人教物理必修二第一章教材答案

1、1問(wèn)題與練習(xí)答：如圖 612 所示，在A、C 位置頭部的速度與入水時(shí)速度v 方向相同；在B、D 位置頭部的速度與入水時(shí)速度v 方向相反。圖 612圖 613圖 614說(shuō)明：選擇這個(gè)題的目的，是使同學(xué)了解生活中常見(jiàn)的曲線運(yùn)動(dòng)，及某點(diǎn)速度的方向。2答：汽車(chē)行駛半周速度方向改變180。汽車(chē)每行駛 10s，速度方向改變 30，速度矢量示意圖如圖 613 所示。3答：如圖 614 所示，AB 段是曲線運(yùn)動(dòng)、BC 段是直線運(yùn)動(dòng)、CD 段是曲線運(yùn)動(dòng)。說(shuō)明：選擇這個(gè)題的目的，是讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用物體的受力情況來(lái)判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況的方法。問(wèn)題與練習(xí)解：炮彈在水平方向的分速度是v =800cos60=400m/s;炮

2、彈在豎直方向的分速x度是v =800sin60=692m/s。如圖 615。y圖 615解：根據(jù)題意，無(wú)風(fēng)時(shí)跳傘員著地的速度為v ，風(fēng)的作用使他獲得向東的速度v ，21落地速度v 為v 、v 的合速度，如圖 615 所示，21，與豎直方向的夾角為，tan=08，387說(shuō)明：這個(gè)題的目的，是讓學(xué)生體會(huì)在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)合成時(shí)，如何確定分運(yùn)動(dòng)。 3答：應(yīng)該偏西一些。如圖 616 所示，因?yàn)榕趶椨信c船相同的由西向東的速度v ，1擊中目標(biāo)的速度v 是 v 與炮彈射出速度v 的合速度，所以炮彈射出速度v 應(yīng)該偏西一些。122圖 616圖 6174答：如圖 617 所示。說(shuō)明：本題是為加強(qiáng)對(duì)坐標(biāo)與軌跡的重要性的認(rèn)

3、識(shí)而設(shè)計(jì)的。問(wèn)題與練習(xí)圖 618 1答：還需要的器材是刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟：調(diào)節(jié)木板高度，使木板上表面與小球離開(kāi)水平桌面時(shí)的球心的距離為某一確定值y；讓小球從斜面上某一位置A 無(wú)初速釋放；測(cè)量小球在木板上的落點(diǎn)P 與重垂線之間的距離x ；11調(diào)節(jié)木板高度，使木板上表面與小球離開(kāi)水平桌面時(shí)的球心的距離為某一確定值 4y；讓小球從斜面上同一位置A 無(wú)初速釋放；測(cè)量小球在木板上的落點(diǎn)P 與重垂線之間的距離x ；22比較x 、x ，若 2x =x ，則說(shuō)明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。1212改變墻與重垂線之間的距離x，測(cè)量落點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間的豎直距離y，若2x =x ，有124y =y ，則說(shuō)明小球在水平

4、方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。12問(wèn)題與練習(xí)1解：（1）摩托車(chē)能越過(guò)壕溝。摩托車(chē)做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向位移為y=15m=經(jīng)歷時(shí)間在水平方向位移x=vt=40055m=22m20m 所以摩托車(chē)能越過(guò)壕溝。一般情況下，摩托車(chē)在空中飛行時(shí)，總是前輪高于后輪，在著地時(shí)，后輪先著地。說(shuō)明：本題的目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。（2）摩托車(chē)落地時(shí)在豎直方向的速度為v =gt=98055m/s=539m/sy摩托車(chē)落地時(shí)在水平方向的速度為v =v=40m/sx摩托車(chē)落地時(shí)的速度摩托車(chē)落地時(shí)的速度與豎直方向的夾角為，tan=v v =40539=742xy2解：該車(chē)已經(jīng)超速。零件做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直

