本章复习与测试教学设计和教学实录

考试内容

牛顿运动定律及其应用

超重和失重

单位制

要求

Ⅱ

Ⅰ

Ⅰ

2017·卷丙·T25 2016·卷甲·T25 2016·卷乙·T18 2016·卷丙·T24 2015·卷Ⅰ·T20 实验四：验证牛顿运动定律

2015·卷Ⅰ·T25 2015·卷Ⅱ·T20 2015·卷Ⅱ·T25 真题统计

命题规律

本章是高考的重点，单独考查多为选择题，与直、曲线运动、电磁学等知识点结合考查多为计算题．

本章是高考的重点，考查多元化．综合考查的几率大．牛顿运动定律与曲线运动、电磁学等知识点综合，突出物理知识在生活中应用的命题趋势较为强烈；同时动力学图象问题的分析也应给予足够的关注

第一节

牛顿第一、第三定律

一、牛顿第一定律

1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，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：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律．

(2)揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因．

1.判断正误

(1)亚里士多德利用“理想实验”得出“力是改变物体运动状态的原因”的观点．(

)

(2)英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了“牛顿第一、第二、第三定律”．(

)

(3)牛顿第一定律不是实验定律．(

)

(4)在水平面上运动的物体最终停下来，是因为水平方向没有外力维持其运动．(

)

提示：(1)×

(2)√

(3)√

(4)×

二、惯性

1．定义：物体具有保持原来匀速直线运动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，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．

3．普遍性：惯性是物体的本质属性，一切物体都有惯性．与物体的运动情况和受力情况无关．

2.如图所示，图甲中公交车减速行驶，图乙中公交车加速行驶．

(1)由图甲可知，公交车在减速，乘客由于惯性，相对车厢有________________，故乘客向前倾；由图乙可知，公交车在加速，乘客由于惯性，相对车厢有________________，故乘客向后倾．

(2)“图甲中公交车速度越大，急刹车时人倾斜越明显”，说明人的惯性和速度有关吗？

提示：(1)向前运动的速度

向后运动的速度

(2)与速度无关，只与质量有关．

三、牛顿第三定律

1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的．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．物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力．

2．牛顿第三定律

(1)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．

(2)表达式：F＝－F′

3.(1)由于作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以作用效果可以抵消，合力为零，这种认识对吗？为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

(2)人走在松软的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力，对吗？

________________________________________________________________________

提示：(1)不对．因为作用力与反作用力作用在两个物体上，不可相互抵消．

(2)不对．两力属于作用力与反作用力，大小相等．

对牛顿第一定律及惯性的理解

【知识提炼】

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：物体不受力时(实际上不存在)，与所受合外力为零时的运动状态表现是相同的．

2．惯性的两种表现形式

(1)物体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，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变．

【典题例析】

(2017·北京师大附中模拟)下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是(

) A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态

B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用

C．惯性定律与惯性的实质是相同的

D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大

[解析]

当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，A错误．由牛顿第一定律可知，力是

改变物体运动状态的原因，B正确．惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，C错误．物体的惯性与运动速度大小无关，D错误．

[答案]

B

对惯性和惯性定律的两点提醒

(1)惯性不是一种力，对物体受力分析时，不能把“惯性力”作为物体实际受到的力．

(2)惯性与惯性定律不同．惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体的受力情况、运动状态及所处的位置无关，其大小只取决于物体的质量，质量越大，惯性越大；惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律．

(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是(

)

A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性

B．没有力的作用，物体只能处于静止状态

C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性

D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动

解析：选AD.惯性是物体抵抗运动状态变化而保持静止或匀速直线运动状态的性质，选项A正确；没有力的作用，物体将处于静止或匀速直线运动状态，选项B错误；行星做匀速圆周运动是由于受太阳的引力作用，不是由于具有惯性，选项C错误；运动物体如果没有受到力的作用，将一直做匀速直线运动，选项D正确．

对牛顿第三定律的理解

【知识提炼】

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．相互作用力与平衡力的比较

受力物体

依赖关系

叠加性

力的性质

相同点

大小、

方向

作用力和反作用力

作用在两个相互作用的物体上

同时产生、同时消失

两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力

一定是同性质的力

一对平衡力

作用在同一物体上

不一定同时产生、同时消失

两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零

性质不一定相同

不同点

都是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

【典题例析】

(2017·乐山月考)如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是(

)

A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力

B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力

C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利

D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利

[审题指导]

由于是在冰面上“拔河”，冰面可看成是光滑的，不考虑摩擦力；又因绳子质量不计，则甲对绳的拉力与乙对绳的拉力总是大小相等、方向相反的，再用运动学关系来分析求解．

[解析]

甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力，选项A错误；绳静止时，甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是一对平衡力，选项B错误；若甲的质量比乙的质量大，则甲的加速度比乙的小，可知乙先到分界线，故甲能赢得“拔河”比赛的胜利，选项C正确；收绳速度的快慢并不能决定“拔河”比赛的输赢，选项D错误．

