高中物理 第三章 牛顿运动定律同步导学 教科版必修1.DOC

2013-2014学年高中物理 第三章 牛顿运动定律同步导学 教科版必修11.一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为止。2由牛顿第一定律可知，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。3我们把物体本身要保持运动状态不变的性质，叫惯性。4惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性。质量是物体惯性大小的量度。1亚里士多德的观点亚里士多德把地面上的运动分为天然运动和受迫运动两类，他认为天然运动不需要力的维持，如气、火等轻的东西向上运动，重的东西向下运动；受迫运动需要力的维持，如拉动水平面上的桌子和推动桌子上的书，有外力推它，才能运动，外力消失，受迫运动也就停止。2伽利略的观点在地面上运动的物体之所以会停下来，是因为摩擦力的缘故。1亚里士多德的观点对人们的影响一方面由于亚里士多德多方面的成就和影响导致人们对他的迷信，另一方面他对运动的看法符合人们的日常直觉，使此后的2 000年内人们都认为他的观点是正确的。2伽利略对运动和力的关系的研究(1)理想实验：如图311所示，让小球沿一个斜面从静止状态开始滚下，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度，减小右斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它要滚得远些，继续减小右斜面的倾角，球达到同一高度时就会运动的更远。于是他想到：若将右斜面放平，小球将会永远运动下去。图311(2)实验结论：力不是维持物体运动的原因。1伽利略的理想斜面实验说明()a可以不必具体做实验，只通过抽象分析就能得出结论b亚里士多德的运动和力的关系是错误的c力是维持物体运动的原因d力是改变物体运动状态的原因解析：伽利略的理想实验是在实验的基础上进行逻辑推理的一种思维活动，仍由实验做基础，证明了物体的运动不需要力来维持，同时也证明了亚里士多德的运动和力的关系是错误的。而伽利略的理想实验没有说明“力是改变物体运动状态的原因”，故a、c、d错误。答案：b1牛顿第一定律的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为止。2惯性的概念物体本身要保持运动状态不变的性质。1对牛顿第一定律的理解(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，即物体有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状态为止”，实际上是力的定义，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)牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结出来的。2对惯性的理解(1)惯性是物体本身的固有属性，一切物体都有惯性。(2)物体的惯性是由物体的质量决定的，质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，物体的惯性越大，若物体的质量不改变，则物体的惯性也不改变。(3)惯性的表现形式：物体在不受外力或所受合外力为零的情况，惯性表现为保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体保持静止，原来运动的物体以原来的速度继续运动下去。物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度。物体的质量越大，惯性越大，运动状态越难改变；物体的质量越小，惯性越小，运动状态越易改变。(4)惯性不是力，惯性是物体保持原来运动状态的性质，是物体本身的属性，而力是物体对物体的相互作用。2关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是()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，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，又揭示了运动状态改变的原因解析：当物体受到的合外力为零时，物体才处于静止状态或匀速直线运动状态，a项错；牛顿第一定律定性揭示了力和运动的关系，故b项错；只要有质量的物体就有惯性，c项错。故只有d项正确。答案：d例1关于伽利略的理想斜面实验，以下说法正确的是()a伽利略的理想实验是假想的，是没有科学依据的b伽利略的理想实验是在可靠事实的基础上进行抽象思维而创造出来的一种科学推理方法，是科学研究中的一种重要方法c伽利略的理想实验有力地否定了亚里士多德的观点d现在，伽利略的斜面实验已不再是理想实验，是可以做出的实验了思路点拨伽利略的理想斜面实验虽然无法实现，但其科学推理的方法及得出的结论都是正确的。解析伽利略的理想实验是在可靠事实的基础上进行抽象思维而创造出来的一种科学推理方法，是科学研究中的一种重要方法，它否定了力是维持物体运动原因的观点；因为永远也无法将摩擦力完全消除，所以这个实验是永远无法实现的，只能是理想实验，故选项b、c正确。答案bc借题发挥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，从而揭示自然现象本质的假想实验。1伽利略的理想实验说明了()a要物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止b要物体静止必须有力的作用，没有力的作用，物体就运动c物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态d物体不受外力作用时，一定处于静止状态解析：伽利略的理想实验证明了物体的运动不需要力来维持，a、b错；物体不受外力作用时，总保持静止或匀速直线运动状态，所以c对、d错。