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江苏省沭阳如东中学11-12学年高一物理必修1期末复习:第四章 牛顿运动定律(知识点+练习+答案)


高一物理必修 1 期末复习
第四章 牛顿运动定律
牛顿运动三定律 1.惯性:保持原来运动状态的性质, 质量是物体惯性大小的唯一量度 牛顿第一定律 2.平衡状态:静止或匀速直线运动 3.力是改变物体运动状态的原因,即 产生加速度的原因 1.内容:物体运动的加速度与所受的合外力成正比, 与物体的质量成反比, 加速度方向与合外力方向一致 2.表达式: F 合= ma

3.力的瞬时作用效果:一有力的作用,立即产生加速度 4.力的单位的定义:使质量为 1kg 的物体产生 1m/s2 的加速度的力就是 1N 1.物体间相互作用的规律:作用力和反作用力大 小相等、方向相反,作用在同一条直线上 2.作用力和反作用力同时产生、同时消失,作 用在相互作用的两物体上,性质相同 3.作用力和反作用力与平衡力的关系 1.已知运动情况确定物体的受力情况 牛顿运动定律 的应用 2.已知受力情况确定物体的运动情况 3.加速度是联系运动和力关系的桥梁

牛顿第二定律

牛顿运动定律

牛顿第三定律

力学单位制 (1) .物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量的单位关系。基本单位就是根据物理 量运算中的实际需要而选定的少数几个物理量单位; 根据物理公式和基本单位确立的其它物理量的单 位叫做导出单位。 (2) .在物理力学中,选定长度、质量和时间的单位作为基本单位,与其它的导出单位一起组成了力 学单位制。 选用不同的基本单位, 可以组成不同的力学单位制, 其中最常用的基本单位是长度为米 (m) , 质量为千克(kg), 时间为秒(s) ,由此还可得到其它的导出单位, 它们一起组成了力学的国际单位制。

-1-

知识点 1:牛顿第一定律的理解

练习 1:关于惯性,下列说法正确的是(

)B A.静止的火车启动时速度变化缓慢,是因为火车静止时惯性大 B.战斗机投入战斗时,必须抛掉副油箱,是要减少惯性,保证其运动的灵活性 C.在绕地球运转的宇宙飞船内的物体处于失重状态,因而不存在惯性 D.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性大的缘故

知识点 2:牛顿第三定律的理解

练习 2:如图所示,物块 P 与木板 Q 叠放在水平地面上,木板 Q 对物块 P 的支持力的反作
用力是( )C

A.物块 P 受到的重力 B.地面对木板 Q 的弹力 C.物块 P 对木板 Q 的压力 D.地球对木板 Q 的吸引力 知识点 3:用牛顿运动定律解决两类基本问题 已知力,求解运动

练习 3-1:
如图所示,质量为 4 kg 的物体静止于水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数为 0.5,现 用一个 F=20 N、 与水平方向成 30° 角的恒力斜向上拉物体。 经过 3 s, 该物体的位移为多少? (g 取 10 m/s2) 答案:2.61 m F 30°

已知运动,求解力

练习 3-2:
民用航空客机的机舱除通常的舱门外还没有紧急出口, 发生意外情况的飞机着陆后, 打开紧 急出口的舱门, 会自动生成一个由气囊组成的斜面, 机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到 地面上来。若某型号的客机紧急出口离地面的高度为 4.0 m,构成斜面的气囊长度为 5.0 m。 要求紧急疏散时,乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过 2.0 s(g 取 10 m/s2) ,则 (1) 乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大? (2) 气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少? 2 答案: (1)2.5 m/s (2)0.92

知识点 4:超重和失重 (1) .超重:物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体的重力的现象;物体具有向上
2

的加速度时,就超重。 (2) .失重:物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体的重力的现象;物体具有向下 的加速度时,就超重。 (3) .完全失重:具有向下的加速度,且 a=g,如:自由落体运动的物体、竖直上抛的物体、 做平抛运动的物体,都处于完全失重状态,连接体间弹力为 0.

