高中物理必修1必修2课后习题答案.pdf

人 教 版 高 中 物 理 课 后 习 题 答 案第 一 章 ： 运 动 的 描 述 第 1 节 ： 质 点 参 考 系 和 坐 标 系1 、 “一 江 春 水 向 东 流 ”是 水 相 对 地 面 （ 岸 ） 的 运 动 ， “地 球 的 公 转 ”是 说 地 球 相 对 太 阳 的 运 动 ， “钟 表 时 、 分 、 秒 针 都 在 运 动 ”是 说 时 、 分 、 秒 针相 对 钟 表 表 面 的 运 动 ， “太 阳 东 升 西 落 ”是 太 阳 相 对 地 面 的 运 动 。 2 、 诗 中 描 写 船 的 运 动 ， 前 两 句 诗 写 景 ， 诗 人 在 船 上 ， 卧 看 云 动 是 以 船为 参 考 系 。 云 与 我 俱 东 是 说 以 两 岸 为 参 考 系 ， 云 与 船 均 向 东 运 动 ， 可 认 为 云 相 对 船 不 动 。3 、 x A=-0 .4 4 m， xB=0 .3 6 m第 2 节 ： 时 间 和 位 移 1 A 8 点 4 2 分 指 时 刻 ， 8 分 钟 指 一 段 时 间 。B “早 ”指 时 刻 ， “等 了 很 久 ”指 一 段 时 间 。 C “前 3 秒 钟 ”、 “最 后 3 秒 钟 ”、 “第 3 秒 钟 ”指 一 段 时 间 ， “3 秒 末 ”指 时刻 。 2 公 里 指 的 是 路 程 ， 汽 车 的 行 驶 路 线 一 般 不 是 直 线 。3 （ 1 ） 路 程 是 1 0 0 m， 位 移 大 小 是 1 0 0 m。 （ 2 ） 路 程 是 8 0 0 m， 对 起 跑 点 和 终 点 相 同 的 运 动 员 ， 位 移 大 小 为 0 ； 其他 运 动 员 起 跑 点 各 不 相 同 而 终 点 相 同 ， 他 们 的 位 移 大 小 、 方 向 也 不 同 。 4 解 答 3 m8 m0 5 m-8 m-3 m 0 5 m-3 m5 m-8 m-3 m 第 3 节 ： 运 动 快 慢 的 描 述 速 度1 （ 1 ） 1 光 年 =3 6 5 2 4 3 6 0 0 3 .0 1 0 8 m=9 .5 1 0 1 5 m。 （ 2 ） 需 要 时 间 为2 （ 1 ） 前 1 s平 均 速 度 v 1 =9 m/s前 2 s平 均 速 度 v 2 =8 m/s前 3 s平 均 速 度 v 3 =7 m/s前 4 s平 均 速 度 v 4 =6 m/s全 程 的 平 均 速 度 v 5 =5 m/sv 1 最 接 近 汽 车 关 闭 油 门 时 的 瞬 时 速 度 ， v1 小 于 关 闭 油 门 时 的 瞬 时 速度 。 （ 2 ） 1 m/s， 03 （ 1 ） 2 4 .9 m/s， （ 2 ） 3 6 .6 m/s， （ 3 ） 0 第 4 节 ： 实 验 ： 用 打 点 计 时 器 测 速 度1 电 磁 打 点 记 时 器 引 起 的 误 差 较 大 。 因 为 电 磁 打 点 记 时 器 打 点 瞬 时 要 阻 碍 纸 带 的 运 动 。2 （ 1 ） 纸 带 左 端 与 重 物 相 连 。 （ 2 ） A点 和 右 方 邻 近 一 点 的 距 离 x=7 0 1 0 -3 m， 时 间 t=0 .0 2 s， t很 小 ， 可 以 认 为 A点 速 度 v=0 .3 5m/s 3 解 （ 1 ） 甲 物 体 有 一 定 的 初 速 度 ， 乙 物 体 初 速 度 为 0 。（ 2 ） 甲 物 体 速 度 大 小 不 变 ， 乙 物 体 先 匀 加 速 、 匀 速 、 最 后 匀 减 速 运 动 。（ 3 ） 甲 、 乙 物 体 运 动 方 向 都 不 改 变 。 4 纸 带 速 度 越 大 ， 相 邻 两 点 的 距 离 也 越 大 。 纸 带 速 度 与 相 邻 两 点 时 间无 关 。 第 5 节 ： 速 度 变 化 快 慢 的 描 述 加 速 度1 1 0 0 k m/h =2 7 .8 m/s 2 A 汽 车 做 匀 速 直 线 运 动 时 。B 列 车 启 动 慢 慢 到 达 最 大 速 度 5 0 m/s， 速 度 变 化 量 较 大 ， 但 加 速 时 间 较 长 ， 如 经 过 2 min ， 则 加 速 度 为 0 .4 2 m/s2 ， 比 汽 车 启 动 时 的 加 速 度 小 。C、 汽 车 向 西 行 驶 ， 汽 车 减 速 时 加 速 度 方 向 向 东 。 D 汽 车 启 动 加 速 到 达 最 大 速 度 的 过 程 中 ， 后 一 阶 段 加 速 度 比 前 一 阶 段小 ， 但 速 度 却 比 前 一 阶 段 大 。 3 A的 斜 率 最 大 ， 加 速 度 最 大 。a A=0 .6 3 m/s2 ， aB=0 .0 8 3 m/s2 ， aC=-0 .2 5 m/s2a A、 aB与 速 度 方 向 相 同 ， aC与 速 度 方 向 相 反 。