合肥一中分层作业第四章牛顿运动定律Word下载.docx
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力是物体运动状态的原因，而不是物体运动状态的原因。
5、是物体惯性大小的量度。
*6、叫做惯性参考系。
（牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立，实际上它只在惯性参照系里才成立。
因此常常把牛顿第一定律是否成立，作为一个参照系是否惯性参照系的判据。
）
[重难点解析]
一、牛顿第一定律的理解及应用
1、牛顿第一定律是由理想实验加以科学推理得到的，但是，由它的出的一切结论都经受了广泛、严谨的实验检验，证明是正确的。
2、牛顿第一定律正确揭示了力和运动的关系：
力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运的状态的原因，物体运动状态发生改变必定受到不为零的外力作用，反之亦然，力与物体运动状态没有必然的联系。
物体的速度发生变化时，则这个物体的运动状态即发生了变化。
（注意：
速度是矢量。
）
3、牛顿第一定律揭示了物体都有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质——惯性。
二、对惯性概念的理解及应用
1、惯性与质量的关系：
惯性是物体固有属性，一切物体都具有惯性，质量是物体惯性大小的惟一亮度，质量越大，惯性越大。
2、惯性和力的关系：
惯性与物体受力情况无关，惯性不是力。
力是改变物体运动状态的原因，力越大，运动状态越容易改变；
惯性是维持物体运动状态的原因，惯性越大，运动状态越难以改变。
[典型题例]
例1、如图4-1-1所示，一个劈形物体A，各面光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面上放一个光滑的小球B，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面之前的运动轨迹是（）
[解析]力是改变物体运动状态的原因，物体不受力将保持原来的静止或匀速直线运动状态。
由于辟形物体A各面均光滑，所以小球B在水平方向上不受力的作用，故小球B在水平方向上将保持“静止”状态，只能做竖直方向上的直线运动。
[答案]B。
例2、关于物体的惯性，下列说法中正确的是（）
a）运动速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体的速度越大，惯性也越大
b）静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大的缘故
c）乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小
d）在宇宙飞船中的物体不存在惯性。
[解析]一切物体都具有惯性，惯性大小只与物体的质量有关，惯性是物体本身的一种属性，与外界因素（受力大小以及所处环境）及自身运动状态无关，所以A、D选项错误；
静止的火车启动时，速度变化缓慢，是因为火车的质量大，惯性大，而不是因为静止的物体惯性大，B选项错误；
乒乓球可以快速抽杀，是因为其质量小，惯性小，在相同的力的作用下，运动状态容易改变，故选C。
[答案]C。
例3、做匀速直线运动的小车上水平固定一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图4-1-1所示。
当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子将（）
A、向前运动B、向后运动
C、无相对运动D、无法判断
[解析]正确答案是B选项。
方法一：
空气的密度远小于水的密度，所以瓶子内水的惯性比空气泡的大。
当小车突然停止时，水的运动状态难以改变而向前运动，因而水将挤压气泡，是气泡相对瓶子向后运动。
方法二：
以水和气泡为对象，当小车突然停止时，水和气泡组成的整体由于惯性将保持原来的运动状态欲继续前进，所以整体的重心相对瓶子向前移，即气泡相对于瓶子向后移。
[分层作业]
一、选择题（下列每个小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确）
1、下列情况中，物体运动状态发生变化的是（）
A．火车进站过程B。
汽车转弯过程C。
电梯的匀速上升过程
D．将物体沿水平方向抛出，物体在空中的飞行过程。
[答案]A、B、D。
2、（2006/广东高考）下列对运动的认识不正确的是（）
A．亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动
B．伽利略认为力不是维持物体速度的原因
C．牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动
D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
[解析]物体的自然状态即平衡状态，是静止或匀速直线运动，物体做匀速直线运动时不需要受到力的作用，由于惯性就可以保持原来的运动状态，所以A项说法是不正确的。
从伽利略的理想斜面实验可得到物体的运动不需要力来维持，即力不是维持物体速度的原因，反而力是改变物体速度即使物体产生加速度的原因，所以B、C项说法正确。
伽利略根据理想实验推论出，物体一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去的结论，所以D项的说法正确。
[答案]A。
