第11讲牛顿第一定律、牛顿第三定律、力学单位制-2024届高中物理一轮复习提升素养导学案（全国通用）解析版_4.2025物理总复习_2024年新高考资料_1.2024一轮复习

第 11 讲 牛顿第一定律、牛顿第三定律、力学单位 制 学习目标 明 确目标 确定方向 1.理解牛顿第一定律的内容和惯性，会分析实际问题. 2.理解牛顿第三定律的内容，会区分相互作用力和平衡力． 3.理解和应用力学单位制 【 知识回归 】 回 归课本 夯实基础 第一部分基础知识梳理 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。] 3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）大小决定因素：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。 二、牛顿第三定律 1．作用力和反作用力：物体间相互作用的这一对力叫做作用力和反作用力。 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 三力学单位制 1．基本单位和导出单位 (1)基本量和基本单位：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的 单位，这些被选定的物理量叫做基本量，基本量的单位叫基本单位． (2)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，例如速度、加速度的单位，叫做导 出单位． 2．单位制和国际单位制 (1)单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制． (2)国际单位制：1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做 国际单位制，简称SI. ①国际单位制中选定 长度 (l ) 、 质量 (m ) 、 时间 (t ) 、电流(I)、热力学温度(T)、发光强度(I)、物质的量 (n)七个量为基本量． ②国际单位制中的力学基本单位长度l，单位：m；质量m，单位：kg；时间t，单位：s. 第二部分重难点辨析 一．牛顿第一定律的意义 1指出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，即物体总保持原来运动状态不变的一种性质。 2给出了力和运动之间的关系 力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持。 3揭示了不受力作用时物体的运动状态 牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力作用但所 受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态。 二、牛顿第三定律的理解 1．作用力与反作用力的与 一对平衡力的区别 相同点:等大反向共线 不同点：平衡力不一定是同性质的力，作用力与反作用力一定是同性质的力 作用对象不同：平衡力作用在一个物体上，作用力与反作用力作用在两个物体上 力作用时间不同：作用力与反作用力具有同时产生同时消失的特性 【 典例分析 】 精 选例题 提高素 养 【例1】多选．伽利略根据“对接斜面实验”提出，“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去 加速或减速的外因，此速度就可保持不变，不过这是只能在水平面上发生的一种情形。”其实，伽利略的 表述中有明确的“原惯性”的缺陷；他还把重量看作物体固有的力，把它排除在外力之列。下列说法正确 的是（ ） A．“重量与质量都是物体内在的属性”的这一说法是正确的 B．伽利略根据如图的实验的结论，定义了速度的概念 C．笛卡尔提出运动物体没有外力的作用时，将继续以同一速度沿同一直线运动 D．牛顿总结出速度变化快慢与外力间的定量关系 例1【答案】CD 【详解】A．质量是物体内在的属性，但重量不是，故A错误； B．伽利略根据如图的实验的结论，提出了惯性的概念，故B错误；C．笛卡尔提出运动物体没有外力的作用时，将继续以同一速度沿同一直线运动，故C正确； D．牛顿总结出速度变化快慢与外力间的定量关系，故D正确。 故选CD。 【例2】．图1中不倒翁是一种古老的中国儿童玩具，最早记载出现于唐代。