【物理】牛頓運動定律 復習與提高課件-2023-2024學年高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

《第四章牛頓運動定律》復習與提高1．在公路上，一輛汽車以較大的速度行駛，緊急剎車制動時間大于以較小速度行駛時的制動時間。這是因為速度越大，車的慣性越大嗎？如果不是，上述現(xiàn)象該如何解釋？【解析】不是。剎車制動時間加速度a相同，初速度v，剎車制動時間越大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力作用，獲得3m/s2的加速度。若將其中一個力加倍，物體的加速度大小變?yōu)?m/s2，求另一個力的大小?！窘馕觥扛鶕?jù)牛頓定律解得即為另一個力。3．以6m/s的速度勻速上升的氣球，當升到離地面14.5m高時，從氣球上落下一小球，小球的質(zhì)量為0.5kg，假設(shè)小球在運動過程中所受的阻力大小總等于1N。小球經(jīng)多長時間到達地面？g取10m/s2?！窘馕觥可仙龝r，小球加速度下落時，小球加速度上升的時間上升的高度下落的高度下落的時間小球經(jīng)時間t到達地面4．圖4-1是采用動力學方法測量空間站質(zhì)量的原理圖。若已知飛船質(zhì)量為3.0×103kg，其推進器的平均推力F為900N，在飛船與空間站對接后，推進器工作5s內(nèi)，測出飛船和空間站的速度變化是0.05m/s，求空間站的質(zhì)量。【解析】共同的加速度飛船和空間站的質(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，所以是錯誤的。【解析】（1）勻加速運動和勻減速運動兩個過程。6．如圖4-2，在傾角37°足夠長的斜面上有一個質(zhì)量為1kg的物體，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為0.3。物體在拉力F的作用下由靜止開始運動，F(xiàn)的大小為10N，方向沿斜面向上。加速一段時間后撤去F，讓物體在斜面上運動。g取10m/s2，問：（1）物體從靜止開始一共經(jīng)歷了哪幾個勻變速直線運動過程？（2）這幾個勻變速直線運動的加速度的大小和方向如何？代入數(shù)據(jù)得勻減速運動加速度大小代入數(shù)據(jù)得方向沿斜面向下。方向沿斜面向上。（2）勻加速運動加速度7．某小組通過測量兩輛小車在相同時間內(nèi)通過的位移來比較它們的加速度，進而探究加速度與力的關(guān)系，實驗裝置如圖4-3所示。將軌道分上下雙層排列，兩小車尾部的剎車線由后面的剎車系統(tǒng)同時控制，能使小車同時立即停下來。通過改變槽碼盤中的槽碼來改變拉力的大小。（1）通過比較兩小車的位移來比較兩小車的加速度大小，你認為可行嗎？請說明理由。（2）已知兩小車質(zhì)量均為500g，實驗數(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？說出你的分析過程。（3）如果還要利用上述裝置進行“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實驗，應(yīng)該怎樣調(diào)整實驗條件？（1）通過比較兩小車的位移來比較兩小車的加速度大小，你認為可行嗎？請說明理由。（2）已知兩小車質(zhì)量均為500g，實驗數(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？說出你的分析過程?！窘馕觥靠尚小Ｒ驗闀r間相等，所以【解析】分析過程：

第2次，

第3次，

結(jié)論：質(zhì)量一定時，加速度與拉力成正比。

第1次，7．某小組通過測量兩輛小車在相同時間內(nèi)通過的位移來比較它們的加速度，進而探究加速度與力的關(guān)系，實驗裝置如圖4-3所示。將軌道分上下雙層排列，兩小車尾部的剎車線由后面的剎車系統(tǒng)同時控制，能使小車同時立即停下來。通過改變槽碼盤中的槽碼來改變拉力的大小。（3）如果還要利用上述裝置進行“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實驗，應(yīng)該怎樣調(diào)整實驗條件？【解析】槽碼盤中的槽碼數(shù)相等（即拉力相等），通過改變小車中的砝碼的多少來改變質(zhì)量的大小?！窘馕觥考铀俣葴p小，速度增大，最后勻速運動。設(shè)空氣阻力8．某同學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，到達地面的速度大約為4m/s。根據(jù)以上信息，可以把雨滴的運動模型看成是1000m高空的物體在有空氣阻力的空間中由靜止開始下落的運動，落地速度4m/s。請你分析雨滴下落的運動過程，描述雨滴下落過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。則加速度勻速運動時，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．某同學制作了一個“豎直加速度測量儀”，可以用來測量豎直上下電梯運行時的加速度，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，彈簧下端的指針指木板上刻度為C的位置，把懸吊1.0N重物時指針位置的刻度標記為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“豎直加速度測量儀”。（1）請在圖中除0以外的6根長刻度線旁，標注加速度的大小，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。說明這樣標注的原理。（2）仿照以上裝置，設(shè)計一個“水平加速度測量儀”。要求：畫出它的裝置圖；說明它的構(gòu)造；介紹加速度刻度的標注原理。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根長刻度線處，“0”在第4根長刻度線處。設(shè)兩根長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根長刻度線處，則△F1=3k·Ax=?0.15N,a1=?1.5m/s2。若指針指在第3根長刻度線處，則△F3=k·Ax=?0.05N,a3=?0.5m/s2。若指針指在第5根長刻度線處，則△F=k·Ax=0.05N,a3=0.5m/s2。同理，若指針指在第6、7根長刻度線處，則加速度分別為1.0m/s2、1.5m/s2。(2)水平加速度測量儀裝置構(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原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移。若指針向左偏離O點的距離為x,則加速度方向向右，大小為1.如圖4-5，兩個質(zhì)量相同的小球A和B之間用輕彈簧連接，然后用細繩懸掛起來，剪斷細繩的瞬間A球和B球的加速度分別是多少？ATmgBFx2mgFx解：懸線剪斷前，以B為研究對象可知：彈簧的彈力Fx=mg，以A、B整體為研究對象可知懸線的拉力為T=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A：mg+Fx=maA

