牛顿第一定律、牛顿第三定律

牛顿第一定律牛顿第三定律
一、教学目标：
1、理解牛顿第一定律的内容
2、理解牛顿第二定律的内容
二、教学重难点：
1、重点：惯性的理解，平衡力和相互作用力
2、难点：惯性的理解、平衡力和相互作用力的区别
三、教学内容：
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
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.
典例精析
1、牛顿第一定律的应用
【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
【思维提升】运用牛顿第一定律解决问题时，正确的受力分析是关键，如果物体不受力或所受合外力为零，物体的运动状态将保持不变，同理可知，如果物体在某一方向上不受力或所受合外力为零，则物体在这一方向上的运动状态(即速度)保持不变.
2、对惯性概念的理解
【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，使气泡相对瓶子向后运动.
【思维提升】分别考虑水和气泡的惯性是解决本题的关键，抓住惯性只与质量有关，质量越大，惯性越大，也就是运动状态更不易改变.
【拓展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.
3、作用力与反作用力和平衡力的区别
【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＝3×103 kg/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 【思维提升】类似此类问题要紧抓一对平衡力以及一对作用力和反作用力的特点，结合
它们的区别、联系一一分析.
【例4】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
【错解】C；马拉车加速前进，就像拔河一样，甲方胜一定是甲方对乙方的拉力大，所以甲对乙的拉力比乙对甲的拉力大，由此而得出结论：马向前拉车的力大于车向后拉马的力. 【错因】产生上述错解原因是学生凭主观想象，而不是按物理规律分析问题.按照物理规律我们知道物体的运动状态不是由哪一个力决定的而是由合外力决定的，车随马加速前进是因为马对车的拉力大于地面对车的摩擦力.
【正解】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
【思维提升】生活中有一些感觉是不正确的，不能把生活中的经验、感觉当成规律来用，要运用物理规律来解决问题.
课外作业：
1、如图所示，一个楔形物体M放在固定的粗糙斜面上，M上表面水平且光
滑，下表面粗糙，在其上表面上放一光滑小球m，楔形物体由静止释放，
则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 (B)．
A．沿斜面方向的直线B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线D．抛物线
2、在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家作出了贡献．关于科学家和他们的贡献，
下列说法正确的是(BC)．
A．伽利略发现了行星运动的规律
B．卡文迪许通过实验测出了引力常量
C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因
D．笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献
3、如图所示，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 (BC)．
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
4、如图所示，乘客在公交车上发现车厢顶部A处有一小水滴落下，并落在地板偏前方的B
点处，由此判断公交车的运动情况是(B)
A．向前加速运动
B．向前减速运动
C．向后匀速运动
D．向后减速运动
5、如图所示，将一玻璃瓶装水后密闭，并平放在水平桌面上，在瓶的中部有一小气泡处于
静止状态，现用力突然将瓶子向前推动，使其在桌面上向前运动一段后停止，可看到气泡相对瓶子的运动情况是(C)
A．向前
B．向后
C．先向前，再向后，最终回到原来位置
D．先向后，再向前，最终回到原来位置
6、下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是(D)
A．牛顿第一定律是实验定律
B．牛顿第一定律只是提出了惯性的概念
C．牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态
D．牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因
7、在某停车场，甲、乙两辆同型号的车发生了碰撞事故。

甲车司机背部受伤，乙车司机胸
部受伤。

根据两位司机的伤情可以判定，下列说法中可能正确的是（ C ）
A．甲车车头撞了静止的乙车车尾或甲车倒车时车尾撞了静止的乙车车头
B．甲车车头撞了静止的乙车车尾或乙车倒车时车尾撞了静止的甲车车头
C．乙车车头撞了静止的甲车车尾或甲车倒车时车尾撞了静止的乙车车头
D．乙车车头撞了静止的甲车车尾或乙车倒车时车尾撞了静止的甲车车头
8、关于惯性，下列说法正确的是( B )
A．推动静止的物体比推动运动的该物体所需的力大，所以物体静止时惯性大
B．质量大的物体惯性大
C．正在行驶的相同的两辆汽车，行驶快的不易停下来，所以速度大的物体惯性大
D．自由落下的物体处于完全失重状态，物体的惯性消失
9、伽利略在研究自由落体运动时，做了如下的实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不
计）的斜面上由静止开始滚下，并且做了上百次。