[答案]

C

应用牛顿第三定律需注意的三个问题

(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，不能涉及第三个物体．

【跟进题组】

考向1

作用力与反作用力的关系

1.2016年10月17日，中国载人航天飞船神舟十一号由长征2F遥11火箭发射升空，并进入预定轨道，与天宫二号太空实验室进行对接组成组合体．关于这次飞船与火箭上天的情形叙述正确的是(

) A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力

B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力

C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力

D．飞船进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用力

解析：选A.火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，因而选项B、C错误，选项A正确；火箭运载飞船进入轨道之后，飞船与地球之间依然存在相互吸引力，即飞船吸引地球，地球吸引飞船，这是一对作用力与反作用力，故选项D错

误．

考向2

用牛顿第三定律转换研究对象

2.如图所示为杂技“顶竿”表演，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

解析：选B.对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力Ff，由mg－Ff＝ma得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F′f、顶竿的人对竿的支持力FN，有Mg＋F′f＝FN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是作用力与反作用力，由牛顿第三定律得到竿对“底人”的压力大小F′N＝Mg＋F′f＝(M＋m)g－ma.B项正确．

1．(2017·湖北部分重点中学联考)伽利略和牛顿都是物理学发展史上最伟大的科学家，巧合的是牛顿就出生在伽利略去世后第二年．下列关于力和运动关系的说法中，不属于他们观点的是(

) A．自由落体运动是一种匀变速直线运动

B．力是使物体产生加速度的原因

C．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性

D．力是维持物体运动的原因

解析：选D.伽利略通过斜面实验以及逻辑推理证明自由落体运动是一种匀变速直线运动，A项不符合题意；牛顿第一定律表明力是产生加速度的原因、惯性是物体的固有属性，B、C项不符合题意；亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，D项符合题意．

2．关于惯性的大小，下列说法中正确的是(

) A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大

B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大

C．两个物体只要质量相同，那么惯性大小就一定相同

D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小

解析：选C.惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的速度、受力情况和所处位置均无关，故C正确．

3．牛顿在总结C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛

顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成了完整的牛顿力学体系．下列关于作用力和反作用力的说法正确的是(

) A．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力

B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡

C．人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力

D．物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等

解析：选D.由牛顿第三定律可知，作用力和反作用力同时产生，同时消失，A项错；压力和支持力作用在不同的两个物体上，而平衡力是作用在同一物体上的，B项错；作用力与反作用力等大反向，故人对车的作用力等于车对人的作用力，C项错；物体对地面的摩擦力大小等于地面对物体的摩擦力大小，D项对．

4.(2017·台州模拟)如图所示，有两个穿着溜冰鞋的人站在冰面上，当其中一个人A从背后轻轻推另一个人B时，两个人都会向相反方向运动，这是因为A推B时(

) A．A与B之间有相互作用力

B．A对B的作用在先，B对A的作用在后

C．B对A的作用力小于A对B的作用力

D．A对B的作用力和B对A的作用力是一对平衡力

解析：选A.A推B时A与B之间有相互作用力，作用力与反作用力同时产生、大小相等、方向相反，选项A正确，选项B、C、D错误．

5.一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，则此时箱子对地面的压力大小为多少？

解析：环在竖直方向上受力情况如图甲所示，其受重力mg和杆对它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力F′f.故箱子在竖直方向上受力情况如图乙所示，其受重力Mg、地面对它的支持力FN及环对它的摩擦力F′f.由于箱子处于平衡状态，可得：FN＝F′f＋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，则F′N＝FN＝Ff＋Mg.

答案：Ff＋Mg

一、单项选择题

1．16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元．在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是(

) A．四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快，这说明，物体受的力越大，速度就越大

B．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体不受力时的“自然状态”

C．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快

D．一个物体维持匀速直线运动，不需要力

解析：选D.亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，力越大，物体运动得越快，没有力的作用，物体将会逐渐停下来，故A、B、C项均是亚里士多德的观点，只有D项中说法与亚里士多德的观点相反．

2.2015年4月25日在西藏定日发生5.9级地震，如图所示，解放军某部出动直升机救助被困受伤灾民，若不考虑悬索质量，下列说法正确的是(

) A．只有在匀速吊起时，悬索对人的拉力才等于人对悬索的拉力

B．当加速吊起时，悬索对人的拉力大于人对悬索的拉力

C．当加速吊起时，悬索对飞机的拉力大于飞机对悬索的拉力

D．无论如何吊起，悬索对人的拉力都等于人对悬索的拉力

解析：选D.悬索对人的拉力和人对悬索的拉力是一对作用力与反作用力，在任何情况下大小都相等，故A、B错误，D正确；悬索对飞机的拉力和飞机对悬索的拉力是一对作用力和反作用力，且悬索中张力处处相等，故C错误．

3．下列说法正确的是(

) A．静止的物体一定不受力，受力的物体一定运动

B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用

C．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大

D．物体运动状态不变时有惯性，运动状态改变时没有惯性

解析：选B.受平衡力作用时，物体可能静止，也可能匀速运动，故A错误；运动状态改变时，物体一定受到了非平衡力，故B正确；惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，故C、D错误．

