第四章力与运动(答案)

-1-第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律一、牛顿第一定律的理解：1、答案：BD解析：物体只有在不受力或所受的合外力为零的情况下才处于静止状态或匀速直线运动状态，所以A错。一切物体都有惯性，惯性与物体的受力及运动状态无关，惯性大小只决定于物体的质量。注意，惯性不是力，也没有惯性力，惯性物体保持原有状态的能力。所以B对C错。D不用多说了吧。2、答案：B解析：伽利略的理想斜面实验是在一个光滑的水平面上进行的，所以不受到摩擦力的作用，物体在不受力的作用下做匀速直线运动，所以说明亚里士多德的运动和力的关系是错误的，但这个实验没有说明改变物体运动状态的原因是什么，所以，只有B对。3、答案：C解析：静止或作匀速直线运动的物体，可能不受力，也可能受到的是平衡力，所以A错。物体的某一时刻速度等于零，但这一时刻的加速度不一定为零，只有加速度为零才能所说物体一定处于平衡状态，所以B错。物体的运动方向即物体的速度方向，速度方向可以与所受合外力相同，物体做加速运动；速度方向可以与所受合外力相反，物体做减速运动；速度方向可以与所受合外力不在一条直线上，此时物体运动的速度方向将发生变化，比如圆周运动。二、牛顿第一定律的的应用：1、答案：D解析：人由于有惯性，所以无论有否跳起，在水平方向上与车有相同的速度。所以跳起后会回到原地。这个问题也可以这样想，做匀速两个字掉，换成静止（匀速与静止是一样的，都是平衡，这种转换以后也可以用）。这个问题是否就变容易了呢。2、答案：D解析：物体运动状态没有发生变化即速度不变，A要减速，B的方向改变，D做的是抛物线，是曲线，所以方向改变（大小也变）。3、答案：D解析：不论小球原来做什么样的运动，撤去所有外力后，小球不受力，由牛顿第一定律可知，小球将静止或匀速直线运动。三、惯性的理解与应用：1、答案：D解析：注意是“利用”，A、C是“防止”，B是关于摩擦力的知识。所以选D2、答案：D解析：人从车上跳下来，由于惯性，人有向前的速度，当人脚着地后，由于地面的摩擦力脚停下来，但身体没有停下来，所以选A。-2-3、答案：A解析：，当紧急刹车时，由于人有惯性，人会向前运动，所以为了人的安全，B、C是不可少的。而车也有惯性，刹车后车不是立刻停下来的，还要前进一段距离，所以要保持车距。只有A与惯性无关。4、答案：C解析：惯性是只保持物体的原有状态，物体在没有离开汽球前，有2m/s向上速度，在刚离开气球的瞬间，由于惯性，仍保持这种状态，所以先C。第二、三节影响加速的因素一、探究牛顿第二定律的基本操作：1、答案：C、F解析：本题的实验装置图在第三题（要记得这个图喔）。多余的器材是“秒表”，原因是我不用秒表来测时间，误差太大，而用打点计时器来测时间。所以少的器材，一是打点计时器，二是天平，（用来测小车及吊桶的总质量）、三是吊桶及沙。2、答案：A解析：本实验不需要平衡摩擦力（无f），所以A对B错。拉车的力不能太大，必须符合M》m，所以C错，而光电门安置没有特殊的要求，相距远一点就可以了，不一定要安在两端，所以D错。而测加速度的事情由光电门完成了，所以本实验不用打点计时器。3、答案：一、电火花打点计时器应用220V的交流电源，而不是低压电源。二、小车在运动前，应停在打点计时器旁，这样打的纸带才比较长，可选来测量加速度的量才多。三、拉车的绳应与木板平行，这样拉车的拉力才等于吊桶的总重力。四、木板的右端应加高一点，以平衡摩擦力。二、探究牛顿第二定律的数据处理与分析：1、答案：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过小；不满足M》m的条件。解析：左图不过原点，当F0时，才有加速度，这说明小车受到了摩擦力的影响，也就是说在实验前，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过小；右图中当1/M很大时，M很小，不满足M》m的条件时，小车的加速度与拉力不再成正比，拉力增大，a也增在，但增大得没有这么快了。