专题7牛顿运动定律的应用 单位制
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
主题 牛顿运动 定律的应用
内容 牛顿运动定律及其应用 超重与失重
要求 Ⅱ Ⅰ
一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用 1．运用牛顿运动定律解决动力学问题常常可以分为两 种类型(两类动力学基本问题)： (1)已知物体的受力情况，求物体的运动情况．如物体 运动的位移、速度及时间等． (2)已知物体的运动情况，求物体的受力情况(求力的大 小和方向)． 但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体 运动的加速度，然后再由此得出问题的答案．
(多选)关于力学单位制，下列说法正确的是 ( ) A．kg，m/s，N是导出单位 B．kg，m，s是基本单位 C．在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以 是g D．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才 是F＝ma
解析：首先是理解基本单位和导出单位的意义和区别， 初学者往往对基本单位和导出单位的概念分不清，要注意， 所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出来的。 力学中的基本单位只有三个，即kg、m、s，其它单位都是 由这三个基本单位衍生(推导)出来的．如“牛顿”(N)是导 出单位，即1 N＝1 kg·m/s2(F＝ma)，所以题中A项错误，B 项正确。在国际单位制中，质量的单位只能是kg，C项错 误．在牛顿第二定律表达式中，F＝ma只有在所有物理量 都采用国际单位制时才成立，D项正确． 答案：BD
说明：(1)在地球表面附近，无论物体处于什么状态， 其本身的重力G＝mg始终不变．超重时，物体所受的拉力(或 支持力)与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重 力；失重时，物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向 向下，测力计的示数小于物体的重力．可见，在失重、超重 现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数(又称 视重)发生了变化，好像物体的重量有所增大或减小． ) (2)发生超重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上 的加速度．物体具有向上的加速度时，处于超重状态；物体 具有向下的加速度时，处于失重状态；当物体竖直向下的加 速度为重力加速度时，处于完全失重状态．超重、失重与物 体的运动方向无关．
A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状 态 B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的 乘客处于超重状态 C．荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状态 D．“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞 船内的宇航员处于完全失重状态
解析：电梯减速上升，加速度向下，失重，A错； 磁悬浮列车在水平轨道加速，既不超重也不失重，B错； 荡秋千摆到最低点，加速度向上，超重，C错；宇宙飞船 的加速度向下，处于完全失重，D正确． 答案：D
二、单项选择题(Ⅱ)(11－16) 12．(2010年广东学业水平模拟)升降机的弹簧秤上 端固定于顶板上，下端挂一重物，升降机静止时，弹簧 秤的示数为G，后来发现其示数比G大了，则升降机运动 的可能是( ) A．向上加速运动或向下加速运动 B．向上减速运动或向下加速运动 C．向下加速运动或向下减速动动 D．向下减速运动或向上加速运动
(单选 Ⅱ)升降机里有一个用弹簧秤悬挂着的 重物，以下说法正确的是( 要小 B．弹簧秤的示数在升降机加速运动时比匀速运动时 要小 C．弹簧秤的示数在升降机加速运动时比匀速运动时 要大 D．无论升降机怎样运动，弹簧秤的示数始终等于重 物的重力 )
பைடு நூலகம்
A．弹簧秤的示数在升降机加速下降时比加速上升时
解析：升降机加速下降时处于失重状态，弹簧秤的 示数应小于物体的重力，升降机加速上升时处于超重状 态，弹簧秤的示数应大于物体的重力，选项A正确；升 降机在匀速运动时，弹簧秤的示数等于物体的重力，而 升降机作加速运动时没有说明方向，因此，弹簧秤的示 数可能大于物体的重力，也可能小于物体的重力，选项 B、C、D错． 答案：A
(单选Ⅱ)在交通事故的分析中，刹车线的长度 是判断交通责任的重要依据，刹车线是汽车刹车后，停止 转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹。在某一次交通事 故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间 的动摩擦因数为0.7，取g＝10 m/s2，则汽车开始刹车时的速 度为( ) A．7 m/s C．14 m/s B．10 m/s D．20 m/s
2．(单选Ⅰ)宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆 周运动时，下列说法正确的是( ) A．地球对宇航员没有引力 B．宇航员处于失重状态 C．宇航员处于超重状态 D．宇航员的加速度等于零 解析：宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆周运动 时处于完全失重，地球对宇航员的引力还是存在的，宇航 员的加速度不为零．故选B. 答案：B
