人教版高中物理 必修1+必修2 课后习题答案

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人教版高中物理必修1课后习题答案

第一章：运动的描述

第1节：质点参考系和坐标系

1、“一江春水向东流”是水相对地面(岸)的运动，“地球的公转”是说地球相对太阳的运动,

“钟表时、分、秒针都在运动”是说时、分、秒针相对钟表表面的运动，“太阳东升西落”是

太阳相对地面的运动。

2、诗中描写船的运动，前两句诗写景，诗人在船上，卧看云动是以船为参考系。云与我俱

东是说以两岸为参考系，云与船均向东运动，可认为云相对船不动。

=

3、XA=-0.44m,xB0.36m

第2节：时间和位移

1.A.8点42分指时刻，8分钟指一段时间。

B.“早”指时刻，“等了很久”指一段时间。

C.“前3秒钟”、“最后3秒钟”、“第3秒钟”指一段时间，“3秒末”指时刻。

2.公里指的是路程，汽车的行驶路线一般不是直线。

3.(1)路程是100m,位移大小是100m。

(2)路程是800m,对起跑点和终点相同的运动员，位移大小为0；其他运动员起跑点各

不相同而终点相同，他们的位移大小、方向也不同。

4.解答

3m8m05m-8m-3m

05m-3m5m-8m-3m

第3节：运动快慢的描述一一速度

15

1.(1)1光年=365x24x3600x3.0x1()8m=9.5xl0m。

(2)需要时间为臂子=42年

XIu

2.(1)前1s平均速度也=9m/s

前2s平均速度电=8m/s

前3s平均速度也=7m/s

前4s平均速度V4=6m/s

全程的平均速度V5=5m/s

的最接近汽车关闭油门时的瞬时速度，也小于关闭油门时的瞬时速度。

(2)1m/s,0

3.(1)24.9m/s,(2)36.6m/s.(3)0

第4节：实验：用打点计时器测速度

1.电磁打点记时器引起的误差较大。因为电磁打点记时器打点瞬时要阻碍纸带的运动。

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2.(1)纸带左端与重物相连。(2)A点和右方邻近一点的距离Ar=7.OxlO3m,时间

At=0.02s,At很小，可以认为A点速度I=4^=035m/s

Ar

3.解(1)甲物体有一定的初速度，乙物体初速度为0。

(2)甲物体速度大小不变，乙物体先匀加速、匀速、最后匀减速运动。

(3)甲、乙物体运动方向都不改变。

4.纸带速度越大，相邻两点的距离也越大。纸带速度与相邻两点时间无关。

第5节：速度变化快慢的描述——加速度

1.100km/h=27.8m/s

27.8.j/2

aA=---tn!s=2.46m/s

11.3

a=―'—m!s2=2A\tn!s2

£313.2

27.822

以c=---mis=\J9mis

15.5

2.A.汽车做匀速直线运动时。

B.列车启动慢慢到达最大速度5。m/s,速度变化量较大，但加速时间较长，如经过2min,

则加速度为0.42nVs2,比汽车启动时的加速度小。

C、汽车向西行驶，汽车减速时加速度方向向东。

D.汽车启动加速到达最大速度的过程中，后一阶段加速度比前一阶段小，但速度却比前

一阶段大。

3.A的斜率最大，加速度最大。

222

aA=0.63m/s,aR=O.O83m/s,ac=-0.25m/s

aA'aB与速度方向相同，M与速度方向相反。

4.解答滑块通过第一个光电门的速度*=cm/s=\0cm/s

滑块通过第二个光电门的速度彩二^ca/s=27cm/s

滑块加速度”等=浜"cm；s2

第二章：匀变速直线运动的描述

第1节：实验：探究小车速度随时间变化的规律

I.(I)15,16,18,19,21,23,24；

(2)如图所示:

