2022年高中物理一輪復(fù)習(xí) 第1講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 力學(xué)單位制學(xué)案 新人教版必修1
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1、2022年高中物理一輪復(fù)習(xí) 第1講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 力學(xué)單位制學(xué)案 新人教版必修1 1、牛頓第一定律____________________________________________ (1)運(yùn)動(dòng)是物體的一種屬性,物體的運(yùn)動(dòng)________力來(lái)維持; (2)它定性地揭示了運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系,即___________________的原因,是使______________的原因;(3)定律說(shuō)明了任何物體都有一個(gè)極其重要的屬性——____; (4)不受力的物體是不存在的,牛頓第一定律________用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證,但是建立在大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上,通過(guò)思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。它告訴了人們研究
2、物理問(wèn)題的另一種方法,即通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,利用人的邏輯思維,從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律; (5)牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ),不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為它是牛頓第二定律不受外力時(shí)的特例,牛頓第一定律定性地給出了________的關(guān)系,牛頓第二定律定量地給出_______的關(guān)系。 2、牛頓第二定律:________________________________________________________。公式F=ma. (1)牛頓第二定律定量揭示了__________的關(guān)系,即知道了力,可根據(jù)牛頓第二定律研究其效果,分析出物體的________;反過(guò)來(lái),知道了運(yùn)動(dòng),可根據(jù)牛頓第二定律研究其
3、受力情況,為設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng),控制運(yùn)動(dòng)提供了理論基礎(chǔ); (2)牛頓第二定律揭示的是力的瞬時(shí)效果,即作用在物體上的力與它的效果是______對(duì)應(yīng)關(guān)系,力變加速度就變,力撤除加速度就為零,注意力的瞬時(shí)效果是________而不是速度; (3)牛頓第二定律是矢量關(guān)系,加速度的方向總是和_______________相同的,可以用分量式表示,F(xiàn)x=max,Fy=may,Fz=maz; (4)牛頓第二定律F=ma定義了力的基本單位——牛頓(定義使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生_____的加速度的作用力為1N,即1N=1kg.m/s2. 3、牛頓第三定律:_____________________________
4、_____________________________________。 (1)______________相互依賴性,它們是相互依存,互以對(duì)方作為自已存在的前提; (2)作用力和反作用力的同時(shí)性,它們是同時(shí)___、同時(shí)___,同時(shí)____,不是先有作用力后有反作用力; (3)作用力和反作用力是____性質(zhì)的力; (4)作用力和反作用力是不可疊加的,作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上,各產(chǎn)生其效果,不可求它們的____,兩個(gè)力的作用效果不能相互___-,這應(yīng)注意同二力平衡加以區(qū)別。 考點(diǎn)一、對(duì)慣性及牛頓第一定律的進(jìn)一步理解 1.對(duì)慣性的理解 (1)慣性的表現(xiàn)形式
5、 ① 物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí),慣性表現(xiàn)為使物體保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)) ②物體受到外力時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度.慣性大,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變,慣性小,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變. (2)慣性的量度 慣性是物體本身的一種固有屬性,質(zhì)量是慣性的唯一量度.慣性與物體的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況等其他因素?zé)o關(guān). 2.牛頓第一定律的重要意義 (1)明確了慣性的概念 牛頓第一定律揭示了物體所具有的一個(gè)重要屬性——慣性,即物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì). (2)揭示了力的本質(zhì) 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.例如,運(yùn)動(dòng)的物體逐
