高中物理版第三单元牛顿运动定律.docx
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高中物理版第三单元牛顿运动定律
第三单元牛顿运动定律
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
说明:
用牛顿第二定律计算,仅限于受到恒力作用的单个物体,且物体质量不变。
专题1牛顿运动定律基础知识
一.牛顿第一定律
1.第一定律的内容:
任何物体都保持________或________状态,直到有___________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.
科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。
在研究和解决问题过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学的方法。
理想实验有时更能深刻地反映自然规律。
伽利略设想了一个理想实验,如图所示,其中有一个是经验事实,其余是推论。
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,小球将上升到原来释放的高度;
④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动。
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列__________(只要填写序号即可)。
在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论。
下列关于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
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。
当车突然停止时,如不考虑其他阻力,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
二.牛顿第三定律
1.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、作用在一条直线上。
作用力与反作用力一定是同种性质的力。
2.一对作用力与反作用力和一对平衡力的区别:
共同点:
一对作用力与反作用力和一对平衡力都是等值、反向、作用在同一直线上。
不同点:
①一对作用力与反作用力作用在两个物体上,这两个物体互为施力物体和受力物体;而一对平衡力作用在同一物体上,受力物体相同,施力物体不相同。
②一对作用力与反作用力一定是同种性质的力;但一对平衡力不一定是同种性质的力。
【典型例题】
4.
如图所示,手上停着一只小鸟,小鸟所受支持力的反作用力是()
(A)手所受的重力(B)小鸟所受的重力
(C)小鸟对手的压力(D)小鸟对地球的引力
5.
(多选)如图所示,水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动,下列说法中正确的是()
(A)作用力F跟墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
(B)作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
(C)物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
(D)物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
6.
(2012学年青浦一模)如右图所示,是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力的变化图线,根据图线可以得出的结论是()
(A)作用力大时,反作用力小
(B)作用力和反作用力的方向总是相反的
(C)作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
(D)相互作用的两个物体一定都处于静止状态
三.牛顿第二定律基础
●第二定律的内容:
物体运动的加速度同_______________成正比,同_________成反比,而且加速度方向与力的方向一致。
即:
F合=ma
1牛顿=1千克·米/秒2
1N的物理意义:
使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度所需力的大小为1N。
●力学单位制:
物理学中选定七个物理量的单位作为基本单位,力学中有3个:
长度单位米、_______单位_____、______单位______;热学中有2个:
热力学温度单位开尔文、______单位_____;电学中有一个:
______单位______;光学中的发光强度单位坎德拉高中阶段不作要求。
其他单位都是从基本单位推导得出,因此叫做导出单位。
●第二定律的深入理解:
1定律深刻阐明了加速度和外力之间存在着下列关系:
因果关系:
力是使物体产生加速度的原因,力是因,加速度是果。
方向关系:
加速度的方向与外力(或合外力)的方向始终一致。
瞬时关系:
加速度与外力(或合外力)定量定向相应地同时产生,同时变化,同时消失。
2定律给“质量”以科学的含义:
“质量是物体惯性大小的量度。
”
3牛顿运动定律只适用于宏观、低速物体,不能用来处理微观粒子和高速物体的运动。
【典型例题】
7.(2012长宁一模)爱因斯坦冲破传统思想的束缚,提出了一种新的观念并建立起相对论,这个新观念是()
(A)真空中的光速是自然界中速度的极限
(B)牛顿定律仅适用于低速、宏观领域
(C)牛顿定律适用于一切领域
(D)运动的钟变慢,运动的尺缩短,运动物体的质量变大
8.(2014崇明一模)1960年第11届国际计量大会通过了国际通用的国际单位制(SI),规定了7个基本单位,其中力学基本单位有3个,压强的单位用力学基本单位可表示为()
(A)N/m2(B)cmHg(C)kg/(m·s2)(D)Pa
9.物体静止在光滑的水平桌面上。
从某一时刻起用水平恒力F推物体,则在该力刚开始作用的瞬间()。
(A)立即产生加速度,但速度仍然为零(B)立即同时产生加速度和速度
(C)速度和加速度均为零(D)立即产生速度,但加速度仍然为零
10.
一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮,绳的一端系一质量m=15kg的重物,重物静止于地面上,有一质量m1=10kg的猴子,从绳子的另一端沿绳向上爬,如图所示。
不计滑轮摩擦,在重物不离开地面的条件下,猴子向上爬的最大加速度是多少?
