2020新亮剑高考物理总复习讲义:第三单元 牛顿运动定律 单元检测 Word版含解析
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第三单元 牛顿运动定律教学目标1.知识目标:(1)掌握牛顿第一、第二、第三定律的文字内容和数学表达式。
(2)掌握牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性和对应性。
(3)了解牛顿运动定律的适用范围。
2.能力目标:(1)培养学生正确的解题思路和分析解决动力学问题的能力。
(2)使学生掌握合理选择研究对象的技巧。
3.德育目标:渗透物理学思想方法的教育,使学生掌握具体问题具体分析,灵活选择研究对象,建立合理的物理模型的解决物理问题的思考方法。
教学重点、难点分析1.在高一、高二的学习中,学生较系统地学习了有关动力学问题的知识,教师也介绍了一些解题方法,但由于学生掌握物理知识需要有一个消化、理解的过程,不能全面系统地分析物体运动的情境,在高三复习中需要有效地提高学生物理学科的能力,在系统复习物理知识的基础上,对学生进行物理学研究方法的教育。
本单元的重点就是帮助学生正确分析物体运动过程,掌握解决一般力学问题的程序。
2.本单元的难点在于正确、合理地选择研究对象和灵活运用中学的数学方法,解决实际问题。
难点的突破在于精选例,重视运动过程分析,正确掌握整体法—隔离法。
教学过程牛顿运动定律是经典力学的基础,应用范围很广。
在力学中,只研究物体做什么运动,这部分知识属于运动学的内容。
至于物体为什么会做这种运动,这部分知识属于动力学的内容,牛顿运动定律是动力学的支柱。
我们必须从力、质量和加速度这三个基本概念的深化理解上掌握牛顿运动定律。
这堂复习课希望学生对动力学的规律有较深刻的理解,并能在实际中正确运用。
一、牛顿第一定律内容: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。
1.牛顿第一定律导出了力的概念 力是改变物体运动状态的原因。
(运动状态指物体的速度)又根据加速度定义:tv a ∆∆=,有速度变化就一定有加速度,所以可以说:力是使物体产生加速度的原因。
(不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”,也不能说“力是改变加速度的原因”。
高考物理基础知识综合复习:阶段检测卷(三) 牛顿运动定律综合应用(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.下列仪器中不能直接测量出国际单位制中对应的三个力学基本物理量的是()2.关于物理学史及单位制,下列表述正确的是()A.伽利略首先提出惯性概念,并提出了牛顿第一定律B.重力单位牛顿是国际制基本单位C.牛顿、千克、秒属于力学中的基本单位D.如果物理量均采用国际单位制单位,则牛顿第二定律可以写作F=ma3.在空气阻力不计的情况下,地球上有一物块以某一初速度在粗糙的水平桌面上向前滑行位移x1后静止;在月球上,相同的物块以相同的初速度在相同的水平桌面上向前滑行位移x2后静止,则()A.x1=x2B.x1>x2C.x1<x2D.无法比较x1和x2的大小4.如图所示,甲和乙进行拉小车比赛,比赛时小车放在水平地面上,甲、乙二人用力向相反方向拉小车,不计小车与地面之间的摩擦力,下列说法正确的是()A.甲拉小车的力和乙拉小车的力一定是一对平衡力B.甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力C.若小车加速向右运动,表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力D.若小车加速向右运动,表明甲拉小车的力小于乙拉小车的力5.如图所示,在行驶过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害。
为了尽可能地减少碰撞引起的伤害,人们设计了安全带及安全气囊。
假定乘客质量为70 kg,汽车车速为108 km/h(即30 m/s),从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s,安全带及安全气囊对乘客的作用力大约为()A.300 NB.420 NC.600 ND.800 N6.如图所示为一架小型四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用。
无人机的质量m=2 kg,运动过程中所受空气阻力大小恒为F f=4 N。
