4.0运动和力的关系 大单元预览-2026年新高一暑假初高中物理衔接（大单元版）

第四章 运动和力的关系 大单元预览 一、单元大挑战 如图所示，许多工厂的流水线上安装有传送带用于传送工件，以提高工作效率。传送带由装在B端的驱动电机带动，传送带的速率恒定v=2m/s，运送质量为m=0.5kg的工件，将工件轻放到传送带上的A端，每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即轻放到传送带上。工件与传送带之间的动摩擦因数，传送带与水平方向夹角，传送带A、B两端的距离L=16m。取，工件可视作质点。 当传送带所载工件最多时，相比于空载的情况下，驱动电机应对传送带增加的牵引力多大？ 任务细分 任务1:能不能求出工件在传送带上加速过程的加速度大小及方向? 链接知识点:受力分析 任务2:能不能求出加速过程通过的位移? 链接知识点:运动学知识 任务3:能不能求出工件从A传送到B端所需要的时间? 链接知识点:运动学知识 任务4:能不能求出相对传送带静止的相邻工件间的距离? 链接知识点:运动学知识及牛顿运动定律综合应用 任务5:能不能求出传送带上放最多工件时增加的摩擦力? 链接知识点:摩擦力 本章学什么 初中知识点链接 牛顿第一定律、惯性，力和运动的关系，平衡状态 本章思维导图 六、本章学法指导 1.本章是在前面三章内容的基础上进一步研究运动和力的关系，这是质点动力学的内容。牛顿运动定律是动力学的核心内容，根据牛顿运动定律可以确定物体位置、速度的变化，控制物体的运动。牛顿运动定律对直线运动、曲线运动都适用。 2. 牛顿第一定律是牛顿力学的基石。牛顿第一定律提出了两个重要的、基本的物理概念:力和惯性。 3.牛顿第二定律有实验基础，在实验“探究加速度与力、质量的关系” 的基础上，认识牛顿第二定律。 4. 牛顿第二定律是定量的规律，学习了力学单位制和国际单位制后，通过用牛顿运动定律讨论两类基本问题，深化对定律的理解。最后用牛顿第二定律研究了超重、失重问题。 七、主干知识预览 一、填空题 1．如图，质量为2kg的物体水平向右运动，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5，方向水平向左、大小恒为5N的力F作用在物体上，此时物体所受摩擦力为 N，已知物体在t1时刻物体速度减为0，g=10m/s2，则物体t1秒后摩擦力方向 （选填“水平向左”或“水平向右”）；物体的加速度大小为 m/s2； 【答案】 10 水平向右 0 【解析】[1]根据可得 [2]当速度减到0后，因为最大滑动摩擦力比拉力大，所以物体静止不动，由平衡可知问题受到向右的静摩擦力。 [3]由牛顿第二定律可知静止的物体加速度为0。 2．如下图，轻弹簧上端与一质量为的木块1相连，下端与另一质量为的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1的加速度大小为 ，木块2的加速度大小为 。（重力加速度大小为）    【答案】 0 1.5g 【解析】[1]抽出木板瞬间，弹簧弹力没有发生突变，即木块1的受力没有发生变化，合力仍为零，由牛顿第二定律可知其加速度为0。 [2]同理，对木块2受力分析，由牛顿第二定律可得 又 联立，解得 3．如图所示，物体在水平拉力F=10N的作用下，沿水平面做匀速直线运动，2s后撤去拉力，其v-t图象如图所示，则物体所受的摩擦力大小f= N；撤去拉力后，物体加速度大小a= m/s2；物体的质量为 kg。    【答案】 10 1 10 【解析】[1] 0-2s内，物体做匀速直线运动，根据平衡条件可知物体所受的摩擦力大小 [2]撤去拉力后，物体做匀减速直线运动，加速度大小为 [3]由牛顿第二定律得物体的质量为 4．质量为50kg的人站在升降机中，取竖直向上的方向为正方向，升降机运动的图如图所示。 则在至内，人对升降机地板的压力为 N；在至内，人对升降机地板的压力为 N。