高一物理必修一 学案与练习第三章牛顿运动定律

高一物理必修一 学案与练习第三章 牛顿运动定律【学习目标】1通过史实，初步了解实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。2通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过实验认识超重、失重现象。3认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。第1节 牛顿第一定律【学习目标】1通过了解从亚里士多德到伽利略，再从伽利略到牛顿对力和运动的观点，初步理解力和运动之间的正确关系。 2知道物体的运动不需要力来维持。理解牛顿第一定律的内容和意义。3知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象，体会生活中最司空见惯的现象中也包含物理知识，也要遵循物理规律。【阅读指导】1补充下列人物对力和运动关系的看法代表人物对力和运动关系的看法亚里士多德伽利略2理想实验是一种以_为依据，忽略_，并把实验的情况合理外推到一种理想状态，从而来揭示自然现象本质的假想实验。教材第71页图312所示的理想实验中，若摩擦可以忽略不计，小球在右斜面最终会到达与左斜面_。改变右斜面的坡度，坡度越小，小球要达到同样高度经过的坡长就_。由此我们可以推测，如果右斜面变成水平面，并且没有任何阻力，小球将达不到原来的高度，就应_。 3牛顿第一定律：一切物体总保持_状态或_状态，直到有_迫使它改变这种状态为止。牛顿第一定律也叫_。 4物体本身保持_的性质，叫做惯性。任何物体都有惯性。_是惯性大小的量度。【课堂练习】夯实基础1伽利略的理想实验证明了（ ）A要物体运动必须有力作用，没有力的作用物体将要静止B要物体静止必须有力作用，没有力的作用物体就运动C物体不受外力作用时，一定处于静止状态D物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态2下列说法中正确的是（ ）A理想实验是不科学的假想实验B理想实验所得到的结论是不可靠的C理想实验是一种科学方法D牛顿第一定律描述的是一种理想化状态3下列关于惯性的说法中正确的是（ ）A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B物体只有受外力作用时才有惯性C物体的运动速度大时惯性大D物体在任何情况下都有惯性4关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是（ ）A牛顿第一定律是实验定律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5做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，物体的运动情况将是（ ）A悬浮在空中不动B速度逐渐减小C保持一定速度向下匀速直线运动D无法判断6关于惯性，下述哪些说法是正确的（ ）A惯性除了跟物体质量有关外，还跟物体速度有关B物体只有在不受外力作用的情况下才能表现出惯性C乒乓球可快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故D战斗机投入战斗时，必须丢掉副油箱，减小惯性以保证其运动的灵活性7人从行驶的汽车上跳下来容易（ ）A向汽车行驶的方向跌倒 B向汽车行驶的反方向跌倒C向车右侧方向跌倒 D向车左侧方向跌倒8如图所示，在匀速行驶的车厢上用细绳吊着一个小球，若剪断绳子，小球将落在它正下方的A点，还是落在A的前面或后面的C点或D点？提升能力1列车沿东西方向做直线运动，车里桌面上有一小球，乘客看到小球突然沿桌面向东滚动，则列车可能是（ ）A以很大的速度向西做匀速运动B向西做减速运动C向西做加速运动D向东做减速运动2如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球（m1m2）随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则两个小球（ ）A一定相碰B一定不相碰C不一定相碰D难以确定是否相碰，因为不知小车的运动方向3一向右运动的车厢顶上悬挂两个摆球M和N，它们只能在图示平面内摆动，某一瞬时出现如图所示情况，由此可知，车厢的运动及两个摆球相对车厢的运动的可能情况是（ ）A车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止B车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动C车厢做匀速直线运动，M静止，N在摆动D车厢做匀速直线运动，M静止，N也静止4将一玻璃瓶装水后密闭放在水平桌面上，在瓶的中部有一个气泡处于静止状态，如图所示，先突然用力将瓶子向前推动一下，则可以看到气泡相对于瓶子的运动情况是（ ）A不动 B向前C向后 D无法确定第2节 探究加速度与力、质量的关系第3节 牛顿第二定律【学习目标】1通过实验得出物体的加速度a与物体的质量m及受力F之间的关系。