第4章 运动和力（讲义）-2024-2025学年高中物理阶段性复习讲解与训练（人教版2019必修第一册）

第四章《运动和力》知识点专项复习（解析版） •知识点1 牛顿第一定律 •知识点2 实验：探究加速度与力、质量的关系 •知识点3 牛顿第二定律 •知识点4 力学单位制 •知识点5 牛顿运动定律的应用 •知识点6 超重和失重 知识点1：牛顿第一定律 一、伽利略理想斜面实验 1、亚里士多德认为：必须有力物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。 2、伽利略的理想实验 （1）斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。减小第二个斜面的倾角，原来释放时的小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同。当第二个斜面放平，小球将永远运动下去。 （2）实验示意图如下 （3）科学推理 ①若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度。 ②若减小第二个斜面的倾角，则小球仍然会到达相同的高度，不过，在第二个斜面上滚得远些。 ③若将第二个斜面放平(成为水平面)，那么小球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度，将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。 （4）推理结论：力不是维持物体运动的原因。 二、牛顿第一定律 1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态。 2、使用范围：宏观世界中低速运动的物体，在惯性参考系中才适用。 3、对牛顿第一定律的理解 （1）牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，在总结前人的研究成果之上，加之丰富的想而推理得出的一条理想条件下的规律。 （2）牛顿第一定律成立的条件是物体不受任何外力的作用，是理想条件下物体所遵从的规律；在实验情况下，物体所受合外力为零与物体不受任何外力作用是等效的。 （3）牛顿第一定律的意义在于它揭示了一切物体都具有的一种基本属性--惯性，还揭示了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是产生运动的原因，也不是维持物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 三、惯性与质量 1、定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。 2、惯性的量度：惯性的大小与物体运动的速度无关，与物体是否受力无关，仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度。质量大的物体所具有的惯性大，质量小的物体所具有的惯性小。 3、惯性的性质 （1）一切物体都具有惯性，其本质是任何物体都有惯性。 （2）惯性与运动状态无关：不论物体处于怎样的运动状态，惯性总是存在的。当物体本来静止时，它一直“想”保持这种静止状态。当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动。 知识点2 实验：探究加速度与力、质量的关系 1、实验目的 （1）学会用控制变量法研究物理规律。 （2）验证牛顿第二定律。 （3）掌握利用图象处理数据的方法。 2、实验原理：探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量--小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系。 3、实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码。 4、实验步骤 （1）测质量：用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把测量结果记录下来。 （2）仪器安装及平衡摩擦力 ①按下图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力。 ②平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态；这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。 （3）保持小车的质量不变 ①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码。 ②保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4；在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4。 ③重复步骤5三次，得到三条纸带。 ④在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量各个计数点到O计数点间的距离，算出与每条纸带对应的小车加速度的值。 ⑤用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比。 （4）保持小盘和砝码的质量不变：保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点；如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比。 5、注意事项 （1）平衡摩擦力：就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力；在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车施加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动；整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。 （2）实验条件：每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出；只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。 （3）操作顺序：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 6、误差分析 （1）质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。 （2）因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力），存在系统误差；小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小。 （3）平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等。 知识点3 牛顿第二定律 一、牛顿第二定律 1、牛顿第二定律的图像问题 （1）物体质量一定时，受力越大，加速度越大，即a∝F，所以物体的F-a图象是一条直线。 （2）物体受力一定时，它的质量越大，加速度越小，即a∝，所以物体的-a图象是一条直线。 2、牛顿第二定律的内容：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 3、牛顿第二定律的表达式：F合=ma；该表达式只能在国际单位制中成立，因为F合=k•ma，只有在国际单位制中才有k=1；力的单位的定义：使质量为1kg的物体，获得1m/s2的加速度的力，叫做1N，即1N=1kg•m/s2。 4、适用范围： （1）牛顿第二定律只适用于惯性参考系（相对地面静止或匀速直线运动的参考系）。 （2）牛顿第二定律只适用于宏观物体（相对于分子、原子）、低速运动（远小于光速）的情况。 二、实验验证牛顿第二定律 1、实验目的 （1）学会用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系。 （2）掌握灵活运用图象处理问题的方法。 （3）掌握利用图象处理数据的方法。 2、实验原理：本实验中，探究加速度a与力F、质量M的关系，可以先保持F不变，研究a和M的关系，再保持M不变，研究a和F的关系。 3、实验器材：一端有定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线。 4、实验步骤 （1）用天平测出小车的质量M和盘的质量m0，把数值记录下来。 （2）把实验器材安装好。 （3）平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂盘和重物的小车刚好能在斜面上保持匀速直线运动为止。 （4）将盘和重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，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。 （5）保持小车的质量不变，改变盘中重物的质量，重复步骤4，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，将记录的数据填写在表格内。 （6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系中描点，画出相应的图线，探究a与F的关系。 （7）保持盘和重物的质量不变，改变小车的质量（在小车上增减砝码），探究a与M的关系。 知识点4 力学单位制 一、单位制及其基本单位和导出单位 1、单位制：基本单位和导出单位共同组成了单位制。 （1）基本单位：基本物理量的单位；力学中的基本物理量有长度、质量、时间，它们的国际单位分别是米、千克、秒。 （2）导出单位是由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位；有力（N）、速度（m/s）、加速度（m/s2） 等。 2、基本单位与导出单位：基本单位是导出单位的基础，在选定了基本单位之后，由基本单位以相乘、相除的形式构成的单位称为导出单位。 3、单位制的三个常见误区 （1）只用一个符号表示的单位不一定是基本单位。例如，牛顿(N)、焦耳(J)、瓦特(W)等都不是基本单位，而是导出单位。 （2）是国际单位的不一定是基本单位。基本单位只是组成国际单位制的一小部分，在国际单位制中，除七个基本单位以外的单位都是导出单位。 （3）物理量单位之间的关系可能通过相应的物理公式导出，但并不是所有物理量的单位都可以互相导出。 