3、伽利略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映自然规律。
有关实验程序内容如下：
（1）减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度
（2）两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
（3）如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度；
（4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平面作持续的匀速运动。
请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠事实，还是通过思维过程的推论，下列选项正确的是（方框内数字表示上述程序的号码）
A．
B．
C．
D．
[解析]伽利略理想斜面实验是通过推理思维得出结论。
[答案]C。
4、关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（）
A．牛顿定律是实验定律
B．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C．惯性定律与惯性的实质是相同的
D．物体的运动不需要力来维持
[解析]牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受力的物体是不存在的，故A是错误的；
惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律则反映物体在一定条件下的运动规律，显然C是错误的；
由牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用。
[答案]B、D。
5、根据牛顿运动定律，以下选项中正确的是：
（）
A．人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位置。
B．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方。
C．人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方。
D．人在直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方。
[答案]D。
6、关于对物体惯性的认识，下列说法中正确的是（）
A．物体的速度越大，其惯性也一定越大
B．物体的加速度越大，其惯性也一定越大
C．物体在运动过程中，惯性起着与外力平衡的作用
D．在同样大小的外力作用下，运动状态越难改变的惯性就越大
[解析]物体的惯性是物体的一种固有属性，它不是力，所以C选项错误。
物体惯性大小与速度、加速度无关，所以A、B选项错误。
7、一个正在做自由落体运动的物体，假设地球引力突然消失，物体将（）
A．静止B。
减速下降C。
匀速下降D。
加速下降
[解析]地球引力突然消失，物体不受外力，运动状态不发生变化，做匀速直线运动。
8、如图4-1-3所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球（m1>
m2）,两小球原来随车一起运动.当车突然停止时,若不考虑其他阻力,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
[解析]小车表面光滑，因此球在水平方向上没有受到外力的作用，原来两球与小车有相同速度，当车突然停止时，因为惯性，两小球的速度不变，所以不会相碰。
[答案]B。
9、从水平匀速向右飞行的飞机上按相等的时间间隔，依次放出a、b、c三个小球，不考虑空气阻力，站在地面上的人看到它在空中的排列情况是图4-1-4中的哪一个？
[解析]由于惯性，飞机上释放（非抛出）的球都具有与飞机相同的水平速度，在水平方向上，三球不受力，由牛顿第一定律知a、b、c三个球以相同的速度做匀速直线运动，故三个球一定在飞机的正下方，三球连线是一条竖直线。
10、在谷物的收割和脱粒过程中,小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起,另外还有瘪粒,为了将它们分离,湖北农村的农民常用一种叫“风谷”的农具即扬场机分选,如图4-1-5所示.它的分选原理是（）
A.小石子质量最大,空气阻力最小,飞得最远
B.空气阻力对质量不同的物体影响不同
C.瘪谷粒和草屑质量最小,在空气阻力的作用下,反向加速度最大,飞得最远
D.小石子和实谷粒的质量较大，惯性大，运动状态难以改变所以飞的最远。
[解析]由题意知,小石子、实谷粒和瘪谷粒及草屑在离开“风谷”机时具有相等的初速度,空气阻力可视为相差不大,但小石子和实谷粒的质量较大,而质量是惯性大小的唯一量度,则在飞行过程中,小石子的速度变化最小,飞得最远,瘪谷粒和草屑速度变化最大,飞得最近.[答案]D
二、综合题
11、一仪器中的电路如图所示，其中M是质量较大的一个金属块，两端和弹簧相连接.将该仪器固定在一辆汽车上，当汽车启动时，哪只灯亮？
当汽车急刹车时，哪只灯亮？
为什么？
当汽车匀速运动时，哪只灯亮？
解析:
当汽车启动时，速度变大，但金属块由于惯性要保持原来的静止状态，从而撞向后面（左侧）的金属线，使绿灯的电路接通，绿灯亮；
反之，当汽车刹车时，汽车速度减小了，金属块由于惯性要保持原来的速度，从而撞向前面（右侧）的金属线，使红灯的电路接通，红灯亮；
当汽车匀速运动时，金属块处于中间位置，两侧电路都没接通，故两灯都不亮.
