专题04 力与运动的关系（知识梳理+6大考点精讲精练+实战训练）-【学考必备】2025年高中物理学业水平合格性考试总复习（江苏专用）

专题04 力与运动的关系 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点一：牛顿第一定律 考点二：牛顿第二定律 考点三：力学单位制 考点四：牛顿运动定律的简单应用 考点五：超重与失重 考点六：实验—探究加速度与力、质量的关系 第四部分 实战能力训练·满分必刷 1、知道牛顿第一定律； 2、知道牛顿第二定律； 3、了解力学单位制； 4、能应用牛顿运动定律处理简单问题； 5、知道超重与失重； 6、了解实验仪器、数据处理、注意事项。 知识点一、牛顿第一定律 1．力与运动关系认识历史 （1）亚里士多德：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，力是维持物体运动的原因。 （2）伽利略：力不是 物体运动的原因，而是 物体运动状态的原因。 ①理想斜面实验 ②理想实验的意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合。 （3）笛卡儿：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。 2．牛顿第一定律 （1）内容：一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的力 它 这种状态。 （2）意义 ①揭示了力与运动的关系：力是 物体运动状态的原因，即力是产生 的原因。力不是 和 物体运动的原因。 ②揭示了一切物体都具有的一种属性—— ，所以牛顿第一定律也叫 定律。 （3）理解 ①明确 的概念，揭示力的本质。 ②牛顿第一定律不是实验直接总结出来的，是牛顿以 的理想实验为基础，加之高度的抽象思维概括总结出来的。 （4）运动状态的改变：如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变；如果物体做匀速运动或静止，它的运动状态就没发生变化。 物体运动状态改变的三种情况：①速度的方向不变，只有大小改变。（物体做直线运动） ②速度的大小不变，只有方向改变。（物体做匀速曲线运动） ③速度的大小和方向同时发生改变。（物体做变速曲线运动） 3．惯性 （1）定义：物体具有保持原来 状态或 状态的性质。 （2）惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小唯一量度， 的物体惯性大，物体运动状态不容易改变， 的物体惯性小，运动状态容易改变。凡是有关惯性的问题都要同质量联系起来。 （3）惯性与物体的受力情况 。 （4）一切物体都有 ，和物体是否有速度及速度的大小均 。 【注意】①在不受力（或合外力为零）的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。 ②在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。 知识点二、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 ，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2．表达式：F＝ ，式中k是比例系数，F是物体所受的合外力。国际单位制中：F＝ 。 3．对牛顿第二定律的理解 （1）公式F＝ 中，若F是合力，加速度a为物体的实际加速度；若F是某一个力，加速度a为该力产生的加速度。 （2）a＝ 是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 （3）F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制时，才有公式F＝ 中k＝1，即F＝ 。 4．特性 （1）因果性：力是产生加速度的原因，质量是物体惯性大小的量度，物体的加速度是力这一外因和质量这一内因共同作用的结果。 （2）矢量性：加速度与合外力都是矢量，它们的方向始终相同，加速度的方向唯一由合外力的方向决定。 （3）瞬时性：物体的加速度跟它所受到的合外力之间存在着瞬时对应关系，加速度随合外力同时产生、同时变化、同时消失。一物体所受合外力恒定时，加速度 ，物体做 直线运动；合外力随时间改变时，加速度也随时间改变；合外力为0时，加速度为 ，物体就处于静止或匀速直线运动状态。 4．合外力、加速度、速度的关系 （1）合外力与速度的关系：力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动。 （2）力与运动的关系：物体受力作用→运动状态变化→速度变化速度大小或方向变化。 （3）力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果。只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度。加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比（物体质量一定时）。 加速度的定义式与决定式：a＝是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法；a＝是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 【注意】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。 5．力的单位 （1）国际单位： ，简称 ，符合为 。 （2）“牛顿”的定义：使质量为 的物体产生 的加速度的力，称为1N，即1N＝1kg·m/s2。 （3）比例系数k的含义：关系式F＝ 中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取N、kg、m/s2作单位时，系数k＝ 。 6．应用牛顿第二定律解题的一般步骤 （1）明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体 （2）进行受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，明确运动性质和运动过程。 （3）建立坐标系，一般以加速度方向和垂直加速度方向为两坐标轴的方向。 （4）根据牛顿第二定律列方程求解。 知识点三、力学单位制 1．基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，被选定的物理量叫做基本量。力学中的基本量： 、 和 。 2．基本单位：所选定的基本量的单位叫做基本单位。 （1）物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位。 （2）在力学中，选定 、 和 这三个物理量的单位为基本单位。 长度的单位有厘米（cm）、米（m）、千米（km）等。质量的单位有克（g）、千克（kg）等。 时间的单位有秒（s）、分钟（min）、小时（h）等。 3．导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位。 例如：加速度单位：m/s2，力的单位：N。 4．单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。 国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制。简称SI。 5．国际单位制中力学的三个基本物理量及单位： （1）三个基本物理量： 、 和 。（2）三个基本单位： （ ）、 （ ）、 （ ）。 知识点四、牛顿运动定律的简单应用 1．由受力情况确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的 度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。 （1）分析思路 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。 （2）分析流程 已知物体的受力情况求得a，由→求得x、v0、v、t。 2．由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。 （1）分析思路 ①根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度。 ②根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力。 ③结合受力分析，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量。对物体进行受力分析时要善于结合物体的运动状态来确定某个力的有无及其方向，比如弹力、摩擦力是否存在与物体的运动情况有关，因此要结合物体的运动状态利用假设法去分析。 （2）分析流程 已知物体运动情况a物体受力情况。 知识点五、超重与失重 1．视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。 2．超重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有 的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝ > （4）运动情况：向上 ，向下 。 （5）受力图： 3．