高一物理寒假作业

2.1 匀变速直线运动的研究 实验

【实验原理】 1．打点计时器

(1)作用：计时仪器，每隔 打一次点． (2)工作条件：

①电磁打点计时器： V的 电源． ②电火花计时器： V的 电源． 2．利用纸带判断物体运动性质的方法

(1)沿直线运动的物体，若相等时间内的位移相等，即x1＝x2＝x3＝?，则物体做 直线运动．

(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4，?，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝?，则说明物体在做 直线运动，且Δx＝ .

3．速度、加速度的求解方法

(1)“平均速度法”求瞬时速度，即vn＝

(xn＋xn＋1

2T，如图所示．

(2)“逐差法”求加速度，即a1＝3T2，a2＝3T2，a3＝3T2，然后取平均值，即＝

a1＋a2＋a3

x4－x1

x5－x2

x6－x3

3，这样可以使所给数据全部得到利用，以提高结果的准确

性．

(3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t图，直线的 即加速度． 【实验步骤】

1．仪器安装

(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上 的一端，连接好电路．

(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并将它的一端固定在小车的后面．实验装置见图

所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行． 2．测量与记录

(1)把小车停在靠近打点计时器处，先 ，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源．换上新纸带，重复三次．

(2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的

1

时间作为时间单位，即T＝ s，如图所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点之间的距离．

(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度．

(4)增减所挂钩码数，或在小车上放置重物，再做两次实验．

【数据处理及实验结论】

1．由实验数据得出v－t图象．

(1)根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图，可以看到，对于每次实验，描出的几个点大致落在一条直线上．

(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线． 2．由实验得出v－t图象后，进一步分析得出小车运动的速度随时间变化的规律

小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线如图所示，当时间增加相同的值Δt

时，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．

3．求出小车的加速度：利用v－t图象的斜率求加速度a＝Δt或利用逐差法求

Δv

加速度a＝[误差分析]

(1)计时器打出的点不清晰，可能是 电压偏 或振针位置不合适 . (2)打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如果打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些.

(3)计时器打点时，应先 ，待打点稳定后，再 . (4)拉动纸带前，应使拉动端停靠在靠近 的位置.

(5)小车的加速度应适当 些，可以减小长度的测量差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出7～8个计数点为宜.

三、【例题与训练】

1.在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减少实验误差的是( )

A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位 B.使小车运动的加速度尽量小些

2

C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量、计算

D.适当增加挂在细绳下钩码的个数

2.某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如图所示，已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，该同学选择了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图所示，单位是cm.

(1)小车做什么运动？

(2)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE各多大？ (3)计算小车的加速度多大？

3．某同学在“研究匀变速直线运动”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图实－1－14所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.

(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算打下B、E两个点时小车的瞬时速度．(要求保留三位有效数字)

vB＝________ m/s，vC＝0.479 m/s，vD＝0.560 m/s，vE＝________ m/s，vF＝0.721 m/s.

(2)以A点为计时零点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图实－1－15所示的坐标纸

上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

(3)根据第(2)问中画出的v－t图线，求出小车运动的加速度为________ m/s2.(保留两位有效数字)

3

2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系

1．做直线运动的物体，如果__________不变，就叫做匀变速直线运动．匀变速直线运动的v－t图象是____________．

2．对匀变速直线运动来说，速度v与时间t的关系式为__________，其中若v0＝0，则公式变为________；若加速度a＝0，则公式变为________，表示物体做的是__________直线运动．

3．应用匀变速直线运动的速度公式v＝v0＋at进行计算时，一般以

__________________________的方向为正方向，当物体做加速运动时，a为______值；当物体做减速运动时，a为______值． 4.

图1

(1)匀速直线运动的v－t图象是一条平行于________的直线，如图1所示． (2)匀变速直线运动的v－t图象是一条________的直线，如图2所示a表示匀加速直线运动，b表示匀减速直线运动．

