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（新人教版必修第一册）高一物理精讲精练 第四章 章节复习巩固提升 （原卷版+解析）
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第四章 章节复习巩固提升（本篇复习章节包含知识归纳分析，专题分析）一、牛顿第一定律考点演练1．亚里士多德在其著作《物理学》中说：一切物体都具有某种“自然本性”，物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”．伽利略、笛卡儿、牛顿等人批判的继承了亚里士多德的这些说法，建立了新物理学；新物理学认为一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”．下列关于“惯性”和“运动”的说法中不符合新物理学的是( )A．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动B．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因C．可绕竖直轴转动的水平圆桌转的太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的D．竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，是由于物体具有惯性2．下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是( )A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用C．惯性定律与惯性的实质是相同的D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大3．如图所示，在平直轨道上做匀加速行驶的封闭的车厢中，悬挂一个有滴管的盛油的容器．当滴管依次滴下三滴油时，三滴油落在车厢的地板上，下列说法正确的是( )A．三滴油依次落在O点B．三滴油依次落在同一位置上C．三滴油依次落在A、O之间，而且后一滴比前一滴离O点近些D．三滴油依次落在O、A之间，而且后一滴比前一滴离O点远4．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )A．如果斜面绝对光滑，小球将上升到与O点等高的位置B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小【概念辨析】牛顿第一定律1．说明了物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止．由此可知，力不是维持物体运动的原因．2．一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性——惯性．① 一切物体都具有惯性．② 惯性是物体的固有属性．③ 质量是惯性大小的量度．3．一切物体受外力时，都会改变原来的运动状态，即外力是迫使物体改变运动状态的原因． 二、实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验原理与方法1．实验思路——控制变量法（1）探究加速度与力的关系保持小车质量不变，通过改变砝码的个数改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系。（2）探究加速度与质量的关系保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，测得不同质量对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系。2．物理量的测量（1）质量的测量：用天平测量。在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量。（2）加速度的测量①方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量位移x，用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝eq \f(2x,t2)计算出加速度a。②方法2：由纸带根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度。③方法3：不直接测量加速度，求加速度之比，例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体运动时间t相等，测出各自的位移x1、x2，则eq \f(a1,a2)＝eq \f(x1,x2)，把加速度的测量转换成位移的测量。（3）力的测量在阻力得到补偿的情况下，小车受到的拉力等于小车所受的合力，在槽码的质量比小车的质量小得多时，可认为小车所受的拉力近似等于槽码所受的重力。二、实验器材小车、槽码、砝码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。三、进行实验(以参考案例1为例)1．用天平测出小车的质量m，并把数值记录下来。2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳)。3．补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿斜面方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和。4．用细绳绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码，保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力，处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中。表1 小车质量一定5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中。表2 小车所受的拉力一定四、数据分析1．分析加速度a与力F的定量关系由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出aF图像，如图甲所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比。甲 乙2．分析加速度a与质量m的定量关系由表2中记录的数据，以a为纵坐标，以eq \f(1,m)为横坐标，根据测量数据描点，然后作出aeq \f(1,m)图像，如图乙所示。若aeq \f(1,m)图像是一条过原点的直线，说明a与eq \f(1,m)成正比，即a与m成反比。3．实验结论(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受拉力F成正比。(2)保持拉力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比。五、误差分析六、注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和槽码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。2．