第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律

1、第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律本章學(xué)習(xí)要求1由伽利略的理想實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)得到的牛頓第一定律可知：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（產(chǎn)生加速度）的原因。2慣性是物體的固有屬性，質(zhì)量是物體慣性大小的量度。3牛頓第二定律Fma反映了力和加速度之間的因果關(guān)系，加速度隨力的變化而變化。4力的作用總是相互的。作用力和反作用力大小相等、方向相反。它們分別作用在兩個(gè)不同的物體上。5涉及到力學(xué)的國(guó)際單位制的基本單位有3個(gè)，它們分別是長(zhǎng)度單位m（米），質(zhì)量單位kg（千克）和時(shí)間單位s（秒）。6通過(guò)科學(xué)探究來(lái)學(xué)習(xí)牛頓定律感悟牛頓對(duì)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)。A 牛頓第一定律 慣性一、學(xué)習(xí)要求理解牛頓第一定律，知道慣性是物體本身

2、固有的屬性，跟外部環(huán)境、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和物體的受力情況均無(wú)關(guān)。外力作用于物體，能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但不能改變物體的慣性。知道伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)是建立在可靠事實(shí)基礎(chǔ)上的理想實(shí)驗(yàn)，它深刻揭示了物理現(xiàn)象的本質(zhì)，是一種重要的科學(xué)研究方法。領(lǐng)悟慣性在社會(huì)生活中的重要現(xiàn)實(shí)意義，懂得有時(shí)要利用它，有時(shí)要防止它的不利影響。二、要點(diǎn)辨析1牛頓第一定律（1）描述物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。牛頓第一定律描述了物體不受外力作用時(shí)，物體將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。應(yīng)該指出的是，從力學(xué)發(fā)展歷史看，第一定律是一個(gè)獨(dú)立的定律，它不僅說(shuō)明了物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還給出了力和慣性的涵義。（2）闡明了力的科學(xué)涵義。牛頓

3、第一定律指出：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這就是說(shuō)，物體不受外力就保持不變的速度，力是使物體產(chǎn)生加速度的其他物體的作用。這樣就從動(dòng)力學(xué)角度定性地給力下了一個(gè)定義：力是物體間的相互作用，它是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即產(chǎn)生加速度的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的愿因。（3）揭示了物體普遍具有的屬性慣性。2如何理解慣性是物體的固有屬性慣性是指一切物體（包括固體、液體、氣體）具有的保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性，既是特性，則任何物體在任何情況下都具有慣性，慣性是物體所固有的屬性，所以慣性既不能被克服，也不能被消除，同一物體的慣性不會(huì)因它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變

4、，牛頓關(guān)于慣性定義還作了這樣的敘述：“所謂慣性是每個(gè)物體按其一定的量而存在于其中的一種抵抗能力，”所以物體的慣性總是以保持“原狀”和“反抗”改變兩種形式表現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，固然能表現(xiàn)出它的慣性保持原來(lái)的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)不變的性質(zhì)；而當(dāng)物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它同樣表現(xiàn)出具有慣性。慣性是任何物體所具有的、保持其原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度大小和方向）的一種性質(zhì)，慣性與物體運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)，物體的慣性表現(xiàn)為要保持物體原來(lái)的狀態(tài)，因而物體運(yùn)動(dòng)的速度不能突變只能連續(xù)漸變。物體運(yùn)動(dòng)的改變，是慣性和力共同決定的，慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而力要改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，兩者共同決定著物體的運(yùn)動(dòng)形式。3

5、平衡狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)的聯(lián)系和區(qū)別當(dāng)作用在物體上的合外力為零時(shí)，物體的加速度為零，表示物體處在靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通常把這兩種狀態(tài)都叫做力的平衡狀態(tài)。所以，平衡的特征是加速度a0，而不是v0。靜止?fàn)顟B(tài)是指物體不但處于平衡狀態(tài)，而且物體的運(yùn)動(dòng)速度為零，即a0的同時(shí)v0。因此靜止?fàn)顟B(tài)一定是平衡狀態(tài)，但平衡狀態(tài)不一定是靜止?fàn)顟B(tài)，勻速直線運(yùn)動(dòng)就是平衡狀態(tài)，而不是靜止?fàn)顟B(tài)。4理想實(shí)驗(yàn)“理想實(shí)驗(yàn)”又叫做“假想實(shí)驗(yàn)”?；颉八枷肷系膶?shí)驗(yàn)”，它是一種在思想上進(jìn)行的理想化的過(guò)程，它是通過(guò)邏輯推理推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的思維方法，也是一種重要的科學(xué)研究方法。真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐活動(dòng)，是將設(shè)計(jì)通過(guò)具體的物理或化學(xué)等過(guò)程

6、而實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，而理想實(shí)驗(yàn)則是一種思維活動(dòng)，是由人們?cè)诔橄笏季S活動(dòng)設(shè)想出來(lái)而實(shí)際上卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)的“實(shí)驗(yàn)”。理想實(shí)驗(yàn)并不是空想實(shí)驗(yàn)，理想實(shí)驗(yàn)是建立在可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，但又不是直接用操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，理想實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)的抽象方法，是以一定的邏輯法則為根據(jù)的，而這些邏輯法則都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的，并為實(shí)踐所證實(shí)。盡管理想實(shí)驗(yàn)不是直接演示物理現(xiàn)象，但有可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)作保證，抓住主要因素，忽略次要因素，從而能更深刻地反映自然規(guī)律，因此它的可靠性會(huì)讓人深信不疑。理想實(shí)驗(yàn)可以使人們對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)有更深刻的理解。除了伽利略的理想實(shí)驗(yàn)外，愛(ài)因斯坦在建立狹義相對(duì)論時(shí)，曾通過(guò)閃電同時(shí)擊中兩輛高速行駛的火車(chē)的理想實(shí)驗(yàn)，

7、提出了同時(shí)相對(duì)性的概念，在建立廣義相對(duì)論時(shí)，又作了自由下落升降機(jī)的“理想實(shí)驗(yàn)”，得出了加速系統(tǒng)與引力場(chǎng)等效的結(jié)論。三、例題分析【例1】在16世紀(jì)，人們反對(duì)哥白尼地動(dòng)說(shuō)的一個(gè)重要論據(jù)是：一塊石頭從高塔上落下。如果她球是運(yùn)動(dòng)的，在此期間，高塔已經(jīng)向東運(yùn)動(dòng)了一段距離，所以石頭應(yīng)該落在塔底以西同一距離，正像一個(gè)鉛球從正在行駛的帆船桅桿頂部落下時(shí)，應(yīng)該落在桅桿腳的后一段距離一樣，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？【解答】不對(duì)，鉛球也不會(huì)落在桅桿腳的后方。因?yàn)殂U球下落前已經(jīng)獲得與帆船相同的水平速度。按照慣性定律，若忽略空氣阻力，鉛球在下落過(guò)程中的水平速度將保持不變。若帆船做勻速直線運(yùn)動(dòng)，鉛球?qū)⑴c帆船一起同步前進(jìn)，最后