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(3)可认为是一条直线。

2.A做匀速直线运动，速度为15m/s；B做初速度为零，加速度为L9m/sz的匀加速直线

运动；C做初速度为4m/s,加速度为0.67m/s?的匀减速直线运动，6s时速度为0。

3.(1)图2-9,(2)剪下的纸条长度表示0.1s时间内位移大小，可近似认为速度

v=V-AX,纸条长度可认为表示速度。

图2—9

4.略。

第2节：匀变速直线运动的速度与时间的关系

2

1.初速度v0=36km/h=10m/s»加速度a=0.2m/s>末速度v=54km/h

根据v=v0+at得

v-v15-10

t=-----0=-------s=23s

a0.2

2.初速度vo=72km/h=20m/s,加速度a=-0.1m/s2,时间t=2min=120s

根据v=vo+at得

v=20m/s-0.1x120m/s=8m/s

3.(1)4s末速度为2m/s,最大，7s末速度为1m/s,最小。

(2)这三个时刻的速度均为正值，速度方向相同。

(3)4s末加速度为零，最小，7s末加速度为Im/s?、最大。

(4)1s加速度为正值，7s末加速度为负值，加速度方向相反。

说明速度、加速度都是矢量，比较矢量的大小是按矢量的绝对值判定。

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4.

P/(m-s')

第3节：匀变速直线运动的位移与时间的关系

1.初速度物=36km/h=10m/s,加速度a=0.2m/s?,时间t=30s根据x=卬+^加得

A=10X30m+yxO.2x3O2m=390m

根据v=v0+at得

v=10m/s+0.2x30m/s=16m/s

2.初速度vo=18m/s,时间t=3s,位移x=36m

根据x=卬+Ja/得a=2（.卬）=2（36-产3）加/『=-4m/sr

2r3-

3.位移之比

第4节：匀变速直线运动的位移与速度的关系

1、54km/h

2^初速度v（）=10m/s,末速度v=0,位移JV=1.2m

根据v2-声（）=2m得a==?-!巧m/s2=-4.2m//

2x2x1.2

3.若飞机靠自身发动机起飞，飞机初速度为0,加速度a=5m/s2,位移k100m,末速度

由v2x=2ax得匕=\[2ax=A/2X5ZW/52x100w<50m/s»所以不行,

弹射装置使飞机初速度为v0,末速度为v=50m/s

22

根据v-v0=2ax得

v2o=v2-2ar

2

v0=Jv-2ax=J50s2-2x5x100=39m/s

第5节：自由落体运动

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1.文具橡皮下落得快。纸片揉成很紧的小纸团后，小纸团下落变快。这是因为空气阻力的

作用，纸片受的空气阻力大，小纸团受的空气阻力小。

2.根据尸上g*得

^=yX10x3.02m=45m

由于空气阻力，下落加速度小于g,计算结果应小于45m。

3.设井口到水面的距离为x,石块下落做自由落体运动，设石块落到水面的时间为3则

有

x=1gt2=4x1Ox2.52m=31m

由于声音传播需要一定的时间，所以石块自由下落到水面的时间

IV2.5S,我们估算的x偏大.

第三章：相互作用

第1节：重力基本相互作用

1.（1）玻璃杯从桌子上掉下，在重力作用下，运动得越来越快；被掷出去的铅球，在重

力作用下沿曲线落回地面；蹦蹦床在人的压力作用下，向下凹；橡皮筋在拉力作用下变得

细长。

（2）人坐在凳子上，人对凳子有一个压力，该力的施力物体是人，受力物体是凳子。

2.略。

3.是位于同一点。

第2节：弹力

1.（略）

2.钢管受到3个力作用：重力G,地面的支持力F|、绳的拉力F2（图3-11）。重力G的

施力物体是地球，地面的支持力R的施力物体是地面、绳的拉力F2的施力物体是绳。

3.略。

4.如图所示。

弹簧的劲度系数为k=26N/m

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2

0.0230.60

0.0350.9()

