学年高中物理 第四章 牛顿运动定律课时作业新人教版必修1共7套52页.docx

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学年高中物理第四章牛顿运动定律课时作业新人教版必修1共7套52页

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2018_2019学年高中物理第四章牛顿运动定律4_1牛顿第一定律课时作业新人教版必修1

2018_2019学年高中物理第四章牛顿运动定律4_2实验：

探究加速度与力质量的关系课时作业新人教版必修1

2018_2019学年高中物理第四章牛顿运动定律4_3牛顿第二定律课时作业新人教版必修1

2018_2019学年高中物理第四章牛顿运动定律4_4力学单位制课时作业新人教版必修1

2018_2019学年高中物理第四章牛顿运动定律4_5牛顿第三定律课时作业新人教版必修1

2018_2019学年高中物理第四章牛顿运动定律4_6用牛顿运动定律解决问题一课时作业新人教版必修1

2018_2019学年高中物理第四章牛顿运动定律4_7用牛顿运动定律解决问题二课时作业新人教版必修1

4-1牛顿第一定律

A组：

合格性水平训练

1．[物理学史]在物理学史上，正确认识运动与力的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是（　　）

A．亚里士多德、伽利略B．亚里士多德、牛顿

C．伽利略、牛顿D．伽利略、爱因斯坦

答案　C

解析　在物理学史上，正确认识运动与力的关系并且推翻“力是维持运动的原因”的物理学家和建立惯性定律的物理学家分别是伽利略和牛顿。

故C正确。

2．[惯性、牛顿第一定律]关于惯性和牛顿第一定律，下列说法中正确的是（　　）

A．静止的物体可能没有惯性

B．速度越大的物体惯性越大

C．同一物体在地球上和月球上惯性不同

D．伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起

答案　D

解析　惯性是物体的固有属性，任何物体都具有惯性，与运动状态无关，故A错误；质量是惯性大小的唯一量度，与速度、环境等因素无关，故B、C错误；伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起，故D正确。

3.[惯性]我国《道路交通安全法》中规定：

各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，这是因为（　　）

A．系好安全带可以减小人的惯性

B．系好安全带可以减小车的惯性

C．系好安全带是为了增大人与座椅间的摩擦力

D．系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害

答案　D

解析　惯性的唯一衡量标准是质量，质量大则惯性大，A、B错误；摩擦力由人的重力即对座椅的压力的大小及接触面的粗糙程度决定的，C错误；系好安全带可以防止刹车时由于惯性，人仍要保持刹车前的速度而向前运动造成伤害，D正确。

4．[惯性现象]下列现象中，不属于利用惯性现象的是（　　）

A．用手拍打衣服上的灰尘

B．锤头松了，将锤柄在地上撞击几下

C．运动员采用助跑跳远

D．骑自行车时为了减速捏刹车闸

答案　D

解析　用手拍打衣服上的灰尘，衣服运动时，由于惯性，灰尘仍要保持静止状态而脱离衣服表面，所以A不符合题意；锤头松了，将锤柄在地上撞击几下，锤柄因撞击地面而停止运动，锤头由于惯性要保持运动状态，继续沿锤柄向下运动，从而使锤头牢固利用了惯性，B不符合题意；利用助跑跳远，人在跳起时，由于惯性，仍要保持运动的状态，所以跳得更远，故C不符合题意；捏刹车闸，是通过力改变自行车的运动状态，不是利用了惯性，D符合题意，故选D。

5．[惯性的理解]关于物体的惯性，下列说法中正确的是（　　）

A．射出枪膛的子弹在运动一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了

B．战斗机在空战时，甩掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性

C．用力推一个物体，没有推动，原因是物体的惯性太大了

D．高速公路上要限速，是因为车速越大惯性越大

答案　B

解析　惯性是物体本身的一种属性，与物体的速度无关，只与物体的质量有关，所以A、D错误；用力推一个物体时，没有推动，是由于地面对物体有静摩擦力，静摩擦力的大小与人的推力大小相等、方向相反，所以物体仍处于静止状态，而不是因为惯性太大了，所以C错误；战斗机甩掉副油箱减小了质量，而质量是惯性的量度，质量越小惯性越小，改变它的运动状态就越容易，所以可以提高战斗机的灵活性，B正确。

6．[牛顿第一定律的应用]公共汽车进入转弯路口向右转时，车内乘客会（　　）

A．向前倾斜B．向后倾斜

C．向左侧倾斜D．向右侧倾斜

答案　C

解析　根据牛顿第一定律可知，公共汽车进入转弯路口向右转时，车内乘客的上半身仍保持原来的运动状态，而与汽车接触的下半身已随汽车向右转了，故人会向左侧倾斜，C正确。

7．[惯性的理解]下列关于惯性的说法正确的是（　　）

A．战斗机战斗前抛弃副油箱，是为了增大战斗机的惯性

B．物体的质量越大，其惯性就越大

C．火箭升空时，火箭的惯性随其速度的增大而增大

D．做自由落体运动的物体没有惯性

答案　B

解析　质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的质量越大则惯性越大，故战斗机抛弃副油箱，质量减小，从而减小了惯性，增大了战斗机的灵活性，故A错误，B正确。