二、单位制在物理学中的应用 1、简化计算过程的单位表达：在解题计算时，已知量均采用国际单位制，计算过程中不用写出各个量的单位，只要在式子末尾写出所求量的单位即可。 2、检验结果的正误：物理公式既反映了各物理量间的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系；因此，在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确，如单位制不对，结果一定错误。 3、判断比例系数的单位：根据公式中物理量的单位关系，可判断公式中比例系数有无单位，如公式F＝kx中k的单位为N/m，Ff＝μFN中，μ无单位，F＝kma中k无单位。 4、比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位统一，再根据值来比较。 知识点5 牛顿运动定律的应用 一、从受力确定运动情况 1、已知物体受力，求解物体的运动情况。 2、解答该类问题的一般步骤 （1）选定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。 （2）根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，求出物体所受的合外力。受力分析和运动情况分析是解决该类问题的两个关键。 （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（即初速度v0），分析运动情况并画出运动草图，选择合适的运动学公式，求出待求的运动学量——任意时刻的速度v、一段运动时间t以及对应的位移x等。 二、从运动情况确定受力 1、已知物体的运动情况，求解物体的受力。 2、解答该类问题的一般步骤 （1）选定研究对象，对研究对象进行运动情况分析和受力分析，并画出运动草图及受力示意图。 （2）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。 （3）根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。 （4）根据力的合成法或正交分解法，由合外力求出待求力或与力有关的量。 三、瞬时加速度及不同模型问题 1、瞬时加速度问题 （1）瞬时加速度问题：牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻前后物体的受力情况及其变化。 （2）两种基本模型 名称 特点 刚性绳模型(细钢 丝、细线、轻杆等) 此类模型的形变属于微小形变，其发生和变化过程时间极短，在物体的受力情况改变(如某个力消失)的瞬间，其形变可随之突变，弹力可以突变 轻质弹簧模型(轻 质弹簧、橡皮绳、 弹性绳等) 此类模型的形变属于明显形变，其发生改变需要一段时间，在瞬时问题中，其弹力的大小不能突变，可看成是不变的 2、连接体模型 （1）连接体：两个或两个以上存在相互作用或有一定关联的物体系统称为连接体，在我们运用牛顿运动定律解答力学问题时经常会遇到。 （2）解连接体问题的基本方法 ①整体法：把两个或两个以上相互连接的物体看成一个整体，此时不必考虑物体之间的作用内力。 ②隔离法：当求物体之间的作用力时，就需要将各个物体隔离出来单独分析；解决实际问题时，将隔离法和整体法交叉使用，有分有合，灵活处理。 3、板块模型 （1）模型概述：一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动，两者之间有相对运动，可能发生同向相对滑动或反向相对滑动。问题涉及两个物体的运动时间、速度、加速度、位移等各量的关系。 （2）板块模型的是哪个基本关系 项目 内容 加速度关系 滑块与滑板保持相对静止，可以用整体法求出它们一起运动的加速度 如果滑块与滑板之间发生相对运动，应采用隔离法分别求出滑块与滑板运动的加速度。应注意发掘滑块与滑板是否发生相对运动等隐含条件 速度关系 滑块与滑板保持相对静止时，二者速度相同，分析清楚此时的摩擦力作用情况 滑块与滑板之间发生相对运动时，二者速度不相同，明确滑块与滑板的速度关系，从而确定滑块与滑板受到的摩擦力情况。应注意摩擦力发生突变的情况 位移关系 滑块和滑板向同一方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之差 滑块和滑板向相反方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之和 4、传送带问题 （1）传送带问题：利用传送带运送物体，涉及摩擦力的判断、物体运动状态的分析、运动学和动力学知识的综合运用问题。 （2）分类：传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。 （3）常见情况分析：（条件说明：传送带以速度v匀速运行，v0为物体进人传送带的初速度） 类型 图示 滑块运动情况 水平传送带 (1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速 (1)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(2)v0<v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速 (1)传送带较短时,滑块一直减速到达左端 (2)传送带较长时,滑块先向左运动,减速到零后再向右运动,再回到右端 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 位移关系 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速(μ>tanθ) (3)可能先以a1加速后再以a2加速(μ<tan θ,a1>a2) 知识点6 超重和失重 一、超重与失重的概念、特点和判断 1、实重和视重 （1）实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。 （2）视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 2、超重、失重和完全失重的比较 现象 实质 超重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体重力的现象 系统具有竖直向上的加速度或加速度有竖直向上的分量 失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体重力的现象 系统具有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量 完全失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零的现象 系统具有竖直向下的加速度，且a=g 二、根据超重或失重状态计算物体的运动情况 1、超重、失重的性质：物体的加速度向上，则物体处于超重状态；物体的加速度向下，则物体处于失重状态。 2、已知物体的重力及视重就可以计算出物体的加速度情况。 3、超重与失重的图像问题分类 （1）F-t图像：将物体的视重随时间变化的情况作成F-t图像，就可以轻松的判断物体的超、失重状态。进而可以求解相关的运动参数。 （2）v-t（或x-t等运动学图像）：通过运动学图像的物理意义间接分析出物体的超、失重状态，并求解相关的运动参数。 知识点1：牛顿第一定律 【典例1】如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静止释放一小球，则小球（　　） A．不可能落在A处 B．不可能落在B处 C．不可能落在C处 D．落在何处取决于车厢的运动情况 【答案】D 【详解】惯性是物体的一种特性，是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。在做匀速直线运动的车厢上，由于具有惯性，小球要保持原来的运动状态，即匀速直线运动状态，所以小球落下的位置在B点；若汽车做匀加速运动，则落在A点，若汽车做匀减速运动，则落在C点，所以落在ABC点都有可能。 故选D。 【典例2】（多选）伽利略理想斜面实验创造性的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。关于伽利略的斜面实验，下列说法正确的是（　　） A．该实验虽然是理想实验，是在思维中进行的，但仍以真实的实验为基础 B．如果斜面粗糙，不论右侧斜面倾角如何，小球也将上升到与释放点等高的位置 C．该实验说明了物体的运动不需要力来维持 D．该实验证明了力是维持物体运动的原因 【答案】AC 【详解】A．该实验完全是理想实验，是在思维中进行的，同时是以斜面实验真实的实验为基础，故A正确； B．如果斜面粗糙，小球会有能量损失，将不能上升到与O点等高的位置，故B错误； CD．该实验说明了物体的运动不需要力来维持，故C正确，D错误。 故选AC。 知识点2：实验：探究加速度与力、质量的关系 【典例3】（23-24高一上·江苏盐城·期末）用图示装置做“探究物体的加速度与力、质量的关系”的实验，下列操作中正确的是（　　） A．电火花打点计时器选用4~6V交流电源 B．平衡摩擦力时将砝码盘通过细线挂在小车上 C．实验中，释放小车与接通打点计时器需同时进行 D．实验中改变小车的质量后，不需要重新平衡摩擦力 【答案】D 【详解】A. 电火花打点计时器选用220V交流电源，故A错误； B. 平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故B错误； C. 实验中，应先接通打点计时器，再释放小车，故C错误； D. 由于平衡摩擦力之后有 故所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量即改变拉小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，故D正确。 故选D。 【典例4】如图1是研究“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。请回答下列问题 (1)为了消除小车与木板之间摩擦力的影响，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，则_______ A．使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 B．在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板 C．