高一物理牛顿运动定律全套学习学案(5)

4．写出下列表格中物理量在国际单位中的单位： 物理量 力 时间 速度 加速度 功 功率 单位 5．质量m=200g的物体，测得它的加速度a=200cm/s2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又符合一般运算要求的是（ ） A．F =200×20=4000N B．F =0.2×0.2=0.04N C．F =0.2×0.2=0.04 D．F =0.2×0.2N=0.04N

6．在国际单位制中，功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示，正确的是（ ） A．J/s B．N·m/s C．kg·m/s D．kg·m/s

7．声音在空气中的传播速度v与空气的密度ρ、压强p有关，下列速度的表达式（k为比例系数，无单位）中正确的是（ ） A．v?kp2

3

2

? B．v?kp? C．v?k?p D．v?kp?

提高型

8．一质量为m的物块以一定的初速度滑上斜面，又返回斜面底端，上升和下滑过程的加速度的大小

之比a1/a2=3/2，物块与斜面间的滑动摩擦力的大小为（ ） A．

23mg B．

15mgsin? C．

25mg D．

35mgsin?

9．质量1.5t的汽车在前进中遇到的阻力是车重的0.05倍，汽车在水平地面上做匀加速直线运动时，5s内速度由36km/h增至54km/h，g取10m/s2,求发动机的牵引力的大小。

10．如图4-4-2所示，水平传送带L=4m，始终以v=2m/s的速度运动，现将一个小物体从传送带的左端由静止释放，已知物体与传送带间的滑动摩擦因数为0.2，g取10m/s2，求物体从左端运动到右端所需的时间。

11．质量为10g的子弹，以300m/s的速度，水平射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹穿出的速度为200m/s，板厚10cm，求子弹受到木板的平均作用力。

【开阔视野】

一次因单位失误而导致的事故

美国国家航空航天局（NASA）在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于飞得靠

图4-4-2 v 火星过近，结果因温度过同而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。

航空航天局调查事故原因时发现：原来探测器的制造商洛克希德·马丁公司计算加速度时的力使用了英制单位，而喷气推动实验室的工程师理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位算出来的，并把这些数据直接输入电脑。

你看，就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。 【参考答案】

１．BCD 2．BCD 3．ABC 4．N s m/s m/s J W 5．D 6．C 简析：由公式

23

p=W/t可得功率的单位是kg·m/s 7．B 简析：因为速度的单位是m/s，在这几个答案中只有Ｂ选取项的单位是m/s 8．B 简析：沿斜面上升时，a1?gsin??FfmFfm3

2

，沿斜下滑时，

a2?gsin??，再由a1/a2=3/2得Ff?15mgsin? 9．F=2.25×10N 简析：由题意

2

知，m=1.5t=1500kg，v1=36km/h=10m/s，v2=54km/h=15m/s根据v2?v1?at得a=1m/s，再

3

由牛顿第二定律得F?Ff?F?kmg?ma，F=2.25×10N 10．2.5s 简析：物体运动的

加速度为a?x1?12at2?mgm??g=2m/s，匀加速的时间为t1?2

va?1s，匀加速的位移为

?1m，因此物体先在传送带上做匀加速运动再做匀速运动，则匀速运动的时间

为t2?L?x1v?1.5s，所以总时间为t?t1?t2?2.5s 11．-2.5×10N 简析：子弹的质

3

量为m=10g =0.01kg，木板厚度为d=0.1m，由运动学公式可求得子弹的加速度为a?v?v02s22???2.5?10m/s由牛顿第二定律求出子弹受的力为：F?ma??2.5?10N

523负号说明子弹受到的是阻力，即阻力方向与运动方向相反。

5．牛顿第三定律

【学习目标】

1．知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。 2．理解牛顿第三定律，并能应用它解释生活中的问题。 3．能区别平衡力和作用力、反作用力。 【知识要点】

1． 作用力与反作用力

两个物体之间的作用总是是相互的，物体之间相互作用的这一对力叫做作用力与反作用力。它们总是同时产生，同时变化，同时消失，是同种性质的力。

2．牛顿第三定律

两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。表达式为F=－F′。

3．几对常见的作用力与反作用力

重力的反作用力是物体对地球的吸引力；用绳悬挂重物，绳对重物拉力的反作用力是重物对绳的拉力；桌面上重物对桌面的压力的反作用力是桌面对重物的支持力；马拉车向前运动时，马对车向前拉力的反作用力是车对马向后的拉力。