答案：c例2关于牛顿第一定律，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求解该题应把握以下三点：(1)牛顿第一定律的实验基础是伽利略理想斜面实验。(2)力与物体运动的关系。(3)惯性是牛顿第一定律揭示出的物体的一种性质。解析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。答案bd借题发挥关于牛顿第一定律的问题要注意(1)力是改变物体运动状态的原因是指合外力不为零时，物体运动状态发生改变。但力与速度的大小、方向之间没有必然的关系。(2)物体不受力或物体所受合外力为零时，物体运动状态不发生改变。2下列说法正确的是()a静止的物体或匀速直线运动的物体一定不受外力作用b当物体的速度等于零时，物体一定处于平衡状态c当物体的运动状态改变时，物体一定受到外力作用d物体运动的方向一定是物体所受合外力的方向解析：静止的物体或匀速直线运动的物体可以是不受外力作用的物体，也可以是受合外力为零的物体，故选项a错误；物体的瞬时速度为零，不能说物体处于静止状态，也不能说物体处于平衡状态，因为速度为零而加速度不为零时，物体受到了不为零的合外力作用，并没有处于平衡状态，选项b错误；当物体的运动状态变化时，一定受到了力的作用，但合外力方向不一定与运动方向相同，故选项c正确，d错误。答案：c例3关于惯性，下列说法中正确的是()a物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性b速度越大的物体惯性越大c已知月球上的重力加速度是地球上的1/6，故一个物体从地球移到月球惯性减小为1/6d质量越大的物体惯性越大思路点拨解答本题应注意以下两点：(1)惯性是物体的固有属性。(2)质量是物体惯性大小的量度。解析惯性是物体的固有属性，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的运动状态和所处的位置无关，故a、b、c错，d对。答案d借题发挥(1)一切物体均有惯性。(2)惯性大小由物体的质量唯一确定，与物体运动状态无关。3下列关于惯性的说法中正确的是()a在地上滚动的小球越滚越慢，是小球受到的阻力克服了小球惯性的原因b只有运动的物体才有惯性c只有不受外力的物体才有惯性d一切物体在任何情况下都有惯性解析：小球的速度越来越慢是因为受到阻力作用，阻力改变了物体的速度，但不能改变物体的惯性；静止的物体和运动的物体都具有惯性；受外力作用的物体与不受外力作用的物体都有惯性；一切物体都具有惯性，所以只有选项d是正确的。答案：d随堂基础巩固1下列关于对运动的认识不符合物理学史实的是()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，将保持这个速度继续运动下去解析：亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，有力作用在物体上它就运动，没有力作用时它就静止，a对。伽利略认为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，他认为水平面上的物体若不受摩擦力，物体会保持原速度做匀速直线运动，b、d对。牛顿第一定律揭示了力与物体运动的关系，即物体的运动不需要力来维持，力的作用是改变物体的运动状态(速度)，c错。答案：c2下面关于惯性的说法中，正确的是()a同一物体运动速度大比速度小时难以停下来，所以物体运动速度大时具有较大的惯性b同一物体受的力越大，停下来就越困难，所以物体受的推力越大，则惯性越大c不同物体比较，体积越大，惯性越大d不同物体比较，质量越大，惯性越大解析：惯性是物体的固有属性，它的大小只由质量大小决定，与其他因素无关，质量越大，惯性越大，a、b、c错，d对。答案：d3伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有()a倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比b倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比c斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关d斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关解析：从伽利略斜面实验中观察和逻辑推理可知物体沿光滑斜面滚下是匀加速直线运动。agsin ，xat 2gsint 2，位移与时间不成正比，所以a错误，vatgsint，速度与时间成正比，即b正确。物体从光滑斜面下滑机械能守恒，斜面长度一定但倾角不同，则到底端时的速度应不同，所以c错误。从xat 2gsint 2，可知当斜面长度x一定时，时间t与倾角有关，所以d错误。答案：b4由牛顿第一定律可知()a物体的运动是依靠惯性来维持的b力停止作用后，物体的运动就不能维持c物体做变速运动时，一定有外力作用d力是改变物体惯性的原因解析：物体保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质叫惯性，由于惯性的存在，物体才保持原来的运动状态，a对。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，b错，c对。惯性是物体的固有属性，力不能改变物体的惯性大小，d错。答案：ac课时跟踪训练一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分)1关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是()a物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变b物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变c物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态d物体的运动方向一定与它所受的合力的方向相同解析：力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，a错，b对。