1.牛顿运动定律及其应用Ⅱ2.超重和失重Ⅰ试验四:验证牛顿运动定律1.应用牛顿运动定律和运动学规律解决两类动力学问题.2.运用失重和超重学问定性或定量分析问题.3.运用整体法和隔离法求解简洁的连接体问题.一、牛顿第肯定律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转变这种状态.2.意义.(1)指出力不是维持物体运动状态的缘由,而是转变物体运动状态的缘由,即力是产生加速度的缘由.(2)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第肯定律又称为惯性定律.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,与物体的运动状况和受力状况无关.二、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,另一个物体肯定同时对这个物体施加了力.力是物体与物体间的相互作用,物体间相互作用的这一对力通常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.1.运动的物体惯性大,静止的物体惯性小.(×)2.做匀速直线运动的物体和静止的物体均没有惯性.(×)3.作用力与反作用力肯定是同种性质的力.(√)4.作用力与反作用力的作用效果可以相互抵消.(×)5.人走在松软的土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力.(×) 6.物体所受合外力变小,物体的速度肯定变小.(×)7.物体所受合外力大,其加速度就肯定大.(√)1.(多选)(2022·枣庄模拟)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定一盛满水的碗.现突然发觉碗中的水洒出,水洒出的状况如图所示,则关于小车的运动状况,下列叙述正确的是()A.小车匀速向左运动B.小车可能突然向左加速C.小车可能突然向左减速D.小车可能突然向右减速解析:原来水和小车相对静止以共同速度运动,水突然向右洒出有两种可能:①原来小车向左运动,突然加速,碗中水由于惯性保持原速度不变,故相对碗向右洒出.②原来小车向右运动,突然减速,碗中水由于惯性保持原速度不变,相对碗向右洒出,故B、D正确.答案:BD2.下列关于力和运动关系的说法中正确的是()A.没有外力作用时,物体不会运动,这是牛顿第肯定律的体现B.物体受力越大,运动得越快,这是符合牛顿第肯定律的C.物体所受合外力为零,则速度肯定为零;物体所受合外力不为零,则其速度也肯定不为零D.物体所受的合外力最大时,速度却可以为零;物体所受的合外力最小时,速度却可以最大解析:由牛顿第肯定律可知,力是转变物体运动状态的缘由,而不是维持物体运动状态的缘由,故正确选项为D.答案:D3.(多选)(2022·郑州模拟)用计算机帮助试验系统做验证牛顿第三定律的试验,点击试验菜单中“力的相互作用”.把两个力探头的挂钩钩在一起,向相反方向拉动,显示器屏幕上消灭的结果如图所示.观看分析两个力传感器间的相互作用力随时间变化的曲线,可以得到以下试验结论()A.作用力与反作用力同时存在B.作用力与反作用力作用在同一物体上C.作用力与反作用力大小相等D.作用力与反作用力方向相反解析:由题图可知:两个力传感器间的相互作用力属于作用力和反作用力,它们同时存在,大小相等,方向相反,作用在两个物体上,故A、C、D正确.答案:ACD4.粗糙的水平地面上有一只木箱,现用一水平拉力拉木箱匀速前进,则() A.拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力B.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力C.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力D.木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力解析:拉力与地面对木箱的摩擦力作用在同一个物体上,是一对平衡力,A 错;木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力分别作用在地面和木箱上,作用在两个物体上,不是一对平衡力,应是一对作用力与反作用力,B错,C对;木箱对地面的压力与木箱受到的重力方向相同,作用在两个物体上,不是一对平衡力,D错.答案:C5.建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料.质量为70 kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度拉升,忽视绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()A.510 N B.490 NC.890 N D.910 N解析:设人对绳子的拉力大小为F,对建筑材料m应用牛顿其次定律得F-mg=ma.由牛顿第三定律可知,绳子对人向上的拉力F′与人对绳子的拉力F等大反向,设地面对人的支持力为F N,对人应用平衡条件可得:F′+F N=Mg,可解得F N=Mg-mg-ma=490 N.由牛顿第三定律可知,人对地面的压力大小与地面对人的支持力大小相等,故人对地面的压力大小为490 N,B正确.答案:B一、单项选择题1.(2021·沈阳模拟)科学思维和科学方法是我们生疏世界的基本手段.在争辩和解决问题过程中,不仅需要相应的学问,还需要运用科学的方法.抱负试验有时更能深刻地反映自然规律.伽利略设想了一个抱负试验,如图所示,其中有一个是阅历事实,其余是推论.①减小其次个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍旧要达到原来的高度;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假如没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;④连续减小其次个斜面的倾角,最终使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动.