(天工一百初步整理)高一物理牛顿三大定律

1 关于牛顿第一定律的说法中正确的是 A 由牛顿第一定律可知 物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B 牛顿第一定律只是反映惯性大小的 因此也叫惯性定律C 牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律 因此 物体在不受力时才有惯性D 牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因 又揭示了运动速度改变的原因 解析 选D 牛顿第一定律反映了物体不受外力时所处的状态 揭示了力是改变物体运动状态的原因 故A错误 D正确 惯性是物体的固有属性 牛顿第一定律又叫惯性定律 而不是反映惯性的大小 故B C错误 2 运动的物体状态发生改变 则它的 A 加速度一定发生了变化B 速度一定发生了变化C 所受的外力一定改变D 肯定受外力 但外力不一定改变 解析 选B D 物体运动状态的改变是指速度的变化 加速度不一定变化 故A错误 B正确 外力是改变物体运动状态的原因 此外力可以变化 也可以不变 故C错误 D正确 3 下面关于惯性的说法正确的是 A 惯性是物体只有在匀速运动或静止时才表现出来的性质B 物体的惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质C 物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态 有惯性 受外力作用时 不能保持匀速直线运动状态或静止状态 因而就无惯性D 惯性是物体的属性 与运动状态和是否受力无关 解析 选D 解题流程如下 4 人从行驶的汽车上跳下来后容易向哪个方向跌倒 A 汽车行驶的方向B 汽车行驶的反方向C 可能是汽车行驶方向 也可能是汽车行驶的反方向D 与汽车行驶方向垂直的方向 解析 选A 人跳后由于摩擦力下半身停止运动 由于惯性上半身继续向前运动 故向汽车行驶方向跌倒 A正确 5 汽车中的安全措施之一是座位上设置有安全带和头枕 安全带是一种斜系在司机和乘客身上的带子 它在缓慢拉动时很松动 在迅猛抽动时则被卡住 不能拉伸 头枕处在座椅上方乘员的头部位置 是一个固定且表面松软的枕头 当突然发生撞车事故时 司机和乘客会发生什么情况 为什么 安全带和头枕分别起什么作用 解析 情形1 运动车辆突然发生撞车停止时 司机和乘客由于惯性冲向前面而受伤 情形2 车辆被后面的车追尾时 司机和乘客因惯性而迅速倒向后方而受伤 安全带防止人向前撞 头枕防止人向后撞 典例1 2010 滨州高一检测 关于牛顿第一定律的下列说法中 正确的是A 牛顿第一定律是实验定律B 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C 惯性定律与惯性的实质是相同的D 物体的运动不需要力来维持 思路点拨 解答此题要把握以下三点 自主解答 选B D 牛顿第一定律强调了物体在不受力的情况下的运动规律 也说明了在受力时运动状态的改变 但自然界中不受力的物体是不存在的 故A错误 惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质 惯性定律 即牛顿第一定律 则反映物体在一定条件下的运动规律 故C错误 由牛顿第一定律可知 物体的运动不需要力来维持 但要改变物体的运动状态 则必须有力的作用 B D正确 变式训练 2010 宁波高一检测 下列说法正确的是 A 牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的 没有实验依据B 牛顿第一定律无法用实验直接验证 因此是不成立的C 理想实验的思维方法与质点概念的建立一样 都是一种科学抽象的思维方法D 由牛顿第一定律可知 静止的物体一定不受外力作用 解析 选C 牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过合理推广总结出来的 但无法用实验来验证 故A B错误 理想实验的思维方法与质点概念的建立相同 都是突出主要因素 忽略次要因素的科学抽象的思维方法 故C正确 物体静止时不受外力或合外力为零 故D错误 典例2 关于物体的惯性 下列说法中正确的是A 运动速度大的物体不能很快地停下来 是因为物体的速度越大 惯性也越大B 静止的火车启动时 速度变化慢 是因为静止的物体惯性大的缘故C 乒乓球可以快速抽杀 是因为乒乓球的惯性小D 在宇宙飞船中的物体不存在惯性 标准解答 选C 一切物体都具有惯性 惯性大小只与物体的质量有关 惯性是物体本身的一种属性 与外界因素 受力的大小以及所处的环境 及自身的运动状态无关 故A D选项错误 静止的火车启动时 速度变化缓慢 是因为火车的质量大 惯性大 而不是因为静止的物体惯性大 B选项错误 乒乓球可以快速抽杀 是因为其质量小 惯性小 在相同的力的作用下 运动状态容易改变 故C选项正确 变式训练 下列现象中不能用惯性知识解释的是 A 跳远运动员的助跑速度越大 跳远成绩往往越好B 用力将物体抛出去 物体最终要落回到地面上C 子弹离开枪口后 仍能继续高速向前飞行D 古代打仗时 使用绊马索能把敌方飞奔的马绊倒 解析 选B 跳远运动员助跑后跳起 由于惯性仍保持向前的运动状态 故速度越大 向前冲出的距离越远 成绩越好 抛出去的物体最终落回到地面上 是由于重力作用 与惯性无关 子弹离开枪口后 由于惯性 仍沿原来方向高速飞行 敌方飞奔的马 遇到绊马索后 马腿被绊住 但马的上身由于惯性仍保持向前的运动 结果被绊倒在地 典例3 科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段 在研究和解决问题过程中 