【物理】牛頓運(yùn)動(dòng)定律 復(fù)習(xí)與提高課件-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

《第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律》復(fù)習(xí)與提高1．在公路上，一輛汽車(chē)以較大的速度行駛，緊急剎車(chē)制動(dòng)時(shí)間大于以較小速度行駛時(shí)的制動(dòng)時(shí)間。這是因?yàn)樗俣仍酱?，?chē)的慣性越大嗎？如果不是，上述現(xiàn)象該如何解釋？【解析】不是。剎車(chē)制動(dòng)時(shí)間加速度a相同，初速度v，剎車(chē)制動(dòng)時(shí)間越大t。而慣性的大小又質(zhì)量決定，所以不是。2．質(zhì)量為0.5kg的物體，受到方向相反的兩個(gè)力作用，獲得3m/s2的加速度。若將其中一個(gè)力加倍，物體的加速度大小變?yōu)?m/s2，求另一個(gè)力的大小?！窘馕觥扛鶕?jù)牛頓定律解得即為另一個(gè)力。3．以6m/s的速度勻速上升的氣球，當(dāng)升到離地面14.5m高時(shí)，從氣球上落下一小球，小球的質(zhì)量為0.5kg，假設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力大小總等于1N。小球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)地面？g取10m/s2?！窘馕觥可仙龝r(shí)，小球加速度下落時(shí)，小球加速度上升的時(shí)間上升的高度下落的高度下落的時(shí)間小球經(jīng)時(shí)間t到達(dá)地面4．圖4-1是采用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量空間站質(zhì)量的原理圖。若已知飛船質(zhì)量為3.0×103kg，其推進(jìn)器的平均推力F為900N，在飛船與空間站對(duì)接后，推進(jìn)器工作5s內(nèi)，測(cè)出飛船和空間站的速度變化是0.05m/s，求空間站的質(zhì)量?！窘馕觥抗餐募铀俣蕊w船和空間站的質(zhì)量之和空間站的質(zhì)量

【解析】單位為是速度的單位，不是位移的單位，所以是錯(cuò)誤的?！窘馕觥浚?）勻加速運(yùn)動(dòng)和勻減速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。6．如圖4-2，在傾角37°足夠長(zhǎng)的斜面上有一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體，物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3。物體在拉力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)的大小為10N，方向沿斜面向上。加速一段時(shí)間后撤去F，讓物體在斜面上運(yùn)動(dòng)。g取10m/s2，問(wèn)：（1）物體從靜止開(kāi)始一共經(jīng)歷了哪幾個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程？（2）這幾個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的大小和方向如何？代入數(shù)據(jù)得勻減速運(yùn)動(dòng)加速度大小代入數(shù)據(jù)得方向沿斜面向下。方向沿斜面向上。（2）勻加速運(yùn)動(dòng)加速度7．某小組通過(guò)測(cè)量?jī)奢v小車(chē)在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移來(lái)比較它們的加速度，進(jìn)而探究加速度與力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-3所示。將軌道分上下雙層排列，兩小車(chē)尾部的剎車(chē)線由后面的剎車(chē)系統(tǒng)同時(shí)控制，能使小車(chē)同時(shí)立即停下來(lái)。通過(guò)改變槽碼盤(pán)中的槽碼來(lái)改變拉力的大小。（1）通過(guò)比較兩小車(chē)的位移來(lái)比較兩小車(chē)的加速度大小，你認(rèn)為可行嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由。（2）已知兩小車(chē)質(zhì)量均為500g，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表中所示。分析表中數(shù)據(jù)，你能得到什么結(jié)論？說(shuō)出你的分析過(guò)程。（3）如果還要利用上述裝置進(jìn)行“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該怎樣調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件？（1）通過(guò)比較兩小車(chē)的位移來(lái)比較兩小車(chē)的加速度大小，你認(rèn)為可行嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由。（2）已知兩小車(chē)質(zhì)量均為500g，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表中所示。分析表中數(shù)據(jù)，你能得到什么結(jié)論？說(shuō)出你的分析過(guò)程?！窘馕觥靠尚?。因?yàn)闀r(shí)間相等，所以【解析】分析過(guò)程：

