《力与运动》同步练习试题
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\必修1（鲁科版）同步练习第五章 力与运动
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第五章 第一节 牛顿第一定律.doc
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第五章 第二节 牛顿第二定律.doc
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第五章 第三节 牛顿第三定律.doc
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第五章 第四节 超重与失重.doc
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第五章
第二节 牛顿第二定律
一. 教学内容：
牛顿第二定律
二. 教学目标：
1. 知道国际单位制中力的单位定义方法。
2. 理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义。
3. 会用牛顿第二定律的公式进行计算。
（一）牛顿第二定律
（1）内容：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合力方向相同。
（2）公式： 或者 ，写成等式就是 。
（3）力的单位——牛顿的含义
在牛顿第二定律 的关系中，式中k是一个常数，它可以任意取值。如果选取k=1。等式就可简化为F=ma。
①在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号N，它是根据牛顿第二定律定义的：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力，叫做1N。即 。
②比例系数k的含义
根据F=kma，知 ，因此k在数值上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小，k的大小由F、m、a三者的单位共同决定，三者取不同的单位。k的数值不一样，在国际单位制中，k=1。由此可知，在应用公式F=ma进行计算时，F、m、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位。
（二）牛顿第二定律的理解
牛顿第二定律，从表达式 来看，虽然简洁扼要，其涵义却是广泛深远，主要有以下几点：
（1）因果性：在式 中， 是使物体产生加速度的原因，而加速度a则是合力F合作用产生的效果。
（2）同体性：F合、a、m三个物理量是对同一研究对象（物体）而言的。分析受力情况和认定加速度时千万不可张冠李戴，错体错位。
（3）矢量性：公式 是一个矢量式，合力 与加速度a均为矢量，二者的方向永远相同。时刻相同，合外力的方向即为加速度的方向。而速度的方向与合外力的方向无必然联系。
（4）瞬时性
F=ma是对运动过程中的每一瞬间成立的，某一时刻的加速度大小总跟那一时刻的合外力大小成正比，即有力作用就有加速度产生。外力停止作用，加速度随即消失，在持续不断的恒定外力作用下，物体具有持续不断的恒定加速度。外力随着时间而改变，加速度就随着时间而改变。合力F合与加速度a同时存在、同时消失、同时变化、瞬时对应，虽有因果关系，但无先后之分。
（5）独立性
物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立作用原理。
对力的独立作用原理的认识
①作用在物体上的一个力，总是独立地使物体产生一个加速度，与物体是否受到其他力的作用无关。如落体运动和抛体运动中，不论物体是否受到空气阻力，重力产生的加速度总是g。
②作用在物体上的一个力产生的加速度，与物体所受到的其他力是同时作用还是有先后关系无关。例如，跳伞运动员开伞前，只受重力作用（忽略空气阻力），开伞后既受重力作用又受阻力作用，但重力产生的加速度总是g。
③物体在某一方向受到一个力，就会在这个方向上产生加速度。这一加速度不仅与其他方向的受力情况无关，还和物体的初始运动状态无关。例如，在抛体运动中，不论物体的初速度方向如何，重力使物体产生的加速度总是g，方向总是竖直向下的。
④如果物体受到两个互成角度的力F1和F2的作用，那么F1只使物体产生沿F1方向的加速度 、 只使物体产生沿F2方向的加速度 。
⑤如果物体受多个力作用求物体的实际加速度，则是各力单独产生的加速度的矢量和，即：
.
（6）相对性：式中 的加速度a是物体相对地球这一惯性系而言的。
（7）统一性：式 中的各量必须统一使用国际单位制（SI），即合力 的单位是牛顿（N），质量m的单位是千克（kg），加速度a的单位是米每二次方秒（ ）。
（8）实验性：牛顿第二定律是一个实验定律，可以用实验加以验证，而牛顿第一定律是由逻辑推理得到的定律，无法用实验验证。
（三）力学单位制
（1）单位制
单位是为了测量、比较量的大小而建立的，在学习物理时，正确使用单位非常重要。物体公式在确定了物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系。物理学中人为选定了几个单位作为基本单位，其他的物理量的单位可以通过公式用基本单位导出，这些物理量的单位称为导出单位。基本单位和导出单位构成了单位制。
（2）基本单位
在力学中选定了质量（m）、长度（L）、时间（t）这三个物理量的单位千克（kg）、米（m）、秒（s）作为力学的基本单位。在力学单位制中把质量（m）、长度（L）、时间（t）称为基本物理量。
因为力学是研究物体运动变化过程中力与运动的关系，因此，联系物体自身性质的量（质量）和空间尺度的量（长度）以及时间，必然与物体受力后运动变化联系得最密切、最普遍，所以这三个物理量也最基本。事实表明，用这三个量做基本单位，可以使力学中的单位数目最少。
［注意］力的单位“牛顿”不是国际单位制中的基本单位，而是根据牛顿第二定律规定2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第五章
第三节 牛顿第三定律
一. 教学内容：
1、熟练掌握已知物体受力情况求物体运动情况。
2、熟练掌握已知物体运动情况求物体受力情况。
3、知道应用牛顿运动定律解题时常采用正交分解法、整体法、隔离法等。
4、知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念，知道反冲现象。
5、理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决简单的问题。
6、能区分平衡力与作用力和反作用力。
二、本周教学重、难点：
1、应用牛顿第二定律解决的两类基本问题
（1）已知物体的受力情况，求解物体的运动情况
解决这类题目，一般是应用牛顿运动定律求出物体的加速度，再根据物体的初始条件，应用运动学公式，求出物体的运动情况，即求出物体在任意时刻的位置、速度及运动轨迹。过程如下：
（2）已知物体的运动情况，求解物体的受力情况
解决这类题目，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出物体所受的其他外力。过程如下：
2、正交分解法在牛顿运动定律中的应用
所谓正交分解法是指把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法。
正交分解法是一种常用的矢量运算方法。其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算，从而简洁方便地解答问题。
正交分解法是运用牛顿运动定律解题的最基本方法，物体在受到三个或三个以上的不在同一直线上的力作用时，一般都用正交分解法。
表示方法
注意：为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定x轴正方向有两种基本方法。