4 解 答 滑 块 通 过 第 一 个 光 电 门 的 速 度 滑 块 通 过 第 二 个 光 电 门 的 速 度滑 块 加 速 度 第 二 章 ： 匀 变 速 直 线 运 动 的 描 述第 1 节 ： 实 验 ： 探 究 小 车 速 度 随 时 间 变 化 的 规 律 1 （ 1 ） 1 5 ， 1 6 ， 1 8 ， 1 9 ， 2 1 ， 2 3 ， 2 4 ；（ 2 ） 如 图 所 示 ； （ 3 ） 可 认 为 是 一 条 直 线 。2 A做 匀 速 直 线 运 动 ， 速 度 为 1 5 m/s； B做 初 速 度 为 零 ， 加 速 度 为 1 .9 m/s2 的 匀 加 速 直 线 运 动 ； C做 初 速 度 为 4 m/s， 加 速 度 为 0 .6 7 m/s2 的 匀 减速 直 线 运 动 ， 6 s时 速 度 为 0 。 3 （ 1 ） 图 2 -9 ， （ 2 ） 剪 下 的 纸 条 长 度 表 示 0 .1 s时 间 内 位 移 大 小 ， 可 近似 认 为 速 度 、 .v x， 纸 条 长 度 可 认 为 表 示 速 度 。 图 2 94 略 。 第 2 节 ： 匀 变 速 直 线 运 动 的 速 度 与 时 间 的 关 系1 初 速 度 v 0 =3 6 k m/h =1 0 m/s， 加 速 度 a=0 .2 m/s2 ， 末 速 度 v=5 4 k m/h根 据 v=v 0 +at得 2 初 速 度 v0 =7 2 k m/h =2 0 m/s， 加 速 度 a=-0 .1 m/s2 ， 时 间 t=2 min =1 2 0 s 根 据 v=v0 +at得 v=2 0 m/s-0 .1 1 2 0 m/s=8 m/s3 （ 1 ） 4 s末 速 度 为 2 m/s， 最 大 ， 7 s末 速 度 为 1 m/s， 最 小 。 （ 2 ） 这 三 个 时 刻 的 速 度 均 为 正 值 ， 速 度 方 向 相 同 。 （ 3 ） 4 s末 加 速 度 为 零 ， 最 小 ， 7 s末 加 速 度 为 1 m/s2 、 最 大 。（ 4 ） 1 s加 速 度 为 正 值 ， 7 s末 加 速 度 为 负 值 ， 加 速 度 方 向 相 反 。 说 明 速 度 、 加 速 度 都 是 矢 量 ， 比 较 矢 量 的 大 小 是 按 矢 量 的 绝 对 值 判定 。 4 第 3 节 ： 匀 变 速 直 线 运 动 的 位 移 与 时 间 的 关 系 1 初 速 度 v0 =3 6 k m/h =1 0 m/s， 加 速 度 a=0 .2 m/s2 ， 时 间 t=3 0 s根 据 得 x=1 0 3 0 m+0 .2 3 0 2 m=3 9 0 m根 据 v=v 0 +at得v=1 0 m/s+0 .2 3 0 m/s=1 6 m/s 2 初 速 度 v0 =1 8 m/s， 时 间 t=3 s， 位 移 x=3 6 m 根 据 得3 位 移 之 比 第 4 节 ： 匀 变 速 直 线 运 动 的 位 移 与 速 度 的 关 系 1 、 5 4 k m/h2 、 初 速 度 v 0 =1 0 m/s， 末 速 度 v=0 , 位 移 x=1 .2 m根 据 v2 -v2 0 =2 ax得3 若 飞 机 靠 自 身 发 动 机 起 飞 ， 飞 机 初 速 度 为 0 ， 加 速 度 a=5 m/s2 ， 位 移 x=1 0 0 m， 末 速 度 vx 由 v2 x=2 ax得 ， 所 以 不 行 。弹 射 装 置 使 飞 机 初 速 度 为 v 0 ， 末 速 度 为 v=5 0 m/s根 据 v2 -v2 0 =2 ax得v2 0 =v2 -2 ax 第 5 节 ： 自 由 落 体 运 动1 文 具 橡 皮 下 落 得 快 。 纸 片 揉 成 很 紧 的 小 纸 团 后 ， 小 纸 团 下 落 变 快 。 这 是 因 为 空 气 阻 力 的 作 用 ， 纸 片 受 的 空 气 阻 力 大 ， 小 纸 团 受 的 空 气 阻 力小 。 2 根 据 x=g t2 得x=1 0 3 .0 2 m=4 5 m 由 于 空 气 阻 力 ， 下 落 加 速 度 小 于 g ， 计 算 结 果 应 小 于 4 5 m。3 设 井 口 到 水 面 的 距 离 为 x， 石 块 下 落 做 自 由 落 体 运 动 ， 设 石 块 落 到 水 面 的 时 间 为 t， 则 有x=g t2 =1 0 2 .5 2 m=3 1 m 由 于 声 音 传 播 需 要 一 定 的 时 间 ， 所 以 石 块 自 由 下 落 到 水 面 的 时 间t 2 .5 s， 我 们 估 算 的 x偏 大 。 第 三 章 ： 相 互 作 用第 1 节 ： 重 力 基 本 相 互 作 用 1 （ 1 ） 玻 璃 杯 从 桌 子 上 掉 下 ， 在 重 力 作 用 下 ， 运 动 得 越 来 越 快 ； 被 掷出 去 的 铅 球 ， 在 重 力 作 用 下 沿 曲 线 落 回 地 面 ； 蹦 蹦 床 在 人 的 压 力 作 用 下 ， 向 下 凹 ； 橡 皮 筋 在 拉 力 作 用 下 变 得 细 长 。（ 2 ） 人 坐 在 凳 子 上 ， 人 对 凳 子 有 一 个 压 力 ， 该 力 的 施 力 物 体 是 人 ， 受 力 物 体 是 凳 子 。2 略 。 3 是 位 于 同 一 点 。