图2

(3)v－t图线的倾斜程度，即________表示物体的加速度．

5．如下图所示的四个图象中，表示物体做匀加速直线运动的图象是( )

6．汽车在平直公路上以10 m/s的速度做匀速直线运动，由于接到任务，需加速前进，其加速度大小为3 m/s2，则汽车加速4 s，其速度为多大？加速5 s后呢？

针对习题：

1．下列关于匀变速直线运动的说法正确的是( )

A．做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度方向总是相同的

B．做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度变化的方向总是相同的 C．做匀变速直线运动的物体，它的速度变化越大，加速度越大

D．做匀变速直线运动的物体，它的速度变化在单位时间内越大，加速度越大 2．某运动物体做匀变速直线运动，加速度大小为0.6 m/s2，那么在任意1 s内

4

( )

A．此物体的末速度一定等于初速度的0.6倍

B．此物体任意1 s的初速度一定比前1 s末的速度大0.6 m/s C．此物体在每1 s内的速度变化为0.6 m/s

D．此物体在任意1 s内的末速度一定比初速度大0.6 m/s 知识点二 匀变速直线运动速度公式的应用

3．一物体做匀变速直线运动，初速度为2 m/s，加速度大小为1 m/s2，则经1 s后，其末速度( )

A．一定为3 m/s B．一定为1 m/s C．可能为1 m/s D．不可能为1 m/s

4．一质点从静止开始以1 m/s2的加速度做匀加速运动，经5 s后做匀速运动，最后2 s的时间质点做匀减速运动直至静止，则质点匀速运动时的速度是多大？减速运动时的加速度是多大？

知识点三 v－t图象的应用 5.

图3

如图3所示是某质点的v－t图象，则下列说法中正确的是( ) ①前2 s物体做匀加速运动，后3 s物体做匀减速运动 ②2～5 s内物体静止

③前2 s和后3 s内速度的增量均为5 m/s

52

④前2 s的加速度是2.5 m/s，后3 s的加速度是－ m/s2

3

A．①② B．②③ C．①④ D．②④

6．甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动的v－t图象如图4所示，下列判断正确的是( )

图4

A．甲做匀速直线运动，乙做匀变速直线运动 B．两物体相遇的时刻分别在1 s末和4 s末

C．乙在前2 s内做匀加速直线运动，2 s后做匀减速直线运动 D．2 s后，甲、乙两物体的速度方向相反 一、利用v—t图象分析物体运动的技巧 7.

5

4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）

一．归纳填空：

1. 两类基本问题： 一类是已知物体的受力情况，确定物体的 情况；另一类是已知物体的运动情况，确定物体的 情况.

2. 已知物体的受力情况确定其运动情况： 在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体运动的速度和位移，处理这类问题的基本思路是先分析 ，求合力；根据牛顿第二定律求出 ，再利用 的有关公式求出要求的速度和位移.

3. 已知物体的运动情况确定其受力情况： 解答这类问题时，应首先分析清楚物体的运动情况，根据 公式求出物体的 ，然后在分析物体受力情况的基础上，利用 列方程求力

二．习题：

1. 2010·镇江调研）如图所示，质量m=4kg的小物块在与水平方向成θ=37°角的恒力F作用下，从静止开始向右做匀加速运动，已知小物块与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.5.经过t1=2s后撤去恒力F，小物块继续向前运动t2=4s后停下．重力加速度g取10m／s2.（sin 53°=0.8，cos 53°=0.6）求： （1） 恒力F的大小； （2） 小物块的总位移x.