（1）分解力而不分解加速度
分解力而不分解加速度，通常以加速度a的方向为x轴正方向建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上，分别求得x轴和y轴上的合力 。根据力的独立作用原理，各个方向上的力分别产生各自的加速度，得方程组：
（2）分解加速度而不分解力
若物体受几个互相垂直的力作用，应用牛顿定律求解时，若分解的力太多，比较繁琐，所以在建立直角坐标系时，可根据物体的受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上，分解加速度a得到 ，根据牛顿第二定律得方程组
说明：①在建立正交坐标系时，不管选取哪个方向为x轴正方向，所得的最后结果都一样。但为了解题方便，应考虑尽量减少矢量的分解，即要尽量使矢量在坐标轴上。
②在两种分解方法中一般只分解一种物理量，而不同时分解两种物理量。
③物体受两个力作用时，也可以不用合成法而采用正交分解法。
3、解题思路及步骤
（1）首先要对所确定的研究对象作出受力情况、运动情况的分析，把题中所给的物理情景弄清楚，然后由牛顿第二定律，通过加速度这个联系力和运动的“桥梁”，结合运动学公式进行求解。这是用牛顿运动定律解题的基本思路和方法。
（2）由物体的受力情况求解物体的运动情况的一般方法和步骤
①确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图。
②根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）。
③根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度。
④结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。
（3）由物体的运动情况求解物体的受力情况
解决这类问题的基本思路是解决第一类问题的逆过程，具体步骤与上面所讲的相似，但需特别注意：①由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合力的方向，不能将速度的方向与加速度的方向混淆。②题目中求的力可能是合力，也可能是某一特定的作用力，即使是后一种情况，也必须先求出合力的大小和方向，再根据力的合成与分解知识求各个分力。
4、连接体问题
（1）连接体与隔离体：两个或两个以上物体相连接组成的物体系统称为连接体。如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体。
（2）外力和内力：一个物体系统受到的系统之外的作用力叫做该系统受到的外力。而系统内各物体间的相互作用力叫内力。需要强调的是牛顿第二定律方程中的力应是研究对象所受的合外力。一个力是内力还是外力要根据研究对象而定。
（3）连接体问题的处理方法
①整体法：把整个连接体系统看做一个研究对象（或质点），根据整体所受的外力，运用牛顿第二定律的运动学公式列方程求解。此方法适用于系统中的各物体加速度相同、不需要求内力的情况，其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力。
②隔离法：把系统中某物体（或某一部分）隔离出来作为一个单独的研究对象，对其进行受力分析、列方程求解。此方法对于系统中各部分物体的加速度相同或不相同的情况均适用。隔离法的优点在于：它将系统内物体间相互作用的内力转化成了某研究对象的外力，可由此求出系统内物体间的相互作用力。
［例题1］如图1所示，两个质量相同的物体A和B紧靠在一起，放在光滑的水平面上，如果它们分别受到的水平推力 ，而且 ，则A施于B的作用力大小为（ ）。
A. B. C. D.
解析：物体A和B加速度相同，求它们之间的相互作用力，采取先整体后隔离的方法，先求出它们的共同加速度，然后再选取A或B为研究对象，求出它们之间的相互作用力。
选取A和B整体为研究对象，共同加速度为
再选取物体B为研究对象，受力分析如图2所示，根据牛顿第二定律，得
2011-2012学年高一物理必修1（鲁科版）同步练习第五章
第一节 牛顿第一定律
一. 教学内容：
牛顿第一定律
二. 本周教学目标
1. 知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识。
2. 知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论．
3. 知道什么是惯性，会正确理解有关现象．
4. 理解牛顿第一定律的内容和意义．
［教学过程］
1 .理想实验的魅力
（1）伽利略的理想斜面实验
理想实验：
如图甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下，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．
如果第二个斜面倾斜角度小，如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程，继续减小第二个斜面的倾斜角度，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而是沿水平面以恒定的速度持续运动下去．
伽利略的思想方法
伽利略的“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。
伽利略的理想斜面实验虽然是想像中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的．以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律．
（2）伽利略的观点：在水平面上的物体，设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去.
（3）笛卡尔的观点：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动．笛卡尔补充和完善了伽利略的观点．
2. 牛顿物理学的基石——惯性定律
牛顿总结了伽利略等人的工作，并提出了三条运动定律，先看牛顿第一定律：
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为止．
（2）如何正确理解牛顿第一定律？
对牛顿第一定律应从以下几个方面来理解：
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运动状态为止”，实际上是对力的定义，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．但是，我们不能把“不受外力作用”理解为“合外力为零”．
3. 理解惯性和惯性定律
（1）对惯性定律的理解
牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质，即一切物体都具有惯性．同时，牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义：力是改变物体运动状态的原因，即改变速度的原因．物体在速度发生改变时，就有加速度．因此也可以说：力是使物体产生加速度的原因．不能认为力是维持物体运动（匀速直线运动）的原因，也不能认为有力就有运动，没有力就没有运动，更不能认为物体向哪个方向运动就一定受到那个方向的力的作用．
（2）对惯性的理解
①惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性．
②惯性与运动状态无关：不论物体是处于怎样的运动状态，惯性总是存在的，当物体原来静止时，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．
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