5、方向位移為y=245m=經(jīng)歷時(shí)間在水平方向位移x=vt=133m零件做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v=xt=133071m/s=187m/s=674km/h60km/h 所以該車(chē)已經(jīng)超速。答：（1）讓小球從斜面上某一位置A 無(wú)初速釋放；測(cè)量小球在地面上的落點(diǎn)P 與桌子邊沿的水平距離x；測(cè)量小球在地面上的落點(diǎn)P 與小球靜止在水平桌面上時(shí)球心的豎直距離 y。小球離開(kāi)桌面的初速度為。（2）答：測(cè)量鋼球在斜面上開(kāi)始滾下的位置相對(duì)桌面的高度h，鋼球開(kāi)始的重力勢(shì)能為 mgh，如認(rèn)為滾到桌面的動(dòng)能為，由機(jī)械能守恒定律mgh=，所以鋼球速度。對(duì)比這兩個(gè)速度發(fā)現(xiàn)v v ，這是因?yàn)殇撉驖L到桌面時(shí)的動(dòng)能除有向前運(yùn)動(dòng)12的動(dòng)能

6、外，還有轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能，鋼球的重力勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化成鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能，不計(jì)算這部分動(dòng)能而認(rèn)為=mgh 使 v 值偏大。2說(shuō)明：本題討論鋼球從桌面滾下按機(jī)械能守恒定律求速度v 造成的誤差大，只要求學(xué)2生聯(lián)系實(shí)際知道這是因?yàn)闆](méi)有考慮鋼球的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能造成的，教學(xué)中不需要進(jìn)一步討論。下面列舉我們對(duì)本題所作的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)做參考。實(shí)驗(yàn)儀器：平拋實(shí)驗(yàn)器。小球參數(shù)：鋼球直徑17486mm（用千分尺測(cè)量）；鋼球質(zhì)量218g。實(shí)驗(yàn)方法：描繪平拋曲線，用平拋曲線求出小球水平拋出的初速度v=110m/s114m/s將斜槽軌道從平拋實(shí)驗(yàn)器拆下，用鐵架臺(tái)夾持，調(diào)節(jié)出口水平，在小球水平出口B 處安裝光電門(mén)，測(cè)量小球在水平出口B 處的

7、擋光時(shí)間t。用千分尺或游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑 D，算出小球的平均速度作為B 位置的瞬時(shí)速度v=110m/s。以上兩種方法的測(cè)量數(shù)據(jù)基本一致。測(cè)出小球從位置A 到水平位置的豎直高度h104cm，用機(jī)械能守恒定律計(jì)算出小球在B 位置的速度為v=143m/s。數(shù)據(jù)分析：從平拋曲線測(cè)量的速度與光電門(mén)測(cè)量的速度，兩者基本一致，可以作為速度的準(zhǔn)確值。與用機(jī)械能守恒定律計(jì)算的速度值誤差約為29。小球重力勢(shì)能E 222103J，平動(dòng)動(dòng)能E 134103J，可知小球轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Epk1k2879103J。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能約占總能量的 396。問(wèn) 題 與 練 習(xí) 1解：位于赤道和位于北京的兩個(gè)物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角

8、速度相等，都是。位于赤道的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v =R=46528m/s1位于北京的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度v =Rcos40=35643m/s2解：分針的周期為T(mén) =1h，時(shí)針的周期為T(mén) =12h12分針與時(shí)針的角速度之比為 =T T =1211221分針針尖與時(shí)針針尖的線速度之比為v v = r r =1441121 12 2答：（1）A、B 兩點(diǎn)線速度相等，角速度與半徑成反比A、C 兩點(diǎn)角速度相等，線速度與半徑成正比B、C 兩點(diǎn)半徑相等，線速度與角速度成正比說(shuō)明：該題的目的是讓學(xué)生理解線速度、角速度、半徑之間的關(guān)系：v=r；同時(shí)理解傳動(dòng)裝置不打滑的物理意義是接

