高中物理 必修一 第四章 牛頓運動定律練習題

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1、牛頓運動定律 一、基礎知識回顧： 1、牛頓第一定律 一切物體總保持 ，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 注意：（1）牛頓第一定律進一步揭示了力不是維持物體運動（物體速度）的原因，而是 物體運動狀態(tài)（物體速度）的原因，換言之，力是產生 的原因。（2）牛頓第一定律不是實驗定律，它是以伽利略的“理想實驗“為基礎，經過科學抽象，歸納推理而總結出來的。 2、慣性 物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質叫慣性。 3、對牛頓第一運動定律的理解 （1）運動是物體的一種屬性，物體的運動不

2、需要力來維持。 （2）它定性地揭示了運動與力的關系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產生加速度的原因。 （3）定律說明了任何物體都有一個極其重要的性質——慣性。 （4）牛頓第一定律揭示了靜止狀態(tài)和勻速直線運動狀態(tài)的等價性。 4、對物體的慣性的理解 （1）慣性是物體總有保持自己原來狀態(tài)（速度）的本性，是物體的固有屬性，不能克服和避免。 （2）慣性只與物體本身有關而與物體是否運動，是否受力無關。任何物體無論它運動還是靜止，無論運動狀態(tài)是改變還是不改變，物體都有慣性，且物體質量不變慣性不變。質量是物體慣性的唯一量度。 （3）物體慣性的大小是描述物體保持原來運動狀態(tài)的本領強弱。物體慣

3、性（質量）大，保持原來的運動狀態(tài)的本領強，物體的運動狀態(tài)難改變，反之物體的運動狀態(tài)易改變。 （4）慣性不是力。 5、牛頓第二定律的內容和公式 物體的加速度跟 成正比，跟 成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。公式是：a=F合/ m 或F合 =ma 6、對牛頓第二定律的理解 （1）牛頓第二定律定量揭示了力與運動的關系，即知道了力，可根據牛頓第二定律得出物體的運動規(guī)律。反過來，知道運動規(guī)律可以根據牛頓第二運動定律得出物體的受力情況，在牛頓第二運動定律的數學表達式F合=ma中，F(xiàn)合是力，ma是力的作用效果，特別要注意不能把ma看

4、作是力。 （2）牛頓第二定律揭示的是力的瞬時效果，即作用在物體上的力與它的效果是瞬時對應關系，力變加速度就變，力撤除加速度就為零，注意力的瞬時效果是加速度而不是速度。 （3）牛頓第二定律公式：F合=ma是矢量式，F(xiàn)、a都是矢量且方向相同。 （4）牛頓第二定律F合=ma定義了力的單位：“牛頓”。 7、牛頓第三定律的內容 兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上 8、對牛頓第三定律的理解 （1）作用力和反作用力的同時性。它們是同時產生同時變化，同時消失，不是先有作用力后有反作用力。 （2）作用力和反作用力的性質相同，即作用力和反作用力是屬于同種性質的

5、力。若作用力是彈力，反作用力必定是彈力。 （3）作用力和反作用力不可疊加性。作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產生各的效果，不可求它們的合力，兩力的作用效果不能相互抵消。 9、作用力與反作用力和二力平衡的區(qū)別 內 容 作用力和反作用力 二力平衡 受力物體 作用在兩個相互作用的物體上 作用在同一物體上 依賴關系 相互依存，不可單獨存在 無依賴關系，撤除一個力另一個力可依然存在，只是不再平衡 疊加性 兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力 兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零 力的性質 一定是同性質的力 不一定是同性質的力 二

6、、重點、難點分析： 1．慣性和慣性定律的區(qū)別 （1）慣性：是物體本身的固有屬性，僅由質量決定。 （2）慣性定律：是在理想條件下的一種運動規(guī)律。 2．加速度和運動狀態(tài)的改變 （1）運動狀態(tài)的改變：物體的速度發(fā)生了改變，我們就說物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變。由于速度是矢量，既有大小又有方向，所以運動狀態(tài)的改變有三種情況： ① 如： ② 如： ③