0.0461.20

0.0581.50

第3节：摩擦力

1.手压着桌面向前移动时，手受到桌面的滑动摩擦力作用。滑动摩擦力的方向与手指移动

的方向相反，阻碍手指的运动。手对桌面的压力越大，手指受到的滑动摩擦力越大，对手

指相对桌面运动的阻碍作用越明显。

2.（1）不受。因为瓶子与桌面之间没有相对运动的趋势。

（2）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向沿桌面斜向上。

（3）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向竖直向上（瓶子处于竖直状态）。

（4）受滑动摩擦力作用，摩擦力的方向沿纸条相对瓶子的运动方向。

3.答：Fniax=MONF=30N产0.320N

第4节：力的合成

1.两个力的夹角为0°时，它们的合力最大，为12N；当两个力的夹角为180。时，它们的

合力最小，为8N；当两个力的夹角由0。逐渐增加到180。时，它们的合力逐渐减小，即合

力的大小在12N和8N之间；由此可见，两个力的合力可以等于10N,不能等于5N和

15No

2.当两个力的合力为0时，由于一个力向东，大小为6N,则另一个力的方向必向西，大

小也为6N。将方向向东的、大小为6N的力改为向南时，二力相互垂直，如图3-14所示,

它们的合力的大小为6^N,方向为西偏南45。。

3.如图3-15所示，选1cm长的线段表示30N的力，作出力的平行四边形，量得表示合

力F的对角线长6.8cm,则合力的大小F=30x6.8/1N=204N,量得F与F1的夹角为17%

当两个力的夹角为150。时，解答略。

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4.（1）正确（2）错（3）错

第5节：力的分解

0

I.如图3/6所示。

玛=犷V=3002/与F的夹角为。

tan^=—=-

F3,得0=53。

2.（1）如图3-17甲

（2）如图3-17乙

（3）如图3-3丙

图3—17

（1）（2）两种情况的解是惟•的，（3）的解不是推的。

3.如图3/8所示。OC=Joi+0炉=+5?=6.4w

OC与OB的夹角为0。

r)A4

tan^=—=2=0.8

OB5

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0=arctan0.8=38.7°

第四章：牛顿运动定律

第1节：牛顿第一定律

图4一10

1.（1）不能炸中目标。如图4-10所示，因为，炸弹被投下后，由于惯性，仍有与飞机相

同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的前方。

（2）因为，当你跳起时，由于惯性，你仍有与地球相同的速度，所以还回到原处，而不落

在原地的西边。

2.如果不系安全带，当紧急刹车时，车虽然停下了，但人因惯性而仍然向前运动，会发生

危险。系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，不致发生危险。

3.物体以一定速度向上抛出，在空中向上运动，是由于物体具有惯性，而继续向上运动，

不是因为受到了向上的力的作用。

4.如果选择了相对于静止的大树做加速运动的汽车为参考系，人在车上观察大树，大树做

远离汽车的加速运动。大树的运动状态改变不是因为受到了力的作用，而是因为惯性定律

在选择的参考系中不成立。

第3节：牛顿第二定律

I.答:没有矛盾。牛顿第二定律公式F=ma中的F指的是物体所受的合力，而不是其中的

某一个力。我们用力提一个放在地面上的很重的物体时，物体受到的力共有三个：手对物

体向上的作用力F1,竖直向下的重力G,以及向上的支持力F2。如果FlvG,只是支持力

F2减小，这三个力的合力F-0,故物体的加速度为零，物体保持不变。<G,只是支持力

F2减小，这三个力的合力F=0,故物体的加速度为零，物体保持不动。vp>

2.解：由卷="可得：月="小

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图4一11

4.解:根据平行四边形定则(图411)这两个力的合力为：F=2xl4xcos45°=19.8N

a=—="^掰/s2=9.9w/s2

加速度的大小为：加2

加速度的方向为：与合力方向相同，与两个分力成45。夹角。

图4一12

5.解：如图4-12,物体在水平方向受到两个力的作用，根据

牛顿运动定律：设小车运动方向为正

F—Fui=ma,Fm=F—ma=60N—30x1.5N=15N—Fm=ma,

a=——=—0.5fn/s?

tn

加速度方向与推力的方向相反。

第4节：力学单位制

1.解：由自_/o=2双可求出自行车的加速度〃=_^应=*用次=_02m//

2x2x

根据牛顿第二定律，自行车受的阻力F=ma=100x(-0.2)N=-20N

负号表示阻力方向与均方向相反。

2.解：货车刹车后加速度大小为：〃=史=1^¥%//=6切/，

m2000

从刹车开始到停下来驶过的路程为：x=^-=4^7加=19/??

