第三单元　牛顿运动定律
要点探究
第三单元 │ 知识框架
第三单元 │ 考试说明
牛顿运动定律是经典物理学中最基本、最重要的规律，也是高考命题的热点．高考对本单元的命题特点是：
1．主要考查惯性的概念、运动和力的关系、超重和失重、运用牛顿定律分析和计算等内容．考题覆盖面大、综合性强，经常结合运动学、电场、图象等知识综合命题．
2．以生产、生活实际为背景，联系交通、体育、科技信息等命题是高考的趋势，考查运用知识的能力和解决实际问题的能力．
第三单元 │ 复习策略
本单元是经典力学的基础，建议复习时重点突破以下两点：
1．理解概念规律：特别是注意理解惯性、超重和失重、牛顿运动定律等重要的概念和规律．
2．掌握解题方法：能全面准确地对研究对象进行受力分析和运动分析．
第三单元 │ 知识框架
第12讲 牛顿第一定律、牛顿第三定律
一、牛顿第一定律
一切物体总保持______________状态或________状态，除非作用在它上面的力________它改变这种状态．
二、惯性
1.定义：一切物体都有保持_____________状态或________状态的性质． 
2.惯性的量度：________是物体惯性大小的唯一量度．________大的物体惯性大，________小的物体惯性小． 
3.普遍性：惯性是物体固有的属性，一切物体都有惯性.
第12讲 │ 考点整合
匀速直线运动
静止
迫使
匀速直线运动
静止
质量
质量
质量

三、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________，方向________，作用在____________．
2.表达式：F甲对乙＝－F乙对甲，负号表示__________．
3.意义：揭示了相互作用力的关系．
相等
相反
同一直线上
方向相反
第12讲 │ 考点整合

1.牛顿第一定律的意义
(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．
►　探究点一　对质点、参考系概念的理解
第12讲 │ 要点探究
(3)指出了不受力作用时物体的运动规律
该定律揭示了物体不受任何外力时的运动状态，而不受外力的物体是不存在的，因此该定律描述的是一种理想情况．物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的，所以不能把它当成牛顿第二定律在F＝0时的特例．
2.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
第12讲 │ 要点探究
(2)惯性的量度
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．
温馨提示：
(1)牛顿第一定律是以伽利略理想实验为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的，它不是实验定律．
(2)惯性不是力，它和力是两个不同的概念．
(3)惯性定律与惯性不同．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、运动快慢无关，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．
第12讲 │ 要点探究
例1　[2010·晋中模拟] 在物理学发展史上，伽利略、牛顿等许许多多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献．以下选项中符合他们观点的是(　　)
A.人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方
B.两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，这说明：物体受的力越大则速度就越大
C.两物体从同一高度做自由落体运动，较轻的物体下落较慢
D.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”
第12讲 │ 要点探究
A　
[解析] 人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，由于惯性，人具有起跳时车的速度，但由于车是加速的，故人将落在起跳点的后方，这正是伽利略、牛顿的观点，亚里士多德却认为力是维持物体运动的原因，物体受力大运动就快，所以才有轻的物体下落较慢及静止状态才是物体不受力时的“自然状态”等错误看法．只有A选项是伽利略、牛顿的观点，故只有A正确．
第12讲 │ 要点探究
[点评] 对物理学史中物理学家的基本观点，高考偶有考查，但都比较简单．关键是要仔细审题，防止出现低级失误．对于惯性概念的考查，如果情景较为复杂，惯性的效果不够明显，也可能是求解的难点，如下面的变式题．
第12讲 │ 要点探究
根据牛顿运动定律，以下选项中正确的是(　　)
A.人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位置
B.人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