7、 如： （2）力是產生加速度的原因 牛頓第一定律表明，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而運動狀態(tài)改變必然有加速度，所以力是產生加速度的原因。 3．質量與慣性的關系 （1）慣性的普遍性和差異性：一切物體在任何條件下都具有慣性，這表明了慣性的普遍性。當物體受到外力作用時，物體運動狀態(tài)的改變又有難易之別，質量大的物體運動狀態(tài)難以改變，質量小的物體運動狀態(tài)容易改變，這表明不同物體的慣性大小具有差異性。 （2）質量是慣性大小的量度：因為慣性是物體固有的性質，所以物體慣性的大小只能由物體自身來決定。

8、4．關于牛頓第二定律 （1）同體性：F、m、a是研究同一個物體的三個物理量。 （2）同時性： （3）同向性： （4）力的獨立性：作用在物體上的每個力都將產獨立地產生各自的加速度，與其他力無關，合外力的加速度即是這些加速度的矢量和。 5．牛頓運動定律只適用于宏觀、低速的物體，不適用于微觀、高速的物體，只適用于慣性參考系，不適用于非慣性參考系。 三、典型例題精講： 【例1】關于慣性的大小，以下說法正確的是哪一個？錯誤的說法如何修正

9、。 A．只有處于靜止或勻速運動狀態(tài)的物體才具有慣性。 B．推動地面上靜止的物體比保持這個物體做勻速運動所需的力大，所以靜止的物體慣性大。 C．在光滑的水平面上，用相同的水平推力推一輛空車和一輛裝滿貨物的車，空車啟動的快，所以質量小的物體慣性小。 D．在月球上舉起重物比地球上容易，所以同一物體在月球上比地球上慣性小。 【例2】火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內有一個人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這是因為： A．人跳起后，車廂內空氣給他向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動。 B．人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動。 C．人跳起后

10、，車在繼續(xù)向前運動，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時間很短偏后距離太短看不出來。 D．人跳起后直到落地，在水平方向上和車始終具有相同的速度。 【例3】當高速行駛的公共汽車突然剎車，乘客會向什么方向傾斜？為什么？若公共汽車向左轉彎，乘客會向什么方向傾斜？為什么？為什么在高速公路上行駛的小車中的司機和乘客必須系好安全帶？ 【例4】一向右運動的車廂頂上懸掛兩單擺M與N，它們只能在圖示平面內擺動，某一瞬時出現(xiàn)圖示情景，由此可知車廂的運動及兩單擺相對車廂的運動的可能情況是 M N A．車廂做勻速直線運動，M在擺動，N靜止（ ） B．車廂做勻速直線運動，M在擺動，N也在

11、擺動 C．車廂做勻速直線運動，M靜止，N在擺動 D．車廂做勻加速直線運動，M靜止，N也靜止 【例5】如圖3-3所示，小車從足夠長的光滑斜面自由下滑，斜面傾角為α，小車上吊著小球m，試證明：當小球與小車相對靜止后，懸線與天花板垂直。 α O B b c 。 。 A C 【例6】如圖所示，AB、AC為位于豎直平面的兩根光滑細桿，A、B、C三點恰位于圓周上，C為該圓周的最低點，b、c為套在細桿上的兩個小環(huán)。當兩環(huán)同時從B、C點自靜止開始下滑，則： A．環(huán)b將先到達點A B．環(huán)c將先到達點A C．兩環(huán)同時到達點A D．因