其特点是一经触动就摇摆， 最后恢复直立状态。图2是利用鸟嘴停在手指上的一种玩具“平衡鸟”，无论把鸟嘴放在哪里（可以放置 地上或者是手指上），它都能平衡，如真鸟一样飞翔。下列说法正确的是（ ） A．不倒翁在静止时受到3个力 B．平衡鸟静止时受到3个力 C．不倒翁静止时，不倒翁对地面的压力就是它的重力 D．平衡鸟静止时，鸟嘴受到的支持力和平衡鸟的重力是一对平衡力 例2【答案】D 【详解】AB．两种情境中，物体静止时，物体均受到重力和支持力两个力的作用，故AB错误； C．不倒翁静止时，对地面的压力大小等于重力大小，但是压力和重力分属于两种不同性质的力，故 C错 误； D．平衡鸟静止时所受合力为零，即鸟嘴受到的支持力和平衡鸟的重力是一对平衡力，故D正确。 故选D。 【例3】．牛顿在1687年用在流体中拖动的平板，做了著名的粘性流动实验。得出了粘附于上平板的流 体在平板切向方向上产生的粘性摩擦力F的关系式： 。其中A是平板面积，h是平板间间距，平 板的运动速度为v，粘滞力系数 的单位为（ ） A． B． C． D． 例3【答案】C 【详解】根据 可知故选C。 【例4】．下列对牛顿第一定律的理解正确的是（ ） A．地球上不存在不受力的物体，所以牛顿第一定律没有实际意义 B．不受力的物体运动状态有可能改变 C．公共汽车紧急刹车时乘客站着比坐着容易摔倒是因为站着比坐着惯性大 D．惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，与物体的运动状态是否改变无关 例4【答案】D 【详解】A．牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不能直接通过实验得 出的，但能接受住实践的检验，故A错误； B．不受力的物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，运动状态不可能改变，故B错误； C．物体惯性大小仅与质量有关，与其他因素无关，故C错误； D．惯性是指物体有保持原来运动状态的性质，是物体固有属性，与物体的运动状态是否改变无关，故 D 正确。 故选D。 【巩固练习】 举 一反三 提高能 力 多选1．牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性。从惯性角度对以下现象的解释正确的是（ ） A．2022年10月12日 “天宫课堂”第三课的毛细效应实验中，细管中的液面不断上升，速度比地面上同 样的演示快得多，这是因为空间站处于失重状态，液体的惯性很小 B． “强弩之末，势不能穿鲁缟”，弩箭的速度减小后惯性减小了，所以“不能穿鲁缟” C．货车超载后惯性增大，不容易刹车，很危险 D．羽毛球和网球相比，羽毛球惯性小，更容易改变运动状态 1【答案】CD 【详解】惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关。A．细管中的液面不断上升，速度比地面上同样的演示快得多，这是因为空间站处于失重状态，液体的惯 性不变。A错误； B．弩箭的速度减小后惯性不变，B错误； C．货车超载后，总质量变大，惯性增大，不容易刹车，很危险，C正确； D．羽毛球和网球相比，羽毛球质量较小，羽毛球惯性小，更容易改变运动状态，D正确。 故选CD。 多选2．沙湾飘色是番禺区沙湾镇本土特色的传统民俗艺术活动，流行于珠江三角洲一带，影响全国。它 集合了材料、力学、音乐、造型、装饰等工艺，以色柜作为展示舞台，色柜上坐立着的人物造型称为 “屏”，凌空而起的称为“飘”，二者由中间的色梗连接，形成一个有机整体，以此表现某个民间传说或 戏曲故事片段，如图里所示，其受力简图如图乙所示。为了有更好的表演效果，飘色巡游车载着孩童正以 较小的速度在做匀速直线运动，则下列说法正确的是（ ） A．孩童受到架子对他的支持力，是由于架子发生形变而产生的 B．孩童对架子的压力就是孩童受到的重力 C．孩童对架子的压力与架子对孩童的支持力大小相等且方向相反 D．孩童能跟随巡游车一起做匀速直线运动，是由于架子对孩童的支持力与孩童对架子的压力是一对平衡 力 2【答案】AC 【详解】A．架子对孩童的支持力是弹力，是架子发生弹性形变产生的，A正确； B．重力是孩童受到的，压力是架子受到的，不是同一个力，B错误； C．孩童对架子的压力与架子对孩童的支持力是一对相互作用力，所以大小相等，方向相反，C正确； D．