物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止或匀速直线运动状态，c错。物体的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，d错。答案：b2理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠的事实和合理的推论结合起来，可以深刻地揭示自然规律。关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是()a只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去b这个实验实际上是永远无法做到的c利用气垫导轨，就能使实验成功d虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的实验基础上的解析：理想实验在实际情况下是永远不能实现的，其条件永远是理想化的；即使是路面“相当光滑”，也不会达到没有摩擦力的程度；利用气垫导轨当然也不能实现“理想”的条件，仍然存在一定的摩擦力，只不过摩擦力很小而已；不过，理想实验是从实践中总结、提炼、加工出来的，是建立在可靠的实验基础之上的，它能够由观察或实验的结果来检验。答案：bd3对于惯性的认识下列说法正确的是()a惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质b物体做减速运动，随着速度的减小，惯性越来越小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惯性是物体的固有属性，与运动状态和是否受力无关解析：惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，故a错；有外力作用时，物体运动状态发生改变，但运动状态的改变不等于物体惯性的改变。“克服惯性”、“惯性消失”等说法均是错误的，不管物体是否受外力作用，其惯性是不能被改变的，故b、c错。物体惯性由物体本身决定，与运动状态和是否受力无关，故d正确。答案：d4下列说法正确的是()a掷出的铅球速度不大，所以其惯性很小，可以用手去接b用力打出乒乓球速度很大，因此其惯性很大，不能用手去接c相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车惯性大d相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车状态变化大解析：因为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，故不能用手接。而乒乓球则与其相反，运动状态容易改变，尽管速度大，也可以用手去接(这一点同学们都有经验)。所以a、b是错误的。对于c、d，相同的两车惯性相同，要让速度大的车停下来，其运动状态变化大，因此较难，故d正确。答案：d5就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是()a采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性b射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了c货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性d摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的解析：采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，原因是功率变大了，a错；射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，原因是子弹的速度变得太小以及子弹与棉衣间的摩擦力较大，但子弹的惯性不变，b错；摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控保持人和车的平衡，但整体的惯性不变，d错，只有c对。答案：c6根据牛顿第一定律，以下选项中正确的是()a加速运动的物体没有惯性b物体运动得越快，惯性就越大c力是维持物体运动的原因d物体的运动状态变化时，必受外力作用解析：物体的惯性大小只与其质量大小有关，与它的运动状态无关，a、b错。物体的运动不需要力来维持，相反力能改变物体的速度，即可以改变物体的运动状态，c错，d对。答案：d7.如图1所示，在一辆表面光滑的足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1m2)，两个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() 图1a一定相碰b一定不相碰c不一定相碰 d无法确定解析：原来两小球与车具有相同的速度，车突然停止后，两球在水平方向均不受力，据牛顿第一定律知，两球的速度均不变，即两球仍以原来的速度向前做匀速直线运动，两球间的距离不变，一定不会发生碰撞，故b正确。答案：b8.如图2所示，一个劈形物体n，放在固定的斜面m上。物体n上表面水平，其上放一光滑小球m。若劈形物体各面均光滑，从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是() a沿斜面向下的直线 图2b竖直向下的直线c无规则曲线d抛物线解析：根据牛顿第一定律，小球在水平方向不受外力，所以在水平方向运动状态不变，只能沿竖直方向运动。答案：b二、非选择题(本题共2小题，共20分)9(10分)我们知道汽车在刹车的时候，尾灯就会亮，汽车上固定一个仪器，电路如图3所示，其中m是质量较大的一个金属块，那么当汽车启动和刹车时哪个灯会亮？图3解析：汽车开始启动时，由于惯性，金属块保持不动，而车向前开动，所以金属块向后压缩弹簧，触头和a接触构成回路，绿灯亮。汽车做匀速运动时，金属块和车具有相同的运动状态，两灯均不亮。