第十一讲 牛顿运动定律、超重和失重-2021-2022学年上海新教材新高一物理暑期讲义（沪科版必修一）

第十一讲 牛顿运动定律、超重和失重 开山小测 1.如图所示为月球车示意图，当该月球车分别在地面以较小的速率和在月面以较大的速率行驶时，下列判断正确的是(　C　) A．在地面运动时的惯性较大 B．在月面运动时的惯性较大 C．在地面和月面惯性一样大 D．在地面运动时的质量较大 解析：惯性的大小仅与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，所以当该月球车分别在地面和月面行驶时的惯性是一样大的，A、B错误，C正确；质量是物体的固有属性，是不变的，D错误。 2.2018年11月16日第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的四项基本单位定义。若以F表示力，a表示加速度，x表示位移，t表示时间，m表示质量，借助单位制可知速度v的表达式，下列可能正确的是(　A　) A．　　 B． C．　　 D． 解析：v单位是m/s，x单位为m，a的单位为m/s2，F的单位是kg·m/s2；单位为＝m/s，故等号左右单位相同，A正确；单位为＝s，B错误；t的单位是s，的单位为≠m/s；C错误；的单位为＝m，D错误。 3.在动摩擦因数＝0.2的水平面上有一个质量为m＝1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示。此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间 A．小球仍处于静止状态 B．小球获得 10m/s2的加速度 C．如果不剪断轻绳而是剪断弹簧，则小球仍处于静止状态 D．如果不剪断轻绳而是剪断弹簧，则小球获得 10m/s2的加速度 【答案】C 【解析】AB．在剪断轻绳前，小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡，根据共点力平衡得，弹簧的弹力F=mgtan45°=1×10×1=10N剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力仍然为10N，小球此时受重力、支持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用；小球所受的最大静摩擦力为f=μmg=0.2×1×10N=2N根据牛顿第二定律得小球的加速度为方向向左，故AB错误；CD．剪断弹簧的瞬间，轻绳对小球的拉力瞬间为零，此时小球所受的合力为零，则小球的加速度为零，故C正确，D错误。故选C。 百科小知 钱学森（1911.12.11－2009.10.31），汉族，吴越王钱镠第33世孙，生于上海，祖籍浙江省杭州市临安。世界著名科学家，空气动力学家，中国载人航天奠基人，“中国科制之父”和“火箭之王”，由于钱学森回国效力，中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20年。 1934年，钱学森毕业于交通大学机械与动力工程学院，曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。1950年钱学森回国受阻，并受美国方面监禁，1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取下回到中国。1959年加入中国共产党，先后担任了中国科学技术大学近代力学系主任，中国科学院力学研究所所长、第七机械工业部副部长、国防科工委副主任、中国科技协会名誉主席、中国人民政治协商会议第六、七、八届全国委员会副主席、中国科学院数理化学部委员、中国宇航学会名誉理事长、中国人民解放军总装备部科技委高级顾问等重要职务；他还兼任中国自动化学会第一、二届理事长 精讲精练 知识梳理 知识点1：从受力情况确定运动情况　 1．牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来。 2．如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。 知识点2：从运动情况确定受力情况　 若已经知道物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的__外力__，这是力学所要解决的又一方面的问题。 知识点3：动力学的两类基本问题　 动力学有两类问题：一是已知物体的受力情况分析运动情况；二是已知运动情况分析受力情况，程序如下图所示。 加速度a 其中，受力分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，加速度是桥梁。 第一类：由物体的受力情况确定运动情况 1．问题界定： 已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移。 2．解题思路 3．解题步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析， 并画出物体的受力分析图。 (2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。 (3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。 (4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的物理量——任意时刻的速度，任意时间内的位移，以及运动轨迹等 第二类：由物体的运动情况确定受力情况 1．问题界定 已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或