6、漸減速直至停止,不是因?yàn)椴皇芰?,而是因?yàn)槭艿搅俗枇? (3)揭示了不受力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài),而實(shí)際中不受外力作用的物體是不存在的,當(dāng)物體受外力作用,但所受合外力為零時(shí),其作用效果跟不受力作用時(shí)相同,因此,我們可以把理想狀態(tài)情況下的“不受力作用”理解為實(shí)際情況中的“受合外力為零”. 3.慣性定律與慣性的不同 (1)慣性是物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì),與物體是否受力、受力的大小無(wú)關(guān). (2)慣性定律(牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律. 【例題1】、關(guān)于牛頓第一定律的下列說(shuō)法 ①牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律;②牛頓第一定律說(shuō)明力是改
7、變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因;③慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的;④物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持。其中正確的是( ) A、①② B、②③ C、②④ D、①②④ 解析:牛頓第一定律是物體在理想條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,反映的是物體在不受力的情況下所遵循的規(guī)律,而自然界中不受力的物體是不存在的,所以①是正確的.慣性是物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的一種性質(zhì),慣性定律(即牛頓第一定律)則反映物體在一定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.顯然③不正確.由牛頓第一定律可知,物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持,但要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則必須有力的作用,所以選項(xiàng)②正確,④錯(cuò)誤. 答案:A 【變式訓(xùn)練1】在一艘勻速向北行駛的輪船甲板上
8、,一運(yùn)動(dòng)員做立定跳遠(yuǎn),若向各個(gè)方向都用相同的力,則( ) A.向北跳最遠(yuǎn) B.向南跳最遠(yuǎn) C.向東向西跳一樣遠(yuǎn),但沒(méi)有向南跳遠(yuǎn) D.無(wú)論向哪個(gè)方向都一樣遠(yuǎn) 考點(diǎn)二、牛頓第二定律的理解與應(yīng)用 1.牛頓第二定律的“特性” (1)瞬時(shí)性: 牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系.a為某一瞬時(shí)的加速度,F(xiàn)即為該時(shí)刻物體所受的合外力,對(duì)同一物體與的關(guān)系為瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失. (2)矢量性: 牛頓第二定律公式是矢量式,任意時(shí)刻的方向均與的方向相同.當(dāng)?shù)姆较蜃兓瘯r(shí),的方向
9、同時(shí)發(fā)生變化,且任意時(shí)刻兩者均保持一致. (3)同一性: 牛頓第二定律的“同一性”有兩層含義: ①中,對(duì)應(yīng)同一物體或同一系統(tǒng)的同一時(shí)刻 ②統(tǒng)一使用國(guó)際單位制 (4)獨(dú)立性: 牛頓第二定律的“獨(dú)立性”指作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度的矢量和與合力產(chǎn)生的加速度相同. (5)局限性: ①牛頓第二定律只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體,不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的粒子. ②物體的加速度必須是相對(duì)于慣性系而言的,即相對(duì)于地球靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系. 小結(jié):(1)牛頓第二定律是力的瞬時(shí)作用規(guī)律,加速度和力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失.分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分析該瞬時(shí)
10、前后的受力情況及其變化. (2)明確兩種基本模型的特點(diǎn): A. 輕繩的形變可瞬時(shí)產(chǎn)生或恢復(fù),故繩的彈力可以瞬時(shí)突變. B. 輕彈簧(或橡皮繩)在兩端均聯(lián)有物體時(shí),形變恢復(fù)需較長(zhǎng)時(shí)間,其彈力的大小與方向均不能突變. 【例題2】. 如圖3-1-1甲、乙所示,圖中細(xì)線均不可伸長(zhǎng),物體均處于平衡狀態(tài).如果突然把兩水平細(xì)線剪斷,求剪斷瞬間小球A、B的加速度各是多少?(角已知) 圖3-1-3 解析:水平細(xì)線剪斷瞬間拉力突變?yōu)榱?,圖3-1-1(甲)中OA繩拉力發(fā)生突變,但是圖3-1-2(乙)中OB彈簧要發(fā)生形變需要一定時(shí)間,彈力不能突變. (1)對(duì)A球受力分析,如圖3-1-2(甲)
