人教版高一物理必修1第四章牛顿运动定律知识点及习题（含实验）

牛顿运动定律
1、理想斜面实验
（1）亚里士多德：力是维持物体运动的原因
（2）伽利略理想斜面实验：方法：实验＋科学推理
让小球从斜面上滚下来（实验）
若没有摩擦小球将上升到原来高度
减小斜面倾角，小球将上升到原来高度
减小斜面倾角直至水平，小球为想达到原来高度将持续运动下去。
结论：力不是维持物体运动的原因，物体停止是因为受到摩擦阻力的作用。
2、牛顿第一定律（惯性定律）
一切物体总保持
，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
拓展：运动的物体不受外力，总保持
　　　静止的物体不受外力，总保持
物体的运动状态改变了，说明了
运动状态改变的标志：
例题1：关于力和运动状态的改变,下列说法不正确的是(
)
A.
物体加速度为零，则运动状态不变
B.
只要速度大小和方向二者中有一个发生变化，或者二者都变化，都叫运动状态发生变化
C.
物体运动状态发生改变就一定受到力的作用
D.
物体运动状态的改变就是指物体的加速度在改变
2、在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出,水洒出的情况如图所示,则关于小车在此种情况下的运动叙述正确的是（?）
A.
小车匀速向左运动
B.
小车可能突然向左加速运动
C.
小车可能突然向左减速运动
D.
小车可能突然向右加速运动
3、如图所示，重球系于线DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是（）
A.在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳拉断
B.在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳拉断
C.在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳拉断
D.在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳拉断
4、如图所示,一个劈形物体A,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面呈水平,在水平面上放一个小球B,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()
A.
沿斜面向下的直线
B.
竖直向下的直线
C.
无规则曲线
D.
抛物线
3、牛顿第三定律：作用力与反作用力定律（不可叠加）
等大：　　　　　　　　　　反向：
异物：　　　　　　　　　　共线：
共性：　　　　　　　　　　同生同失：
例题：如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱子内有一根固定的竖直杆，在杆上套着一个环，已知箱子和竖直杆的总质量为M，环的质量为m，环沿竖直杆加速下滑，环与竖直杆的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对地面的压力为（?）
A.?Mg　　B.?Mg+mg　　C.?Mg+mg?Ff　　　　D.?Mg+Ff
4、牛顿第二定律的内容和公式
物体的加速度跟
成正比，跟
成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。
公式是：
对牛顿第二定律的理解
（1）同体性：F、m、a是研究同一个系统的三个物理量，不要乱写ｍ
（2）瞬时性：
（3）矢量性
（4）力的独立性：作用在物体上的每个力都将产独立地产生各自的加速度，与其他力无关，合外力的加速度即是这些加速度的矢量和。
注意：牛顿运动定律只适用于宏观、低速的物体，不适用于微观、高速的物体，只适用于惯性参考系，不适用于非惯性参考系。
5、牛顿第二定律的一般解题步骤和方法
（1）选对象
定状态
析受力列方程
第一类：由物体的受力情况确定物体的运动情况
1.
如图1所示，一个质量为m=20kg的物块，在F=60N的水平拉力作用下，从静止开始沿水平地面向右做匀加速直线运动，物体与地面之间的动摩擦因数为0.10.(
g=10m/s2)
画出物块的受力示意图
求物块运动的加速度的大小
物体在t=2.0s时速度v的大小.
求物块速度达到时移动的距离
2．如图，质量m=2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的滑动摩擦因数，现在对物体施加一个大小F=8N、与水平方向夹角θ=37°角的斜向上的拉力．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，求
（1）画出物体的受力示意图
(2)物体运动的加速度
（3）物体在拉力作用下5s内通过的位移大小。
第二类：由物体的运动情况确定物体的受力情况
1、列车在机车的牵引下沿平直铁轨匀加速行驶，在100s内速度由5.0m/s增加到15.0m/s.