不仅需要相应的知识 还要注意运用科学方法 理想实验有时更能深刻地反映自然规律 伽利略设想了一个理想实验 如图所示 其中有一个是经验事实 其余是推论 减小第二个斜面的倾角 小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度 两个对接的斜面 让静止的小球沿一个斜面滚下 小球将滚上另一个斜面 如果没有摩擦 小球将上升到原来释放的高度 继续减小第二个斜面的倾角 最后使它成水平面 小球要沿水平面做持续的匀速运动 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列 只要填写序号即可 在上述的设想步骤中 有的属于可靠的事实 有的则是理想化的推论 下列关于事实和推论的分类正确的是A 是事实 是推论B 是事实 是推论C 是事实 是推论D 是事实 是推论 思路点拨 伽利略的理想实验是在实验事实的基础上经过合理的想象和推理 从而得出结论 标准解答 本题再现了伽利略理想实验法 即在可靠的物理事实的基础上进行科学合理外推 将实验理想化 并符合物理规律 得到正确结论 其正确顺序为 其中 是事实 是合理外推 答案 B 1 2010 武汉高一检测 关于物体的惯性 下列说法中正确的是 A 把手中的球由静止释放后 球能加速下落 说明力是改变物体惯性的原因B 优秀田径运动员在进行100m比赛中做最后冲刺时 速度很大 很难停下来 说明速度越大 物体的惯性也越大C 战斗机在空战时 甩掉副油箱是为了减小惯性 提高飞行的灵活性 D 公交汽车在启动时 乘客都要向前倾 这是乘客具有惯性的缘故 解析 选C 惯性的大小由物体的质量惟一决定 质量越小 惯性越小 故A B错误 C正确 由于惯性 汽车启动时 乘客应向后倾 D错误 2 2010 德州高一检测 关于惯性 下列说法正确的是 A 物体自由下落时 速度越来越大 所以物体的惯性消失B 同一个物体在月球上和在地球上的惯性一样大C 质量相同的物体 速度较大的惯性一定大D 质量是物体惯性的量度 惯性与速度及物体的受力情况无关 解析 选B D 质量是物体惯性大小的惟一量度 物体的惯性与速度及受力情况无关 故A C错误 B D正确 3 2010 常州高一检测 下列说法正确的是 A 牛顿第一定律是在伽利略 理想实验 的基础上总结出来的B 不受力作用的物体是不存在的 故牛顿第一定律的建立毫无意义C 牛顿第一定律表明 物体只有在不受外力作用时才具有惯性D 牛顿第一定律表明 物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性 解析 选A 牛顿第一定律是在理想实验的基础上经过推广 总结出来的 A正确 牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用的理想情况 实际物体所受合外力为零时 物体就保持静止或匀速直线运动状态 B错误 任何物体都有惯性 与物体受力情况无关 C D错误 4 2010 安庆高一检测 历史上首先正确认识力和运动的关系 推翻 力是维持物体运动的原因 的物理学家是 A 阿基米德B 牛顿C 伽利略D 托里拆利 解析 选C 伽利略利用理想斜面实验推翻了 力是维持物体运动的原因 指出 物体的运动不需要力来维持 故C正确 1 4分 对运动状态的改变的叙述正确的是 A 仅指速度大小的改变B 仅指速度方向的改变C 要改变物体的运动状态 必须有力的作用D 物体运动状态的改变与物体的初始状态有关 解析 选C 物体的运动状态描述的是物体运动的速度 速度是矢量 既考虑大小 又考虑方向 故A B错误 物体的运动状态的改变指的是速度的改变 和物体的初始状态无关 故D错 力是改变物体运动状态的原因 要改变物体的运动状态 就必须有力的作用 C项正确 2 4分 下列说法中正确的是 A 理想实验是不科学的假想实验B 理想实验所得到的结论是不可靠的C 理想实验是一种科学方法D 牛顿第一定律描述的是一种理想化状态 解析 选C D 理想实验是想象的实验 它以可靠的事实为基础 突出主要因素 忽略次要因素 通过抽象思维深刻揭示自然规律 故A B错误 C正确 自然界中不受力的物体是不存在的 D正确 3 2010 衡阳高一检测 4分 下列关于对运动的认识不正确的是 A 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的 只有当它受到力的作用时才会运动B 伽利略认为力不是维持物体运动的原因C 牛顿认为力的真正效果是改变物体的速度 而不仅仅是使之运动D 伽利略根据理想实验推论出 如果没有摩擦 在水平面上的物体 一旦具有某一个速度 将保持这个速度永远运动下去 解析 选A 力是改变物体运动状态的原因 即力是改变物体速度的原因 而不是维持物体运动的原因 力可以使速度增加 也可使速度减小 故A错误 B C正确 没有摩擦的水平面上的物体所受合外力为零 物体将做匀速直线运动 故D正确 4 2010 长春外国语学校高一检测 4分 关于牛顿第一定律的理解 下列说法正确的是 A 力是维持物体运动状态的原因B 力是改变物体运动状态的原因C 物体的质量较小 但运动的速度较大时 惯性也可以很大D 物体自由下落时比竖直上抛时的惯性小 解析 选B 力是改变物体运动状态的原因 而不是维持物体运动的原因 故A错误 B正确 物体的惯性由物体的质量惟一决定 与物体的运动状态和受力情况无关 质量大 则惯性大 质量不变 则惯性不变 故C D均错误 5 4分 下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章 阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中 飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话 