（取） 【答案】 550 475 【解析】[1]根据图像可知，在至内，加速度为 以人为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 根据牛顿第三定律可知，人对升降机地板的压力为。 [2]根据图像可知，在至内，加速度为 以人为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 根据牛顿第三定律可知，人对升降机地板的压力为。 5．质量为4kg物体在倾角为的光滑斜面上下滑时物体的加速度大小是 ，若给此物体一个沿该斜面向上的初速度让其上滑，此时物体的加速度大小是 。 （取） 【答案】 5 5 【解析】[1]物体在倾角为的光滑斜面上下滑时，根据牛顿第二定律可得 解得物体的加速度大小为 [2]若给此物体一个沿该斜面向上的初速度让其上滑，此时物体的加速度大小为 6．如图所示，沿水平直轨道运行的地铁列车上，一根细绳的下端绑着圆珠笔，上端固定在竖直扶手上。在地铁运行的某段过程中，细绳相对竖直方向向后摆动角后稳定下来，则此时地铁的加速度等于 （用“g”和“”表示），此刻地铁在向前做 直线运动。（填“加速”或“减速”）。    【答案】 加速 【解析】[1]设细线与竖直方向夹角为，对圆珠笔进行受力分析可知 解得 [2]合力方向向前，加速度方向与合力方向一致，也向前，可以判断地铁正在向前加速运动。 7．放在光滑地面上的一个质量为的物体，受到一个水平力后运动的图像如图所示，则物体的加速度大小为 ，所受的水平力的大小为 N。 【答案】 2 4 【解析】[1]v-t图像的斜率表示加速度，由图可得物体的加速度大小为 [2]由牛顿第二定律可得 8．一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，则此时地面对斜面的摩擦力 ；若用沿斜面向下的力推此物体，使物体加速下滑（如图），则斜面受到地面的摩擦力 （以上两空均选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”）。 【答案】 为零 为零 【解析】[1]一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，设斜面倾角为，则 假设地面对斜面体无摩擦力，对斜面体受力分析 水平方向 满足水平方向受力平衡，假设成立，即此时地面对斜面的摩擦力为零。 [2]用沿斜面向下的力推此物体，对物体受力分析如图 此时物块所受支持力和摩擦力不变，即物块对斜面的压力和摩擦力不变，所以斜面体受力不变，即地面对斜面体仍无摩擦力。 9．某人站在力传感器上持续多次完成站起、下蹲的动作，某次传感器记录的数据如图所示。可以判断，数据 （选填“①”或“②”）记录的是人站起的过程。0-8s的整个过程中，人的瞬时加速度最大值约为 。（g取10） 【答案】 ② 6 【解析】[1][2]人站起过程中，先向上加速加速度向上，后向上减速，加速度向下，所以先超重后失重，则②记录的是人站起的过程。根据图像可知，人的质量 根据牛顿第二定律可知，人的瞬时加速度最大值 10．如图所示，a、b两个物体静止叠放在水平桌面上，已知，a、b间的动摩擦因数为，b与地面间的动摩擦因数为。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对a施加一水平向右的拉力F，则： （1）无论水平拉力F为何值，b的加速度不会超过 ； （2）若a、b两个物体始终相对静止，则水平拉力F不能超过 。 【答案】 【解析】（1）[1]ab间的最大摩擦力为 b滑动时与地面间的摩擦力为 故b的加速度不会超过 （2）[2]若a、b两个物体始终相对静止对整体有 此时若a、b两个物体刚要发生相对滑动时，根据前面分析b的加速度为，故 解得水平拉力F不能超过 11．如图，载货车厢通过悬臂固定在缆绳上，缆绳与水平方向夹角为θ，当缆绳带动车厢以加速度a向上做匀加速运动时，货物在车厢中与车厢相对静止，已知货物质量为m，则货物与车厢间的摩擦力为 ，货物对车厢地板的压力为 。 