2a2x6

3.因为:W=F1所以1J=1Nxlm=1kgx]m/s2Klm=1kgm2s-2

4.证明：\N/kg==1利/『

1kg

第5节：牛顿第三定律

1.答：涉及木箱和地球的作用力和反作用力有两对，一对是木箱受到的重力和木箱吸引地

球的力：一对是木箱受到地面对它的支持力和木箱对地面的压力。木箱受到的是重力和支

持力。地球受到的是木箱对它的引力和压力。

2.物体静止地放在台式弹簧秤上，物体受到重力G和支持力FN的作用，因为物体处于平

衡状态，故G—FN=0G=FN。台式弹簧秤受到物体对它的压力F,物体受到的支持力与弹

簧秤受到的压力为一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，FN和F大小相等方向相反,

故F的大小与G相等。

3.答：当你轻轻地推巨石时，你和巨石同时受到大小相等方向相反的力的作用，你和巨石

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均由静止状态变为运动，二者分离后均做匀速直线运动，但二者的速度不一定相同。

如果巨石放在地面上，结果会不同，如果巨石与地面的摩擦力足够大，你将推不动巨

石，只有当你给巨石的力大于巨石受到的最大静摩擦力时，巨石才能运动起来。

B/

I-<•A所用£'Y:-

L©————©」

图4一13

4.（1）因为A拉B匀速运动（图4-13）,即物体处于平衡状态，因此B车厢所受的合力为0,

故FABMFKI。而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等方

向相反。

&FM

<------------>

（2）因为A拉B加速行驶，根据牛顿第二定律：

FAB-FBi=ma,所以AB>FHI<

而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等方向相反。

由牛顿第二定律：AB-FHl=ma

333

FAB=ma+Fiu=4.0xl0x0.3N+2.0xl0N=3.2xl0N

由牛顿第三定律：FAB与FBA是一对相互作用力，它们总是大小相等方向相反。即

FAB=FBA=3.2X103N

5.小强没有注意到，相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，而作用力和反作用力是分

别作用在发生相互作用的两个物体上的，它们不可能是相互平衡的力。

第6节：用牛顿运动定律解决问题（一）

图4一14

1.解：如图4-14所示，用作图法求出物体所受的合力F=87N

a=---fn/s2=43.5fnfs2

m2

v=at=43.5x3m/s=131m/s

x=yat2=X43.5X32m=196m

v-v0-15.i/2

a=------0----------m/s2=-1.5加/s

2.解：电车的加速度为：i10

电车所受阻力为：F=ma=-6.0xl03N,负号表示与初速度方向相反

3.解：人在气囊上下滑的加速度为：

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mgsind-Fgsme-f

mm

3.2,240.