失重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有 的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝ < （4）运动情况：向下 ，向上 。 （5）受力图： 4．完全失重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）等于零的状态。 （2）产生条件：a＝ ，方向 。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝ = 。 （4）运动情况：自由落体运动、抛体运动、环绕地球正常运行的卫星等。 （5）受力图： 【注意】①发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。 ②在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。 ③当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了。知识点六、实验：探究加速度与力、质量的关系 1．探究方法—— （1）控制小车的质量M不变，研究加速度与合外力的关系a∝ 。 （2）控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M，研究加速度与质量的关系a∝ 。 2．要测量的物理量—近似法 本实验的研究对象：小车，装置如图所示。 （1）小车与其上砝码的总质量M—用天平测出。在小车上增减砝码可改变小车的质量。 （2）小车受的拉力F—用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出。在砝码盘和砝码的总质量 小车质量的情况下，可以认为砝码盘和砝码的总重力近似等于小车所受的拉力（合外力）。 （3）小车的加速度a—①通过打点计时器打出的纸带，根据公式Δx＝ ，结合逐差法计算出小车的加速度。 ②应用加速度与位移成正比求出。由于a＝，如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2，则位移之比就是加速度之比，即＝。 3．实验器材：砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺。 4．实验步骤 （1）用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。 （2）按图所示将实验器材安装好（小车上不系绳）。 （3）补偿摩擦力：在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止（纸带上相邻点间距相等）。 （4）将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。 （5）保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力，m1g、m2g、…，以及计算出相应纸带的加速度填入事先制好的表格1。 （6）保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。 （7）继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。 （8）计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入事先制好的表格2。 5．数据处理 （1）分析加速度和力的关系：依据表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出a−F关系图象，如图所示，由此得出结论：质量不变时，加速度与力成正比。 （2）分析加速度和质量的关系：依据表格2，以加速度a为纵坐标，以小车及砝码的总质量M的倒数为横坐标作出a−关系图象，如图所示，据图象可以得出结论：受力一定时，加速度与质量成反比。 （3）实验结论：①保持物体质量不变时，物体的加速度与作用在物体上合外力成正比； ②在力F不变时，物体的加速度a与物体质量成反比。 6．注意事项 （1）补偿摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新补偿摩擦力。 （2）实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。 （3）作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。 （4）释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车。 练 考点一、牛顿第一定律 【典型例题1】如图所示为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图，实验中把小球从左侧斜面的某个位置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验，以下叙述正确的是（　　） A．小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的 B．小球最终也会在右侧水平面上停下来，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的 C．因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的 D．上述实验表明“如果没有摩擦力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的 【典型例题2】一个做匀加速直线运动的物体，在运动过程中，若所受的一切外力都突然消失，则由牛顿第一定律可知，该物体将 （　　） A．立即静止 B．改做匀速直线运动 C．继续做匀加速直线运动 D．改做变加速直线运动 【对点训练1】下列关于惯性的说法正确的是 （　　） A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性 B．百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于惯性，停下来时就没有惯性了 C．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了 D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关 【对点训练2】关于物体的惯性，下列说法正确的是（　　） A．静止的火车启动时速度变化很慢，是因为静止的物体惯性比较大 B．只有处于静止状态或匀速运动状态的物体才具有惯性 C．物体做变速运动时，其惯性不发生变化 D．在宇宙飞船中的物体不具有惯性 考点二、牛顿第二定律 【典型例题1】关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（　　） A．牛顿第二定律的表达式F=ma是矢量式，a与F方向始终相同 B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度 C．物体加速度的大小跟所受作用力中任一个力的大小成正比 D．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 【典型例题2】水平地面上张师傅用40 N的水平力推动30 kg的物体，获得0．5 m/s2的加速度，则水平地面对物体的摩擦力大小为 （　　） A．15 N B．20 N C．25 N D．30 N 【对点训练1】下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解，正确的是（　　） A．由F=ma可知，物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比 B．由m=可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，与其运动的加速度成反比 C．由a=可知，物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比 D．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 【对点训练2】质量为2 kg的物体受到两个大小分别为6 N、8 N的共点力作用，则物体的加速度大小不可能是 （　　） A．2 m/s2 B．4 m/s2 C．6 m/s2 D．8 m/s2 考点三、力学单位制 【典型例题1】下列关于单位制及其应用的说法错误的是（　　） A．基本单位和导出单位一起组成了单位制 B．选用的基本单位不同，构成的单位制也不同 C．在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用公式，其结果的单位就一定是用这个单位制中的单位来表示的 D．一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定能确定单位关系 【典型例题2】关于下面的物理量和单位，叙述正确的是（　　） ①力　②牛　③米/秒　④速度　⑤长度 ⑥质量　⑦千克　⑧时间　⑨克 A．属于国际单位制中基本单位的是②⑦ B．属于国际单位制中导出单位的是②③⑦ C．属于国际单位制中基本量的是①⑤⑥⑧ D．属于国际单位制中单位的是②③⑦ 【对点训练1】下列力学单位中，属于基本单位的是（　　） A．力的单位牛顿（N） B．