2. 质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图象如图7所示．g取10 m/s2，求：

(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ； (2)水平推力F的大小；

(3)0～10 s内物体运动位移的大小．

36

牛顿定律解决问题（二）

选取隔离法与整体法的原则

1．隔离法的选取原则：若连接体内各物体的加速度 ，且需要求物体之间的作用力． 以上情况就需要把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分剐应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基础，应重点掌握． 2．整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的 (主要指大小)，且不需要求物体之间的作用力．

以上情况可以把它们看成一个整体(当成一个质点)来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其它未知量)．

3．整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力 例题讨论：

1.如图所示，有两个物体组成的连接体在斜面上运动，当作用力F一定时，m2所受的拉力T为（已知两物体和斜面的动摩擦因数相同）（ ） A．与θ角有关

B．与斜面的动摩擦因数μ有关 C．与系统的运动状态有关 D．只与两物体的质量有关

2. 如图所示,一夹子夹住木块,在力F 作用下向上提升. 夹子和木块的质量分别为m、M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f. 若木块不滑动,力F 的最大值是多大？

3.如图所示，传送带AB段是水平的，长20m.传送带上各点相对地面的速度大小是2m/s，某物块与传送带间的动摩擦因数为0.1.现将该物块轻轻地放在传送带上的A点则物体由A运动到B的时间和物体到达B端时的速度是多少？（g取10m/s）

2

37

4.传送带与水平面夹角为30°，皮带以10m/s的速率沿逆时针方向转动，如图所示.今在传送带上端A处无初速地放上一个质量m=0.5kg的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为3/2.若传送带A到B的长度为25m,g取10m/s，则物体从A运动到B的时间为多少？

巩固练习：

1、如图所示，质量为2m的物块A与水平地面的摩擦可忽略

不计，质量为m的物块B与地面的摩擦系数为μ，在已知水平推力F的作用下， A、B作加速运动，A对B的作用力为多大？ 2．在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根轻质弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球．某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ，在这段时间内木块与车厢保持相对静止．如图所示．不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变为( ) m1gm1g

A．伸长量为tanθ B．压缩量为tanθ

kkm1g

C．伸长量为

ktanθ

m1g

D．压缩量为 ktanθ

2

3. 如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上做匀减速运动，a与水平方向的夹角为?。求人所受到的支持力和摩擦力。

4. 跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图所示。已知人的质量为70kg、吊板的质量为10kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。取重力加速度g

2

＝10m/s。当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为多大？

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3.4 力的合成

一．填空。

1、如果一个力的 和几个力 的相同，那么 叫合力， 叫分力。 2、 叫力的合成。 3、力的合成遵循 法则，所谓 法则就是 。 4、同直线上的力合成时可以转化代数运算，具体的做法是 ； 5、当互成角度的两个力F1、F2合成时在角度不确定的情况下，它们合力的

取值范围是 ，当两力的夹角为 时取最大值 ，当两力的夹角为时 取最小值 。 6、分力和合力的大小关系 。

三、经典习题 1、求合力：

7、共点力： 。 8、三个或三个以上共点力的合成方法：

F1

F1

F2

F2

F1

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F1

F2

F2

F2 F1 2、求下面几种情况下合力的大小范围 （1）、F1=8N 、F2=10N （2）、F1=2N 、F2=10N （3）、F1=10N 、F2=10N 3、下列说法正确的是（ ） 几个力的合力就是这几个力的代数和。 几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个分力。 几个力的合力可能小于这几个力中最小的一个。 几个力的合力可能大于这几个力中最大的力 4、下列说法正确的是（ ） A.分力与合力同时作用在物体上。 B.分力同时作用在物体上的共同效果与合力单独作用时效果相同。 C.合力可能大于分力的大小也可能小于分力的大小 D. 合力与分力是一对平衡力。 5、有两个力，它们的合力为0，如果把其中一个6N的向正东方向的力改变正南方向，大小不改变，它们现在的合力是多少？ 6、求下面几种情况下合力的大小范围。 (1)、F1=3N，F2=7N，F3=8N，求这三个力的合力的大小范围。 (2)、F1=3N，F2=7N，F3=12N，求这三个力的合力的大小范围。 (3)、F1=3N，F2=7N，F3=2N，求这三个力的合力的大小范围。 7、有三个力，它们的合力是0，如果把其中一个6N的向正东方向的力改变正南方向，大小不改变，它们现在的合力是多少？