9、觸點(diǎn)之間線速度相等。需要測(cè)量大、小齒輪及后輪的半徑r 、r 、r 。自行車(chē)前進(jìn)的速度大小123說(shuō)明：本題的用意是讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況來(lái)理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)以及傳動(dòng)裝置之間線速 度、角速度、半徑之間的關(guān)系。但是，車(chē)輪上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都不是圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡都是滾輪線。所以在處理這個(gè)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該以輪軸為參照物，地面與輪接觸而不打滑，所以地面向右運(yùn)動(dòng)的速度等于后輪上一點(diǎn)的線速度。解：磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T(mén)=02s掃描每個(gè)扇區(qū)的時(shí)間t=T/18=1/90s。每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)為 512 個(gè),1s 內(nèi)讀取的字節(jié)數(shù)為 90512=46080 個(gè)。說(shuō)明：本題的用意是讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況來(lái)理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題與練習(xí)1答：A

10、甲、乙線速度相等時(shí)，利用心加速度大；，半徑小的向心加速度大。所以乙的向B甲、乙周期相等時(shí)，利用度大；，半徑大的向心加速度大。所以甲的向心加速C甲、乙角速度相等時(shí)，利用a =v，線速度大的向心加速度大。所以乙的向心加速n度??；D甲、乙線速度相等時(shí)，利用a =v，角速度大的向心加速度大。由于在相等時(shí)間內(nèi)n甲與圓心的連線掃過(guò)的角度比乙大，所以甲的角速度大，甲的向心加速度大。說(shuō)明：本題的目的是讓同學(xué)們理解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度的不同表達(dá)式的物理意義。2解：月球公轉(zhuǎn)周期為T(mén)=273243600s=236106s。月球公轉(zhuǎn)的向心加速度為解：A、B兩個(gè)快艇做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于在相等時(shí)間內(nèi)，它們通過(guò)的

11、路程之比是 43，所以它們的線速度之比為 43；由于在相等時(shí)間內(nèi)，它們運(yùn)動(dòng)方向改變的角度之比是32， 所以它們的角速度之比為 32。由于向心加速度a =v，所以它們的向心加速度之比為21。n說(shuō)明：本題的用意是讓學(xué)生理解向心加速度與線速度和角速度的關(guān)系a =v。n4解：(1)由于皮帶與兩輪之間不發(fā)生滑動(dòng)，所以兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等，設(shè)電動(dòng)機(jī)皮帶輪與機(jī)器皮帶輪邊緣上質(zhì)點(diǎn)的線速度大小分別為v 、v ，角速度大小分別為12 、 ，邊緣上質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r 、r ，則1212v =v v = r v = r1211 122 2又=2n所以n n = =r r =31121221(2)A 點(diǎn)的

12、向心加速度為（3）電動(dòng)機(jī)皮帶輪邊緣上質(zhì)點(diǎn)的向心加速度為問(wèn) 題 與 練 習(xí) 1解：地球在太陽(yáng)的引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)引力為F；地球運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)=365243600s=315107s。圖 619根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得：說(shuō)明：本題的目的是讓學(xué)生理解向心力的產(chǎn)生，同時(shí)為下一章知識(shí)做準(zhǔn)備。2答：小球在漏斗壁上的受力如圖619 所示。小球所受重力G、漏斗壁對(duì)小球的支持力F 的合力提供了小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。N3答：（1）根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得： F=m2r=014201N=016N（2）甲的意見(jiàn)是正確的。靜摩擦力的方向是與物體相對(duì)接觸面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反。設(shè)想一下，如果在運(yùn)動(dòng)過(guò)程 中，轉(zhuǎn)盤(pán)突然變得