时间的单位秒（s） C．速度的单位米每秒（m/s） D．加速度的单位米每二次方秒（m/s2） 【对点训练2】据报道，我国人造太阳高11米、直径8米、重达400吨，成功实现5 000万摄氏度持续放电101．2秒的成果，在这则新闻中涉及了长度、质量、温度和时间及其单位，在国际单位制中，下列说法正确的是 （　　） A．力学基本量是长度、质量、时间，所有的物理量都有单位 B．kg、N、m/s都是导出单位 C．根据牛顿第二定律表达式可知：1 N=1 kg·m/s2 D．新闻中涉及的“11米，400吨和101．2秒”中，米、吨和秒是国际单位制中的基本单位 考点四、牛顿运动定律的简单应用 【典型例题1】近年来新能源汽车的发展，越来越受到人们的关注。在测试某新能源汽车车轮抱死后刹车情况时，测得汽车在刹车前瞬间的速度大小为20 m/s，已知汽车轮胎与水平地面之间的动摩擦因数为0．8，则车轮抱死后刹车的直线距离为（重力加速度g取10 m/s2） （　　） A．25 m　B．30 m　C．35 m　D．40 m 【典型例题2】车辆在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害。为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊如图所示。假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h（即30 m/s），从发生碰撞到车完全停止需要的时间为1 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小约为 （　　） A．2 100 N B．6 000 N C．8 000 N D．1 000 N 【对点训练1】质量为20 kg的物体静止在光滑水平面上，如图所示，给这个物体施加两个大小都是60 N且互成120°角的水平力，2 s末物体的速度为 （　　） A．0 B．6 m/s C．12 m/s D．6 m/s 【对点训练2】航母阻拦索是航母阻拦装置的重要组成部分，实现了舰载机在有限长度的航母甲板上的安全着舰，一舰载机的质量为2×104 kg，以速度216 km/h着舰的同时其尾钩钩住阻拦索，此后舰载机视为做匀减速直线运动，运动90 m时速度为零，如图所示，某时刻两条阻拦索之间的夹角为74°，不计着舰过程中的其他阻力，cos 37°=0.8，此时阻拦索上的弹力为 （　　） A．2.5×105 N B．5×105 N C．6.5×106 N D．1.3×107 N 考点五、超重与失重 【典型例题1】某同学站在电梯底板上，如图所示的v-t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向）。根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是 （　　） A．在0~20 s内，电梯向上运动，该同学始终处于超重状态 B．在0~5 s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态 C．在5~10 s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力 D．在10~20 s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态 【典型例题2】如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）。下列说法正确的是 （　　） A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 【对点训练1】下列关于失重的说法中，正确的是 （　　） A．失重就是物体所受重力变小 B．物体加速上升时处于失重状态 C．物体自由下落时不会产生失重现象 D．失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化 【对点训练2】航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速上升时，航天员处于超重状态 B．火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力 C．在飞船绕地球运行时，航天员处于完全失重状态，则航天员的重力消失了 D．飞船落地前减速下落时，航天员处于失重状态 考点六、实验：探究加速度与力、质量的关系 【典型例题1】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．在补偿阻力时，应将槽码通过定滑轮用细绳拴在小车上 B．连接槽码和小车的细绳应与长木板平行 C．补偿阻力后，长木板的位置不能移动，每次改变小车质量时，应重新补偿阻力 D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先释放小车，再启动电源 【典型例题2】某实验小组设计了如图甲所示的装置来探究加速度与力、质量的关系。将装有力传感器的小车放置在水平长木板上。沙和沙桶的总质量记为m1，小车和小车中砝码的总质量记为m2，力传感器示数记为F。 本实验中，以下说法正确的是　　。  A．因为装有力传感器，所以不需要补偿阻力 B．本实验中需要满足条件m1≪m2 C．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-图像 D．在用图像探究加速度与力关系时，应作a-m1图像 【对点训练1】如图所示为某同学“探究在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。 （1）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、沙和沙桶、天平（附砝码）。除以上器材外，还需要的有　　　　；  A．秒表 B．刻度尺 C．交变电源 D．直流电源 （2）本实验采用的科学方法是　　　　；  A．理想实验法 B．控制变量法 C．建立物理模型法 1．在物理学发展史上，伽利略、牛顿等许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献．下列关于力和运动的说法正确的是 A．人在沿直线匀速前进的车厢内竖直向上跳起后，将落在车厢内的起跳点 B．两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，这说明物体受的力越大，运动速度越大 C．汽车刹车时，速度大难以刹停，速度小容易刹停，这说明物体的速度越大，惯性越大 D．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明运动需要力来维持 2．建筑工地上，有时候需要通过抛的方式把砖块从低处送往高处，如图所示为三块砖在空中某时刻的照片，v为砖块该时刻的运动方向，不计空气阻力，则 A．砖块受到的合力为零 B．A砖块对B砖块有向下的压力 C．B砖块对A砖块有向左的摩擦力 D．A、B砖块之间没有摩擦力 3．如图所示，一质量为m的物块与车厢的竖直后壁间的动摩擦因数为μ，当该车水平向右做加速运动时，物块恰好沿车厢后壁匀速下滑，重力加速度为g，则车的加速度为 A．g B． C．μg D．μg 4．某消防队员从一平台上跳下，下落1.8 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.6 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为 A．自身所受重力的2倍 B．自身所受重力的4倍 C．自身所受重力的3倍 D．自身所受重力的5倍 5．公交公司为了宣传乘车安全，向社会征集用于贴在公交车上的友情提示语，下面为征集到的其中几条，你认为对惯性的理解正确的是 A．站稳扶好，克服惯性 B．稳步慢行，避免惯性 C．当心急刹，失去惯性 D．谨防意外，惯性恒在 6．如图，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球（m1>m2），两小球原来随车一起运动。当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球 A．一定相碰 B．一定不相碰 C．不一定相碰 D．无法确定 7．如下图所示，一木块在小车上随小车一起在水平面上向右做匀速运动，已知小车的上表面光滑，在小车遇到一障碍物的瞬间，木块将 A．向前倾倒 B．向后倾倒 C．仍在车上匀速前进 D．无法判断 8．为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用 A．a−m图象　　　B．m−a图象 C．a−图象 D．−a图象 9．在做探究加速度与力、质量的关系的实验时，下列说法中错误的是 A．应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差 B．可以用天平测出小桶和砂的总质量m1。小车和砝码的总质量m2。根据公式a＝m1g/m2求出小车的加速度 C．处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差 D．处理实验数据时采用a−图象，是为了便于根据图线直观地作出判断 10．下列单位中，属于国际单位制中基本单位的是 A．m/s　　　　B．m/s2 C．N D．kg 11．如图为“儿童蹦极”游戏，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳。质量为m的小明静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若小明左侧橡皮绳突然断裂，则橡皮绳断裂瞬间小明的 A．速度不为零 B．加速度方向沿原断裂绳的方向斜向下 C．加速度方向沿垂直于未断裂绳的方向斜向下 D．加速度方向竖直向下 12．对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间（　　） A．物体立即获得速度 B．物体立即获得加速度 C．物体同时获得速度和加速度 D．由于物体没来得及运动，所以速度和加速度都为零 13．一个质量为m＝1 kg的小物体放在光滑水平面上，小物体受到两个水平恒力F1＝2 N和F2＝2 N作用而处于静止状态，如图所示现在突然把F1绕其作用点在竖直平面内向上转过53°，F1大小不变，则此时小物体的加速度大小为（sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6）（　　） A．2 m/s2 B．1.6 m/s2 C．0.8 m/s2 D．0.4 m/s2 14．若恒定合力F使质量为m的物体由静止开始运动，在时间t内移动的距离为x，则2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，在2t时间内移动的距离为（　　） A．2x B．4x C．8x D．16x 15．如图所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0．3，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2 N的恒力，在此恒力作用下（取g＝10 m/s2）（　　） A．物体经10 s速度减为零 B．物体经5 s速度减为零 C．物体速度减为零后将保持静止 D．物体速度减为零后将向右运动 16．如图所示，质量为2 kg的物体在水平恒力F的作用下在水平地面上做匀变速直线运动，位移随时间的变化关系为x＝t2＋t，物体与地面间的动摩擦因数为0．4，g取10 m/s2，以下结论不正确的是（　　） A．匀变速直线运动的初速度为1 m/s B．物体的位移为12 m时速度为7 m/s C．水平恒力F的大小为4 N D．水平恒力F的大小为12 N 17．升降机中弹簧测力计下挂一重物，重物的质量为5 kg，而弹簧测力计的示数为25 N，那么升降机的运动可能是 A．竖直向上匀加速运动 B．竖直向下变加速运动 C．竖直向上匀减速运动 D．竖直向下匀减速运动 18．下列仪器在太空中的国际空间站上能正常使用的有 A．天平 B．温度计 C．单摆 D．水银气压计 19．如图所示，一饮料杯装满水，杯子的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将 A．杯同杯中的水的重心将一直上升 B．杯同杯中的水的重心将一直下降 C．将杯同杯中水一起自由下落，则水不会从小孔中流出 D．将杯同杯中水一起自由下落，则水会加速从小孔中流出 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 力与运动的关系 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点一：牛顿第一定律 考点二：牛顿第二定律 考点三：力学单位制 考点四：牛顿运动定律的简单应用 考点五：超重与失重 考点六：实验—探究加速度与力、质量的关系 第四部分 实战能力训练·满分必刷 1、知道牛顿第一定律； 2、知道牛顿第二定律； 3、了解力学单位制； 4、能应用牛顿运动定律处理简单问题； 5、知道超重与失重； 6、了解实验仪器、数据处理、注意事项。 知识点一、牛顿第一定律 1．力与运动关系认识历史 （1）亚里士多德：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，力是维持物体运动的原因。 （2）伽利略：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。 ①理想斜面实验 ②理想实验的意义：伽利略理想实验是以可靠的实验事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律。伽利略的研究方法的核心是把实验和逻辑推理相结合。 （3）笛卡儿：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。 2．牛顿第一定律 （1）内容：一切物体总保持匀速直线运动运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 （2）意义 ①揭示了力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。力不是维持和产生物体运动的原因。 ②揭示了一切物体都具有的一种属性——惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。 （3）理解 ①明确惯性的概念，揭示力的本质。 ②牛顿第一定律不是实验直接总结出来的，是牛顿以伽利略的理想实验为基础，加之高度的抽象思维概括总结出来的。 （4）运动状态的改变：如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变；如果物体做匀速运动或静止，它的运动状态就没发生变化。 物体运动状态改变的三种情况： ①速度的方向不变，只有大小改变。（物体做直线运动） ②速度的大小不变，只有方向改变。（物体做匀速曲线运动） ③速度的大小和方向同时发生改变。（物体做变速曲线运动） 3．惯性 （1）定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 （2）惯性与质量的关系：质量是物体惯性大小唯一量度，质量大的物体惯性大，物体运动状态不容易改变，质量小的物体惯性小，运动状态容易改变。凡是有关惯性的问题都要同质量联系起来。 （3）惯性与物体的受力情况无关。 （4）一切物体都有惯性，和物体是否有速度及速度的大小均无关。 【注意】①在不受力（或合外力为零）的条件下，惯性表现为保持原来的运动状态。 ②在受力条件下，惯性表现为运动状态改变的难易程度。 知识点二、牛顿第二定律 1．内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2．表达式：F＝kma，式中k是比例系数，F是物体所受的合外力。国际单位制中：F＝ma。 3．对牛顿第二定律的理解 （1）公式F＝ma中，若F是合力，加速度a为物体的实际加速度；若F是某一个力，加速度a为该力产生的加速度。 （2）a＝是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 （3）F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制时，才有公式F＝kma中k＝1，即F＝ma。 4．特性 （1）因果性：力是产生加速度的原因，质量是物体惯性大小的量度，物体的加速度是力这一外因和质量这一内因共同作用的结果。 （2）矢量性：加速度与合外力都是矢量，它们的方向始终相同，加速度的方向唯一由合外力的方向决定。 （3）瞬时性：物体的加速度跟它所受到的合外力之间存在着瞬时对应关系，加速度随合外力同时产生、同时变化、同时消失。一物体所受合外力恒定时，加速度恒定，物体做匀变速直线运动；合外力随时间改变时，加速度也随时间改变；合外力为0时，加速度为0，物体就处于静止或匀速直线运动状态。 4．合外力、加速度、速度的关系 （1）合外力与速度的关系：力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动。 （2）力与运动的关系：物体受力作用→运动状态变化→速度变化速度大小或方向变化。 （3）力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果。只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度。加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比（物体质量一定时）。 加速度的定义式与决定式：a＝是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法；a＝是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 【注意】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。 5．力的单位 （1）国际单位：牛顿，简称牛，符合为N。 （2）“牛顿”的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，称为1N，即1N＝1kg·m/s2。 （3）比例系数k的含义：关系式F＝kma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取N、kg、m/s2作单位时，系数k＝1。 6．应用牛顿第二定律解题的一般步骤 （1）明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体 （2）进行受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，明确运动性质和运动过程。 （3）建立坐标系，一般以加速度方向和垂直加速度方向为两坐标轴的方向。 （4）根据牛顿第二定律列方程求解。 知识点三、力学单位制 1．基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，被选定的物理量叫做基本量。力学中的基本量：长度、质量和时间。 2．基本单位：所选定的基本量的单位叫做基本单位。 （1）物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位。 （2）在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位。 长度的单位有厘米（cm）、米（m）、千米（km）等。质量的单位有克（g）、千克（kg）等。 时间的单位有秒（s）、分钟（min）、小时（h）等。 3．导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位。 例如：加速度单位：m/s2，力的单位：N。 4．单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。 国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制。简称SI。 5．国际单位制中力学的三个基本物理量及单位： （1）三个基本物理量：长度、质量和时间。（2）三个基本单位：米（m）、千克（kg）、秒（s）。 知识点四、牛顿运动定律的简单应用 1．由受力情况确定运动情况：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。 （1）分析思路 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。 （2）分析流程 已知物体的受力情况求得a，由→求得x、v0、v、t。 2．由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。 （1）分析思路 ①根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度。 ②根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力。 ③结合受力分析，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量。对物体进行受力分析时要善于结合物体的运动状态来确定某个力的有无及其方向，比如弹力、摩擦力是否存在与物体的运动情况有关，因此要结合物体的运动状态利用假设法去分析。 （2）分析流程 已知物体运动情况a物体受力情况。 知识点五、超重与失重 1．视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。 2．超重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g＋a）>mg （4）运动情况：向上加速，向下减速。 （5）受力图： 3．失重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g−a）<mg （4）运动情况：向下加速，向上减速。 （5）受力图： 4．完全失重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）等于零的状态。 （2）产生条件：a＝g，方向竖直向下。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g−g）=0。 （4）运动情况：自由落体运动、抛体运动、环绕地球正常运行的卫星等。 （5）受力图： 【注意】①发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。 ②在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。 ③当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了。知识点六、实验：探究加速度与力、质量的关系 1．探究方法——控制变量法 （1）控制小车的质量M不变，研究加速度与合外力的关系a∝F合。 （2）控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M，研究加速度与质量的关系a∝。 2．要测量的物理量—近似法 本实验的研究对象：小车，装置如图所示。 （1）小车与其上砝码的总质量M—用天平测出。在小车上增减砝码可改变小车的质量。 （2）小车受的拉力F—用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出。在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量的情况下，可以认为砝码盘和砝码的总重力近似等于小车所受的拉力（合外力）。 （3）小车的加速度a—①通过打点计时器打出的纸带，根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度。 ②应用加速度与位移成正比求出。由于a＝，如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2，则位移之比就是加速度之比，即＝。 3．实验器材：砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺。 4．实验步骤 （1）用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。 （2）按图所示将实验器材安装好（小车上不系绳）。 （3）补偿摩擦力：在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止（纸带上相邻点间距相等）。 （4）将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。 （5）保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力，m1g、m2g、…，以及计算出相应纸带的加速度填入事先制好的表格1。 （6）保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。 （7）继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。 （8）计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入事先制好的表格2。 5．数据处理 （1）分析加速度和力的关系：依据表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出a−F关系图象，如图所示，由此得出结论：质量不变时，加速度与力成正比。 （2）分析加速度和质量的关系：依据表格2，以加速度a为纵坐标，以小车及砝码的总质量M的倒数为横坐标作出a−关系图象，如图所示，据图象可以得出结论：受力一定时，加速度与质量成反比。 （3）实验结论：①保持物体质量不变时，物体的加速度与作用在物体上合外力成正比； ②在力F不变时，物体的加速度a与物体质量成反比。 6．注意事项 （1）补偿摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新补偿摩擦力。 （2）实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。 （3）作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。 （4）释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车。 练 考点一、牛顿第一定律 【典型例题1】如图所示为现代人在实验室所做的伽利略斜面实验的频闪照片的组合图，实验中把小球从左侧斜面的某个位置由静止释放，它将冲上右侧斜面，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两个小球间的距离依次减小；如果右侧斜面变成水平，频闪照片显示小球在右侧斜面运动过程中相邻的两小球间的距离几乎相等。对于这个实验，以下叙述正确的是（　　） A．小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的 B．小球最终也会在右侧水平面上停下来，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是正确的 C．因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是荒谬可笑的 D．上述实验表明“如果没有摩擦力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是正确的 【答案】D 【解析】小球冲上右侧斜面后做减速运动，表明“力是维持物体运动的原因”的结论是错误的，故A错误；小球最终也会在右侧水平面上停下来，是由于受到摩擦力的作用，故B错误；因为没有绝对光滑的斜面或者平面，所以伽利略提出的“如果没有摩擦力，小球将在水平面上永远运动下去”的结论是一种理想的推论，但是却有着非常重要的现实意义，它开创了研究物理问题的新的方法，该结论是正确的，故C错误，D正确。 【典型例题2】一个做匀加速直线运动的物体，在运动过程中，若所受的一切外力都突然消失，则由牛顿第一定律可知，该物体将 （　　） A．立即静止 B．改做匀速直线运动 C．