高中物理牛顿运动定律经典练习题

牛顿运动定律

一、基础知识回顾：

1、牛顿第一定律

一切物体总保持 ，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

注意：（1）牛顿第一定律进一步揭示了力不是维持物体运动（物体速度）的原因，而是 物体运动状态（物体速度）的原因，换言之，力是产生 的原因。（2）牛顿第一定律不是实验定律，它是以伽利略的“理想实验“为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的。

2、惯性

物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。 3、对牛顿第一运动定律的理解

（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。

（2）它定性地揭示了运动与力的关系，力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。

（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的性质——惯性。 （4）牛顿第一定律揭示了静止状态和匀速直线运动状态的等价性。 4、对物体的惯性的理解

（1）惯性是物体总有保持自己原来状态（速度）的本性，是物体的固有属性，不能克服和避免。

（2）惯性只与物体本身有关而与物体是否运动，是否受力无关。任何物体无论它运动还是静止，无论运动状态是改变还是不改变，物体都有惯性，且物体质量不变惯性不变。质量是物体惯性的唯一量度。

（3）物体惯性的大小是描述物体保持原来运动状态的本领强弱。物体惯性（质量）大，保持原来的运动状态的本领强，物体的运动状态难改变，反之物体的运动状态易改变。 （4）惯性不是力。

5、牛顿第二定律的内容和公式

物体的加速度跟 成正比，跟 成反比，加速度的方向

跟合外力方向相同。公式是：a=F合/ m 或F合 =ma

6、对牛顿第二定律的理解

（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律得出物体的运动规律。反过来，知道运动规律可以根据牛顿第二运动定律得出物体的受力情况，在牛顿第二运动定律的数学表达式F合=ma中，F合是力，ma是力的作用效果，特别要注意不能把ma看作是力。

（2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速度而不是速度。 （3）牛顿第二定律公式：F合=ma是矢量式，F、a都是矢量且方向相同。 （4）牛顿第二定律F合=ma定义了力的单位：“牛顿”。 7、牛顿第三定律的内容

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 8、对牛顿第三定律的理解

（1）作用力和反作用力的同时性。它们是同时产生同时变化，同时消失，不是先有作用力后有反作用力。

（2）作用力和反作用力的性质相同，即作用力和反作用力是属于同种性质的力。若作用力是弹力，反作用力必定是弹力。

（3）作用力和反作用力不可叠加性。作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生各的效果，不可求它们的合力，两力的作用效果不能相互抵消。

9、作用力与反作用力和二力平衡的区别 内 容 受力物体 依赖关系 叠加性 力的性质 作用力和反作用力 作用在两个相互作用的物体上 相互依存，不可单独存在 二力平衡 作用在同一物体上 无依赖关系，撤除一个力另一个力可依然存在，只是不再平衡 两力作用效果不可抵消，不可叠加，两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求不可求合力 合力，合力为零 一定是同性质的力 不一定是同性质的力

二、重点、难点分析： 1．惯性和惯性定律的区别

（1）惯性：是物体本身的固有属性，仅由质量决定。 （2）惯性定律：是在理想条件下的一种运动规律。 2．加速度和运动状态的改变

（1）运动状态的改变：物体的速度发生了改变，我们就说物体的运动状态发生了改变。由于速度是矢量，既有大小又有方向，所以运动状态的改变有三种情况： ① 如： ② 如： ③ 如： （2）力是产生加速度的原因

牛顿第一定律表明，力是改变物体运动状态的原因，而运动状态改变必然有加速度，所以力是产生加速度的原因。

3．质量与惯性的关系

（1）惯性的普遍性和差异性：一切物体在任何条件下都具有惯性，这表明了惯性的普遍性。当物体受到外力作用时，物体运动状态的改变又有难易之别，质量大的物体运动状态难以改变，质量小的物体运动状态容易改变，这表明不同物体的惯性大小具有差异性。