（1）求列车的加速度大小．
（2）若列车的质量是1.0×106kg，机车对列车的牵引力是1.5×105N，求列车在运动中所受的阻力大小．(
g=10m/s2)
2.一个滑雪的人，质量m＝75kg，以v0＝2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ＝30°，在t＝5s的时间内滑下的路程x＝60m，(
g=10m/s2)求:
（1）人沿斜面下滑的加速度
（2）滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。
3、如图所示，水平地面AB与倾角为的斜面平滑相连，一个质量为m的物块静止在A点。现用水平恒力F作用在物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，经时间t到达B点，此时撤去力F，物块以在B点的速度大小冲上斜面。已知物块与水平地面和斜面间的动摩擦因数均为。求：
（1）物块运动到B点的速度大小
（2）物块在斜面上运动时加速度的大小
（3）物块在斜面上运动的最远距离x
第三类：牛顿定律的瞬时性
例题：1、如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球,两小球均保持静止。当突然剪断细绳的瞬间,上面小球A与下面小球B的加速度分别为(以向上为正方向)(
)
A.?a1=g????a2=g
B.?a1=2g???a2=0
C.?a1=?2g?a2=0
D.?a1=0????a2=g
（1）若改成绳呢，
2、A.?B两球的质量均为m，两球之间用轻弹簧相连，放在光滑的水平地面上，A球左侧靠墙。弹簧原长为L0，用恒力F向左推B球使弹簧压缩，如图所示，整个系统处于静止状态，此时弹簧长为L.下列说法正确的是（?）
A.
弹簧的劲度系数为FL
B.
弹簧的劲度系数为F(L0?L)
C.
若突然将力F撤去，撤去瞬间，A.?B两球的加速度均为0
D.
若突然将力F撤去，撤去瞬间，A球的加速度为0，B球的加速度大小为Fm
3、在动摩擦因数μ=0.3的水平面上有一个质量为m=1kg的小球，小球与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示．此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，小球的加速度的大小为（取g=10m/s2）（　　）
A.
0
B.
10?C.
7?D.10
4、如图所示，质量为m的小球固定在水平轻弹簧的一端，并用倾角为30?的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为（
?）。
5、如图所示,轻弹簧竖直放置在水平面上,其上放置质量为2kg的物体A,A处于静止状态。现将质量为3kg的物体B轻放在A上,则B与A刚要一起运动的瞬间,B对A的压力大小为(取g=10m/s2)(
第四类：牛顿定律的矢量性
例题：1、力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为5m/s2，力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为2m/s2，那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的大小不可能是（）
A.5m/s2
B.3m/s2
C.8m/s2
D.7m/s2
2、一个质量为2kg的物体,在大小分别为15N和20N的两个力作用下运动。关于该物体的运动情况,下列说法正确的是（?）
A.
加速度大小最大是10m/s2
B.
加速度大小一定是17.5m/s2
C.
加速度大小可能是15m/s2
D.
加速度大小可能是20m/s2
3、
4、如右图所示，电梯
与水平面夹角为30°，当电梯加速向上运动时，梯面对人的支持力是其重力的6/5，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？
第五类：牛顿定律的连接体问题
1、光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体
静止靠在一起(如图)
,现对m1施加一个大小为
F
方向向右的推力作用。求此时物体m2受到物体
m1的作用力F1
2、如图所示，质量为m的木块放在光滑水平桌面上，细绳栓在木块上，并跨过滑轮，试求木块的加速度：
（1）用大小为F
（F＝
Mg
）的力向下拉绳子
（2）把一质量为M的重物挂在绳子上
3、如图所示,在沿平直轨道行驶的车厢内,有一轻绳的上端固定在车厢的顶部,下端拴一小球,当小球相对车厢静止时,悬线与竖直方向夹角为θ,则下列关于车厢的运动情况正确的是（?）
A.
车厢加速度大小为gtanθ，方向沿水平向左
B.
车厢加速度大小为gtanθ，方向沿水平向右
C.
车厢加速度大小为gsinθ，方向沿水平向左
D.