宇航员 汤姆 我们现在已关闭火箭上所有推动机 正向月球飞去 汤姆 你们关闭了所有推动机 那么靠什么力量推动火箭向前运动 宇航员犹豫了半天 说 我想大概是伽利略在推动飞船向前运动吧 若不计星球对火箭的作用力 由上述材料可知下列说法错误的是 A 汤姆问话所体现的物理思想是 力是维持物体运动的原因 B 宇航员答话所体现的物理思想是 力是维持物体运动的原因 C 宇航员答话所体现的物理思想是 物体运动不需要力来维持 D 宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行 解析 选B 宇航员答话所体现的物理思想是 物体运动不需要力来维持 对于上小学的汤姆 对力和运动的认识 只能凭经验感觉 不会认识到力是改变物体运动状态的原因 故A C D正确 B错误 思维拓展 6 4分 在一艘匀速向西行驶的轮船甲板上 某乘客做立定跳远 若向各个方向都以相对船相同的速度起跳 则在船上跳的距离 A 向西最远B 向东最远C 向南北跳一样远 但没有向东远D 无论向哪个方向都一样远 解析 选D 乘客起跳后 由于惯性具有一个与船等大的速度 乘客的弹跳力使乘客具有的速度与跳跃的方向无关 且与船的速度大小相同 所以无论向何方向跳都一样远 故D正确 7 13分 有一仪器中的电路如图1所示 其中M是质量较大的一个金属块 两端与弹簧相连接 将仪器固定在一辆汽车上 当汽车启动时 哪只灯亮 当汽车急刹车时 哪只灯亮 为什么 解析 当汽车启动时 汽车的速度变大了 而金属块由于惯性 将保持原来的静止状态 相对于汽车向后运动 从而使绿灯所在的电路被接通 所以启动时绿灯亮 反之 刹车时 汽车的速度变小了 而金属块由于惯性 将保持原来的速度运动 而相对于汽车向前运动 从而使红灯所在的电路被接通 所以刹车时红灯亮 答案 见解析 8 新题快递 13分 在杂技表演中有一个节目叫 季公开石 让一个人躺在两个凳子上 找一块大片石压在人身上 然后另一人用大锤砸石头 把石头砸成几块 这个节目所选的石头 在人能承受的范围内 是越大越好 还是越小越好 为什么 解析 片石越大 其质量越大 惯性就越大 当受到大锤施加的力后 其运动状态越难改变 因此片石获得的瞬时速度越小 对人的冲击力越小 所以石头越大越好 答案 见解析 1 16世纪末 伽利略用实验和推理 推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论 开启了物理学发展的新纪元 在以下说法中 与亚里士多德观点相反的是 A 四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快 这说明 物体受的力越大 速度就越大B 一个运动的物体 如果不再受力了 它总会逐渐停下来 这说明 静止状态才是物体长时间不受力时的 自然状态 C 两物体从同一高度自由下落 较重的物体下落较快D 一个物体维持匀速直线运动 不需要受力 解析 选D 亚里士多德认为物体受的力越大 速度就越大 力是物体运动的原因 静止是不受力的自然状态 从同一高度重的物体下落得较快 物体匀速直线运动不需要受力 与亚里士多德的观点相反 所以本题选D 2 如图所示 在一辆表面光滑的小车上 有质量分别为m1 m2的两个小球 m1 m2 随小车一起匀速运动 当小车突然停止时 如果不考虑其他阻力 设小车足够长 则两个小球 A 一定相碰B 一定不相碰C 不一定相碰D 难以确定是否相碰 因为不知小车的运动方向 解析 选B 两个小球m1 m2随小车一起匀速运动 当小车突然停止时 由于水平方向上不受力 所以m1 m2将保持原来的运动状态不变 即以相同的速度继续沿原来的方向运动 一定不相碰 故正确选项为B 3 如图所示 俯视图 以速度v匀速行驶的列车车厢内有一水平桌面 桌面上的A处有一小球 若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动 则由此可判断列车 A 减速行驶 向南转弯B 减速行驶 向北转弯C 加速行驶 向南转弯D 加速行驶 向北转弯 解析 选A 从图中可以得出小球相对于列车向前运动了 而小球是保持了原来的运动状态 故列车应减速前进 从图中还可以得出小球相对于列车向北运动了 同样的道理可得 列车向南转弯 因此A正确 4 如图所示 在平直轨道上 匀速向右行驶的封闭车厢AB中 悬挂着一个带有滴管的盛油容器 容器正下方地板上有一O点 当滴管按相等时间间隔依次滴下三滴油时 设这三滴油都能落在车厢地板上 下列说法中正确的是 A 这三滴油依次落在OA之间 且后一滴比前一滴离O远B 这三滴油依次落在OA之间 且后一滴比前一滴离O近C 这三滴油依次落在OA之间同一位置上D 这三滴油依次落在O点上 解析 选D 依次滴下的三滴油都具有与车厢相同的水平速度 在水平方向上油滴不受力 都以相同的速度做匀速直线运动 故三滴油依次落在O点上 D正确 5 将一玻璃瓶装水后密闭放在水平桌面上 在瓶的中部有一个气泡处于静止状态 平视图如图所示 现突然用力将瓶子向前推动一下 则可以看到气泡相对于瓶子的运动情况是 A 不动B 向前C 向后D 无法确定 解析 选B 物体所受合外力不为零时 惯性的大小表现为物体运动状态改变的难易程度 由于惯性的大小与质量有关 而同等体积的水的质量大于气泡的质量 因此水的惯性远大于气泡的惯性 突然用力将瓶子向前推动时 水的惯性大 气泡的惯性小 水保持静止状态的趋势远大于气泡保持静止状态的趋势 所以 气泡相对于瓶子向前运动 同理 当瓶子突然停止时 水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势 当水相对于瓶子向前运动时 水将挤压气泡 使气泡相对于瓶子向后运动 故B正确 6 某人推小车前进 不用力 小车就停下来 说明 A 力是维持小车运动的原因B 