3．完全失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂 物的拉力)等于零的状态，叫做完全失重状态． ①产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加 速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象． ②发生完全失重现象时，平常一切由重力产生的现 象都会消失，如天平失效、测力计不能测重力、浮力消 失、液体柱不再产生压强等．
4．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)在下列力 学单位中，属于国际单位制中基本单位的是( ) A．毫米 C．千克 B．厘米 D．克
解析：属于国际单位的只有千克，选C. 答案：C
一、单项选择题(Ⅰ)(1－10) 1．牛顿第二定律的表达式可以写成m＝F/a，对某个物 体来说，它的质量m( ) A．跟合外力F成正比 B．跟合外力F与加速度a都无关 C．跟它的加速度a成反比 D．跟合外力F成反比，跟它的加速度a成正比 解析：物体的质量是物体本身的固有属性，与合外力、 加速度无关．故选B. 答案：B
两类动力学基本问题的解题思路图解如下：
可见，不论求解哪一类问题，求解加速度是解题的 桥梁和纽带，是顺利求解的关键．
2．应用牛顿运动定律解题的一般步骤 (1)认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问 题的类型． (2)选取研究对象．所选取的研究对象可以是一个物体， 也可以是几个物体组成的整体．同一题目，根据题意和解题 需要也可以先后选取不同的研究对象． (3)分析研究对象的受力情况和运动情况． (4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体 只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受 力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力； 如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂 直运动的方向上．
三、单位制 (1)国际单位制(SI)就是由七个基本单位和用这些基本 单位导出的单位组成的单位制． (2)国际单位制(SI)中的基本单位：长度的单位米，国 际符号m、质量的单位千克，国际符号kg、时间的单位秒， 国际符号s.电流强度的单位安培，国际符号A；物质的量的 单位摩尔，国际符号mol；热力学温度的单位开尔文，国 际符号K；发光强度的单位坎德拉，符号cd. (3)力学中有三个基本单位：长度的单位米，国际符 号m、质量的单位千克，国际符号kg、时间的单位秒，国 际符号s.
(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受 外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代 入公式，按代数和进行运算． (6)求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论． 二、超重、失重 1．超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉 力)大于物体所受重力的情况称为超重现象． ①产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度．与 物体速度的大小和方向无关．既可以是“加速向上”运动， 也可以是“减速向下”运动．
(
3．(单选Ⅰ)下列关于经典力学的说法不正确的是 ) A．自由落体运动规律属于经典力学 B．行星运动定律属于经典力学 C．牛顿运动定律属于经典力学 D．经典力学没有局限性，适用于所有领域
解析：自由落体运动、行星的运动以及牛顿定律都 属于经典力学范畴；经典力学适用于低速宏观物体．故 选D. 答案：D
解析：设物体的质量为 m，由牛顿第二定律得： F1＝ma1，F2＝ma2. 当两者同向时加速度最大：F1＋F2＝ma， 两者反向时加速度最小：F1－F2＝ma′， 代入数据解得：a＝4 m/s2，a′＝2 m/s2，所以B、C、 D正确． 答案：BCD
②产生超重现象的原因：当物体具有向上的加速度 a(向上加速运动或向下减速运动)时，支持物对物体的支持 力(或悬挂物对物体的拉力)为F，由牛顿第二定律得 F－mg＝ma 所以F＝m(g＋a)＞mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂 物的拉力)F′＞mg.
2．失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受重力的情况称为失重现象． ①产生失重现象的条件是物体具有向下的加速度，与物 体速度的大小和方向无关．既可以是“加速向下”运动，也 可以是“减速向上”运动． ②产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a(向 下加速运动或向上做减速运动)时，支持物对物体的支持力 (或悬挂物对物体的拉力)为F.由牛顿第二定律 mg－F＝ma， 所以F＝m(g－a)＜mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂物 的拉力)F′＜mg.