解得：aA=2g

方向豎直向下對B：Fx－mg=maB,

解得：aB=0明確“輕繩”和“輕彈簧”兩個理想物理模型的區(qū)別．燒斷細繩瞬間，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重要模型輕繩、輕桿輕彈簧形變恢復不需要時間，彈力可突變形變恢復需要時間，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)在要使彈簧能拉動物塊A相對木箱底面向右移動。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2。（1）如果讓木箱在豎直方向上運動，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動，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之間應(yīng)保持必要的距離。我國交通管理部門規(guī)定：高速公路上行駛的汽車安全距離為200m，汽車行駛的最高速度為120km/h。（1）根據(jù)下面提供的資料，通過計算來說明安全距離為200m的理論依據(jù)，g取10m/s2。（2）駕駛員的反應(yīng)時間（0.3?0.6s）、路面與輪胎之間的動摩擦因數(shù)應(yīng)各取多少？解：（1）若前車突然因撞車等因素而停止，后車駕駛員反應(yīng)時間為t0，在t0時間內(nèi)后車勻速運動的位移x1=v0t0.路面與輪胎之間的動摩擦因數(shù)為μ，汽車剎車后的加速度大小a=μg。后車緊急剎車的位移:后車總的位移:（2）駕駛員最長的反應(yīng)時間應(yīng)取t0=0.6s，雨后路面濕滑的最小動摩擦因數(shù)應(yīng)取μ=0.32。汽車行駛的最高速度為v0=120km/h=33.3m/s。則由（1）可知后車行駛的最大距離為xm=193.6m故200m的行車距離為必要的安全距離。4.在民航機場和火車站可以看到用于對行李進行安全檢查的水平傳送帶。旅客把行李放到傳送帶上時，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始運動，隨后它們保持相對靜止，行李隨傳送帶一起前進。若傳送帶勻速前進的速度v為0.25m/s，某木箱與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ為0.4，g取10m/s2。問：該木箱放在傳送帶上后，傳送帶上將留下一段多長的摩擦痕跡？解：設(shè)木箱與傳送帶達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t后木箱與傳送帶速度相同，則在時間t內(nèi)，木箱的位移

傳送帶的位移x2=vt則痕跡長度△x=x2-x1=7.8×103m。5.某人想測量地鐵啟動過程中的加速度，他把一根細繩的下端綁著一支圓珠筆，細繩的上端用電工膠布臨時固定在地鐵的豎直扶手上。在地鐵起動后的某段加速過程中，細繩偏離了豎直方向，他用手機拍攝了當時情景的照片（圖4-9），拍攝方向跟地鐵前進方向垂直。根據(jù)這張照片估算此時地鐵的加速度是多少？加速度方向指向照片的哪個方向？請寫明測量步驟、數(shù)據(jù)、計算過程和結(jié)果。解.當圓珠筆與列車相對靜止時，圓珠筆的加速度與列車的加速度相同。照片中圓珠筆向右偏，故列車的加速度方向向左。用量角器測出細線與豎直扶手的夾角θ=8°。以圓珠筆為研究對象進行受力分析，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開始，推力FA

和拉力FB分別作用于A、B上，F(xiàn)A、FB

隨時間的變化規(guī)律為:FA

＝（8－2t）（N）FB

＝（2＋2t）（N）問：8s內(nèi)物體B運動的加速度如何變化？解：設(shè)兩物塊在4時刻恰好分離（即相互作用的彈力為0），此時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動。對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動，鐵箱與水平面間的動摩擦因數(shù)μ1

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

為0.25。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2。求：（1）木塊對鐵箱壓力的大??；（2）水平拉力F的大??；（3）減小拉力F，經(jīng)過一段時間，木塊沿鐵箱左側(cè)壁落到底部且