8、鉛球?qū)⒙溆谖U腳下，這與船靜止時(shí)鉛球的自由下落情況相同，所以用這種方法是無(wú)法區(qū)分船是靜止的，還是在做勻速直線運(yùn)動(dòng)。因此，石頭落于塔底的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就不能成為駁倒地動(dòng)說(shuō)的論據(jù)。【例2】突然啟動(dòng)的汽車(chē)上的人為什么會(huì)向后仰？【解答】由于汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，車(chē)對(duì)腳的摩擦力使人的腳部隨車(chē)一起向前運(yùn)動(dòng)，而人的上半身因?yàn)閼T性要保持靜止，所以當(dāng)車(chē)子突然啟動(dòng)時(shí)，人會(huì)向后仰。四、基本訓(xùn)練1 牛頓第一定律是關(guān)于物體在_時(shí)的運(yùn)動(dòng)定律。由這條定律可知，維持物體運(yùn)動(dòng)的原因是_，改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因是_。在地球附近，不受力的物體是_（選填“存在”或“不存在”）的，這時(shí)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，都是受到_作用的結(jié)果。伽利略在說(shuō)明

9、力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因時(shí)，運(yùn)用了_的科學(xué)方法靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，慣性，力，不存在，平衡力，理想化實(shí)驗(yàn)。2 關(guān)于“牛頓第一定律”，下列說(shuō)法正確的是C（ ）。（A）它是通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接得到的（B）它是通過(guò)理論推導(dǎo)出來(lái)的（C）它是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)推理、想像總結(jié)出來(lái)的（D）它可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證3 關(guān)于慣性，下列說(shuō)法中正確的是B（ ）。（A）運(yùn)動(dòng)物體有慣性，靜止物體沒(méi)有慣性（B）慣性是物體本身的屬性，與物體運(yùn)動(dòng)快慢無(wú)關(guān)（C）當(dāng)物體受力作用后，它的慣性將發(fā)生改變（D）慣性就是牛頓第一定律4 如圖3-1所示是發(fā)生在公路上驚險(xiǎn)的一幕，滿載水泥柱的卡車(chē)發(fā)生車(chē)禍，駕駛室被水泥柱嚴(yán)重破壞，駕駛員受重傷，你能解釋

10、這個(gè)現(xiàn)象嗎水泥柱慣性很大，又沒(méi)有與車(chē)身固定牢，當(dāng)車(chē)快速行駛又突然制動(dòng)時(shí)，改變水泥柱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要很大的力，靜摩擦力不足以提供足夠的力，水泥柱就沖向前面破壞了駕駛室。？5 如圖3-2所示，列車(chē)起初停在車(chē)站上，人朝著車(chē)行方向坐在車(chē)廂中，水平桌面上放有一個(gè)靜止的小球。突然，列車(chē)起動(dòng)，你發(fā)現(xiàn)小球向你滾來(lái)，這是為什么小球幾乎沒(méi)有受到水平方向的作用力，保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，列車(chē)帶著人向前加速，就向著小球運(yùn)動(dòng)起來(lái)，于是就感覺(jué)小球向你滾來(lái)。？6 火車(chē)在長(zhǎng)直水平軌道上勻速行駛。門(mén)窗緊閉的車(chē)廂內(nèi)有一人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍然落回到車(chē)上原處，這時(shí)因?yàn)镈（ ）。（A）人跳起后，車(chē)廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他隨著火車(chē)一起向前運(yùn)

11、動(dòng)（B）人跳起的瞬間，車(chē)廂的地板給他一個(gè)向前的力，推動(dòng)他隨著火車(chē)一起向前運(yùn)動(dòng)（C）人跳起后，車(chē)還在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必定向后偏一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不明顯而已（D）人跳起后直到落地，在水平方向上人和車(chē)始終具有相同的速度7 關(guān)于牛頓第一定律，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是C（ ）。（A）該定律僅反映一種理想化狀態(tài)，這種狀態(tài)是不存在的（B）該定律是一種理想實(shí)驗(yàn)定律，因?yàn)闆](méi)有不受外力的物體（C）該定律是描述慣性大小的，因此又叫慣性定律（D）由該定律可知，一切物體都有慣性8 【小實(shí)驗(yàn)】尺擊硬幣如圖3-3所示，將一疊1元硬幣放在桌上，用薄尺擊最下面一枚硬幣，效果如何？推動(dòng)一疊硬幣運(yùn)動(dòng)，讓它們

12、與一把固定的尺相遇，結(jié)果又如何？做這個(gè)實(shí)驗(yàn)并解釋現(xiàn)象用薄尺擊最下面一枚硬幣時(shí)，被擊硬幣受力后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變而彈出，其余硬幣幾乎保持原位不動(dòng)，即保持原來(lái)靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)推動(dòng)硬幣運(yùn)動(dòng)遇到固定的尺之后，最下面硬幣立即停止運(yùn)動(dòng)，上面硬幣仍然向前運(yùn)動(dòng)，便沖向前方。這是因?yàn)槊總€(gè)硬幣都有慣性，要維持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣故。9 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，證明水和空氣也有慣性。10 有同學(xué)為長(zhǎng)途客運(yùn)站設(shè)計(jì)了一幅宣傳畫(huà)（圖3-4），它說(shuō)明什么？其中的物理內(nèi)容是什么說(shuō)明在運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂中不能向窗外亂扔物品，其物理內(nèi)容是運(yùn)動(dòng)車(chē)廂中任何物品，都有維持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的慣性，像酒瓶之類物品被拋出窗外，它打擊在靜止在路面上的人身上會(huì)造成極嚴(yán)重的傷害

13、事故。？11 學(xué)習(xí)了牛頓第一定律和慣性知識(shí)以后，你對(duì)力的概念有什么進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)？學(xué)習(xí)了“伽利略研究力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的具體實(shí)驗(yàn)，談?wù)勀闶侨绾卫斫狻袄硐雽?shí)驗(yàn)”這一科學(xué)研究方法？B 牛頓第二定律一、學(xué)習(xí)要求掌握牛頓第二定律，會(huì)應(yīng)用牛頓第二定律解決簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題，知道牛頓第二定律體現(xiàn)了力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化之間的定量關(guān)系，物體受多個(gè)力作用時(shí)，用適當(dāng)方法求出合力，再用牛頓第二定律求出物體的加速度，知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。會(huì)利用DIS探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，懂得牛頓第二定律在實(shí)際中的意義。二、要點(diǎn)辨析1物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就是指物體的運(yùn)動(dòng)快慢和運(yùn)動(dòng)方向。如果物體的