当汽车急刹车时，金属块由于惯性，向前压缩弹簧，触头和b接触，构成回路，红灯亮。答案：启动时，绿灯亮刹车时，红灯亮10. (10分)做匀速直线运动的小车上，水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图4所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于 图4瓶子怎样运动？ 解析：同体积的水和气泡比较，显然水的质量远大于气泡的质量，故水的惯性比气泡的惯性大。当小车突然停止时，水保持向前运动的惯性远大于气泡向前运动的惯性，于是水将挤压气泡，使气泡相对瓶子向后运动。答案：向后运动第2节探究加速度与力、质量的关系一、实验目的(1)学会用控制变量法探究物理规律。(2)探究加速度与力、质量的关系。二、实验原理1影响物体加速度的因素物体质量相同时，受到的合外力越大，加速度越大；受到的合外力越小，加速度越小。物体所受合外力一定时，质量大的物体加速度小，质量小的物体加速度大。2f与a的求法f的求法：小车质量越大，则小车所受拉力越接近砝码的重力。a的求法：在小车上连接纸带，利用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况，通过测量纸带上的点迹求出加速度的大小。3探究法控制变量法加速度a和质量m、外力f都有关系。研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受外力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。这种先控制某些参量不变，研究另两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法。三、实验器材砝码，一端有定滑轮的长木板，细绳，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，刻度尺。四、实验步骤(1)用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为m0、m0，并把数值记录下来。(2)按图321所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。图321(3)把长木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，以平衡摩擦力。(4)将小盘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小盘的重力m0g。(5)保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量重复步骤(4)多做几次实验。每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带。(6)保持小车所受合力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量m1，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，并记录好相应纸带。五、数据处理(1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(ms2)小车受力f/n1234由以上数据画出它的af关系图像如图322所示。通过af关系图像，我们可以得出小车的加速度a与力f成正比。(2)把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中： 图322实验次数加速度a/(ms2)小车质量m/kg1234由以上数据画出它的am图像及a图像，如图323甲、乙所示。图323通过am和a关系图像，我们可以得出小车的加速度a与质量m成反比，与质量的倒数成正比。六、注意事项(1)平衡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，都不需要重新平衡摩擦力。(2)实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。(3)各纸带上的加速度都应是该纸带上的平均加速度。(4)作图像时，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地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。(5)小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放手。七、误差分析(1)质量的测量、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量、细绳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。本实验中用小盘及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及砝码的总重力)，存在系统误差。小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及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。例1用如图324所示的装置研究在作用力f一定时，小车的加速度a与小车质量m的关系，某位同学设计的实验步骤如下：a用天平称出小车和小盘的质量； 图324b按图安装好实验器材；c把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘；d将电火花打点计时器接在220 v电压的直流电源上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；e保持小盘及盘内砝码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的m值，重复上述实验；f分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；g作am关系图像，并由图像确定a、m关系。