第 2 节 ： 弹 力 1 （ 略 ）2 钢 管 受 到 3 个 力 作 用 ： 重 力 G， 地 面 的 支 持 力 F 1 、 绳 的 拉 力 F2 （ 图 3 -1 1 ） 。 重 力 G的 施 力 物 体 是 地 球 ， 地 面 的 支 持 力 F 1 的 施 力 物 体 是 地 面 、绳 的 拉 力 F 2 的 施 力 物 体 是 绳 。 图 3 1 13 略 。 4 如 图 所 示 。弹 簧 的 劲 度 系 数 为 k =2 6 N/m 弹 簧伸 长 量 x/m 弹 力F/N 0 0 0 0 1 2 0 .3 0 0 .0 2 3 0 .6 0 0 .0 3 5 0 .9 0 0 .0 4 6 1 .2 0 0 .0 5 8 1 .5 0 第 3 节 ： 摩 擦 力 1 手 压 着 桌 面 向 前 移 动 时 ， 手 受 到 桌 面 的 滑 动 摩 擦 力 作 用 。 滑 动 摩 擦力 的 方 向 与 手 指 移 动 的 方 向 相 反 ， 阻 碍 手 指 的 运 动 。 手 对 桌 面 的 压 力 越 大 ， 手 指 受 到 的 滑 动 摩 擦 力 越 大 ， 对 手 指 相 对 桌 面 运 动 的 阻 碍 作 用 越 明显 。 2 （ 1 ） 不 受 。 因 为 瓶 子 与 桌 面 之 间 没 有 相 对 运 动 的 趋 势 。（ 2 ） 受 静 摩 擦 力 作 用 ， 静 摩 擦 力 的 方 向 沿 桌 面 斜 向 上 。 （ 3 ） 受 静 摩 擦 力 作 用 ， 静 摩 擦 力 的 方 向 竖 直 向 上 （ 瓶 子 处 于 竖 直 状态 ） 。 （ 4 ） 受 滑 动 摩 擦 力 作 用 ， 摩 擦 力 的 方 向 沿 纸 条 相 对 瓶 子 的 运 动 方向 。 3 答 ： Fmax=4 0 N F=3 0 N =0 .3 2 0 N 第 4 节 ： 力 的 合 成1 两 个 力 的 夹 角 为 0 时 ， 它 们 的 合 力 最 大 ， 为 1 2 N； 当 两 个 力 的 夹 角 为 1 8 0 时 ， 它 们 的 合 力 最 小 ， 为 8 N； 当 两 个 力 的 夹 角 由 0 逐 渐 增 加 到1 8 0 时 ， 它 们 的 合 力 逐 渐 减 小 ， 即 合 力 的 大 小 在 1 2 N和 8 N之 间 ； 由 此 可 见 ， 两 个 力 的 合 力 可 以 等 于 1 0 N， 不 能 等 于 5 N和 1 5 N。 图 3 1 42 当 两 个 力 的 合 力 为 0 时 ， 由 于 一 个 力 向 东 ， 大 小 为 6 N， 则 另 一 个 力 的 方 向 必 向 西 ， 大 小 也 为 6 N。 将 方 向 向 东 的 、 大 小 为 6 N的 力 改 为 向 南时 ， 二 力 相 互 垂 直 ， 如 图 3 -1 4 所 示 ， 它 们 的 合 力 的 大 小 为 6 N， 方 向 为 西 偏 南 4 5 。 图 3 1 53 如 图 3 -1 5 所 示 ， 选 1 cm长 的 线 段 表 示 3 0 N的 力 ， 作 出 力 的 平 行 四 边 形 ， 量 得 表 示 合 力 F的 对 角 线 长 6 .8 cm， 则 合 力 的 大 小 F=3 0 6 .8 1 N=2 0 4 N， 量 得 F与 F1 的 夹 角 为 1 7 。 当 两 个 力 的 夹 角 为 1 5 0 时 ， 解 答 略 。4 （ 1 ） 正 确 （ 2 ） 错 （ 3 ） 错 第 5 节 ： 力 的 分 解 图 3 1 61 如 图 3 -1 6 所 示 。 与 F的 夹 角 为 ， 得 =5 3 2 （ 1 ） 如 图 3 -1 7 甲 （ 2 ） 如 图 3 -1 7 乙（ 3 ） 如 图 3 -1 7 丙 图 3 1 7（ 1 ） （ 2 ） 两 种 情 况 的 解 是 惟 一 的 ， （ 3 ） 的 解 不 是 惟 一 的 。 图 3 1 83 如 图 3 -1 8 所 示 。 OC与 OB的 夹 角 为 。 =arctan 0 .8 =3 8 7 第 四 章 ： 牛 顿 运 动 定 律 第 1 节 ： 牛 顿 第 一 定 律 图 4 1 01 （ 1 ） 不 能 炸 中 目 标 。 如 图 4 -1 0 所 示 ， 因 为 ， 炸 弹 被 投 下 后 ， 由 于 惯 性 ， 仍 有 与 飞 机 相 同 的 水 平 速 度 ， 如 果 目 标 是 静 止 的 ， 炸 弹 就 会 落 到 目标 的 前 方 。 （ 2 ） 因 为 ， 当 你 跳 起 时 ， 由 于 惯 性 ， 你 仍 有 与 地 球 相 同 的 速 度 ， 所 以还 回 到 原 处 ， 而 不 落 在 原 地 的 西 边 。 2 如 果 不 系 安 全 带 ， 当 紧 急 刹 车 时 ， 车 虽 然 停 下 了 ， 但 人 因 惯 性 而 仍然 向 前 运 动 ， 会 发 生 危 险 。 系 上 安 全 带 后 ， 人 虽 然 因 惯 性 向 前 运 动 ， 但 受 安 全 带 的 约 束 ， 不 致 发 生 危 险 。