=1i0nx——m22------mis22

4.060

2

=4.0加/s

滑至底端时的速度为：♦=、酝=j2x4.0x4.。制/s=5.7w/s

a=—F=-即---g-==个Itn；fs2

4.解：卡车急刹车时的加速度大小为：mm

根据运动学公式：

v=J2ax=72x7x7.6w/s

=10.73用/s«37.Ito/h>3Ghnfh

所以：该车超速。

第6节：用牛顿运动定律解决问题（二）

图4-15

1.取足球作为研究对象，由共点力的平衡条件可知，B和G的合力F与F2大小相等、方

向相反。从图4-15中力的平行四边形定则可求得：

F=Gtana

cosa

2.物体在五个力作用下保持平衡，它们的合力为零。其中任意四个力的合力一定与第五个

力大小相等、方向相反。依题意，除R以外的四个力的合力与力B大小相等、方向相反。

撤去R,其余四个力不变，它们的合力大小等于B，方向与巴相反。

3.答：当饮料瓶自由下落时，小孔没有水喷出。因为，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中

各处的水（包括水孔处的水）的压强都是大气压强，故水不能从瓶中流出。

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自

由

落

6体

nl

匀

►28n】,A

速

图4一17

4.当坐舱离地面50m的位置时，升降机在做自由落体运动（图4-17）,人和人手中的铅

球均完全失重，所以，球对手无作用力，人没有受到压力的感觉。

v22x9.8x48

a=—=----------------mis2==16.dw/s2=1./g

坐舱做匀减速运动时的加速度为：2x2x28

方向竖直向上

所以，人手对铅球的作用力为F：F-mg=ma

F=ma+mg=2.7mg=135N

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人教版高中物理必修2课后习题答案

第五章

第1节曲线运动

1.答：如图6—12所示，在A、C位置头部的速度与入水时速度y方向相同；在B、D位

置头部的速度与入水时速度I，方向相反。

2.答：汽车行驶半周速度方向改变180。。汽车每行驶10s,速度方向改变30。，速度矢量

不意图如图6—13所不。

3.答：如图6—14所示，AB段是曲线运动、BC段是直线运动、CD段是曲线运动。

第2节质点在平面内的运动

1.解：炮弹在水平方向的分速度是Vx=800xcos60o=400m/s;炮弹在竖直方向的分速度是

vy=800xsin600=692m/So如图6—15。

2.解：根据题意，无风时跳伞员着地的速度为v2,风的作用使他获得向东的速度vP落

地速度v为也、V）的合速度，如图6—15所示，v=J匕2+H=42+5、=6.4m/s,

与竖直方向的夹角为8,tan0=0.8,0=38.7°

3.答：应该偏西一些。如图6—16所示，因为炮弹有与船相同的由西向东的速度vi，击

中目标的速度y是叫与炮弹射出速度也的合速度，所以炮弹射出速度成应该偏西一

些。

4.答：如图6—17所示。

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第3节抛体运动的规律

1.解：（1）摩托车能越过壕沟。摩托车做平抛运动，在竖直方向位移为y=L5m=4g/

经历时间，==0.55s在水平方向位移x=vt=40><0.55m=22m>20m所

以摩托车能越过壕沟。一般情况下，摩托车在空中飞行时，总是前轮高于后轮，在着

地时，后轮先着地。（2）摩托车落地时在竖直方向的速度为vy=gt=9.8x0.55m/s=

5.39m/s摩托车落地时在水平方向的速度为vx=v=40m/s摩托车落地时的速度

v=+=>/402+5.3^7§=4066s摩托车落地时的速度与竖直方向的

夹角为dtan6=vx/vy=405.39=7.42

2.解：该车已经超速,零件做平抛运动，在竖直方向位移为y=2.45m=：g”经历时间

5=0,715,在水平方向位移x=vt=13.3m,零件做平抛运动的初速

度为:v=x/t=13.3/0.71TTI'S=18.7m/s=67.4km/h>60km/h所以该车已经超速。

答：（1）让小球从斜面上某一位置A无初速释放；测量小球在地面上的落点P与桌子

边沿的水平距离x；测量小球在地面上的落点P与小球静止在水平桌面上时球心的竖直距

第4节实验：研究平抛运动

1.答：还需要的器材是刻度尺。

实验步骤：

（1）调节木板高度，使木板上表面与小球离开水平桌面时的球心的距离为某一确定值

（2）让小球从斜面上某一位置A无初速释放；

（3）测量小球在木板上的落点P1与重垂线之间的距离；d;