实验中必须满足小车和槽码的总质量远大于小盘和槽码的总质量，只有如此，槽码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。3．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手。4．作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点是错误数据，舍去不予考虑。考点演练1．用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量m的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；B．按图装好实验器材；C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶；D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；E．保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的m值，重复上述实验；F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G．作a－m关系图象，并由图象确定a－m关系．（1）该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后．（2）在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________．（3）在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________．2．在“探究加速度与质量的关系”的实验中（1）备有器材：A.长木板；B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C.细绳、小车、砝码；D.装有细砂的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺．还缺少的一件器材是________．（2）实验得到如图(a)所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T；B 、C间距s2和D、E间距s4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为__________． （3）同学甲根据实验数据画出如图(b)所示a－eq \f(1,m)图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为______kg.(g取10 m/s2)（4）同学乙根据实验数据画出了图(c)，从图线可知乙同学操作过程中可能__________________．3．某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系．利用力传感器测量细线上的拉力．按照如下步骤操作：①安装好打点计时器和纸带，调整导轨的倾斜程度，平衡小车摩擦力；②细线通过导轨一端光滑的定滑轮和动滑轮，与力传感器相连，动滑轮上挂上一定质量的钩码，将小车拉到靠近打点计时器的一端；③打开力传感器并接通打点计时器的电源(频率为50 Hz的交流电源)；④释放小车，使小车在轨道上做匀加速直线运动；⑤关闭传感器，记录下力传感器的示数F；通过分析纸带得到小车加速度a；⑥改变钩码的质量，重复步骤①②③④⑤；⑦作出a－F图象，得到实验结论．（1）某学校使用的是电磁式打点计时器，在释放小车前，老师拍下了几个同学实验装置的部分细节图，下列图中操作不正确的是__________．（2）本实验在操作中是否要满足钩码的质量远远小于小车的质量？________(填写“需要”或“不需要”)；某次释放小车后，力传感器示数为F，通过天平测得小车的质量为M，动滑轮和钩码的总质量为m，不计滑轮的摩擦，则小车的加速度理论上应等于________．A．a＝eq \f(F,2M) B．a＝eq \f(F,M)C．a＝eq \f(mg－2F,M) D．a＝eq \f(2F,M)（3）下图是某次实验测得的纸带的一段，可以判断纸带的________(填“左”或“右”)端与小车连接，在打点计时器打下计数点6时，钩码的瞬时速度大小为________m/s(保留两位有效数字)． 三、牛顿第二定律考点演练1．（多选）下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解正确的是( )．A．由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B．由m＝eq \f(F,a)可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成反比C．由a＝eq \f(F,m)可知，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D．由m＝eq \f(F,a)可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力求出2．（多选）两小球A、B先后用弹簧和轻杆相连，放在光滑斜面上静止，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，如图甲、乙，A、B质量相等，重力加速度为g，斜面的倾角为θ.在突然撤去挡板的瞬间( )A.两图中两球加速度均为gsin θ B.两图中A球的加速度均为零C.图甲中B球的加速度为2gsin θ D.图乙中B球的加速度为gsin θ3．如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块．假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．现给木块施加一随时间t增大的水平力F＝kt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2.下列反映a1和a2变化的图线中正确的是( )4．（2021·广东高三月考）如图所示，倾角的光滑斜面上质量分别为1kg，2kg的a、b两物块用一轻弹簧相连，将a用细线悬挂在挡板上，调整细线使之与斜面平行且使系统静止时，物块b恰与斜面底端的挡板间无弹力，取重力加速度大小。现突然剪断细线，则剪断细线瞬间物块a的加速度大小为（ ）A．0 B． C． D．5．（2021·江西省贵溪市实验中学）如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，物块2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4．重力加速度大小为g，则有( )A. B. C. ，，D. ，，， 四、力学单位制考点演练1．(多选)下列说法正确的是( )A．在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位制中的基本单位B．因为力的单位是牛顿，而1 N＝1 kg·m/s2，所以牛顿是个导出单位C．各物理量采用国际单位制单位，通过物理公式得出的最终结果的单位一定为国际单位制单位D．物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系2．