11、,剪斷水平細(xì)線后,球A將做圓周運(yùn)動(dòng),剪斷瞬間,小球的加速度方向沿圓周的切線方向. (2)水平細(xì)線剪斷瞬間,B球受重力和彈簧彈力不變,如圖3-1-2(乙)所示,則 答案 【變式訓(xùn)練2】如圖所示.彈簧左端固定,右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)并系住物體m.現(xiàn)將彈簧壓縮到A點(diǎn),然后釋放,物體一直可以運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).如果物體受到的阻力恒定,則 A.物體從A到O先加速后減速 B.物體從A到O加速運(yùn)動(dòng),從O到B減速運(yùn)動(dòng) C.物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)所受合力為零 D.物體從A到O的過(guò)程加速度逐漸減小 考點(diǎn)三、牛頓第三定律的理解及應(yīng)用 1.相互作用力與一對(duì)平衡力的比較 內(nèi)容
12、 作用力與反作用力 一對(duì)平衡力 不 同 點(diǎn) 受力物體 作用在兩個(gè)相互作用的物體上 作用在同一物體上 依賴關(guān)系 相互依存、不可單獨(dú)存在,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失 無(wú)依賴關(guān)系,撤除一個(gè),另一個(gè)可依然存在,只是不再平衡 疊加性 兩力作用效果不可疊加,不可求合力 兩力作用效果可互相抵消,可疊加,可求合力且合力為零 力的性質(zhì) 一定是相同性質(zhì)的力 可以是同種性質(zhì)的力,也可以是不同性質(zhì)的力 相同點(diǎn) 大小方向 大小相等、方向相反、作用在同一直線上 圖3-1-4 2.應(yīng)用牛頓第三定律時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)定律中的“總是”二字說(shuō)明對(duì)于任何物體、任何條件下牛頓第三
13、定律都是成立的. (2)大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)物體上且作用在同一條直線上的兩個(gè)力,不一定是作用力與反作用力. 【例題3】. 如圖3-1-4所示,質(zhì)量為的人站在自動(dòng)扶梯上,扶梯正以加速度向上減速運(yùn)動(dòng),與水平方向的夾角為. 求人受的支持力和摩擦力. 解析: 圖3-1-5 方法一:以人為研究對(duì)象,他站在減速上升的電梯上,受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力,還受到水平方向的靜摩擦力,由于物體斜向下的加速度有一個(gè)水平向左的分量,故可判斷靜摩擦力的方向水平向左.人受力如圖3-1-5所示,建立如圖所示的坐標(biāo)系,并將加速度分解為水平加速度和豎直加速度 , 如圖3-1-5所示,則 由
14、牛頓第二定律得 求得, 方法二:以人為研究對(duì)象,受力分析如圖3-1-6所示,因摩擦力為待求,且必沿水平方向,設(shè)為水平向右.建立圖示坐標(biāo),并規(guī)定正方向. 根據(jù)牛頓第二定律得 x方向 ① y方向 ② 由①②兩式可解得 為負(fù)值,說(shuō)明摩擦力的實(shí)際方向與假設(shè)方向相反,為水平向左. 答案: 小結(jié):(1)本題解法一中介紹了另外一種建立直角坐標(biāo)系的方法:沿著力的方向建立坐標(biāo)系,分解加速度,然后根據(jù)列方程求解.對(duì)某些題來(lái)說(shuō),采用這種方法求解,可以簡(jiǎn)化解題過(guò)程.今后的學(xué)習(xí)中,大家要學(xué)會(huì)具體問(wèn)題具體分析,以解題方便為原則,建立合適的坐標(biāo)系. (2)判斷靜摩擦力的方向
15、、計(jì)算靜摩擦力的大小是一難點(diǎn).在物體處于平衡狀態(tài)時(shí),可根據(jù)平衡條件判斷靜摩擦力的方向,計(jì)算靜摩擦力的大??;若物體有加速度,則應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律判斷靜摩擦力的方向,計(jì)算靜摩擦力的大小. 【變式訓(xùn)練3】.甲乙兩隊(duì)進(jìn)行拔河比賽,僵持了很長(zhǎng)時(shí)間,最終結(jié)果甲隊(duì)獲勝.在分析總結(jié)會(huì)上,同學(xué)們關(guān)于勝、負(fù)的討論有以下幾種說(shuō)法,正確的是( ) A. 甲隊(duì)拉繩子的力大于乙隊(duì)拉繩子的力 B. 甲隊(duì)與地面間的摩擦力大于乙隊(duì)與地面間的摩擦力 C. 甲、乙兩隊(duì)與地面間的摩擦力大小相等、方向相反 D. 甲、乙兩隊(duì)拉繩子的力大小相等、方向相反 考 能 訓(xùn) 練 A 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1.設(shè)想能制造一理想的沒(méi)有摩擦的