理解牛顿第二定律。2会根据测量结果分别作出aF图像和a图像，并对他们进行初步分析。认识力学单位制在表述物理规律中的重要意义。3体会在物理研究中如何使用控制变量法。【阅读指导】1探究一个量与几个量之间的关系，我们常用_。在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，共有a、F、m三个参量，我们可先让_不变，找出a与F的关系；再让_不变，找出a与m的关系；然后再分析a、F和m三者之间的关系。2牛顿第二定律：物体的加速度跟所受的合力成_，跟物体的质量成_，加速度的方向跟_方向相同。用公式可表示为_。3对牛顿第二定律的理解。（1）因果性：_是产生加速度的原因，_是物体惯性大小的量度，物体的加速度是_这一外因和_这一内因共同作用的结果。（2）矢量性：物体的加速度与_方向相同。（3）瞬时性：物体的加速度跟它所受到的合力之间存在着瞬时对应关系，即加速度和合力 产生、 变化、 消失。 （4）独立性：当物体受到几个力的作用时，各力独立地产生与力对应的加速度。但物体实际表现出来的加速度是物体各力产生的加速度 的结果。4在物理学中，先选定几个物理量的单位作为基本单位，再根据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关系，导出其他物理量的单位，这些导出来的单位叫做_。在力学中，选定_、_和_这三个物理量的单位作为基本单位。【课堂练习】夯实基础1在牛顿第二定律的数学表达式Fkma中，有关比例系数k的说法正确的是（ ）A在任何情况下k都等于1B因为k1，所以k可有可无Ck的数值由质量、加速度和力的大小决定Dk的数值由质量、加速度和力的单位决定2下列对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，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B由m=可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比C由a=可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比D由m=可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得3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，则我们用一个力推桌子没有推动的原因是（ ）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，所以仍保持静止4静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力的作用，当力刚开始作用的瞬间，下列说法的是（ ）A物体同时获得速度和加速度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物体的速度和加速度都仍为零5某静止物体受一对平衡力作用处于静止状态，现将其中一个力的方向不变，大小逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原来的大小，而另一个力一直保持不变，在此过程中，该物体的加速度变化情况是（ ）A逐渐增大 B逐渐减小C先增大后减小 D先减小后增大6上题中，物体速度变化情况是（ ）A逐渐增大 B逐渐减小C先增大后减小 D先减小后增大7假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，做匀速行驶，洒水时它的运动将是（ ）A做变加速运动 B做初速度不为零的匀加速直线运动C做匀减速运动 D继续保持匀速直线运动8如图所示，质量为m的物体在粗糙斜面上以加速度a加速度下滑。现有一个恒力F作用在物体上，力F过物体的重心，且方向竖直向下。则施加恒力F后物体的加速度将（ ） A增大 B减小C不变 D先变小后不变9质量为m的物体放在粗糙的水平面上，水平拉力F作用于物体上，物体产生的加速度为a；若作用在物体上的水平拉力变为2F，则物体产生的加速度（ ）A小于a B等于aC在a和2a之间 D大于2a10质量为1.0kg的物体，其速度图象如图所示，4s内物体所受合外力的最大值是_N；合外力方向与运动方向相反时，合外力大小为 N。11质量为2 kg的质点同时受到相互垂直的两个力F1、F2的作用，如图所示，其中F1=3 N，F2=4 N。求质点的加速度大小和方向。提升能力1一轻质弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了5cm。