暑期预读课程10·《力学单位制、牛顿运动定律的应用》 讲义--（2019） 新人教版高中物理必修一（学生教师版）.rar

1 / 5新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 10 课时课时：力学：力学单单位制、牛位制、牛顿顿运运动动定律的定律的应应用用知识透视知识透视一、力学单位制(1)单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。(2)基本单位：基本物理量的单位。基本物理量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，国际单位分别是米、千克、秒。(3)导出单位：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。【典型例题 1】（2021 浙江杭州期末）国际单位制中，力学基本单位是（）A. 千克，米，秒B. 牛顿，千克，秒C. 牛顿，米，秒D. 牛顿，千克，米【典型例题 2】(2021 浙江宁波期末)直接测量“国际单位制规定的三个力学基本物理量”，应选择下列哪一组仪器（）A. 米尺、弹簧秤、秒表B. 米尺、测力计、打点计时器C. 量筒、天平、秒表D. 米尺、天平、秒表二、两类动力学问题1.动力学的两类基本问题第一类：已知受力情况求物体的运动情况。第二类：已知运动情况求物体的受力情况。2.解决两类基本问题的思路以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下 2 / 5【典型例题 3】(已知受力情况分析运动)如图所示，工人用绳索拉铸件，铸件的质量是 20 kg，铸件与地面间的动摩擦因数是 0.25。工人用 F80 N 的力拉动铸件，从静止开始在水平面上前进，绳与水平方向的夹角为37并保持不变，经 4 s 后松手(g 取 10 m/s2，cos 370.8，sin 370.6)。求：(1)松手前铸件的加速度大小；(2)松手后铸件还能前进的距离。【典型例题 4】(已知运动情况分析受力问题)我国第五代制空战机歼-20 具备高隐身性、高机动能力，为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥，歼-20 新型的抗荷服能帮助飞行员承受最大 9 倍重力加速度。假设某次垂直飞行测试实验中，歼-20 以 50 m/s 的初速度离地，开始竖直向上飞行。该飞机在 10 s 内匀加速到3 060 km/h，匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度 18.1 km。假设加速阶段所受阻力恒为重力的 。已知该歼-20 战机质量为 20 t，g 取 10 m/s2，忽略战机因15油耗等导致的质量变化。(1)请计算说明在加速阶段飞行员是否晕厥；(2)求本次飞行测试中歼-20 战机匀速飞行的时间；(3)该次测试中，求在加速阶段歼-20 发动机提供的推力大小。 3 / 5变式精选变式精选1.（2020 浙江绍兴期末）在国际单位制中规定“长度”为基本物理量，它对应的单位是（ ）A. 米B. 千克C. 秒D. 牛顿2.下列各物理量中，其国际单位属于基本单位，同时也属于矢量的是()A.时间 B.位移 C.质量 D.力3.（2020 江苏无锡期末）2018 年 11 月 16 日，第 26 届国际计量大会通过“修订国际单位制（SI） ”的决议，根据决议，千克、安培、开尔文和摩尔 4 个国际单位制的基本单位将改由常数定义，将于 2019 年 5 月20 日起正式生效但基本物理量仍然不变，下列属于基本物理量的是（ ）A. 位移B. 时间C. 速度D. 力4.汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度，已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为 0.80，测得刹车线长 25 m。则汽车在刹车前的瞬间的速度大小为(重力加速度 g 取 10 m/s2)( )A.10 m/s B.20 m/s C.30 m/s D.40 m/s5.（2019浙江温州新力量）2018 年 11 月 6 日，第十二届珠海航展开幕。如图为某一特技飞机的飞行轨迹，可见该飞机先俯冲再抬升，在空中画出了一个圆形轨迹，飞机飞行轨迹半径约为 200 米，速度约为 300 km/h。 （ ）A若飞机在空中定速巡航，则飞机的机械能保持不变B图中飞机飞行时，受到重力，空气作用力和向心力的作用C图中飞机经过最低点时，驾驶员处于失重状态。D图中飞机经过最低点时，座椅对驾驶员的支持力约为其重力的 4.5 倍。6.(2019嘉兴一模)如图甲所示，滑沙运动时，沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数。假设滑沙者的速度超过 8 m/s 时，滑沙板与沙地间的动摩擦因数就会由 10.5 变为 20.25。