在初中已经学过，如果一个物体在力F的作用下沿着力的方向移动一段距离l，这个力对物体做的功是W＝Fl，我们还学过，功的单位是焦耳(J)，由功的公式和牛顿第二定律F＝ma可知，焦耳(J)与基本单位米(m)、千克(kg)、秒(s)之间的关系是( )A．kg·m/s2 B．kg·m/sC．kg·m2/s2 D．kg·m2/s3．在解一文字计算题中(由字母表达结果的计算题)，一个同学解得位移x＝eq \f(F,2m)(t1＋t2)，其中F、m、t分别表示力、质量和时间。用单位制的方法检查，这个结果( )A．可能是正确的B．一定是错误的C．如果用国际单位制，结果可能正确D．用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确4．某质量为1 100 kg的汽车在平直路面行驶，当达到126 km/h的速度时关闭发动机，经过70 s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2 000 N，产生的加速度应为多大？假定行驶过程中汽车受到的阻力不变。 五、牛顿运动定律的应用考点演练1．如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其他外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A受到其他土豆对它的作用力大小应该是( )A.mg B.μmg C.mg QUOTE D.mg QUOTE 2．如图所示，两黏连在一起的物块a和b，质量分别为ma和mb，放在光滑的水平桌面上，现同时给它们施加方向如图所示的水平推力Fa和水平拉力Fb，已知Fa＞Fb，则a对b的作用力( )A．必为推力 B．必为拉力C．可能为推力，也可能为拉力 D．不可能为零3．中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量.某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F.若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为( )A．F B．eq \f(19F,20) C．eq \f(F,19) D．eq \f(F,20)4．（多选）物块B放在光滑的水平桌面上，其上放置物块A，物块A、C通过细绳相连，细绳跨过定滑轮，如图所示，物块A、B、C质量均为m，现释放物块C，A和B一起以相同加速度加速运动，不计细绳与滑轮之间的摩擦力，重力加速度大小为g，则细线中的拉力大小及A、B间的摩擦力大小分别为( )A．FT＝mg B．FT＝eq \f(2,3)mg C．Ff＝eq \f(2,3)mg D．Ff＝eq \f(1,3)mg5．（多选）(2021·陕西高三月考)应用于机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图所示的模型.传送带始终保持v＝0.4 m/s的恒定速率运行，行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，A、B间的距离为2 m，g取10 m/s2.旅客把行李(可视为质点)无初速度地放在A处，则下列说法正确的是( )A.开始时行李的加速度大小为2 m/s2 B.行李经过2 s到达B处C.行李到达B处时速度大小为0.4 m/s D.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为0.08 m6．如图所示，在光滑水平面上有一辆小车A，其质量为mA＝2.0 kg，小车上放一个物体B，其质量为mB＝1.0 kg.如图甲所示，给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0 N时，A、B开始相对滑动．如果撤去F，对A施加一水平推力F′，如图乙所示．要使A、B不相对滑动，求F′的最大值Fm′.7．如图所示，截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上，其倾角θ＝30°。现木块上有一质量m＝1.0 kg的滑块从斜面下滑，测得滑块在0.40 s内速度增加了1.4 m/s，且知滑块滑行过程中木块处于静止状态，重力加速度g取10 m/s2，求：（1）滑块滑行过程中受到的摩擦力大小；（2）滑块滑行过程中木块受到地面的摩擦力大小及方向。 六、超重和失重考点演练1． (2021·黑龙江哈尔滨市第一中学)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落，如图所示中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中( )A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态 B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态 D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零2．如图所示，某日小明去“爱琴海”商场买衣服，站在自动扶梯上随扶梯斜向上做匀速运动，关于小明受到的力，以下说法正确的是( )A．摩擦力为零B．摩擦力方向水平向右C．支持力小于重力，属于失重现象D．支持力大于重力，属于超重现象3．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是( )A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力4．利用阿特伍德机可以研究超重和失重现象，其研究步骤如下：如图所示，原来定滑轮左右两侧都悬挂质量为2m的物块，弹簧秤示数为2mg.若在右侧悬挂的物块上再增加质量为m的物块，左侧物块将获得向上的加速度，可观察到弹簧秤上的示数变大，左侧物块处于超重状态；若将右侧物块的质量减小到m，左侧物块将向下做加速运动，可观察到弹簧秤上的示数变小，左侧物块处于失重状态．请问：左侧物块处于超重状态时，弹簧秤的读数是多少？左侧物块处于失重状态时，弹簧秤的读数又是多少？(不计连接物块的细线和弹簧秤的质量)5．中国的嫦娥工程探月计划分“绕、落、回”三步，然后实施载人登月。假若质量为60 kg的航天员登上了月球，已知月球表面g′＝1.6 N/kg，而地球的表面g＝9.8 N/kg，则该航天员在月球上的质量为多少？所受重力多大？在地球上所受重力多大？【归纳总结】判断超重和失重的方法（1）从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态.（2）从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态.对超重和失重现象的理解（1）发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了).（2）物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关.（3）物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma.（4）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等.