现将重物再向下拉2.5cm，然后放手，则在释放瞬时重物的加速度为（g取10m/s2，弹簧始终在弹性限度内）（ ）A2.5m/s2 B5.0m/s2 C7.5m/s2 D10m/s22匀速上升的升降机顶部悬有一轻质弹簧，弹簧下端挂有一小球。若升降机突然停止，在地面上观察者来看，小球在继续上升的过程中（ ）A速度逐渐减小 B速度先增大后减小C加速度逐渐增大 D加速度逐渐减小3如图所示的aF图像中，实线甲和乙分别表示在两地各自保持重物质量不变的情况下，用竖直向上的拉力匀加速提升重物时，重物加速度a的大小与拉力F的大小之间的关系。由图可以判知： （1）甲地的重力加速度 乙地的重力加速度；（填“大于”、“等于”或“小于”）（2）甲地的重物质量 乙地的重物质量。（填“大于”、“等于”或“小于”）4如图所示，物体P置于水平面上，用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力G=10N的重物，物体P向右运动的加速度为a1；若细线下端不挂重物，而用F=10N的力竖直向下拉细线下端，这时物体P的加速度为a2，则（ ）Aa1a2 Ba1=a2 Ca1”、“mB，以相同的初速度竖直上抛。不计空气阻力，下面结论正确的是（ ） A上升、下降过程中A、B不会分离 B上升过程中A、B间弹力逐渐增大 C下降过程中A、B间弹力逐渐减小，最后分离D上升、下降整个过程中A、B间均无弹力4在空中竖直向上发射一枚小火箭，其vt图象如图所示，火箭内的水平支承面上放有质量为0.2 kg的物体，则物体对支承面的最大压力为 N，物体对支承面的最小压力为_N。（g10 m/s2） （第4题图） （第5题图）5质量为200 kg的物体，置于升降机内的台秤上，从静止开始上升。运动过程中台秤的示数F与时间t的关系如图所示，求升降机在7s内上升的高度（g取10 m/s2）。6升降机中斜面的倾角为，上面放着质量为m的物体，当升降机以加速度a向上加速运动时，物体在斜面上保持静止。求物体所受斜面作用的摩擦力和支持力分别为多大。7如图所示，用力F提拉用细绳连在一起的A、B两物体，以4.9 m/s2的加速度匀加速竖直上升，已知A、B的质量分别为1 kg和2 kg，绳子所能承受的最大拉力是35 N，则（1）力F的大小是多少？（2）为使绳不被拉断，加速上升的最大加速度是多少？第三章牛顿运动定律单元测试题（A组）一、选择题1下列国际单位制中的单位，属于基本单位的是（ ）A力的单位：N B质量的单位：kg C长度的单位：m D时间的单位：s 2下面说法中正确的是（ ）A力是物体产生加速度的原因B物体运动状态发生变化，一定有力作用在该物体上C物体运动速度的方向与它受到的合外力的方向总是一致的D物体受外力恒定，它的速度也恒定3下列说法中正确的是（ ） A静止或匀速直线运动的物体一定不受外力的作用 B战斗机在战斗前扔掉副油箱，目的是减小惯性 C从高处下落的玻璃杯比低处下落的玻璃杯容易碎，是因为前者惯性比较大 D物体运动状态改变的难易程度取决于惯性的大小4以卵击石，鸡蛋破碎，对此现象下列说法正确的是（ ）A由于石头表面坚硬，所以石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力B鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力是一对平衡力，大小相等、方向相反C鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力总是大小相等，方向相反是一对相互作用力D鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小相等，此作用力足以使鸡蛋破碎5一轻质弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了5 cm。现将重物再向下拉2.5 cm，然后放手，则在释放瞬时重物的加速度为（g取10 m/s2，弹簧始终在弹性限度内）（ ）A2.5 m/s2 B5.0 m/s2 C7.5 m/s2 D10 m/s26用力F拉一物体使其以加速度a在水平面上做匀加速直线运动，力F的水平分量为F1，如图所示.若以与F1大小、方向都相同的力F 代替F拉此物体，使物体产生的加速度为a，则（ ）A当水平面光滑时，aaB当水平面光滑时，aaC当水平面粗糙时，aaD当水平面粗糙时，aa F/N10O24t/s 7质点由静止开始做直线运动，所受外力大小随时间变化的图像如图所示，则有关该质点的运动，以下说法中错误的是（ ）A质点在前2s内匀加速，后2s内变加速B质点在后2s内加速度和速度都越来越小C质点在后2s内加速度越来越小，速度越来越大D设2s末和4s末的速度分别为v2和v4，则质点在后2s内的平均速度等于 8一个质量为1.0kg的物体，在外力作用下由静止开始运动，物体所受合外力随时间的变化关系如图所示，则（ ）A第1 s末物体相对于出发点的位移改变方向B第1 s末物体的速度改变方向C第3 s内的位移为零D第3 s末和第5 s末物体的位置相同二、填空题9一乘客在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球，用以判断火车运动的情况，并可得到如下结论：（1）若小球在竖直方向保持静止，表明火车正在做_运动；（2）若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆，表明火车正在做_运动；（3）若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆，表明火车正在做_运动。