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第1节 牛顿运动定律
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)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
(2)指出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。[注1]
二、惯性
1.定义:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
2.性质:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的固有属性,与物体的运动情况和受力情况无关。[注2]
3.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。 三、牛顿第二定律 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正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
(2)表达式:F＝ma。[注3] 2.单位制 (1)单位制
由基本单位和导出单位一起组成了单位制。 (2)基本单位 [注4]
在力学范围内,国际单位制规定质量、长度和时间为三个基本量,它们的单位千克、米和秒为基本单位。
(3)导出单位
由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 四、牛顿第三定律
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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,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叫做作用力和反作用力。
2.牛顿第三定律
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。[注5]
【注解释疑】
[注1] 牛顿第一定律并不是牛顿第二定律在加速度等于零时的特例。
[注2] 当物体不受力或所受合力为零时,惯性表现为保持原来的运动状态不变；当物体受到合力不为零时,惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。
[注3] 应用F＝ma进行计算时,各量必须使用国际单位制中的单位。
[注4] “基本量”既可以采用国际单位制中的单位,也可以采用其他单位制中的单位,如厘米、英寸、斤等常用单位,并且不同的单位制规定的基本量不尽相同。
[注5] 可简记为:异体、等大、反向、共线。
【基础自测】
一、判断题
(1)牛顿第一定律指出,当物体受到的合外力为零时,物体将处于静止状态。(×) (2)运动的物体惯性大,静止的物体惯性小。(×)
(3)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。(×)
(4)物体所受的合外力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小。(√) (5)千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。(×) (6)作用力与反作用力的效果可以相互抵消。(×)
(7)人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力。(×) 二、选择题
1.[人教版必修1 P70 T1改编](多选)下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是( ) A.飞机投弹时,当目标在飞机的正下方时投下炸弹,能击中目标 B.地球自西向东自转,人向上跳起来后,还会落到原地 C.安全带的作用是防止汽车刹车时,人由于惯性而发生危险
D.有的同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力
解析:选BC 飞机在目标正上方投弹时,由于惯性,炸弹会落在目标的前方,A错误；地球
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自西向东自转,人向上跳起后,由于惯性,还会落在原地,B正确；汽车刹车时,由于惯性,人会向前冲,安全带可以防止人的前冲,C正确；物体被向上抛出后,在空中向上运动是由于惯性,D错误。
2.[鲁科版必修1 P113T1](多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是( ) A.加速度与合力的关系是瞬时对应关系,即a与F同时产生、同时变化、同时消失 B.加速度的方向总是与合外力的方向相同
C.同一物体的运动速度变化越大,受到的合外力也越大 D.物体的质量与它所受的合外力成正比,与它的加速度成反比
解析:选AB 同一物体的运动速度变化大,加速度不一定大,所受的合外力也不一定大,C错误；物体的质量由物体本身决定,与合外力、加速度无关,D错误。
3.[粤教版必修1 P102T3改编]在国际单位制(简称SI)中,力学和电学的基本单位有:m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)。导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为( )
A.m2·kg·s4·A1 C.m2·kg·s2·A1
－
－
－
－
B.m2·kg·s3·A1 D.m2·kg·s1·A1
－
－
－－
kg·m2·s－2W1 J1 N·m1·
解析:选B 根据U＝q,q＝It得1 V＝＝＝＝1·m2·kg·s－3·A－1,
1 A·s1 A·s1·A·s故选项B正确。
4.[粤教版必修1 P71 T1]沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭,泥炭是沼泽地积累的植物残体,它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷。若人下陷的过程是先加速后匀速运动,下列判断正确的是( )
A.加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对他的支持力 B.加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对他的支持力 C.人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对他的支持力 D.人对沼泽地的压力大小总等于沼泽地对他的支持力
解析:选D 人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力为作用力与反作用力,故二力大小一定相等,故A、B、C错误,D正确。
考点一 牛顿第一定律的理解 [基础自修类]
【题点全练】
1.(2019·舟山模拟)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
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A.它表明了力是维持物体运动状态的原因 B.它表明了物体具有保持原有运动状态的性质 C.它表明了改变物体的运动状态并不需要力
D.由于现实世界不存在牛顿第一定律所描述的物理过程,所以牛顿第一定律没有用处 解析:选B 牛顿第一定律揭示运动和力的关系,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,故B正确。
2.(2019·梅州期末)如图所示,在一辆表面光滑足够长的小车上,有质量为m1、m2的两个小球(m1>m2),原来随小车一起做匀速直线运动,当小车突然停止时,如不考虑其他阻力,则两个小球( )
A.一定相碰 B.一定不相碰 C.不一定相碰
D.无法确定,因为不知小车的运动方向
解析:选B 小车停止前,两个小球和小车一起做匀速直线运动,并且两个小球和小车具有共同的速度,当小车突然停止时,由于小球在光滑接触面上,因此两个小球由于惯性,还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动,又两球的速度相同,相同时间内通过的位移相同,因此两个小球间的距离不变,一定不会相碰,故B正确,A、C、D错误。
3.(2019·江苏省泰州市质检)如图所示,冰壶在冰面运动时,可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变,我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”,这里所指的“本领”是冰壶的惯性,则冰壶的惯性大小取决于( )
A.冰壶的速度 C.冰壶的质量
B.冰壶的加速度 D.冰壶受到的合外力
解析:选C 惯性是物体的固有属性；而质量却是惯性大小的唯一量度；故惯性的大小取决于冰壶的质量,故C正确,A、B、D错误。
【名师微点】