第2次，

第3次，

結(jié)論：質(zhì)量一定時(shí)，加速度與拉力成正比。

第1次，7．某小組通過(guò)測(cè)量?jī)奢v小車(chē)在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移來(lái)比較它們的加速度，進(jìn)而探究加速度與力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-3所示。將軌道分上下雙層排列，兩小車(chē)尾部的剎車(chē)線由后面的剎車(chē)系統(tǒng)同時(shí)控制，能使小車(chē)同時(shí)立即停下來(lái)。通過(guò)改變槽碼盤(pán)中的槽碼來(lái)改變拉力的大小。（3）如果還要利用上述裝置進(jìn)行“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該怎樣調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件？【解析】槽碼盤(pán)中的槽碼數(shù)相等（即拉力相等），通過(guò)改變小車(chē)中的砝碼的多少來(lái)改變質(zhì)量的大小。【解析】加速度減小，速度增大，最后勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)空氣阻力8．某同學(xué)為研究雨滴下落的規(guī)律查閱資料，了解到：較大的雨滴是從大約1000m的高空形成并下落的，到達(dá)地面的速度大約為4m/s。根據(jù)以上信息，可以把雨滴的運(yùn)動(dòng)模型看成是1000m高空的物體在有空氣阻力的空間中由靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)，落地速度4m/s。請(qǐng)你分析雨滴下落的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，描述雨滴下落過(guò)程中速度和加速度的變化，并定性作出雨滴下落的v-t圖像。則加速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，雨滴受力平衡，有解得代入得逐加法用電腦Exel作加速度圖象和速度圖象如下：9．某同學(xué)制作了一個(gè)“豎直加速度測(cè)量?jī)x”，可以用來(lái)測(cè)量豎直上下電梯運(yùn)行時(shí)的加速度，其構(gòu)造如圖4-4所示。把一根輕彈簧上端固定在小木板上，下端懸吊0.9N重物時(shí)，彈簧下端的指針指木板上刻度為C的位置，把懸吊1.0N重物時(shí)指針位置的刻度標(biāo)記為0，以后該重物就固定在彈簧上，和小木板上的刻度構(gòu)成了一個(gè)“豎直加速度測(cè)量?jī)x”。（1）請(qǐng)?jiān)趫D中除0以外的6根長(zhǎng)刻度線旁，標(biāo)注加速度的大小，示數(shù)的單位用m/s2表示，加速度的方向向上為正、向下為負(fù)。說(shuō)明這樣標(biāo)注的原理。（2）仿照以上裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)“水平加速度測(cè)量?jī)x”。要求：畫(huà)出它的裝置圖；說(shuō)明它的構(gòu)造；介紹加速度刻度的標(biāo)注原理。g取10m/s2