第二部分 专题分析专题1：滑块－木板模型1.模型概述：一个物体在另一个物体上，两者之间有相对运动。问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系。2．常见的两种位移关系滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑离木板的过程中滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，滑离木板时滑块的位移和木板的位移大小之和等于木板的长度。3．解题方法（1）明确各物体初始状态(对地的运动和物体间的相对运动)，确定物体间的摩擦力方向。（2）分别隔离两物体进行受力分析，准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。（3）找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。求解中应注意联系两个过程的纽带，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。【例1】 如图所示，物块A、木板B的质量均为m＝10 kg，不计A的大小，木板B长L＝3 m。开始时A、B均静止。现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动。已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10 m/s2。（1）求物块A和木板B运动过程的加速度的大小；（2）若A刚好没有从B上滑下来，求A的初速度v0的大小。【针对训练】1．如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行，但长木板保持静止不动。已知木块与长木板之间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面之间的动摩擦因数为μ2，下列说法正确的是( )A．长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ1MgB．长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)gC．只要拉力F增大到足够大，长木板一定会与地面发生相对滑动D．无论拉力F增加到多大，长木板都不会与地面发生相对滑动专题2：传送带模型1.传送带的基本类型一个物体以初速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上运动的力学系统可看成传送带模型。传送带模型按放置方向分为水平传送带和倾斜传送带两种，如图所示。2．水平传送带(1)当传送带水平转动时，应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化。(2)求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断。静摩擦力达到最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态；滑动摩擦力只存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度相同时，滑动摩擦力要发生突变(滑动摩擦力变为零或变为静摩擦力)。3．倾斜传送带(1)对于倾斜传送带，除了要注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化外，还要注意物体与传送带之间的动摩擦因数与传送带倾角的关系。①若μ≥tan θ，且物体能与传送带共速，则共速后物体做匀速运动；②若μ
第四章 章节复习巩固提升（本篇复习章节包含知识归纳分析，专题分析）一、牛顿第一定律考点演练1．亚里士多德在其著作《物理学》中说：一切物体都具有某种“自然本性”，物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”．伽利略、笛卡儿、牛顿等人批判的继承了亚里士多德的这些说法，建立了新物理学；新物理学认为一切物体都具有的“自然本性”是“惯性”．下列关于“惯性”和“运动”的说法中不符合新物理学的是( )A．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动——静止或者匀速直线运动B．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因C．可绕竖直轴转动的水平圆桌转的太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子受到的向外的力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的D．竖直向上抛出的物体，受到了重力，却没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，是由于物体具有惯性2．下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是( )A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用C．惯性定律与惯性的实质是相同的D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大3．如图所示，在平直轨道上做匀加速行驶的封闭的车厢中，悬挂一个有滴管的盛油的容器．当滴管依次滴下三滴油时，三滴油落在车厢的地板上，下列说法正确的是( )A．三滴油依次落在O点B．三滴油依次落在同一位置上C．三滴油依次落在A、O之间，而且后一滴比前一滴离O点近些D．三滴油依次落在O、A之间，而且后一滴比前一滴离O点远4．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是( )A．如果斜面绝对光滑，小球将上升到与O点等高的位置B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小【概念辨析】牛顿第一定律1．说明了物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止．由此可知，力不是维持物体运动的原因．2．一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的特性——惯性．① 一切物体都具有惯性．② 惯性是物体的固有属性．③ 质量是惯性大小的量度．3．一切物体受外力时，都会改变原来的运动状态，即外力是迫使物体改变运动状态的原因． 二、实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验原理与方法1．实验思路——控制变量法（1）探究加速度与力的关系保持小车质量不变，通过改变砝码的个数改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系。（2）探究加速度与质量的关系保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，测得不同质量对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系。2．物理量的测量（1）质量的测量：用天平测量。