小车停下来是因为受力的作用的结果C 小车前进时共受五个力D 不用力时 小车受到的合外力方向与小车的运动方向相反 解析 选B D 力是改变物体运动状态的原因 不是维持物体的运动状态的原因 小车由运动变为静止 运动状态发生改变是因为所受合外力方向与运动方向相反 故A错 B D正确 小车前进时受竖直向下的重力 竖直向上的支持力 水平推力和摩擦力四个力 故C错 本部分内容讲解结束 5 1牛顿第一定律 1 伽利略理想实验 力和运动的关系 1 在研究物体运动原因的过程中 亚里士多德的结论是 物体才能运动 物体就要静止 即 力是 物体运动的原因 2 伽利略注意到 当球沿斜面向下滚动时 它的速度 而向上滚动时 它的速度 他由此猜想 当球沿水平面滚动时 它的速度应该是 而实际上球在水平面上滚动时会越来越慢 伽利略认为是由于 的作用 他推断 若 球将永远滚动下去 3 伽利略通过研究理想斜面实验 得出的结论是 力不是 的原因 而恰恰是 的原因 笛卡尔补充和完善了伽利略的观点 明确指出 除非 物体将永远保持其 或 2 牛顿第一定律 惯性和质量 1 牛顿第一定律的内容 一切物体总保持 或 除非作用在物体上的力迫使它 物体具有的保持原来 的性质叫做惯性 2 质量大的物体 运动状态 我们说它惯性大 质量小的物体的运动状态 我们说它惯性小 质量是物体惯性大小的 量度 质量是标量 只有大小 没有方向 单位是 符号是kg 一 历史上人类对力和运动关系的主要认识 要点梳理 1 亚里士多德的观点 必须有力作用在物体上 物体才能运动 没有力的作用 物体就要静止在一个地方 即力是维持物体运动的原因 亚里士多德凭 直觉 观察 得出了一个错误结论 两千多年过去了 直到现在 还有许多人靠这样的方法处理问题 还在重复同样的错误 2 伽利略的观点 在水平面上的物体 设想没有摩擦 一旦物体具有某一速度 它将保持这个速度继续运动下去 永远不会停止下来 即物体的运动并不需要力来维持 3 伽利略的思想方法伽利略用 实验 科学推理 的方法推翻了亚里士多德的观点 伽利略的理想斜面实验虽然是想像中的实验 但这个实验反映了一种物理思想 它是建立在可靠的事实基础之上的 以事实为依据 以抽象为指导 抓住主要因素 忽略次要因素 从而深刻地揭示了自然规律 二 如何理解牛顿第一定律 重点解读对牛顿第一定律应从以下几个方面来理解 1 明确了惯性的概念定律的前半句话 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 揭示了物体所具有的一个重要的属性 惯性 即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性 因此牛顿第一定律又叫惯性定律 2 确定了力的含义定律的后半句话 直到有外力迫使它改变这种运动状态为止 实际上是对力的定义 即力是改变物体运动状态的原因 并不是维持物体运动的原因 这一点要切实理解 3 定性揭示了力和运动的关系牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律 它描述的只是一种理想状态 而实际中不受外力作用的物体是不存在的 当物体所受合外力为零时 其效果跟不受外力的作用相同 因此 我们也可以把 不受外力作用 理解为 合外力为零 4 牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的在实际中不受力的物体是不存在的 牛顿第一定律不能用实验直接验证 但是牛顿第一定律是建立在大量的实验现象的基础上 通过思维的逻辑推理而发现的 例如 伽利略的理想实验 三 惯性与质量 要点梳理 1 惯性是指物体总有保持自己原来状态 速度 的本性 不能克服和避免 2 惯性只与物体本身有关 而与物体是否运动 是否受力无关 对任何物体 无论它是运动还是静止 无论是运动状态改变还是不变 物体都有惯性 3 物体惯性的大小是描述物体保持原来的运动状态本领强弱的 物体惯性大 保持原来的运动状态的本领强 物体的运动状态难改变 惯性大小仅与物体的质量有关 质量是物体惯性大小的量度 物体质量越大 运动状态越难改变 即惯性越大 4 惯性不是力 惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质 力是物体对物体的作用 惯性和力是两个不同的概念 减小第二个斜面的倾角 小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度 两个对接的斜面 让静止的小球沿一个斜面滚下 小球将滚上另一个斜面 如果没有摩擦 小球将上升到原来释放的高度 继续减小第二个斜面的倾角 最后使它成水平面 小球将沿水平面做持续的匀速运动 请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列 只要填写序号即可 在上述的设想步骤中 有的属于可靠的事实 有的则是理想化的推论 下列关于事实和推论的分类正确的是 A 是事实 是推论B 是事实 是推论C 是事实 是推论D 是事实 是推论 解析 根据对伽利略理想斜面实验的理解 合理顺序应该是 通过重现伽利略的实验可知 是事实 而 是理想化的推论 因为在任何平面的环境中 物体间总是有摩擦的 假设没有摩擦是一种科学的理想状态 是不能实现的 故A C D均错误 B正确 答案 B 解析 物理学史中 亚里士多德的观点是重的物体下落快 轻的物体下落慢 力是维持物体运动的原因 伽利略的看法是若没有空气阻力 一切物体自由下落的快慢是相同的 力是改变物体运动状态的原因 答案 重的物体下落快 轻的物体下落慢不需要外力作用 方法总结 解决此类问题的关键是 1 要深刻理解牛顿第一定律的意义 即 力不是维持物体运动的原因 一切物体都具有惯性 力是改变物体运动状态的原因 2 