第四章 运动和力的关系学案-(2019) 新人教版高中物理高一上学期必修一.docx
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1、必修一第四章 运动和力的关系4.1牛顿第一定律在力学中只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系叫作运动学,研究运动和力的关系,叫作动力学。一、理想实验 想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉,抓住事物的本质。二、牛顿第一定律 一切物体总保持 或 ,除非作用在它上面的 迫使它改变这种状态。1、力是改变物体 的原因.2、也可以说力是改变物体 的原因。3、力是产生 的原因.附1:“状态”即速度,速度变化就是状态就变化。附2:不受力的物体不存在或者光滑的物体也不存在。附3:牛顿第一定律所描述的物体的状态是一种理想化状态。三、惯性与质量1、惯性:物体总有保持原来 或 的性质。惯性是物体的固有属性,
2、不是力的作用.一切物体都具有惯性.惯性只与 有关,质量越大惯性越大,质量越小惯性越小.2、总的来说:惯性是一切物体的固有属性,与物体是否受到外力、物体是否运动均没有关系,质量才是惯性大小的唯一量度。例1.牛顿第一定律是建立在理想斜面实验基础上,经抽象分析推理得出的结论,它不是实验定律。利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿水平面滑动。水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是( )A如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态B如果小球受到力的作用,
3、它的运动状态将发生改变C如果水平面光滑,小球将沿着水平面一直运动下去D小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小例2中国古代科技取得了辉煌的成就,在很多方面走在世界前列例如春秋战国时期,墨家的代表人物墨翟在墨经中,就已对力做了比较科学的阐述:“力,刑(形)之所以奋也”这句话的意思是:力能使物体由静止开始运动,或使运动的物体运动得越来越快下列说法中,与墨翟对力的阐述最接近的是( )A力是维持物体运动的原因 B力是物体位移变化的原因C力是物体位置变化的原因 D力是物体运动状态改变的原因例3关于惯性的大小,下面说法中正确的是( )A两个质量相同的物体,速度大的不容易停下来,所以速度大的物体惯性大B
4、在月球上举重比在地球上容易,所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小C推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大,故物体静止时惯性大D两个质量相同的物体,不论速度大小,它们的惯性的大小一定相同例4如图所示,在一辆表面光滑的小车上,有质量分别为m1和m2的两个小球(m1m2)随车一起匀速运动当车突然停止时,如不考虑其他阻力,设车无限长,则两个小球( )A一定相碰 B一定不相碰C不一定相碰 D难以确定例5根据牛顿第一定律,下列说法不正确的是( )A运动员冲刺到终点后,不能马上停下来,还要向前跑一段距离B自行车紧急刹车,轮子不转了,车子还会向前滑动C地球由西向东转,我们向上跳起后,还落
5、到原地D气球吊着物体上升,某时刻绳子突然断了,物体立刻相对于地面向下运动例6.(多选)17世纪,意大利物理学家伽利略根据实验指出:在水平面上运动的球之所以会停下来,是因为受到摩擦阻力,表面越光滑,球会运动得越远这里的实验是指伽利略所做的斜面实验,关于该实验,你认为下列陈述正确的是()A该实验是一理想实验,是在思维中进行的,无真实的实验基础,故其结果是不可信的B该实验是以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地反映自然规律C该实验否定了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误概念D该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据例7.(多选)关于牛顿第一定律的理解
6、正确的是()A牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B不受外力作用时,物体的运动状态保持不变C在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动D飞跑的运动员遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态例8(多选)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定着盛满水的碗若突然发现碗中的水向右洒出,如右图所示,则关于小车在此种情况下的运动,下列描述正确的是()A小车匀速向左运动 B小车可能突然向左加速运动C小车可能突然向左减速运动 D小车可能突然向右减速运动例9.如图,在车厢中的A是用绳拴在底部上的氢气球,B是用绳挂在车厢顶的金属球,开始时它们和车顶一起向右做匀
7、速直线运动,若忽然刹车使车向右做匀减速运动则下列哪个图能正确表示刹车期间车内的情况() 例10.(多选)在列车的车厢内,有一个自来水龙头C.第一段时间内,水滴落在水龙头的正下方B点,第二段时间内,水滴落在B点的右方A点,如图所示那么列车可能的运动是()A先静止,后向右做加速运动 B先做匀速运动,后做加速运动C先做匀速运动,后做减速运动 D上述三种情况都有可能例11.一天下着倾盆大雨,某人乘坐列车时发现,车厢的双层玻璃窗内积水了列车进站过程中(箭头表示列车进站的方向),他发现水面的形状如选项图中的()例12.我国已成为世界上高铁商业运营速度最快的国家一乘客在一列匀加速直线行驶的“复兴号”车厢里相
8、对车厢以一定的速度竖直向上抛出一个小球,则小球()A在最高点对地速度最大 B在最高点对地速度为零C抛出时车厢速度越大,落点位置离乘客越远D落点位置与抛出时车厢的速度大小无关例13.如图所示,一个劈形物体A放在斜面上,A的各个表面光滑且上表面水平,在A的上表面上放置一个小球B,由静止释放A,则小球B在碰到斜面之前的运动轨迹是()A沿斜面向下的直线 B竖直向下的直线C抛物线 D双曲线例14.理想实验是一种以可靠的事实为依据,忽略次要因素,并把实验的情况合理外推到一种理想状态,从而来揭示自然现象本质的假想实验为了说明运动和力的关系,伽利略设计了如图所示的理想实验(1)关于伽利略的这个理想实验,下列说
9、法正确的是()A“小球沿斜面向下运动后,沿斜面向上运动,会越来越慢”,这是可靠的事实B“小球沿斜面向下运动后,沿斜面向上运动,会越来越慢”,这是合理外推的理想状态C“若摩擦可以忽略,小球最终会达到与左侧同样的高度”,这是揭示自然现象的本质D“如果右侧斜面变成水平面,并且没有任何阻力,小球将达不到原来的高度,就应永远运动下去”,这是揭示自然现象的本质(2)伽利略的理想实验否定了亚里士多德关于运动和力关系的错误认识亚里士多德的认识是_.4.2实验:探究加速度与力、质量的关系一、实验思路用 法探究加速度a与力F的关系和加速度a与质量m的关系。二、物理量的测量1、质量的测量,可以用 测量质量。为了改变