继续做匀加速直线运动 D．改做变加速直线运动 【答案】B 【解析】根据牛顿第一定律可知，一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有力来改变这种状态，所以当物体所受的一切外力都突然消失时，物体之后的运动状态将保持不变，将以该时刻的瞬时速度做匀速直线运动，故B正确。 【对点训练1】下列关于惯性的说法正确的是 （　　） A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性 B．百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于惯性，停下来时就没有惯性了 C．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了 D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关 【答案】D 【解析】惯性是物体的固有属性，物体在任何情况下都有惯性，故A、B、C错误；惯性的大小与物体的运动状态及受力情况均无关，它仅取决于物体的质量大小，故D正确。 【对点训练2】关于物体的惯性，下列说法正确的是 （　　） A．静止的火车启动时速度变化很慢，是因为静止的物体惯性比较大 B．只有处于静止状态或匀速运动状态的物体才具有惯性 C．物体做变速运动时，其惯性不发生变化 D．在宇宙飞船中的物体不具有惯性 【答案】C 【解析】一切物体都具有惯性；惯性大小只与物体的质量有关，与运动状态无关；质量不变，惯性不变，C正确。 考点二、牛顿第二定律 【典型例题1】关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（　　） A．牛顿第二定律的表达式F=ma是矢量式，a与F方向始终相同 B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度 C．物体加速度的大小跟所受作用力中任一个力的大小成正比 D．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 【答案】A 【解析】牛顿第二定律的表达式F=ma是矢量式，a与F方向始终相同，A正确；合力不为零即有加速度，B错误；加速度的大小跟物体所受的合外力的大小成正比，C错误；力是产生加速度的原因，而不是因为有了加速度，物体才受外力作用，D错误。 【典型例题2】水平地面上张师傅用40 N的水平力推动30 kg的物体，获得0．5 m/s2的加速度，则水平地面对物体的摩擦力大小为 （　　） A．15 N B．20 N C．25 N D．30 N 【答案】C 【解析】由牛顿第二定律得F-Ff=ma，有Ff=F-ma=40 N-30×0．5 N=25 N，故选C。 【对点训练1】下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解，正确的是（　　） A．由F=ma可知，物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比 B．由m=可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，与其运动的加速度成反比 C．由a=可知，物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比 D．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 【答案】C 【解析】牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知其中两个量，可求第三个量，作用在物体上的合外力，可由物体的质量和加速度计算，并不由它们决定，A错误；质量是物体本身的属性，由物体本身决定，与物体是否受力无关，B错误；由牛顿第二定律知物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比，故C正确；力是产生加速度的原因，故D错误。 【对点训练2】质量为2 kg的物体受到两个大小分别为6 N、8 N的共点力作用，则物体的加速度大小不可能是 （　　） A．2 m/s2 B．4 m/s2 C．6 m/s2 D．8 m/s2 【答案】D 【解析】6 N和8 N两个力的合力大小范围为2 N≤F≤14 N 则根据牛顿第二定律a=，可得加速度大小的范围为1 m/s2≤a≤7 m/s2，则加速度不可能是8 m/s2，D正确。 考点三、力学单位制 【典型例题1】下列关于单位制及其应用的说法错误的是（　　） A．基本单位和导出单位一起组成了单位制 B．选用的基本单位不同，构成的单位制也不同 C．在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用公式，其结果的单位就一定是用这个单位制中的单位来表示的 D．一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定能确定单位关系 【答案】D 【解析】基本单位和导出单位一起组成了单位制，选项A正确；选用的基本单位不同，构成的单位制也不同，选项B正确；在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用公式，其结果的单位一定是用这个单位制中的单位来表示的，选项C正确；物理公式可以确定各物理量间的数量关系，同时也可以确定单位关系，选项D错误。 【典型例题2】关于下面的物理量和单位，叙述正确的是（　　） ①力　②牛　③米/秒　④速度　⑤长度 ⑥质量　⑦千克　⑧时间　⑨克 A．属于国际单位制中基本单位的是②⑦ B．属于国际单位制中导出单位的是②③⑦ C．属于国际单位制中基本量的是①⑤⑥⑧ D．属于国际单位制中单位的是②③⑦ 【答案】D 【解析】属于国际单位制中基本量的是⑤长度、⑥质量和⑧时间，C错误；属于国际单位制中单位的是②牛、③米/秒和⑦千克，其中⑦是国际单位制中的基本单位，②③是国际单位制中的导出单位，A、B错误，D正确。 【对点训练1】下列力学单位中，属于基本单位的是（　　） A．力的单位牛顿（N） B．时间的单位秒（s） C．速度的单位米每秒（m/s） D．加速度的单位米每二次方秒（m/s2） 【答案】B 【解析】力的单位是牛顿，由牛顿第二定律F=ma，可得1 N=1 kg·m/s2，所以，牛顿是导出单位，不是基本单位，故A错误；在力学范围内，国际单位制中的基本单位有：米、秒、千克，故B正确；由国际基本单位组成的都是国际单位，所以米每秒、米每二次方秒都是国际单位，也是导出单位，并不是基本单位，故C、D错误。 【对点训练2】据报道，我国人造太阳高11米、直径8米、重达400吨，成功实现5 000万摄氏度持续放电101．2秒的成果，在这则新闻中涉及了长度、质量、温度和时间及其单位，在国际单位制中，下列说法正确的是 （　　） A．力学基本量是长度、质量、时间，所有的物理量都有单位 B．kg、N、m/s都是导出单位 C．根据牛顿第二定律表达式可知：1 N=1 kg·m/s2 D．新闻中涉及的“11米，400吨和101．2秒”中，米、吨和秒是国际单位制中的基本单位 【答案】C 【解析】在国际单位制中，力学基本量是长度、质量、时间，单位是物理量的组成部分，有单位的物理量要注明单位，但并不是所有物理量都有单位，如动摩擦因数μ就没有单位，选项A错误；千克是质量的单位，是基本单位，选项B错误；根据牛顿第二定律表达式F=ma，进行单位运算，可知1 N=1 kg·m/s2，选项C正确；在国际单位制中，长度、质量、时间三个物理量为力学的基本物理量，力学的三个基本单位分别是米、千克、秒，选项D错误。 考点四、牛顿运动定律的简单应用 【典型例题1】近年来新能源汽车的发展，越来越受到人们的关注。在测试某新能源汽车车轮抱死后刹车情况时，测得汽车在刹车前瞬间的速度大小为20 m/s，已知汽车轮胎与水平地面之间的动摩擦因数为0．8，则车轮抱死后刹车的直线距离为（重力加速度g取10 m/s2） （　　） A．25 m　B．30 m　C．35 m　D．40 m 【答案】A 【解析】根据牛顿第二定律可知，汽车刹车后的加速度大小为a==8 m/s2 根据运动学公式可得0-=-2ax 解得x== m=25 m，故选A。 【典型例题2】车辆在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害。为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊如图所示。假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h（即30 m/s），从发生碰撞到车完全停止需要的时间为1 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小约为 （　　） A．2 100 N B．6 000 N C．8 000 N D．1 000 N 【答案】A 【解析】从发生碰撞到车完全停止的1 s内，乘客的速度由30 m/s减小到0，视为匀减速运动，则有a==- m/s2=-30 m/s2。根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的平均作用力F=ma=70×（-30） N=-2 100 N，负号表示力的方向跟初速度方向相反，所以选项A正确。 【对点训练1】质量为20 kg的物体静止在光滑水平面上，如图所示，给这个物体施加两个大小都是60 N且互成120°角的水平力，2 s末物体的速度为 （　　） A．