运用牛顿第一定律解决问题时 正确的受力分析是关键 如果物体在某一方向上不受力或所受合力为零 则物体在这一方向上的运动状态 即速度 保持不变 答案 ABD 解析 当汽车启动时 汽车的速度变大了 而金属块由于惯性 将保持原来的静止状态 而相对于汽车向后运动 从而使绿灯所在的电路被接通 所以启动时绿灯亮 反之 刹车时 汽车的速度变小了 而金属块由于惯性 将保持原来的速度运动 而相对于汽车向前运动 从而使红灯所在的电路被接通 所以刹车时红灯亮 当汽车匀速行驶时 弹簧将使金属块复位 两灯均不亮 答案 当汽车启动时 绿灯亮 当汽车急刹车时 红灯亮 A 当石料随平板车快速前进时已经受了一个向前的力 这个力在车突然停止时继续起作用B 在平板车突然停止时 平板车对石料施加一个向前的力C 平板车突然停止 石料由于惯性会继续往前冲D 平板车在突然停止前速度越快 石料向前冲得越远 答案 CD 解析 惯性的大小仅由质量来确定 铅球质量很大 其惯性大 尽管速度不大 但是运动状态很难改变 故不可用手去接 而乒乓球则与其相反 运动状态容易改变 尽管速度很大 也可以用手去接 所以A B错误 相同的两车惯性应相同 要让速度大的车停下来 其运动状态变化量大 因此较难 D对 C错 答案 D 评析 物体的惯性大小与其运动状态无关 在加速度相同时 速度大的物体停下来所花的时间长 但这并不表明其惯性大 因为时间长短并不能反映运动状态改变的难易程度 答案 BCD 伽利略通过理想实验方法否定了亚里士多德的观点 说明物体的运动不需要力来维持 牛顿在前人的基础上提出了牛顿第一定律 阐明了运动和力的关系 说明物体的运动并不需要力来维持 因为物体本身就具有维持原来静止或匀速直线运动状态的性质 即惯性 惯性是物体的固有属性 一切物体均有惯性 但力可以改变物体的运动状态 答案 D 事实上 在受到了相同阻力的情况下 速度 大小 不同 质量相同的物体 在相同的时间内速度的减小量是相同的 这就说明质量相同的物体 它们改变运动状态的难易程度是相同的 所以它们的惯性是相同的 故惯性与它们的运动速度无关 下列说法正确的是 A 高速行驶的公共汽车紧急刹车时 乘客都要向前倾倒 说明乘客都具有惯性B 短跑运动员最后冲刺时 速度很大 很难停下来 说明速度越大 惯性越大C 抛出去的标枪和手榴弹都是靠惯性向远处运动的D 把手中的球由静止释放后 球能竖直下落 是由于球具有惯性的缘故 解析 惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的特性 故A C项正确 而质量是惯性大小的唯一量度 故B项错 由静止释放的小球的惯性是要保持原来的静止状态 而下落是由于重力迫使它改变了静止状态 故D项错 答案 AC 1 伽利略的理想斜面实验揭示了 A 若物体运动 那么它一定在受力B 力不是维持物体运动的原因C 只有受力才能使物体处于静止状态D 只有受力才能使物体运动 答案 B 2 物体的运动状态改变了 不可能发生的是 A 速率不变B 速度不变C 惯性大小随之改变D 物体未受任何力 解析 物体运动状态发生了改变 即速度发生了变化 可能是速度大小 即速率 变化 方向变化或大小和方向同时变化 当物体的速率不变时方向可能改变 故A项是可能发生的 物体的运动状态改变就是速度变化 所以B项是不可能的 物体运动状态改变时 其质量并不改变 质量是物体惯性的大小的量度 所以物体惯性大小不会改变 C项是不可能的 力是改变物体运动状态的原因 物体运动状态发生了改变 肯定受外力的作用 故D项是不可能的 答案 BCD 3 下列对运动的认识不正确的是 A 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的 只有当它受到力的作用才会运动B 伽利略认为力不是维持物体速度的原因C 牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度 而不是使之运动D 伽利略根据理想实验推论出 如果没有摩擦 在水平面上的物体 一旦具有某一个速度 将保持这个速度继续运动下去 解析 亚里士多德对运动的认识是错误的 力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动速度的原因 答案 A 4 现在新型汽车都设计有气囊 气囊的位置就在司机的方向盘处 而且每位司机在驾车时都必须系上安全带 而安全带是斜跨在腰与肩膀之间 与司机的座椅连在一起 它们的作用是什么 答案 紧急刹车和撞车 车祸 时车突然停下 而司机由于惯性还具有向前的速度 安全带使司机不向前倾 而气囊是当司机的脸部或胸部接触方向盘前被突然膨胀的气囊挡住而不受伤 5 用较小的力推车时车不动 说明车的惯性较大 对吗 维持小车匀速运动所需力较小 而要推动小车所需力较大 说明静止物体惯性较大 对吗 答案 不对 那是因为静摩擦力太大 此时车所受合外力为零 不对 这是因为静摩擦力比滑动摩擦力大 练规范 练技能 练速度 第三节牛顿第二定律 知识与技能1 理解牛顿第二定律的内容 知道牛顿第二定律表达式的确切含义 2 知道力的单位牛顿是怎样定义的 3 会用牛顿第二定律的公式进行计算 学习目标 过程与方法1 尝试用数学表达式表示物理量间的关系 2 明确牛顿第二定律表达式的导出过程 3 尝试用牛顿第二定律去解决实际问题 从而加深对定律的理解 情感 态度与价值观通过教学与探究活动 能够领略自然界的奇妙与和谐 激发对科学的好奇心与求知欲 产生乐于探索自然现象的情感 分析刘翔在国际比赛中的画面 短跑运动员在起跑时的好坏 对于取得好成绩十分关键 因此发令枪响必须奋力蹬地 发挥自己的最大体能 以获得最大的加速度 在最短的时间内达到最大的运动速度 本节内容后 我们会知道运动员是怎样获得最大加速度的 知识点解析 3 牛顿第二定律公式简化形式 F ma牛顿第二定律的表达式F