。(1)以加速度的方向向上為正，根據(jù)牛頓第二定律有

F-mg=△F=ma，即式中G=1.0N。已知C在從上往下數(shù)的第2根長(zhǎng)刻度線處，“0”在第4根長(zhǎng)刻度線處。設(shè)兩根長(zhǎng)刻度線之間的距離是△x,彈簧的勁度系數(shù)為k。若指針指在第2根長(zhǎng)刻度線處，即C處，則F=0.9N,△F2=2k·Ax=?0.1N,所以a2=?1.0m/s2、k△x=?0.05N。若指針指在第1根長(zhǎng)刻度線處，則△F1=3k·Ax=?0.15N,a1=?1.5m/s2。若指針指在第3根長(zhǎng)刻度線處，則△F3=k·Ax=?0.05N,a3=?0.5m/s2。若指針指在第5根長(zhǎng)刻度線處，則△F=k·Ax=0.05N,a3=0.5m/s2。同理，若指針指在第6、7根長(zhǎng)刻度線處，則加速度分別為1.0m/s2、1.5m/s2。(2)水平加速度測(cè)量?jī)x裝置構(gòu)造如圖4-9所示，在沿水平方向安裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定端相連?；瑝K原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度，滑塊上有指針，可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移。若指針向左偏離O點(diǎn)的距離為x,則加速度方向向右，大小為1.如圖4-5，兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B之間用輕彈簧連接，然后用細(xì)繩懸掛起來(lái)，剪斷細(xì)繩的瞬間A球和B球的加速度分別是多少？ATmgBFx2mgFx解：懸線剪斷前，以B為研究對(duì)象可知：彈簧的彈力Fx=mg，以A、B整體為研究對(duì)象可知懸線的拉力為T(mén)=2mg；剪斷懸線瞬間，彈簧的彈力不變，F(xiàn)x=mg，由牛頓第二定律得：對(duì)A：mg+Fx=maA

解得：aA=2g

方向豎直向下對(duì)B：Fx－mg=maB,

解得：aB=0明確“輕繩”和“輕彈簧”兩個(gè)理想物理模型的區(qū)別．燒斷細(xì)繩瞬間，繩上張力立即消失，而彈簧彈力不能突變．規(guī)律小結(jié)注意：力可以突變，但速度不可以突變兩類(lèi)重要模型輕繩、輕桿輕彈簧形變恢復(fù)不需要時(shí)間，彈力可突變形變恢復(fù)需要時(shí)間，彈力不可突變2.如圖4-6，質(zhì)量為0.5kg的物塊A放在一個(gè)縱剖面為矩形的靜止木箱內(nèi)，A和木箱水平底面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3。A的右邊被一根輕彈簧用1.2N的水平拉力向右拉著而保持靜止?，F(xiàn)在要使彈簧能拉動(dòng)物塊A相對(duì)木箱底面向右移動(dòng)。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2。（1）如果讓木箱在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，其加速度應(yīng)滿足什么條件？（2）如果讓木箱在水平方向上運(yùn)動(dòng)，其加速度應(yīng)滿足什么條件？解：（1）設(shè)術(shù)箱豎直向下的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律有:mg-FN=ma1彈簧能拉動(dòng)物體，則有F≥μFN聯(lián)立解得，加速度方向豎直向下。（2）設(shè)木箱水平向左的加速度為a2，彈簧能拉動(dòng)物體，根據(jù)牛頓第二定律有:μmg-F≤ma2解得a2≥0.6m/s2，加速度方向水平向左。3.為了安全，在公路上行駛的汽車(chē)之間應(yīng)保持必要的距離。我國(guó)交通管理部門(mén)規(guī)定：高速公路上行駛的汽車(chē)安全距離為200m，汽車(chē)行駛的最高速度為120km/h。（1）根據(jù)下面提供的資料，通過(guò)計(jì)算來(lái)說(shuō)明安全距離為200m的理論依據(jù)，g取10m/s2。（2）駕駛員的反應(yīng)時(shí)間（0.3?0.6s）、路面與輪胎之間的動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)各取多少？解：（1）若前車(chē)突然因撞車(chē)等因素而停止，后車(chē)駕駛員反應(yīng)時(shí)間為t0，在t0時(shí)間內(nèi)后車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)的位移x1=v0t0.路面與輪胎之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，汽車(chē)剎車(chē)后的加速度大小a=μg。后車(chē)緊急剎車(chē)的位移:后車(chē)總的位移:（2）駕駛員最長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間應(yīng)取t0=0.6s，雨后路面濕滑的最小動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)取μ=0.32。汽車(chē)行駛的最高速度為v0=120km/h=33.3m/s。則由（1）可知后車(chē)行駛的最大距離為xm=193.6m故200m的行車(chē)距離為必要的安全距離。4.在民航機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站可以看到用于對(duì)行李進(jìn)行安全檢查的水平傳送帶。旅客把行李放到傳送帶上時(shí)，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，隨后它們保持相對(duì)靜止，行李隨傳送帶一起前進(jìn)。若傳送帶勻速前進(jìn)的速度v為0.25m/s，某木箱與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.4，g取10m/s2。問(wèn)：該木箱放在傳送帶上后，傳送帶上將留下一段多長(zhǎng)的摩擦痕跡？解：設(shè)木箱與傳送帶達(dá)到相同速度前的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有μmg=ma解得a=4m/s2設(shè)歷時(shí)t后木箱與傳送帶速度相同，則在時(shí)間t內(nèi)，木箱的位移