（详见第四节的第7题）2、答案：（1）BC（2）D（3）D解析：原因与上题相似。3、答案：（1）拉车的细绳与轨道平行、远小于（2）由初速度为零的位移公式221ats，在t相同时，a与S成正比。（3）23．35；3解析：（1）不多说；（2）由221ats，可得sta22，即a与s成正比，可通过S的大小比较a的大小。（3）读数时要注意两点，一是要估读一位，二是看清起点是否在原点。对于第2个问题，注意S与F的比值近似相等的，如第4组的数据，S：F≈9：1。-3-第四节牛顿第二定律一、牛顿第二定律的理解：1、答案：B2、答案：A3、答案：D4、答案：D5、答案：(1)静止或匀速直线运动；（2）向右匀加速直线运动或向左匀减速直线运动（3）向左匀加速直线运动或向右匀减速直线运动二、用牛顿第二定律的求加速度（恒力）：1、答案：3Kg解析：（注意解题的规范）受力如图所示，第一次拉，物体做匀速直线运动，所以有NFf6.01第二次拉，物体做匀加速直线运动，所以有mafFF2合由于物体受到的是动摩擦力，所以f不变，代入F2=1。8N，a=0.4m/s2,可得M=3Kg2、答案：B解析：注意f的方向。3、答案：C解析：注意当F增大两倍时，f并汪变，所以合力变化大于两倍。4、答案：0.3解析：下落的加速度原来为10m/s2，阻力越大，合力越小，即加速度减小的越多，当a由10变为7时，少了3，即f为重力的3/10。5、答案：tanga6、答案：singa（cossingga）解析：第5题与第6题的答案，请同学们要记住喔，后面还有很多的应用呢。7、答案：MmmgaMmmMgMaT结论是只有当M》m时，a才与拉力成正比。解析：也可以用整体法来理解这个问题，对M和对m，都有一个拉力T，这个拉力T是内力，对M和m这个整体，只有一个外力，就是mg，这个力使两个物体产生了加速度，也就得到了答案。拉车的问题，只有当M》m时，m可忽略不计，Mmga，此时a才与拉力成正比。-4-第五节牛顿第二定律的应用一、已知物体运动的情况，求物体的受力情况（恒力）：1、解：设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，受力如图所示，由牛顿第二定律可得μmg=ma，a=μg。由匀变速直线运动速度—位移关系式v02=2ax，可得汽车刹车前的速度为smgxaxv/1212106.02220解析：求解此类问题可先由牛顿第二定律求出加速度a，再由匀变速直线运动公式求出相关的运动学量。2、解：（1）由平均速度公式得，smsmvvvto/2/2402（2）由加速度公式可得，22/2/204smsmtvvaot由匀变速直线运动的位移公式可得，mats4212（3）受力如图所示，由牛顿第二定律可得mafFF2合①mgNf②由①②得到动摩擦因数=0.33、解：（1）由位移公式221ats得22/222422smtsa物体的受力如图所示，由牛顿第二定律可得mamgTF合得T=120N（2）对人的受力如图所示，人处于平衡状态，所以有NTGN2804、答案：1500N解：将运动员看作质量为m的质点，从1h高处下落，刚接触网时速度的大小11gh2v(向下)=8m/s弹跳后到达的高度为2h，刚离网时速度的大小22gh2v(向上)=10m/s速度的改变量21vvv(向上)=18m/s以a表示加速度，△t表示接触时间，则△v＝a△ta=15m/s2接触过程中运动员受到向上的弹力N和向下的重力mg.由牛顿第二定律，-5-mamgNF合NmamgN1500解析：这个力就是我们说的支持力，由于要把人反弹上去，就像跳高，支持力比重力大，所大的部分产生向上的加速度，使人由向下变为向上运动。二、已知物体的受力情况，求物体的运动情况（恒力）：1、答案：（1）2m/s2（2）4m/s（3）V6=12m/sS=24m2、答案：(1)st330smv/302(2)st10smv/102解析：本题在于同学们对前面我们得到的结论singa（cossingga）的理解。