16、環(huán)境,用一個(gè)人的力量去拖一艘萬(wàn)噸巨輪,則從理論上講( ) A、巨輪慣性太大,所以完全無(wú)法拖動(dòng) B、一旦施力于巨輪,巨輪立即產(chǎn)生一個(gè)加速度 C、由于巨輪慣性很大,施力于巨輪后,要經(jīng)過(guò)一段很長(zhǎng)時(shí)間后才會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明顯的加速度 D、由于巨輪慣性很大,施力于巨輪后,要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明顯的速度 2.關(guān)于牛頓第一定律的下列說(shuō)法中,正確的是( ) A.牛頓第一定律是牛頓第二定律在合力為零的情況下的特例 B.牛頓第一定律說(shuō)明了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 C.慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的 D
17、.物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持 3.關(guān)于慣性,以下說(shuō)法中正確是( ) A.物體的慣性與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及受力情況均無(wú)關(guān) B.人在走路時(shí)沒(méi)有慣性,被絆倒時(shí)才有慣性 C.物體在不受外力作用時(shí)有慣性,受到外力作用后慣性就被改變了 D.參加百米賽跑的運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不能立即停下來(lái)是由于運(yùn)動(dòng)員有慣性,運(yùn)動(dòng)員停下來(lái)后就沒(méi)有慣性了 4.北京時(shí)間2003年10月16日凌晨,“神舟”五號(hào)飛船在內(nèi)蒙古中部地區(qū)安全著陸,這標(biāo)志著我國(guó)首次載人航天取得圓滿成功.這次“神舟”五號(hào)飛船仍用“長(zhǎng)征二號(hào)F”運(yùn)載火箭發(fā)射,在火箭加速升空階段,下列說(shuō)法正確的是( ) A.宇航員對(duì)飛船內(nèi)座椅的作用力大于
18、座椅對(duì)宇航員的作用力 B.宇航員對(duì)飛船內(nèi)座椅的作用力等于座椅對(duì)宇航員的作用力 C.宇航員對(duì)飛船內(nèi)座椅的作用力等于宇航員的重力 D.宇航員對(duì)飛船內(nèi)座椅的作用力遠(yuǎn)大于宇航員的作用力 5.將一玻璃瓶裝滿水后密閉放在水平桌面上,在瓶的中部有一個(gè)氣泡處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示.現(xiàn)突然用力將瓶子向前推動(dòng)一下,則可以看到氣泡相對(duì)于瓶子的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A.不動(dòng) B.向前 C.向后 D.無(wú)法確定 6.如圖所示,質(zhì)量為2 kg的木塊沿水平面向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,同時(shí)受到大小為10 N、方向向右的力F的作用.已知地面與木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,則木塊加速度的大小和
19、方向?yàn)? ) A.6 m/s2,水平向右 B.4 m/s2,水平向左 C.5 m/s2,水平向左 D.1 m/s2,水平向右 7.汽車(chē)?yán)宪?chē)在水平公路上沿直線加速行駛,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知( ) ①汽車(chē)?yán)宪?chē)的力大于拖車(chē)?yán)?chē)的力 ②汽車(chē)?yán)宪?chē)的力等于拖車(chē)?yán)?chē)的力 ③汽車(chē)?yán)宪?chē)的力大于拖車(chē)受到的阻力 ④汽車(chē)?yán)宪?chē)的力等于拖車(chē)受到的阻力 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ F 圖3-1-9 8、.某人在以2.5 m/s2的加速度下降的升降機(jī)內(nèi)最多能舉起80 kg的物體,那么在地面上最多能舉起_______
20、kg的物體.若此人在一勻加速上升的電梯中最多能舉起40 kg的物體,則電梯上升的加速度為_(kāi)______ m/s2. 9、如圖所示,質(zhì)量為1 kg的小球穿在固定的直桿上,桿與水平方向成30°角,球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=.當(dāng)小球受到豎直向上的拉力F=20 N時(shí),小球沿桿上滑的加速度是多少?(g取10 m/s2) B 能力提升 10.在粗糙的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)歷時(shí)間t后速度為v.如果要使物體的速度增加到2 v,可采用的方法是( ) A.將物體的質(zhì)量減為原來(lái)的1/2,其他條件不變 B.將水平恒力增加到2F,其他條件不變 C
21、.將作用時(shí)間增加到2t,其他條件不變 D.將物體的質(zhì)量、水平恒力和時(shí)間都同時(shí)增加為原來(lái)的2倍 11..質(zhì)量為m的物體從高處釋放后豎直下落,在某時(shí)刻受到的空氣阻力為f,加速度為a=,則f的大小為( ) A. B. C.f=mg D. 圖3-1-10 12.有一些問(wèn)題你可能不會(huì)求解,但是你仍有可能對(duì)這些問(wèn)題的解是否合理進(jìn)行分析和判斷。例如從解的物理量單位,解隨某些已知量變化的趨勢(shì),解在一些特殊條件下的結(jié)果等方面進(jìn)行分析,并與預(yù)期結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等進(jìn)行比較,從而判斷解的合理性或正確性。 舉例如下:如圖所示。質(zhì)量為M、傾角為的滑塊A放