火箭的惯性与火箭的速度大小无关，故C错误。

在物体自由下落的过程中质量不变，惯性大小不变，故D错误。

8．[惯性的理解]下列关于惯性的说法，正确的是（　　）

A．高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客都具有惯性

B．短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大，惯性越大

C．《道路交通安全法》中规定：

各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，这是因为系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害

D．把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球具有惯性的缘故

答案　A

解析　高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客都具有保持原来运动状态的性质，即惯性，A正确；速度的大小或方向发生变化，就是运动状态发生改变，物体的惯性只与质量有关，与速度大小无关，B错误；系安全带的目的是防止由于人本身的惯性造成的伤害，C错误；把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球受到竖直向下的重力的缘故，D错误。

B组：

等级性水平训练

9.[牛顿第一定律的理解]如图所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球（m1>m2），两小球原来随车一起运动。

当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球（　　）

A．一定相碰B．一定不相碰

C．不一定相碰D．无法确定

答案　B

解析　小车表面光滑，因此球在水平方向上不受外力作用。

原来两球与小车有相同速度，当车突然停止时，由于惯性，两小球的速度不变，仍然相同，所以不会相碰，B正确。

10.[惯性的理解]（多选）如图所示，一重球系于细绳DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是（　　）

A．在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳先断

B．在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳先断

C．在绳的A端突然用很大的力猛一拉，结果AB绳先断

D．在绳的A端突然用很大的力猛一拉，结果CD绳先断

答案　AC

解析　重球受力如图所示，在绳的A端缓慢增加拉力，可以认为重球始终处于平衡状态，即FT2＝FT1＋mg，随着FT1增大，FT2也增大，且FT2总是大于FT1，所以CD绳先被拉断，A正确，B错误。

若在A端猛拉，由于重球质量很大，力很大，但作用时间极短，由于惯性，重球仍要保持静止状态，在极短时间内，这种静止状态没来得及改变，以致CD绳所受的拉力几乎未增加，AB绳所受的拉力已达到极限程度，故AB绳先断，C正确，D错误。

11.[惯性、牛顿第一定律]如图所示，一木块和小车一起做匀速直线运动，当小车碰到一障碍物的瞬间，则：

（设小车不反弹）

（1）如果小车上表面粗糙，木块将如何运动？

（2）如果小车上表面光滑，木块将如何运动？

答案　

（1）向右倾倒　

（2）向右匀速直线运动

解析　当小车碰到障碍物时，小车将停下。

（1）如果小车上表面粗糙，则木块上部由于惯性将继续向右运动；木块下部受到一个向左的摩擦力，运动状态发生改变，很快停止，故此时木块将向右倾倒。

（2）如果小车上表面光滑，则木块下部不受摩擦力，此时整个木块都将由于惯性而保持向右的匀速直线运动状态。

12.[惯性的应用]如图所示，在瓶内装满水，将乒乓球用细线拴住并按入水中，线的另一端固定在瓶盖上。

盖上瓶盖并将瓶子翻转，乒乓球将浮在水中。

用手托着瓶子水平向右做加速直线运动，乒乓球在瓶中的位置会如何变化？

并解释说明。

答案　见解析

解析　乒乓球位置向右移动。

因为同体积水的质量大于乒乓球的质量，所以水的惯性大于乒乓球的惯性。

当用手托着瓶子水平向右做加速直线运动时，水和乒乓球都要保持前一时刻的运动状态而相对瓶子向左移动，因水的惯性大，比乒乓球更难改变它的运动状态，所以水比乒乓球更滞后，瓶子的水留在了左侧，看上去乒乓球相对于水向右移动了。

4-2实验：

探究加速度与力、质量的关系

1．[实验过程]（多选）用如图所示的装置探究加速度a与力F、质量M的关系，下列说法中正确的是（　　）

A．连接砂桶和小车的细绳应和长木板保持平行

B．将电火花计时器接在6V的交流电源上，先接通电源，后放开小车，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……

C．在探究a与质量M的关系时，作出a

图象能更直观地判断二者间的关系

D．轻绳对小车的拉力一定等于砂桶的总重力

答案　AC

解析　细绳只有与长木板保持平行，才能使轻绳上的拉力等于小车所受的合力，A正确；电火花计时器应接在220V交流电源上，B错误；作aM图象，图象为一曲线，不易判断a与M的关系，故可作a