在上述的设想步骤中,有的属于牢靠的事实,有的则是抱负化的推论,下列有关事实和推论的分类正确的是()A.①是事实,②③④是推论B.②是事实,①③④是推论C.③是事实,①②④是推论D.④是事实,①②③是推论解析:本题再现了伽利略抱负试验法,即在牢靠的物理事实的基础上进行科学合理外推,将试验抱负化,并符合物理规律,得到正确结论,其中②是事实,①③④是推论,故选项B正确.答案:B2.(2022·孝感模拟)如图所示,某同学面对行车方向坐在沿平直轨道匀速行驶的列车车厢里.这位同学发觉面前的水平桌面上一个原来静止的小球突然向他滚来,则可推断()A.列车正在刹车B.列车突然加速C.列车突然减速D.列车仍在做匀速直线运动解析:原来小球相对列车静止,现在这位同学发觉面前的小球相对列车突然向他滚来,说明列车转变了原来的运动状态,速度增加了,因此B正确.答案:B3.我们都难以遗忘刘翔那美丽的跨栏姿势.在他跨越栏架的过程中() A.支撑脚蹬地的瞬间,地面对脚的支持力大于脚对地面的压力B.支撑脚蹬地的瞬间,地面受到向后的摩擦力C.支撑脚离地后,他还受到向前冲的力,以至于能很快地通过栏架D.运动到最高处时,速度达到最大值,方向沿水平方向向前解析:刘翔在跨越栏架的过程中,支撑脚蹬地的瞬间,地面对脚的支持力等于脚对地面的压力,脚受到向前的摩擦力,地面受到向后的摩擦力,脚离地后,他只受到重力作用,B正确.答案:B4.下列说法正确的是()A.力是维持物体运动的缘由,同一物体所受的力越大,它的速度越大B.以卵击石,鸡蛋“粉身碎骨”,但石头却“平稳无恙”,是由于鸡蛋对石头的作用力小,而石头对鸡蛋的作用力大C.吊扇工作时向下压迫空气,空气对吊扇产生竖直向上的托力,减轻了吊杆对电扇的拉力D.两个小球A和B,中间用弹簧连接,并用细线悬于天花板上,则弹簧对A 的力和弹簧对B的力是一对作用力和反作用力解析:力不是维持物体运动状态的缘由,而是转变物体运动状态的缘由,依据牛顿其次定律,同一物体所受的力越大,加速度越大,但速度不肯定越大,选项A错误;以卵击石,鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是一对作用力和反作用力,它们大小相等,选项B错误;选项D中弹簧对A的力和A对弹簧的力才是一对作用力和反作用力,选项D错误,只有选项C正确.答案:C5.如图所示是一种汽车平安带把握装置的示意图,当汽车处于静止或匀速直线运动时,刹车摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,平安带能被拉动.当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摇摆,使得锁棒锁定棘轮的转动,平安带不能被拉动.若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的运动方向和运动状态可能是()A.向左行驶、突然刹车B.向右行驶、突然刹车C.向左行驶、匀速直线运动D.向右行驶、匀速直线运动解析:由题意简化分析如图所示,当小球在虚线位置时,小球、车具有向左的加速度,车的运动状况可能为:向左加速行驶或向右减速行驶,A错误,B正确;当车匀速运动时,无论向哪个方向运动,小球均处于竖直位置不摇摆,C、D 错误.答案:B6.如图所示,将两弹簧测力计a、b连接在一起,当用力缓慢拉a弹簧测力计时,发觉不管拉力F多大,a、b两弹簧测力计的示数总是相等,这个试验说明()A.这是两只完全相同的弹簧测力计B.弹力的大小与弹簧的形变量成正比C.作用力与反作用力大小相等、方向相反D.力是转变物体运动状态的缘由解析:试验中两弹簧测力计的拉力互为作用力与反作用力,它们肯定大小相等、方向相反,选项C正确.答案:C二、多项选择题7.(2022·潍坊模拟)抖空竹是人们宠爱的一项体育活动.最早的空竹是两个犹如车轮的竹筒,中间加一个转轴,由于外形对称,其重心在中间位置,初玩者能很好地找到支撑点而使之平衡.随着制作技术的进展,如图所示的不对称的空竹也受到人们的欢迎,现在大多是塑料制成的,也有自然竹木制成的.关于抖空竹,在空气阻力不行忽视的状况下,下列说法中正确的是()A.空竹启动前用绳子拉住提起,要保证支持力和重力在同一条直线上B.空竹的转动是依靠绳子的拉动,绳子与转轴之间的摩擦力越小越好C.空竹抛起后由于惯性而连续向上运动,在空中受重力和惯性作用D.空竹从抛起到接住,转速会减小,表演时还要连续牵拉绳子使其加速转动解析:空竹启动前用绳子拉住提起,此时要选择恰当的位置,保证支持力和重力在同一条直线上,满足二力平衡的条件,否则空竹就要翻倒,从绳子上落下,选项A正确;空竹的转动是利用绳子与转轴之间的摩擦力使其转动,因此绳子选用比较粗糙、摩擦力比较大的比较好,选项B错误;空竹抛起后由于惯性而连续向上运动,在空中受重力和空气阻力的作用,空竹的运动状态发生转变,速度越来越小,然后下落,选项C错误;空竹从抛起到接住,由于空气阻力的作用,转速比抛出前减小,因此表演时还要连续牵拉绳子使其加速转动,选项D正确.答案:AD8.