答案:
绿灯亮红灯亮理由略两灯都不亮
12、图示，一较高木块在小车上和小车一起做匀速直线运动，当小车碰到一障碍物的瞬间，（设小车碰后立即停下），则：
（1）如小车上表面粗糙，则木块如何运动？
（2）如小车上表面光滑，则木块将如何运动？
[解析]
（1）当小车碰到障碍物停下时，如果上表面粗糙，则木块上部由于惯性将继续前进向右运动，木块下部由于受到摩擦力的作用很快停止，所以木块将向右倾倒或有向右倾倒的趋势。
（2）当小车碰到障碍物停下时，如果上表面光滑，则木块下部不受摩擦力作用，此时整个木块都将由于惯性而保持向右的匀速直线运动状态。
[链接高考]
13、（2005/广东高考）一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（）
A．车速越大，它的惯性越大
B．质量越大，它的惯性越大
C．车速越大，刹车后滑行的路程越长
D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大
[解析]由牛顿第一定律知，质量是物体惯性的唯一量度，故A、D错，B对。
又车速越大，由s=v2/2a知滑行的路程越长，C对。
[答案]B、C。
14、（2007/海南高考）16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元。
在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是（）
A．四匹马拉的车比两匹马拉的车跑的快；
这说明，物体受的力越大，速度就越大
B．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来；
这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
C．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快
D．一个物体维持匀速直线运动，不需要受力。
[解析]亚里士多德的观点：
必须有力作用在物体上，物体才能运动；
没有力的作用，物体就要静止在一个地方。
[答案]D。
第二节实验：
探究加速度与力、质量的关系
1．物体运动状态变化的快慢，也就是加速度的大小，与物体的质量有关，还与受力的大小有关。
2．探索加速度与力的关系的基本思路：
保持物体的质量不变，测量物体在的作用下的，分析与的关系，如果a与F成比，则a—F图象是一条过。
3．探索加速度与质量的关系的基本思路：
保持物体所受的力相同，测量的物体在该力作用下的，分析与的关系。
如果a与m成反比，实际上就是a与1/m成，则a—1/m图象就是一条过
1.本实验中实验数据的处理技巧
（1）探究加速度与力的关系：
以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据在关系式中描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比。
（2）探究加速度与质量的关系：
“a与m成反比”实际上就是“a与1/m成正比”，如果以a为纵坐标，1/m为横坐标建立坐标系，根据a-1/m图象是不是过原点的直线，就能判断a是不是与m成反比。
（判断是否是正比的直线比判断是否是反比的双曲线要简单的多）
（3）方法归纳：
利用图象处理数据是一种常用的重要方法，将实验中得到的数据通过描点作出图象，可以非常直观的看出两物理量之间的关系，也可以有效的减小实验误差，确定并排除实验中一些错误数据。
[分层训练]
1．实验台上准备下列器材：
A.打点计时器、纸带及复写纸B.附有定滑轮的长木版C.小车D.砝码E.钩码F.小桶、细绳、沙G.两根导线H.停表I.天平（附砝码）J.刻度尺K.弹簧秤L.6V蓄电池M.学生电源N.小木板O.铁架台。
为探究加速度与力、质量的关系选用的器材是
2.某同学设计了下图所示的实验装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列操作步骤安排不尽合理，请将合理的顺序以字母代入填在下面的横线上
A．按上图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小桶的细绳系在小车上（即不给小车加牵引力）
B．用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面内画出相应的点。
若这些点在一条直线上，便证明了加速度与力成正比
C．用天平测出小车的质量M，把数值记录下来
D．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码
E．平衡摩擦力：
在长木版的不带纸带的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置直至小车在斜面上运动时保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡
F．保持小车的质量不变，依次改变悬挂钩码的个数，分别重复步骤D，将数值记录在纸带上或表格内
G．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测出纸带的加速度
H．保持小桶的质量不变，在小车上依次加砝码（也须作好记录），重复步骤D和G。
用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点。
如果这些点在一条直线上，就证明加速度与质量成反比
3．研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下:
（A）用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量.