12、兩桿的傾角不知道,無法判斷誰先到達A點 a v θ 【例7】如圖所示,質量為m 的人站在自動扶梯上,扶梯正以加速度a向上減速運動, a與水平方向的夾角為θ，求人受到的支持力與摩擦力。 M N 【例8】如圖所示，豎直光滑桿上套有一個小球和兩根彈簧，兩彈簧的一端各與小球相連，另一端分別用銷釘M、N固定于桿上，小球處于靜止狀態(tài)。設拔出銷釘M的瞬間，小球加速度大小為12m/s2若不拔出銷釘M而拔出銷釘N瞬間。小球的加速度可能是（取 g=10m/ s2 ） A．22m/ s2，方向豎直向下 B．22 m/ s2，方向豎直向上 C．2m/ s2，方向

13、豎直向上 D．2m/ s2，方向豎直向下 【例9】一物體受繩子的拉力作用由靜止開始前進，先做加速運動；然后改為勻速運動；再改做減速運動，則下列說法中正確的是：（ ） A．加速前進時，繩子拉物體的力大于物體拉繩子的力 B．減速前進時，繩子拉物體的力小于物體拉繩子的力 C．只有勻速前進時，繩子拉物體的力與物體拉繩子的力大小相等 D．不管物體如何前進，繩子拉物體的力與物體拉繩子的力大小總相等 【例10】一個物體放在水平桌面上，下列說法正確是：（ ） A．桌面對物體的支持力的大小等于物體的重力，這兩個力是一對平衡力 B．物體所受的重力和桌面對它的支持力

14、是一對作用力和反作用力 C．物體對桌面的壓力就是物體的重力，這兩個力是同一性質的力 D．物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對平衡力 【例11】甲、乙兩隊進行拔河比賽，結果甲隊獲勝，則比賽過程中（ ） A．甲隊拉繩子的力大于乙隊拉繩子的力 B．甲隊與地面間的摩擦力大于乙隊與地面間的摩擦力 C．甲、乙兩隊與地面間的摩擦力大小相等，方向相反 D．甲、乙兩隊拉繩子的力大小相等，方向相反 【例12】若在例題3中不計繩子的質量，則：（ ） A．甲隊拉繩子的力大于乙隊拉繩子的力 B．甲隊與地面間的摩擦力大于乙隊與地面間的摩擦力 C．甲、乙兩隊與地面間的摩擦力

15、大小相等，方向相反 D．甲、乙兩隊拉繩子的力大小相等，方向相反 四、課后跟蹤練習： 1 下列物體的運動狀態(tài)保持不變的是 （ ） A.勻速行駛的列車 B.地球同步衛(wèi)星 C.自由下落的小球 D.在水面上浮動的木塊 2. 有關加速度的說法，正確的是 （ ） A.物體加速度的方向與物體運動的方向不是同向就是反向 B.物體加速度方向與物體所受合外力的方向總是相同的 C.當物體速度增加時，它的加速度也就增

16、大 D.只要加速度為正值，物體一定做加速運動 3．下面關于慣性的說法中，正確的是 （ ） A. 運動速度大的物體比速度小的物體難以停下來，所以運動速度大的物體具有較大的慣性 B. 物體受的力越大，要它停下來就越困難，所以物體受的推力越大，則慣性越大 C. 物體的體積越大，慣性越大 D. 物體含的物質越多，慣性越大 4．在粗糙水平面上放著一個箱子，前面的人用水平方向成仰角θ1的力F1拉箱子，同時后面的人用與水平方向成俯角θ2的推力F2推箱子，如圖所示，此時箱子的加速度為a，如果此時撤去推力F2，則箱子的加速度 ?。?