(2022·秦皇岛模拟)如图所示,用质量不计的轻细绳L1和L2将M、N两重物悬挂起来,则下列说法正确的是()A.L1对M的拉力和L2对M的拉力是一对平衡力B.L2对M的拉力和L2对N的拉力是一对作用力与反作用力C.L1对M的拉力和M对L1的拉力是一对作用力和反作用力D.L2对N的拉力和N对L2的拉力是一对作用力和反作用力解析:L1对M的拉力和L2对M的拉力既不是一对平衡力,也不是一对作用力和反作用力,选项A错误;L2对M的拉力和L2对N的拉力不是一对作用力和反作用力,故选项B错误;作用力和反作用力肯定是两物体之间的相互作用力,作用在两个不同的物体上,故选项C、D正确.答案:CD9.下面关于飞船与火箭起飞的情形,叙述正确的是()A.火箭尾部向下喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C.火箭飞出大气层后,由于没有空气,火箭虽然向下喷气,但也无法获得前进的动力D.飞船进入运行轨道之后,与地球之间仍旧存在一对作用力和反作用力解析:火箭升空时,其尾部向下喷气,火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体,火箭向下喷气时,喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力,即火箭上升的推力,此推力并不是由四周的空气对火箭的反作用力供应的,因而与是否飞出大气层、是否在空气中飞行无关,故选项B、C错误,A正确;当飞船进入轨道后,飞船与地球之间仍旧存在着相互吸引力,即地球吸引飞船,飞船也吸引地球,这是一对作用力和反作用力,故选项D正确.答案:AD三、非选择题10.(2022·新乡模拟)如图所示,两块小磁铁质量均为0.5 kg,A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上,B磁铁在A正下方的地板上,弹簧的原长L0=10 cm,劲度系数k=100 N/m.当A、B均处于静止状态时,弹簧的长度为L=11 cm.不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力,求B对地面的压力大小(g取10 m/s2).解析:对A受力分析如图甲所示,由平衡条件得k(L-L0)-mg-F=0,解得F=-4 N.故B对A的作用力大小为4 N,方向竖直向上.由牛顿第三定律得A对B的作用力F′=-F=4 N,方向竖直向下.对B受力分析如图乙所示,由平衡条件得:F N -mg -F ′=0, 解得F N =9 N.由牛顿第三定律得B 对地面的压力大小为9 N. 答案:9 N11.(2022·唐山模拟)如图所示,一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m 的物体A ,A 与地面的摩擦不计.(1)当卡车以a 1=12g 的加速度运动时,绳的拉力为56mg ,则A 对地面的压力为多大?(2)当卡车的加速度a 2=g 时,绳的拉力为多大?解析:(1)卡车和A 的加速度全都.由图知绳的拉力的分力使A 产生了加速度, 故有:56mg cos α=m·12g ,解得:cos α=35,sin α=45.设地面对A 的支持力为F N ,则有: F N =mg -56mg sin α=13mg ,由牛顿第三定律得:A 对地面的压力为13mg.(2)设地面对A 弹力为零时,物体的临界加速度为a 0,则a 0=g cot θ=34g ,故当a 2=g>a 0时,物体已飘起.此时物体所受合力为ma 2=mg ,则由三角形学问可知,拉力F 2=(mg )2+(mg )2=2mg.答案:(1)13mg (2)2mg。
第2讲牛顿第二定律的基本应用学习目标 1.会用牛顿第二定律分析计算物体的瞬时加速度。
2.掌握动力学两类基本问题的求解方法。
3.知道超重和失重现象,并会对相关的实际问题进行分析。
1.2.3.4.1.思考判断(1)已知物体受力情况,求解运动学物理量时,应先根据牛顿第二定律求解加速度。
(√)(2)运动物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解,所以加速度由运动情况决定。
(×)(3)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。
(×)(4)减速上升的升降机内的物体,物体对地板的压力大于物体的重力。
(×)(5)加速上升的物体处于超重状态。
(√)(6)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。
(√)(7)根据物体处于超重或失重状态,可以判断物体运动的速度方向。
(×)2.(2023·江苏卷,1)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。
电梯加速上升的时段是()A.从20.0 s到30.0 sB.从30.0 s到40.0 sC.从40.0 s到50.0 sD.从50.0 s到60.0 s答案A考点一瞬时问题的两类模型两类模型例1 (多选)(2024·湖南邵阳模拟)如图1所示,两小球1和2之间用轻弹簧B相连,弹簧B与水平方向的夹角为30°,小球1的左上方用轻绳A悬挂在天花板上,绳A与竖直方向的夹角为30°,小球2的右边用轻绳C沿水平方向固定在竖直墙壁上。
两小球均处于静止状态。