10、小车的质量,可以在小车中增减砝码的数量。2、加速度的测量方法1、小车做初速度为0的匀加速直线运动。方法2、利用打点计时器。方法3、让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动。3、力的测量:孤力物体是不存在的,所以实验中的F是合力,合成法测量。三、实验注意:1、把木板的一侧垫高2、小车能拖动纸带沿木板 运动3、小车的质量要 钩码的质量例15.下列说法中不正确的是( )A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法是理想模型法B.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法C.牛顿在研究运动和力的关
11、系时,提出了著名的理想斜面实验,该实验运用了理想实验法D.在探究加速度、力、质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验运用了控制变量法例16.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示,下列说法正确的是( )A.打点计时器应使用低压直流电源 B.先接通电源,再释放小车C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力例17.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响,关于该操作环节,下列四种装置图中正确的是() 例18.(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中
12、,关于平衡摩擦力的说法中正确的是( )A.“平衡摩擦力”的本质是使小车受到的摩擦力为零B.“平衡摩擦力”的本质是使小车所受的重力沿斜面方向的分力与受到的摩擦力相平衡C.“平衡摩擦力”的目的是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳对小车施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否成功,可由小车拖动后由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定例19.某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。(1)实验
13、中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是_。A.小车所受的拉力与钩码的重力无关B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,由纸带数据求出小车的加速度a=_m/s2。(3)根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,图丙图像中最符合本实验实际情况的是_。例20.小于同学用如图所示的实验装置探究“物体所受合力不变,其加速度与质量的关系”时,得到表中所示的数据。请在坐标纸上用图像处理这些数据,并且根据图像形状得出结论:_。 例21.在探究“物体质量一定时加速度与
14、力的关系”的实验中,某兴趣小组对教材介绍的实验方案进行了优化,设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量(滑轮质量不计)。(1)依据优化后实验原理图,该实验_(填“需要”或“不需要”)将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力;实验中_(填“一定要”或“不必要”)保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。(2)该同学在实验中得到如图(a)所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为_(结果保留三位有效数字)。(3)如图(b)所示,以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,画出的图像是一条
15、直线,可得到小车的加速度与合外力成_比。4.3牛顿第二定律1、物体加速度的大小跟作用力成 ,跟物体的质量成 ,加速度的方向跟作用力的方向相同。F合 其中,F指的是物体所受的合力,m为物体的质量,a是物体的加速度,注意方向。2、矢量关系:加速度的方向与合力的方向 。3、同体关系:F、m、a各量必须对应同一个物体4、瞬时关系:a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变,a的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系;有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失;所以加速度与力一样,可以突变,而速度是无法突变的。5、附:解题的一般步骤(1)确定研究对象,构建模型:(2)对这个物体进行受力分析:顺序是:重力
16、(mg)支持力(弹力FN)其它摩擦力(Ff)(3)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式 (4) 运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合 水平或竖直方向:F合=运动方向的力-反向的力建立坐标系:x、y轴:F合=运动方向的力-反向的力(5)根据牛顿第二定律列方程F合=ma(6)画运动草图,应用运动学公式 速度公式 :vt = vo+at位移公式: 求未知导出公式:vt2 v02 =2ax例22从F = ma可以导出m = ,可见物体的质量( )A 跟合外力成正比 B 跟加速度成反比 C 跟合外力与加速度均无关 D 以上三点均不正确例23从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度
17、,可是当我们用一个很小的水平力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为( )A 牛顿定律不适用于静止物体B 根据a = ,加速度很小,速度增量很小,眼睛不易觉察到C 推力小于静摩擦力,加速度是负值D 重力、地面支持力、推力和静摩擦力的合力等于零,根据牛顿第二定律,加速度等于零,所以原来静止的桌子还是静止的例24(多选)下列说法正确的是( )A.物体所受合外力为零时,物体的加速度必为零B.物体所受合外力越大,则加速度越大,速度也越大C.物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致D.物体的加速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致例25.用30N的水平外力F,拉一个静放在光滑的水平面上的质量为2
18、0kg的物体,力F作用3s后消失,则第5s末物体的速度和加速度分别是( )A.速度是4.5m/s,加速度是0 B.速度是7.5m/s,加速度是0C.速度是4.5m/s,加速度是1.5m/s2 D.速度是7.5m/s,加速度是1.5m/s2例26.质量为10kg的物体,在水平地面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2。与此同时,物体受到一个水平向右的推力F=20N的作用(g取10 m/s2),则物体的加速度为( )A.0 B.4 m/s2,水平向右 C.2 m/s2,水平向右 D.2 m/s2,水平向左例27.质量为8103kg的汽车以1.5m/s2的加速度加速,阻力为2.5103N,那
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