3 物 体 以 一 定 速 度 向 上 抛 出 ， 在 空 中 向 上 运 动 ， 是 由 于 物 体 具 有 惯 性 ， 而 继 续 向 上 运 动 ， 不 是 因 为 受 到 了 向 上 的 力 的 作 用 。 4 如 果 选 择 了 相 对 于 静 止 的 大 树 做 加 速 运 动 的 汽 车 为 参 考 系 ， 人 在 车上 观 察 大 树 ， 大 树 做 远 离 汽 车 的 加 速 运 动 。 大 树 的 运 动 状 态 改 变 不 是 因 为 受 到 了 力 的 作 用 ， 而 是 因 为 惯 性 定 律 在 选 择 的 参 考 系 中 不 成 立 。第 3 节 ： 牛 顿 第 二 定 律 1 答 :没 有 矛 盾 。 牛 顿 第 二 定 律 公 式 F ma中 的 F指 的 是 物 体 所 受 的 合力 ， 而 不 是 其 中 的 某 一 个 力 。 我 们 用 力 提 一 个 放 在 地 面 上 的 很 重 的 物 体 时 ， 物 体 受 到 的 力 共 有 三 个 ： 手 对 物 体 向 上 的 作 用 力 F1 ， 竖 直 向 下 的 重力 G， 以 及 向 上 的 支 持 力 F2 。 如 果 F1 G， 只 是 支 持 力 F2 减 小 ， 这 三 个 力 的 合 力 F=0 ， 故 物 体 的 加 速 度 为 零 ， 物 体 保 持 不 变 。 F阻 。而 F AB与 FBA是 一 对 相 互 作 用 力 ， 根 据 牛 顿 第 三 定 律 ， 它 们 总 是 大 小相 等 方 向 相 反 。 由 牛 顿 第 二 定 律 ： AB F阻 ma FAB ma F阻 4 .0 1 0 3 0 .3 N 2 .0 1 0 3 N 3 .2 1 0 3 N 由 牛 顿 第 三 定 律 ： FAB与 FBA是 一 对 相 互 作 用 力 ， 它 们 总 是 大 小 相 等 方 向 相 反 。 即F AB FBA 3 .2 1 0 3 N5 小 强 没 有 注 意 到 ， 相 互 平 衡 的 两 个 力 是 作 用 在 同 一 物 体 上 的 ， 而 作 用 力 和 反 作 用 力 是 分 别 作 用 在 发 生 相 互 作 用 的 两 个 物 体 上 的 ， 它 们 不 可能 是 相 互 平 衡 的 力 。 第 6 节 ： 用 牛 顿 运 动 定 律 解 决 问 题 （ 一 ） 图 4 1 41 解 ： 如 图 4 -1 4 所 示 ， 用 作 图 法 求 出 物 体 所 受 的 合 力 F 8 7 N v=at=4 3 .5 3 m/s=1 3 1 m/sx=at2 = 4 3 .5 3 2 m=1 9 6 m 2 解 ： 电 车 的 加 速 度 为 ： 电 车 所 受 阻 力 为 ： F ma 6 .0 1 0 3 N,负 号 表 示 与 初 速 度 方 向 相 反3 解 ： 人 在 气 囊 上 下 滑 的 加 速 度 为 ： 滑 至 底 端 时 的 速 度 为 ： 4 解 ： 卡 车 急 刹 车 时 的 加 速 度 大 小 为 ： 根 据 运 动 学 公 式 ： 所 以 ： 该 车 超 速 。第 6 节 ： 用 牛 顿 运 动 定 律 解 决 问 题 （ 二 ） 图 4 1 51 取 足 球 作 为 研 究 对 象 ， 由 共 点 力 的 平 衡 条 件 可 知 ， F 1 和 G的 合 力 F与F2 大 小 相 等 、 方 向 相 反 。 从 图 4 -1 5 中 力 的 平 行 四 边 形 定 则 可 求 得 : 2 物 体 在 五 个 力 作 用 下 保 持 平 衡 ， 它 们 的 合 力 为 零 。 其 中 任 意 四 个 力的 合 力 一 定 与 第 五 个 力 大 小 相 等 、 方 向 相 反 。 依 题 意 ， 除 F 1 以 外 的 四 个力 的 合 力 与 力 F 1 大 小 相 等 、 方 向 相 反 。 撤 去 F1 ， 其 余 四 个 力 不 变 ， 它 们的 合 力 大 小 等 于 F 1 ， 方 向 与 F1 相 反 。3 答 ： 当 饮 料 瓶 自 由 下 落 时 ， 小 孔 没 有 水 喷 出 。 因 为 ， 瓶 和 水 均 处 于 完 全 失 重 状 态 ， 瓶 中 各 处 的 水 （ 包 括 水 孔 处 的 水 ） 的 压 强 都 是 大 气 压强 ， 故 水 不 能 从 瓶 中 流 出 。 图 4 1 74 当 坐 舱 离 地 面 5 0 m的 位 置 时 ， 升 降 机 在 做 自 由 落 体 运 动 （ 图 4 - 1 7 ） ， 人 和 人 手 中 的 铅 球 均 完 全 失 重 ， 所 以 ， 球 对 手 无 作 用 力 ， 人 没 有受 到 压 力 的 感 觉 。 坐 舱 做 匀 减 速 运 动 时 的 加 速 度 为 ： 方 向 竖 直 向 上所 以 ， 人 手 对 铅 球 的 作 用 力 为 F： F mg ma F ma mg 2 .7 mg 1 3 5 N 人 教 版 高 中 物 理 课 后 习 题 答 案第 五 章 ： 曲 线 运 动 第 1 节 曲 线 运 动1 . 答 ： 如 图 6 1 2 所 示 ， 在 A、 C位 置 头 部 的 速 度 与 入 水 时 速 度 v方 向 相 同 ； 在 B、 D位 置 头 部 的 速 度 与 入 水 时 速 度 v方 向 相 反 。 