练习 4-1:在升降机内,一人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了 20%,则他自己的下列判
断可能正确的是(g 取 10 m/s2) ( )BC 2 A.升降机以 8 m/s 的加速度加速上升 B.升降机以 2 m/s2 的加速度加速下降 C.升降机以 2m/s2 的加速度减速上升 D.升降机以 8 m/s2 的加速度减速下降 练习 4-2:一个质量为 50 kg 的人,站在竖直向上运动着的升降机地板上,他看到升降机内 挂着重物的弹簧秤的示数为 40 N。已知弹簧秤下挂着的物体的重力为 50 N,取 g=10 m/s2, 以下说法正确的是( )BD A.地板对人的支持力为 600 N B.地板对人的支持力为 400 N C.人的重力小于 500 N D.人处于失重状态

练习 4-3:物体 B 放在真空容器 A 内,且 B 略小于 A,将它们以初速度 v0 竖直向上抛出,
如图所示,下列说法正确的是( )B A.若不计空气阻力,在它们上升过程中,B 对 A 压力向下 B.若不计空气阻力,在它们上升过程中,B 对 A 压力为零 C.若考虑空气阻力,在它们上升过程中,B 对 A 的压力向下 D.若考虑空气阻力,在它们下落过程中,B 对 A 的压力向上 知识点 5:力学单位制

练习 5:对于下列物理量或单位,按要求选择填空:
A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量 F.秒 G.米 H.长度 I.时间 J.千克 K.力 L.位移 (1)属于物理量的是 ,其中属于矢量的是 ,属于标 量的是 ; (2)属于物理量的单位的是 ,其中属于国际单位制中基本单位的 是 ,属于导出单位的是 。 知识点 6:瞬时问题 弹簧、橡皮筋——弹力不能发生突变 绳、细线、杆子——弹力可以发生突变

练习 6-1:如图所示,质量皆为 m 的 A、B 两球之间系一轻弹簧,放于光滑墙角.用力缓缓
推 B 向左压缩弹簧,平衡时推力的大小为 F,在突然撤掉 F 的瞬间,墙对 A 的 水平弹力大小为 ,A 的加速度为 ,B 的加速度为 。

3

练习 6-2:如图所示,A、B 两木块间连一轻质弹簧,A、B 质量相等,一起静止地放在一块
木板上,若将此木板突然抽去,在此瞬间,A、B 两木板的加速度分别是( A. aA=0,aB=2g A B. aA=g,aB=g C. aA=0,aB=0 D. aA=g,aB=2g B )A

知识点 7:动态过程分析

练习 7-1:如图所示,质量都是 m 的物体 A、B 用轻质弹簧相连,静置于水平地面上,此时
弹簧压缩了 Δl。如果再给 A 一个竖直向下的力,使弹簧压缩 Δl,形变始终在弹性限度内, 稳定后, 突然撤去竖直向下的力, A 物体向上运动过程中, 在 下列说法中正确的是 ( )A AC A. B 物体受到弹簧的弹力大小等于 mg 时,A 物体的速度最大 B. B 物体受到的弹簧的弹力大小等于 mg 时,A 物体的加速度最大 C. A 物体受到的弹簧的弹力大小等于 mg 时,A 物体的速度最大 D. A 物体受到的弹簧的弹力大小等于 mg 时,A 物体的加速度最大

B

练习 7-2:在光滑水平面上有一物块受水平恒力 F 的作用而运动,在其正前方固定一个足够
长的轻质弹簧,如图所示,当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中,下列说法正确的 是( )B A.物块接触弹簧后即做减速运动 B.物块接触弹簧后先加速后减速
[来源:Zxxk.Com]

C.当物块的速度为零时,它所受的合力也为零

D.当弹簧处于压缩量最大时,物块的加速度正好等于零

知识点 8:连接体模型——整体法与隔离法

练习 8-1:如图所示,光滑水平面上放置质量分别为 m、2m 的 A、B 两个物体,A、B 间的
最大静摩擦力为 μmg,现用水平拉力 F 拉 B,使 A、B 以同一加速度运动,则拉力 F 的最大 值为( )C A.μmg B.2μmg C.3μmg D.4μmg

练习 8-2:如图所示,小车上有一竖直杆,小车和杆的总质量为 M,杆上套有一块质量为 m
的木块,杆与木块间的动摩擦因数为 μ,小车静止时木块可沿杆自由滑下,求:必须对小车 施加多大的水平力让车在光滑水平面上运动时,木块才能匀速下滑。 m

4

M F

知识点 9:临界问题

练习 9:如图所示,质量 m=10 kg 的小球挂在倾角 θ=37°的光滑斜面的固定铁杆上,求:
g (1)斜面和小球以 a1=2的加速度向右匀加速运动时,小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为 多大? (2)当斜面和小球都以 a2= 3g 的加速度向右匀加速运动时,小球对绳的拉力和对斜面的压 力分别为多大?