kma中 k的数值取决于F m a所选取的单位 若选择合适的单位使k 1 则可使上式最为简单 如果F m a的单位均己被确定 则k的数值就不能任意选择 现在的情况是m a的单位已被确定 在国际单位制中它们的单位分别是kg m s2 而F的单位尚未确定 于是根据牛顿第二定律 规定国际单位制中力的单位 牛顿 简称 牛 符号是N 为 使质量是1kg的物体产生1m s2的加速度的力为1N 即1N 1kg m s2 从而 k 1 牛顿第二定律的表达式就简化为F ma 特别提醒 对G mg的理解1 式中的m表示物体的质量 质量是物体所含物质的多少 是物体惯性大小的量度 只有大小 没有方向 是标量 其大小由物体本身的因素决定 与物体所处的位置无关 2 式中的G是物体所受的重力 也称为物体的重量 是由于地球的吸引而使物体受到的一种力 是重力加速度g产生的原因 是矢量 方向总是竖直向下 大小除与物体的质量有关外 还与物体所处的地理位置有关 质量相同的物体在不同的地理位置的重量会略有差异 3 式中的g开始是以比例常数的身份引入的 g 9 8N kg 现在我们知道 g就是重力加速度 虽然各地的值略有差异 如北京地区的重力加速度g 9 801m s2 广州地区的重力加速度g 9 788m s2 但差异不大 通常的计算中可取g 9 8m s2 有时为了计算方便 取g 10m s2 4 根据牛顿第二定律 G mg可理解为G是使质量为m的物体产生重力加速度为g的力 4 对牛顿第二定律的理解 1 矢量性 牛顿第二定律的公式是矢量式 任一瞬间 a的方向均与F合的方向一致 2 瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系 同时产生 同时变化 同时消失 3 同体性 F合 m及a是对同一物体或同一系统而言的 4 独立性 即力的独立作用原理 当物体受多个力作用时 每一个力都产生一个加速度 物体运动的加速度为每个力产生的加速度的矢量和 5 相对性 物体的加速度必须是对静止的或匀速直线运动的参考系而言的 对加速运动的参考系不适用 如图所示 若物体A B均加速运动 但加速度不同 求B相对于A的加速度时 若以A为参考系 运用牛顿第二定律则是错误的 因为A是加速运动的 只能是运用牛顿第二定律求B对地的加速度aB和A对地的加速度aA 然后得到aBA aB aA 1 物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向 合外力与加速度的大小关系是F ma 只要有合外力 不管速度是大还是小 或是零 都有加速度 只要合外力为零 则加速度为零 与速度的大小无关 只有速度的变化率才与合外力有必然的联系 2 合力与速度同向时 物体做加速运动 反之减速 3 力与运动关系 力是改变物体运动状态的原因 即力 加速度 速度变化 运动状态变化 物体所受到的合外力决定了物体加速度的大小 而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小 加速度的大小与速度大小无必然的联系 特别提醒 物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系 即a与合力F方向总是相同 但速度v的方向不一定与合外力的方向相同 1 明确研究对象2 进行受力分析和运动状态分析 画出示意图3 求出合力F合4 由F合 ma列式求解用牛顿第二定律解题 就要对物体进行正确的受力分析 求合力 物体的加速度既和物体的受力相联系 又和物体的运动情况相联系 加速度是联系力和运动的纽带 故用牛顿第二定律解题 离不开对物体的受力情况和运动情况的分析 正交分解法是把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法 是一种常用的矢量运算方法 其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算 从而简捷方便地解题 是解牛顿第二定律问题的基本方法 物体在受到三个或三个以上的力作用时一般都用正交分解法 特别提醒 正交分解建立坐标系的原则 1 一般情况 以加速度方向为一个坐标抽的正方向 垂直于加速度方向为另一坐标轴的方向 2 特珠情况 所有力都在两个互相垂直的方向上 而加速度不在这两个方向上 建立坐标系时应使各个力都在坐标轴上 即分解加速度而不分解力 在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时 经常会遇到轻绳 轻杆 轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型 全面准确地理解它们的特点 可帮助我们灵活正确地分析问题 这些模型的共同点是 都是质量可忽略的理想化模型 都会发生形变而产生弹力 同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关 这些模型的不同点是 1 轻绳 只能产生拉力 且方向一定沿着绳子背离受力物体 不能承受压力 认为绳子不可伸长 即无论绳子所受拉力多大 长度不变 只要不被拉断 绳子的弹力可以发生突变 瞬时产生 瞬时改变 瞬时消失 2 轻杆 既能承受拉力 又可承受压力 施力或受力方向不一定沿着杆的轴向 只有 二力杆件 才沿杆的轴向 认为杆子既不可伸长 也不可缩短 杆子的弹力也可以发生突变 3 轻弹簧 既能承受拉力 又可承受压力 力的方向沿弹簧的轴线 受力后发生较大形变 弹簧的长度既可变长 又可变短 遵循胡克定律 因形变量较大 产生形变或使形变消失都有一个过程 故弹簧的弹力不能突变 在极短时间内可认为弹力不变 4 橡皮条 只能受拉力 不能承受压力 其长度只能变长 不能变短 同样遵循胡克定律 因形变量较大 产生形变或使形变消失都有一个过程 