17、 ） A．一定增大　　　　　 B．一定減小 C．可能不變　　　 D．不是增大就是減小，不可能不變 5．如圖單所示，有兩個物體質量各為m1、m2,m1原來靜止，m2以速度vo向右運動，如果它們加上完全相同的作用力F，在下述條件下，哪些可使它們的速度有達到相同的時刻 ( ) A．F方向向右 m1>m2 B．F方向向右 m1m2 D．F方向任意 m1=m2 6．如圖，質量為m1的粗糙斜面上有一質量為m的木塊勻減速下滑，則地面受到的

18、正壓力應當是 ( )． A．等于(ml+m2)g B．大于(ml+m2)g C．小于(ml+m2)g D. 以上結論都不對 7．在驗證“牛頓第二定律”的實驗中，打出的紙帶如圖單所示，相鄰計數點間的時間間隔為0.1s，由此可算出小車的加速度a=______，若實驗中交流電頻率變?yōu)?0Hz，但計算中仍引用50Hz，這樣測定的加速度將變_______(填“大”或“小”)，該實驗中，為驗證小車質量M不變時，a與F成正比，小車質量M和砂及桶質量m分別選取下列四組值． A、M=500g

19、，m分別為50g、70g、100g、125g B、M=500g，m分別為20g、30g、 40g、 50g C、M=200g，m分別為50g、70g、100g、125g D、M=200g，m分別為30g、40g、 50g、 60g 若其它操作正確，那么在選用__________組值測量時所畫出的a一F的圖線較準確． 9．質量為m的物體放在傾角為a的斜面上，物體和斜面間的動摩擦因數為μ，如沿水平方向加一個力F， 使物體沿斜面向上以加速度a做勻加速直線運動（如圖），求F=? 10．如圖所示，一質量為M的楔形木塊放在

20、水平桌面上，它的頂角為90°，兩底角為ɑ和β；a,b為兩個位于斜面上質量均為m的小木塊．已知所有接觸面都是光滑的?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)a、b沿斜面下滑，而楔形木塊靜止不動，這時楔形木塊對水平桌面的壓力等于 ( ) A．Mg+mg B．Mg+2mg C．Mg+mg(sinα+sinβ) D. Mg+mg(cosα+cosβ) 11．如圖質量為m的小球用水平彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止狀態(tài)．當木板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度 （　 ） A．0　

21、　　　　 B．大小為g，方向豎直向下　　　　　　　　 C．大小為g，方向垂直于木板向下 　 D．大小為g，方向水平向右 例題參考解答： 例題1 解:因一切物體都有慣性,所以A錯，B答案中不是靜止物體慣性大，而是靜摩擦力大于滑動摩擦力,所以B錯?？哲噯涌煺f明空車運動狀態(tài)容易改變,又空車質量小，正好說明質量小的物體慣性小,所以C對。在月球上舉起重物容易是由于在月球上重力加速度小。同一物體在月球上重量小，所以舉起容易，并不能說明慣性小，所以D錯。 例題2 解：開始車和人一起向前做勻速直線運動，無論是人在跳起過程還是下落過程，人在水平

22、方向都不受力，由于慣性人在水平方向做勻速直線運動，而車在水平軌道上以相同的速度做勻速直線運動，所以人仍落回原處，故只有D對。 例題3 解：乘客會向前傾斜。因開始人和車一起高速向前行駛，突然剎車，在車的作用下人的下半身會減速，人的上半身由于慣性繼續(xù)保持原來的速度向前運動，所以乘客會向前傾倒。若公共汽車向左轉彎，乘客會向右傾斜。因開始人和車一起向前運動，公共汽車向左轉彎，人的下半身跟著汽車向左轉彎，人的上半身由于慣性繼續(xù)向前運動，所以乘客向右傾倒。在高速公路上行駛的小車因質量小剎車時加速度大，司機和乘客容易向前傾倒而受傷，所以必須系好安全帶。 例題4解：當車廂做勻速直線運動時，相對車

23、廂靜止的物體應處于平衡狀態(tài)。由牛頓第一定律可知物體所受合外力必為零。圖3 - 1所示狀態(tài)中，N受到繩子的拉力與重力共線，合力可能為零。因此，N擺可能處于平衡狀態(tài)，也可能處于非平衡狀態(tài)。而M所受的繩子的拉力與重力不共線，合力必不為零，故M只能處于運動狀態(tài)中，所以選項C錯誤。A、B正確。若車廂做勻加速直線運動，M、N所受合力必不為零。N處于圖示狀態(tài)，不可能有沿運動方向的合外力，N不可能是靜止的，選項D錯誤故本題正確答案為A、B。 mg α 例題5 解:小球與小車的加速度相同,且a=gSinα方向沿斜面向下,由牛頓第二定律得小球受到的合力F合=ma=mg Sinα的方向也必定沿斜面向