在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速直线运动 (2)在实验中得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点的时间间隔为T，且间距、、、、、已量出，为减小实验误差，则小车加速度的表达式为 。 (3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度与所受外力 F的关系。他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到两条图线，如图3所示。图线中在轨道倾斜情况下得到的是 （填“①”或“②”），其图线没过坐标原点的原因是： 。 【答案】(1)C (2) (3) ① 平衡摩擦力过度 【详解】（1）为了消除小车与木板之间摩擦力的影响，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速直线运动。 故选C。 （2）小车做匀加速直线运动，有 解得 （3）[1][2]轨道倾斜时，当外力F为零时，其加速度并不为零，则①满足其图像，其图像未过原点是因为其平衡摩擦力过度。 知识点3：牛顿第二定律 【典例5】如图所示，一光滑的球装在一密闭的盒子里，球刚好与盒子的各壁相接触，现将盒子竖直向上抛出，最后回到抛出点，若空气阻力大小与速率的平方成正比，则（　　） A．在上升过程中，球对盒子上表面有向上的作用力 B．在上升过程中，球与盒子上下表面都无作用力 C．在下降过程中，球与盒子之间有作用力，且作用力在变小 D．从抛出到回到抛出点的过程中，球与盒子之间始终有作用力 【答案】A 【详解】AB．在上升过程中，对整体，根据牛顿第二定律 可得 对球，根据牛顿第二定律 解得 方向竖直向下，根据牛顿第三定律，在上升过程中，球对盒子上表面有向上的作用力，故A正确，B错误； C．在下降过程中，对整体，根据牛顿第二定律 可得 对球，根据牛顿第二定律 解得 在下降过程中，球的速度逐渐增大，空气阻力大小与速率的平方成正比，则空气阻力逐渐增大，球与盒子之间有作用力，且作用力在变大，故C错误； D．从抛出到回到抛出点的过程中，当球位于最高点时，球与盒子之间没有作用力，故D错误。 故选A。 【典例6】（多选）如图所示，底面粗糙、质量为m、倾角为的斜面体放置在粗糙水平面上，斜面体的右上角安装有轻质定滑轮，带有轻质定滑轮的物块放置在斜面体的光滑斜面上，轻质细线跨越这两个定滑轮，上端连接在天花板上，下端悬挂一质量为m的小球，整个系统处于静止状态时，物块与天花板间的细线成竖直状态，两定滑轮间的细线与斜面平行，不计细线与滑轮间的摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．水平面对斜面的支持力大小为4mg B．水平面对斜面的摩擦力水平向左 C．剪断绳子的瞬间，水平面对斜面的支持力小于4mg D．剪断绳子的瞬间，若斜面移动，斜面与物块加速度的水平分量之比小于3 【答案】ACD 【详解】AB．根据题意，对小球受力分析，由平衡条件可得，绳子的拉力 对物块受力分析，沿斜面体斜面方向有 解得 对整体受力分析，水平方向不受力，则水平面对斜面的摩擦力为零，竖直方向上有 解得 即水平面对斜面的支持力大小为4mg，故A正确，B错误； CD．剪断绳子的瞬间，绳子拉力消失，对物块受力分析，如图所示 有平衡条件可得 沿斜面体斜面方向上有 解得 物块加速度的水平分量为 对物块受力分析，如图所示 由牛顿第三定律可知 竖直方向上有 解得 若斜面移动，水平方向上有 解得 则有 故CD正确。 故选ACD。 【典例7】某实验研究小组在实验室利用如图甲所示的实验装置测量物块与木板间的动摩擦因数。将一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，在长木板的旁边固定有刻度尺，物块通过细线跨过定滑轮与砂桶相连，多次改变砂桶的质量（并测出砂桶的质量m），每次都让物块从同一位置由静止释放，利用手机计时器测出物块运动相同距离L（用长木板旁边的刻度尺读出）所用的时间t，记录多组m、t的数据，已知重力加速度为g，请你回答以下问题： (1)研究小组认为细线拉力大小近似等于砂桶的重力，则需要满足物块的质量 （选填“远大于”或者“远小于”）砂桶的质量； (2)利用记录的数据作出图像如图乙，若图线与横轴的交点坐标为，与纵轴的交点坐标为，则物块与木板间的动摩擦因数为 ；物块的质量为 。（请用题目中所给的字母符号如来表示） 【答案】(1)远大于 (2) 【详解】（1）以物块为对象，有 以沙桶为对象，有 联立可得 可知要使细线的拉力大小近似等于所挂沙桶的总重力，则需要满足物块的质量远大于砂桶的质量； （2）[1] [2]由于物块做初速度为零的匀加速直线运动，则有 得 ① 由牛顿第二定律得 ② 由①②解得 结合图像得 解得 【典例8】（23-24高一上·江苏无锡·期末）用两根细线a、b和一根轻弹簧c将质量均为m的两个小球1和2连接，并悬挂如图所示．两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，弹簧c水平．求； （1）细线a与弹簧c分别对小球1和2的拉力大小； （2）细线b对小球2的拉力大小； （3）剪断细线b的瞬间，小球1和小球2的加速度大小， 【答案】（1），；（2）；（3）见解析 【详解】（1）对小球1与2组成的整体分析，由平衡条件可得 解得 （2）对小球2分析：细线对小球2的拉力大小 解得 （3）剪断细线b的瞬间，小球1所受合力为 剪断细线b的瞬间，弹簧c上的力不变，则有小球2受合力为 解得加速度的大小 知识点4：力学单位制 【典例9】能量密度是指单位体积内所包含的能量，若用国际单位制中的基本单位来表示它的单位，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】能量密度是指单位体积内所包含的能量，能量的单位是J，体积的单位是，则 故能量密度的单位用国际单位制中的基本单位来表示为。 故选D。 【典例10】（23-24高一上·河北保定·期末）（多选）关于力学单位制，下列说法正确的是（　　） A．基本单位和导出单位一起组成了一个单位制 B．加速度是物理学中基本单位所对应的物理量 C．、、都是导出单位 D．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是 【答案】AD 【详解】A．国际单位制由基本单位和导出单位组成，故A正确； B．三个力学基本物理量分别是长度、质量、时间，它们的单位分别为m、kg、s，加速度不是物理学中基本单位所对应的物理量，故B错误； C．kg是基本单位，m/s、N是导出单位，故C错误； D．牛顿第二定律表达式为 F=kma 只有在国际单位制中，k才取1，表达式才能写成 F=ma 故D正确。 故选AD。 知识点5：牛顿运动定律的应用 【典例11】（23-24高一上·天津·期末）在大型物流货场，广泛的应用着传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将货物放在传送带的最上端A处，经过1.2s到达传送带的最下端B处。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图乙所示，已知重力加速度。由v~t图像可知（　　） A．传送带两端的距离为2.4m B．货物与传送带的动摩擦因数为0.4 C．传送带的倾斜角度为30° D．运送过程中，货物相对传送带的位移为0.8m 【答案】D 【详解】BC．由图象可知，货物在传送带上先做的匀加速直线运动，货物所受摩擦力方向沿传送带向下，则 0.2s后做的匀加速直线运动，货物所受摩擦力方向沿传送带向上，则 联立解得 ， 故BC错误； AD．在图象中，面积代表位移的大小，则货物位移为 皮带位移为 货物相对传送带的位移 故A错误，D正确。 故选D。 【典例12】（多选）起重机将一重物由静止竖直提起。传感器测得此过程中不同时刻重物的速度与对轻绳的拉力，得到如图所示的关系图线，线段与轴平行，线段的延长线过坐标原点。重物速度增加到时开始做匀速运动。图中、、、都是已知量，重力加速度为，不计阻力。则（　　） A．重物的质量是 B．重物的质量是 C．重物在段做匀加速运动 D．重物在段运动时间是 【答案】BD 【详解】A B．根据题意可知，速度增加到，物体开始做匀速运动，则有 解得重物的质量为 故A错误，B正确； C．从过程，增大，拉力减小，根据牛顿第二定律可知 得 重物的加速度逐渐减小，则重物在段做变加速运动，故C错误； D．重物在段，不变，拉力不变，由牛顿第二定律得 重物的加速度 重物做匀加速度直线运动，重物在段运动时间是 故D正确。 故选BD。 【典例13】（23-24高一上·江苏无锡·期末）如图甲所示，粗糙水平地面上有一质量M=6kg的足够长木板B，将一质量m=2kg的小物块A（视为质点）轻放在木板B的右端，从t=0时刻起对B施加一水平向右的水平恒力F，经过t=4s后撤去恒力F，用传感器测得A、B的速度-时间图像如图乙所示，取g=10m/s2。求： （1）A、B间的动摩擦因数μ1； （2）B与地面间的动摩擦因数μ2，恒力F的大小； （3）A、B均停止运动后A到B右端的距离L。 【答案】（1）0.1；（2）0.35；45N；（3）5.38m 【详解】（1）物块A在B上做加速运动，加速度为 根据 可得 μ1=0.1 （2）力F作用于木板B时的加速度 由牛顿第二定律 撤去F后木板B的加速度大小 由牛顿第二定律 联立解得 μ2=0.35 F=45N （3）由图像可知5s时AB速度相等v=5m/s，此时A相对B向后的位移，即A距离B右端的距离为 AB速度相等以后，A做减速运动，加速度为；B减速运动的加速度 速度减为零时的位移 A速度减为零时的位移 A、B均停止运动后A到B右端的距离 知识点6：超重和失重 【典例14】在电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然绳子断了，由此可以判断电梯此时的运动情况是（　　） A．电梯可能是加速上升 B．电梯可能是减速上升 C．电梯可能是匀速上升 D．电梯的加速度方向一定向下 【答案】A 【详解】D．突然绳子断了，表明细绳的弹力突然增大，即细绳的弹力大于重力，即电梯的加速度方向向上故D错误； ABC．由于电梯的初速度为0，加速度方向向上，可知，电梯可能是加速上升，故A正确，BC错误。 故选A。 【典例15】（23-24高一上·山东潍坊·期末）（多选）为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上连续做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，绘制出压力随时间变化的图线如图所示，下列关于该同学受力和运动的分析正确的是（    ） A．从a到b的过程，先失重后超重 B．从a到c的过程，蹲下一次，站起一次 C．从a到c的过程，在b处的速度最大 D．从d到e过程，在做“站起”的动作 【答案】CD 【详解】A．