(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后。(2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_。(3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_。解析本实验把小盘及盘内砝码的总重力看做与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力。电火花打点计时器接在220 v电压的直流电源上将无法工作，必须接在220 v交流电源上。作am关系图像，得到的是双曲线的一支，不便于分析图像，必须“化曲为直”，改作a关系图像。答案(1)平衡摩擦力b(2)步骤d220 v电压的直流电源220 v交流电源(3)步骤g作am关系图像作a关系图像例2“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图325甲所示。图325(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。打点计时器打点的时间间隔为0.02 s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a_m/s2。(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力f的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力f(n)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据在图326中作出af的关系图像。图326(3)根据提供的实验数据作出的af图线不通过原点。请说明主要原因。解析物体的加速度可以由纸带利用逐差法求得。由(2)可知，f为砝码的总重力，小车受的合力还应包括砝码盘的重力。(1)x3x12at2t0.025 s0.1 sa0.16 m/s2。(2)根据所给数据描点，作出图像如图所示。(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合力f的测量值小于真实值，af图像不过原点。答案(1)0.16(0.15 也算对)(2)见解析图(3)未计入砝码盘的重力随堂基础巩固1如果a图像是通过原点的一条直线，则说明()a物体的加速度a与质量m成正比b物体的加速度a与质量m成反比c物体的质量m与加速度a成正比d物体的质量m与加速度a成反比解析：a图像是过原点的一条直线，则a与成正比，加速度a与质量m成反比，a项错误，b项正确。质量是由物体所含物质的多少决定的，与物体的加速度无关，故c、d项错误。答案：b2实验探究加速度与力、质量的定量关系，下列认识正确的是()af、m和a三个物理量都有直接测量的工具b实验时为消除摩擦力对小车运动的影响，要将木板无滑轮的一端垫高，直到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来c实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的重力小d根据实验数据，得到的f不变时的am图像是过原点的倾斜直线解析：力f和质量m可直接用测力计和天平测量，但a不能直接测量，故选项a错误。若将小车一端垫高到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来，说明已平衡摩擦力过度了，故选项b错误。f不变时，a与m成反比，故其图像不是直线，其实a 图像是直线，故选项d错误。若重物对小车的拉力等于重物的重力，则重物所受合力为零，它就不会拉着小车加速运动了，故选项c正确。答案：c3某实验小组的几名同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图像，如图327所示，下列说法中正确的是()图327a形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大b形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小c形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大d形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小解析：根据图像可分析，甲、乙两图中，当外力f0时加速度a0，则说明f0时已经有加速度，这说明木板倾角过大。木板的倾角越大，小车获得的动力就越大，越容易出现甲、乙两图所对应的情况，因此选项a正确。丙、丁两图中，当加速度a0时外力f0，即拉力不为零时加速度却仍为零，这说明还有摩擦力没有平衡掉，因此木板倾角过小，选项d正确。答案：ad4.在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图328所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用m表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。 图328 (1)当m与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据。为了比较容易地观测加速度a与质量m的关系，应该做a与_的图像。(3)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a图线如 图329所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？图329解析：(1)只有m与m满足mm才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力。