24、下。 如右圖小球受兩個力的作用，其合力如圖所示，因mg沿斜面的分量為mg Sin等于合力，因此拉力T在沿斜面方向的分量一定為零，亦即拉力T 一定垂直于斜面。所以懸線與斜面垂直。所以，懸線與斜面垂直。 例題6 解：設BA桿與水平面的夾角為θ。那么由受力分析（略）可知：環(huán)沿BA下滑的加速度為： a==g Sin 設大圓環(huán)的半徑為R，那么有 AB=2r·Sin 由位移公式S=at2 得：b環(huán)下滑時間t===4與無關，所以兩環(huán)同時到達A點（C）是對的。 FN mg Ff ax ay a 例題7 解：對人進行受力分析對a進行正交分解可得： ay=a Sin

25、 ① ax=acos ② 由牛頓第二定律可得： Ff=max ③ a TaaaaAA TB mg θ mg－FN=may ④ 由①③得：Ff=ma Sin(摩擦力) 由②④得：FN=mg－macos(支持力) FM mg FN 圖3-7 例題8解：開始處于平衡狀由圖3-7有：FM = mg + F N ① 拔出銷釘M小球加速度方向可能向上也可能向下若向上如右下圖 （設向上為正方向）那么有：mg + F N = -ma ② 解①②得：FN = -2

26、2m FM = -12m(負號表示FN 、FM的方向與圖示方向相反) 拔出銷釘N小球加速度為：a = -22m/m = -22（m/s） （負號表示方向豎直向下 ） 拔出銷釘M小球加速度方向若向下 mg + F N = ma ③ 解①③得：FN = 2m 拔出銷釘N小球加速度為： a = 2m/m = 2（m/s）方向豎直向上所以A、C正確 例題9:解：繩拉物體的力與物體拉繩的力是一對作用力和反作用力，不管物體間的相互作用力的性質如何物體的運動狀態(tài)如何，物體間的相互作用力都遵循牛頓第三定律，即作用力和反作用力，總是等大、反向、作用在一條直線上的，所以D對。 例題10

27、 解：物體受兩個力的作用桌面對物體的支持力FN和地球對物體的重力，且在這兩個力作用下物體處于平衡狀態(tài)，它們是一對平衡力，所以A對，B錯。物體對桌面的壓力是彈力跟物體的重力不是同性質的力。當然不是同一個力，所以C錯，物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力分別作用在桌面和物體上，它們不是一對平衡的力，所以D錯。 例題11 解：以繩子為研究對象，原來靜止的繩子向獲勝的甲隊加速運動，它受到的合理向甲隊一方，所以甲隊拉繩子的力大于乙隊拉繩子的力，A對，D錯。把兩隊和繩子看作一個整體來研究，原來靜止現(xiàn)甲隊獲勝，它們一起向甲隊方向加速前進，它們受到的合外力水平指向甲，而這個整體在水平方向只受兩個摩擦力的作用，所以甲隊受到的摩擦力大于乙隊受到的摩擦力，所以B對C錯。 例題12 解：由于不計繩子的質量，所以繩子運動不需要力來加速，所以A錯，D對。也可把兩隊看做直接相互作用，由牛頓第三定律也可直接得出。以兩對為整體，用上題同樣的分析方法可得B對C錯。 課后跟蹤練習： 1.A2.B2.B3.D3.D 4.C 5.BC 6.B 7.a=0.69m/s2 大 B 8.B 9.(mgsinα+μmgcosα+ma)/(cosα-μsinα) 10. A 11.C