1．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)关于超重与失 重，下列说法正确的是( ) A．超重就是物体所受的重力增加了 B．失重就是物体所受的重力减少了 C．完全失重就是物体所受的重力为零 D．超重或失重时物体所受的重力不变 解析：无论超重还是失重，物体重力不变，变化的是 对悬挂物的拉力或是对支持物的压力，显然A错，B错，C 错，只有D正确． 答案：D
解析：升降机运动时，弹簧秤示数比G大，说明 物体超重，升降机有向上的加速度，可能做向上加速 运动或向下减速运动．选项D正确． 答案：D
三、多项选择题(17－20) 17．用力F1单独作用于某一物体上可产生加速度 为3 m/s2，力F2单独作用于这一物体可产生加速度为1 m/s2.若F1、F2同时作用于该物体，可能产生的加速度 为( ) A．1 m/s2 C．3 m/s2 B．2 m/s2 D．4 m/s2
解析：汽车刹车后，停止转动的轮胎将在滑动摩擦 力的作用下在地面上作匀减速运动，产生加速度的外力为 滑动摩擦力，由 F＝ma 和 µmg＝ma，得 a＝µg＝7 m/s2， 因此，汽车开始刹车时的速度为 v2＝2as，得到 v0＝ 2as 0 ＝14 m/s. 答案：C
(单选Ⅰ)下列关于超重和失重现象的描述中 正确的是( )
内容 牛顿运动定律及其应用 超重与失重
要求 Ⅱ Ⅰ
一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用 1．运用牛顿运动定律解决动力学问题常常可以分为两 种类型(两类动力学基本问题)： (1)已知物体的受力情况，求物体的运动情况．如物体 运动的位移、速度及时间等． (2)已知物体的运动情况，求物体的受力情况(求力的大 小和方向)． 但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体 运动的加速度，然后再由此得出问题的答案．
(多选)关于力学单位制，下列说法正确的是 ( ) A．kg，m/s，N是导出单位 B．kg，m，s是基本单位 C．在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以 是g D．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才 是F＝ma
解析：首先是理解基本单位和导出单位的意义和区别， 初学者往往对基本单位和导出单位的概念分不清，要注意， 所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出来的。 力学中的基本单位只有三个，即kg、m、s，其它单位都是 由这三个基本单位衍生(推导)出来的．如“牛顿”(N)是导 出单位，即1 N＝1 kg·m/s2(F＝ma)，所以题中A项错误，B 项正确。在国际单位制中，质量的单位只能是kg，C项错 误．在牛顿第二定律表达式中，F＝ma只有在所有物理量 都采用国际单位制时才成立，D项正确． 答案：BD
说明：(1)在地球表面附近，无论物体处于什么状态， 其本身的重力G＝mg始终不变．超重时，物体所受的拉力(或 支持力)与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重 力；失重时，物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向 向下，测力计的示数小于物体的重力．可见，在失重、超重 现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数(又称 视重)发生了变化，好像物体的重量有所增大或减小． ) (2)发生超重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上 的加速度．物体具有向上的加速度时，处于超重状态；物体 具有向下的加速度时，处于失重状态；当物体竖直向下的加 速度为重力加速度时，处于完全失重状态．超重、失重与物 体的运动方向无关．
A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状 态 B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的 乘客处于超重状态 C．荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状态 D．“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞 船内的宇航员处于完全失重状态
解析：电梯减速上升，加速度向下，失重，A错； 磁悬浮列车在水平轨道加速，既不超重也不失重，B错； 荡秋千摆到最低点，加速度向上，超重，C错；宇宙飞船 的加速度向下，处于完全失重，D正确． 答案：D
二、单项选择题(Ⅱ)(11－16) 12．(2010年广东学业水平模拟)升降机的弹簧秤上 端固定于顶板上，下端挂一重物，升降机静止时，弹簧 秤的示数为G，后来发现其示数比G大了，则升降机运动 的可能是( ) A．向上加速运动或向下加速运动 B．向上减速运动或向下加速运动 C．向下加速运动或向下减速动动 D．向下减速运动或向上加速运动
(单选 Ⅱ)升降机里有一个用弹簧秤悬挂着的 重物，以下说法正确的是( 要小 B．弹簧秤的示数在升降机加速运动时比匀速运动时 要小 C．弹簧秤的示数在升降机加速运动时比匀速运动时 要大 D．无论升降机怎样运动，弹簧秤的示数始终等于重 物的重力 )
பைடு நூலகம்
A．弹簧秤的示数在升降机加速下降时比加速上升时
解析：升降机加速下降时处于失重状态，弹簧秤的 示数应小于物体的重力，升降机加速上升时处于超重状 态，弹簧秤的示数应大于物体的重力，选项A正确；升 降机在匀速运动时，弹簧秤的示数等于物体的重力，而 升降机作加速运动时没有说明方向，因此，弹簧秤的示 数可能大于物体的重力，也可能小于物体的重力，选项 B、C、D错． 答案：A
(单选Ⅱ)在交通事故的分析中，刹车线的长度 是判断交通责任的重要依据，刹车线是汽车刹车后，停止 转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹。在某一次交通事 故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间 的动摩擦因数为0.7，取g＝10 m/s2，则汽车开始刹车时的速 度为( ) A．7 m/s C．14 m/s B．10 m/s D．20 m/s
2．(单选Ⅰ)宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆 周运动时，下列说法正确的是( ) A．地球对宇航员没有引力 B．宇航员处于失重状态 C．宇航员处于超重状态 D．宇航员的加速度等于零 解析：宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆周运动 时处于完全失重，地球对宇航员的引力还是存在的，宇航 员的加速度不为零．故选B. 答案：B