如图乙所示，一滑沙者从倾角 37的坡顶 A 处由静止开始下滑，滑至坡底 B(B 处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面，最后停在 C 处。已知沙板与水平地面间的动摩擦因数恒为 30.4，AB 坡长 L20.5 m，sin 370.6，cos 370.8，g 取 10 m/s2，不计空气阻力，求： 4 / 5(1)滑沙者到 B 处时的速度大小；(2)滑沙者在水平地面上运动的最大距离；(3)滑沙者在 AB 段与 BC 段运动的时间之比。7.（2021 浙江宁波期末）冬天下雪后户外放置的汽车顶上会留下厚厚的积雪，有一司机清理积雪时在车顶O 处留下一块质量 m=2kg 的积雪(可视为质点)，已知车顶前后 A、B 间距离 l=3m，积雪到 A 处距离s=1m，如图所示，g 取 10m/2s(1)由于车顶温度较低，积雪与车顶间的动摩擦因数=0.6，当汽车从静止开始以 3m/加速度运动时，12s求积雪受到的摩擦力 f。(2)若司机打开空调使车内温度升高，导致积雪与汽车间的动摩擦因数变为=0.25，汽车仍以 3m/加22s速度启动，求积雪滑到 A 处所用的时间 t(3)若汽车缓慢启动，积雪与汽车无相对滑动，积雪与车顶间的动摩擦因数=0.25，汽车以 72km/h 的2速度匀速运动。由于前方突发事故，司机以 5m/的加速度开始刹车，试通过计算判断在汽车速度降为2s36km/h 的过程中，积雪会不会滑到 B 处落到前挡风玻璃上而发生视线阻挡？ 5 / 58.（2021 浙江杭州期末） 如图所示，质量为 m5kg 的物体放在水平面上，物体与水平面间的摩擦因数=0.5.物体受到与水平面成37斜向上的拉力 F50N 作用，从 A 点由静止开始运动，到 B 点时撤去拉力 F，物体最终到达 C 点，已知 AC 间距离为 L165m， （sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度g10m/s2）求：(1)物体在 AB 段的加速度大小 a；(2)物体运动的最大速度大小 vm。9.（2021 广东湛江）如图所示，是一个质量为 2kg 的物体在水平面上的两种运动图像，1 表示物体受到一个与初速度方向成 30角的斜向上拉力 F 作用时的 v-t 图像，2 表示物体不受拉力作用时的 v-t 图像。求物体与地面间的动摩擦因数 和拉力 F 的大小。 （g=10m/s2） 1 / 7新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 10 课时课时：力学：力学单单位制、牛位制、牛顿顿运运动动定律的定律的应应用用知识透视知识透视一、力学单位制(1)单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。(2)基本单位：基本物理量的单位。基本物理量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，国际单位分别是米、千克、秒。(3)导出单位：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。【典型例题 1】（2021 浙江杭州期末）国际单位制中，力学基本单位是（）A. 千克，米，秒B. 牛顿，千克，秒C. 牛顿，米，秒D. 牛顿，千克，米【答案】A【解析】N 这个单位是根据牛顿第二定律推导得到的导出单位，不属于国际单位制中力学的基本Fma单位，国际单位制中力学的基本单位的是 Kg、m、s。故选 A。【典型例题 2】(2021 浙江宁波期末)直接测量“国际单位制规定的三个力学基本物理量”，应选择下列哪一组仪器（）A. 米尺、弹簧秤、秒表B. 米尺、测力计、打点计时器C. 量筒、天平、秒表D. 米尺、天平、秒表【答案】D【解析】长度是用刻度尺来测量的，质量是用天平来测量的，时间是用秒表来测量的。故选 D。二、两类动力学问题1.动力学的两类基本问题第一类：已知受力情况求物体的运动情况。第二类：已知运动情况求物体的受力情况。2.解决两类基本问题的思路以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下 2 / 7【典型例题 3】(已知受力情况分析运动)如图所示，工人用绳索拉铸件，铸件的质量是 20 kg，铸件与地面间的动摩擦因数是 0.25。工人用 F80 N 的力拉动铸件，从静止开始在水平面上前进，绳与水平方向的夹角为37并保持不变，经 4 s 后松手(g 取 10 m/s2，cos 370.8，sin 370.6)。求：(1)松手前铸件的加速度大小；(2)松手后铸件还能前进的距离。【答案】(1)1.3 m/s2(2)5.408 m【解析】(1)松手前，对铸件由牛顿第二定律得 a1.3 m/s2。(2)松手时铸件的速度Fcos （mgFsin ）mvat5.2 m/s，松手后的加速度大小 ag2.5 m/s2，则松手后铸件还能滑行的距离 x5.408 mgmv22am。