C.人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
D.人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
变式题
第12讲 │ 要点探究
[解析] 人竖直向上高高跳起后，由于惯性，跳起时具有与车厢相同的速度，所以当人在静止的或沿直线匀速前进的车厢内跳起后，均将落在车厢内原来的位置；而在沿直线加速前进的车厢内，将落在起跳点的后方；在沿直线减速前进的车厢内，将落在起跳点的前方．
第12讲 │ 要点探究
C
►　探究点二　对牛顿第三定律的理解
牛顿第三定律给出了力的作用的相互性，明确了作用力和反作用力的关系．对牛顿第三定律的理解要做好以下两方面的比较．
第12讲 │ 要点探究
1.作用力和反作用力的比较
第12讲 │ 要点探究
2.作用力与反作用力和一对平衡力的区别
第12讲 │ 要点探究
例2　2010年6月跳水世界杯上吴敏霞、何姿在女子双人3米板上夺冠．据统计，双人项目自1995开始进入跳水世界杯，至今九届比赛共36枚金牌中，中国队共夺得了其中的33个冠军，展示了在双人项目上的强势．如图12－1所示为运动员跳水前的起跳动作．下列说法正确的是(　　)
A.运动员受到弹力的直接原因是运动员发生了形变
B.运动员所受的支持力和重力是一对平衡力
C.运动员能跳得高的原因之一，是因为她对
板的作用力远大于板对他的作用力
D.运动员能跳得高的原因之一，是因为板对
她的作用力大于他的重力
图12－1
第12讲 │ 要点探究
D　
[解析] 跳板发生了形变，要恢复原状，则要对运动员产生向上的弹力，A正确．运动员所受的支持力和重力大小不相等，不是一对平衡力，B错误．运动员能跳得高的原因之一，是因为板对他的作用力大于他的重力，C错误、D正确．
第12讲 │ 要点探究
[点评] 不能错误地认为：运动员能跳得高，原因是运动员对板的作用力远大于板对运动员的作用力，实际上此二力是一对作用力与反作用力，二者大小相等．诸如此类的错误观点如：马拉车，车前进的原因是马拉车的力大于车拉马的力；鸡蛋碰石头，鸡蛋碎的原因是石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力等．
第12讲 │ 要点探究
第12讲 │ 要点探究
图12－2
变式题
[解析] 大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等．而且同时产生，同时变化，同时消失．
第12讲 │ 要点探究
A
[点评] 做物理题要依据物理规律，本题研究的是两个物体之间的相互作用力的关系，解答时应根据牛顿第三定律分析，绝不能根据日常生活中的一些片面的表面经验解题，如本题现象中认为大人对小孩的拉力大于小孩对大人的拉力．
第12讲 │ 要点探究
►　探究点三　利用牛顿第三定律转换研究对象
求解某力时，如果直接研究其受力物体，因受力情况复杂或未知量太多，不能求解时，可以反过来求其反作用力，然后再根据牛顿第三定律求解．这样，牛顿第三定律会起到非常重要的转换研究对象的作用，使得我们对问题的分析思路更灵活、更广阔．例如：人从高处跳下，求落地瞬间人对地面的平均作用力，可以通过求落地瞬间地面对人的平均作用力来实现．
第12讲 │ 要点探究
例3　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12－3所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱子对地面压力大小为多少？
图12－3
第12讲 │ 要点探究
Mg＋f　
[解析] 环在竖直方向上受重力及杆给它的竖直向上的摩擦力f，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f′，故箱子在竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′，受力情况如图乙所示，由平衡条件知：
N＝Mg＋f′
f＝f′
再由牛顿第三定律可得箱子对地面的压力为
N′＝N＝Mg＋f
第12讲 │ 要点探究
[点评] 箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是作用力与反作用力，因此只要以箱子为研究对象求出地面对箱子的支持力即可得到答案．请看下面以生活实际为背景的变式题
第12讲 │ 要点探究
变式题
吊在大厅天花板上的吊扇的总重力为G，静止时吊杆对吊环的拉力大小为F1，当接通电源，让扇叶转动起来后，吊杆对吊环的拉力大小为F2，则有(　　)
图12－4
A.F1＝G，F2＝F1
B.F1＝G，F2>F1
C.F1＝G，F2D.F2＝G，F2>F1
第12讲 │ 要点探究
C
[解析] 电风扇静止时受力如图甲所示．当电风扇转动起来以后，扇叶把空气推向下方，即扇叶对其下方的空气有向下的力，由牛顿第三定律可知：空气对扇叶同时也有向上的力，因此电风扇在竖直方向上受到3个力的作用，即：竖直向下的重力G、吊杆对电风扇的竖直向上的拉力F2和空气对电风扇向上的力F，受力如图乙所示．所以，电风扇转动后吊杆对电风扇的拉力一定要比静止的时候小．
第12讲 │ 要点探究