14、速度發(fā)生了變化，無(wú)論是速度大小改變，方向改變，或是大小、方向都改變，我們就說(shuō)：物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變。物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，一定是受外力作用的結(jié)果，力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，速度發(fā)生了改變，就有反映速度變化快慢的加速度。由此得到結(jié)論：力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。2牛頓第一定律是牛頓第二定律的一個(gè)推論嗎？有人認(rèn)為：“根據(jù)牛頓第二定律Fma可得，當(dāng)F0即物體不受力或所受的合外力為零時(shí)，a0，即物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而這正是牛頓第一定律的內(nèi)容，所以牛頓第一定律是牛頓第二定律的一個(gè)推論，故牛頓第一定律可有可無(wú)”，這一觀點(diǎn)正確嗎？這一觀點(diǎn)是不正確的。因?yàn)榕ｎD

15、第一定律指出了物體在沒(méi)有受到其他物體作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只有基于此，我們才可能根據(jù)牛頓第二定律研究當(dāng)物體受到其他物體作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。因此牛頓第一定律揭示了慣性、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，力才是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。而牛頓第二定律則回答了力是如何改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)和前提。3如何理解牛頓第二定律牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律，它反映了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化與所受外力和物體質(zhì)量三者之間的關(guān)系。我們可以從以下四個(gè)方面理解牛頓第二定律。（1）因果關(guān)系，力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。定律反映了力和加速度的確定關(guān)系，并不反映力和速度的確定關(guān)系。（2）矢量關(guān)系，加速度的方向始終與合外力的方向

16、一致，物體在某一方向上的加速度只取決于合外力在該方向的分量。（3）瞬時(shí)關(guān)系，加速度始終隨合外力變化而變化，在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意時(shí)刻（或?qū)?yīng)的某一位置）的加速度只與該時(shí)刻（或該位置）的物體所受合外力有關(guān)。（4）正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)確定的物體，加速度的大小始終與所受的合外力成正比。4物體的運(yùn)動(dòng)方向和合外力的方向之間的關(guān)系物體的運(yùn)動(dòng)方向和合外力的方向之間沒(méi)有關(guān)系。物體的運(yùn)動(dòng)方向?qū)嵸|(zhì)上是物體的速度方向，合外力的方向?qū)嵸|(zhì)上是物體的加速度方向，速度和加速度之間沒(méi)有直接的、瞬時(shí)的關(guān)系，所以物體的運(yùn)動(dòng)方向和合外力的方向之間也沒(méi)有直接的、瞬時(shí)的關(guān)系。從本質(zhì)上看，誤認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)方向和合外力的方向之間有相一致的關(guān)系，

17、是受到了亞里士多德“維持物體的運(yùn)動(dòng)需要力”的思想的影響。物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由物體所受合外力F和初速度決定，可以分為以下幾種情況：（1）v00，若F不改變方向，則物體將沿這個(gè)方向做加速直線運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)動(dòng)方向與合外力方向一致。（2）v00，若F與v0方向一致，而且不改變方向，則物體將沿原初速度方向做加速直線運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)動(dòng)方向與合外力方向一致。（3）v00，若F與v0方向相反，則物體將沿原初速度方向做減速直線運(yùn)動(dòng)，在速度減小到零之前，物體運(yùn)動(dòng)方向與合外力方向相反。（4）v00，若F與v0方向成0到180之間的夾角時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒉粩喔淖?，將做的是曲線運(yùn)動(dòng)，在有限的時(shí)間內(nèi)，合外力的方向與運(yùn)動(dòng)方向不可能一致

18、，后面將會(huì)學(xué)到這種運(yùn)動(dòng)。三、例題分析【例1】如圖3-5所示，已知一個(gè)滑雪運(yùn)動(dòng)員在光滑的斜坡上，斜坡對(duì)該運(yùn)動(dòng)員的支持力為400N，重力沿斜坡方向的分力大小為300N。試問(wèn)：（1）運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為多少？（2）運(yùn)動(dòng)員沿斜坡下滑的加速度為多大？（3）斜坡與水平方向的夾角為多大？（g取10m/s250kg，6m/s2，37） 【分析】運(yùn)動(dòng)員在斜坡上的受力如圖3-6所示，以沿斜坡的加速度方向建立坐標(biāo)系，運(yùn)動(dòng)員所受重力沿斜坡方向的分力使運(yùn)動(dòng)員沿斜坡向下做加速運(yùn)動(dòng)?！窘獯稹浚?）運(yùn)動(dòng)員重力mg、彈力FN和重力沿斜坡的分力F組成直角三角形，由勾股定理得（mg）2FN2F2，所以mkg50kg。（2）F使運(yùn)動(dòng)員做加

19、速運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)員的加速度am/s26m/s2。（3）Fmgsin，sin0.6，所以斜坡與水平方向的夾角為37?！纠?】如圖3-7所示，起重機(jī)從礦井中將一段質(zhì)量為m的金屬管豎直向上加速提起，金屬管受到井壁的阻力是恒定的。當(dāng)上提的力為F時(shí)，產(chǎn)生的加速度為a，現(xiàn)在要使加速度變?yōu)?a，則起重機(jī)應(yīng)加多大的拉力？【分析】如圖3-8所示，金屬管受到的作用力有重力G、拉力F和阻力Ff，根據(jù)牛頓第二定律可先求出阻力Ff，然后再一次運(yùn)用牛頓第二定律求出加速度增大后所需的拉力F。【解答】FmgFfma， FfFmgma。當(dāng)加速度增大為2a時(shí)，有FmgFfm（2a）， 則F2mamgFf2mamgFmgma，所以

20、FFma?！居懻摗繌氖街锌梢钥闯觯簃盤(pán)是小于F的，所以F小于2F，這就是說(shuō)在這種情況下，加速度加倍，合外力必須加倍，但拉力并不加倍。四、基本訓(xùn)練1 一塊鐵塊在6N的力作用下產(chǎn)生的加速度是2m/s2，這個(gè)鐵塊的質(zhì)量是多大？要使它產(chǎn)生3m/s2的加速度，需要對(duì)它施加多大的力3kg，9N？2 當(dāng)一個(gè)物體所受的合外力越大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是C（ ）。（A）物體的速度也越大（B）物體的速度變化也越大（C）物體的速度變化也越快（D）物體的位移也越大3 物體的速度方向、加速度方向與作用在物體上的合外力的方向的關(guān)系是B（ ）。（A）速度方向、加速度方向和合外力方向三者總是相同的（B）速度方向和合外力可以成任何

