小相等，方向相反，是一对平衡力 解析：F1是人对跳台的压力，是人的形变产生的，A、C不正确；F2是跳台 对人的支持力，是跳台形变产生的，B正确；F1和F2是一对相互作用力和反 作用力，D不正确． 答案：B

1．内容：物体的加速度跟作用力成 ，跟物体的质量成 ． 2．表达式： . 3．力的单位：当质量m的单位是 、加速度a的单位是 时，力F的单位就是N，即1 kg·m/s2＝1 N. 4．物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受 的关系，且这种关系是瞬时的． 正比 反比 F＝ma kg m/s2 合外力

5．适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面 或 运动的参考系)． (2)牛顿第二定律只适用于 物体(相对于分子、原子)、 运动(远小于光速)的情况． 静止 匀速直线 宏观 低速

牛顿第二定律的性质 同向性 公式F＝ma是矢量式，任一时刻，F合与a同向 瞬时性 a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受合外力 因果性 F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力 同一性 有三层意思：①加速度a相对同一惯性系(一般指地面) ②F＝ma中，F、m、a对应同一物体或同一系统 ③F＝ma中，各量统一使用国际单位 独立性 分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即：Fx＝max，Fy＝may

3．(2010·龙岩模拟)设想能创造一理想的没有摩擦力的环境，用一个人的力量去推一万吨巨轮，则从理论上可以说(　　) A．巨轮惯性太大，所以完全无法推动 B．一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个加速度 C．由于巨轮惯性很大，施力于巨轮后，要经过很长一段时间后才会产生一个明显的加速度 D．由于巨轮惯性很大，施力于巨轮后，要经过很长一段时间后才会产生一个明显的速度 答案：BD

4．放在水平面上的一物体重45 kg，现用90 N的水平推力推该物体，此时物体的加速度为1. 8 m/s2 A．1.8 m/s2 B．0.2 m/s2 C．2 m/s2 D．1.8 m/s2 解析：用90 N的水平推力时：F－Ff＝ma1，得到Ff＝9 N，撤掉水平推力后，物体所受合外力等于摩擦力，因此Ff＝ma2，得到加速度的大小为a2＝0.2 m/s2. 答案：B

【例1】 一天，下着倾盆大雨．某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了. 列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的(　　) 解析：列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C一致． 答案：C

(1)若列车正在出站，则水面的形状与哪个选项一致？ (2)若水面形状与选项A中相同，说明列车的运动状态是怎样的？ 解析：(1)列车出站时速度增加，水由于惯性仍要保持原来较小的速度，故形成选项B中的液面形状． (2)液面水平，说明列车的运动状态没有变化，则列车可能处于静止状态或匀速直线运动状态． 答案：(1)B　(2)静止或匀速直线运动

解决此类问题的关键是：①一切物体都具有惯性；②力是改变物体运动状态的原因． 1－1　在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，下列说法正确的是(　　) A．若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进 　　 B．若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进 C．磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动 　　 D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动

解析：若磁悬浮列车减速，磁悬浮列车运动的速度变小了，而小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要大于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向前滚．反之，当磁悬浮列车加速时，磁悬浮列车运动的速度变大了，而小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要小于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向后滚．由以上分析可知，选项B、C正确． 答案：BC

【例2】 下列说法正确的是(　　) A．走路时，只有地对脚的作用力大于脚蹬地的力时，人才能往前走 B．走路时，地对脚的作用力与脚蹬地的力总是大小相等，方向相反的 C．物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的10倍， 则A对B的作用力大于B对A的作用力 D．以卵击石，石头没有损伤而鸡蛋破了， 是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力

解析：地对脚的作用力与脚蹬地的力是作用力和反作用力，由牛顿第三定律，这两个力总是大小相等、方向相反的，A不正确，B正确．物体A对B的作用力总是等于B对A的作用力，与A、B两物体的质量无关，C不正确．以卵击石时，鸡蛋对石头的作用力等于石头对鸡蛋的作用力，但鸡蛋的承受能力较小，所以鸡蛋会破，D不正确． 答案：B

作用力和反作用力的关系： ①与物体的运动状态及如何作用无关． ②作用力与反作用力总是大小相等，方向相反．

2－1如图3－1－2所示，两车厢的质量相同，其中有一个车厢内有一人拉动绳子使车厢相互靠近，若不计绳子质量及车与轨道间的摩擦，下列对于哪个车厢有人的判断正确的是(　　) A．绳子拉力较大的那一端车厢里有人 B．先开始运动的车厢内有人 C．先到达两车中点的车厢内没人 D．不去称质量，无法确定哪个车厢内有人 答案：C