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3.5 力的分解

【知识梳理 双基再现】 力的分解是力的合成的______________，同样遵守____________定则，同一个力，如果没有其它限制，可以分解为_______________对大小、方向不同的分力。对一个实际问题，要根据力的________来分解。一个力分解为互成角度的两个力时，要有确定的解必须已知两个分力的_______或一个分力的_______。 【小试身手 轻松过关】 1.下列说法中正确的是（ ） A.一个2 N的力可分解为7 N和4 N的两个分力 B.一个2 N的力可分解为9 N和9 N的两个分力 C.一个6 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力 D.一个8 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力 2.要把一个已知力F分解为两个分力F1和F2，在下列哪些情况下可以得到唯一的解？ A.已知F1和F2的方向 B. 已知F1或F2的大小和方向 C. 已知F1的方向和F2的大小 D. 已知F1和F2的大小 3.将一个大小为10 N的力分解为两个分力，如果已知其中的一个分力的大小为15 N，则另一个分力的大小可能是（ ） A. 5 N B. 10 N C. 15 N D. 20 N 4.在光滑的斜面上自由下滑的物体所受的力为（ ） A.重力的斜面的支持力 B.重力、下滑力和斜面的支持力 C.重力和下滑力 D.重力、下滑力、斜面的支持力和紧压斜面的力 【基础训练 锋芒初显】 5.一个质量可以不计的细线，能够承受的最大拉力为F。现在把重力G＝F的重物通过光滑的轻质小钩挂在这根细线上，两手握住细线的两端，开始两手并拢，然后沿水平方向慢慢地分开，为了不使细线被拉断，细线的两端之间的夹角不能大于（ ） A.60° θ B.90° C.120° D.150° 第 5 题图 6.请根据实际情况画出重力的分解图，并求解各个分力，已知物体重力为G，夹角为θ。 23

θ θ θ θ 第 6 题图

7.放在斜面上的物体，所受重力G可以分解使物体沿斜面向下滑的分力G1和使物体压紧斜面的分力G2，当斜面倾角增大时（ ） A. G1和G2都增大 B. G1和G2都减小 C. G1增大，G2减小 D. G1减小，G2增大 8.如图所示，细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同，长度MO>NO,则在不断增加重物G的重力过程中（绳OC不会断）（ ） M N A．ON绳先被拉断 O B．OM绳先被拉断 C G C．ON绳和OM绳同时被拉断 D．条件不足，无法判断 第 8 题图 【举一反三 能力拓展】 F1 9.如图所示，已知力F和一个分力F1的方向夹角为θ，则另一个分力F2的最小值为________。 θ F

第 9 题图 【说明】 a.一个力可以分解成无数对力，但实际情况中，要根据力的作用效果来分解，一般是沿其它两个力的反方向分解，目的是为方便求解。 b.所有矢量的分解同样遵守平行四边形定则。

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探究力的平行四边形定则

【实验原理】

一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到________，所以力F′就是这两个力F1和F2的 ，作出力F′的 ．再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的 ，若相同，则说明互成角度两个力合成时遵循______ ________． 【实验器材】

方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、________、细绳套(两个)、________、________、图钉(几个)、细芯铅笔．

【实验步骤】

1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．并用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴一短绳，细绳的另一端拴上两个细绳

套．

2．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图1所示，记录 ，用铅笔描下 及 的方向． 3．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．

4．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两

只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为 ，F1和F2之间的对角线即为合力F的图示．

5．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出 F′的图示．

6．比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否相同． 7. 改变F1、F2的大小和夹角，重复做两次实验，得出结论。 【误差分析】

1．用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样得到的两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力 （填大、小或相等）． 2．结点O的 和两个测力计的 画得不准，造成作图的误差．在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同．

3．两个分力的夹角α ，如大于120°，再重做两次实验，为保证结点O位置不变(即保证合力不变)，则α变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大．

4．作图比例不恰当造成作图误差．两拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示，标度要 ．

5．使用弹簧秤前，应先 ，使用时不能超过量程，拉弹簧秤时，

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