21、夾角，但加速度方向總是與合外力方向相同（C）速度方向總是與合外力有向相同，但加速度方向可能與速度方向相同，也可能不同（D）速度方向總是與加速度方向相同，但速度方向可能與合外力方向相同，也可能不同4 一個(gè)物體的質(zhì)量為2kg，若同時(shí)受到一個(gè)向東的力F110N，一個(gè)向西的力F26N，它的加速度為多大？方向怎樣？如果向西的力方向改為向南，這時(shí)它的加速度為多大？方向怎樣2m/s2，向東，5.8 m/s2，東偏南角，31？5 可以比較靜止的炮彈和高速飛行的子彈的慣性大小嗎？為什么可以，炮彈質(zhì)量大慣性大？6 質(zhì)量為10kg的小車(chē)在水平面上受到20N的水平拉力作用時(shí)，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，小車(chē)受到的阻力有多大？

22、如果要使小車(chē)獲得1m/s2與初速方向相同的加速度，作用于小車(chē)上的水平拉力應(yīng)該為多大20N，30N？7 在空間用一個(gè)18N的力使一個(gè)重20N的小球運(yùn)動(dòng)，則該小球產(chǎn)生的最大加速度為_(kāi)m/s2，最小加速度為_(kāi)m/s219，1（物體不在地面上，在空中，拉力與重力同方向時(shí)加速度最大，反方向時(shí)加速度最?。? 一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)。若撤去一個(gè)向東方向、大小為8N的力，物體的加速度大小為_(kāi)m/s2，方向?yàn)開(kāi)；若同時(shí)撤去一個(gè)向東方向、大小為8N的力和一個(gè)向南方向、大小為6N的力，則物體的加速度大小為_(kāi)m/s2，方向?yàn)?，向西，5，西偏北37_。9 試用牛頓第二定律說(shuō)明CZ

23、- 2E型長(zhǎng)征運(yùn)載火箭為什么采用可分離的捆綁式助推器？（助推器中燃料用完后，與火箭體脫離并被廢棄）10 有幾個(gè)物體，在受到相同的力作用時(shí)，如果某物體速度變化較慢，我們說(shuō)，它的慣性較大；在速度變化快慢相同時(shí)，如果某物體所需作用的力較大，我們也說(shuō)，它的慣性較大，試用牛頓第二定律公式說(shuō)明：質(zhì)量是物體慣性大小的量度物體速度變化較慢，則物體的加速度a較小，由m可知，當(dāng)F相同時(shí)，a越小，m越大；當(dāng)a相同時(shí)，F(xiàn)越大m也越大，所以質(zhì)量m是物體慣性大小的量度。11 汽車(chē)空載時(shí)的質(zhì)量是4103kg，它能運(yùn)載的最大質(zhì)量是3103kg。要使汽車(chē)在空載時(shí)以4m/s2的如速度加速前進(jìn)需要的牽引力是2.5104N，那么滿載

24、時(shí)以同樣的加速度前進(jìn)，需要的牽引力是多少？（假設(shè)阻力不變3.7104N）12 沙狐球【圖3-9（a）】是一種新興的休閑運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，它的英文名字是“shuffle board”，意為“在長(zhǎng)板上滑動(dòng)的球”，中國(guó)人翻譯成“沙狐球”，取的是“沙漠中的狐貍”之意，這種運(yùn)動(dòng)和沙有關(guān)，又需要技巧。簡(jiǎn)單地說(shuō)，這種運(yùn)動(dòng)就是把金屬質(zhì)地的沙狐球，放在鋪滿黃白色合成球沙的長(zhǎng)長(zhǎng)的滑道上，使其滑向球桌的另一端，通過(guò)各種技巧、手法的運(yùn)用，增加積分，就能取勝如圖所示。圖3-9（b）中手從A點(diǎn)起推球至B，然后釋放，球滑經(jīng)C，至D停止，畫(huà)出球在各個(gè)位置的受力圖，并標(biāo)明各位置加速度的方向。五、學(xué)生實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)五】用DIS研究加速度與力

25、的關(guān)系，加速度與質(zhì)量的關(guān)系（一）用DIS研究加速度與力的關(guān)系1實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯啃≤?chē)在質(zhì)量一定的情況下，加速度與作用力的關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)器材DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等）、帶滑輪的軌道、小車(chē)、鉤碼、天平。3實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（1）通過(guò)觀察和體驗(yàn)，你猜想物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢即加速度與哪些因素有關(guān)？可能有怎樣的關(guān)系？_。（2）設(shè)計(jì)方案：_。（3）可供選用的方案：實(shí)驗(yàn)裝置如圖3-10所示。供參考的實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平測(cè)小車(chē)的質(zhì)量。測(cè)鉤碼所受的重力（作為對(duì)小車(chē)的拉力）。將位移傳感器的接收器固定在軌道的一端，連接到數(shù)據(jù)采集器，將位移傳感器的發(fā)射器固定在小車(chē)上。用細(xì)線連接小車(chē)，跨過(guò)滑輪系住鉤碼。開(kāi)啟電源，運(yùn)

26、行DIS應(yīng)用軟件，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)條目中的“牛頓第二定律”，軟件界面如圖3-11所示。輕推小車(chē)，使其在鉤碼牽引下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)界面的v-t圖接近一條水平直線時(shí)，表示軌道保持水平。釋放小車(chē)，測(cè)定加速度。保持小車(chē)質(zhì)量不變，改變鉤碼的大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。4處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中。a/ms-2F/N（2）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像在圖3-12中標(biāo)出。5實(shí)驗(yàn)結(jié)論_。6問(wèn)題討論如圖3-13所示，圖線中的截距OA的出現(xiàn)各是什么原因？如何改進(jìn)？（二）用DIS研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系1實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯啃≤?chē)在受力一定的情況下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)器材DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等）、帶滑輪的軌道、小車(chē)、鉤碼、電子

27、天平。3寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的步驟（1）_。（2）_。（3）_。（4）_。（5）_。（6）_。4處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)a/ms-2F/N（Fmg）在圖3-14中畫(huà)出a-m圖像，并在圖3-15中通過(guò)重新設(shè)置變量，使圖像成為一條直線。5實(shí)驗(yàn)結(jié)論_。6問(wèn)題討論在實(shí)驗(yàn)中如果鉤碼的質(zhì)量接近于小車(chē)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)可能會(huì)得到什么結(jié)果？試探討其產(chǎn)生原因？C 作用與反作用 牛頓第三定律一、學(xué)習(xí)要求通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)應(yīng)知道力的作用總是相互的：理解牛頓第三定律的內(nèi)容；知道如何用DIS實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第三定律，理解用傳感器做實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，即更直觀，更靈敏，了解我國(guó)長(zhǎng)征火箭多次成功發(fā)射。感悟我國(guó)航天事業(yè)的巨大成就。二、要點(diǎn)辨析1關(guān)于牛頓第三定律應(yīng)當(dāng)從如下幾