【典型例题 4】(已知运动情况分析受力问题)我国第五代制空战机歼-20 具备高隐身性、高机动能力，为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥，歼-20 新型的抗荷服能帮助飞行员承受最大 9 倍重力加速度。假设某次垂直飞行测试实验中，歼-20 以 50 m/s 的初速度离地，开始竖直向上飞行。该飞机在 10 s 内匀加速到3 060 km/h，匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度 18.1 km。假设加速阶段所受阻力恒为重力的 。已知该歼-20 战机质量为 20 t，g 取 10 m/s2，忽略战机因15油耗等导致的质量变化。(1)请计算说明在加速阶段飞行员是否晕厥；(2)求本次飞行测试中歼-20 战机匀速飞行的时间；(3)该次测试中，求在加速阶段歼-20 发动机提供的推力大小。【答案】(1)不会，计算过程见解析(2)16 s(3)1.84106 N【解析】(1)3 060 km/h850 m/s，加速阶段的加速度大小 a80 m/s2，因为 a9g，因此飞行员不会vt 3 / 7晕厥。(2)在匀加速阶段，飞机上升的高度为 xv0t at24 500 m，所以匀速上升的时间为 t12hxv s16 s。(3)根据牛顿第二定律得 Ffmgma，代入数据解得 F1.84106 N。18 1004 500850变式精选变式精选1.（2020 浙江绍兴期末）在国际单位制中规定“长度”为基本物理量，它对应的单位是（ ）A. 米B. 千克C. 秒D. 牛顿【答案】A【解析】在国际单位制中，米是长度的单位，千克是质量的单位，秒是时间的单位，牛顿是力的单位，故 A 正确，BCD 错误。故选 A。2.下列各物理量中，其国际单位属于基本单位，同时也属于矢量的是()A.时间 B.位移 C.质量 D.力【答案】B【解析】时间、质量的单位属于国际单位制中的基本单位，但都不属于矢量，力是矢量，但力的单位是导出单位，位移是矢量，且它的国际单位 m 属于基本单位，B 正确。3.（2020 江苏无锡期末）2018 年 11 月 16 日，第 26 届国际计量大会通过“修订国际单位制（SI） ”的决议，根据决议，千克、安培、开尔文和摩尔 4 个国际单位制的基本单位将改由常数定义，将于 2019 年 5 月20 日起正式生效但基本物理量仍然不变，下列属于基本物理量的是（ ）A. 位移B. 时间C. 速度D. 力【答案】B【解析】明确题意，知道现行的基本物理量是不变的，根据基本物理量的定义即可确定正确答案；国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量，故B 正确，ACD 错误【归纳】单位制包括基本单位和导出单位，规定的基本量的单位叫基本单位，国际单位制规定了七个基本物理量，它们的在国际单位制中的单位称为基本单位4.汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度，已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为 0.80，测得刹车线长 25 m。则汽车在刹车前的瞬间的速度大小为(重力加速度 g 取 10 m/s2)( )A.10 m/s B.20 m/s C.30 m/s D.40 m/s【答案】B 4 / 7【解析】由牛顿第二定律得 mgma，即 a8 m/s2，由 v2v 2ax 得 v0 2 02ax2 8 25m/s20 m/s，故选项 B 正确。5.（2019浙江温州新力量）2018 年 11 月 6 日，第十二届珠海航展开幕。如图为某一特技飞机的飞行轨迹，可见该飞机先俯冲再抬升，在空中画出了一个圆形轨迹，飞机飞行轨迹半径约为 200 米，速度约为 300 km/h。 （ ）A若飞机在空中定速巡航，则飞机的机械能保持不变B图中飞机飞行时，受到重力，空气作用力和向心力的作用C图中飞机经过最低点时，驾驶员处于失重状态。D图中飞机经过最低点时，座椅对驾驶员的支持力约为其重力的 4.5 倍。【答案】D【解析】若飞机在空中定速巡航，则飞机的动能不变，而重力势能要不断变化，则机械能要变化，选项A 错误；图中飞机飞行时，受到重力，空气作用力的作用，选项 B 错误；图中飞机经过最低点时，加速度向上，则驾驶员处于超重状态，选项 C 错误。300 km/h=83.3 m/s，则图中飞机经过最低点时，座椅对驾驶员的支持力2283.34.5200vNmgmmgmmgr，选项 D 正确。故选 D。6.(2019嘉兴一模)如图甲所示，滑沙运动时，沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数。假设滑沙者的速度超过 8 m/s 时，滑沙板与沙地间的动摩擦因数就会由 10.5 变为 20.25。