(2)由于a，所以a图像应是一条过原点的直线，所以数据处理时，常作出a与的图像。(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时，由图像知乙的加速度大，故乙的拉力f大(或乙中盘及盘中砝码的质量大)。答案：(1)mm(2)(3)拉力f(或盘及盘中砝码的质量)5在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：a电火花计时器；b.天平；c.秒表；d.交流电源；e.电池；f.纸带；g.细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上)；h.气垫导轨(一端带定滑轮)；i.毫米刻度尺；j.小型气泵。(1)实验中应选用的器材有_；实验的研究对象是_。(2)本实验分两大步骤进行：_；_。解析：根据原理想步骤，根据步骤想器材。本实验的重点是：在m一定时，根据在不同力作用下打出的纸带，求出加速度；在f一定时，根据在不同质量条件下打出的纸带，求出加速度。故只要明确电火花计时器及气垫导轨的工作条件，则不难将器材选出。答案：(1)a、b、d、f、g、h、i、j骑在气垫导轨上的滑块(2)研究a与f的关系(m一定)研究a与m的关系(f一定)6在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得的加速度a和f的关系数据记录如表一，测得的加速度a和1/m的关系数据记录如表二。表一a(m/s2)1.984.065.958.12f(n)1.002.003.004.00表二a(m/s2)2.042.663.233.981/m(kg1)0.500.670.801.00(1)由表一、表二数据用描点法在图3210中作出af图像、a图像；图3210(2)由图像可得加速度与力是什么关系？加速度与质量是什么关系？(3)表一中物体的质量m为多少？表二中产生加速度的力f为多大？解析：(1)根据表格中的数据用描点法在坐标纸上作af图像和a图像，连线时使线过大部分的点，个别偏离较远的点可舍去。画出的图像如图所示。(2)画出的af和a图像为过原点的直线，说明：加速度与力成正比；加速度与质量的倒数成正比，则可判断出加速度与质量成反比。(3)在af图像中的斜率k2.0，由于a，2.0，则m0.50 kg，在a图像中的斜率k4.0。故f4.0 n。答案：(1)见解析图(2)加速度与力成正比关系，加速度与质量成反比关系(3)m0.50 kgf4.0 n第3节牛顿第二定律 1.物体的加速度的大小跟物体所受的合力成正比，跟它的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。2表达式：fma。3物体的加速度与物体所受的合外力具有瞬时对应关系。4基本单位和导出单位一起组成了单位制。在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位作为基本单位。1加速度与作用力和质量的关系当物体的质量相同时，加速度跟作用在物体上的合力成正比；当物体受到的合力相同时，加速度跟质量成反比。2牛顿第二定律的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。3牛顿第二定律的表达式fma(1)公式中的f为物体所受外力的合力，即合外力，而不是物体受到的某一个力或某个力的分力。(2)公式中的a为物体实际运动的加速度，即合加速度。1牛顿第二定律的五种特性矢量性公式fma是矢量式，式中f和a都是矢量，且它们在任何时刻方向都相同，当f方向变化时，a的方向同时变化瞬时性牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系，a为某一时刻的加速度，f为该时刻物体所受的合外力同一性有两层意思：一是指加速度a相对同一惯性系(一般指地球)，二是指fma中f、m、a必须对应同一物体或同一个系统独立性作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度在各个方向上的分量关系也遵从牛顿第二定律，即：fxmax，fymay相对性物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的2牛顿第二定律和牛顿第一定律的关系(1)牛顿第一定律揭示了物体在不受力时的运动规律。同时，还指出了力和运动的关系力是改变物体运动状态的原因，从而完善了力的内涵，揭示了力的本质。(2)在牛顿第一定律的基础上，人们才能准确地研究物体受力时的运动规律，因此牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，而不是牛顿第二定律的特例。(3)牛顿第二定律进一步定量地给出了决定物体加速度的两个因素，即物体所受的合外力和物体的质量。1下列对牛顿第二定律的表达式fma及其变形公式的理解，正确的是()a由fma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比b由m可知，物体的质量与其所受合外力成正比，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合外力成正比，与其质量成反比d由m可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合外力而求得解析：a、m、f三个物理量的决定关系是，力f和质量m决定了加速度a，而加速度a不能决定力的大小或质量的大小。答案：cd1基本单位在物理学中所选定的基本量的单位，总共有七个基本单位，在力学中有三个基本单位，它们是长度、质量、时间的单位。2导出单位由基本量根据物理关系式推导出来的其他物理量的单位，叫做导出单位，例如在力学中力、速度、加速度等一些物理量的单位都是导出单位。3单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制。在国际单位制中，力学基本量的单位是米、千克、秒，其他的导出单位都是由这三个单位和各物理量的关系式推导出来的，这一单位制是目前国际上通用的。