28、個(gè)方面加深對(duì)它的理解（1）力一定是成對(duì)出現(xiàn)的，且大小相等，方向相反，作用在同一直線上。（2）作用力與反作用力作用在不同的物體上。（3）作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力。2一對(duì)作用力和一對(duì)平衡力的區(qū)別和相同點(diǎn)相同點(diǎn)是，兩力大小相等、方向相反，作用在同一直線上。不同點(diǎn)是，一對(duì)作用力和反作用力是兩力作用在不同物體上，它們的作用效果是不能相消的，且兩力一定是同種性質(zhì)的力，而一對(duì)平衡力可以是不同性質(zhì)的力，它們的作用效果相互抵消。三、例題分析【例】如圖3-16（a）所示，用手握木棒水平推著木塊緊壓在豎直的墻壁上（木棒與木塊接觸處光滑），木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，木塊所受重力為G，手的推力為F。試問(wèn)：（1）分析木

29、塊所受到的力。（2）分析木塊所受這些力的反作用力。（3）分析木塊所受的平衡力。（4）如果木棒對(duì)木塊的推力增大一倍，分析上述作用力與反作用力的變化情況。（5）如果撤去木棒的推力，分析木塊受力的情況和運(yùn)動(dòng)情況?！窘獯稹浚?）木塊受到四個(gè)力的作用，受力情況如圖3-16（b）所示，木塊在豎直方向受到向下的重力G，墻壁對(duì)木塊向上的靜摩擦力Ff；在水平方向受到棒對(duì)它向左的水平推力F，墻壁對(duì)它向右的支持力FN。（2）這里共有四對(duì)作用力與反作用力：木塊所受到重力G，它的反作用力是木塊對(duì)地球的吸引產(chǎn)生的力，大小也為G，方向豎直向上。木棒對(duì)木塊的推力（彈力）F，反作用力是木塊對(duì)木棒的彈力，大小也為F，方向水平向右

30、。墻壁對(duì)木塊的支持力（彈力）FN，反作用力是木塊對(duì)墻壁的壓力（彈力），大小也為FN（等于F），方向水平向左。墻壁對(duì)木塊的靜摩擦力Ff，反作用力是木塊對(duì)墻壁的靜摩擦力，總的大小也為Ff（也等于G），方向豎直向下。（3）木塊受到兩對(duì)平衡力：木塊所受到的重為G與木塊所受到的靜摩擦力Ff，GFf。木塊所受到的推力F與木塊所受到的支持力FN，F(xiàn)FN。（4）如果木棒的推力增大一倍，會(huì)引起三個(gè)力（即木塊對(duì)木棒的彈力、木塊對(duì)墻壁的壓力、墻壁對(duì)木塊的支持力）也增大一倍，另外三個(gè)力（即木塊所受到的重力、墻壁對(duì)木塊的靜摩擦力、木塊對(duì)墻壁的靜摩擦力）的大小沒(méi)有變化。（5）如果撤去手的推力，除木塊所受的重力之外，其他各

31、力都隨之消失，木塊將在重力作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)。四、基本訓(xùn)練1 下列對(duì)于作用力與反作用力、平衡力的認(rèn)識(shí)，正確的是B（ ）。（A）平衡力的合力為零，作用效果相互抵消；作用力與反作用力的合力也為零，作用效果也相互抵消（B）作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，平衡力的情況卻不一定相同（C）作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，平衡力也是如此（D）先有作用力，后有反作用力，平衡力卻是同時(shí)作用在同一物體上2 跳高運(yùn)動(dòng)員從地面跳起蹬地時(shí)，應(yīng)該是（ C）。（A）地面對(duì)人的支持力大于他對(duì)地面的壓力（B）運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大于地面對(duì)他的支持力（C）地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于他受的重力（D）地面對(duì)

32、運(yùn)動(dòng)員的支持力等于他受的重力3 如圖3-17所示，利用牛頓第三定律，有人設(shè)計(jì)了一種交通工具，在平板車(chē)上裝了一個(gè)電風(fēng)扇，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)吹出的風(fēng)全部打到豎直固定在小車(chē)中間的風(fēng)帆上。請(qǐng)分析，這種設(shè)計(jì)能使小車(chē)運(yùn)行嗎小車(chē)不會(huì)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殡婏L(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，吹出的風(fēng)產(chǎn)生的力作用在風(fēng)帆上，根據(jù)牛頓第三定律，后者同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反作用力作用在電風(fēng)扇上，且方向相反，由于風(fēng)扇和風(fēng)帆都是安裝在小車(chē)上，因此這一對(duì)力的合力為零，作用恰好相互抵消，所以小車(chē)不會(huì)因此而運(yùn)動(dòng)。？4 如圖3-18所示，粗糙水平面上放一木塊，手通過(guò)繩子用水平拉力拉木塊，木塊仍靜止不動(dòng)。分析在水平方向有哪幾對(duì)作用力與反作用力水平方向共有3對(duì)作用力與反作用力：手

33、拉繩子的拉力與繩子對(duì)手的拉力；繩子對(duì)木塊的拉力與木塊對(duì)繩子的拉力；木塊對(duì)粗糙水平面的靜摩擦力與粗糙水平面對(duì)木塊的靜摩擦力。5 在下列情況中，被指定的研究對(duì)象與周?chē)矬w之間有三對(duì)作用力與反作用力的是D（ ）。（A）小球在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，以小球?yàn)檠芯繉?duì)象（B）用電線把電燈懸掛在天花板下，以電燈為研究對(duì)象（C）在粗糙的水平面上勻速推動(dòng)小車(chē)，以小車(chē)為研究對(duì)象（D）木塊靜止在斜面上，以木塊為研究對(duì)象6 用牛頓第三定律判斷下列說(shuō)法中正確的是B（ ）。（A）人走路時(shí)，地對(duì)腳的力大于腳蹬地的力，所以人才向前走（B）你站在地面上無(wú)論怎樣運(yùn)動(dòng)。你對(duì)地面的壓力和地面對(duì)你的支持力，總是大小相等、方向相反的（C）物

34、體甲靜止在物體乙上，甲的質(zhì)量是乙的質(zhì)量的100倍，所以甲作用于乙的力大于乙作用于甲的力（D）以雞蛋擊石，石頭沒(méi)損害，而雞蛋破了，這是因?yàn)槭^對(duì)雞蛋的作用力大于雞蛋對(duì)石頭的作用力7 如圖3-19所示，一只茶杯靜止地放在水平桌面上，試說(shuō)明茶杯對(duì)桌面的壓力大小與茶杯所受重力大小有什么關(guān)系？（先畫(huà)出受力圖茶杯對(duì)桌面的壓力（彈力）與桌面對(duì)茶杯的支持力（彈力）是一對(duì)作用力與反作用力，大小相等、方向相反，作用在一條直線上。桌面對(duì)茶杯的支持力與茶杯所受的重力都是作用在同一物體（茶杯）上，是一對(duì)平衡力，也是大小相等、方向相反，且作用在一條直線上。）8 你為什么不能抓著自己的頭發(fā)把自己拉離地面手拉頭發(fā)的力與頭發(fā)對(duì)