（2）质量是惯性大小的量度：因为惯性是物体固有的性质，所以物体惯性的大小只能由物体自身来决定。

4．关于牛顿第二定律

（1）同体性：F、m、a是研究同一个物体的三个物理量。 （2）同时性： （3）同向性：

（4）力的独立性：作用在物体上的每个力都将产独立地产生各自的加速度，与其他力无关，合外力的加速度即是这些加速度的矢量和。

5．牛顿运动定律只适用于宏观、低速的物体，不适用于微观、高速的物体，只适用于惯性参考系，不适用于非惯性参考系。 三、典型例题精讲：

【例1】关于惯性的大小，以下说法正确的是哪一个？错误的说法如何修正。

A．只有处于静止或匀速运动状态的物体才具有惯性。

B．推动地面上静止的物体比保持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大。

C．在光滑的水平面上，用相同的水平推力推一辆空车和一辆装满货物的车，空车启动的快，所以质量小的物体惯性小。

D．在月球上举起重物比地球上容易，所以同一物体在月球上比地球上惯性小。

【例2】火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为：

A．人跳起后，车厢内空气给他向前的力，带着他随同火车一起向前运动。

B．人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动。 C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短偏后距离太短看不出来。

D．人跳起后直到落地，在水平方向上和车始终具有相同的速度。

【例3】当高速行驶的公共汽车突然刹车，乘客会向什么方向倾斜？为什么？若公共汽车向左转弯，乘客会向什么方向倾斜？为什么？为什么在高速公路上行驶的小车中的司机和乘客必须系好安全带？

【例4】一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M与N，它们只能在图示平面内摆动，某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢的运动的可能情况是

A．车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止（ ）

M N B．车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动

C．车厢做匀速直线运动，M静止，N在摆动 D．车厢做匀加速直线运动，M静止，N也静止

【例5】如图3-3所示，小车从足够长的光滑斜面自由下滑，斜面倾角为α，小车上吊着小球m，试证明：当小球与小车相对静止后，悬线与天花板垂直。 α

【例6】如图所示，AB、AC为位于竖直平面的两根光滑细杆，A、B、C三点恰位于圆周上，C为该圆周的最低点，b、c为套在细杆上的两个小环。当两环同时从B、C点自静止开始下滑，则：

。 B A．环b将先到达点A b 。 c B．环c将先到达点A C O C．两环同时到达点A

D．因两杆的倾角不知道,无法判断谁先到达A点 A 【例7】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向上减速运动, a与水

a v θ

平方向的夹角为θ，求人受到的支持力与摩擦力。

【例8】如图所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与M 小球相连，另一端分别用销钉M、N固定于杆上，小球处于静止状态。设拔出销

2

钉M的瞬间，小球加速度大小为12m/s若不拔出销钉M而拔出销钉N瞬间。小

2

球的加速度可能是（取 g=10m/ s ）

22

A．22m/ s，方向竖直向下 B．22 m/ s，方向竖直向上

22

C．2m/ s，方向竖直向上 D．2m/ s，方向竖直向下 N

【例9】一物体受绳子的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动；然后改为匀速运动；再改做减速运动，则下列说法中正确的是：（ ）

A．加速前进时，绳子拉物体的力大于物体拉绳子的力 B．减速前进时，绳子拉物体的力小于物体拉绳子的力

C．只有匀速前进时，绳子拉物体的力与物体拉绳子的力大小相等 D．不管物体如何前进，绳子拉物体的力与物体拉绳子的力大小总相等

【例10】一个物体放在水平桌面上，下列说法正确是：（ ）

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．物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力 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平衡力

【例11】甲、乙两队进行拔河比赛，结果甲队获胜，则比赛过程中（ ）

A．甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力

B．甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力 C．甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等，方向相反 D．甲、乙两队拉绳子的力大小相等，方向相反

【例12】若在例题3中不计绳子的质量，则：（ ）

A．甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力

B．甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力 C．甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等，方向相反 D．甲、乙两队拉绳子的力大小相等，方向相反

四、课后跟踪练习：

1 下列物体的运动状态保持不变的是 （ ）

A.匀速行驶的列车 B.地球同步卫星

C.自由下落的小球 D.在水面上浮动的木块

2. 有关加速度的说法，正确的是 （ ）

A.物体加速度的方向与物体运动的方向不是同向就是反向 B.物体加速度方向与物体所受合外力的方向总是相同的 C.当物体速度增加时，它的加速度也就增大 D.只要加速度为正值，物体一定做加速运动