假设某次试验伽利略是这样做的：在斜面上任取三个位置A、B、C，让小球分别由A、B、C滚下，如图所示。

设A、B、C 与斜面底端的距离分别为x1、x2、x3，小球由A、B、C运动到斜面底端的时间分别为t1、t2、t3, 小球由A、B、C运动到斜面底端时的速度分别为v1、v2、v3，则下列关系式中正确，并且是伽利略用来证明小球沿光滑斜面向下的运动是匀变速直线运动的是( D )
A．B．
C．D．
10、如图所示，木块放在表面光滑的小车上并随小车一起沿桌面向左做匀速直线运动．当小
车遇障碍物而突然停止运动时，车上的木块将(D)
A．立即停下来B．立即向前倒下
C．立即向后倒下
11、关于作用力与反作用力，下列说法不正确的是( B )
A．作用力和反作用力。

可以是接触力，也可以是非接触力
B．作用力和反作用力等大反向合力为零
C．作用力和反作用力，都是同种性质的力，且同时产生，同时消失
D．作用力和反作用力作用在不同物体上，可产生不同的作用效果
12、一铁块m被竖直的磁性黑板紧紧吸住不动，如图B-2所示，下列说法正确的是（B ）
A.黑板对铁块同时施加了两个力的作用
B.黑板对铁块的磁力和弹力是一对平衡力
C.磁力和弹力是一对作用力和反作用力
D.磁力大于弹力，黑板才能吸住铁块不动
13、甲、乙两队进行拔河比赛，甲队获胜.如果甲队对绳的拉力为F甲，地面对甲队的摩擦力
为f甲；乙队对绳的拉力为F乙，地面对乙队的摩擦力为f乙，绳的质量不计，则下列判断正确的是（ C ）
A.F甲＞F乙，f甲=f乙
B.F甲=F乙，f甲=f乙
C.F甲=F乙，f甲＞f乙
D.F甲＞F乙，f甲＞f乙
14、物体静止在斜面上，如右图所示，下列说法正确的是 (BC)
A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力
B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力
C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力
D．物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
15、一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如右图所示，
下列说法正确的是（ BC ）
A．的施力者是弹簧B．的反作用力是
C．的施力者是小球D．的反作用力是
16、如图所示，木块m和M叠放在光滑的斜面上，放手后它们以共同的加速度沿斜面加速
下滑.斜面的倾角为α，m和M始终保持相对静止，它们的质量也分别以m和M表示.
那么m给M的静摩擦力f及m对M的压力N的大小分别为( B ).
A、f=mgsinαcosα，水平向右，N=mgcos2α
B、f=mgsinαcosα，水平向左，N=mgcos2α
C、f=0，N=mgsin2α
D、f=0，N=mgsin2α
17、如下图，水平地面上质量为m的物体，与地面的动摩擦因数为μ，在劲度系数为k的轻
弹簧作用下沿地面做匀速直线运动．弹簧没有超出弹性限度，则（ B ）
A．弹簧的伸长量为
B．弹簧的伸长量为
C．物体受到的支持力与对地面的压力是一对平衡力
D．弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对作用力与反作用力
18、找两个相同的瓶子，内盛清水，用细绳分别系一铁球、一泡沫塑料球置于水中，使铁球
悬挂、塑料球悬浮，如图4－1－6甲所示．当瓶子突然向右运动时(有向右的加速度)，观察比较两个球的运动状态．你看到的现象也许会让你惊讶，小铁球的情况正如你所想的一样，相对瓶子向左运动，但塑料球却相对瓶子向右运
动，如图4－1－6乙所示．为什么会这样呢？
因为相同体积的水的质量与球的质量不相同，质量越大，
运动状态越难以改变，故铁球运动状态的改变比瓶子(及瓶子
中的水)慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而塑料球运动状态的改变比瓶子(及瓶子中的水)快，所以塑料球会相对瓶子向右偏
19、我们知道汽车在刹车的时候，尾灯就会亮，汽车上固定一个仪器，电路如图4－1－5
所示，其中M是质量较大的一个金属块，那么当汽车启动和刹车时哪个灯会亮？
当汽车启动时，由于惯性，金属块M相对于车后移，接通电路，绿灯亮．当汽车
急刹车时，同样由于惯性，金属块M相对于车前移，接通电路，红灯亮
20、下面关于作用力与反作用力的说法不正确的是（ ABC ）
A．物体相互作用时，先产生作用力，后产生反作用力
B．作用力和反作用力一定大小相等，方向相反，在同一直线上，它们的合力为零C．大小相等，方向相反，在同一直线上，分别作用于两个物体上的两个力一定是一对作用力和反作用力
D．马拉车加速前进时，马拉车的力仍等于车拉马的力。