1国际单位制中的基本物理量和相应国际单位制中的基本单位物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克(公斤)kg时间t秒s电流i安培a热力学温度t开尔文k发光强度i，(iv)坎德拉cd物质的量n摩尔mol2单位制在物理计算中的应用(1)在利用物理公式进行计算时，为了在代入数据时不使表达式过于繁杂，我们要把各个量换算到同一单位制中，这样计算时就不必一一写出各量的单位，只要在所求结果后写上对应的单位即可。从而使物理运算简化。(2)习惯上把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用公式，计算结果必定是用国际单位来表示的。(3)物理公式在确定物理量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，在推导物理量的单位时，一定要借助物理公式。(4)物理单位正确是一个物理量表达式正确的必要条件。利用这一点可以帮助我们从另一个角度检查物理公式、运算过程和结果是否正确。若发现等式两边的单位不一致，则说明计算有误。2下列说法中不正确的是()a在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位制中的基本单位b因为力的单位是牛顿，而1 n1 kgm/s2，所以牛顿是导出单位c各物理量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位d物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系解析：“力”虽然是力学中的一个最基本的概念，但它的单位“牛顿”却不是力学中的基本单位。力学中的基本单位是千克、米、秒，其他皆为导出单位。物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量之间的单位关系。已知量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位，单位制在力学计算中的意义正在于此。答案：a例1关于速度、加速度、合力的关系，下列说法中错误的是()a原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度b加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同c在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的d合力变小，物体的速度一定变小思路点拨解答本题时应注意以下三点：(1)牛顿第二定律的瞬时性。(2)加速度与合力的方向关系。(3)加速度与速度的变化关系。解析由牛顿第二定律可知a、b正确；初速度为0的匀加速直线运动中，v、a、f三者的方向相同，故c正确；合力变小，加速度变小，但速度是变大还是变小取决于加速度与速度的方向关系，d错误。答案d借题发挥(1)牛顿第二定律给出了力和加速度的瞬时对应关系，即合外力决定物体的加速度，合外力和加速度同时产生，同时变化，同时消失，且方向一定相同。(2)物体所受合外力的方向(即a的方向)与物体的运动方向没有必然联系，但我们可以从f与v方向间的关系来确定物体加速还是减速，若二者同向或方向夹角为锐角，则v增加；若二者反向或方向夹角为钝角，则v减小。1.在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球，弹簧处于自然长度，如图331所示，当旅客看到弹簧的长度变长时，火车的运动状态可能是()a火车向右运动，速度在增加中 图331b火车向右运动，速度在减小中c火车向左运动，速度在增加中d火车向左运动，速度在减小中解析：以小球作为研究对象。由于弹簧变长了，故小球受到向左的弹力，即小球受到的合力向左。因为加速度a与f合同向，故小球的加速度方向向左。若速度v向左时，a与v方向相同，v增大，做加速运动，c项正确；若速度v向右时，a与v方向相反，速度v减小，做减速运动，b项正确。答案：bc例2图332中小球m处于静止状态，弹簧与竖直方向的夹角为，烧断bo绳的瞬间，试求小球m的加速度的大小和方向。图332思路点拨求解该题可按如下思路分析：解析烧断bo绳前，小球受力平衡，由此求得bo绳的拉力fmgtan ；烧断绳瞬间，bo绳的拉力消失，而弹簧还是保持原来的长度，弹力与烧断前相同。此时，小球受到的作用力是弹力和重力，如图所示，其合力方向水平向右，与烧断前bo绳的拉力相等，方向相反，即f合mgtan ，由牛顿第二定律得加速度agtan ，方向水平向右。答案gtan 方向水平向右借题发挥(1)由牛顿第二定律fma可知，物体在某一瞬时的加速度是由该时刻的合外力决定的，因此分析细绳烧断瞬间的受力情况是关键。(2)瞬时性问题中两类基本模型的特点：轻绳(或轻杆)，由于其不可伸长(即无论所受拉力多大，长度不变)，不需要形变恢复时间，认为其弹力大小可以发生突变，突变成零或其他的值 。轻弹簧(或橡皮绳)，受力后发生较大形变，产生形变或使形变消失都有一个过程。在瞬间内形变量可以认为不变，因此发生瞬时性变化时，可以认为弹力大小不变，即弹力的大小不能突变。2.如图333所示，甲、乙之间用细线连接且甲、乙的质量均为m，弹簧和细线的质量可忽略不计，当细线被烧断的瞬间，甲、乙的加速度数值应是下列哪一种情况()a甲是0，乙是gb甲是g，乙是g 图333c甲是0，乙是0d甲是，乙是g解析：烧断前，细线的拉力tmg，弹簧的弹力f2mg。烧断的瞬间，细线的拉力t消失，乙只受重力作用，做自由落体运动，a乙g；甲物体受向下的重力和向上的弹力作用，此刻，弹力未来得及变化，大小仍为2mg，对甲运用牛顿第二定律：2mgmgma甲，解得a甲g，方向向上。选项b正确。答案：b例3一个物体在2 n的外力作用下，产生10 cm/s2的加速度，求该物体的质量。下面有几种不同的求法，其中单位的运用正确、简洁而又规范的是()am kg0.2 kgbm2020 kgcm kg20 kgdm20 kg思路点拨利用物理公式进行运算时，只要各量均取国际单位制单位，结果一定是国际单位制单位，不用进行单位运算。解析在进行数量运算的同时，也要把单位带进运算。在