知道了加速度，再利用匀变速直线运动的位移与速度公式（221ats及atv）可得解。3、解：（1）行李刚开始运动时受重力G、支持力N和滑动摩擦力f，其中力f是动力，是物体运动状态改变的原因（由静止开始做匀加速运动），滑动摩擦力f即为行李所受合力。f＝μN＝μmg＝0.1×4×10N＝4Na＝f/m＝4÷4m/s2＝1m/s2（2）行李做匀加速运动直到行李的速度大小与传送带的速度大小相等，此时行李运动的位移为s1＝v2/2a＝12/2×1m＝0.5m，运动了：t1＝v/a＝1/1s＝1s此后行李跟随传送带做匀速直线运动，运动的位移为s2＝L－s1＝（2－0.5）m＝1.5m运动的时间：t2＝s2/v＝1.5/1s＝1.5s故行李从A运动到B的时间是：t＝t1＋t2＝（1＋1.5）s＝2.5s（3）要使传送的时间最短，可知行李应始终做匀加速运行，所以当行李到达右端刚好等于传送带速度时，传送带速度最小．设传送带的最小运行速率为vmin,，则有：aLv22min因加速度仍为a=lm／s2，所以最小运行速率smaLv/22min行李最短运行时间savt2minmin解析：本题的重点在于动摩擦力是动力（一开始行李的速度小于传送带的速度，两物体有相对运动），当两者的速度不等时，动摩擦力使行李加速，当两者的速度相等时（相对静止），动摩擦力消失，行李不再加速，而与传送带一起做匀速直线运动。4、答案：A解析：本题的滑环做的是，这一点大家都知道，本题要求的是时间，同学们就没有想法了。？？？？时间是运动学的物理量，求时间匀加速直线运动拿出来就可以了（你-6-有拿吗？还是在干想），221ats，求t，就要知道S与a（你会求吗）。如图，加两条辅助线，设角为，ad为直径，设为L，有sinlcd，而由上面所学，可得由cd下滑是的加速度为singa，得gLgLast2sinsin22，所以t与角度无关。选A。备注：本题的关键在于隐藏了物体下滑时的位移S与加速度a，你找到了，也就解出了问题，如我把图改一改，答案又是什么呢？自己想一想吧！5、答案：A解析：本题的思维方向与上题相同。三、用牛顿第二定律分析物体的运动状态与受力的关系（变力）：1、答案：CD2、答案：B3、答案：CE4、答案：BCE5、答案：AC解析：解本类的关键在于三点，一是做出正确的受力分析，二是找出变化的力，如何变，找出合力的方向。三是明确速度大小的变化不是由力的大小所决定的，而是由由合力的方向所决定的。在这类问题中，有一共同点当合外力为零时，a=0，速度不变，这时的速度为极值（最大或最小，因v不变）。而往往V=0的瞬间，物体准备改变运动方向，这时的a最大（力最大）。四、用牛顿第二定律分析绳或弹簧断开瞬间的受力情况：解析：1、本类题很鲜明地体现了a与F之间的瞬时关系，应加以领会。2、绳索、弹簧以及杆（或棒）是中学物理中常见的约束元件，它们的特性是不同的，现列表对照如下：3、如图所示，一个小球重量为20N，处于静止状态，理想化时，弹簧和绳的弹力原来都为10N，此时弹簧的形变是比较大的，而绳也有形变，但它的形变很小，外形上看不出来。（1）如果现在剪去弹簧，在没有弹簧时，绳的拉力立即发生改变（绳的形变量要变大，但与原来-7-要比，可认为几乎是不变的），并与重力平衡，变为了20N。（2）而如果剪去绳，弹簧的弹力也要增大，（但增大要有一定过程和时间，原因是弹簧的形变量要变大，小球要向下运动一段时间。）所在在剪的那个瞬间，弹簧的弹力还没有变，还是5N。这就是绳与弹簧弹力在某个瞬间的区别，弹簧的弹力不会发生突变，剪绳之前是多大，剪绳之后的瞬间还是多大，（原来是10N，现在还是10N）；而绳的弹力会突变，原来是10N，在一个瞬间可变为5N，也可变为20N，当然也可不变。（这就有点难了，所以对绳的情况，一定要根据实际情况分析，还好，我们遇到的大多是剪绳而留弹簧的问题）1、答案：A解析：绳断后，绳的拉力消失，只剩重力