傳送帶的位移x2=vt則痕跡長(zhǎng)度△x=x2-x1=7.8×103m。5.某人想測(cè)量地鐵啟動(dòng)過(guò)程中的加速度，他把一根細(xì)繩的下端綁著一支圓珠筆，細(xì)繩的上端用電工膠布臨時(shí)固定在地鐵的豎直扶手上。在地鐵起動(dòng)后的某段加速過(guò)程中，細(xì)繩偏離了豎直方向，他用手機(jī)拍攝了當(dāng)時(shí)情景的照片（圖4-9），拍攝方向跟地鐵前進(jìn)方向垂直。根據(jù)這張照片估算此時(shí)地鐵的加速度是多少？加速度方向指向照片的哪個(gè)方向？請(qǐng)寫(xiě)明測(cè)量步驟、數(shù)據(jù)、計(jì)算過(guò)程和結(jié)果。解.當(dāng)圓珠筆與列車(chē)相對(duì)靜止時(shí)，圓珠筆的加速度與列車(chē)的加速度相同。照片中圓珠筆向右偏，故列車(chē)的加速度方向向左。用量角器測(cè)出細(xì)線與豎直扶手的夾角θ=8°。以圓珠筆為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律在豎直方向有FTcosθ-mg=0在水平方向有FTsinθ=ma解得a=gtanθ所以a=gtanθ=1.4m/s2mgTF合6.如圖4-8，A、B兩個(gè)物體相互接觸，但并不黏合，放置在水平面上，水平面與物體間的摩擦力可忽略，兩物體的質(zhì)量mA

為4kg，mB

為6kg。從t＝0開(kāi)始，推力FA

和拉力FB分別作用于A、B上，F(xiàn)A、FB

隨時(shí)間的變化規(guī)律為:FA

＝（8－2t）（N）FB

＝（2＋2t）（N）問(wèn)：8s內(nèi)物體B運(yùn)動(dòng)的加速度如何變化？解：設(shè)兩物塊在4時(shí)刻恰好分離（即相互作用的彈力為0），此時(shí)二者的加速度仍相同，由牛頓第二定律得即代人數(shù)據(jù)解得t1=2s。在0~2s內(nèi)，兩物塊以共同的加速度運(yùn)動(dòng)。對(duì)A、B系統(tǒng)，由牛頓第二定律有FA+FB=（mA+mB）a1。代入數(shù)據(jù)解得a1=1m/s2。2s以后，A、B兩物塊已分離，對(duì)B物塊，由牛頓第二定律有FB=mBa2。代入數(shù)據(jù)得7.如圖4-9，質(zhì)量為2.5kg的一只長(zhǎng)方體形空鐵箱在水平拉力F作用下沿水平面向右勻加速運(yùn)動(dòng)，鐵箱與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1

為0.3。這時(shí)鐵箱內(nèi)一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的木塊恰好能靜止在后壁上。木塊與鐵箱內(nèi)壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2

為0.25。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2。求：（1）木塊對(duì)鐵箱壓力的大??；（2）水平拉力F的大小；（3）減小拉力F，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，木塊沿鐵箱左側(cè)壁落到底部且