已知重力加速度为g,则()图1A.球1和球2的质量之比为1∶2B.球1和球2的质量之比为2∶1C.在轻绳A突然断裂的瞬间,球1的加速度大小为3gD.在轻绳A突然断裂的瞬间,球2的加速度大小为2g答案BC解析对小球1、2受力分析如图甲、乙所示,根据平衡条件可得F B=m1g,F B sin30°=m2g,所以m1m2=21,故A错误,B正确;在轻绳A突然断裂的瞬间,弹簧弹力未来得及变化,球2的加速度大小为0,弹簧弹力F B=m1g,对球1,由牛顿第二定律有F合=2m1g cos 30°=m1a,解得a=3g,故C正确,D错误。
学习内容与要求编号 基础型课程拓展型课程学习水平3.1.1 牛顿第一定律惯性B 3.1.2 用DIS 研究加速度与力的关系,加速度与质量的关系(学生实验)C 3.1.3 牛顿第二定律 C 3.1.4 牛顿第三定律 B 3.1.5 国际单位制 A 3.1.6 牛顿对科学的贡献 A 3.1.7 经典力学的局限性 A 3.1.8爱因斯坦对科学的贡献A专题1 牛顿运动定律基础知识在物理学中,只研究物体怎样运动而不涉及运动与力的关系的理论,称做运动学(kinematics );研究运动与力的关系的理论,称做动力学(dynamics )。
自然界和自然规律,隐藏在黑暗中,上帝说,让牛顿出生吧!于是,一切都变得光明。
Nature and nature's laws lay hid in the night. God said, Let Newton be! and all was light!——英国诗人蒲伯(Alexander Pope )1.第一定律的内容:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
牛顿第一定律指出了力不是产生速度的原因,也不是维持速度的原因,力是改变____________________的原因,也就是产生__________的原因。
2.惯性:物体保持静止或匀速直线运动的性质叫做惯性。
牛顿第一定律揭示了一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质,与外部条件无关,因此该定律也叫做惯性定律。
注意:惯性的大小由质量决定是由牛顿第二定律揭示的........................。
【典型例题】1.下面哪些物体的运动状态没有发生改变?()(A)正在拐弯的汽车(B)匀速下落的雨滴(C)绕地球匀速飞行的人造卫星(D)正在启动的火车2.对下列现象解释正确的是()(A)在一定拉力作用下,车沿水平方向前进,所以力是物体运动的原因(B)向上抛出的物体由于惯性向上运动,以后惯性变小,速度越来越小(C)高速行驶的汽车由于速度大,所以惯性大,很难停下来(D)质量大的物体运动状态不容易改变是由于物体的质量大,惯性也就大的缘故3.如图所示,在一辆表面光滑足够长的小车上,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。
牛顿第一定律牛顿第三定律(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分,1~4题为单选题,5题为多选题)1.(2019·石家庄模拟)在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面,桌上有一个小球。
旁边的乘客观察到,如果火车在水平铁轨上做匀速直线运动,小球在桌面上保持静止。
如果火车做加速直线运动,小球就会由静止开始向后运动。
这说明( )A.以匀速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立B.以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立C.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都成立D.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都不成立【解析】选A。
牛顿第一定律只在惯性参考系中成立。
应选择静止或匀速直线运动物体为参考系。
2.人在处于一定运动状态的车厢内竖直向上跳起,下列分析人的运动情况的选项中正确的是( )A.只有当车厢处于静止状态,人才会落回跳起点B.若车厢沿直线水平匀速前进,人将落在跳起点的后方C.若车厢沿直线水平加速前进,人将落在跳起点的后方D.若车厢沿直线水平减速前进,人将落在跳起点的后方【解析】选C。
牛顿第一定律:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
由上述内容可知:人在处于一定运动状态的车厢内竖直向上跳起,车厢处于静止状态或匀速运动状态,人都会落回跳起点,故A、B错误;若车厢沿直线水平加速前进,人将在水平方向上保持起跳时的速度,而车厢沿直线水平加速,在人下落过程中速度始终大于人的速度,因此人将落在跳起点的后方,C正确,D错误。
【加固训练】一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下列关于车速、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.车的质量越大,它的惯性越大C.车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越小D.车速越小,刹车后滑行的路程越短,所以惯性越小【解析】选B。