（B）按图装好实验器材.
（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶.
（D）将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量..
（E）保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验.
（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值.
（G）作a-M关系图像，并由图像确定a、M关系.
①该同学漏掉的重要实验步骤是______，该步骤应排在______步实验之后.
②在上述步骤中，有错误的是______，应把______改为______.③在上述步骤中，处理不恰当的是______，应把______改为______.
4.在本实验中,下列做法和理由正确的是（）
A.实验中所用电源是低压直流电源
B.可以将装有砂子的小桶用钩码代替,这样会使实验更加方便
C.实验结果不用a-m图象,而用a—1/m图象是为了便于根据图象直观的作出判断
D.小车运动的加速度可用天平测出小桶和砂的质量（Mˊ和m＇）以及小车质量M后直接用公式a=（M＇+m＇）g/M求出
5.在本实验中,下列说法正确的是（）
A.平衡摩擦力时小桶应用细线通过定滑轮系在小车上,但小桶内不能装砂
B.实验中无须始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶的质量
C.实验中如用纵坐标表示加速度,用横坐标表示小车和车内砝码的总质量,描出相应的点在一条直线上时即可证明加速度与质量成反比
D.平衡摩擦力时,小车后面的纸带必须连好,因为运动过程中纸带也要受到阻力
6.下图所示为某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法正确的是（）
A.形成甲图的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B.形成乙图的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C.形成丙图的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D.形成丁图的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
7．在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足M》m（m为砂桶及砂桶中砂的质量）的条件，结果得到的图像应是如下图中的图（）.
8．在研究小车的加速度a和拉力F的关系时，由于始终没有满足M》m的关系，结果应是下图中的图（）.
[链接高考]
9．平路面上,一个大人推一辆大车,一个小孩推辆轻车,各自做匀加速直线运动（阻力不计）,甲、乙两同学在一起讨论，甲同学说：
根据加速度与力、质量的关系，大人的推力大小孩的推力小，因此重车的加速度大。
乙同学说：
根据加速度与力、质量的关系，重车质量大轻车质量小，因此轻车的加速度大，你认为他们的说法是否正确？
请简述理由。
第三节牛顿第二定律
1.物体的加速度跟成正比，跟成反比，这就是，其数学表达式：
F=
2.加速度和力都是，它们都是有的。
牛顿第二定律
不但确定了加速度和力的大小之间的关系，还确定了它们的关系，加速度的方向跟的方向相同
3.在牛顿第二定律F=kma的关系中，其中k是一个常数，大小是由F、m、a三者的单位共同决定，三者取不同的单位，k的数值不同，在国际单位制中k=1，由此可以把公式简化为。
在应用此公式进行计算时F、m、a的单位必须统一为。
4在国际单位制中，力的单位是，符号，它是根据牛顿第二定律定义的：
使的物体产生的加速度的力，叫做1牛顿。
1.牛顿第二定律
（1）力的单位——牛顿的含义
a.在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号是N，它是根据牛顿第二定律定义的：
使质量1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫做1N。
b.比例系数k的含义：