故橡皮条的弹力同样不能突变 例1如右图所示 沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中 悬挂小球的悬线偏离竖直方向37 角 球和车厢相对静止 球的质量为1kg g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 典型例题解析 题型1合成法与牛顿第二定律的结合应用 1 求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况 2 求悬线对球的拉力 解析 1 球和车厢相对静止 它们的运动情况相同 由于对球的受力情况知道的较多 故应以球为研究对象 球受两个力作用 重力mg和线的拉力F 由于球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动 故其加速度沿水平方向 合外力沿水平方向 规律总结 解答本题的关键是根据小球的加速度方向 判断出物体所受合力的方向 然后画出平行四边形 解其中的三角形就可求得结果 变式训练1一物体放置在倾角为 的斜面上 斜面固定于加速上升的电梯中 加速度为a 如右图所示 在物体始终相对于斜面静止的条件下 下列说法中正确的是 A 当 一定时 a越大 斜面对物体的正压力越小B 当 一定时 a越大 斜面对物体的摩擦力越大C 当a一定时 越大 斜面对物体的正压力越小D 当a一定时 越大 斜面对物体的摩擦力越小答案 BC 解析 对物体受力分析如右图所示 设物体质量为m 物体具有向上的加速度a 因此物体所受的支持力FN和摩擦力Ff的合力F竖直向上 只有这样 F和重力G的合力F合才可能竖直向上 根据牛顿第二定律 有F合 F mg ma 1 根据力的合成有F FN cos 2 F Ff sin 3 由 1 2 3 式得FN m g a cos 4 Ff m g a sin 5 由 4 5 式知当 一定时 a越大 FN越大 A不正确 当 一定时 a越大 Ff越大 B正确 当a一定时 越大 FN越小 C正确 当a一定时 越大 Ff越大 D不正确 规律总结 在利用牛顿运动定律进行正交分解时 有时分解力而不分解加速度 本题也可以采用此法求解 而有时分解加速度而不分解力 究竟是分解力还是分解加速度 要灵活掌握 为了解题方便 总的原则是应尽可能减少矢量的分解 通常是分解力而不分解加速度 只有在加速度和几个力既不在一条直线上又不垂直的时候才分解加速度而不分解力 解析 小球受四个力作用 图中的mg F FN F 在这四个力中FN和F 是未知的 而且加速度方向是沿着斜面的 如果沿杆建立坐标系 既可以少分解矢量又可以避免分解未知量 由于题中支持力FN的方向未知 可假定与y轴正向相同 据题意 设斜杆对小球的支持力方向垂直于斜杆向上 则小球受力如图所示 据牛顿第二定律 在y轴方向Fcos FN mgcos 0 例3小球A B的质量分别为m和2m 用轻弹簧相连 然后用细线悬挂而静止 如图所示 在剪断细线瞬间 A B的加速度各是多少 方向如何 答案 aA 3g 方向竖直向下aB 0分析 这是用牛顿第二定律的瞬时性解决的一类问题 关键是弄清细线剪断前和剪断后瞬间A B两球受力情况的变化 解析 应该分两步解决 第一 剪断前对A B球分别进行受力分析 并要明确各力的大小 如图所示 第二 在剪断细线的瞬间 细线对A球的拉力F2立即消失 而弹簧的形变尚未来得及改变 弹簧对A B球的弹力也未改变 对A B两球分别应用牛顿第二定律 求出二者的加速度大小和方向分别为 aA 方向竖直向下 aB 0 规律总结 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析这一瞬时的受力情况和运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意两种基本模型的建立 1 刚性绳 或接触面 形变不明显 发生形变不需要时间 其弹力随外力的变化在瞬间就能发生突变 2 弹簧 或橡皮绳 形变较大 发生形变需要一定的时间 其弹力在瞬间不能发生突变 变式训练3如右图所示 一只轻弹簧和一根细线共同拉住一个质量为m的小球 平衡时细线处于水平方向 弹簧与竖直方向的夹角为 若突然剪断细线 求剪断的瞬时 弹簧的拉力大小和小球的加速度的大小和方向 答案 剪断细线之前 小球受力如右图所示 根据力的平衡条件得出F拉 mgtan 剪断细线的瞬时 F拉 0 小球只受F弹与mg两个力作用 这两个力在剪断前 后均不变 且二者的合力与F拉大小相等 方向相反 所以此时F合 mgtan 即小球的加速度为a gtan 解析 牛顿第二定律的瞬时性是牛顿第二定律的一个重要性质 当合外力发生变化时 其加速度也要相应发生变化 处理这种问题时 我们要想到物体运功的实际情境 分析出哪些力发生了变化 哪些力没有发生变化 然后根据F合 ma计算 例4如图所示 一个铁球从竖直在地面上的轻质弹簧的正上方某处自由落下 接触弹簧后将弹簧弹性压缩 从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中 小球的速度和受到的合外力的变化情况是 A 合力变小 速度变小B 合力变小 速度变大C 合力先变小后变大 速度先变小后变大D 合力先变小后变大 速度先变大后变小答案 D 分析 抓住合外力的变化情况 分析加速度及速度的变化情况是分析动态问题的主线 解析 铁球接触弹簧前 做自由落体运动 有一向下的速度 铁球接触弹簧后 在整个压缩弹簧的过程中 仅受重力G和弹簧弹力F的作用 开始压缩时 弹簧的弹力F小于物体的重力G 合外力向下 铁球向下做加速运动 但随着铁球向下运动 弹簧形变量增大 弹力随之增大 合外力减小 加速度减小 但速度增大 当弹簧弹力增至与重力相等的瞬间 合力为零 加速度为零 