（4）调节木板高度，使木板上表面与小球离开水平桌面时的球心的距离为某•确定值

（5）让小球从斜面上同一位置A无初速释放；

（6）测量小球在木板上的落点P?与重垂线之间的距离如

第14页共27页

（7）比较肛、X2,若2XI=M，则说明小球在水平方向做匀速直线运动。

改变墙与重垂线之间的距离x,测量落点与抛出点之间的竖直距离y,若2jI=x2,有4yl

=y2,则说明小球在水平方向做匀速直线运动。

第5节圆周运动

1.解：位于赤道和位于北京的两个物体随地球自转做匀速圆周运动的角速度相等，都

是8=第=安之或、rad/s=1才rad/s0位于赤道的物体随地球自转做

匀速圆周运动的线速度vl=（oR=465.28m/s位于北京的物体随地球自转做匀速圆周

运动的角速度v2=（oRcos4C'°=356.43m/s

2.解：分针的周期为「=lh’时针的周期为T2=12h

（1）分针与时针的角速度之比为:（D2=T2：「=12：1

（2）分针针尖与时针针尖的线速度之比为也：v2=mIr1：co2r2=14.4：1

3.答：（1）A、B两点线速度相等，角速度与半径成反比

（2）A、C两点角速度相等，线速度与半径成正比

（3）B、C两点半径相等，线速度与角速度成止比

说明：该题的目的是让学生理解线速度、角速度、半径之间的关系：v=cor；同时理解

传动装置不打滑的物理意义是接触点之间线速度相等。

4.需要测量大、小齿轮及后轮的半径门、0、r3o自行车前进的速度大小U=等4

Tr2

说明：本题的用意是让学生结合实际情况来理解匀速圆周运动以及传动装置之间线速

度、角速度、半径之间的关系。但是，车轮上任意一点的运动都不是圆周运动，其轨迹都

是滚轮线。所以在处理这个问题时，应该以轮轴为参照物，地面与轮接触而不打滑，所以

地面向右运动的速度等于后轮上一点的线速度。

5.解：磁盘转动的周期为T=0.2s

（1）扫描每个扇区的时间t=T/18=l/90s。

（2）每个扇区的字节数为512个,1s内读取的字节数为90x512=46080个。

说明：本题的用意是让学生结合实际情况求理解匀速圆周运动。

第6节向心加速度

1.答：A.甲、乙线速度相等时，利用q=手，半径小的向心加速度大。所以乙的向

心加速度大；B.甲、乙周期相等时，利用/二誓小半径大的向心加速度大。

所以甲的向心加速度大；

C.甲、乙角速度相等时，利用时=他，线速度大的向心加速度大。所以乙的向心加

速度小；

D.甲、乙线速度相等时，利用an=v（o,角速度大的向心加速度大。由于在相等时间

内甲与圆心的连线扫过的角度比乙大，所以甲的角速度大，甲的向心加速度大。

说明：本题的目的是让同学们理解做匀速圆周运动物体的向心加速度的不同表达式的

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物理意义。

2.解：月球公转周期为T=27.3X24X3600S=2.36X106S。月球公转的向心加速度为

Ayr2(4x314V,,

外=-^-r=二X3.84X105^/S=2.7xlO-3w/52

T212.36x106J

3.解：A、B两个快艇做匀速圆周运动，由于在相等时间内，它们通过的路程之比是4：

3,所以它们的线速度之比为4：3；由于在相等时间内，它们运动方向改变的角度

之比是3：2,所以它们的角速度之比为3:2。由于向心加速度an=vco,所以它们

的向心加速度之比为2：L说明：本题的用意是让学生理解向心加速度与线速度和

角速度的关系an=v(Oo

4.解：(1)由于皮带与两轮之间不发生滑动，所以两轮边缘上各点的线速度大小相等，

设电动机皮带轮与机器皮带轮边缘上质点的线速度大小分别为片、打，角速度大小

分别为(01、(02，边缘上质点运动的半径分别为「I、3则片=丫2V|=C0|riv2=

又S=2m所以111I02=(01:(02=F2：R=3：1(2)A点的向心加速度为

%=/2x-j=0.01x^zn/52=0.05zn/52

(3)电动机皮带轮边缘上质点的向心加速度为

22

22

ax=—=—x—=0.10x3w/s=0.30w/s

勺乃〃

第7节向心力

1.解：地球在太阳的引力作用下做匀速圆周运动，设引力为F；地球运动周期为T=

365x24x3600s=3.15xl07so狼据牛顿第二运动定律得：

x4x(3.14产

=m―r-r=6.0xl024xl.5xlOn2/

T2(3.15xl07)2

说明：本题的目的是让学生理解向心力的产生，同时为下•章知识

做准备。

2.答：小球在漏斗壁上的受力如图6—19所示。

小球所受重力G、漏斗壁对小球的支持力FN的合力提供了小球做

圆周运动的向心力。

3.答：(1)根据牛顿第二运动定律得：

F=mco2r=0.Ix42x0.1N=0.16N

(2)甲的意见是正确的。

静摩擦力的方向是与物体相对接触面运动的趋势方向相反。设想一下，如果在运动过

程中，转盘突然变得光滑了，物体将沿轨迹切线方向滑动。这就如同在光滑的水平面上，

一根细绳一端固定在竖直立柱上，一端系一小球，让小球做匀速圆周运动，突然剪断细绳

一样，小球将沿轨迹切线方向飞出。这说明物体在随转盘匀速转动的过程中，相对转盘有

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沿半径向外的运动趋势。

说明：本题的目的是让学生综合运用做匀速圆周运动的物体的受力和运动之间的关系。