【答案】 【解析】[1]沿水平、竖直方向正交分解加速度 水平方向应用牛顿第二定律可得 [2]竖直方向应用牛顿第二定律可得 解得 12．如图所示，静止在水平地面上的木块质量m＝2kg，受到与水平面夹角为θ＝53°的斜向上的拉力，木块开始沿水平地面运动。已知拉力F＝20N，木块与地面的动摩擦因数μ＝0.5，g取，sinθ＝0.8，cosθ＝0.6。则地面对木块的支持力为 N；木块运动的加速度大小为 。 【答案】 4 5 【解析】[1]由题可得拉力在竖直方向的分力大小为 由于竖直方向受力平衡，则地面对木块的支持力为 [2]由牛顿第二定律可知木块对地面的压力大小为 则木块所受的摩擦力大小为 由拉力在水平方向的分力大小为 则水平方向的合力大小为 木块运动的加速度大小为 13．如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物。当电梯静止时，人观察到弹簧秤的示数为15N。某时刻起电梯向下做匀减速运动，加速度大小为，则此时弹簧秤的示数应变为 N；若电梯向上做匀减速运动，当弹簧秤示数为12N时电梯加速度大小应为 ，方向 。（g取）    【答案】 21 2 竖直向下 【解析】[1]当电梯静止时，根据平衡条件可得 电梯向下做匀减速运动，根据牛顿第二定律可得 解得弹簧秤的示数应变为 [2][3]电梯向上做匀减速运动，当弹簧秤示数为12N，以竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律可得 解得 电梯加速度大小为，负号表示方向竖直向下。 14．舞蹈表演《弄潮涛头立》飘逸而唯美。飞行过程中，质量为50kg演员身上有数根绳索控制速度大小和方向。假设表演中最大飞行速度为4m/s，最大加速度为0.5m/s2： （1）某时刻演员静止在空中，受到两根绳索的拉力，且每根绳索承受的拉力大小相同，则每根绳索的拉力可能为 A．200N    B．250 N    C． 500N    D．1000N （2）若演员在竖直方向加速上升的加速度为0.2m/s2，此时她处于 （选涂：A．超重  B．失重）；绳索中拉力为 N； （3）若舞台高度为51.7m，演员身高为170cm，请定量画出如图身姿从舞台地面用最短时间上升到最高处的速度-时间图像 。 【答案】 BCD/BDC/CBD/CDB/DBC/DCB 超重 【解析】（1）[1] 演员静止在空中，根据平衡推论知，两根绳索的拉力的合力大小等于重力，则每根绳索的拉力最小为，最大不限，故选BCD。 （2）[2][3]演员在竖直方向加速上升的加速度为0.2m/s2，具有向上的加速度，故此时她处于超重，根据牛顿第二定律 绳索中拉力为 （3）[4] 根据题中数据，演员上升的高度为 H=51.7m-1.7m=50m 表演中最大飞行速度为，最大加速度，则加速过程的位移 该过程经历的时间 为了使得时间最短，演员最后以最大飞行速度为，最大加速度做匀减速运动至0，利用逆向思维，减速过程的位移 该过程经历的时间 则匀速过程的位移为 匀速过程的时间 则最短时间为 根据上述，定量画出如图身姿从舞台地面用最短时间上升到最高处的速度—时间图像如图所示 15．如图所示，质量为的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑的定滑轮连接质量为的物体，与物体1相连接的绳与竖直方向成角，则绳对物体1的拉力为 ，车厢底板对2的摩擦力大小为 。 【答案】 【解析】[1][2]物体1在数值方向处于平衡状态，则 绳拉力为 根据牛顿第二定律 对物体2 得车厢底板对2的摩擦力大小为 问题引导 细化分步解决教材内容问题1:牛顿第一定律是什么?物理学发展史单元导学对牛顿第一定律的理解及应用第1节:牛顿第一定律问题2:牛顿第二定律是什么?探究加速度与力、质量的关系 对牛顿第二定律的理解第2节:实验:探究加速度与力、质量的关系 第3节:牛顿第二定律 第4节:力学单位制问题3:牛顿运动定律如何将运动与力联系起来?已知运动求力; 已知力求运动。第5节:牛顿运动定律的应用 第6节:超重和失重