图 6 1 2 2 . 答 ： 汽 车 行 驶 半 周 速 度 方 向 改 变 1 8 0 。 汽 车 每 行 驶 1 0 s， 速 度 方向 改 变 3 0 ， 速 度 矢 量 示 意 图 如 图 6 1 3 所 示 。 图 6 1 33 . 答 ： 如 图 6 1 4 所 示 ， AB段 是 曲 线 运 动 、 BC段 是 直 线 运 动 、 CD 段 是 曲 线 运 动 。 图 6 1 4第 2 节 质 点 在 平 面 内 的 运 动 1 . 解 ： 炮 弹 在 水 平 方 向 的 分 速 度 是 vx 8 0 0 co s6 0 4 0 0 m/s;炮 弹 在 竖 直 方 向 的 分 速 度 是 vy 8 0 0 sin 6 0 6 9 2 m/s。 如 图 6 1 5 。 图 6 1 52 . 解 ： 根 据 题 意 ， 无 风 时 跳 伞 员 着 地 的 速 度 为 v 2 ， 风 的 作 用 使 他获 得 向 东 的 速 度 v 1 ， 落 地 速 度 v为 v2 、 v1 的 合 速 度 （ 图 略 ） ，即 ： ， 速 度 与 竖 直 方 向 的 夹 角 为 ， tan 0 .8 ， 3 8 .7 3 . 答 ： 应 该 偏 西 一 些 。 如 图 6 1 6 所 示 ， 因 为 炮 弹 有 与 船 相 同 的 由 西 向 东 的 速 度 v1 ， 击 中 目 标 的 速 度 v是 v1 与 炮 弹 射 出 速 度 v2 的 合 速 度 ， 所 以 炮 弹 射 出 速 度 v2 应 该 偏 西 一 些 。 图 6 1 64 . 答 ： 如 图 6 1 7 所 示 。 图 6 1 7第 3 节 抛 体 运 动 的 规 律 1 . 解 ： （ 1 ） 摩 托 车 能 越 过 壕 沟 。 摩 托 车 做 平 抛 运 动 ， 在 竖 直 方 向位 移 为 y 1 .5 m 经 历 时 间 在 水 平 方 向 位 移 x vt 4 0 0 .5 5 m 2 2 m 2 0 m所 以 摩 托 车 能 越 过 壕 沟 。 一 般 情 况 下 ， 摩 托 车 在 空 中飞 行 时 ， 总 是 前 轮 高 于 后 轮 ， 在 着 地 时 ， 后 轮 先 着 地 。 （ 2 ） 摩 托 车 落 地 时 在 竖 直 方 向 的 速 度 为 vy g t 9 .8 0 .5 5 m/s 5 .3 9 m/s摩 托 车 落 地 时 在 水 平 方 向 的 速 度 为 vx v 4 0 m/s摩 托 车 落 地 时 的 速 度 ：摩 托 车 落 地 时 的 速 度 与 竖 直 方 向 的 夹 角 为 ， tan vx vy 4 0 5 .3 9 7 .4 22 . 解 ： 该 车 已 经 超 速 。 零 件 做 平 抛 运 动 ， 在 竖 直 方 向 位 移 为 y 2 .4 5 m 经 历 时 间 ， 在 水 平 方 向 位 移 x vt 1 3 .3 m， 零 件 做 平 抛运 动 的 初 速 度 为 ： v x t 1 3 .3 0 .7 1 m/s 1 8 .7 m/s 6 7 .4 k m/h 6 0 k m/h 所 以 该 车 已 经 超 速 。3 . 答 ： （ 1 ） 让 小 球 从 斜 面 上 某 一 位 置 A无 初 速 释 放 ； 测 量 小 球 在 地 面 上 的 落 点 P与 桌 子 边 沿 的 水 平 距 离 x； 测 量 小 球 在 地 面 上 的落 点 P与 小 球 静 止 在 水 平 桌 面 上 时 球 心 的 竖 直 距 离 y 。 小 球 离 开 桌 面 的 初 速 度 为 。第 4 节 实 验 ： 研 究 平 抛 运 动 1 . 答 ： 还 需 要 的 器 材 是 刻 度 尺 。 实 验 步 骤 ： （ 1 ） 调 节 木 板 高 度 ， 使 木 板 上 表 面 与 小 球 离 开 水 平 桌 面 时 的 球 心的 距 离 为 某 一 确 定 值 y ； （ 2 ） 让 小 球 从 斜 面 上 某 一 位 置 A无 初 速 释 放 ； （ 3 ） 测 量 小 球 在 木 板 上 的 落 点 P1 与 重 垂 线 之 间 的 距 离 x1 ； （ 4 ） 调 节 木 板 高 度 ， 使 木 板 上 表 面 与 小 球 离 开 水 平 桌 面 时 的 球 心的 距 离 为 某 一 确 定 值 4 y ； （ 5 ） 让 小 球 从 斜 面 上 同 一 位 置 A无 初 速 释 放 ； （ 6 ） 测 量 小 球 在 木 板 上 的 落 点 P 2 与 重 垂 线 之 间 的 距 离 x2 ； （ 7 ） 比 较 x 1 、 x2 ， 若 2 x1 x2 ， 则 说 明 小 球 在 水 平 方 向 做 匀 速 直 线运 动 。 改 变 墙 与 重 垂 线 之 间 的 距 离 x， 测 量 落 点 与 抛 出 点 之 间 的 竖 直 距 离 y ，若 2 x 1 x2 ， 有 4 y 1 y 2 ， 则 说 明 小 球 在 水 平 方 向 做 匀 速 直 线 运 动 。 第 5 节 圆 周 运 动1 . 