35、手的拉力是一對(duì)作用與反作用力。但頭發(fā)固定在人身上，對(duì)人有向上的拉力，而手也固定在人身上，因而頭發(fā)對(duì)人也有向下的拉力，對(duì)人體來(lái)說(shuō)這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，作用被抵消，所以人的整體不會(huì)向上運(yùn)動(dòng)。手拉頭發(fā)與頭發(fā)拉手這一對(duì)力常被稱為內(nèi)部作用力。只有外界對(duì)人體有作用力，人體才會(huì)提升，如引體向上等。？9 既然作用力和反作用力總是大小相等，那么為什么在拔河比賽中最終又還能分出勝負(fù)（圖3-20分析拔河比賽比較復(fù)雜，我們將參加比賽的兩個(gè)隊(duì)分別稱為左、右兩隊(duì)，右隊(duì)運(yùn)動(dòng)員的手用力向右拉繩，而同時(shí)他們的腳用力向左蹬地，地面就對(duì)右隊(duì)運(yùn)動(dòng)員有一個(gè)向右的作用力，使運(yùn)動(dòng)員連同繩有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。對(duì)左隊(duì)也作這樣的分析，則左隊(duì)運(yùn)動(dòng)員

36、連同繩會(huì)有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，當(dāng)哪方的運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面水平方向的作用力大，則地面對(duì)該方運(yùn)動(dòng)員的水平作用力也大，這就使繩子向該方向運(yùn)動(dòng)，最后可使比賽分出勝負(fù)。但左右兩隊(duì)的相互作用力始終相等。）？10 用一個(gè)豎直向上的手指將一木塊壓在天花板上（圖3-21），試指出這里有哪幾對(duì)作用力和反作用力共有三對(duì)作用力與反作用力，即G、G，F(xiàn)、F，F(xiàn)N、FN。？11 用一根質(zhì)量可以忽略不計(jì)的彈簧，將質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)木塊連接起來(lái)，放在光滑的水平桌面上，拉伸彈簧然后釋放，求放手后兩個(gè)木塊的加速度a1和a2之比。牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用一、學(xué)習(xí)要求在理解牛頓第一、第三定律，掌握牛頓第二定律的基礎(chǔ)上，能綜合運(yùn)用牛頓第一、第

37、二、第三定律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題，會(huì)分析物體簡(jiǎn)單的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，學(xué)會(huì)分析物理過(guò)程，能在已知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的情況下求作用力；以及能在已知受力情況下求物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化。知道什么是國(guó)際單位制，會(huì)在解題過(guò)程中合理運(yùn)用國(guó)際單位。關(guān)注周?chē)奈锢韱?wèn)題，增強(qiáng)將所學(xué)物理知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際問(wèn)題的自覺(jué)性，二、要點(diǎn)辨析1什么是單位制？什么是國(guó)際單位制？物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，經(jīng)常需要對(duì)一些物理量進(jìn)行測(cè)量。對(duì)一個(gè)物理量的測(cè)量結(jié)果一般包括所得的數(shù)值和所用的單位兩個(gè)部分。由于各物理量之間存在著由物理規(guī)律規(guī)定的聯(lián)系，所以我們不必對(duì)每個(gè)物理量的單位都獨(dú)立地予以規(guī)定，我們可以選定一些物理量（如長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間）作為基本量，并為

38、每個(gè)基本量規(guī)定一個(gè)基本單位（如米、千克、秒），其他物理量的單位都可按照它們與基本量之間的關(guān)系式導(dǎo)出來(lái)，導(dǎo)出的物理量的單位稱為導(dǎo)出單位，由基本單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成了一定的單位制。由于基本單位選擇的不同，可以構(gòu)成不同的單位制，力學(xué)中曾用的CGS制和國(guó)際單位制（SI）的基本量都一樣，但基本量的單位選取得不同，在CGS單位制中，三個(gè)基本量的單位分別為厘米、克、秒；而在SI中，三個(gè)基本量的單位分別為米、千克、秒?，F(xiàn)今國(guó)際上以國(guó)際單位制（SI）為標(biāo)準(zhǔn)單位制，其他單位制將被逐漸淘汰。如果我們統(tǒng)一選用國(guó)際單位制進(jìn)行計(jì)算，只要把所有的已知量都用國(guó)際單位制的單位來(lái)表示，并正確應(yīng)用物理公式，計(jì)算的結(jié)果必然也是用國(guó)際單

39、位制中的單位來(lái)表示的，因此，我們?cè)诮忸}時(shí)就沒(méi)有必要在計(jì)算式中對(duì)每個(gè)物理量都寫(xiě)出單位，只要在計(jì)算式的末尾寫(xiě)出所求量的單位就行了。這也是找們采用國(guó)際單位制的原因之一。2怎樣綜合運(yùn)用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決實(shí)際問(wèn)題？在陸、海、空交通工具中，在火箭發(fā)射和宇宙航行中，在雜技和體育運(yùn)動(dòng)中涉及到加速運(yùn)動(dòng)是很多的。只要是在加速度近似恒定的直線運(yùn)動(dòng)中，都可以運(yùn)用我們學(xué)習(xí)過(guò)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，當(dāng)然，在基礎(chǔ)型課程中只限于初速為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，下面的關(guān)系式我們是很熟悉的。a（或）（力）（加速度）（運(yùn)動(dòng)變化）上式的左邊是牛頓第二定律，質(zhì)量一定時(shí)變量是力。右邊是運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，變量是位移、速度或時(shí)間

40、，其中加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)變化的“橋梁”。這個(gè)式子告訴我們運(yùn)用牛頓定律有兩種最常見(jiàn)的情況，一種是已知力通過(guò)求加速度求得運(yùn)動(dòng)的變化，另一種是已知運(yùn)動(dòng)變化通過(guò)求加速度求得力，當(dāng)然左邊的力不一定是合外力，可以是通過(guò)力的分解求得的某一個(gè)分力，如重力、支持力、阻力等，右邊的運(yùn)動(dòng)學(xué)量也可以是位移、速度或時(shí)間等。值得注意的是，有時(shí)我們可以跳過(guò)求加速度直接運(yùn)用進(jìn)行計(jì)算。例如著名的達(dá)芬奇的命題，力加倍，質(zhì)量減半，時(shí)間減半，則位移是原來(lái)的幾倍呢？我們只要列式后用比例的方法，很快就求得位移與原來(lái)的相同。除了上述兩種基本類型之外，還可以運(yùn)用力和運(yùn)動(dòng)變化的關(guān)系來(lái)求物體的質(zhì)量。例如1966年曾在地球上空用雙子號(hào)宇宙飛船m