4．作用力和反作用力与二力平衡的区别

作用力与反作用力和一对平衡力都有大小相等，方向相反，且作用在同一直线上的特征，但它们有本质的区别。

（1）受力物体不同：作用力与反作用力是作用在两个相互作用的物体上，而一对平衡力是作用在同一物体上。

（2）依赖关系不同：作用力与作用力相互依存，不可单独存在，而一对平衡力中一个力撤除，另一个可依然存在，无依赖关系，只是物体失去平衡。

（3）作用力与反作用力不能抵消，不可叠加，而一对平衡力的作用效果可以相互抵消，即合力为零。

（4）作用力与反作用力一定是同一性质的力，而一对平衡力可以不是同种性质的力。 【释疑解难】

1． 正确理解作用力与反作用力的关系

（1）反向性：作用力与反作用力的大小相等、方向相反，作用在一条直线上，这反映了力的矢量性，也说明了力的作用是相互的。如图4-5-1

B A 所示，A、B两物体叠放在一起，A对B的压力方向向下，B对A的支持力

方向向上。

图4-5-1 （2）同时性：作用力和反作用力总是同时产生、同时消失、同时变化

的。在图4-5-1中，若把A物体抽出，那么A对B的压力，B对A的支持力将都不存在了。

（3）同性质：作用力与反作用力的性质一定是相同的，如作用力是弹力，则反作用力也一定是弹力；作用力是磨擦力，反作用力也一定是磨擦力。在图4-5-1中，A对B的压力，B对A的支持力都是弹力。

（4）异体性：作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，在两个物体上分别产生作用效果，这两个作用效果是绝对不可抵消的。在图4-5-1中，A对B的压力，A是施力物体，B是受力物体；B对A的支持力，A是受力物体，B是施力物体。 2．正确理解拔河比赛中的胜负因素

甲、乙两队进行拔河比赛，甲队胜了乙队，是不是说甲给乙的力大于乙给甲的力呢？首先应分析清楚，什么样的一对力是作用力与反作用力。甲对绳子有拉力作用，绳子对甲有反作用力，两者大小相等；同样乙对绳子有拉力作用，绳子对乙有反作用力，两者大小相等。因同一根绳子发生形变产生的弹力大小处处相等，因此甲、乙通过绳子的力是大小相等，方向相反的。哪么甲队为何获胜呢？原因在于各队的运动情况取决于各队受到的摩擦力，乙队被拉动了是因为甲队给乙队的力大于了乙队受到的摩擦力，所以要想在拔河比赛中获胜，想办法增大摩擦力是关键。

1．若地球对物体的引力为60N，那么物体对地球的引力为多少？ 2．两人拳击，胜者把败者击倒，是不是胜者对败者的作用力大于败者对胜者的作用力？为什么败者被胜者击倒呢？ 3．关于作用力与反作用力的作用效果不同的理解：

我们常见的“鸡蛋碰石头鸡蛋易破”的问题中，鸡蛋和石头的作用力与反作用力虽然大小相等、方向相反，但是由于作用在两个物体上，所以对两个物体的作用效果是不同的，可是有些同学却由于看到了两个物体发生的变化不同，认为物体受到的作用力不一样大。如：鸡蛋碰石头，有些同学以为鸡蛋破了，就误以为鸡蛋受到的作用力较大，石头受到的作用力较小，而实际小两者所受的作用力是一样大的，只是因为鸡蛋承受力较小容易破而已。 【应用指导】

[例1] 如图4-5-2所示，P与Q叠放在水平桌面上，下面哪一对是作用力和反作用力（ ） A．P的重力和P对Q的压力 B．Q的重力和Q对P的压力 C．P的重力与Q对P的支持力 D．Q的重力和Q对P的支持力 E．P对Q的压力与Q对P的支持力 F．P对Q的压力与桌面对Q的支持力

P Q 图4-5-2 解析： 重力的反作用力是物体对地球的吸引力，所以A、B、C、D都是错误的，而P对Q的压力与Q对P的支持力是由相互作用而产生且作用于两个物体上，所以E项是正确的。F中所说的两个力都是Q物体所受的力，所以不是作用力与反作用力。 说明：判断一对力是否是作用力与反作用力，主要从两方面入手：（1）看作用点——作用力和反作用力应作用在两个物体上；（2）看产生原因——作用力和反作用力是由于相互作用而产生的，一定是同一性质的力。

[例2]物体静放在水平桌面上，则（ ）

A．桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力 B．物体所受的重力与桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力 C．物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一性质的力