从a到b的过程，力传感器对同学的支持力一直小于同学的重力，同学处于失重状态，故A错误； BD．同学在下蹲过程中先向下加速再向下减速，即先失重后超重，起立过程中先向上加速再向上减速，即先超重后失重，可知从a到c的过程，在做“下蹲”的动作，从d到e过程，在做“站起”的动作，故B错误，D正确； C．从a到b的过程，同学在下蹲过程中向下加速，从b到c的过程，同学在下蹲过程中向下减速，故在b处的速度最大，故C正确。 故选CD。 【典例16】（2023高一上·新疆乌鲁木齐·期末）如图所示，一个质量M=50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，测力计下挂着一个质量m=5kg的物体A当升降机向上运动时，他看到弹簧测力计的示数为35N，g=10m/s2。求： （1）升降机的加速度； （2）此时人对地板的压力。 【答案】（1）3 m/s2，方向向下；（2）350N 【详解】（1）当升降机向上运动时，他看到弹簧测力计的示数为35N，根据牛顿第二定律有 解得 方向向下 （2）对人根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律可知人对地板的压力为350N。 一、单选题 1．（23-24高一上·四川攀枝花·期末）关于做变速直线运动的物体，下列说法中正确的是（　　） A．加速度越大时，速度也一定越大 B．速度变化量变大时，加速度也一定变大 C．合外力增大时，速度也一定增大 D．合外力增大时，加速度也一定增大 【答案】D 【详解】A．根据加速度定义式有 可知，加速度越大时，速度的变化率越大，速度不一定越大，故A错误； B．根据加速度的定义式可知，速度变化量变大时，当经历时间也很大时，加速度可能变小，故B错误； CD．根据牛顿第二定律可知，合外力增大时，加速度一定增大，根据加速度定义式可知，此时，速度不一定增大，故C错误，D正确。 故选D。 2．（22-23高一上·上海·期末）关于物体的惯性正确的说法是（　　） A．只有静止或匀速直线运动的物体才有惯性 B．物体在任何情况下都有惯性 C．加速运动的物体没有惯性 D．只有在起动或制动时，物体才有惯性 【答案】B 【详解】质量是惯性大小的量度，物体在任何情况下都有惯性，故ACD错误，B正确。 故选B。 3．（23-24高一上·贵州毕节·期末）下列单位中，不属于国际单位制中基本单位的是（　　） A．摩尔（mol） B．秒（s） C．牛顿（N） D．安培（A） 【答案】C 【详解】国际单位制基本单位有米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉。不属于国际单位制中基本单位的是牛顿（N）。 故选C。 4．（23-24高一上·山东青岛·期末）2023年3月31日，由中车自主研制的国内首套高温超导电动磁悬浮系统完成首次悬浮运行，其运行速度可达600km/h，且能够真正实现“快起快停”，如图是系统启动过程中的v-t图像。关于该系统，下列说法正确的是（    ） A．由图可知，系统启动过程中加速度越来越大 B．系统运行速度很大，所以惯性很大 C．系统能“快起快停”，意味着起、停过程中加速度较大 D．系统是悬浮运行，运行时不会受到阻力 【答案】C 【详解】A．图像的斜率等于加速度，由图可知，系统启动过程中加速度越来越小，选项A错误； B．惯性只与质量有关，与速度无关，选项B错误； C．系统能“快起快停”，意味着起、停过程中加速度较大，选项C正确； D．系统是悬浮运行，运行时受到阻力较小，但仍有阻力，选项D错误。 故选C。 5．（23-24高一上·广东潮州·期末）一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中到时间段图像为直线。则以下说法正确的是（    ） A．时间内，乘客处于超重状态 B．时间内，乘客处于失重状态 C．时间内，乘客处于超重状态 D．时间内，乘客的速度一直增大 【答案】A 【详解】AB．一名乘客乘坐电梯竖直上升，位移x与时间t的图像斜率表示速度，由图可知时间内，乘客向上加速，乘客处于超重，故A正确，B错误； C．由图可知时间内，斜率不变，乘客做匀速直线运动，乘客处于平衡态，故C错误； D．由图可知时间内，斜率减小，乘客向上做减速运动，速度减小，故D错误。 故选A。 6．（22-23高一上·全国·期末）如图所示，在建筑工地，建筑工人用两手对称水平施力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度a竖直向上匀加速搬起，其中A、B的质量均为m，水平作用力为F，A、B之间的动摩擦因数为μ，在此过程中，A、B间的摩擦力为（　　） A． B． C．0 D． 【答案】C 【详解】设手与物体间的摩擦力为f，方向向上，对A、B整体分析，根据牛顿第二定律，有 再隔离A分析，根据牛顿第二定律，有 联立解得 故选C。 7．（22-23高一上·全国·期末）如图，在密封的盒子内装有一个质量为m的金属球，球刚能在盒内自由活动，若将盒子在空气中竖直向上抛出，则抛出后上升、下降的过程中，以下说法正确的是（　　） A．如果空气阻力可忽略，上升时对盒顶有压力，下降时对盒底有压力 B．如果空气阻力不可忽略，则上升、下降均对盒底有压力 C．如果空气阻力不可忽略，上升时对盒顶有压力，下降时对盒底有压力 D．无论空气阻力是否可以忽略，上升、下降对盒均有压力 【答案】C 【详解】A．若空气阻力可忽略时，在整个过程中，对整体法分析可知：加速度为g，再对小球，根据牛顿第二定律可知，小球只能受重力，所以上升、下降对盒均无压力，故A错误； BCD．如果空气阻力不可忽略，上升时，盒子受到向下的重力和向下的空气阻力，加速度大于g。对球由牛顿第二定律知 N为球受到盒子顶部的压力，由牛顿第三定律知上升时对盒顶有压力；同理分析，下降时，球的加速度为 则由 N为盒子底部对球的支持力，由牛顿第三定律知下降时对盒底有压力，故BD错误，C正确。 故选C。 8．（23-24高一上·天津·期末）频闪照相技术是每隔相同的时间间隔曝光一次，从而在同一张底片上记录下物体在各个时刻的运动位置，然后分析物体运动情况的一种手段。如图所示，将一质量为m的小球靠近砖墙面竖直向上抛出，图甲是上升时的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，O是小球运动的最高点。甲、乙两次的闪光频率相同，重力加速度为g。假设小球所受阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为（　　） A．mg B． C． D． 【答案】B 【详解】设每块砖的厚度是d，向上运动上运动时 9d-3d=aT2① 向下运动时 3d-d=a′T2② 联立①②得 ③ 根据牛顿第二定律，向上运动时 mg+f=ma④ 向下运动时 mg-f=ma′⑤ 联立③④⑤得 故选B。 9．（23-24高一上·天津·期末）如图所示，两个完全相同的匀质木块A和B，质量均为m，紧挨着并排放在光滑水平桌面上，A、B间的接触面与水平面成θ角，接触面光滑。可以对A施加一个水平向右的作用力，使A、B相对静止做加速运动，加速度为；也可以对B施加一个水平向左的作用力，使A、B相对静止做加速运动，加速度为。已知重力加速度为g，以下说法正确的是（　　） A．的最大值大于的最大值 B．的最大值大于的最大值 C．的最大值等于gtanθ D．的最大值等于gtanθ 【答案】CD 【详解】把A、B当成整体，分别满足 推A时，A、B恰相对静止时，地面对B无作用力，对B受力分析，如图所示 满足 A、B的加速度 推B时，A、B恰相对静止时，地面对B无作用力，对B受力分析，如图所示 解得 故AB错误，CD正确。 故选CD。 10．（23-24高一上·江苏盐城·期末）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某研究小组利用如图1所示实验装置，在满足所挂钩码质量远小于小车质量的前提下，进行实验数据测量、计算和分析。 根据测量数据，作出小车的加速度随细线拉力变化的图线，如图2所示。你认为在实验过程中可能存在的问题是（    ） A．先释放小车，后接通电源 B．补偿阻力时木板右端垫得不够高 C．先接通电源，后释放小车 D．电源电压过高造成小车加速度测量值偏大 【答案】B 【详解】根据图2可知，当拉力达到一定数值时，小车才有加速度，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，则在实验过程中可能存在的问题是补偿阻力时木板右端垫得不够高。 故选B。 二、多选题 11．（23-24高一上·四川德阳·期末）跳绳运动是众人在一根环摆的绳中做各种跳跃动作的运动游戏。如图所示，运动员在跳绳的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．运动员离开地面向上运动的是因为她受到向上的冲力作用 B．运动员向上运动的原因是运动员受到地面的支持力大于运动员给地面的压力 C．运动员下蹲时，她对地面的压力先小于她的重力，后大于她的重力 D．运动员受到地面的支持力等于她对地面的压力 【答案】CD 【详解】A．运动员离开地面向上运动是因为运动员在起跳一瞬间具有初速度，运动员只受重力，A错误； BD．由牛顿第三定律可知，运动员受到地面的支持力等于运动员给地面的压力，B错误、D正确。 C．运动员下蹲时，运动员先加速后减速，根据力与运动的规律可知，地面对运动员的支持力先小于重力，后大于重力，即她对地面的压力先小于她的重力，后大于她的重力，C正确； 故选CD。 12．（21-22高一上·河南南阳·期末）在粗糙水平地面上，有一质量为的物体做直线运动，从时刻起受水平恒力F的作用，经一段时间后撤去力F，物体运动的图像如图所示，取重力加速度大小，下列说法正确的是（    ） A．F的大小为 B．F在物体上的作用时间为 C．物体末回到起始位置 D．物体与水平地面间的动摩擦因数为0.3 【答案】AB 【详解】BD．撤去力F后，物体受到摩擦力作用，做匀减速运动，故F在物体上的作用时间为，内，物体的加速度大小为 根据牛顿第二定律 解得物体与水平地面间的动摩擦因数为 故B正确，D错误； A．内，物体的加速度大小为 根据牛顿第二定律 解得 故A正确； C．图像与坐标值围成的面积表示位移，内，物体的位移为 故物体末物体没有回到起始位置，故C错误。 故选AB。 13．（23-24高一上·天津·期末）如图所示，斜面置于粗糙水平面上，物块A和B的接触面是水平的，两物块保持相对静止一起沿粗糙斜面加速下滑，在两物块下滑过程中，斜面始终保持静止不动，以下说法正确的是（　　） A．物块A对物块B的摩擦力方向为水平向右 B．斜面对物块B的摩擦力方向为沿斜面向上 C．斜面对地面的摩擦力方向为水平向左 D．地面对斜面的支持力大小等于斜面的重力 【答案】AB 【详解】A．