2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题14 牛顿三大定律导练目标导练内容目标1牛顿第一定律和惯性目标2牛顿第三定律目标3牛顿第二定律及瞬时加速度问题【知识导学与典例导练】一、牛顿第一定律和惯性1.牛顿第一定律: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。
(1)揭示了物体的惯性:不受力的作用时,一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。
(2)揭示了力的作用对运动的影响:力是改变物体运动状态的原因。
2.对惯性的理解(1)保持“原状”:物体在不受力或所受合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)。
(2)反抗改变:物体受到外力时,惯性表现为抗拒运动状态改变。
惯性越大,物体的运动状态越难以被改变。
(3)惯性的量度:质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大,与物体的速度和受力情况无关。
3.牛顿第一、第二定律的关系(1)牛顿第一定律是以理解实验为基础,经过科学抽象、归纳推理总结出来的,牛顿第二定律是实验定律。
(2)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,它揭示了物体运动的原因和力的作用对运动的影响;牛顿第二定律则定量指出了力和运动的联系。
【例1】如图所示,小华坐在一列正在行驶的火车车厢里,突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,假设桌面是光滑的,则下列说法错误..的是()A.小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动B.小球所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变C .火车一定是在向前加速D .以火车为参考系,此时牛顿第一定律已经不能适用【答案】A【详解】A .小球在水平方向上没有施力物体,所以不受力。
A 错误,符合题意;B .小球水平方向不受力,所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变。
B 正确,不符合题意;C .小球因为有惯性,要保持原来的匀速直线运动状态,若突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,是小球相对于火车向后运动,说明火车正在向前做加速运动。
基础课时7 牛顿第二定律两类动力学问题一、单项选择题1.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力,力刚开始作用的瞬间( ) A.物体立即获得速度B.物体立即获得加速度C.物体同时获得速度和加速度D.由于物体未来得及运动,所以速度和加速度都为零解析由牛顿第二定律可知,力F作用的同时物体立即获得了加速度,但是速度还是零,物体有了加速度还必须有时间的累积才能使速度发生变化。
因此,选项B正确。
答案 B2.(2020·广东珠海模拟)质量为1 t的汽车在平直公路上以10 m/s的速度匀速行驶,阻力大小不变。
从某时刻开始,汽车牵引力减少 2 000 N,那么从该时刻起经过6 s,汽车行驶的路程是( )A.50 m B.42 mC.25 m D.24 m解析汽车匀速运动时F牵=Ff,当牵引力减小2 000 N时,即汽车所受合力的大小为F=2 000 N①由牛顿第二定律得F=ma②联立①②得a=2 m/s2汽车减速到停止所需时间t=va=5 s汽车行驶的路程x=12vt=25 m答案 C3.一皮带传送装置如图1所示,皮带的速度v足够大,轻弹簧一端固定,另一端连接一个质量为m的滑块,已知滑块与皮带之间存在摩擦,当滑块放在皮带上时,弹簧的轴线恰好水平,若滑块放到皮带上的瞬间,滑块的速度为零,且弹簧正好处于自然长度,则当弹簧从自然长度到第一次达到最长这一过程中,滑块的速度和加速度的变化情况是( )图1A .速度增大,加速度增大B .速度增大,加速度减小C .速度先增大后减小,加速度先增大后减小D .速度先增大后减小,加速度先减小后增大解析 滑块在水平方向受向左的滑动摩擦力F f 和弹簧向右的拉力F 拉=kx ,合力F 合=F f -F 拉=ma ,当弹簧从自然长度到第一次达最长这一过程中,x 逐渐增大,拉力F拉逐渐增大,因为皮带的速度v 足够大,所以合力F 合先减小后反向增大,从而加速度a 先减小后反向增大;滑动摩擦力与弹簧弹力相等之前,加速度与速度同向,滑动摩擦力与弹簧拉力相等之后,加速度便与速度方向相反,故滑块的速度先增大,后减小。
第三单元牛顿运动定律单元检测见《高效训练》P33一、单项选择题1.(2018河北省衡水市安平中学月考)下列关于牛顿运动定律的说法中正确的是( )。
A.惯性就是物体保持静止状态的性质B.力的国际制单位“牛顿”是根据牛顿第二定律定义的C.伽利略在亚里士多德、笛卡儿等科学家关于力与运动关系研究的基础上,运用理想实验和归谬法得出了惯性定律D.一对作用力与反作用力的作用效果总相同惯性是物体保持静止或匀速直线运动状态的性质,A项错误;力的国际制单位“牛顿”是根据牛顿第二定律定义的(使质1 m/s2的加速度的力就是1 N),B项正确;惯性定律是牛顿得出的,C项错误;作用力和反作用力作用在不同的物体上,作用效果不同,D项错误。