(取g=10m/s2)
课时作业1牛顿运动定律基础知识
1.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
2.(多选)由牛顿第一定律可知()
(A)物体的运动是依靠惯性来维持的
(B)力停止作用后,物体的运动就不能维持
(C)物体做变速运动时,一定有外力作用
(D)力是改变物体惯性的原因
3.(多选)汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知()
(A)汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力
(B)汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
(C)汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力
(D)汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
4.(多选)对牛顿第二定律的理解正确的是()
(A)由F=ma可知,F与a成正比,m与a成反比
(B)牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用
(C)加速度的方向总跟合外力的方向一致
(D)当外力停止作用时,加速度随之消失
5.由牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为()
(A)牛顿第二定律不适用于静止的物体
(B)桌子的加速度很小,速度增量很小,眼睛不易觉察到
(C)推力小于摩擦力,加速度是负值
(D)推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零,物体的加速度为零,所以物体仍静止
6.关于平衡力、作用力和反作用力,下列叙述正确的是()
(A)平衡力应是分别作用在两个不同物体上的力
(B)平衡力可以是同一种性质的力,也可以是不同性质的力
(C)作用力和反作用力可以不是同一种性质的力
(D)作用力施加之后才会产生反作用力,即反作用力总比作用力落后一些
7.
如图所示,一个劈形物体M,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在上表面放一个光滑小球m。
劈形物体由静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()
(A)沿斜面向下的直线(B)竖直向下的直线
(C)无规则的曲线(D)抛物线
8.(2008·广东)伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有()
(A)倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比
(B)倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比
(C)斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关
(D)斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时所需的时间与倾角无关
9.(1997全国高考)质量为M的木块位于粗糙水平桌面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a。
当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为aʹ,则()
(A)aʹ=a(B)aʹ<2a(C)aʹ>2a(D)aʹ=2a
10.
(多选)如图所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是()
(A)向右做加速运动(B)向右做减速运动
(C)向左做加速运动(D)向左做减速运动
11.质量为m的物体从高处由静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为f,加速度为a=
g,则f的大小是()
(A)f=
mg(B)f=
mg(C)f=mg(D)f=
mg
12.力F1单独作用在物体A上时产生的加速度大小为a1=5m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度大小为a2=1m/s2。
那么,力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的范围是()
(A)0≤a≤6m/s2(B)4m/s2≤a≤5m/s2
(C)4m/s2≤a≤6m/s2(D)0≤a≤4m/s2
13.
如图所示,一小球从空中自由下落,当它与正下方的轻弹簧刚开始接触时,它将()
(A)立即被反弹上来(B)立即开始做减速运动
(C)立即停止运动(D)继续做加速运动
14.雨滴在空气中下落,当速度比较大的时候,它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比,与其横截面积成正比,即Ff=kSv2,则比例系数k的单位是()
(A)kg/m4(B)kg/m3(C)kg/m2(D)kg/m
15.质量为2kg的物体受到4个力的作用而静止,当撤去其中两个力F1、F2后,物体运动的加速度大小为1m/s2,方向正东,则F1和F2的合力大小为______N,方向______。
16.
如图所示,质量为m的物体放在光滑水平面上,通过绳子跟滑轮相连,滑轮和绳质量不计,滑轮和绳之间的摩擦也不计,当用水平力F拉滑轮时,物体的加速度大小为_______。
17.以a=
的加速度加速下降的气球和吊篮的总质量为M,欲使该气球以同样大小的加速度匀加速上升,则从吊篮中抛出的沙袋质量应是总质量的几倍?
专题2牛顿第二定律超重与失重
一、基本解题思路
●两力加速:
通常根据加速度与合外力方向一致的关系,利用平行四边形定则先确定合外力再求解;
●两力以上加速:
通常采用正交分解法。
为减少矢量的分解,建立直角坐标系时有两种确定x轴的方法:
(1)分解力,此时一般规定加速度的方向为x轴正方向;
(2)分解加速度。
【典型例题】
1.
(2016上海会考)如图,一倾角为α的光滑斜面向右做匀加速运动,物体A相对于斜面静止,则斜面运动的加速度为()
(A)gsinα(B)gcosα
(C)gtanα(D)gcotα
2.
(2015上海高考)如图,鸟沿虚线斜向上加速飞行,空气对其作用力可能是()
(A)F1(B)F2
(C)F3(D)F4
3.
(2002全国)质量为m的三角形木楔A置于倾角为θ的固定斜面上,它与斜面间的动摩擦因数为μ,一水平力F作用在木楔A的竖直平面上,在力F的推动下,木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动,则F的大小为()
(A)
(B)
(C)
(D)
4.