车厢加速度大小为gsinθ，方向沿水平向右
4、如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，小球和车厢相对静止，球的质量为1kg．（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）求车厢运动的加速度，并说明车厢的运动情况．
（2）求悬线对球的拉力．
5、实验：探究加速度、力和质量的关系
1．某实验小组设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图所示已知小车质量M＝250g，砝码盘的质量记为m0，所使用的打点计时器交流电频率f＝50Hz．其实验步骤是：
1．按图中所示安装好实验装置；
2．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
3．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
4．先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；
5．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复2～4步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度。回答下列问题：
（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？　
　（填“是”或“否”）
（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a＝　
　m/s2．（保留二位有效数字）
（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表，
次数
1
2
3
4
5
砝码盘中砝码的重力F/N
0.10
0.20
0.29
0.39
0.49
小车的加速度a（m/s2）
0.88
1.44
1.84
2.38
2.89
他根据表中的数据画出a﹣F图象（如图）。造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是　
　。
2．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。
（1）下列说法正确的是　
　。
A．在探究加速度与质量的关系时，应该保证拉力的大小不变
B．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足对探究过程也不会产生影响
C．在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可
D．在探究加速度与力的关系时，作
a﹣F
图象应该用折线将所描的点依次连接
（2）在实验中，某同学得到了一条纸带如图乙所示，选择了
A、B、C、D、E
作为计数点，相邻两个计数点间还有
4
个计时点没有标出，其中
x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.30cm、x4＝8.92cm，电源频率为50Hz，可以计算出小车的加速度大小是　
　m/s2．（保留两位有效数字）
（3）某同学将长木板右端适当垫高，其目的是　
　。如果长木板的右端垫得不够高，木板倾角过小，用a表示小车的加速度，F
表示细线作用于小车的拉力，他绘出的
a﹣F
关系图象可能是图丙中　
　。
3．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示。
（1）（单选）下列说法正确的是　
　。
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣图象
（2）某同学在实验中。打出的一条纸带如图2所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中S1＝7.06cm、S2＝7.68cm、S3＝8.30cm、S4＝8.92cm，纸带加速度的大小是　
　m/s2．（保留两位有效数字）
（3）某同学将长木板右端适当垫高，其目的是　
　。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。他绘出的a﹣F关系图象（如图3）是　
　（单选）
牛顿运动定律实验部分参考答案与试题解析
1.解：（1）当物体小车匀速下滑时有：mgsinθ＝f+（m+m0）g
当取下细绳和砝码盘后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不变，因此其合外力为（m+m0）g，
由此可知该实验中不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。
（2）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即△x＝aT2，
根据作差法可知，加速度：a＝0.88m/s2；
（3）由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，说明小车所受合力大于砝码的重力，
可能是计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力；
故答案为：（1）否；（2）0.88；（3）在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力。
2．解：（1）A、在探究加速度与质量的关系时，应该保证拉力的大小不变而改变拉力大小进行实验，故A正确；
B、当当小车质量远大于重物质量时可以近似认为小车受到的拉力近似等于重物的重力，如果不能满足该条件，重物质量过大，小车受到的拉力明显小于重物的拉力，对实验影响较大，故B错误；
C、为得出普遍结论、在探究加速度与力的关系时，应进行多次测量，记录多组组数据，故C错误；
D、在探究加速度与力的关系时，作a﹣F
图象应该用一条直线将尽可能多的点连起来作出图象，故D错误；
（2）相邻两个计数点间还有4
个计时点没有标出，计数点间的时间间隔：t＝0.02×5＝0.1s，
匀变速直线运动的推论△x＝at2可知，加速度：a＝＝0.62m/s2；
（4）某同学将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力。如果长木板的右端垫得不够高，木板倾角过小，
平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于拉力，当拉力达到一定值时才产生加速度，在a﹣F图象横轴上有截距，故A正确，BCD错误；故选：A；故答案为：（1）A；（2）0.62；（3）平衡摩擦力；A。
3．解：（1）A、实验前要平衡摩擦力，每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故A错误；
B、实验时应先接通电源，然后再释放小车，故B错误；
C、在砝码及砝码盘B的质量远小于小车A的质量时，小车受到的拉力近似等于砝码及砝码盘受到的重力，故C错误；D、应用图象法处理加速度与质量关系实验数据时，为了直观，应作a﹣
图象，故D正确；
故选：D。（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x＝aT2可以求出加速度的大小，得纸带的加速度为：
a＝≈0.62m/s2。
（3）将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大，小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在小车不受力时，小车已经具有一定的加速度，a﹣F图象不过原点，在a轴上有截距，因此他绘出的a﹣F关系图象是C。
故答案为：（1）D；（2）0.62；（3）平衡摩擦力，C。
图1
F
F
m
M