速度最大 此后 弹簧弹力继续增大 弹力大于重力 合力向上且逐渐增大 加速度向上且逐渐增大 直至铁球速度逐渐减小为零 此时弹簧压缩量最大 规律总结 分析动态问题的方法是首先确定合外力的变化情况 然后根据牛顿第二定律确定物体的加速度情况 进而根据加速度与速度的方向关系确定速度的变化情况 变式训练4如右图所示 轻弹簧一端固定 另一端自由伸长时恰好到达O点 将质量为m 视为质点 的物体P与弹簧连接 并将弹簧压缩到A由静止释放物体后 物体将沿水平面运动 若物体与水平面的摩擦力不能忽略 则关于物体运动的下列说法中正确的是 A 从A到O速度不断增大 从O到B速度不断减小B 从A到O速度先增大后减小 从O到B速度不断减小C 从A到O加速度先减小后增大 从O到B加速度不断增大D 从A到O加速度不断减小 从O到B加速度不断增大答案 BC 解析 设物体与水平面的动摩擦因数为 分析物体受力情况可知从A到O的过程中 弹簧对物体的弹力kx向右 摩擦力 mg向左 取向右为正方向 由牛顿第二定律可得 kx mg ma 开始阶段 kx mg 物体P向右加速 但a随x的减小而减小 当kx mg时 加速度a 0 此后a随x的减小而反向增大 因a与速度反向 物体P的速度减小 物体P由O到B的过程 弹簧处于伸长状态 弹簧对物体的弹力方向向左 摩擦力 mg也向左 取向左为正方向 有 kx mg ma a随x的增大而增大 故此过程a与v反向 物体的速度不断减小 综上所述只有B C正确 一 牛顿第二定律1 内容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 的方向相同 这就是牛顿第二定律 2 表达式F ma式中的F指的是物体所受的 课时训练 二 力的单位当物体的质量m 1kg 在某力作用下它获得的加速度a 时 F ma kg m s2 我们把这个力叫做 把 称做牛顿 用符号 表示 自主校对 一 1 正比反比作用力2 合外力二 1m s21一个单位的力kg m s2N 1 关于牛顿第二定律 以下说法中正确的是 A 由牛顿第二定律可知 加速度大的物体 所受的合外力一定大B 牛顿第二定律说明了 质量大的物体 其加速度一定就小C 由F ma可知 物体所受的合外力与物体的质量成正比 D 对同一物体而言 物体的加速度与物体所受的合外力成正比 而且在任何情况下 加速度的方向 始终与物体所受的合外力方向一致答案 D 解析 加速度是由合外力和质量共同决定的 故加速度大的物体 所受的合外力不一定大 故A B错误 物体所受的合外力与物体的质量无关 故C错误 由牛顿第二定律可知 物体的加速度与物体所受的合外力成正比 并且加速度的方向与合外力方向一致 故D正确 3 如图 位于水平地面上的质量为M的小木块 在大小为F 方向与水平方向成 角的拉力作用下沿地面做加速运动 若木块与地面之间的动摩擦因数为 则木块的加速度为 A F MB Fcos MC Fcos Mg MD Fcos Mg一Fsin M答案 D 分析 可以先求出物体所受合外力 再利用F ma求加速度 或者利用正交分解法求加速度 牛顿生平牛顿是英国物理学家 数学家和天文学家 1643年1月4日 儒略历1642年12月25日 诞生于英国林肯郡的一个小镇乌尔斯索普的一个农民家庭 牛顿出生之前 他的父亲就去世了 从小跟着祖母生活 牛顿自幼性格倔强 喜欢组合各种复杂的机械玩具 模型 他做的风车 风筝 日晷 漏壶等都十分精巧 课外阅读 牛顿在中学时代学习成绩并不出众 只是爱好读书 对自然现象有好奇心 并有很好的技巧 喜欢别出心裁地做些小工具 小发明 小实验 牛顿中学时期的校长及牛顿的一位舅父独具慧眼 鼓励牛顿上大学读书 牛顿于1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院 成为一名优秀的学生 1665年毕业于剑桥大学并获学士学位 1669年 年仅26岁的牛顿就担任了剑桥大学的教授 1672年他被接纳为英国皇家学会会员 1703年被选为皇家学会主席 牛顿于1727年3月逝世 国葬于伦敦威斯敏斯特教堂 牛顿对自然科学的发展作出了重大贡献 在力学方面 他在伽利略等人工作的基础上进行深入研究 总结出机械运动的三个定律 他进一步开展了开普勒等人的工作 发现了万有引力定律 他把日常所见的重力和决定天体运动的引力统一起来 在科学史上有特别重要的意义 1687年他在天文学家哈雷的鼓励和赞助下 出版了著名的 自然哲学的数学原理 一书 在这本书里 他用数学解释了哥白尼学说和天体运动的现象 阐明了运动三定律和万有引力定律等 在光学方面 他曾致力于光的颜色和光的本性的研究 用棱镜进行光的色散实验 证明了白光是由单色光复合而成的 为光谱分析奠定了基础 发现了光的一种干涉图样 称为牛顿环 制作了新型的反射望远镜 考察了行星的运动规律 创立了光的微粒说 在一定程度上反映了光的本性 在数学方面 牛顿在前人工作的基础上 发现了二项式定理 创立了微积分学 开辟了数学史上的一个新纪元 在谈及个人的成就时 牛顿曾经说道 如果说我比一些人看得远一些 那是因为我站在巨人们肩上的缘故 牛顿的这种谦逊精神永远值得后人敬仰和学习 1942年 爱因斯坦在纪念牛顿诞生300周年写的文章中 对牛顿的一生作如下的评价 只有把他的一生看做为永恒真理而斗争的舞台上的一幕 才能真正理解他 第3节牛顿第二定律 完全免费 无需注册 天天更新 1 牛顿第二定律 1 内容 物体的加速度跟所受的合力成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向跟合力方向相同 2 表达式 F合 ma 2 力的单位 1 在国际单位制中力的单位是牛顿 符号为N 2 1N大小的定义 把使质量为1kg的物体产生1m s2的加速度的力规定为1N 即1N 1kg m s2 3 力学单位制 1 物理