3．下面关于惯性的说法中，正确的是 （ ）

A. 运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以运动速度大的物体具有较大的惯性 B. 物体受的力越大，要它停下来就越困难，所以物体受的推力越大，则惯性越大 C. 物体的体积越大，惯性越大 D. 物体含的物质越多，惯性越大

4．在粗糙水平面上放着一个箱子，前面的人用水平方向成仰角θ1的力F1拉箱子，同时后面的人用与水平方向成俯角θ2的推力F2推箱子，如图所示，此时箱子的加速度为a，如果此时撤去推力F2，则箱子的加速度 （ ）

A．一定增大 B．一定减小

C．可能不变

D．不是增大就是减小，不可能不变

5．如图单所示，有两个物体质量各为m1、m2,m1原来静止，m2以速度vo向右运动，如果它们加上完全相同的作用力F，在下述条件下，哪些可使它们的速度有达到相同的时刻 ( ) A．F方向向右 m1>m2 B．F方向向右 m1m2 D．F方向任意 m1=m2

6．如图，质量为m1的粗糙斜面上有一质量为m的木块匀减速下滑，则地面受到的正压力应当是 ( )．

A．等于(ml+m2)g B．大于(ml+m2)g C．小于(ml+m2)g D. 以上结论都不对

7．在验证“牛顿第二定律”的实验中，打出的纸带如图单所示，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，由此可算出小车的加速度a=______，若实验中交流电频率变为40Hz，但计算中仍引用50Hz，这样测定的加速度将变_______(填“大”或“小”)，该实验中，为验证小车质量M不变时，a与F成正比，小车质量M和砂及桶质量m分别选取下列四组值．

A、M=500g，m分别为50g、70g、100g、125g

B、M=500g，m分别为20g、30g、 40g、 50g C、M=200g，m分别为50g、70g、100g、125g

D、M=200g，m分别为30g、40g、 50g、 60g

若其它操作正确，那么在选用__________组值测量时所画出的a一F的图线较准确．

9．质量为m的物体放在倾角为a的斜面上，物体和斜面间的动摩擦因数为µ，如沿水平方向加一个力F， 使物体沿斜面向上以加速度a做匀加速直线运动（如图），求F=?

10．如图所示，一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角为ɑ和β；a,b为两个位于斜面上质量均为m的小木块．已知所有接触面都是光滑的。现发现a、b

沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于 ( )

A．Mg+mg B．Mg+2mg

C．Mg+mg(sinα+sinβ) D. Mg+mg(cosα+cosβ)

11．如图质量为m的小球用水平弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度 （ ）

A．0

23

B．大小为g，方向竖直向下

323

C．大小为g，方向垂直于木板向下

3D．大小为

3

g，方向水平向右 3

例题参考解答：

例题1 解:因一切物体都有惯性,所以A错，B答案中不是静止物体惯性大，而是静摩擦力大于滑动摩擦力,所以B错。空车启动快说明空车运动状态容易改变,又空车质量小，正好说明质量小的物体惯性小,所以C对。在月球上举起重物容易是由于在月球上重力加速度小。同一物体在月球上重量小，所以举起容易，并不能说明惯性小，所以D错。

例题2 解：开始车和人一起向前做匀速直线运动，无论是人在跳起过程还是下落过程，人在水平方向都不受力，由于惯性人在水平方向做匀速直线运动，而车在水平轨道上以相同的速度做匀速直线运动，所以人仍落回原处，故只有D对。

例题3 解：乘客会向前倾斜。因开始人和车一起高速向前行驶，突然刹车，在车的作用下人的下半身会减速，人的上半身由于惯性继续保持原来的速度向前运动，所以乘客会向前倾倒。若公共汽车向左转弯，乘客会向右倾斜。因开始人和车一起向前运动，公共汽车向左转弯，人的下半身跟着汽车向左转弯，人的上半身由于惯性继续向前运动，所以乘客向右倾倒。在高速公路上行驶的小车因质量小刹车时加速度大，司机和乘客容易向前倾倒而受伤，所以必须系好安全带。