知识点 10:正交分解法结合牛顿运动定律

练习 10:商场工作人员拉着质量 m=20kg 的木箱沿水平地面运动。 若用 F1=100N 的水平力拉
木箱,木箱恰好做匀速直线运动;现改用 F2=150N、与水平方向成 53°斜向上的拉力作用于 静止的木箱上,如图所示。已知 sin53°≈0.80,cos53°≈0.60,取重力加速度 g=10m/s2。求: (1)木箱与地面之间的动摩擦因数; (2)F2 作用于木箱 4.0s 时木箱的速度大小; (3)若(2)中的 F2 作用 4.0 后撤去,求此后 3s 内木箱的位移。 解: (1)由于木箱在水平拉力下匀速运动,根据牛顿第二定律,

5

F1-μ mg=0

解得:μ =

=0.5

(2)将 F2 沿着水平与竖直方向分解,F2 沿水平和竖直方向的分量分别为 F2x = F2 cos 53° F2y = F2 sin53° FN=mg-F2y

木箱受到水平地面的支持力 根据牛顿第二定律,

F2x-μ FN=ma a=2.5 m/s2

解得木箱运动的加速度大小 4s 时木箱的速度 v=at=10m/s

(3)撤去 F2 后 2.5 木箱加速度 a’= μg=5 m/s2 此后木箱的位移为 x’=v2/2a’2=10m

知识点 11:传送带问题

练习 11-1:如图所示,水平放置的传送带足够长,它以恒定速率 v 顺时针运行,一小物体
以水平向右的初速度 v0 滑上 A 端,物体与传送带间的动摩擦因数为 μ。以下说法正确的是 ( )AB A.如果 v0=v,物体将匀速向右运动 B.如果 v0>v,物体将先减速运动再匀速运动 C.如果 v0<v,物体将先减速运动再匀速运动 D.如果将物体轻放上 A 端且 μ 较大,物体会立即随传送带匀速运动

练习 11-2:倾斜的传送带以 v=10 m/s 的速度顺时针稳定运行,如图 3-2-20 所示,在传
送带的上端 A 点轻轻的放上一个小物体,物体与传送带之间的动摩擦因数为 μ=0.5,传送 带 A 点到下端 B 点的距离为 L=16 m,传送带倾角为 θ=37°,求物体由 A 点运动到 B 点所 需的时间是多少?(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 【解析】 物体放在传送带上后,开始阶段,由于传送带速 度大于物体的速度,传送带给物体沿传送带向下的滑动摩擦 力 Ff,受力如图甲所示.物体由静止开始加速,由牛顿第二 定律得 mgsin θ+μmgcos θ=ma1, 解得 a1=10 m/s2 v 10 物体加速至与传送带速度相等需要的时间为 t1= = s=1 s, a1 10 t1 时间内位移 1 x= a1t2=5 m 2 1

由于 μ<tan θ,物体在重力作用下将继续做加速运动,当物体速度大于传送带速度时,传送
6

带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力 Ff′,此时受力如图乙,由牛顿第二定律得 mgsin θ- μmgcos θ=ma2 解得 a2=2 m/s2

1 2 设最后一个阶段物体滑至底端所用时间为 t2,则 L-x=vt2+ a2t2 2 解得 t2=1 s,t2=-11 s(舍去) 所以物体由 A 到 B 的时间 t=t1+t2=2 s. 知识点 12:图像问题

练习 12-1:如图(a),质量 m=1 kg 的物体沿倾角 θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运
动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速 v 成正比,比例系数用 k 表示,物体 加速度 a 与风速 v 的关系如图(b)所示,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2),求:

(1)物体与斜面间的动摩擦因数 μ; (2)比例系数 k。

知识点 13:程序法分析动力学问题

练习 13:如图所示,倾角为 θ=37°、足够长的斜面体固定在水平地面上,小木块在沿斜面向
上的恒定外力 F 作用下,从斜面上的 A 点由静止开始向上作匀加速运动,前进了 4.0m 抵达 B 点时, 速度为 8m/s. 已知木块与斜面间的动摩擦因数 μ=0.5, 木块质量 m=1kg. 取 10 m/s2, g 取 sin37°≈0.6,cos37°≈0.8.试求: (1)木块所受的外力 F 多大? (2) 若在木块到达 B 点时撤去外力 F, 求木块还能沿斜面上滑的距离 S 及返回 B 点的速度 v。 解:(1) 设外加恒力 F 时小木块的加速度为 a1:
B 7 F 37° A

a1 ?

F ? ( g s i n ? ?g c o ? ) ? s m
F=18N

2 由匀加速直线运动的规律得: vB ? 2a1s1

代入数据可求得:

(2) 设小木块继续上滑的加速度为 a2:

a2 ? g sin ? ? ? g cos? (1 分)
还能上滑的距离 S ? 联立解得 S=3.2m 向下运动的加速度为 a3,则 a3 ? g sin ? ? ? g cos?

vB2 2a2

向下运动经过 B 点的速度为

8 5 m/s 5

8


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