22、于水平地面上。把質(zhì)量為m的滑塊B放在A的斜面上。忽略一切摩擦,有人求得B相對(duì)地面的加速度a=,式中g(shù)為重力加速度。 對(duì)于上述解,某同學(xué)首先分析了等號(hào)右側(cè)量的單位,沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。他進(jìn)一步利用特殊條件對(duì)該解做了如下四項(xiàng)分析和判斷,所得結(jié)論都是“解可能是對(duì)的”。但是,其中有一項(xiàng)是錯(cuò)誤的。請(qǐng)你指出該項(xiàng)。( ) A.當(dāng)=0時(shí),該解給出a=0,這符合常識(shí),說(shuō)明該解可能是對(duì)的 B.當(dāng)=90時(shí),該解給出a=g,這符合實(shí)驗(yàn)結(jié)論,說(shuō)明該解可能是對(duì)的 圖3-1-11 C.當(dāng)M≥m時(shí),該解給出a=gsin,這符合預(yù)期的結(jié)果,說(shuō)明該解可能是對(duì)的 D.當(dāng)m≥M時(shí),該解給出a=,這符合預(yù)期的結(jié)果,說(shuō)明該解可
23、能是對(duì)的 13.如圖,一固定斜面上兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊A和B緊挨著勻速下滑,A與B的接觸面光滑。己知A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是B與斜面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的2倍,斜面傾角為α。B與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是( ) 圖3-1-12 A.tanα B.cotα C.tanα D.cotα 14. 直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子,如圖所示。設(shè)投放初速度為零,箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比,且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中箱子始終保持圖示姿態(tài)。在箱子下落過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A.箱內(nèi)物體對(duì)箱子底部始終沒(méi)有壓
24、力 B.箱子剛從飛機(jī)上投下時(shí),箱內(nèi)物體受到的支持力最大 C.箱子接近地面時(shí),箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大 D.若下落距離足夠長(zhǎng),箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來(lái) 圖3-1-13 15.在xx年北京殘奧會(huì)開(kāi)幕式上,運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登,最終點(diǎn)燃了主火炬,體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)忍不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神。為了探究上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用,可將過(guò)程簡(jiǎn)化。一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪,一端掛一吊椅,另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住,如圖所示。設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65kg,吊椅的質(zhì)量為15kg,不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度取。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度上升時(shí),試
25、求 (1)運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力; (2)運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力。 圖3-1-14 16..如圖所示,物體從光滑斜面上的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后進(jìn)入水平面(設(shè)經(jīng)過(guò)B點(diǎn)前后速度大小不變),最后停在C點(diǎn)。每隔0.2秒鐘通過(guò)速度傳感器測(cè)量物體的瞬時(shí)速度,下表給出了部分測(cè)量數(shù)據(jù)。(重力加速度g=10m/s2)求: (1)斜面的傾角a; (2)物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)m; (3)t=0.6s時(shí)的瞬時(shí)速度v。 圖3-1-15 17.質(zhì)量為200 kg的物體,置于升降機(jī)內(nèi)的臺(tái)秤上,從靜止開(kāi)始上升。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中臺(tái)秤的示數(shù)F與時(shí)間t的關(guān)系