3．完全失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂 物的拉力)等于零的状态，叫做完全失重状态． ①产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加 速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象． ②发生完全失重现象时，平常一切由重力产生的现 象都会消失，如天平失效、测力计不能测重力、浮力消 失、液体柱不再产生压强等．
4．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)在下列力 学单位中，属于国际单位制中基本单位的是( ) A．毫米 C．千克 B．厘米 D．克
解析：属于国际单位的只有千克，选C. 答案：C
一、单项选择题(Ⅰ)(1－10) 1．牛顿第二定律的表达式可以写成m＝F/a，对某个物 体来说，它的质量m( ) A．跟合外力F成正比 B．跟合外力F与加速度a都无关 C．跟它的加速度a成反比 D．跟合外力F成反比，跟它的加速度a成正比 解析：物体的质量是物体本身的固有属性，与合外力、 加速度无关．故选B. 答案：B
两类动力学基本问题的解题思路图解如下：
可见，不论求解哪一类问题，求解加速度是解题的 桥梁和纽带，是顺利求解的关键．
2．应用牛顿运动定律解题的一般步骤 (1)认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问 题的类型． (2)选取研究对象．所选取的研究对象可以是一个物体， 也可以是几个物体组成的整体．同一题目，根据题意和解题 需要也可以先后选取不同的研究对象． (3)分析研究对象的受力情况和运动情况． (4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体 只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受 力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力； 如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂 直运动的方向上．
三、单位制 (1)国际单位制(SI)就是由七个基本单位和用这些基本 单位导出的单位组成的单位制． (2)国际单位制(SI)中的基本单位：长度的单位米，国 际符号m、质量的单位千克，国际符号kg、时间的单位秒， 国际符号s.电流强度的单位安培，国际符号A；物质的量的 单位摩尔，国际符号mol；热力学温度的单位开尔文，国 际符号K；发光强度的单位坎德拉，符号cd. (3)力学中有三个基本单位：长度的单位米，国际符 号m、质量的单位千克，国际符号kg、时间的单位秒，国 际符号s.
(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受 外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代 入公式，按代数和进行运算． (6)求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论． 二、超重、失重 1．超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉 力)大于物体所受重力的情况称为超重现象． ①产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度．与 物体速度的大小和方向无关．既可以是“加速向上”运动， 也可以是“减速向下”运动．
(
3．(单选Ⅰ)下列关于经典力学的说法不正确的是 ) A．自由落体运动规律属于经典力学 B．行星运动定律属于经典力学 C．牛顿运动定律属于经典力学 D．经典力学没有局限性，适用于所有领域
解析：自由落体运动、行星的运动以及牛顿定律都 属于经典力学范畴；经典力学适用于低速宏观物体．故 选D. 答案：D
解析：设物体的质量为 m，由牛顿第二定律得： F1＝ma1，F2＝ma2. 当两者同向时加速度最大：F1＋F2＝ma， 两者反向时加速度最小：F1－F2＝ma′， 代入数据解得：a＝4 m/s2，a′＝2 m/s2，所以B、C、 D正确． 答案：BCD
②产生超重现象的原因：当物体具有向上的加速度 a(向上加速运动或向下减速运动)时，支持物对物体的支持 力(或悬挂物对物体的拉力)为F，由牛顿第二定律得 F－mg＝ma 所以F＝m(g＋a)＞mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂 物的拉力)F′＞mg.
2．失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受重力的情况称为失重现象． ①产生失重现象的条件是物体具有向下的加速度，与物 体速度的大小和方向无关．既可以是“加速向下”运动，也 可以是“减速向上”运动． ②产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a(向 下加速运动或向上做减速运动)时，支持物对物体的支持力 (或悬挂物对物体的拉力)为F.由牛顿第二定律 mg－F＝ma， 所以F＝m(g－a)＜mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂物 的拉力)F′＜mg.
1．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)关于超重与失 重，下列说法正确的是( ) A．超重就是物体所受的重力增加了 B．失重就是物体所受的重力减少了 C．完全失重就是物体所受的重力为零 D．超重或失重时物体所受的重力不变 解析：无论超重还是失重，物体重力不变，变化的是 对悬挂物的拉力或是对支持物的压力，显然A错，B错，C 错，只有D正确． 答案：D
解析：升降机运动时，弹簧秤示数比G大，说明 物体超重，升降机有向上的加速度，可能做向上加速 运动或向下减速运动．选项D正确． 答案：D
三、多项选择题(17－20) 17．用力F1单独作用于某一物体上可产生加速度 为3 m/s2，力F2单独作用于这一物体可产生加速度为1 m/s2.若F1、F2同时作用于该物体，可能产生的加速度 为( ) A．1 m/s2 C．3 m/s2 B．2 m/s2 D．4 m/s2
解析：汽车刹车后，停止转动的轮胎将在滑动摩擦 力的作用下在地面上作匀减速运动，产生加速度的外力为 滑动摩擦力，由 F＝ma 和 µmg＝ma，得 a＝µg＝7 m/s2， 因此，汽车开始刹车时的速度为 v2＝2as，得到 v0＝ 2as 0 ＝14 m/s. 答案：C
(单选Ⅰ)下列关于超重和失重现象的描述中 正确的是( )