如图所示,自动扶梯与地面的夹角为30°,当自动扶梯向上做匀加速运动时,人对扶梯地而的压力是此人所受重力的
,则扶梯沿运动方向的加速度大小为_____m/s2,人与扶梯地面之间的摩擦力是此人重力的_____倍。
(g取10m/s2)
二、超重与失重
当物体存在向上加速度时,它对支持物的压力(或对悬线的拉力)大于它所受重力的现象就是超重;
当物体存在向下加速度时,它对支持物的压力(或对悬线的拉力)小于它所受重力的现象就是失重;物体对支持物的压力(或对悬线的拉力)等于零时就是完全失重状态。
【典型例题】
5.(2007山东,多选)下列实例属于超重现象的是()
(A)汽车驶过拱形桥顶端(B)荡秋千的小孩通过最低点
(C)跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动(D)火箭点火后加速升空
6.(2016上海会考)如图,质量为m的小球挂在电梯的天花板上。
电梯在以大小为
的加速度向下加速运动的过程中,小球()
(A)处于失重状态,所受拉力为
(B)处于失重状态,所受拉力为
(C)处于超重状态,所受拉力为
(D)处于超重状态,所受拉力为
课时作业2牛顿第二定律超重与失重
1.(多选)如图所示,在空雪碧瓶底四周钻几个小孔,盛满水后,让盛满水的雪碧瓶自由下落,则下落过程中不可能出现的图是()
2.
如图所示,长木板A的右端与桌边相齐,木板与桌面间的动摩擦因数为μ,今用一水平恒力F将A推出桌边,在长木板开始翻转之前,木板的加速度大小将会()
(A)逐渐减小(B)逐渐增大
(C)不变(D)先减小后增大
3.
如图,位于水平地面上的质量为M的小木块,在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动。
若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为()
(A)
(B)
(C)
4.一辆小车在水平面上行驶,悬挂的摆球相对于小车静止,并且悬绳与竖直方向成θ角,如图所示,下列关于小车的运动情况正确的是()
(A)加速度方向向左,大小为gtanθ
(B)加速度方向向右,大小为gtanθ
(C)加速度方向向左,大小为gsinθ
(D)加速度方向向右,大小为gsinθ
5.
(2005全国)如图所示,位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用。
已知物块P沿斜面加速下滑。
现保持F的方向不变,使其减小,则加速度()
(A)一定变小(B)一定变大
(C)一定不变(D)可能变小,可能变大,也可能不变
6.
(多选)如图所示是某同学站在力传感器上做下蹲-起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线。
由图线可知该同学()
(A)体重约为650N
(B)做了两次下蹲-起立的动作
(C)做了一次下蹲-起立的动作,且下蹲后约2s起立
(D)下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
7.(多选)弹簧测力计挂在升降机的顶板上,下端挂一质量为2kg的物体。
当升降机在竖直方向运动时,弹簧测力计的示数始终是16N。
如果从升降机的速度大小为3m/s时开始计时,则经过1s,升降机的位移大小可能是(g取10m/s2)()
(A)3m(B)8m(C)2m(D)4m
8.
(多选)乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。
若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a上行,如图所示。
在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。
则()
(A)小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上
(B)小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下
(C)小物块受到的滑动摩擦力为
mg+ma
(D)小物块受到的静摩擦力为
mg+ma
9.如图所示,倾斜索道与水平面夹角为37°,当载人车厢沿钢索匀加速向上运动时,车厢里的人对厢底的压力为其重量的1.25倍,那么车厢对人的摩擦力为其体重的()
(A)
倍(B)
倍(C)
倍(D)
倍
10.
如图所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进。
突然发现意外情况,紧急刹车做匀减速运动,加速度大小为a,则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是()
(A)m
(B)ma(C)m
(D)m(g+a)
11.
(多选)如图所示,一小车上有一个固定的水平横杆,横杆左边固定有一轻杆与竖直方向成θ角,轻杆下端连接一小球,横杆右边用一根细线吊一小球,当小车向右做加速运动时,细线保持与竖直方向成α角,若θ<α,则下列说法正确的是()
(A)轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上
(B)轻杆对小球的弹力方向与细线平行
(C)轻杆对小球的弹力方向既不与细线平行,也不沿着轻杆方向
(D)此时小车的加速度为gtanα
12.
质量为0.8kg的物体在一水平面上运动,如图所示,a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v-t图象,则拉力和摩擦力之比为()
(A)9∶8(B)3∶2(C)2∶1(D)4∶3
13.