解 ： 位 于 赤 道 和 位 于 北 京 的 两 个 物 体 随 地 球 自 转 做 匀 速 圆 周 运 动 的 角 速 度 相 等 ， 都 是 。 位 于 赤 道 的 物 体 随 地 球 自 转 做 匀 速 圆 周 运动 的 线 速 度 v 1 R 4 6 5 .2 8 m/s位 于 北 京 的 物 体 随 地 球 自 转 做 匀 速圆 周 运 动 的 角 速 度 v 2 Rco s4 0 3 5 6 .4 3 m/s2 . 解 ： 分 针 的 周 期 为 T 1 1 h ， 时 针 的 周 期 为 T2 1 2 h（ 1 ） 分 针 与 时 针 的 角 速 度 之 比 为 1 2 T2 T1 1 2 1（ 2 ） 分 针 针 尖 与 时 针 针 尖 的 线 速 度 之 比 为 v 1 v2 1 r1 2 r2 1 4 .4 1 3 . 答 ： （ 1 ） A、 B两 点 线 速 度 相 等 ， 角 速 度 与 半 径 成 反 比（ 2 ） A、 C两 点 角 速 度 相 等 ， 线 速 度 与 半 径 成 正 比 （ 3 ） B、 C两 点 半 径 相 等 ， 线 速 度 与 角 速 度 成 正 比 说 明 ： 该 题 的 目 的 是 让 学 生 理 解 线 速 度 、 角 速 度 、 半 径 之 间 的 关 系 ： v r； 同 时 理 解 传 动 装 置 不 打 滑 的 物 理 意 义 是 接 触 点 之 间 线 速 度相 等 。 4 . 需 要 测 量 大 、 小 齿 轮 及 后 轮 的 半 径 r1 、 r2 、 r3 。 自 行 车 前 进 的 速 度 大 小 说 明 ： 本 题 的 用 意 是 让 学 生 结 合 实 际 情 况 来 理 解 匀 速 圆 周 运 动 以 及 传 动 装 置 之 间 线 速 度 、 角 速 度 、 半 径 之 间 的 关 系 。 但 是 ， 车 轮 上 任 意 一点 的 运 动 都 不 是 圆 周 运 动 ， 其 轨 迹 都 是 滚 轮 线 。 所 以 在 处 理 这 个 问 题 时 ， 应 该 以 轮 轴 为 参 照 物 ， 地 面 与 轮 接 触 而 不 打 滑 ， 所 以 地 面 向 右 运 动的 速 度 等 于 后 轮 上 一 点 的 线 速 度 。 5 . 解 ： 磁 盘 转 动 的 周 期 为 T 0 .2 s （ 1 ） 扫 描 每 个 扇 区 的 时 间 t T/1 8 1 /9 0 s。 （ 2 ） 每 个 扇 区 的 字 节 数 为 5 1 2 个 ,1 s内 读 取 的 字 节 数 为 9 0 5 1 2 4 6 0 8 0 个 。 说 明 ： 本 题 的 用 意 是 让 学 生 结 合 实 际 情 况 来 理 解 匀 速 圆 周 运 动 。第 6 节 向 心 加 速 度 1 . 答 ： A 甲 、 乙 线 速 度 相 等 时 ， 利 用 ， 半 径 小 的 向 心 加 速 度大 。 所 以 乙 的 向 心 加 速 度 大 ； B 甲 、 乙 周 期 相 等 时 ， 利 用 ， 半 径 大 的 向 心 加 速 度 大 。 所 以 甲 的 向 心 加 速 度 大 ； C 甲 、 乙 角 速 度 相 等 时 ， 利 用 a n v， 线 速 度 大 的 向 心 加 速 度大 。 所 以 乙 的 向 心 加 速 度 小 ； D 甲 、 乙 线 速 度 相 等 时 ， 利 用 an v， 角 速 度 大 的 向 心 加 速 度 大 。 由 于 在 相 等 时 间 内 甲 与 圆 心 的 连 线 扫 过 的 角 度 比 乙 大 ， 所 以 甲 的 角速 度 大 ， 甲 的 向 心 加 速 度 大 。 说 明 ： 本 题 的 目 的 是 让 同 学 们 理 解 做 匀 速 圆 周 运 动 物 体 的 向 心 加 速度 的 不 同 表 达 式 的 物 理 意 义 。 2 . 解 ： 月 球 公 转 周 期 为 T 2 7 .3 2 4 3 6 0 0 s 2 .3 6 1 0 6 s。 月 球 公 转的 向 心 加 速 度 为 3. 解 ： A、 B两 个 快 艇 做 匀 速 圆 周 运 动 ， 由 于 在 相 等 时 间 内 ， 它们 通 过 的 路 程 之 比 是 4 3 ， 所 以 它 们 的 线 速 度 之 比 为 4 3 ； 由 于 在 相 等 时 间 内 ， 它 们 运 动 方 向 改 变 的 角 度 之 比 是 3 2 ， 所 以它 们 的 角 速 度 之 比 为 3 2 。 由 于 向 心 加 速 度 an v， 所 以 它 们 的 向 心 加 速 度 之 比 为 2 1 。 说 明 ： 本 题 的 用 意 是 让 学 生 理 解 向心 加 速 度 与 线 速 度 和 角 速 度 的 关 系 a n v。4. 