0 B．6 m/s C．12 m/s D．6 m/s 【答案】B 【解析】对物体由牛顿第二定律得2Fcos 60°=ma 代入数据解得a=3 m/s2 则2 s末物体的速度为v=at=6 m/s 故选B。 【对点训练2】航母阻拦索是航母阻拦装置的重要组成部分，实现了舰载机在有限长度的航母甲板上的安全着舰，一舰载机的质量为2×104 kg，以速度216 km/h着舰的同时其尾钩钩住阻拦索，此后舰载机视为做匀减速直线运动，运动90 m时速度为零，如图所示，某时刻两条阻拦索之间的夹角为74°，不计着舰过程中的其他阻力，cos 37°=0.8，此时阻拦索上的弹力为 （　　） A．2.5×105 N B．5×105 N C．6.5×106 N D．1.3×107 N 【答案】A 【解析】根据题意可知，舰载机做匀减速直线运动，设加速度大小为a，则=2ax，其中v0=216 km/h=60 m/s 设阻拦索上的弹力为F，由牛顿第二定律有2Fcos 37°=ma 解得F=2.5×105 N，故选A。 考点五、超重与失重 【典型例题1】某同学站在电梯底板上，如图所示的v-t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向）。根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是 （　　） A．在0~20 s内，电梯向上运动，该同学始终处于超重状态 B．在0~5 s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态 C．在5~10 s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力 D．在10~20 s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态 【答案】D 【解析】在v-t图像中，图像的斜率表示加速度，0~5 s内斜率为正，加速度为正，方向竖直向上，速度为正，即电梯向上做加速运动，该同学处于超重状态；在5~10 s过程中，电梯匀速运动，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于平衡状态；10~20 s过程中，斜率为负，加速度竖直向下，速度为正，即电梯向上做减速运动，该同学处于失重状态，D正确。 【典型例题2】如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）。下列说法正确的是 （　　） A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 【答案】A 【解析】A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，只有A选项正确。 【对点训练1】下列关于失重的说法中，正确的是 （　　） A．失重就是物体所受重力变小 B．物体加速上升时处于失重状态 C．物体自由下落时不会产生失重现象 D．失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化 【答案】D 【解析】当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并没变，只是对支持物的压力或者对悬挂物的拉力变了，A错误；物体加速上升时加速度的方向向上，处于超重状态，B错误；物体自由下落时加速度的方向向下，产生失重现象，C错误；失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化，只是物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力变了，D正确。 【对点训练2】航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速上升时，航天员处于超重状态 B．火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力 C．在飞船绕地球运行时，航天员处于完全失重状态，则航天员的重力消失了 D．飞船落地前减速下落时，航天员处于失重状态 【答案】A 【解析】火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，由牛顿第三定律可知，对座椅的压力大于自身重力，故A正确，B错误；航天员处于完全失重状态时，仍然受重力，故C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，故D错误。 考点六、实验：探究加速度与力、质量的关系 【典型例题1】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．在补偿阻力时，应将槽码通过定滑轮用细绳拴在小车上 B．连接槽码和小车的细绳应与长木板平行 C．补偿阻力后，长木板的位置不能移动，每次改变小车质量时，应重新补偿阻力 D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先释放小车，再启动电源 【答案】B 【解析】在补偿阻力时，应将细绳从小车上拿去，垫高长木板远离定滑轮的一端，让小车的重力沿木板方向的分力与小车受到的阻力平衡，故A错误；若连接槽码和小车的细绳与长木板不平行，则细绳拉力的一个分力等于小车所受的外力，这样导致误差增大，故B正确；补偿阻力后长木板的位置不能移动，但每次改变小车的质量时，小车的重力沿木板方向的分力和小车受到的阻力仍能抵消，不需要重新补偿阻力，故C错误；实验时，若先放开小车，再启动打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，而且刚启动电源时打点不稳定，因此要求小车释放前应靠近打点计时器，且应先启动电源，再释放小车，故D错误。 【典型例题2】某实验小组设计了如图甲所示的装置来探究加速度与力、质量的关系。将装有力传感器的小车放置在水平长木板上。沙和沙桶的总质量记为m1，小车和小车中砝码的总质量记为m2，力传感器示数记为F。 本实验中，以下说法正确的是　　。  A．因为装有力传感器，所以不需要补偿阻力 B．本实验中需要满足条件m1≪m2 C．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-图像 D．在用图像探究加速度与力关系时，应作a-m1图像 【答案】C　 【解析】因为装有力传感器测量小车所受的拉力，则本实验中不需要满足条件m1≪m2，但是需要补偿阻力，选项A、B错误；在用图像探究加速度与质量关系时，为了直观反映加速度和质量的关系，则应作a-图像，选项C正确；在用图像探究加速度与力关系时，应作a-F图像，选项D错误。 【对点训练1】如图所示为某同学“探究在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。 （1）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、沙和沙桶、天平（附砝码）。除以上器材外，还需要的有　　　　；  A．秒表 B．刻度尺 C．交变电源 D．直流电源 （2）本实验采用的科学方法是　　　　；  A．理想实验法 B．控制变量法 C．建立物理模型法 【答案】（1）BC　（2）B　 【解析】（1）本实验中需要测位移，则需要刻度尺，电磁打点计时器需要低压交变电源，故选B、C。 （2）实验“探究在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”，采用的科学方法是控制变量法，故选B。 1．在物理学发展史上，伽利略、牛顿等许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献．下列关于力和运动的说法正确的是 A．人在沿直线匀速前进的车厢内竖直向上跳起后，将落在车厢内的起跳点 B．两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，这说明物体受的力越大，运动速度越大 C．汽车刹车时，速度大难以刹停，速度小容易刹停，这说明物体的速度越大，惯性越大 D．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明运动需要力来维持 【答案】A 【解析】人在沿直线匀速前进的车厢内竖直向上跳起后，由于惯性，在水平方向上人保持原来的速度，车的速度不变，故人落在车厢内的起跳点，A正确；两匹马拉车比一匹马拉车跑得快，说明物体受的力越大，加速度越大，速度变化得越快，B错误；惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，C错误；一个运动的物体，如果不再受力了，它将会永远运动下去，D错误。 2．建筑工地上，有时候需要通过抛的方式把砖块从低处送往高处，如图所示为三块砖在空中某时刻的照片，v为砖块该时刻的运动方向，不计空气阻力，则 A．砖块受到的合力为零 B．A砖块对B砖块有向下的压力 C．B砖块对A砖块有向左的摩擦力 D．A、B砖块之间没有摩擦力 【答案】D 【解析】对整体分析可知，砖块在空中运动时，只受重力作用，合力不为零，故A错误；因为只受重力，处于完全失重状态，故砖块间无弹力，也无摩擦力，故B、C错误，D正确。 3．如图所示，一质量为m的物块与车厢的竖直后壁间的动摩擦因数为μ，当该车水平向右做加速运动时，物块恰好沿车厢后壁匀速下滑，重力加速度为g，则车的加速度为 A．g B． C．μg D．μg 【答案】B 【解析】由mg＝μFN及FN＝ma得：a＝，B正确。 