根据F=kma，知k=F/ma，因此k在数值上使单位质量的物体产生单位加速度的里的大小，k的大小由F、m、a的单位决定，三者取不同的单位k的数值不一样，在国际单位制中k=1，由此可知，在应用F=ma计算时，F、m、a的单位必须统一为国际单位中相应的单位
2.对牛顿第二定律的理解：
（1）同一性
物体只能有一种运动状态，而决定物体运动状态的只能是物体所受的合力，而不能是其中一个力或几个力，我们把物体运动的加速度和该物体所受合力的这种响应关系称为牛顿第二定律的同一性
（2）瞬时性
F=ma是对运动过程中的每一瞬间成立的某一时刻加速度的大小总跟那一时刻的合外力大小成正比，即有力作用就有加速度产生。
外力停止作用，加速度随即消失，在持续不断的恒定外力作用下，物体具有恒定不断的持续加速度，外力随着时间而改变，加速度就随着时间而改变
（3）矢量性
作用力F与加速度a都是矢量，所以牛顿第二定律的表达式是一个矢量表达式，它反映了加速度的方向始终跟合外力的方向相同，而速度方向与合外力的方向无必然联系
（4）独立性——力的独立作用原理
物体受到几个力的作用时每个力各自独立的使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这种性质叫做力的独立作用原理
一、选择题
1.关于力的概念下列说法正确的是（）
A．力是物体间的相互作用，力总是成对出现，施力物体同时也是受力物体
B．力是维持物体运动的原因
C．力是改变物体运动状态的原因
D．力是改变物体速度的原因，是产生加速度的原因
2.下列关于牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解，正确的是（）
Ａ．由F=ma可知，物体所受合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比
Ｂ．由m=F/a可知，物体的质量与所受合力成正比，与其运动的加速度成反比
Ｃ．由a=F/m可知，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比
Ｄ．由m=F/a可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力求出
３.静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在力刚开始作用的瞬间，下列说法正确的是（ ）
Ａ．物体立即获得加速度和速度
Ｂ．物体立即获得加速度但速度仍为零
Ｃ．物体立即获得速度但加速度仍为零
Ｄ．物体的加速度和速度均为零
４.关于速度、加速度、合力间的关系，正确的是（ ）
Ａ．物体的速度越大加速度就越大，所受的合力也越大
Ｂ．物体的速度为零，物体的加速度一定为零，所受的合力也为零
Ｃ．物体的速度为零加速度可能很大，所受的合力也很大
Ｄ．物体的速度很大加速度可能为零所受的合力也可能为零
５.水平恒力能使质量为m1的物体在光滑水平面上产生大小为a1的加速度，也能使质量为m2的物体在光滑水平面上产生大小为a2的加速度．若此恒力作用在m1+m2的物体上使其在光滑水平面上产生的加速度为a，则a与a1+a2的大小关系为（ ）
Ａ．a=a1+a2Ｂ．a=（a1+a2）/2 Ｃ．
D.
６.假设汽车紧急刹车后受到的阻力的大小与汽车的重力大小相等，当汽车以20m/s的速度行使时，突然刹车，它还能继续滑行的距离为（）
A.40mB.20mC.10mD.5m
7.质量为m的物体放在粗糙的水平面上,水平拉力F作用与物体上,物体产生的加速度a,若作用在物体上的水平拉力为2F,则物体产生的加速度（）
A.小于aB.等于a
C.在a与2a之间D.大于2a
8一质量为2kg的物体放在光滑水平面上，初速度为零.先对物体施加向东的恒力F=8N，历时1s，随即把此力改为向西，大小不变历时1s，接着把此力改为向东，大小不变历时1s……如此反复，只改变力的方向，共历时4s.在这4s内，画出此过程的a-t图和v-t图，并求这4s内物体经过的位移.
9.如图所示，两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为m1和m2，拉力F1和F2方向相反，与轻线沿同一水平直线，且F1>
F2。
试求在两个物块运动过程中轻线的拉力T。
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