D．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力、反作用力。 解析：物体和桌面受力情况如图4-5-3所示，因物体处于平衡状态，且FN和G是一对平衡力，故选项A正确，选项B错误。因压力是弹力，而弹力与重力是性质不同的两种力，故选项C错误。由于支持力和压力是物体与桌面相互作用而产生的，因此FN和FN′是一对作用力和反作用力，故选项D正确。 说明：（1）一对作用力和反作用力与一对平衡力的最直观的区别就是作用点的区别，二力平衡时此两力作用点一定是同一物体；作用力和反作用力的作用点一定是分别在两个物体上。（2）两个力是否为“作用力与反作用力”的

FG FN图4-5-3 最直观区别是看它们是否因相互作用而产生的。

[例3]弹簧秤的示数是弹簧秤挂钩上所受的拉力，用弹簧秤称物体重量，当物体处于静止状态时，为什么说弹簧秤的示数表示物体的重量。

解析：重物挂在弹簧上，重物受两个力：重力G和弹簧挂钩对物体的拉力F，由于物体处于静止状态，故F与G应是一对平衡力，大小相等，即F=G；又因弹簧对物体有作用力F的同时，物体对弹簧也有反作用力F′，由于作用力与反作用力大小相等，故F= F′，所以F′=G，即弹簧所受拉力的大小与物体的重量相等，所以弹簧秤的示数可表示物体的重量。 说明：若物体不是处于静止状态，而是处于加速（或减速）状态，则弹簧的示数不再表示物体的重量。

[例4]一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图4-5-4所示，在这一瞬间悬绳子断了，设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加速度大小为多少？方向如何？（设小猫质量为m，木

图4-5-4 杆的质量为M）

解析：猫受到重力mg和木杆对猫向上的摩擦力F的作用，由于猫相对于地面高度不变，即猫处于平衡状态，所以有mg=F；再对木杆进行受力分析，木杆受重力Mg，由于木杆对猫有向上的摩擦力，根据牛顿第三定律，猫对木杆有向下的摩擦力F′，且有F= F′，再由牛顿第二定律得，杆的加速度为a?F??MgM，F′=mg，所以a?M?mMg 方向向下。

说明：两物体相互作用时，要讨论其运动状态，往往需要分析受力情况，然后综合应用牛顿第二定律和牛顿第三定律。 【同步练习】 巩固型

1．下列叙述中，正确的有（ ）

A．作用力与反作用力不一定是同种性质的力 B．作用力与反作用力总是同时产生同时消失 C．作用力与反作用力有时可以是平衡力

D．作用力与反作用力方向一定是相同的

2．甲、乙两人发生口角，甲打了乙的胸口一拳致使乙受伤。法院判决甲应支付乙的医药费。甲狡辩说：“我打了乙一拳，根据牛顿的作用力与反作用力相等，乙对我也有相同大小的作用力，所以，乙并没有吃亏。”那么这一事件判决的依据在哪里？ （ ） A．甲打乙的力大于乙对甲的作用力，判决甲付乙的医药费

B．甲打乙的力等于乙对甲的作用力，但甲的拳能承受的力大于乙的胸能承受的力，乙受伤而甲未受伤，甲主动打乙，判决甲支付乙的医药费

C．甲打乙的力等于乙对甲的作用力，甲的拳和乙的胸受伤害程度不相同，甲轻而乙重，判决甲付乙的医药费

D．由于是甲用拳打乙的胸，甲对乙的力远大于乙胸对甲拳的作用力，判决甲付乙的医药费 3．关于作用力,反作用力和一对平衡力的认识,正确的是（ ）

A．一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消

B．作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失，且性质相同，平衡力的性质却不一定相同

C．作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失，且一对平衡力也是如此 D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一物体上 4．马拉车在水平路面上作直线运动，下面说法正确的是（ ） A．马能够拉动车是因为马拉车的力大于车拉马的力 B．马先拉车，然后产生车拉马的力

C．匀速前进时，马向前拉车的力等于车向后拉马的力；加速前进时，马向前拉的力大于车向后拉马的力

D．马拉车时，车能加速前进是因为马拉车的力大于车所受的阻力；马拉车时，马能加速前进是因为地面对马向前的作用力大于车向后拉马的力

5．马拉车在水平路面上作直线运动，下面说法正确的是（ ） A．马能够拉动车是因为马拉车的力大于车拉马的力 B．马先拉车，然后产生车拉马的力

C．匀速前进时，马向前拉车的力等于车向后拉马的力；加速前进时，马向前拉的力大于车向后拉马的力

D．马拉车时，车能加速前进是因为马拉车的力大于车所受的阻力；马拉车时，马能加速前

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