13、光滑了，物體將沿軌跡切線方向滑動(dòng)。這就如同在光滑的水平面上，一根細(xì)繩一端固定在豎直立柱上，一端系一小球，讓小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，突然剪斷細(xì)繩一樣， 小球?qū)⒀剀壽E切線方向飛出。這說(shuō)明物體在隨轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)有沿半徑向 外的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。說(shuō)明：本題的目的是讓學(xué)生綜合運(yùn)用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的受力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。解：設(shè)小球的質(zhì)量為m，釘子A 與小球的距離為r。根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，小球從一定高度下落時(shí)，通過(guò)最低點(diǎn)的速度為定值，設(shè)為v。小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)做半徑為r 的圓周運(yùn)動(dòng)，繩子的拉力F 和重力G 的合力提供了向心力，即：TF G=mv2rT得 F =G+mv2rT在 G，m，v 一定的情

14、況下，r 越小，F(xiàn)T圖 620越大，即繩子承受的拉力越大，繩子越容易斷。5答：汽車(chē)在行駛中速度越來(lái)越小，所以汽車(chē)在軌跡的切線方向做減速運(yùn)動(dòng)，切線方向所受合外力方向如圖F 所示；同時(shí)汽車(chē)做曲線運(yùn)動(dòng)，必有向心加速度，向心力如圖F 所tn示。汽車(chē)所受合外力F 為 F 、F 的合力，如圖 620 所示。丙圖正確。tt說(shuō)明：本題的意圖是讓學(xué)生理解做一般曲線運(yùn)動(dòng)的物體的受力情況。問(wèn)題與練習(xí)1解：小螺絲釘做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力F 由轉(zhuǎn)盤(pán)提供，根據(jù)牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律，小螺絲釘將給轉(zhuǎn)盤(pán)向外的作用力，轉(zhuǎn)盤(pán)在這個(gè)力的作用下，將對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生作用力，大小也是F。F=m42n2r=0014(314)21000202N=

15、788768N說(shuō)明：本題的意圖在于讓學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2解：這個(gè)題有兩種思考方式。第一種，假設(shè)汽車(chē)不發(fā)生側(cè)滑，由于靜摩擦力提供的向心力，所以向心力有最大值，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得F=mv2r，所以一定對(duì)應(yīng)有最大拐彎速度，設(shè)為vm，則所以，如果汽車(chē)以 72km/h 的速度拐彎時(shí)，將會(huì)發(fā)生側(cè)滑。第二種，假設(shè)汽車(chē)以 72km/h 的速度拐彎時(shí)，不發(fā)生側(cè)滑，所需向心力為F，所以靜摩擦力不足以提供相應(yīng)的向心力，汽車(chē)以 72km/h 的速度拐彎時(shí)，將會(huì)發(fā)生側(cè)滑。3解:（1）汽車(chē)在橋頂部做圓周運(yùn)動(dòng)，重力G 和支持力FN 的合力提供向心力，即汽車(chē)所受支持力根據(jù)牛頓第三定律得，汽車(chē)對(duì)橋頂?shù)膲毫Υ笮∫彩?440N。 (2)根據(jù)題意，當(dāng)汽車(chē)對(duì)橋頂沒(méi)有壓力時(shí)，即F =0，對(duì)應(yīng)的速度為v，N汽車(chē)在橋頂部做圓周運(yùn)動(dòng)，重力G 和支持力FN 的合力提供向心力，即GF =mv2rN汽車(chē)所受支持力F =Gmv2r，對(duì)于相同的行駛速度，拱橋圓弧半徑越大，橋面所受壓N力越大，汽車(chē)行駛越安全。根據(jù)第二問(wèn)的結(jié)論，對(duì)應(yīng)的速度為v0，解：設(shè)小孩的質(zhì)量為m，小孩到繩子的懸點(diǎn)的距離為l，小孩運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度大小為v，小孩在最低點(diǎn)受到支持力為F 。將最低點(diǎn)的重力勢(shì)能定為0，以最高點(diǎn)為初狀態(tài)，N根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgl(1cos60)=根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得解得F =mg1+2(1cos60)