对物体A受力分析，受重力、支持力和摩擦力，由于A加速度向左下方，故合力向左下方，故B对A的摩擦力方向为水平向左，物块A对物块B的摩擦力方向为水平向右，故A正确； B．物块B沿斜面加速下滑，斜面对物块B的摩擦力方向为沿斜面向上，故B正确； C．对A、B、斜面体整体，其中AB所受合力向左，斜面所受合力为零，故A、B、斜面体合力向左，故地面的摩擦力水平向左，斜面对地面的摩擦力方向为水平向右，故C错误； D．竖直方向上，斜面受到AB对其竖直向下的作用力，地面对斜面的支持力大小大于斜面的重力，故D错误。 故选AB。 14．（24-25高一上·全国·期末）如图所示，光滑斜面体固定在水平面上，倾角为，轻弹簧下端连接A物体，A物体质量为，上表面水平且粗糙，弹簧劲度系数为，重力加速度为，初始时A保持静止状态，在A的上表面轻轻放一个与A质量相等的B物体，随后两物体一起运动，则（    ） A．当B放在A上的瞬间，A、B的加速度为 B．当B放在A上的瞬间，A对B的摩擦力为零 C．A和B一起下滑距离时，A和B的速度达到最大 D．当B放在A上的瞬间，A对B的支持力大于 【答案】AC 【详解】A．将B放在A上前，以A为研究对象受力分析，根据平衡条件得弹簧弹力 当B放在A上的瞬间，以A、B整体为研究对象受力分析，整体所受合外力 可得整体的加速度 故A正确。 B．当B放在A上瞬间时，B具有沿斜面向下的加速度，可将B的加速度沿水平方向和竖直方向分解，B的加速度有水平方向的分量，重力与支持力在竖直方向，故可知此加速度水平分量由A对B的摩擦力提供，故B错误。 D．B的加速度有竖直方向的分量，且竖直向下，故可知，A对B的支持力与B的重力的合力竖直向下，故A对B的支持力小于B的重力，故D错误。 C．A、B一起下滑时，弹簧弹力增大，共同下滑的加速度减小，故当加速度减小至0时，A、B具有最大速度，此时有 可得弹簧弹力 所以共同下滑的距离 故C正确。 故选AC。 三、实验题 15．（23-24高一上·四川泸州·期末）同学们实验室中进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验。甲组同学用如图1的装置进行实验。 (1)实验中关于“消除摩擦力”的正确操作是图中的 （“A”或“B”）； (2)小车质量一定，研究加速度与力的关系时，该同学根据测得的数据作出a-F图像，如图发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，可能的原因是______。 A．不过原点的原因是消除阻力时，木板的倾斜角度过大 B．不过原点的原因是消除阻力时，木板的倾斜角度过小 C．末端发生弯曲的原因是小车质量较大 D．末端发生弯曲的原因是所挂钩码的质量较大 (3)乙组同学设计了如下图的实验探究当物体质量一定时，其运动的加速度与合外力之间的关系。由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离为L，测得遮光条宽度为d． ①该实验小组在做实验时，将滑块从图中所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间，遮光条通过光电门2的时间，则滑块的加速度的表达式a= （以上表达式均用题中所给字母表示）； ②利用该装置做实验， （选填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力 【答案】(1)B (2)BD (3) 不需要 【详解】（1）关于“消除摩擦力”的原理是利用小车的重力沿倾斜长木板向下的分力平衡小车运动中受到的阻力，因此不用挂盘和砝码，正确操作是图中的B。 （2）AB．a-F图像不过原点，由图像可知，当小车受到的拉力不是零时，小车的加速度仍是零，其原因是没有消除摩擦力或消除摩擦力不够，即木板的倾斜角度过小，A错误，B正确； CD．由实验装置可知，当盘和砝码的质量远小于小车的质量时，就近似认为盘和砝码的重力大小等于对小车的拉力，末端发生弯曲的原因是盘和砝码的质量不是远小于小车的质量，即所挂钩码的质量较大，C错误，D正确。 故选BD。 （3）[1]由题意可知，滑块经光电门1和2时的速度大小分别为 由速度位移关系公式可得滑块的加速度的表达式 [2]实验探究当物体质量一定时，其运动的加速度与合外力之间的关系。由于气垫导轨的摩擦力很小，可以忽略不计，因此利用该装置做实验不需要平衡摩擦力。 四、解答题 16．（21-22高一上·广西玉林·期末）如图所示，质量为2kg的物体静止放在水平地面上，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。给物体施加一个与水平面成角斜向上的拉力F＝5N的作用，，，。求： （1）画出小球的受力分析示意图； （2）物体与地面间的摩擦力大小； （3）物体的加速度大小； （4）若经过5s撤去拉力F，物体的滑行距离。 【答案】（1）见解析；（2）；（3）；（4） 【详解】（1）受力如图 （2）竖直方向受力平衡，有 物体与地面间的摩擦力大小为 联立，解得 （3）水平方向，由牛顿第二定律可得 解得 （4）物体能滑行的距离为 17．（23-24高一上·湖南株洲·期末）无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞机，目前正得到越来越广泛的应用。某无人机的质量为20kg，从地面由静止开始匀加速向上起飞，经过4s离地高度h=48m，g取10m/s2。 （1）求无人机匀加速上升时加速度的大小。 （2）若无人机离地48m时开始悬停，此时发动机突然停止提供升力，忽略空气阻力，三秒后无人机离地面多远？ （3）上升过程中无人机是超重还是失重？若无人机恒受到10N的空气阻力，则无人机提供的升力是多少？ 【答案】（1）6m/s2；（2）3m；（3）超重，330N 【详解】（1）根据运动学公式可得 解得无人机匀加速上升时加速度的大小为 （2）无人机离地48m时开始悬停，发动机突然停止提供升力，则无人机做自由落体运动，则有 可知三秒后无人机离地面高为 （3）上升过程中，无人机的加速度向上，处于超重状态；根据牛顿第二定律可得 解得无人机提供的升力为 18．（24-25高一上·全国·期末）滑板车是很多儿童喜爱的运动工具。如图所示是某儿童做直线滑行练习时的情境，他右脚踩在滑板上，左脚间断性地蹬地使车前进。该儿童与滑板车的总质量，设儿童脚蹬地产生的水平向前的动力F恒为120N，儿童和滑板车受到的阻力f恒为40N。儿童蹬地1s获得初速度，此后开始周期性运动，收起左脚让车自由滑行，再用脚蹬地，接着又让车自由滑行，后脚蹬地如此循环。求： (1)儿童减速运动和加速运动时的加速度大小和； (2)的值； (3)儿童运动很长一段时间内的平均速度大小。 【答案】(1)； (2)1s (3)1.5m/s 【详解】（1）儿童减速运动时的加速度大小 儿童加速运动时的加速度大小 （2）减速过程的初速度等于加速过程的末速度，则有 解得 （3）儿童运动很长一段时间内的平均速度等于儿童开始周期性运动时一个周期内的平均速度。取一个周期1~2.5s进行研究。儿童在1s末的速度大小 在2s末的速度大小 在2.5s末的速度大小 则1~2s内与2~2.5s内儿童的平均速度大小 则1~2.5s内儿童的平均速度大小为1.5m/s，即儿童运动很长一段时间内的平均速度大小 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章《运动和力》知识点专项复习（原卷版） •知识点1 牛顿第一定律 •知识点2 实验：探究加速度与力、质量的关系 •知识点3 牛顿第二定律 •知识点4 力学单位制 •知识点5 牛顿运动定律的应用 •知识点6 超重和失重 知识点1：牛顿第一定律 一、伽利略理想斜面实验 1、亚里士多德认为：必须有力物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。 2、伽利略的理想实验 （1）斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。减小第二个斜面的倾角，原来释放时的小球滚动的距离增大，但所达到的高度相同。当第二个斜面放平，小球将永远运动下去。 （2）实验示意图如下 （3）科学推理 ①若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度。 ②若减小第二个斜面的倾角，则小球仍然会到达相同的高度，不过，在第二个斜面上滚得远些。 ③若将第二个斜面放平(成为水平面)，那么小球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度，将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。 （4）推理结论：力不是维持物体运动的原因。 二、牛顿第一定律 1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态。 2、使用范围：宏观世界中低速运动的物体，在惯性参考系中才适用。 3、对牛顿第一定律的理解 （1）牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，在总结前人的研究成果之上，加之丰富的想而推理得出的一条理想条件下的规律。 （2）牛顿第一定律成立的条件是物体不受任何外力的作用，是理想条件下物体所遵从的规律；在实验情况下，物体所受合外力为零与物体不受任何外力作用是等效的。 （3）牛顿第一定律的意义在于它揭示了一切物体都具有的一种基本属性--惯性，还揭示了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是产生运动的原因，也不是维持物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 三、惯性与质量 1、定义：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。 2、惯性的量度：惯性的大小与物体运动的速度无关，与物体是否受力无关，仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度。质量大的物体所具有的惯性大，质量小的物体所具有的惯性小。 3、惯性的性质 （1）一切物体都具有惯性，其本质是任何物体都有惯性。 （2）惯性与运动状态无关：不论物体处于怎样的运动状态，惯性总是存在的。当物体本来静止时，它一直“想”保持这种静止状态。当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度做匀速直线运动。 知识点2 实验：探究加速度与力、质量的关系 1、实验目的 （1）学会用控制变量法研究物理规律。 （2）验证牛顿第二定律。 （3）掌握利用图象处理数据的方法。 2、实验原理：探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量--小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系。 