解 ： (1 )由 于 皮 带 与 两 轮 之 间 不 发 生 滑 动 ， 所 以 两 轮 边 缘 上 各 点 的 线 速 度 大 小 相 等 ， 设 电 动 机 皮 带 轮 与 机 器 皮 带 轮 边 缘 上 质点 的 线 速 度 大 小 分 别 为 v 1 、 v2 ， 角 速 度 大 小 分 别 为 1 、 2 ， 边缘 上 质 点 运 动 的 半 径 分 别 为 r 1 、 r2 ， 则 v1 v2 v1 1 r1 v2 2 r2 又 2 n 所 以 n 1 n 2 1 2 r2 r1 3 1 (2 )A点 的 向心 加 速 度 为 （ 3 ） 电 动 机 皮 带 轮 边 缘 上 质 点 的 向 心 加 速 度 为 第 7 节 向 心 力解 ： 地 球 在 太 阳 的 引 力 作 用 下 做 匀 速 圆 周 运 动 ， 设 引 力 为 F； 地 球 运 动 周 期 为 T 3 6 5 2 4 3 6 0 0 s 3 .1 5 1 0 7 s。 根 据 牛 顿 第 二 运 动 定 律 得 ： 说 明 ： 本 题 的 目 的 是 让 学 生 理 解 向 心 力 的 产 生 ， 同 时 为 下 一 章 知 识做 准 备 。 1 . 答 ： 小 球 在 漏 斗 壁 上 的 受 力 如 图 6 1 9 所 示 。 小 球 所 受 重 力 G、 漏 斗 壁 对 小 球 的 支 持 力 F N的 合 力 提 供 了 小 球 做 圆周 运 动 的 向 心 力 。 2 . 答 ： （ 1 ） 根 据 牛 顿 第 二 运 动 定 律 得 ： F m2 r 0 .1 4 2 0 .1 N 0 .1 6 N （ 2 ） 甲 的 意 见 是 正 确 的 。 静 摩 擦 力 的 方 向 是 与 物 体 相 对 接 触 面 运 动 的 趋 势 方 向 相 反 。 设 想 一下 ， 如 果 在 运 动 过 程 中 ， 转 盘 突 然 变 得 光 滑 了 ， 物 体 将 沿 轨 迹 切 线 方 向 滑 动 。 这 就 如 同 在 光 滑 的 水 平 面 上 ， 一 根 细 绳 一 端 固 定 在 竖 直 立 柱 上 ，一 端 系 一 小 球 ， 让 小 球 做 匀 速 圆 周 运 动 ， 突 然 剪 断 细 绳 一 样 ， 小 球 将 沿 轨 迹 切 线 方 向 飞 出 。 这 说 明 物 体 在 随 转 盘 匀 速 转 动 的 过 程 中 ， 相 对 转 盘有 沿 半 径 向 外 的 运 动 趋 势 。 说 明 ： 本 题 的 目 的 是 让 学 生 综 合 运 用 做 匀 速 圆 周 运 动 的 物 体 的 受 力和 运 动 之 间 的 关 系 。 3 . 解 ： 设 小 球 的 质 量 为 m， 钉 子 A与 小 球 的 距 离 为 r。 根 据 机 械 能守 恒 定 律 可 知 ， 小 球 从 一 定 高 度 下 落 时 ， 通 过 最 低 点 的 速 度 为 定 值 ， 设 为 v。 小 球 通 过 最 低 点 时 做 半 径 为 r的 圆 周 运 动 ， 绳 子 的拉 力 FT和 重 力 G的 合 力 提 供 了 向 心 力 ， 即 ： 得 在 G， m， v一 定 的 情 况 下 ， r越 小 ， FT越 大 ， 即 绳 子 承 受 的 拉 力 越 大 ， 绳 子 越 容 易 断 。4 . 答 ： 汽 车 在 行 驶 中 速 度 越 来 越 小 ， 所 以 汽 车 在 轨 迹 的 切 线 方 向 做 减 速 运 动 ， 切 线 方 向 所 受 合 外 力 方 向 如 图 Ft所 示 ； 同 时 汽 车 做 曲 线 运 动 ， 必 有 向 心 加 速 度 ， 向 心 力 如 图 Fn 所 示 。 汽 车 所 受 合 外 力 F为 Ft、 Ft的 合 力 ， 如 图 6 2 0 所 示 。 丙 图 正 确 。 说 明 ： 本 题 的 意 图 是 让 学 生 理 解 做 一 般 曲 线 运 动 的 物 体 的 受 力 情况 。 第 8 节 生 活 中 的 圆 周 运 动1 . 解 ： 小 螺 丝 钉 做 匀 速 圆 周 运 动 所 需 要 的 向 心 力 F由 转 盘 提 供 ， 根 据 牛 顿 第 三 运 动 定 律 ， 小 螺 丝 钉 将 给 转 盘 向 外 的 作 用 力 ， 转 盘在 这 个 力 的 作 用 下 ， 将 对 转 轴 产 生 作 用 力 ， 大 小 也 是 F。 说 明 ： 本 题 的 意 图 在 于 让 学 生 联 系 生 活 实 际 ， 理 解 匀 速 圆周 运 动 。 2 . 解 ： 这 个 题 有 两 种 思 考 方 式 。第 一 种 ， 假 设 汽 车 不 发 生 侧 滑 ， 由 于 静 摩 擦 力 提 供 的 向 心 力 ， 所 以 向 心 力 有 最 大 值 ， 根 据 牛 顿 第 二 运 动 定 律 得 ， 所 以 一 定 对 应 有 最 大 拐 弯速 度 ， 设 为 v m， 则 所 以 ， 如 果 汽 车 以 7 2 k m/h 的 速 度 拐 弯 时 ， 将 会 发 生 侧 滑 。 第 二 种 ， 假 设 汽 车 以 7 2 k m/h 的 速 度 拐 弯 时 ， 不 发 生 侧 滑 ， 所 需 向 心力 为 F， 所 以 静 摩 擦 力 不 足 以 提 供 相 应 的 向 心 力 ， 汽 车 以 7 2 k m/h 的 速 度 拐 弯时 ， 将 会 发 生 侧 滑 。 3 . 解 :（ 1 ） 汽 车 在 桥 顶 部 做 圆 周 运 动 ， 重 力 G和 支 持 力 FN的 合 力 提供 向 心 力 ， 即 汽 车 所 受 支 持 力 根 据 牛 顿 第 三 定 律 得 ， 汽 车 对 桥 顶 的 压 力 大 小 也 是 7 4 4 0 N。 (2 )根 据 题 意 ， 当 汽 车 对 桥 顶 没 有 压 力 时 ， 即 FN 0 ， 对 应 的 速 度为 v， （ 3 ） 汽 车 在 桥 顶 部 做 圆 周 运 动 ， 重 力 G和 支 持 力 FN的 合 力 提 供 向心 力 ， 即 汽 车 所 受 支 持 力 ， 对 于 相 同 的 行 驶 速 度 ， 拱 桥 圆 弧 半 径 越 大 ， 桥 面所 受 压 力 越 大 ， 汽 车 行 驶 越 安 全 。 （ 4 ） 根 据 第 二 问 的 结 论 ， 对 应 的 速 度 为 v0 ， 第 六 章 万 有 引 力 与 航 天 第 1 节 行 星 的 运 动 1 . 解 ： 行 星 绕 太 阳 的 运 动 按 圆 轨 道 处 理 ， 根 据 开 普 勒 第 三 定 律有 ： 2 . 答 ： 根 据 开 普 勒 第 二 定 律 ， 卫 星 在 近 地 点 速 度 较 大 、 在 远 地 点速 度 较 小 。 3 . 解 ： 设 通 信 卫 星 离 地 心 的 距 离 为 r1 、 运 行 周 期 为 T1 ， 月 心 离 地 心 的 距 离 为 r2 ， 月 球 绕 地 球 运 行 的 周 期 为 T2 ， 根 据 开 普 勒 第 三 定 律 ， 4 . 解 ： 根 据 开 普 勒 第 三 定 律 得 到 ： 则 哈 雷 彗 星 下 次 出 现 的 时 间 是 ： 1 9 8 6 +7 6 2 0 6 2 年 。 第 2 节 太 阳 与 行 星 间 的 引 力 1 . 答 ： 这 节 的 讨 论 属 于 根 据 物 体 的 运 动 探 究 它 受 的 力 。 前 一 章 平抛 运 动 的 研 究 属 于 根 据 物 体 的 受 力 探 究 它 的 运 动 ， 而 圆 周 运 动 的 研 究 属 于 根 据 物 体 的 运 动 探 究 它 受 的 力 。 2 . 答 ： 这 个 无 法 在 实 验 室 验 证 的 规 律 就 是 开 普 勒 第 三 定 律 ， 是 开普 勒 根 据 研 究 天 文 学 家 第 谷 的 行 星 观 测 记 录 发 现 的 。 第 3 节 万 有 引 力 定 律 1 . 答 ： 假 设 两 个 人 的 质 量 都 为 6 0 k g ， 相 距 1 m， 则 它 们 之 间 的 万 有引 力 可 估 算 ： 这 样 小 的 力 我 们 是 无 法 察 觉 的 ， 所 以 我 们 通 常 分 析 物 体 受 力 时 不 需 要考 虑 物 体 间 的 万 有 引 力 。 说 明 ： 两 个 人 相 距 1 m时 不 能 把 人 看 成 质 点 ， 简 单 套 用 万 有 引 力 公式 。 上 面 的 计 算 是 一 种 估 算 。 2 . 解 ： 根 据 万 有 引 力 定 律 可 见 天 体 之 间 的 万 有 引 力 是 很 大 的 。 3 . 解 ： 第 4 节 万 有 引 力 理 论 的 成 就 1 . 解 :在 月 球 表 面 有 ： 得 到 ： g 月 约 为 地 球 表 面 重 力 加 速 度 的 1 /6 。 在 月 球 上 人 感 觉 很 轻 。 习 惯 在 地 球 表 面 行 走 的 人 ， 在 月 球 表 面 行 走 时 是 跳 跃 前 进 的 。 2 . 答 :在 地 球 表 面 ， 对 于 质 量 为 m的 物 体 有 ： ， 得 ： 对 于 质 量 不 同 的 物 体 ， 得 到 的 结 果 是 相 同 的 ,即 这 个 结 果 与 物 体 本身 的 质 量 m无 关 。 又 根 据 万 有 引 力 定 律 ： 高 山 的 r较 大 ， 所 以 在 高 山 上 的 重 力 加 速 度 g值 就 较 小 。 3 . 解 :卫 星 绕 地 球 做 圆 周 运 动 的 向 心 力 由 地 球 对 卫 星 的 万 有 引 力 提供 ， 有 ： 得 地 球 质 量 ： 4 . 解 ： 对 于 绕 木 星 运 行 的 卫 星 m， 有 ： ， 得 ： ， 需 要 测 量 的 量 为 ：木 星 卫 星 的 公 转 周 期 T和 木 星 卫 星 的 公 转 轨 道 半 径 r。 第 5 节 宇 宙 航 行 1 . 解 ： “神 舟 ”5 号 绕 地 球 运 动 的 向 心 力 由 其 受 到 的 地 球 万 有 引 力 提供 。 其 中 周 期 T 2 4 6 0 （ 2 6 0 +3 7 ） /1 4 min 9 1 .6 4 min ， 则 ： 其 距 地 面 的 高 度 为 h r R 6 .7 1 0 6 m 6 .4 1 0 6 m 3 1 0 5 m3 0 0 k m。 说 明 ： 前 面 “神 舟 ”5 号 周 期 的 计 算 是 一 种 近 似 的 计 算 ， 教 师 还 可 以根 据 “神 舟 ”5 号 绕 地 球 运 行 时 离 地 面 的 高 度 的 准 确 数 据 ， 让 学 生 计 算 并 验 证 一 下 其 周 期 的 准 确 值 。 已 知 ： “神 舟 ”5 号 绕 地 球 运 行 时 离 地 面 的