B2.(2019安徽江淮部分学校高三入学摸底联考)如图所示是俄罗斯名将伊辛巴耶娃撑竿跳时的情景,若不计空气阻力,下列说法正确的是( )。
A.在撑竿的过程中竿对她的弹力大于她对竿的压力B.在撑竿上升过程中,她始终处于超重状态C.在空中下降过程中她处于失重状态D.她落到软垫上后一直做减速运动在撑竿的过程中竿对她的弹力与她对竿的压力是作用力与反作用力,大小相等,故A项错误;在撑竿上升开始阶段加速,她处于超重状态;在上升的最后阶段加速度的方向向下,她处于失重状态,故B项错误;在空中下降过程她只受到重力的作用,加速度的方向向下,她处于失重状态,故C项正确;在她落到软垫上后起初的一段,软垫的作用力小于重力,她仍然要做一段加速运动后才会减速,故D项错误。
C3.(2018河北省衡水市安平中学月考)用细线将篮球拴在升降机光滑的侧壁上,当升降机加速下降时,出现如图所示的情形。
重力加速度为g,四位同学对此现象做出了分析与判断,其中可能正确的是( )。
A.升降机的加速度大于g,侧壁对球无挤压B.升降机的加速度小于g,侧壁对球有挤压C.升降机的加速度等于g,侧壁对球无挤压D.升降机的加速度等于g,侧壁对球有挤压当升降机加速下降的加速度等于g时,小球在竖直方向上仅受重力,拉力为零,由于小球在水平方向上平衡,可知侧壁对,故C项正确,D项错误。
当升降机加速下降,加速度大于g时,小球受重力、绳子的拉力,由于水平方向上平衡,则侧壁对小球有弹力,即侧壁对球有挤压,故A项错误。
当升降机加速下降,加速度小于g时,不会出现如图所示的情况,球会在悬点下方,故B 项错误。
C4.(2018福建省厦门双十中学高三考前热身考试)质量M=1 kg 的木板静止在粗糙水平面上,木板与地面间的动摩擦因数为μ1,在木板的左端放置一个质量m=1 kg,大小可忽略的铁块。
铁块与木板间的动摩擦因数为μ2,g=10 m/s2。
若在铁块右端施加一个从0开始增大的水平向右的力F,假设木板足够长,铁块所受木板摩擦力随拉力F的变化如图所示。
这两个动摩擦因数的数值分别是( )。
A.μ1=0.1,μ2=0.2B.μ1=0.1,μ2=0.4C.μ1=0.2,μ2=0.4D.μ1=0.4,μ2=0.2由图可知,当F≥6N时,铁块受到的摩擦力恒定,为滑动摩擦力,且f=μ2mg=4 N,解得μ2=0.4。
在F=6 N时,铁块和木板具,对铁块有F-f=ma,解得a=2 m/s2。
对木板有f-μ1(M+m)g=Ma,解得μ1=0.1,故B项正确。
B5.(2018湖北省黄冈市高三上学期期末)如图所示,物块A放在木板B上,A、B的质量相同,A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数也相同(最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小)。
若将水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,此时水平力大小为F1;若将水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时水平力大小为F2,则F1与F2的比为( )。
A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4由于A 与B 之间的最大静摩擦力f AB =μmg 小于B 与地面之间的最大静摩擦力f B 地=2μmg ,将水平力作用在A 上,使A 刚好要相对B 滑动,此时B 静止,A 与B 间的摩擦力刚好达到最大,水平力大小F 1=μmg ;将水平力作用在B 上,使B 刚好要相对A 滑动,此时A 、B 间的摩擦力刚好达到最大,A 、B 的加速度相等,有a A =a B ==μg ,此时水平力大小满足F 2-2μmg=2ma B ,解得F 2=4μmg ,故F 1μmgm 与F 2的比为1∶4,D 项正确。
D 二、多项选择题6.(2018山西省运城市康杰中学高考模拟)如图甲所示,A 、B 两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上,两细线与水平方向的夹角分别为60°和45°,A 、B 间拴接的轻质弹簧恰好处于水平状态,则下列判断正确的是( )。
甲A.A 、B 的质量之比为∶13B.A 、B 所受弹簧弹力大小之比为∶32C.悬挂A 、B 的细线上拉力大小之比为1∶2D.快速撤去弹簧的瞬间,A 、B 的瞬时加速度大小之比为1∶2对A 、B 两个物体受力分析,如图乙所示。
A 、B 都处于静止状态,受力平衡,则对物体A ,有tan60°=;对物体B ,有m A g F F'=m B g ,又F=F',所以m A ∶m B =∶1,A 项正确。
同一根弹簧弹力相等,故B 项错误;对A 物体,细线拉力T A =;对B 物体,细线拉力T B =3F cos60°,解得T A ∶T B =∶1,故C 项错误。
快速撤去弹簧的瞬间,物体A 、B 将以悬点为圆心做圆周运动,刚撤去弹簧的瞬间,将重力沿F 'cos45°2半径方向和切线方向分解再在这两个方向求合力,可知沿半径方向合力为零,沿切线方向合力等于重力沿切线方向的分力,则加速度a=g cos θ,所以快速撤去弹簧的瞬间,A 、B 的瞬时加速度大小之比为1∶,D 项正确。