例题4解：当车厢做匀速直线运动时，相对车厢静止的物体应处于平衡状态。由牛顿第一定律可知物体所受合外力必为零。图3 - 1所示状态中，N受到绳子的拉力与重力共线，合力可能为零。因此，N摆可能处于平衡状态，也可能处于非平衡状态。而M所受的绳子的拉力与重力不共线，合力必不为零，故M只能处于运动状态中，所以选项C错误。A、B正确。若车厢做匀加速直线运动，M、N所受合力必不为零。N处于图示状态，不可能有沿运动方向的合外力，N不可能是静止的，选项D错误故本题正确答案为A、B。

例题5 解:小球与小车的加速度相同,且a=gSinα方向沿斜面向下,由牛顿第二定律得小球受到的合力F合=ma=mg Sinα的方向也必定沿斜面向下。

mg 如右图小球受两个力的作用，其合力如图所示，因mg沿斜面的α 分量为mg Sin等于合力，因此拉力T在沿斜面方向的分量一

定为零，亦即拉力T 一定垂直于斜面。所以悬线与斜面垂直。所以，悬线与斜面垂直。

例题6 解：设BA杆与水平面的夹角为θ。那么由受力分析（略）可知：环沿BA下滑的加速度为： a=

mg=g Sin m12

at2设大圆环的半径为R，那么有 AB=2r·Sin 由位移公式S=

得：b环下滑时间t=是对的。

2s22RSinR==4与无关，所以两环同时到达A点（C）

ggSina

FN

例题7 解：对人进行受力分析对a进行正交分解可得： ay=a Sin ① Ff ax=acos ②

ax 由牛顿第二定律可得：

Ff=max ③

ay a mg mg－FN=may ④

由①③得：Ff=ma Sin(摩擦力)

a

由②④得：FN=mg－macos(支持力)  T θ aa TB

mg 例题8解：开始处于平衡状由图3-7有：FM = mg + F N ① 拔出销钉M小球加速度方向可能向上也可能向下若向上如右下图 FM

（设向上为正方向）那么有：mg + F N = -ma ②

解①②得：FN = -22m FM = -12m(负号表示FN 、FM的方向与图示方向相反)

拔出销钉N小球加速度为：a = -22m/m = -22（m/s） （负号表示方向竖直向下 ） 拔出销钉M小球加速度方向若向下 mg + F N = ma ③ mg

解①③得：FN = 2m F拔出销钉N小球加速度为： a = 2m/m = 2（m/s）方向竖直向上所以A、C正确

图3-7

例题9:解：绳拉物体的力与物体拉绳的力是一对作用力和反作用力，不管物体间的相互作用力的性质如何物体的运动状态如何，物体间的相互作用力都遵循牛顿第三定律，即作用力和反作用力，总是等大、反向、作用在一条直线上的，所以D对。

例题10 解：物体受两个力的作用桌面对物体的支持力FN和地球对物体的重力，且在这两个力作用下物体处于平衡状态，它们是一对平衡力，所以A对，B错。物体对桌面的压力是弹力跟物体的重力不是同性质的力。当然不是同一个力，所以C错，物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力分别作用在桌面和物体上，它们不是一对平衡的力，所以D错。

例题11 解：以绳子为研究对象，原来静止的绳子向获胜的甲队加速运动，它受到的合理向甲队一方，所以甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力，A对，D错。把两队和绳子看作一个整体来研究，原来静止现甲队获胜，它们一起向甲队方向加速前进，它们受到的合外力水平指向甲，而这个整体在水平方向只受两个摩擦力的作用，所以甲队受到的摩擦力大于乙队受到的摩擦力，所以B对C错。

例题12 解：由于不计绳子的质量，所以绳子运动不需要力来加速，所以A错，D对。也可把两队看做直接相互作用，由牛顿第三定律也可直接得出。以两对为整体，用上题同样的分析方法可得B对C错。

课后跟踪练习：

2

1.A 2.B 3.D 4.C 5.BC 6.B 7.a=0.69m/s 大 B 8.B 9.(mgsinα+μmgcosα+ma)/(cosα-μsinα) 10. A 11.C