如图乙所示，一滑沙者从倾角 37的坡顶 A 处由静止开始下滑，滑至坡底 B(B 处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面，最后停在 C 处。已知沙板与水平地面间的动摩擦因数恒为 30.4，AB 坡长 L20.5 m，sin 370.6，cos 370.8，g 取 10 m/s2，不计空气阻力，求：(1)滑沙者到 B 处时的速度大小；(2)滑沙者在水平地面上运动的最大距离；(3)滑沙者在 AB 段与 BC 段运动的时间之比。【答案】(1)10 m/s(2)12.5 m(3)95【解析】(1)滑沙者在斜面上刚开始运动时速度较小，设经过 t1时间下滑速度达到 8 m/s，根据牛顿第 5 / 7二定律得 mgsin 1mgcos ma1，解得 a12 m/s2，所以 t14 s，下滑的距离为 x1 a1t 16 va1122 1m，接下来下滑时的加速度 a2gsin 2gcos 4 m/s2，下滑到 B 点时，有 v v22a2(Lx1)解得2 BvB10 m/s。(2)滑沙者在水平地面减速时的加速度大小 a33g4 m/s2，所以能滑行的最远距离 x212.5 m。(3)滑沙者速度从 8 m/s 增大到 10 m/s 所用时间 t20.5 s，在斜面上滑行的总时间vBva2T1t1t24.5 s，在水平地面上减速的时间 T22.5 s，所以时间之比 。vBa3T1T2957.（2021 浙江宁波期末）冬天下雪后户外放置的汽车顶上会留下厚厚的积雪，有一司机清理积雪时在车顶O 处留下一块质量 m=2kg 的积雪(可视为质点)，已知车顶前后 A、B 间距离 l=3m，积雪到 A 处距离s=1m，如图所示，g 取 10m/2s(1)由于车顶温度较低，积雪与车顶间的动摩擦因数=0.6，当汽车从静止开始以 3m/加速度运动时，12s求积雪受到的摩擦力 f。(2)若司机打开空调使车内温度升高，导致积雪与汽车间的动摩擦因数变为=0.25，汽车仍以 3m/加22s速度启动，求积雪滑到 A 处所用的时间 t(3)若汽车缓慢启动，积雪与汽车无相对滑动，积雪与车顶间的动摩擦因数=0.25，汽车以 72km/h 的2速度匀速运动。由于前方突发事故，司机以 5m/的加速度开始刹车，试通过计算判断在汽车速度降为2s36km/h 的过程中，积雪会不会滑到 B 处落到前挡风玻璃上而发生视线阻挡？ 【答案】 （1）6N（2）2s（3）会【解析】 （1）假设积雪恰好滑动时，由牛顿第二定律可知此时加速度为，解得010=fmg ma，所以此时积雪相对于汽车并未滑动，则此时的摩擦力为；220=6m/s3m/sa1=2 3N=6Nfma（2）假设积雪恰好滑动时，由牛顿第二定律可知此时加速度为解得222=fmg ma；所以此时积雪相对于汽车发生滑动，积雪的位移为，汽车的位移为222=2.5m/s3m/sa2021=2xa t由题有，联立解得；（3）由单位换算可知， ，2111=2xat10=xxs=2st72km/h=20m/s 6 / 7 在汽车速度从 72km/h 降为 36km/h 的时间为，这段时间内汽车的位移为36km/h=10m/s01=2svvta，此时积雪相对于汽车发生滑动，积雪的位移为01+20+10=2m=30m22v vxt 比较可知 ，则积雪会滑到 B 处落到前挡风玻220 12 111=20 22.5 2 m=35m22xv ta t +xx OB 璃上而发生视线阻挡。8.（2021 浙江杭州期末） 如图所示，质量为 m5kg 的物体放在水平面上，物体与水平面间的摩擦因数=0.5.物体受到与水平面成37斜向上的拉力 F50N 作用，从 A 点由静止开始运动，到 B 点时撤去拉力 F，物体最终到达 C 点，已知 AC 间距离为 L165m， （sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度g10m/s2）求：(1)物体在 AB 段的加速度大小 a；(2)物体运动的最大速度大小 vm。【答案】(1)6m/s2；(2)30m/s。【解析】(1)在段，受力分析如图AB正交分解得：，cosFNma，代入相应数据得：sinFNmg26m/sa (2)在段由牛顿第二定律得：解得：，根据速度和位移关系得：BCmgma25m/sa 22mm22vvLaa解得：。m30m/sv9.（2021 广东湛江）如图所示，是一个质量为 2kg 的物体在水平面上的两种运动图像，1 表示物体受到一个与初速度方向成 30角的斜向上拉力 F 作用时的 v-t 图像，2 表示物体不受拉力作用时的 v-t 图像。求物体与地面间的动摩擦因数 和拉力 F 的大小。 （g=10m/s2）【答案】0.2；16.6N【解析】物体受拉力作用时，加速度 7 / 7，物体不受拉力作用时，加速度，由牛顿22140 10m/s6m/s5vat22210m/s2m/s5vat第二定律 解得 F=16.6N1cos30(sin30 )FmgFma2mgma=0.2