在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量。（2）加速度的测量①方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量位移x，用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝eq \f(2x,t2)计算出加速度a。②方法2：由纸带根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度。③方法3：不直接测量加速度，求加速度之比，例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体运动时间t相等，测出各自的位移x1、x2，则eq \f(a1,a2)＝eq \f(x1,x2)，把加速度的测量转换成位移的测量。（3）力的测量在阻力得到补偿的情况下，小车受到的拉力等于小车所受的合力，在槽码的质量比小车的质量小得多时，可认为小车所受的拉力近似等于槽码所受的重力。二、实验器材小车、槽码、砝码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。三、进行实验(以参考案例1为例)1．用天平测出小车的质量m，并把数值记录下来。2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳)。3．补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿斜面方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和。4．用细绳绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码，保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力，处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中。表1 小车质量一定5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中。表2 小车所受的拉力一定四、数据分析1．分析加速度a与力F的定量关系由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出aF图像，如图甲所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比。甲 乙2．分析加速度a与质量m的定量关系由表2中记录的数据，以a为纵坐标，以eq \f(1,m)为横坐标，根据测量数据描点，然后作出aeq \f(1,m)图像，如图乙所示。若aeq \f(1,m)图像是一条过原点的直线，说明a与eq \f(1,m)成正比，即a与m成反比。3．实验结论(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受拉力F成正比。(2)保持拉力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比。五、误差分析六、注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和槽码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。2．实验中必须满足小车和槽码的总质量远大于小盘和槽码的总质量，只有如此，槽码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。3．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手。4．作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点是错误数据，舍去不予考虑。考点演练1．用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量m的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；B．按图装好实验器材；C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶；D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；E．保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的m值，重复上述实验；F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G．作a－m关系图象，并由图象确定a－m关系．（1）该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后．（2）在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________．（3）在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________．2．在“探究加速度与质量的关系”的实验中（1）备有器材：A.长木板；B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C.细绳、小车、砝码；D.装有细砂的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺．还缺少的一件器材是________．（2）实验得到如图(a)所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T；B 、C间距s2和D、E间距s4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为__________． （3）同学甲根据实验数据画出如图(b)所示a－eq \f(1,m)图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为______kg.(g取10 m/s2)（4）同学乙根据实验数据画出了图(c)，从图线可知乙同学操作过程中可能__________________．3．某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系．利用力传感器测量细线上的拉力．按照如下步骤操作：①安装好打点计时器和纸带，调整导轨的倾斜程度，平衡小车摩擦力；②细线通过导轨一端光滑的定滑轮和动滑轮，与力传感器相连，动滑轮上挂上一定质量的钩码，将小车拉到靠近打点计时器的一端；③打开力传感器并接通打点计时器的电源(频率为50 Hz的交流电源)；④释放小车，使小车在轨道上做匀加速直线运动；⑤关闭传感器，记录下力传感器的示数F；通过分析纸带得到小车加速度a；⑥改变钩码的质量，重复步骤①②③④⑤；⑦作出a－F图象，得到实验结论．（1）某学校使用的是电磁式打点计时器，在释放小车前，老师拍下了几个同学实验装置的部分细节图，下列图中操作不正确的是__________．（2）本实验在操作中是否要满足钩码的质量远远小于小车的质量？