41、1去推正在軌道上運(yùn)行的火箭組m2，兩者接觸后開(kāi)動(dòng)飛船尾部的推進(jìn)器，以平均推力F推動(dòng)t時(shí)間，測(cè)得速度變化是v，從而得加速度a，根據(jù)牛頓第二定律F（m1m2）a，則火箭組質(zhì)量m2m1。牛頓定律的應(yīng)用中還要考慮到牛頓第三定律的應(yīng)用，如圖3-22所示，一個(gè)穿溜冰鞋質(zhì)量為m2的工人從靜止起推一質(zhì)量為m1的小車(chē)（阻力不計(jì)），恒定的推力是F，t時(shí)間后分離，問(wèn)此時(shí)兩者相距多遠(yuǎn)？由于作用力與反作用力大小是相等的，都等于F。因此可以分別求出加速度的大小，a1，a2，然后求出位移的大小s1，s2，最后得到它們之間的距離是ss1s2。三、例題分析【例1】如圖3-23（a）所示，物體甲從高為h、傾角為的光滑斜面上由靜止

42、開(kāi)始滑下，另一物體乙也從同一地方自由下落，不計(jì)空氣阻力。求：（1）兩個(gè)物體落到同一水平地面上的時(shí)間分別為多少？（2）兩個(gè)物體落到同一水平地面上時(shí)的速度大小分別為多少？【解答】（1）甲物體的受力情況如圖3-23（b）所示，設(shè)物體甲的質(zhì)量為m1，物體乙的質(zhì)量為m2，物體甲所受合力為m1gsin，由牛頓第二定律得m1gsinm1a，agsin。甲物體沿斜面下滑的時(shí)間為t1。乙物體所受合力為m2g圖3-23（c），其加速度為重力加速度g，乙物體自由下落的時(shí)間為t2。兩者都與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)。（2）甲物體落地時(shí)的速度為v1。乙物體落地時(shí)的速度為v2?！居懻摗坑纱丝芍?dāng)物體從同一高度沿傾角不同的光滑斜面下滑

43、時(shí)，傾角越小下滑所需時(shí)間越長(zhǎng)，但物體下滑到地面時(shí)的速度大小與斜面傾角無(wú)關(guān)，這種“無(wú)關(guān)性”會(huì)不會(huì)隱含某種物理規(guī)律的必然性呢？可以認(rèn)為。物體自由下落的運(yùn)動(dòng)是斜面傾角為90的特殊情況?！纠?】如圖3-24（a）所示，在一斜坡面的O點(diǎn)豎直地固定著一根直桿，桿長(zhǎng)15m，OBOC15m，桿上端A到斜面B、C之間各有一根光滑的細(xì)繩，小球穿于細(xì)繩上，若小球從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始分別沿AB細(xì)繩和AC細(xì)繩滑下，求小球在細(xì)繩上滑行的時(shí)間t1和t2。【解答】由于OAOBOC，可以作輔助圓如圖3-24（b）所示。設(shè)該圓的直徑為d2OA30m。當(dāng)小球沿與豎直方向成角的AB細(xì)繩滑下時(shí)，mgcosma圖3-24（c），小球的加速度

44、為agcos，細(xì)繩長(zhǎng)sdcos，所以小球沿細(xì)繩滑下的時(shí)間t1s2.45s。同樣方法可得t2t12.45s?！居懻摗靠梢?jiàn)小球滑下的時(shí)間僅由輔助圓的直徑d決定，而與細(xì)繩與豎直方向的夾角無(wú)關(guān)，所以小球從A點(diǎn)滑到輔助圓上任意點(diǎn)的時(shí)間都相等，通常我們把這個(gè)輔助圓稱為“等時(shí)圓”。四、基本訓(xùn)練1 在國(guó)際單位制中，力學(xué)的三個(gè)基本單位是_、_、_。試根據(jù)有關(guān)物理公式，由國(guó)際單位制中力學(xué)的基本單位推導(dǎo)出以基本單位表示的速度、加速度、力三個(gè)物理量的單位分別是米，千克，秒，m/s，m/s2，kgm/s2_、_、_。2 如圖所示，某人用大小為20N的力拉動(dòng)一個(gè)原來(lái)靜止的質(zhì)量為10kg的箱子，拉力的方向跟地面成37角，不

45、計(jì)地面阻力，求拉動(dòng)箱子2m后的速度2.5m/s。3 塔式起重機(jī)的吊鉤用豎直向上的力F吊起質(zhì)量為m的物體，使物體以加速度a豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，那么C（ ）。（A）如果力大小變?yōu)?F，質(zhì)量不變，則加速度變?yōu)?a（B）如果力大小不變，質(zhì)量變?yōu)?，則加速度變?yōu)?a（C）如果力大小變?yōu)?F，質(zhì)量變?yōu)?m，則加速度仍為a（D）如果力大小為2F，質(zhì)量為，則加速度變?yōu)?a4 如圖3-26所示有一箱質(zhì)量為5kg的貨物，從傾角為30的斜面上端高h(yuǎn)為3m處自靜止起滑下，滑到底部歷需的時(shí)間是5s。設(shè)滑動(dòng)時(shí)貨物受到的阻力是恒定的（g取10m/s2），求：（1）貨物滑行的位移。（2）貨物下滑的加速度。（

46、3）貨物受到的阻力（1）6（2）0.48m/s2（3）22.6N。5 在列車(chē)中用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，當(dāng)列車(chē)向前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球?qū)⑵蚝畏剑咳魬揖€與豎直方向的夾角為，則此時(shí)列車(chē)的加速度為多大偏向后方，agtan？6 某同學(xué)坐在一輛質(zhì)量為1.5t的轎車(chē)中，一邊觀察手表，一邊根據(jù)車(chē)中速度表記錄車(chē)速的大小，畫(huà)出的v-t圖如圖3-27所示，在不計(jì)阻力的情況下，估測(cè)轎車(chē)的牽引力的大小3750N。7 如圖3-28所示，一艘在太空直線飛行的宇宙飛船，開(kāi)動(dòng)推進(jìn)器后，受到的推力是900N，開(kāi)動(dòng)3s的時(shí)間內(nèi)速度的改變量為0.9m/s，飛船的質(zhì)量是多大3000kg？8 民用航空客機(jī)的機(jī)艙，除了有正常的艙門(mén)和舷梯

47、連接，供旅客上下飛機(jī)，一般還設(shè)有緊急出口。發(fā)生意外情況的飛機(jī)在著陸后，打開(kāi)緊急出口的艙門(mén)，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊構(gòu)成的斜面，機(jī)艙中的人可沿該斜面滑行到地面上來(lái)。若機(jī)艙離氣囊底端的豎直高度為3.2m，氣囊所構(gòu)成的斜面長(zhǎng)度為4.0m，一個(gè)質(zhì)量60kg的人在氣囊上滑下時(shí)所受的阻力是240N，設(shè)人沿氣囊滑下時(shí)初速為零，則人滑至氣囊底端時(shí)速度有多大？（g取10m/s25.66m/s）9 上海建成了從浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)到龍陽(yáng)路的世界上第一條商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁浮列車(chē)線路，磁浮列車(chē)的車(chē)長(zhǎng)53.98m，列車(chē)運(yùn)行最高時(shí)速為430km/h，列車(chē)運(yùn)行時(shí)的總質(zhì)量約為200t，列車(chē)啟動(dòng)后4min即達(dá)到最大運(yùn)行速度。試根據(jù)以上資料，求（