4．如图所示，质量相等的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了．则(

)

A．绳子对甲的拉力大小小于甲的重力大小

B．绳子对甲的拉力大小大于甲对绳子的拉力大小

C．乙拉断绳子前瞬间，绳子上的拉力大小一定小于乙的重力大小

D．乙拉断绳子前瞬间，绳子上的拉力大小一定大于乙的重力大小

解析：选D.由平衡条件可知，绳子对甲的拉力大小等于甲受到的重力大小，A错；由作用力与反作用力的关系可知绳子对甲的拉力大小等于甲对绳子的拉力大小，B错；乙能把绳子拉断，对于具有同样承受能力的绳子，说明乙拉断绳子前的瞬间绳子的拉力大小一定大于绳子的承受力，而甲拉的绳子能承受甲的重力，甲、乙质量相等，因此乙拉的绳子上的拉力大小一定大于乙的重力大小，C错，D对．

二、多项选择题

5．科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用．下列说法符合历史事实的是(

) A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变

B．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去

C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向

D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

解析：选BCD.亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，A错误；牛顿根据选项B中伽利略的观点和选项C中笛卡儿的观点，得出了选项D的观点，选项B、C、D正确．

6.(2017·昆明模拟)如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是(

) A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜

B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小

C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力

D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜

解析：选BD.物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，由于它们作用在不同的物体上，其效果可以不同．甲加速前进的

原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，B、D正确．

7.(2017·潍坊模拟)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗．现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车的运动情况，下列叙述正确的是(

) A．小车匀速向左运动

B．小车可能突然向左加速

C．小车可能突然向左减速

D．小车可能突然向右减速

解析：选BD.原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①原来小车向左运动，突然加速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出．②原来小车向右运动，突然减速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出，故B、D正确．

8．(2017·唐山模拟)跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法中正确的是(

) A．运动员对地面的压力大于运动员受到的重力

B．地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力

C．地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力

D．运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力

解析：选AB.运动员起跳的瞬间向上做加速运动，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma，故地面对运动员的支持力大于运动员的重力，由牛顿第三定律得运动员对地面的压力等于地面对运动员的支持力，选项A、B正确，C、D错误．

三、非选择题

9.如图所示，两块小磁铁质量均为

0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m.当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm.不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小．(g取10 N/kg) 解析：A受力如图1所示，由平衡条件得：

k(L－L0)－mg－F＝0

解得：F＝－4 N

故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上．

由牛顿第三定律得A对B的作用力

F′＝－F＝4 N，方向竖直向下

B受力如图2所示，由平衡条件得：

FN－mg－F′＝0

解得：FN＝9 N

由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N.

答案：9 N 10.如图所示，在台秤上放半杯水，台秤的示数G′＝50 N，另用挂在支架上的弹簧秤悬挂一边长a＝10 cm的正方体金属块，金属块的密度ρ＝3×103 kg/m3.当弹簧秤下的金属块平稳地浸入水中的深度b＝4 cm时，弹簧秤和台秤的示数分别为多少？(水的密度ρ水＝1×103 kg/m3，取g＝10 m/s2) 解析：由于金属块受到向上的浮力作用，弹簧秤的示数减小．浮力的反作用力作用于水，从而使台秤的示数增大．金属块的受力情况如图所示，因金属块静止，根据受力平衡，有：FT＝G－F浮

又因G＝ρa3g＝30 N

F浮＝ρ水gV排＝ρ水ga2b＝4 N，

故FT＝30 N－4 N＝26 N，

即弹簧秤的示数为26 N，

台秤的示数由于浮力的反作用力增加了F′＝4 N，所以台秤的示数为：FN＝G′＋F′＝54 N.

答案：26 N

54 N 四、选做题

11.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．容器中的水和铁球、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：选A.因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的水球的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时铁球相对小车向左运动．同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动．

12．如图所示为英国人阿特伍德设计的装置，不考虑绳与滑轮的质量，不计轴承、绳与滑轮间的摩擦．初始时两人均站在水平地面上，当位于左侧的甲用力向上攀爬时，位于右侧

的乙始终用力抓住绳子，最终至少一人能到达滑轮．下列说法中正确的是(

)

A．若甲的质量较大，则乙先到达滑轮

B．若甲的质量较大，则甲、乙同时到达滑轮

C．若甲、乙质量相同，则乙先到达滑轮

D．若甲、乙质量相同，则甲先到达滑轮

解析：选A.由于滑轮光滑，甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力，若甲的质量大，则由甲拉绳子的力等于乙受到的绳子拉力，得甲攀爬时乙的加速度大于甲，所以乙会先到达滑轮，选项A正确，选项B错误；若甲、乙的质量相同，甲用力向上攀爬时，甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力，甲、乙具有相同的加速度和速度，所以甲、乙应同时到达滑轮，选项C、D错误．