10弹簧秤上挂一个14kg的物体，在下列情况下，弹簧秤的读数是多少？（g10m/s2）（1）以0.5m/s2的加速度竖直加速上升？答：_。（2）以10cm/s2的加速度竖直减速上升？答：_。（3）以10cm/s2的加速度竖直加速下降？答：_。（4）以0.5m/s2的加速度竖直减速下降？答：_。11一物体以a7m/s2的加速度竖直下落时，物体受到的空气阻力大小是重力的_倍。（g取10 m/s2）三、计算题12从静止开始做匀加速直线运动的汽车，经过t=10s，发生位移x=30m已知汽车的质量m=4103kg，牵引力F=5.2103N。求：（1）汽车运动的加速度大小；（2）运动过程中汽车所受的阻力大小。13如图所示，风洞实验室中可产生水平方向的，大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数；（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?（sin370.6，cos370.8）14如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体处于平衡状态。现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。甲乙（1）下面是某同学对该题的一种解法：解：设L1线上拉力为T1，L2线上拉力为T2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡：T1cos=mg，T1sin=T2，T2=mgtan。剪断线的瞬间，T2突然消失，物体即在T2反方向获得加速度。因为mgtan=ma，所以加速度a=gtan，方向在T2反方向。你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明理由；（2）若将图甲中的细线L1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与（1）完全相同，即a=gtan，你认为这个结果正确吗？请说明理由。第三章牛顿运动定律单元测试题（B组）一、选择题1下列说法正确的是（ ）A物体受力不变时，其运动状态也不变B物体只有不受力时，其运动状态才不变C物体速度变化率的方向总与外力方向相同D物体运动方向总与外力方向相同2竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10 m/s2的加速度。若推力增大到2F时，则火箭的加速度将达到（g取10 m/s2）（ ）A15 m/s2 B20 m/s2 C30 m/s2 D25 m/s23一同学为了测电梯的运动情况，用一弹簧测力计将质量为m的物体悬挂在电梯的天花板下面，当物体相对电梯静止时，弹簧测力计的示数为mg。说明（ ）A电梯可能以加速度g/3减速上升B电梯可能以加速度g/3减速下降C电梯可能以加速度g/3加速上升D电梯可能以加速度g/3加速下降4在有空气阻力的情况下，竖直上抛一个球。上升阶段的加速度为a1，下落阶段的加速度为a2；上升时间为t1,下落回原处的时间为t2，那么（ ）Aa1=a2，t1=t2 Ba1a2，t1t2Ca1a2，t1t2 Da1a2，t1t25如图所示，在沿水平直轨道匀速运动的小车中的水平光滑桌面上由轻质弹簧拉着一个物体A，当车里人发现弹簧突然被物体拉长，则这时（ ）A小车可能向右加速运动B小车可能向左加速运动C小车可能向右减速运动D小车可能向左减速运动6如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA和mB的物体时，得出的两个加速度a与力F的关系图线，由图分析可知（ ）A两地重力加速度是gAgB BmAmBC两地重力加速度是gA=gB DmAmB二、填空题7一辆小汽车以54 km/h的速度沿水平路面行驶时，突然紧急刹车，刹车后路面对车的摩擦力等于车重的0.6倍，小汽车刹车后3.0 s内的位移为 m。（g取10 m/s2）8质量为2 kg的物体，静止放于水平面上，现在给物体施一水平力F，使物体开始沿水平面运动，运动10 s时将水平力减为，若物体运动的速度图象如图所示，则水平力F=_N，物体与水平面间的动摩擦因数= 。（g取10 m/s2）9机车牵引力一定，在平直轨道上以a1=1 m/s2的加速度行驶，因若干节车厢脱钩，加速度变为a2=2 m/s2。