3、实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码。 4、实验步骤 （1）测质量：用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把测量结果记录下来。 （2）仪器安装及平衡摩擦力 ①按下图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力。 ②平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态；这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。 （3）保持小车的质量不变 ①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码。 ②保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4；在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4。 ③重复步骤5三次，得到三条纸带。 ④在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量各个计数点到O计数点间的距离，算出与每条纸带对应的小车加速度的值。 ⑤用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比。 （4）保持小盘和砝码的质量不变：保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点；如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比。 5、注意事项 （1）平衡摩擦力：就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力；在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车施加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动；整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。 （2）实验条件：每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出；只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。 （3）操作顺序：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 6、误差分析 （1）质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。 （2）因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力），存在系统误差；小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小。 （3）平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等。 知识点3 牛顿第二定律 一、牛顿第二定律 1、牛顿第二定律的图像问题 （1）物体质量一定时，受力越大，加速度越大，即a∝F，所以物体的F-a图象是一条直线。 （2）物体受力一定时，它的质量越大，加速度越小，即a∝，所以物体的-a图象是一条直线。 2、牛顿第二定律的内容：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 3、牛顿第二定律的表达式：F合=ma；该表达式只能在国际单位制中成立，因为F合=k•ma，只有在国际单位制中才有k=1；力的单位的定义：使质量为1kg的物体，获得1m/s2的加速度的力，叫做1N，即1N=1kg•m/s2。 4、适用范围： （1）牛顿第二定律只适用于惯性参考系（相对地面静止或匀速直线运动的参考系）。 （2）牛顿第二定律只适用于宏观物体（相对于分子、原子）、低速运动（远小于光速）的情况。 二、实验验证牛顿第二定律 1、实验目的 （1）学会用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系。 （2）掌握灵活运用图象处理问题的方法。 （3）掌握利用图象处理数据的方法。 2、实验原理：本实验中，探究加速度a与力F、质量M的关系，可以先保持F不变，研究a和M的关系，再保持M不变，研究a和F的关系。 3、实验器材：一端有定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线。 4、实验步骤 （1）用天平测出小车的质量M和盘的质量m0，把数值记录下来。 （2）把实验器材安装好。 （3）平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂盘和重物的小车刚好能在斜面上保持匀速直线运动为止。 （4）将盘和重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，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。 （5）保持小车的质量不变，改变盘中重物的质量，重复步骤4，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，将记录的数据填写在表格内。 （6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系中描点，画出相应的图线，探究a与F的关系。 （7）保持盘和重物的质量不变，改变小车的质量（在小车上增减砝码），探究a与M的关系。 知识点4 力学单位制 一、单位制及其基本单位和导出单位 1、单位制：基本单位和导出单位共同组成了单位制。 （1）基本单位：基本物理量的单位；力学中的基本物理量有长度、质量、时间，它们的国际单位分别是米、千克、秒。 （2）导出单位是由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位；有力（N）、速度（m/s）、加速度（m/s2） 等。 2、基本单位与导出单位：基本单位是导出单位的基础，在选定了基本单位之后，由基本单位以相乘、相除的形式构成的单位称为导出单位。 3、单位制的三个常见误区 （1）只用一个符号表示的单位不一定是基本单位。例如，牛顿(N)、焦耳(J)、瓦特(W)等都不是基本单位，而是导出单位。 （2）是国际单位的不一定是基本单位。基本单位只是组成国际单位制的一小部分，在国际单位制中，除七个基本单位以外的单位都是导出单位。 （3）物理量单位之间的关系可能通过相应的物理公式导出，但并不是所有物理量的单位都可以互相导出。 二、单位制在物理学中的应用 1、简化计算过程的单位表达：在解题计算时，已知量均采用国际单位制，计算过程中不用写出各个量的单位，只要在式子末尾写出所求量的单位即可。 2、检验结果的正误：物理公式既反映了各物理量间的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系；因此，在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确，如单位制不对，结果一定错误。 3、判断比例系数的单位：根据公式中物理量的单位关系，可判断公式中比例系数有无单位，如公式F＝kx中k的单位为N/m，Ff＝μFN中，μ无单位，F＝kma中k无单位。 4、比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位统一，再根据值来比较。 知识点5 牛顿运动定律的应用 一、从受力确定运动情况 1、已知物体受力，求解物体的运动情况。 2、解答该类问题的一般步骤 （1）选定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。 （2）根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，求出物体所受的合外力。受力分析和运动情况分析是解决该类问题的两个关键。 （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（即初速度v0），分析运动情况并画出运动草图，选择合适的运动学公式，求出待求的运动学量——任意时刻的速度v、一段运动时间t以及对应的位移x等。 二、从运动情况确定受力 1、已知物体的运动情况，求解物体的受力。 2、解答该类问题的一般步骤 （1）选定研究对象，对研究对象进行运动情况分析和受力分析，并画出运动草图及受力示意图。 （2）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。 （3）根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。 （4）根据力的合成法或正交分解法，由合外力求出待求力或与力有关的量。 三、瞬时加速度及不同模型问题 1、瞬时加速度问题 （1）瞬时加速度问题：牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻前后物体的受力情况及其变化。 （2）两种基本模型 名称 特点 刚性绳模型(细钢 丝、细线、轻杆等) 此类模型的形变属于微小形变，其发生和变化过程时间极短，在物体的受力情况改变(如某个力消失)的瞬间，其形变可随之突变，弹力可以突变 轻质弹簧模型(轻 质弹簧、橡皮绳、 弹性绳等) 此类模型的形变属于明显形变，其发生改变需要一段时间，在瞬时问题中，其弹力的大小不能突变，可看成是不变的 2、连接体模型 （1）连接体：两个或两个以上存在相互作用或有一定关联的物体系统称为连接体，在我们运用牛顿运动定律解答力学问题时经常会遇到。 （2）解连接体问题的基本方法 ①整体法：把两个或两个以上相互连接的物体看成一个整体，此时不必考虑物体之间的作用内力。 ②隔离法：当求物体之间的作用力时，就需要将各个物体隔离出来单独分析；解决实际问题时，将隔离法和整体法交叉使用，有分有合，灵活处理。 3、板块模型 （1）模型概述：一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动，两者之间有相对运动，可能发生同向相对滑动或反向相对滑动。问题涉及两个物体的运动时间、速度、加速度、位移等各量的关系。 （2）板块模型的是哪个基本关系 项目 内容 加速度关系 滑块与滑板保持相对静止，可以用整体法求出它们一起运动的加速度 如果滑块与滑板之间发生相对运动，应采用隔离法分别求出滑块与滑板运动的加速度。应注意发掘滑块与滑板是否发生相对运动等隐含条件 速度关系 滑块与滑板保持相对静止时，二者速度相同，分析清楚此时的摩擦力作用情况 滑块与滑板之间发生相对运动时，二者速度不相同，明确滑块与滑板的速度关系，从而确定滑块与滑板受到的摩擦力情况。应注意摩擦力发生突变的情况 位移关系 滑块和滑板向同一方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之差 滑块和滑板向相反方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之和 4、传送带问题 （1）传送带问题：利用传送带运送物体，涉及摩擦力的判断、物体运动状态的分析、运动学和动力学知识的综合运用问题。 （2）分类：传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。 （3）常见情况分析：（条件说明：传送带以速度v匀速运行，v0为物体进人传送带的初速度） 类型 图示 滑块运动情况 水平传送带 (1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速 (1)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(2)v0<v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速 (1)传送带较短时,滑块一直减速到达左端 (2)传送带较长时,滑块先向左运动,减速到零后再向右运动,再回到右端 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 位移关系 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速(μ>tanθ) (3)可能先以a1加速后再以a2加速(μ<tan θ,a1>a2) 知识点6 超重和失重 一、超重与失重的概念、特点和判断 1、实重和视重 （1）实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。 （2）视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 2、超重、失重和完全失重的比较 现象 实质 超重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体重力的现象 系统具有竖直向上的加速度或加速度有竖直向上的分量 失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体重力的现象 系统具有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量 完全失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零的现象 系统具有竖直向下的加速度，且a=g 二、根据超重或失重状态计算物体的运动情况 1、超重、失重的性质：物体的加速度向上，则物体处于超重状态；物体的加速度向下，则物体处于失重状态。 2、已知物体的重力及视重就可以计算出物体的加速度情况。 3、超重与失重的图像问题分类 （1）F-t图像：将物体的视重随时间变化的情况作成F-t图像，就可以轻松的判断物体的超、失重状态。进而可以求解相关的运动参数。 （2）v-t（或x-t等运动学图像）：通过运动学图像的物理意义间接分析出物体的超、失重状态，并求解相关的运动参数。 知识点1：牛顿第一定律 【典例1】如图所示，正在行驶的火车车厢内，有一人相对车厢由静止释放一小球，则小球（　　） A．不可能落在A处 B．不可能落在B处 C．不可能落在C处 D．落在何处取决于车厢的运动情况 【典例2】（多选）伽利略理想斜面实验创造性的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。关于伽利略的斜面实验，下列说法正确的是（ ） A．该实验虽然是理想实验，是在思维中进行的，但仍以真实的实验为基础 B．如果斜面粗糙，不论右侧斜面倾角如何，小球也将上升到与释放点等高的位置 C．该实验说明了物体的运动不需要力来维持 D．该实验证明了力是维持物体运动的原因 知识点2：实验：探究加速度与力、质量的关系 【典例3】（23-24高一上·江苏盐城·期末）用图示装置做“探究物体的加速度与力、质量的关系”的实验，下列操作中正确的是（　　） A．电火花打点计时器选用4~6V交流电源 B．平衡摩擦力时将砝码盘通过细线挂在小车上 C．实验中，释放小车与接通打点计时器需同时进行 D．实验中改变小车的质量后，不需要重新平衡摩擦力 【典例4】如图1是研究“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。请回答下列问题 (1)为了消除小车与木板之间摩擦力的影响，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，则_______ A．使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 B．在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板 C．在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速直线运动 (2)在实验中得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点的时间间隔为T，且间距、、、、、已量出，为减小实验误差，则小车加速度的表达式为 。 (3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度与所受外力 F的关系。他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到两条图线，如图3所示。图线中在轨道倾斜情况下得到的是 （填“①”或“②”），其图线没过坐标原点的原因是： 。 知识点3：牛顿第二定律 【典例5】如图所示，一光滑的球装在一密闭的盒子里，球刚好与盒子的各壁相接触，现将盒子竖直向上抛出，最后回到抛出点，若空气阻力大小与速率的平方成正比，则（　　） A．在上升过程中，球对盒子上表面有向上的作用力 B．在上升过程中，球与盒子上下表面都无作用力 C．在下降过程中，球与盒子之间有作用力，且作用力在变小 D．从抛出到回到抛出点的过程中，球与盒子之间始终有作用力 【典例6】（多选）如图所示，底面粗糙、质量为m、倾角为的斜面体放置在粗糙水平面上，斜面体的右上角安装有轻质定滑轮，带有轻质定滑轮的物块放置在斜面体的光滑斜面上，轻质细线跨越这两个定滑轮，上端连接在天花板上，下端悬挂一质量为m的小球，整个系统处于静止状态时，物块与天花板间的细线成竖直状态，两定滑轮间的细线与斜面平行，不计细线与滑轮间的摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．水平面对斜面的支持力大小为4mg B．水平面对斜面的摩擦力水平向左 C．剪断绳子的瞬间，水平面对斜面的支持力小于4mg D．剪断绳子的瞬间，若斜面移动，斜面与物块加速度的水平分量之比小于3 【典例7】某实验研究小组在实验室利用如图甲所示的实验装置测量物块与木板间的动摩擦因数。将一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，在长木板的旁边固定有刻度尺，物块通过细线跨过定滑轮与砂桶相连，多次改变砂桶的质量（并测出砂桶的质量m），每次都让物块从同一位置由静止释放，利用手机计时器测出物块运动相同距离L（用长木板旁边的刻度尺读出）所用的时间t，记录多组m、t的数据，已知重力加速度为g，请你回答以下问题： (1)研究小组认为细线拉力大小近似等于砂桶的重力，则需要满足物块的质量 （选填“远大于”或者“远小于”）砂桶的质量； (2)利用记录的数据作出图像如图乙，若图线与横轴的交点坐标为，与纵轴的交点坐标为，则物块与木板间的动摩擦因数为 ；物块的质量为 。（请用题目中所给的字母符号如来表示） 【典例8】（23-24高一上·江苏无锡·期末）用两根细线a、b和一根轻弹簧c将质量均为m的两个小球1和2连接，并悬挂如图所示．两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，弹簧c水平．求； （1）细线a与弹簧c分别对小球1和2的拉力大小； （2）细线b对小球2的拉力大小； （3）剪断细线b的瞬间，小球1和小球2的加速度大小， 知识点4：力学单位制 【典例9】能量密度是指单位体积内所包含的能量，若用国际单位制中的基本单位来表示它的单位，正确的是（　　） A． B． C． D． 【典例10】（23-24高一上·河北保定·期末）（多选）关于力学单位制，下列说法正确的是（ ） A．基本单位和导出单位一起组成了一个单位制 B．加速度是物理学中基本单位所对应的物理量 C．、、都是导出单位 D．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是 知识点5：牛顿运动定律的应用 【典例11】（23-24高一上·天津·期末）在大型物流货场，广泛的应用着传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将货物放在传送带的最上端A处，经过1.2s到达传送带的最下端B处。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图乙所示，已知重力加速度。由v~t图像可知 A．传送带两端的距离为2.4m B．货物与传送带的动摩擦因数为0.4 C．传送带的倾斜角度为30° D．运送过程中，货物相对传送带的位移为0.8m 【典例12】（多选）起重机将一重物由静止竖直提起。传感器测得此过程中不同时刻重物的速度与对轻绳的拉力，得到如图所示的关系图线，线段与轴平行，线段的延长线过坐标原点。重物速度增加到时开始做匀速运动。图中、、、都是已知量，重力加速度为，不计阻力。则（　　） A．重物的质量是 B．重物的质量是 C．重物在段做匀加速运动 D．重物在段运动时间是 【典例13】（23-24高一上·江苏无锡·期末）如图甲所示，粗糙水平地面上有一质量M=6kg的足够长木板B，将一质量m=2kg的小物块A（视为质点）轻放在木板B的右端，从t=0时刻起对B施加一水平向右的水平恒力F，经过t=4s后撤去恒力F，用传感器测得A、B的速度-时间图像如图乙所示，取g=10m/s2。