________(填写“需要”或“不需要”)；某次释放小车后，力传感器示数为F，通过天平测得小车的质量为M，动滑轮和钩码的总质量为m，不计滑轮的摩擦，则小车的加速度理论上应等于________．A．a＝eq \f(F,2M) B．a＝eq \f(F,M)C．a＝eq \f(mg－2F,M) D．a＝eq \f(2F,M)（3）下图是某次实验测得的纸带的一段，可以判断纸带的________(填“左”或“右”)端与小车连接，在打点计时器打下计数点6时，钩码的瞬时速度大小为________m/s(保留两位有效数字)． 三、牛顿第二定律考点演练1．（多选）下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解正确的是( )．A．由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B．由m＝eq \f(F,a)可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成反比C．由a＝eq \f(F,m)可知，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D．由m＝eq \f(F,a)可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力求出2．（多选）两小球A、B先后用弹簧和轻杆相连，放在光滑斜面上静止，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，如图甲、乙，A、B质量相等，重力加速度为g，斜面的倾角为θ.在突然撤去挡板的瞬间( )A.两图中两球加速度均为gsin θ B.两图中A球的加速度均为零C.图甲中B球的加速度为2gsin θ D.图乙中B球的加速度为gsin θ3．如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块．假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．现给木块施加一随时间t增大的水平力F＝kt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2.下列反映a1和a2变化的图线中正确的是( )4．（2021·广东高三月考）如图所示，倾角的光滑斜面上质量分别为1kg，2kg的a、b两物块用一轻弹簧相连，将a用细线悬挂在挡板上，调整细线使之与斜面平行且使系统静止时，物块b恰与斜面底端的挡板间无弹力，取重力加速度大小。现突然剪断细线，则剪断细线瞬间物块a的加速度大小为（ ）A．0 B． C． D．5．（2021·江西省贵溪市实验中学）如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，物块2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4．重力加速度大小为g，则有( )A. B. C. ，，D. ，，， 四、力学单位制考点演练1．(多选)下列说法正确的是( )A．在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位制中的基本单位B．因为力的单位是牛顿，而1 N＝1 kg·m/s2，所以牛顿是个导出单位C．各物理量采用国际单位制单位，通过物理公式得出的最终结果的单位一定为国际单位制单位D．物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系2．在初中已经学过，如果一个物体在力F的作用下沿着力的方向移动一段距离l，这个力对物体做的功是W＝Fl，我们还学过，功的单位是焦耳(J)，由功的公式和牛顿第二定律F＝ma可知，焦耳(J)与基本单位米(m)、千克(kg)、秒(s)之间的关系是( )A．kg·m/s2 B．kg·m/sC．kg·m2/s2 D．kg·m2/s3．在解一文字计算题中(由字母表达结果的计算题)，一个同学解得位移x＝eq \f(F,2m)(t1＋t2)，其中F、m、t分别表示力、质量和时间。用单位制的方法检查，这个结果( )A．可能是正确的B．一定是错误的C．如果用国际单位制，结果可能正确D．用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确4．某质量为1 100 kg的汽车在平直路面行驶，当达到126 km/h的速度时关闭发动机，经过70 s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2 000 N，产生的加速度应为多大？假定行驶过程中汽车受到的阻力不变。 五、牛顿运动定律的应用考点演练1．如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其他外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A受到其他土豆对它的作用力大小应该是( )A.mg B.μmg C.mg QUOTE D.mg QUOTE 2．如图所示，两黏连在一起的物块a和b，质量分别为ma和mb，放在光滑的水平桌面上，现同时给它们施加方向如图所示的水平推力Fa和水平拉力Fb，已知Fa＞Fb，则a对b的作用力( )A．必为推力 B．必为拉力C．可能为推力，也可能为拉力 D．不可能为零3．中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量.某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F.若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为( )A．F B．eq \f(19F,20) C．eq \f(F,19) D．eq \f(F,20)4．（多选）物块B放在光滑的水平桌面上，其上放置物块A，物块A、C通过细绳相连，细绳跨过定滑轮，如图所示，物块A、B、C质量均为m，现释放物块C，A和B一起以相同加速度加速运动，不计细绳与滑轮之间的摩擦力，重力加速度大小为g，则细线中的拉力大小及A、B间的摩擦力大小分别为( )A．FT＝mg B．FT＝eq \f(2,3)mg C．Ff＝eq \f(2,3)mg D．Ff＝eq \f(1,3)mg5．（多选）(2021·陕西高三月考)应用于机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图所示的模型.传送带始终保持v＝0.4 m/s的恒定速率运行，行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，A、B间的距离为2 m，g取10 m/s2.旅客把行李(可视为质点)无初速度地放在A处，则下列说法正确的是( )A.开始时行李的加速度大小为2 m/s2 B.行李经过2 s到达B处C.行李到达B处时速度大小为0.4 m/s D.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为0.08 m6．如图所示，在光滑水平面上有一辆小车A，其质量为mA＝2.0 kg，小车上放一个物体B，其质量为mB＝1.0 kg.如图甲所示，给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0 N时，A、B开始相对滑动．