设所受阻力为车重的0.1倍，则脱落车厢的质量与原机车总质量之比等于 。三、计算题10为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离。已知某高速公路的最高限制速度v=120 km/h。假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t=0.50 s。若刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍，则该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？（取g=10 m/s2）11当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度.己知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv，k是比例系数.对于常温下的空气，比例系数k=3.410-4 Ns/m2。己知水的密度1.0103 kg/m3，取重力加速度g=10 m/s2，试求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的终极速度v.（结果保留两位有效数字）12如图所示，一固定在地面的楔形木块，其斜面的倾角=30，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连接，A的质量为4 m，B的质量为m开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，物块A与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了，求物块B上升的最大高度H。答案第三章 牛顿运动定律第1节 牛顿第一定律【阅读指导】 1运动必须依靠外力的不断作用才能维持；运动不需要外力维持2可靠的事实；次要因素；同样的高度；越长；永远运动下去3匀速直线运动；静止；外力；惯性定律4运动状态不变；质量【课堂练习】夯实基础1D 2C 3D 4BD 5C 6CD 7A6A点提升能力1CD 2B 3AB 4B第2节 探究加速度与力、质量的关系第3节 牛顿第二定律【阅读指导】 1控制变量法；m；F 2正比；反比；合力；F合ma3（1）力；质量；力；质量 （2）合力 （3）同时；同时；同时 （4）合成4导出单位；长度；质量；时间【课堂练习】夯实基础1D 2CD 3D 4B 5C 6A 7A 8A 9C104；2112.5；与F2成37提升能力1B 2AC3（1）等于；（2）小于4C5BD620m72.3m/s；0第4节 牛顿第三定律【阅读指导】 1相等；相反；同一条直线上（1）同时（2）无关（3）相同（4）同时；同时；同时（5）两个不同物体上2相反3比较内容作用力和反作用力平衡力作用对象两个物体同一物体作用时间同时产生，同生消失不一定同时产生同时消失力的性质一定是同种性质的力不一定是同性质的力力大小的关系大小相等大小相等力方向的关系方向相反且共线方向相反且共线【课堂练习】夯实基础1D 2C 3A 4C 5D 6D 7C 提升能力1（1）1:2；（2）1:22300 N；400 N3略4D 5D第5节 牛顿运动定律的应用【阅读指导】1定量；相互性；理想实验；控制变量；牛顿第一定律2运动情况，受力情况【课堂练习】夯实基础1b；1.82C380N4（1）；（2）5（1）v=6m/s，t3s；（2）0.756.（1）34 m/s2，竖直向下；（2）2.4倍；（3）向上；头部提升能力1B 2B316；1.74L、d、h、t；多次测量求平均值5；65.210-3m7TAC=0（处于松弛状态）；TBC=，与水平方向成角，tan=0.5第6节 超重与失重【阅读指导】 1大于；向上；无关2小于；向下；无关3=；零4略【课堂练习】夯实基础1D 2C 3D 4D 5A 6CD 7BC8（1）600 N；（2）840 N（3）300 N提升能力1D 2BC 3AD46；0550m6f=m(g+a)sin；N=m(g+a)cos7（1）44.1 N；（2）7.7 m/s2第三章牛顿运动定律单元测试题（A组）一、选择题1BCD 2AB 3BD 4CD 5B 6BC 7BD 8D二、填空题9匀速直线运动；向前加速或向后减速；向前减速或向后加速10（1）147N；（2）126N；（3）126N；（4）147N113/10三、计算题12a=0.6m/s2；f=2.8103 N13（1）0.5；（2）14（1）不正确。因为L2被剪断的瞬间，L1上的张力大小发生了变化，此瞬间T1=mgcos，a=gsin。（2）结果正确。因为L2被剪断的瞬间，弹簧L1的长度不能发生突变，T1的大小和方向都不变。第三章牛顿运动定律单元测试题（B组）一、选择题1C 2C 3BC 4C 5BC 6BC二、填空题718.7586；0.291:3三、计算题10155.6 m111.2m/s121.2s