26、如圖所示,求升降機(jī)在7s鐘內(nèi)上升的高度(取g=10 m/s2) 對(duì)“慣性”理解的誤區(qū) 誤區(qū)之一:運(yùn)動(dòng)的物體有慣性,靜止的物體沒(méi)有慣性 有的同學(xué)觀察到行駛著的汽車(chē)或火車(chē),遇到緊急情況突然剎車(chē)時(shí),不能立即停止,總要向前運(yùn)動(dòng)一段距離才停下,認(rèn)識(shí)到這是汽車(chē)、火車(chē)具有慣性的表現(xiàn);而靜止在那兒的汽車(chē)、火車(chē)總靜止在那兒,永遠(yuǎn)也不會(huì)自己突然運(yùn)動(dòng)起來(lái),根本看不出它們有什么“慣性”。事實(shí)上,靜止的物體總要保持靜止(反抗從靜到動(dòng)),運(yùn)動(dòng)的物體總要保持運(yùn)動(dòng)(反抗從動(dòng)到靜),恰恰就是物體具有慣性的體現(xiàn)。 所以說(shuō),一切物體在任何時(shí)候、任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都有慣性。 誤區(qū)之二:運(yùn)
27、動(dòng)速度大的物體慣性大 同一個(gè)物體速度大時(shí)比速度小時(shí)更難停下來(lái),這使許多同學(xué)產(chǎn)生“速度大的物體慣性大”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。若從這個(gè)認(rèn)識(shí)進(jìn)行推理,豈不要得到“速度小慣性小,速度為零慣性消失”的荒謬結(jié)論來(lái)嗎?事實(shí)上,慣性的大小與物體運(yùn)動(dòng)速度大小無(wú)關(guān),它只與物體的質(zhì)量大小有關(guān),質(zhì)量越大的物體慣性越大,如靜止的籃球比靜止的汽車(chē)容易運(yùn)動(dòng)起來(lái);具有相同速度的籃球和汽車(chē),籃球比汽車(chē)更容易停下來(lái)。 誤區(qū)之三:“慣性”就是“慣性定律” 慣性定律(即牛頓第一定律)指出了物體在不受任何外力作用時(shí)所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)──勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),這是物體在某個(gè)特定的環(huán)境下具有慣性的表現(xiàn);而慣性是物體本身固有的一種屬性
28、,它跟物體受不受外力無(wú)關(guān)。 誤區(qū)之四:重力越小,慣性越??;物體處于失重狀態(tài)時(shí),慣性消失 我們知道,地面附近的物體所受重力大小與其質(zhì)量大小成正比,質(zhì)量越大的物體重力越大。有的同學(xué)就認(rèn)為,物體的質(zhì)量越大慣性越大,也可以說(shuō)成物體的重力越大慣性越大,進(jìn)而推出:物體的重力越小慣性越小,重力為零慣性消失。其實(shí)這是一種錯(cuò)誤的推想。 例如,月球表面的引力只有地球的六分之一,宇航員在月球上即使背上一個(gè)質(zhì)量很大的背包也感不到沉重,但走起路來(lái)卻要十分小心,不能突然移動(dòng)或突然停止。因?yàn)楸嘲闹亓π×?,但慣性并沒(méi)有減小(因背包的質(zhì)量沒(méi)有減?。?,質(zhì)量很大的背包具有很大的慣性,當(dāng)行走的宇航員突然停下來(lái)時(shí),背包
29、由于具有慣性將會(huì)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),宇航員就會(huì)像地球上腳被東西絆了一樣,向前傾倒。 誤區(qū)之五:慣性是一種特殊的力 有的同學(xué)認(rèn)為在水平道路上行駛的汽車(chē),關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后仍能繼續(xù)向前滑行,是因?yàn)槠?chē)受到了慣性力的作用。這些同學(xué)之所以產(chǎn)生這種想法,是因?yàn)樗麄兊念^腦中有一個(gè)根深蒂固的錯(cuò)誤思想,就是物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持。事實(shí)上,運(yùn)動(dòng)著的物體如果所受的一切外力同時(shí)消失,物體是不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)的,而是以外力消失時(shí)刻的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。這充分說(shuō)明物體運(yùn)動(dòng)不需要任何外力來(lái)維持,這又是物體具有慣性的體現(xiàn)。 請(qǐng)注意,不要說(shuō)出“物體受到慣性作用”、“產(chǎn)生了慣性”、“受到慣性力”等諸如此類(lèi)不科學(xué)的話。 最后附帶說(shuō)明一下分析慣性現(xiàn)象的常用方法:先說(shuō)明兩個(gè)物體(或同一個(gè)物體的不同部分)原來(lái)處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)──其中一個(gè)物體(或物體的某一部分)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了什么樣的變化(從靜止到運(yùn)動(dòng)或者從運(yùn)動(dòng)到靜止;加速或者減速;運(yùn)動(dòng)方向改變等)──另一個(gè)物體(或物體的另一部分)由于慣性仍要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)──出現(xiàn)了什么結(jié)果。
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