孩童受到重力和支持力的作用处于匀速直线运动状态，所以重力与支持力二力平衡是一对平衡力，D错 误； 故选AC。3．关于牛顿第一定律，以下说法正确的是（ ） A．亚里士多德认为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 B．惯性的大小与物体运动的速度有关，跟质量的大小无关 C．牛顿第一定律表明了没有力作用在物体上，物体就要静止在某一地方，必须有力作用在物体上，物体 才能运动 D．伽利略通过可靠的实验和合理的推理揭示了深刻的自然规律 3【答案】D 【详解】A．伽利略认为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，A错误； B．惯性的大小与质量的大小有关，跟物体运动的速度无关，B错误； C．牛顿第一定律表明了没有力作用在物体上，物体保持其原有状态不变，即速度不变，C错误； D．伽利略通过可靠的实验和合理的推理揭示了深刻的自然规律，D正确。 故选D。 4．关于惯性下列说法正确的是（ ） A．人被石块绊倒，是因为上半身有惯性，下半身失去惯性 B．紧急刹车时的汽车不能立即停下来，是因为惯性的缘故 C．踢出去的足球速度在不断变化，惯性大小也在不断变化 D．汽车匀速行驶，乘客不会前倾后仰，说明匀速时惯性小 4【答案】B 【详解】A．人被石块绊倒，是因为上半身的惯性要保持向前运动，但下半身并没有失去惯性，故A错 误； B．紧急刹车时的汽车不能立即停下来，是因为惯性的缘故，故B正确； C．惯性的大小由质量决定，踢出去的足球速度在不断变化，但惯性大小保持不变，故C错误； D．汽车匀速行驶，乘客不会前倾后仰，乘客的质量保持不变，惯性保持不变，故D错误。 故选B。 5．梅西在2022年卡塔尔世界杯决赛中梅开二度，带领阿根廷夺冠。如图所示为梅西在某场比赛第51分钟 时主罚任意球后，足球运动轨迹的示意图，下列说法中正确的是（ ）A．第51分钟指的是时间间隔 B．足球在飞行过程中可视为质点 C．足球飞出后受到梅西对它施加的作用力 D．守门员起跳扑救瞬间，地面对他的作用力等于他对地面的作用力 5【答案】B 【详解】A．第51分钟指的是时刻，故A错误； B．足球在飞行过程中，足球的形状和大小可以忽略，可视为质点，故B正确； C．足球飞出后脱离梅西，梅西对它不再施加作用力，故C错误； D．守门员起跳扑救瞬间，地面对他的作用力与他对地面的作用力是相互作用力，等大反向，故D错误。 故选B。 6．小华乘坐无人驾驶轨道交通，利用所学的物理知识观察轨道交通2号线列车的运行情况。如图所示，小 华的手紧靠车厢玻璃前壁观察隧道内的风景，列车经历进站、出站和在平直轨道上匀速行驶三个阶段。此 过程中小华对车厢壁施加水平推力F，车厢壁对小华的支持力为 ，车厢底受到的摩擦力为 ，下列说法 正确的是（ ） A．推力F和支持力为 是一对平衡力 B．当列车进站时，摩擦力 大于支持力 C．当列车出站时，摩擦力 大于支持力 D．当列车沿平直轨道匀速行驶时，摩擦力 大于支持力 6【答案】C 【详解】A．推力F和支持力为 是一对相互作用力，A错误；BCD．以小华为研究对象受力分析，水平方向上，小华受到水平向左的支持力 ，车厢底对其水平向右的 摩擦力 ，根据牛顿第三定律可得 与 大小相等，所以有减速进站时 小于 ，加速出站时 大于 ，匀速行驶时 等于 ，BD错误，C正确。 故选C。 7．红蓝拳手打拳，红拳手一拳打中蓝拳手鼻子，则（ ） A．红拳手给蓝拳手的力与蓝拳手给红拳手的力二力平衡 B．红拳手给蓝拳手的力与蓝拳手给红拳手的力是一对相互作用力 C．红拳手给蓝拳手的力比蓝拳手给红拳手的力大一点 D．红拳手给蓝拳手力，蓝拳手不给红拳手力 7【答案】B 【详解】ABC．红拳手给蓝拳手的力与蓝拳手给红拳手的力是一对相互作用力，大小相等。故 AC错误；B 正确； D．两个拳手之间的力是一对相互作用力，同时产生的。故D错误。 故选B。 8．健身逐渐成为现代人保持身体健康的重要方式，如图所示为引体向上的示意图，当人体处于上升阶段 时，下列说法正确的是（ ） A．杆对人的拉力和人对杆的拉力是一对平衡力 B．人必定处于超重状态 C．杆对人的支持力始终做正功 D．人受到重力的冲量方向始终竖直向下，大小随时间增大 8【答案】D 【详解】A．杆对人的拉力和人对杆的拉力是一对相互作用力，故A错误； B．人处于上升阶段时不一定具有向上的加速度，所以不一定处于超重状态，故B错误；C．杆对人的支持力作用点在手部，沿力的方向没有位移，所以做功为零，故C错误； D．