第一讲 牛顿第一、第三定律(解析版)

第一讲牛顿第一定律牛顿第三定律

基础知识归纳

1、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）牛顿第一定律的意义

①指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律.

②指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因.

（3）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：质量是物体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：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性.

2、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相等，方向相反，作用在同一条直线上.

（3）物理意义：建立了相互作用的物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系.

4、作用力与反作用力的“四同”和“三不同”

四同：（1）大小相同

（2）方向在同一直线上

（3）性质相同

（4）出现、存在、消失的时间相同

三不同：（1）方向不同

（2）作用对象不同

（3）作用效果不同

重点难点突破

一、如何理解牛顿第一定律

1、建立惯性的概念，即一切物体都具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性.是物体固有的一种属性，与物体是否受力及物体的运动状态无关.

2、对力的概念更加明确.力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是物体产生加速度的原因.

3、牛顿第一定律不是实验定律，即不能由实验直接加以验证，它是在可靠的实验事实基础上采用科学的抽象思维而推理和总结出来的.

二、牛顿第一定律、惯性、牛顿第二定律的比较

1、力不是维持物体运动的原因，牛顿第一定律指出“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止”.因此物体在不受力时仍可以匀速运动，并不需要力来维持，力是改变这种状态的原因，也就是力是产生加速度的原因.

2、惯性是一切物体保持原来运动状态的性质，而力是物体间的相互作用.因此惯性不是一种力，力是使物体运动状态发生改变的外部因素，惯性则是维持物体运动状态，阻碍物体运动状态发生改变的内部因素.

3、惯性的表现：物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来，物体不受外力时，惯性表现在维持原运动状态不变，即反抗加速度产生，且在外力一定时，质量越大的物体运动状态越难改变，加速度越小.

4、牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是牛顿第二定律的基础，牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的，是以伽利略的理想实验为基础，通过对大量实验现象的思维抽象、推理而总结出来的.牛顿第一定律定性地给出了物体在不受力的理想情况下的运动规律，在此基础上牛顿第二定律定量地指出了力和运动的关系：F＝ma.

三、作用力和反作用力与平衡力

1、作用力和反作用力与平衡力的比较

内容作用力和反作用力平衡力受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上

依赖关系

相互依存，不可单独存在，同

时产生，同时变化，同时消失

无依赖关系，撤除一个，另一个

可依然存在，只是不再平衡

叠加性

两力作用效果不可叠加，不可

求合力

两力作用效果可相互抵消，可叠

加，可求合力，且合力为零

力的性质一定是同性质的力

可以是同性质的力，也可以是不同性质的力

大小方向

大小相等、方向相反、作用在

一条直线上

大小相等、方向相反、作用在一

条直线上

2、判断一对力是否是作用力和反作用力

（1）看作用点，作用力与反作用力应作用在两个物体上.

（2）看产生的原因，作用力和反作用力是由于相互作用而产生的.

（3）作用力与反作用力具有相互性和异体性，与物体运动状态无关.

【例1】如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球(m1>m2)随车一起匀速运动，当车停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则两个小球() A．一定相碰

B．一定不相碰

C．不一定相碰

D．难以确定是否相碰，因为不知小车的运动方向

解析：两个小球放在光滑的小车表面上，又不考虑其他阻力，故水平方向不受外力，由牛顿第一定律可知，两小球仍然以相同的速度做匀速直线运动，永远不相碰，只有B对.

答案：B

【例2】做匀速直线运动的小车上，水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？

解析：从惯性的角度去考虑瓶内的气泡和水，显然水的质量远大于气

泡的质量，故水的惯性比气泡的惯性大.当小车突然停止时，水保持向前

运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，于是水由于惯性继续向前运动，水将挤压气泡，使气

【练习1】在上题中：

（1）若在瓶内放一小软木块，当小车突然停止时，软木块相对于瓶子怎样运动？

（2）若在瓶内放一小铁块，又如何？

解析：(1)由于木块的密度小于水的密度，所以同体积的水质量大于木块的质量，水的惯性比木块大，木块将相对于瓶子向后运动.

(2)由于同体积的铁块质量大于水的质量，铁块的惯性比水大，所以铁块相对于瓶子将向前运动.

【例3】如图所示，在台秤上放半杯水，台秤示数为G′＝50 N，另用挂在支架上的弹簧测力计悬挂一边长a＝10 cm的金属块，金属块的密度ρ＝3×103kg/m3，当把弹簧测力计下的金属块平稳地浸入水中深b＝4 cm时，弹簧秤和台秤示数分别为多少？(水的密度是ρ水＝103 kg/m3，取g＝10 m/s2)

解析：金属块的受力分析如图所示，因金属块静止，故有F T＝G－F浮

又因G＝ρa3g＝30 N，F浮＝ρ水gV排＝ρ水ga2b＝4 N

由牛顿第三定律知水对金属块的力与金属块对水的力都为4 N，F T＝

30 N－4 N＝26 N

台秤的示数由于浮力的作用力增加了F′＝4 N，所以台秤的示数为F N＝G′＋F′＝54 N 【练习2】关于马拉车时马与车的相互作用，下列说法正确的是()

A．马拉车而车未动，马向前拉车的力小于车向后拉马的力

B．马拉车只有匀速前进时，马向前拉车的力才等于车向后拉马的力

C．马拉车加速前进时，马向前拉车的力大于车向后拉马的力

D．无论车是否运动、如何运动，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力

解析：马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力.根据牛顿第三定律，物体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，故不管在什么情况下，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，而与马车的运动状态无关，故A、B、C错误，D 正确.

答案：D