2乙AD7.(2018安徽省皖南八校高三第三次联考)如图甲所示,可视为质点的质量m 1=1 kg 的小物块放在质量m 2=2 kg 的长木板正中央位置,长木板静止在水平地面上,连接物块的轻质细绳与水平方向的夹角为37°,现对长木板施加水平向左的拉力F=18 N ,长木板运动的v-t 图象如图乙所示,sin 37°=0.6,g=10 m/s 2,( )。
A.长木板运动1 s 后离开小物块B.长木板长度为2 mC.长木板与地面间的动摩擦因数为0.5D.物块与长木板间的动摩擦因数为0.5从图线可知,木板运动2 s 后离开小物块,A 项错误;由图线可知,0~2 s 内木板的位移x= m =1 m ,所以L=2x=2 m ,B 项2×12正确。
在2 s~3 s ,由图线可得a 2==4 m/s 2,又a 2=,解得μ2=0.5,C 项正确。
在0~2 s ,对小物块,有F 支+T sin 37°=m 1g ,T cos Δv Δt F -μ2m 2g m 237°=f 1,而f 1=μ1F支,长木板a 1==0.5 m/s 2,a 1=,联立解得μ1=,D 项错误。
Δv Δt F -f 1-μ2(m 2g +F 支)m 2819BC 8.(2018江西省赣州中学4月模拟)如图所示,传送带与水平面之间的夹角θ=30°,传送带两端A 、B 间的距离l=5 m ,传送带在电动机的带动下以v=1 m/s 的速度沿顺时针方向匀速运动,现将一质量m=10 kg 的小物体(可视为质点)轻放在传送带上的A 点,已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ=,在传送带将小物体从A 点输送到B 点的过程中(重力加速度g 取10 m/s 2),下列说法正32确的是( )。
A .小物体在传送带上运动的时间为5 sB .传送带对小物体做的功为255 JC .电动机做的功为255 JD .小物体与传送带间因摩擦产生的内能为15 J物体刚放上A 点时,受到的滑动摩擦力沿传送带向上,物体做匀加速直线运动,此时a 1=g (μcos θ-sin θ)=2.5 m/s 2。
假设物体能与传送带达到相同的速度,则物体加速上滑的位移x 1==0.2 m <l=5 m ,假设成立,物体加速运动的时间t 1==0.4 s ,因为v 22a 1v a 1μmg cos θ=75 N >mg sin θ=50 N ,故之后小物体将向上做匀速运动,运动的时间t 2==4.8 s ,故小物体运动的总时间l -x 1v t=t 1+t 2=5.2 s ,小物体运动到B 点的速度为1 m/s ,A 项错误。
从A 到B ,由动能定理可知W 传-mgl sin θ=mv 2-0,解得W 传=255 J ,B 项12正确。
小物块相对传送带滑动的位移s 相=vt 1-x 1=0.2 m ,则物体与传送带间因摩擦产生的热量Q=(μmg cos θ)s 相=15 J ,D 项正确。
由功能关系可知,电动机做的功等于物块增加的机械能和因滑动摩擦而产生的内能,则W 电=W 传+Q=270 J ,故C 项错误。
BD9.(2018湖南省桃源一中高三模拟)如图所示,A 、B 、C 三球的质量均为m ,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A 球相连,A 、B 间固定一个轻杆,B 、C 间由一轻质细线连接。
重力加速度为g 。
倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,初始时刻系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法错误的是( )。
A .B 球的受力情况未变,加速度为零B .A 、B 两个小球的加速度均沿斜面向上,大小均为g sin θ12C .A 、B 之间杆的拉力大小为2mg sin θD .C 球的加速度沿斜面向下,大小为2g sin θ根据平衡条件可得弹簧的弹力大小F=3mg sin θ,在细线被烧断的瞬间弹簧的弹力不能突变,所以A 、B 两个小球的加速度均沿斜面向上,大小均为a==g sin θ,A 项错误,B 项正确;A 、B 之间杆的拉力大小T=mg sin θ+ma=mg sin θ,C 项错误;C F -2mg sin θ2m 1232球的加速度沿斜面向下,大小为g sin θ,D 项错误。
ACD三、非选择题10.(2018烟台市高三4月模拟)两位同学做“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验。
(1)实验装置如图甲所示,打出了一条纸带如图乙所示,计时器所用交流电源的频率为50 Hz ,从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离,该小车的加速度为 m/s 2。
(结果保留2位有效数字)甲乙丙(2)两同学各取一套图示的装置放在水平桌面上,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a 与拉力F 的关系,分别得到如图丙中A 、B 两条直线,图线斜率为 ,则A 、B 用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为μA μB (选填“大于”“小于”或“等于”)。