求： （1）A、B间的动摩擦因数μ1； （2）B与地面间的动摩擦因数μ2，恒力F的大小； （3）A、B均停止运动后A到B右端的距离L。 知识点6：超重和失重 【典例14】在电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然绳子断了，由此可以判断电梯此时的运动情况是（　　） A．电梯可能是加速上升 B．电梯可能是减速上升 C．电梯可能是匀速上升 D．电梯的加速度方向一定向下 【典例15】（23-24高一上·山东潍坊·期末）（多选）为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上连续做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，绘制出压力随时间变化的图线如图所示，下列关于该同学受力和运动的分析正确的是（    ） A．从a到b的过程，先失重后超重 B．从a到c的过程，蹲下一次，站起一次 C．从a到c的过程，在b处的速度最大 D．从d到e过程，在做“站起”的动作 【典例16】（2023高一上·新疆乌鲁木齐·期末）如图所示，一个质量M=50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，测力计下挂着一个质量m=5kg的物体A当升降机向上运动时，他看到弹簧测力计的示数为35N，g=10m/s2。求： （1）升降机的加速度； （2）此时人对地板的压力。 一、单选题 1．（23-24高一上·四川攀枝花·期末）关于做变速直线运动的物体，下列说法中正确的是（　　） A．加速度越大时，速度也一定越大 B．速度变化量变大时，加速度也一定变大 C．合外力增大时，速度也一定增大 D．合外力增大时，加速度也一定增大 2．（22-23高一上·上海·期末）关于物体的惯性正确的说法是（　　） A．只有静止或匀速直线运动的物体才有惯性 B．物体在任何情况下都有惯性 C．加速运动的物体没有惯性 D．只有在起动或制动时，物体才有惯性 3．（23-24高一上·贵州毕节·期末）下列单位中，不属于国际单位制中基本单位的是（　　） A．摩尔（mol） B．秒（s） C．牛顿（N） D．安培（A） 4．（23-24高一上·山东青岛·期末）2023年3月31日，由中车自主研制的国内首套高温超导电动磁悬浮系统完成首次悬浮运行，其运行速度可达600km/h，且能够真正实现“快起快停”，如图是系统启动过程中的v-t图像。关于该系统，下列说法正确的是（    ） A．由图可知，系统启动过程中加速度越来越大 B．系统运行速度很大，所以惯性很大 C．系统能“快起快停”，意味着起、停过程中加速度较大 D．系统是悬浮运行，运行时不会受到阻力 5．（23-24高一上·广东潮州·期末）一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中到时间段图像为直线。则以下说法正确的是（    ） A．时间内，乘客处于超重状态 B．时间内，乘客处于失重状态 C．时间内，乘客处于超重状态 D．时间内，乘客的速度一直增大 6．（22-23高一上·全国·期末）如图所示，在建筑工地，建筑工人用两手对称水平施力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度a竖直向上匀加速搬起，其中A、B的质量均为m，水平作用力为F，A、B之间的动摩擦因数为μ，在此过程中，A、B间的摩擦力为（　　） A． B． C．0 D． 7．（22-23高一上·全国·期末）如图，在密封的盒子内装有一个质量为m的金属球，球刚能在盒内自由活动，若将盒子在空气中竖直向上抛出，则抛出后上升、下降的过程中，以下说法正确的是（　　） A．如果空气阻力可忽略，上升时对盒顶有压力，下降时对盒底有压力 B．如果空气阻力不可忽略，则上升、下降均对盒底有压力 C．如果空气阻力不可忽略，上升时对盒顶有压力，下降时对盒底有压力 D．无论空气阻力是否可以忽略，上升、下降对盒均有压力 8．（23-24高一上·天津·期末）频闪照相技术是每隔相同的时间间隔曝光一次，从而在同一张底片上记录下物体在各个时刻的运动位置，然后分析物体运动情况的一种手段。如图所示，将一质量为m的小球靠近砖墙面竖直向上抛出，图甲是上升时的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，O是小球运动的最高点。甲、乙两次的闪光频率相同，重力加速度为g。假设小球所受阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为（　　） A．mg B． C． D． 9．（23-24高一上·天津·期末）如图所示，两个完全相同的匀质木块A和B，质量均为m，紧挨着并排放在光滑水平桌面上，A、B间的接触面与水平面成θ角，接触面光滑。可以对A施加一个水平向右的作用力，使A、B相对静止做加速运动，加速度为；也可以对B施加一个水平向左的作用力，使A、B相对静止做加速运动，加速度为。已知重力加速度为g，以下说法正确的是（　　） A．的最大值大于的最大值 B．的最大值大于的最大值 C．的最大值等于gtanθ D．的最大值等于gtanθ 10．（23-24高一上·江苏盐城·期末）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某研究小组利用如图1所示实验装置，在满足所挂钩码质量远小于小车质量的前提下，进行实验数据测量、计算和分析。 根据测量数据，作出小车的加速度随细线拉力变化的图线，如图2所示。你认为在实验过程中可能存在的问题是（    ） A．先释放小车，后接通电源 B．补偿阻力时木板右端垫得不够高 C．先接通电源，后释放小车 D．电源电压过高造成小车加速度测量值偏大 二、多选题 11．（23-24高一上·四川德阳·期末）跳绳运动是众人在一根环摆的绳中做各种跳跃动作的运动游戏。如图所示，运动员在跳绳的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．运动员离开地面向上运动的是因为她受到向上的冲力作用 B．运动员向上运动的原因是运动员受到地面的支持力大于运动员给地面的压力 C．运动员下蹲时，她对地面的压力先小于她的重力，后大于她的重力 D．运动员受到地面的支持力等于她对地面的压力 12．（21-22高一上·河南南阳·期末）在粗糙水平地面上，有一质量为的物体做直线运动，从时刻起受水平恒力F的作用，经一段时间后撤去力F，物体运动的图像如图所示，取重力加速度大小，下列说法正确的是（    ） A．F的大小为 B．F在物体上的作用时间为 C．物体末回到起始位置 D．物体与水平地面间的动摩擦因数为0.3 13．（23-24高一上·天津·期末）如图所示，斜面置于粗糙水平面上，物块A和B的接触面是水平的，两物块保持相对静止一起沿粗糙斜面加速下滑，在两物块下滑过程中，斜面始终保持静止不动，以下说法正确的是（　　） A．物块A对物块B的摩擦力方向为水平向右 B．斜面对物块B的摩擦力方向为沿斜面向上 C．斜面对地面的摩擦力方向为水平向左 D．地面对斜面的支持力大小等于斜面的重力 14．（24-25高一上·全国·期末）如图所示，光滑斜面体固定在水平面上，倾角为，轻弹簧下端连接A物体，A物体质量为，上表面水平且粗糙，弹簧劲度系数为，重力加速度为，初始时A保持静止状态，在A的上表面轻轻放一个与A质量相等的B物体，随后两物体一起运动，则（    ） A．当B放在A上的瞬间，A、B的加速度为 B．当B放在A上的瞬间，A对B的摩擦力为零 C．A和B一起下滑距离时，A和B的速度达到最大 D．当B放在A上的瞬间，A对B的支持力大于 三、实验题 15．（23-24高一上·四川泸州·期末）同学们实验室中进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验。甲组同学用如图1的装置进行实验。 (1)实验中关于“消除摩擦力”的正确操作是图中的 （“A”或“B”）； (2)小车质量一定，研究加速度与力的关系时，该同学根据测得的数据作出a-F图像，如图发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，可能的原因是______。 A．不过原点的原因是消除阻力时，木板的倾斜角度过大 B．不过原点的原因是消除阻力时，木板的倾斜角度过小 C．末端发生弯曲的原因是小车质量较大 D．末端发生弯曲的原因是所挂钩码的质量较大 (3)乙组同学设计了如下图的实验探究当物体质量一定时，其运动的加速度与合外力之间的关系。由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离为L，测得遮光条宽度为d． ①该实验小组在做实验时，将滑块从图中所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间，遮光条通过光电门2的时间，则滑块的加速度的表达式a= （以上表达式均用题中所给字母表示）； ②利用该装置做实验， （选填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力 四、解答题 16．（21-22高一上·广西玉林·期末）如图所示，质量为2kg的物体静止放在水平地面上，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。给物体施加一个与水平面成角斜向上的拉力F＝5N的作用，，，。求： （1）画出小球的受力分析示意图； （2）物体与地面间的摩擦力大小； （3）物体的加速度大小； （4）若经过5s撤去拉力F，物体的滑行距离。 17．（23-24高一上·湖南株洲·期末）无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞机，目前正得到越来越广泛的应用。某无人机的质量为20kg，从地面由静止开始匀加速向上起飞，经过4s离地高度h=48m，g取10m/s2。 （1）求无人机匀加速上升时加速度的大小。 （2）若无人机离地48m时开始悬停，此时发动机突然停止提供升力，忽略空气阻力，三秒后无人机离地面多远？ （3）上升过程中无人机是超重还是失重？若无人机恒受到10N的空气阻力，则无人机提供的升力是多少？ 18．（24-25高一上·全国·期末）滑板车是很多儿童喜爱的运动工具。如图所示是某儿童做直线滑行练习时的情境，他右脚踩在滑板上，左脚间断性地蹬地使车前进。该儿童与滑板车的总质量，设儿童脚蹬地产生的水平向前的动力F恒为120N，儿童和滑板车受到的阻力f恒为40N。儿童蹬地1s获得初速度，此后开始周期性运动，收起左脚让车自由滑行，再用脚蹬地，接着又让车自由滑行，后脚蹬地如此循环。求： (1)儿童减速运动和加速运动时的加速度大小和； (2)的值； (3)儿童运动很长一段时间内的平均速度大小。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$