图象，可得到一条过原点的直线，能更直观地判断二者间的关系，C正确；只有小车的质量远大于砂桶的总质量，才可认为细绳对小车的拉力近似等于砂桶的总重力，D错误。

2．[实验过程]在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置。

下列说法中正确的是（　　）

A．垫高长木板一端，调节倾角，直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力

B．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量

C．在探究加速度a与拉力F的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a

图象

D．当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小

答案　D

解析　做该实验需要平衡摩擦力，所以在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，让小车做匀速直线运动，托盘和砝码不能挂在小车上，故A错误；在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故B错误；在探究加速度a与外力的关系时，为了直观地判断两者间的关系，应作出aF图象，故C错误；当托盘和砝码的总质量远小于小车的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力的大小，故D正确。

3．[实验图象]（多选）如图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是（　　）

A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大

B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小

C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大

D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小

答案　AD

解析　图甲aF的图象中，当F＝0时，加速度a≠0，说明平衡摩擦力时长木板倾角过大，使小车的重力沿斜面向下的分力大于摩擦力；图乙跟图甲的原因是相同的。

图丙、丁是由于平衡摩擦力时长木板倾角过小，而使小车重力沿斜面向下的分力小于摩擦力。

所以，A、D正确。

4．[平衡摩擦力]（多选）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，以下操作正确的是（　　）

A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上

B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器

C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

D．实验时，应先放开小车，再接通电源

答案　BC

解析　平衡摩擦力时，连接小车细绳的一端不要悬挂重物，小车的另一端连着纸带并穿过打点计时器，且垫高长木板不带定滑轮的一端，接通打点计时器的电源，如果打出的纸带上的点迹分布均匀，则说明小车做匀速运动，故A错误；小车运动中，纸带与打点计时器之间也有摩擦，这个摩擦力也要平衡的，故B正确；每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故C正确；实验时，若先放小车，再接通打点计时器电源，纸带上打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故D错误。

5．[实验图象]如果a

图象是通过原点的一条直线，则说明（　　）

A．物体的加速度a与质量m成正比

B．物体的加速度a与质量m成反比

C．物体的质量m与加速度a成正比

D．物体的质量m与加速度a成反比

答案　B

解析　a

图象是过原点的一条直线，则a与

成正比，即加速度a与质量m成反比，A错误，B正确；在该实验中采取的是控制变量法，质量为自变量，C、D错误。

6．[实验过程]如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有（　　）

A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2

B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1

C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2

D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1

答案　A

解析　题中m1和m2是车中砝码的质量，两小车是相同的，当m1＝m2时，即两车的总质量仍相等，若F1＝2F2，则a1＝2a2，由x＝

at2得x1＝2x2，A正确，B错误；若m1＝2m2时，由于车的质量不确定，无法确定两车加砝码后的质量关系，也无法确定两小车加速度的关系，故无法断定两车的位移关系，C、D错误。

7．[实验过程]如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错：

（1）电源________________。

（2）电磁打点计时器位置________。

（3）定滑轮位置________________。

（4）小车位置________________。

（5）长木板________________________。

答案　

（1）应用6V交流电源

（2）应靠右端

（3）应使拉线水平

（4）应靠近电磁打点计时器

（5）应垫高右端平衡摩擦力

解析　探究加速度与力、质量的关系时，

（1）电磁打点计时器应使用低压（6V）交流电源；

（2）打点计时器要固定在长木板无定滑轮的一端，即应靠右端；（4）释放纸带时小车应靠近打点计时器；（3）定滑轮位置处连接小车的细线应保持水平，故应调节定滑轮位置使拉线水平；（5）实验时应平衡摩擦力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端平衡摩擦力。

8.[实验过程]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小桶；

D．将电磁打点计时器接在12V电压的蓄电池上；

E．先放开小车，再接通电源，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；

F．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；

G．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；

H．作aM关系图象，并由图象确定a、M之间的关系。

（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________、________，应修改为________________________________________________________。

（3）在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________。

答案　

（1）平衡摩擦力　B

（2）D　E　D中将“12V电压的蓄电池”改为“6V交流电压的学生电源”；E中将“先放开小车，再接通电源”改为“先接通电源，再放开小车”

（3）H　aM　a

解析　

（1）实验中把小桶及其中砂子的重力看做与小车所受拉力大小相等时，应考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力。