4．某消防队员从一平台上跳下，下落1.8 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.6 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为 A．自身所受重力的2倍 B．自身所受重力的4倍 C．自身所受重力的3倍 D．自身所受重力的5倍 【答案】B 【解析】由v2＝2gh、v2＝2ax得，消防队员着地后减速下降的加速度a＝3g， 由牛顿第二定律有FN－mg＝ma，得FN＝4mg，B正确。 5．公交公司为了宣传乘车安全，向社会征集用于贴在公交车上的友情提示语，下面为征集到的其中几条，你认为对惯性的理解正确的是 A．站稳扶好，克服惯性 B．稳步慢行，避免惯性 C．当心急刹，失去惯性 D．谨防意外，惯性恒在 【答案】D 【解析】惯性只与物体的质量有关，所以惯性恒在，选项D正确。 6．如图，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球（m1>m2），两小球原来随车一起运动。当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球 A．一定相碰 B．一定不相碰 C．不一定相碰 D．无法确定 【答案】B 【解析】因小车表面光滑，因此球在水平方向上没有受到外力作用。原来两球与小车有相同速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度不变，所以不会相碰。 7．如下图所示，一木块在小车上随小车一起在水平面上向右做匀速运动，已知小车的上表面光滑，在小车遇到一障碍物的瞬间，木块将 A．向前倾倒 B．向后倾倒 C．仍在车上匀速前进 D．无法判断 【答案】C 【解析】小车与障碍物碰撞时速度为零。木块在水平方向受力为零，因惯性继续向右做匀速运动。 8．为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用 A．a−m图象　　　B．m−a图象 C．a−图象 D．−a图象 【答案】C　 【解析】通过实验探究的是a与m的关系，a－图象是过原点的一条直线。 9．在做探究加速度与力、质量的关系的实验时，下列说法中错误的是 A．应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差 B．可以用天平测出小桶和砂的总质量m1。小车和砝码的总质量m2。根据公式a＝m1g/m2求出小车的加速度 C．处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差 D．处理实验数据时采用a−图象，是为了便于根据图线直观地作出判断 【答案】B　 【解析】实验中应满足A所述的条件，故A正确。实验中加速度不能根据公式求解，故B错误。 画图象时偏离较远的点已舍弃，误差较小，故C正确，采用a－图象，图象为直线，更直观，故D对。 10．下列单位中，属于国际单位制中基本单位的是 A．m/s　　　　B．m/s2 C．N D．kg 【答案】D 【解析】m/s是速度的单位，是根据公式v＝推导出来的，是导出单位，故A错误；m/s2是加速度的单位，是根据公式a＝推导出来的，是导出单位，故B错误；N是力的单位，是由公式F＝ma推导出来的，是导出单位，故C错误；kg是国际基本单位，故D正确。 11．如图为“儿童蹦极”游戏，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳。质量为m的小明静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若小明左侧橡皮绳突然断裂，则橡皮绳断裂瞬间小明的 A．速度不为零 B．加速度方向沿原断裂绳的方向斜向下 C．加速度方向沿垂直于未断裂绳的方向斜向下 D．加速度方向竖直向下 【答案】B 【解析】绳断的瞬间右侧橡皮绳的弹力来不及变化，小孩所受的合力沿断绳的方向斜向下，所以B正确，C、D错；绳断瞬间速度为零，A错误。 12．对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间（　　） A．物体立即获得速度 B．物体立即获得加速度 C．物体同时获得速度和加速度 D．由于物体没来得及运动，所以速度和加速度都为零 【答案】B 【解析】根据牛顿第二定律F＝ma可知，加速度与合力是瞬时对应的关系，合力变化，加速度同时随之变化，当力刚开始作用的瞬间，物体所受的合力立即增大，则立即获得了加速度，而物体由于具有惯性，速度还没有改变，B正确。 13．一个质量为m＝1 kg的小物体放在光滑水平面上，小物体受到两个水平恒力F1＝2 N和F2＝2 N作用而处于静止状态，如图所示现在突然把F1绕其作用点在竖直平面内向上转过53°，F1大小不变，则此时小物体的加速度大小为（sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6）（　　） A．2 m/s2 B．1.6 m/s2 C．0.8 m/s2 D．0.4 m/s2 【答案】C 【解析】开始时两力大小相等，相互平衡；将F1转过53°时，小物体受到的合力为F＝F2－F1cos 53°＝2 N－2×0.6 N＝0.8 N，则由牛顿第二定律可知，小物体的加速度大小为a＝＝ m/s2＝0.8 m/s2，故选项C正确。 14．若恒定合力F使质量为m的物体由静止开始运动，在时间t内移动的距离为x，则2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，在2t时间内移动的距离为（　　） A．2x B．4x C．8x D．16x 【答案】B 【解析】质量为m的物体的加速度为a＝，位移为x＝at2，可解得x＝；当2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，加速度a′＝＝，物体在2t时间内的位移x′＝a′（2t）2，可解得x′＝＝4x，故选项B正确。 15．如图所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0．3，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2 N的恒力，在此恒力作用下（取g＝10 m/s2）（　　） A．物体经10 s速度减为零 B．物体经5 s速度减为零 C．物体速度减为零后将保持静止 D．物体速度减为零后将向右运动 【答案】C 【解析】施加恒力后，物体向左滑动时，水平方向上受到向右的恒力和滑动摩擦力的作用，做匀减速直线运动，滑动摩擦力大小为Ff＝μFN＝μmg＝3 N，故a＝＝5 m/s2，方向向右，物体减速到零所需时间为t＝＝2 s，故A、B错误；物体减速到零后，F＜Ff，将保持静止状态，故C正确，D错误。 16．如图所示，质量为2 kg的物体在水平恒力F的作用下在水平地面上做匀变速直线运动，位移随时间的变化关系为x＝t2＋t，物体与地面间的动摩擦因数为0．4，g取10 m/s2，以下结论不正确的是（　　） A．匀变速直线运动的初速度为1 m/s B．物体的位移为12 m时速度为7 m/s C．水平恒力F的大小为4 N D．水平恒力F的大小为12 N 【答案】C 【解析】根据x＝v0t＋at2对比x＝t2＋t，知v0＝1 m/s，a＝2 m/s2，故A正确；根据v2－v02＝2ax得，v＝＝ m/s＝7 m/s，故B正确；根据牛顿第二定律得，F－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12 N，故C错误，D正确。 17．升降机中弹簧测力计下挂一重物，重物的质量为5 kg，而弹簧测力计的示数为25 N，那么升降机的运动可能是 A．竖直向上匀加速运动 B．竖直向下变加速运动 C．竖直向上匀减速运动 D．竖直向下匀减速运动 【答案】C　 【解析】重物重力为50 N，而测量结果为25 N，故物体处于失重状态，加速度向下，故C有可能；而选项B中，虽然物体也处于失重状态，但弹簧测力计示数不稳定。 18．下列仪器在太空中的国际空间站上能正常使用的有 A．天平 B．温度计 C．单摆 D．水银气压计 【答案】B　 【解析】太空中的国际空间站处于完全失重状态下，在此环境下与重力有关的仪器将不能使用．由重力产生的一切物理现象都会消失。如单摆停摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力、水银气压计失效等，但测力的仪器中弹簧测力计是可以使用的，因为弹簧测力计是根据F＝kx原理制成的，而不是根据重力制成的。在太空中，物体处于完全失重的状态。因此，在太空中天平、水银气压计、单摆就不能正常使用了。故A、C、D错误，B正确。 19．如图所示，一饮料杯装满水，杯子的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将 A．杯同杯中的水的重心将一直上升 B．杯同杯中的水的重心将一直下降 C．将杯同杯中水一起自由下落，则水不会从小孔中流出 D．将杯同杯中水一起自由下落，则水会加速从小孔中流出 【答案】C 【解析】装满水的纸杯和水整体的重心在杯子的中心处，随着水从小孔不断流出，重心位置不断下降，当水流完后，重心又上升至杯子的中心处，故重心的位置先下降后上升，故A、B错误；将杯连同杯中水一起自由下落或竖直上抛时，杯子和水均只受重力，故处于完全失重状态，水和杯子间没有压力，故水不会从小孔流出，故C正确，D错误。故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$