4.解：设小球的质量为m,钉子A与小球的距离为ro根据机械能守恒定律可知，小球

从一定高度下落时，通过最低点的速度为定值，设为以小球通过最低点时做半径为r

的圆周运动，绳子的拉力FT和重力G的合力提供了向心力，

即：

22

FT-G=步得4=G+m（在G,m,v一定的情况下，

I•越小，FT越大，即绳子承受的拉力越大，绳子越容易断。

5.答：汽车在行驶中速度越来越小，所以汽车在轨迹的切线方

向做减速运动，切线方向所受合外力方向如图R所示；同时

汽车做曲线运动，必有向心加速度，向心力如图Fn所示。汽

车所受合外力F为Ft、艮的合力，如图6—20所示。丙图正

确。

说明：本题的意图是让学生理解做一般曲线运动的物体的受力情况。

第8节生活中的圆周运动

1.解：小螺丝钉做匀速圆周运动所需要的向心力F由转盘提供，根据牛顿第三运动定律,

小螺丝钉将给转盘向外的作用力，转盘在这个力的作用下，将对转轴产生作用力，大

小也是F。

F=而斗（后>rOx.0x1（&3.*4MONO）

说明：本题的意图在于让学生联系生活实际，理解匀速圆周运动。

2.解：这个题有两种思考方式。

第一种，假设汽车不发生侧滑，由于静摩擦力提供的向心力，所以向心力有最大值，

根据牛顿第二运动定律得尸=3=所以一定对应有最大拐弯速度，设为％则

L4xl（）=18.71帆/s=67.35km/h<12km/h

2.0x10'

所以，如果汽车以72km/h的速度拐弯时，将会发生侧滑。

第二种，假设汽车以72km/h的速度拐弯时，不发生侧滑，所需向心力为F,

2cN

v=w—=2.0xl03x—y=1.6xlO4Af>1.4xlO4^

mr50

所以静摩擦力不足以提供相应的向心力，汽车以72km/h的速度拐弯时，将会发生侧滑。

3.解：（1）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力FN的合力提供向心力，即

G-FN=*汽车所受支持力FN=G_*=（800x9.8-800x&N=7440N

根据牛顿第三定律得，汽车对桥顶的压力大小也是7440N。

（2）根据题意，当汽车对桥顶没有压力时，即FN=O,对应的速度为v,

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『葭=V800办=22.6/s=7Mh

(3)汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力FN的合力提供向心力，即

G-FN=tny

汽车所受支持力Ev=G-m[,对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所

受压力越大，汽车行驶越安全。

(4)根据第二问的结论，对应的速度为功，

\GR/800x9.8x6400xl03,,

v=.—=J--------------------------mis=7.9ox110a3wy/s=7.9k?nls

\mV800

4.解：设小孩的质量为m,小孩到绳子的悬点的距离为1,小孩运动到最低点的速度大

小为打小孩在最低点受到支持力为FN。将最低点的重力势能定为0,以最高点为初

状态，根据机械能守恒定律得：/wg/(l-cos60°)=lwv2

根据牛顿运动定律得FN-mg=吟

解得FN=mg[1+2(1-cos60c)]=2mg=2x25x9.8N=490N

根据牛顿第三定律可知，秋千板摆到最低点时，小孩对秋千板的压力大小为490N。

说明：这个题是机械能守恒定律与圆周运动规律综合运用的习题，具有一定的综合性,

在讲解过程中，要引导学生对小孩的受力特点和运动特点进行分析。

5.解：设物体的质量为mo物体运动到圆轨道最高点的速度大小为v,受到圆轨道的压

力为FN。将物体在圆轨道最高点的重力势能定为0,以物体开始滚下点为初状态，根

据机械能守恒定律得mg(h-2R)=i/nv2根据牛顿运动定律得“=mg

2K

(trio+/)

解得〃-红+2R由于FNK),所以hN52R,即h至少为2.5R。

第五章万有引力与航天

第1节.行星的运动

I.解：行星绕太阳的运动按圆轨道处理，根据开普勒第三定律有：

_/火8T2_产火8炉

—2------------二^---------1火反公转—-1曲中金技—X3OJ

T的中公府T火员公府广曲81

T火员公特二百F'365=670天

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2.答：根据开普勒第二定律，卫星在近地点速度较大、在远地点速度较小。

3.解：设通信卫星离地心的距离为盯、运行周期为T”月心离地心的距离为小月球绕

地球运行的周期为Tz,根据开普勒第三定律，

2

T：出r21石V279

4.解：根据开普勒第三定律

/曲日=/g.

T’曲中坡8T’g及境8

m2_「、员VT2丫12

I-XI曲中至8一X】

得到：r*9\1/

工员母8=、府^764年）

则哈雷彗星下次IH现的时间是：1986+76=2062年。

第2节.太阳与行星间的引力

1.答：这节的讨论属于根据物体的运动探究它受的力。前一章平抛运动的研究属于根据

物体的受力探究它的运动，而圆周运动的研究属于根据物体的运动探究它受的力。

2.答：这个无法在实验室验证的规律就是开普勒第三定律（二%,是开普勒根据研究天

文学家第谷的行星观测记录发现的.