（2）D项中电磁打点计时器接在12V电压的蓄电池上将无法工作，应接在6V交流电压的学生电源上。

E项实验时，应先接通电源，再放开小车。

（3）处理不当的是H项，应把作aM关系图象改作a

关系图象。

9．[实验过程]某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图（交流电的频率为50Hz）。

（1）图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2（保留两位有效数字）。

（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的

，数据如下表：

请画出a

图线，并依据图线求出小车加速度a与质量倒数

之间的关系式是________。

（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图所示。

该图线不通过原点，请你分析其主要原因是_______________________________。

答案　

（1）3.2

（2）图见解析　a＝

（3）实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力

解析　

（1）用逐差法计算加速度。

由纸带上的数据可知：

x1＝6.19cm，x2＝6.70cm，x3＝7.21cm，x4＝7.72cm。

电火花计时器的打点周期为T＝0.02s，故加速度a＝

≈3.2m/s2。

（2）根据题目提供的小车加速度a与

的有关数据，可在坐标系中描出8个对应点，用一条直线“连接”各点，使尽量多的点落在直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线的两侧，得到的a

图线如图所示，由图可得a＝

。

（3）由图可分析，当加速度a为零时，拉力F并不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。

10．[实验综合]研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器（测绳子的拉力），P为小桶（内有砂子），M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板，不计绳子与滑轮间的摩擦。

（1）要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源（含导线）外，还需要的实验仪器是________（填“刻度尺”“天平”或“秒表”）。

（2）平衡摩擦力后再按上述方案做实验，是否要求小桶和砂子的总质量远小于小车的质量？

________（填“是”或“否”）。

（3）已知交流电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，图中相邻两计数点之间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2。

（结果保留两位有效数字）

答案　

（1）刻度尺　

（2）否　（3）0.90

解析　

（2）因为力传感器可测得小车受到的拉力，故不需要再保证实验中小桶和砂子的总质量远小于小车的质量的条件。

（3）根据a＝

可求得结果。

11．[实验综合]利用力传感器研究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲。

（1）下列关于该实验的说法错误的是________。

A．做实验之前必须平衡摩擦力

B．小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多

C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行

D．实验开始的时候，小车最好距离打点计时器远一点

（2）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离，如图乙所示。

已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。

从图乙中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1＝________cm；该小车的加速度a＝________m/s2。

（计算结果保留两位有效数字）

（3）实验中纸带的________（填“左”或“右”）端与小车相连接。

答案　

（1）BD　

（2）0.70　0.20　（3）左

解析　

（1）做实验之前必须平衡摩擦力，消除摩擦力对实验的影响，故A正确；利用力传感器研究加速度与合外力的关系，不需要满足小车的质量比所挂钩码的质量大得多这一条件，B错误；在实验之前，应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，才能使加速度的方向与细线的拉力的方向相同，C正确；实验开始的时候，小车要离打点计时器近一些，使纸带的使用率更高，D错误。

（2）A点的读数为1.00cm，B点的读数为1.70cm，所以A、B两点间的距离s1＝1.70cm－1.00cm＝0.70cm；小车的加速度a＝

＝

m/s2＝0.20m/s2。

（3）小车做加速运动，相等时间内的位移越来越大，所以小车与纸带的左端相连。

12.[实验创新]

（1）验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”。

给定的器材如下：

一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺。

填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：

①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。

②用米尺测量A1与A2之间的距离x，则小车的加速度a＝________。

③用米尺测量A1相对于A2的高度h，设小车所受重力为mg，则小车所受的合力F＝________。

④改变________，重复上述测量。

⑤以h为横坐标，

为纵坐标，根据实验数据作图。

如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一规律。

（2）在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图甲所示，保持小车质量一定，一位同学通过实验测量作出了小车的aF图象，如图乙中的A图线所示。

试分析：

①A图线不通过坐标原点的原因是________________________。

②A图线上部弯曲的原因是____________________________。

答案　

（1）②

　③mg

　④斜面倾角（或斜面高度h的数值）

（2）①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足　②未满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量

解析　

（1）②由x＝

at2得：

a＝

；③小车在斜面上受重力和支持力作用，其合力F＝mgsinα＝mg

；④通过改变小车所受合力来研究加速度与合力的关系，合力的改变是通过改变斜面倾角或A1点相对A2点的高度h来实现的。

⑤若a∝F，即mg

∝

，则

∝

h，又g、x为常数，m一定，故以h为横坐标，

为纵坐标，根据实验数据作图，如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”。

（2）①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足；②未满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量。

4-3牛顿第二定律

A组：

合格性水平训练

1．[牛顿第二定律的理解]下面说法正确的是（　　）

A．物体所受合外力越大，加速度越大

B．物体所受合外力越大，速度越大

C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小

D．物体的加速度大小不变，一定受恒力作用

答案　A

解析　根据牛顿第二定律，物体所受的合力决定了物体的加速度，而加速度大小和速度大小无关，A正确，B错误；物体做匀加速直线运动说明加速度方向与速度方向一致，当合力减小且方向不变时，加速度减小方向也不变，所以物体仍然做加速运动，速度增加，C错误；加速度的方向与合力方向一致，当加速度大小不变时，若方向发生变化，一定是因为合力的方向发生了变化，大小不变，方向变化的力不是恒力，故D错误。

2．[牛顿第