如果撤去F，对A施加一水平推力F′，如图乙所示．要使A、B不相对滑动，求F′的最大值Fm′.7．如图所示，截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上，其倾角θ＝30°。现木块上有一质量m＝1.0 kg的滑块从斜面下滑，测得滑块在0.40 s内速度增加了1.4 m/s，且知滑块滑行过程中木块处于静止状态，重力加速度g取10 m/s2，求：（1）滑块滑行过程中受到的摩擦力大小；（2）滑块滑行过程中木块受到地面的摩擦力大小及方向。 六、超重和失重考点演练1． (2021·黑龙江哈尔滨市第一中学)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落，如图所示中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中( )A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态 B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态 D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零2．如图所示，某日小明去“爱琴海”商场买衣服，站在自动扶梯上随扶梯斜向上做匀速运动，关于小明受到的力，以下说法正确的是( )A．摩擦力为零B．摩擦力方向水平向右C．支持力小于重力，属于失重现象D．支持力大于重力，属于超重现象3．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是( )A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力4．利用阿特伍德机可以研究超重和失重现象，其研究步骤如下：如图所示，原来定滑轮左右两侧都悬挂质量为2m的物块，弹簧秤示数为2mg.若在右侧悬挂的物块上再增加质量为m的物块，左侧物块将获得向上的加速度，可观察到弹簧秤上的示数变大，左侧物块处于超重状态；若将右侧物块的质量减小到m，左侧物块将向下做加速运动，可观察到弹簧秤上的示数变小，左侧物块处于失重状态．请问：左侧物块处于超重状态时，弹簧秤的读数是多少？左侧物块处于失重状态时，弹簧秤的读数又是多少？(不计连接物块的细线和弹簧秤的质量)5．中国的嫦娥工程探月计划分“绕、落、回”三步，然后实施载人登月。假若质量为60 kg的航天员登上了月球，已知月球表面g′＝1.6 N/kg，而地球的表面g＝9.8 N/kg，则该航天员在月球上的质量为多少？所受重力多大？在地球上所受重力多大？【归纳总结】判断超重和失重的方法（1）从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态.（2）从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态.对超重和失重现象的理解（1）发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了).（2）物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关.（3）物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma.（4）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等.第二部分 专题分析专题1：滑块－木板模型1.模型概述：一个物体在另一个物体上，两者之间有相对运动。问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系。2．常见的两种位移关系滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑离木板的过程中滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，滑离木板时滑块的位移和木板的位移大小之和等于木板的长度。3．解题方法（1）明确各物体初始状态(对地的运动和物体间的相对运动)，确定物体间的摩擦力方向。（2）分别隔离两物体进行受力分析，准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。（3）找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。求解中应注意联系两个过程的纽带，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。【例1】 如图所示，物块A、木板B的质量均为m＝10 kg，不计A的大小，木板B长L＝3 m。开始时A、B均静止。现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动。已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10 m/s2。（1）求物块A和木板B运动过程的加速度的大小；（2）若A刚好没有从B上滑下来，求A的初速度v0的大小。【针对训练】1．如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行，但长木板保持静止不动。已知木块与长木板之间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面之间的动摩擦因数为μ2，下列说法正确的是( )A．长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ1MgB．长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)gC．只要拉力F增大到足够大，长木板一定会与地面发生相对滑动D．无论拉力F增加到多大，长木板都不会与地面发生相对滑动专题2：传送带模型1.传送带的基本类型一个物体以初速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上运动的力学系统可看成传送带模型。传送带模型按放置方向分为水平传送带和倾斜传送带两种，如图所示。2．水平传送带(1)当传送带水平转动时，应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化。(2)求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断。静摩擦力达到最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态；滑动摩擦力只存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度相同时，滑动摩擦力要发生突变(滑动摩擦力变为零或变为静摩擦力)。3．倾斜传送带(1)对于倾斜传送带，除了要注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化外，还要注意物体与传送带之间的动摩擦因数与传送带倾角的关系。①若μ≥tan θ，且物体能与传送带共速，则共速后物体做匀速运动；②若μ
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