(多选)如图甲所示,地面上有一质量为M的重物,用力F向上提它,力F变化而引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示,则以下说法中正确的是()
(A)当F小于图中A点值时,物体的重力Mg>F,物体不动
(B)图中A点值即为物体的重力值
(C)物体向上运动的加速度和力F成正比
(D)图线延长和纵轴的交点B的数值绝对值等于该地的重力加速度
14.
(2012安徽)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则()
(A)物块可能匀速下滑
(B)物块仍以加速度a匀加速下滑
(C)物块将以大于a的加速度匀加速下滑
(D)物块将以小于a的加速度匀加速下滑
15.某同学做了如下的力学实验:
一个质量为m的物体放在水平面上,物体受到向右的水平拉力F的作用后运动,设水平向右为加速度的正方向,如图(甲)所示。
现测得物体的加速度a与拉力F之间的关系如图(乙)所示。
由图象可知,物体的质量m=______kg,物体与水平面间的动摩擦因数μ=_______。
16.
如图所示,质量m=1kg的小球穿在斜杆上,斜杆与水平方向成θ=30°的角,球与杆间的动摩擦因数μ=
。
小球受到竖直向上的拉力F作用时,将从静止开始以a=2.5m/s2的加速度沿杆上滑,则拉力F是多少?
17.
(2012上海)如图,将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。
环的直径略大于杆的截面直径。
环与杆间动摩擦因数μ=0.8。
对环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角θ=53︒的拉力F,使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动,求F的大小。
(取sin53︒=0.8,cos53︒=0.6,g=10m/s2)。
专题3牛顿定律的应用
两类基本问题
(1)已知物体的受力情况,就可以确定物体的运动情况;
【典型例题】
1.
如图所示,光滑斜面AB倾角为30°,与水平面BC衔接,物体与水平面间的动摩擦因数为0.1,一物体自A点由静止开始下滑,至C点停止,运动总时间为3s,则物体滑行的全部路程为______m。
(2)已知物体的运动情况,就可以确定物体的受力情况。
2.
一物体以12m/s的初速度冲上斜面,然后又沿斜面向下运动,在此全过程中的v-t图象如图所示,求:
(1)斜面的倾角;
(2)物体与斜面间的动摩擦因数。
课时作业3牛顿定律的应用
1.行车过程中,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,为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害,人们设计了安全带,假设乘客质量为70kg,汽车车速为90km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为5s,安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)()
(A)450N(B)400N(C)350N(D)300N
2.(多选)如图所示,在一无限长的小车上,有质量分别为m1和m2的两个滑块(m1>m2)随车一起向右匀加速运动。
设两滑块与小车间的动摩擦因数均为μ,其他阻力不计,当车突然停止时,以下说法正确的是()
(A)若μ=0,两滑块一定相碰(B)若μ=0,两滑块一定不相碰
(C)若μ≠0,两滑块一定相碰(D)若μ≠0,两滑块一定不相碰
3.A为实心木球,B为实心铁球,C为空心铁球,三球中A和C质量相等且小于B球质量。
现A、B、C三球同时从同一高度由静止开始下落,且受到的阻力相同,则三球落地时间是()
(A)三球同时落地(B)B先落地,A最后落地
(C)A、B同时落地,C最后落地(D)A、C同时落地,B在A、C前落地
4.(多选)竖直向上抛出的物体,最后又落回原处,若考虑空气阻力,且设阻力在整个过程中大小不变,则物体()
(A)上升过程的加速度大小一定大于下降过程中的加速度的大小
(B)上升过程最后1s内位移的大小一定等于下降过程中最初1s内位移的大小
(C)上升过程所需要的时间一定小于下降过程所需要的时间
(D)上升过程的平均速度一定大于下降过程的平均速度
5.(2015重庆高考)高空作业须系安全带。
如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)。
此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为()
(A)
+mg(B)
-mg
(C)
+mg(D)
-mg
6.(多选)如图所示,光滑斜面CA、DA、EA都以AB为底边。
三个斜面的倾角分别为60°、45°、30°。
物体分别沿三个斜面由顶端从静止滑到底端,下面说法中正确的是()
(A)物体沿DA滑到底端时具有最大速率
(B)物体沿EA滑到底端所需时间最短
(C)物体沿CA下滑,加速度最大
(D)物体沿DA滑到底端所需时间最短
7.为了使雨滴能尽快地淌离房顶,要设计好房顶的高度,设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动,那么如图所示的四种情况中符合要求的是()
8.
(2004年全国高考)如图所示,ad、bd
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