【例3】如图3－1－3所示．一静止斜面MN与水平面的倾角α＝30°，斜面上有一质量为m的小球P，Q是一带竖直推板的直杆，其质量为3m 【例3】如图3－1－3所示．一静止斜面MN与水平面的倾角α＝30°，斜面上有一质量为m的小球P，Q是一带竖直推板的直杆，其质量为3m.现使竖直杆Q以水平加速度a＝0.5g水平向右匀加速直线运动，从而推动小球P沿斜面向上运动．小球P与直杆Q及斜面之间的摩擦均不计，直杆Q始终保持竖直状态，求该过程中： (1)小球P的加速度大小；(2)直杆Q对小球P的推力大小．

解析：对小球P进行受力分析，受力图如右图所示，根据牛顿第二定律可得 aPcos 30°＝a，联立以上各式解得aP＝ g， . 答案：(1) g　(2) mg

用牛顿第二定律解题时，通常有以下两种方法： 1．合成法 若物体只受两个力作用而产生加速度时，利用平行四边形定则求出两个力的合外力方向就是加速度方向．特别是两个力互相垂直或相等时，应用力的合成法比较简单． 2．分解法 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法．分解方式有两种： (1)分解力：一般将物体受到的各个力沿加速度方向和垂直于加速度方向分解，则：F合x＝ma(沿加速度方向)，F合y＝0(垂直于加速度方向)． (2)分解加速度：当物体受到的力相互垂直时，沿这两个相互垂直的方向 分解加速度．

3－1如图3－1－4甲所示，小车上固定着三角硬杆，杆的端点固定着一个质量为m的小球．杆对小球的作用力的变化如图乙所示，则关于小车的运动说法中正确的是(杆对小球的作用力由F1至F4变化)(　　) A．小车向右做匀加速运动 B．小车由静止开始向右做变加速运动 C．小车的加速度越来越大 D．小车的加速度越来越小

解析：对小球进行受力分析，小球受竖直向下的重力和杆对球的弹力，作出二力的合力的力的图示，就可判断出合力始终是增大的，因此小球的加速度始终增大．作图时必须注意合力的方向始终沿水平方向．车和小球是个整体，因此小车的加速度也是越来越大的．故选项C正确． 答案：C

3－2如图3－1－5所示，车内绳AB与绳BC拴住一小球，BC水平，车由原来的 静止状态变为向右加速直线运动，小球仍处于图中所示的位置，则(　　) A．AB绳、BC绳拉力都变大 　 B．AB绳拉力变大，BC绳拉力变小 C．AB绳拉力变大，BC绳拉力不变 　 D．AB绳拉力不变，BC绳拉力变大 解析：如图，车加速时，球的位置不变，则AB绳拉力沿竖直方向的分力仍为 cos θ，且等于重力G，即 ，故FT1不变．向右的加速度只能是由BC绳上增加的拉力提供，故 增加，所以D正确． 答案：D

第二十二届世界大学生冬季运动会自由滑比赛中，中国小将张丹/张昊毫无争议地再夺第一名，为中国队夺得第一枚本届大冬会金牌．花样滑冰表演刚开始时他们静止不动，如图3－1－6所示，随着优美的音乐响起，他们在相互猛推一下后分别向相反方向运动，假定两人的冰刀与冰面间的动摩擦因数相同，已知张丹在冰面上滑行的距离比张昊滑行得远，这是由于(　　)

A．在推的过程中，张丹推张昊的力小于张昊推张丹的力 B．在推的过程中，张丹推张昊的时间等于张昊推张丹的时间 C．在刚分开时，张丹的初速度大于张昊的初速度 D．在分开后，张丹的加速度的大小大于张昊的加速度的大小

【错因分析】 错解1 对牛顿第三定律认识不清，认为两人相互作用的时间关系不能确定，容易漏选B； 错解2　对牛顿第二定律运用不当，不能充分理解“两人的冰刀与冰面间的动摩擦因数相同”的含义，从而不能正确分析两人加速度的大小，错误地根据“张丹在冰面上滑行的距离比张昊滑行得远”而选择D.

【正确解答】 解析：张丹和张昊相互推的过程中，两人的推力属作用力和反作用力．根据牛顿第三定律，它们大小相等、方向相反、作用时间相同；由牛顿第二定律可以分析，F＝ma，两人与冰面间的动摩擦因数μ相同，分开后二人的加速度大小相等，都是a＝μg；根据运动学公式0－ ＝－2ax(也可以根据动能定理来求解0－ ＝－mgμx)容易理解，张丹之所以滑行的距离比张昊滑行得远，是因为二人分开时张丹获得的初速度较大．经过以上分析可见，本题的正确答案是B、C. 答案：BC

【题后反思】 对牛顿运动定律的认识不够是分析问题出现失误的关键，容易失误的焦点主要是对牛顿第二定律的瞬时性、方向性以及作用力和反作用力的等值性、等时性、相互性的理解. 点击此处进入 作业手册