根据 可知人受到重力的冲量方向始终竖直向下，大小随时间增大，故D正确。 故选D。 9．2022年12月9日，全球首架C919正式交付中国东方航空。当天大飞机于11时39分从上海浦东机场起 飞，经过一刻钟的飞行，平安降落上海虹桥机场。这场“首秀”飞行，标志着大飞机正式迈出民航商业运 营的关键“第一步”。该飞机总长38.9米、翼展33.6米、高度11.9米、总质量44.1吨。在这则新闻中涉 及了时间、长度和质量及其单位，下列关于国际单位制的说法正确的是（ ） A．飞机于11时39分从上海浦东机场起飞，小时是国际单位制中的基本单位 B．飞机总长38.9米，长度是国际单位制中的基本单位 C．飞机总质量44.1吨，单位“吨”是国际单位制中的单位 D．有单位的物理量要注明单位，但并不是所有物理量都有单位 9【答案】D 【详解】A．小时不是时间的国际单位制中的基本单位，时间的国际单位制的基本单位是秒，A错误； B．在国际单位制中，长度、质量、时间三个物理量被选作力学的基本物理量，长度不是基本单位，力学 的三个基本单位分别是米、千克、秒，B错误； C．“吨”是质量的一个单位，但不是国际单位制中的单位，C错误； D．单位是物理量的组成部分，有单位的物理量要注明单位，但并不是所有物理量都有单位，如动摩擦因 数μ就没有单位，D正确。 故选D。 10．一架直升机悬停在空中时，其功率只与机翼的长度L，机翼提供的垂直升力F和空气密度 这三个因 素有关．试问：若由于飞机的负载增加而使整个飞机重力增加一倍时，直升飞机的功率应该为原来的几 倍？（ ） A．2 B． C．4 D． 10【答案】B 【详解】功率为功率的量纲为 根据题意，有 二者必须量纲相等，所以有 可得 解得 ， ， 由此可知，直升飞机的功率公式为 所以 故选B。 11．小明同学在推导某物体位移计算式时，得到的表达式是： ，关于这个位移表达式，下列 说法正确的是（ ） A．该表达式一定正确 B．该表达式一定错误 C．各物理量只有采用国际单位制单位，该表达式才正确 D．若各物理量采用其他单位制单位，该表达式可能正确 11【答案】B 【详解】位移x的单位是m，根据表达式 可得单位为由此可知等号左边是长度单位m，而右边单位是速度的单位m/s，所以结果一定是错误的，选用的单位制 不同只会影响系数，故选B。 12．传说黄帝“设五量”，“少吴同度量，调律吕”。度量衡单位最初都与人体相关:“布手知尺，布指知 寸”、“一手之盛谓之溢，两手谓之粤”。《史记·夏本纪》中记载禹“身为度，称以出”，则表明当时已 经以名人为标准进行单位的统一，出现了最早的法定单位。现在世界上最普遍采用的国际单位制（SI）是 标准度量衡的单位系统。在国际单位制中，下列物理量单位不属于力学基本单位的是（ ） A．牛顿 B．千克 C．米 D．秒 12【答案】A 【详解】国际单位制中，力学基本单位的是千克、米、秒。 本题选不属于的，故选A。 13．以下表达式中g代表重力加速度，A代表速度 ；如果我们将国际单位制中的长度基本单位变 成原来的α倍（例如将长度基本单位从米变为千米，α就是1000），时间基本单位变为原来的β倍（例如 将时间基本单位从秒变为分钟，β就是60），请问g、h和A的数值分别变为原来的几倍（ ） A． ， ， B． ， ， C． ， ， D． ， ， 13【答案】B 【详解】由于重力加速度g的单位为m/s2，h的单位为m，A的单位为m/s，所以将长度基本单位变为千 米，而时间的基本单位变为分钟， 则有 所以g的数值应变为原来的 倍；h的数值应变为原来的 倍，A的数值应变为原来的 倍。故选B。 14．如图所示，在静止的小车上有一充满液体的密闭容器，容器内分别静止着气泡A、悬浮在液体中的物 体B、沉底的金属球C。当小车带着容器由静止开始向右运动时，三个小球的位置相对容器的运动情况是 （ ） A．A球不动，B球向左，C球向右 B．A球向左，B球不动，C球向右 C．A球向右，B球不动，C球向左 D．A球向左，B球向右，C球不动 14【答案】C 【详解】B球悬浮，因此B的密度与容器中液体的密度相同；A是气泡质量较小，惯性较小；金属球C沉 底，故C的质量和密度都较大，惯性也较大；当小车由静止开始向右运动时，由于惯性，ABC都想保持原 来的静止状态；由于A球的惯性小，将被涌向左侧的液体推向右边，即A球向右运动；C球由于惯性大， 将能继续保持原来的静止状态，则C球相对于小车向左运动；B球和液体的密度相同且容器中充满液体， 则B球和液体（以及容器）保持相对静止；故ABD错误，C正确。 故选C。