48、1）0.5m/s2（2）1.0105N：（1）如列車(chē)啟動(dòng)后盾做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則加速度多大？（2）若列車(chē)所受平均阻力為車(chē)重的0.001倍，則列車(chē)所受牽引力多大？10 跳傘運(yùn)動(dòng)員常常采用“加速自由降落”（即AFF）的方法跳傘。如果一個(gè)質(zhì)量為50kg跳傘運(yùn)動(dòng)員在3658m的高度從飛機(jī)中跳出，自由降落大約40s，豎直向下的速度達(dá)到約50m/s，然后再拉動(dòng)開(kāi)傘索，打開(kāi)降落傘，假設(shè)在打開(kāi)降落傘之前運(yùn)動(dòng)員下降的過(guò)程是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。那么，（1）運(yùn)動(dòng)員的加速度多大？（2）他所受到的平均空氣阻力多大？（3）在打開(kāi)降落傘時(shí)，他離地面的高度為多少（1）1.25m/s2（2）437.5N（3）2658m？11 【小

49、實(shí)驗(yàn)】手電筒電池的超重與失重利用如圖3-29所示的手電筒可以做超重、失重的實(shí)驗(yàn)。將手電筒豎直向上放置，合上開(kāi)關(guān)使它發(fā)光，然后逐漸擰松后蓋，使其內(nèi)部電池稍許脫離燈珠底部，燈珠就不發(fā)光了。將手電筒向上（或向下）加速、減速，觀察在什么情況下燈珠會(huì)發(fā)光，做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，并解釋這種現(xiàn)象略（提示：以電池為研究對(duì)象分析超重、失重現(xiàn)象）。本章自測(cè)1 完成如下知識(shí)線索圖：2 關(guān)于慣性，下列說(shuō)法正確的是B（ ）。（A）速度大的物體慣性大（C）慣性的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)（B）作用力大的物體慣性大（D）慣性的大小跟物體運(yùn)動(dòng)快慢有關(guān)3 試判斷下列說(shuō)法正確與否。（正確打“”，不正確打（A）（B）（C）（D）（E）（F）（G）

50、（H）“”）（A）速度大的物體，所受的合外力一定大。（ ）（B）靜止的物體，所受合外力一定為零。（ ）（C）速度不為零的物體，所受合外力一定不為零。（ ）（D）物體的速度在減小，所受合外力在增大是可能的。（ ）（E）物體的速度不變，則合外力一定為零。（ ）（F）物體加速度的方向，可以跟合外力的方向一致，也可以相反。（ ）（G）物體所受合外力越大，速度的變化一定越快。（ ）（H）物體所受合外力越小，速度的變化一定越小。（ ）4 關(guān)于作用力與反作用力下列說(shuō)法正確的是A（ ）。（A）作用力與反作用力一定大小相等、方向相反，作用在同一直線上（B）作用力與反作用力可以作用在同一物體上，也可以作用在兩個(gè)不

51、同的物體上（C）通常先有作用力后產(chǎn)生反作用力，消失時(shí)作用力也比反作用力先消失（D）作用力使物體產(chǎn)生的加速度的大小，一定等于反作用力使施力物體產(chǎn)生的加速度5 艦載噴氣式飛機(jī)的質(zhì)量是0.5t，以2.5103N的推力，用6s時(shí)間起飛，則跑道應(yīng)為多長(zhǎng)？（阻力不計(jì)90m）6 在用DIS探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算機(jī)屏幕顯示如圖界面，這是什么原因造成的有摩擦阻力造成，使軌道略有傾斜，使小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)。？為了克服這一誤差，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)如何調(diào)節(jié)載車(chē)的軌道？使小車(chē)能在軌道上做什么運(yùn)動(dòng)？7 試用牛頓第二定律及相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律說(shuō)明：在有空氣阻力的情況下，質(zhì)量大的物體比質(zhì)量小的物體下落得快。（提示：假設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)

52、量不同，所受空氣阻力相同且恒定不變，下落高度相同，比較下落時(shí)間的長(zhǎng)短，建議列出表達(dá)式加以說(shuō)明設(shè)空氣阻力為F且恒定，則下落物體的加速度ag，m越大a越大，質(zhì)量大的物體下落得快。）8 我國(guó)航天第一人楊利偉的質(zhì)量是63kg，假設(shè)火箭以加速度8.6m/s2豎直自地面上升，此時(shí)他對(duì)坐椅的壓力為多大？平時(shí)訓(xùn)練時(shí)壓力可達(dá)8G表示的是什么意思1172N，壓力是重力的8倍，即對(duì)楊利偉來(lái)說(shuō)將達(dá)到5040N。？9 牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用的條件是_，表明牛頓力學(xué)有一定的局限性，愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)光速是_的，當(dāng)物體接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)其質(zhì)量會(huì)_，時(shí)間會(huì)_，空間距離會(huì)低速運(yùn)動(dòng)物體、宏觀范圍內(nèi)，不變，增大，變慢，縮短。_。10 一架客機(jī)在垂

53、直氣流作用下失去控制，在10s內(nèi)高度下降了1700m，但最終得到了控制，未釀成事故，若在豎直方向?qū)w機(jī)的運(yùn)動(dòng)看作初速為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)時(shí)飛機(jī)的加速度為多大？一個(gè)質(zhì)量為60kg的人坐在座椅上，安全帶對(duì)他的作用力為多大34m/s2，1440N？11 【小實(shí)驗(yàn)】用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)列車(chē)的加速度利用家用彈簧測(cè)力計(jì)到地鐵車(chē)廂中去做實(shí)驗(yàn)（圖3-31）。實(shí)驗(yàn)方法：將家用彈簧測(cè)力計(jì)先用小鉤固定在列車(chē)的拉手桿上，下掛一包重物，列車(chē)未開(kāi)動(dòng)時(shí)測(cè)出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，當(dāng)列車(chē)加速起動(dòng)時(shí)（看作勻加速運(yùn)動(dòng)），你會(huì)看到什么現(xiàn)象？再讀出此時(shí)的示數(shù)，你能依此求出列車(chē)的加速度嗎？寫(xiě)出計(jì)算加速度的表達(dá)式彈簧測(cè)力計(jì)偏向后方，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的數(shù)值FN（若列車(chē)靜止時(shí)測(cè)力計(jì)讀數(shù)G），a。12 對(duì)流體從水管中射出時(shí)的反作用力，有人寫(xiě)出一個(gè)表達(dá)式：F0.63v3。式中是流體的密度，v是射出流