第3节.万有引力定律

I.答：假设两个人的质量都为60kg,相距1m,则它们之间的万有引力可估算：

F=G咚=6.67xlQ-11x”相2.4x10fN

户I2

这样小的力我们是无法察觉的，所以我们通常分析物体受力时不需要考虑物体间的万有

引力。

说明：两个人相距1m时不能旭人看成质点，简单套用万有引力公式。上面的计算是一

种估算。

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2.解：根据万有引力定律

F=G平=6.67x10-“x_______2.0x104°X2.0x10，，_______N=119x1026N

r(5x104x3.0x10xx365x24x3600)2-*

可见天体之间的万有引力是很大的。

3.解：F=G-^=6.67X10-|IX(71X1°^=3.4xlO-37Af

r2(1.0x1O-16)2

第4节.万有引力的理论成就

1..解:在月球表面有：G―言一=mg月

K月

得到：gj]=G@=6.67xl(F"x,7.3x1022=168w/5

"月R月(1.7X103X103)2

g月约为地球表面重力加速度的l/6o在月球上人感觉很轻。习惯在地球表面行走的人,

在月球表面行走时是跳跃前进的。

2.答:在地球表面，对于质量为m的物体有：G除竺=/wg,得：g=G察

对于质量不同的物体，得到的结果是相同的，即这个结果与物体本身的质量m无关。

A/ITI

又根据万有引力定律：G笠-=/ng高山的r较大，所以在高u上的重力加速度g值

就较小。

3.解:卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有：

6缘=吟力

4万2,4^2x(6.8xlOfi)3

得地球质量：M=5.9x1024依

GT26.67x1011x(5.6x103)2

有：6零=吟力,得：用木=需J需要

4.解：对于绕木星运行的卫星m,

测量的量为：木星卫星的公转周期T和木星卫星的公转轨道半径r。

第5节.宇宙航行

1.解：“神舟”5号绕地球运动的向心力由其受到的地球万有引力提供。

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JGM尸

V4/

其中周期丁=[24x60-（2x60+37）]/14min=9L64min,则：

叵巫巫里画巫工6.7x1源

V4/

其距地面的高度为h=r—R=6.7x]06m—6.4xl06m=3xl05m=300kmo

说明：前面“神舟”5号周期的计算是一种近似的计算，教师还可以根据“神舟”5号绕地

球运行时离地面的高度的准确数据，让学生计算并验证一下其周期的准确值。

已知：“神舟”5号绕地球运行时离地面的高度为343km。根据牛顿第二定律有:

G型二机需厂在地面附近有:G甯=mg,r=R+h

根据以上各式得:

2.解：环绕地球表面匀速圆周运动的人造卫星需要的向心力，由地球对卫星的万有引力

提供，即：G^=m。得:

⑴

K«

在地面附近有：G^=mg,得：GM=R2g

将其带入（1）式：v=

3.解：（1）设金星质量为MI、半经为R1、金星表面自由落体加速度为gi.

在金星表面：G鬻=

设地球质量为M2、半径为2、地球表面自由落体加速度为g2。

在地球表面有：G%r=〃吆2

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MR?P

由以上两式得：-j-r---'=一-»则

%R；82

&啜爷&=喂源9所次=8.9向』

⑵G翳哈喝

第七章机械能守恒定律

第节1追寻守恒量

1.答：做自由落体运动的物体在下落过程中，势能不断减少，动能不断增加，在转化的

过程中，动能和势能的总和不变。

第2节功

1.解：甲图：W=Fscos(180°-150°)=10x2xJ=17.32J

图乙：W=Fscos(l80°-30。)=-10x2x孚J=-17.32J

图丙：W=Fscos300=10x2x^J=17.32J

2.解：重物被匀速提升时，合力为零，钢绳对重物的拉力的大小等于重物所受的重力，

即

F=G=2X104N.钢绳拉力所做的功为：Wi=FscosO°=2x104X5J=1X105J

45

重力做的功为：W2=Gscos180°=-2x10x5J=-1x10J

物体克服重力所做的功为lxlO$J,这些力做的总功为零。

3.解：如图5—14所示，滑雪运动员受到重力、支持力和阻力的作用，运动员的位移为:

s=h/sin30°=20m,方向沿斜坡向下。

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3

所以，重力做功：WG=mgscos600=60x10x20x1J=6.0x10J

O

支持力