2010屆高考物理復習強化雙基系列課件15《力與運動》.ppt

2010屆高考物理復習 強化雙基系列課件,15力與運動,思想方法提煉,一、對力的幾點認識 1.關于力的概念.力是物體對物體的相互作用.這一定義體現了力的物質性和相互性.力是矢量. 2.力的效果 （1）力的靜力學效應：力能使物體發(fā)生形變.,思想方法提煉,(2)力的動力學效應： a.瞬時效應：使物體產生加速度F=ma b.時間積累效應：產生沖量I=Ft，使物體的動量發(fā)生變化Ft=p c.空間積累效應：做功W=Fs，使物體的動能發(fā)生變化Ek=W,思想方法提煉,3.物體受力分析的基本方法 （1）確定研究對象（隔離體、整體）. （2）按照次序畫受力圖，先主動力、后被動力，先場力、后接觸力. （3）只分析性質力，不分析效果力，合力與分力不能同時分析. （4）結合物體的運動狀態(tài).是靜止還是運動，是直線運動還是曲線運動.如物體做曲線運動時，在某點所受合外力的方向一定指向軌跡弧線內側的某個方向.,思想方法提煉,二、中學物理中常見的幾種力,思想方法提煉,三、力和運動的關系 1.F=0時，加速度a=0.靜止或勻速直線運動 F=恒量:F與v在一條直線上勻變速直線運動 F與v不在一條直線上曲線運動（如平拋運動） 2.特殊力:F大小恒定，方向與v始終垂直勻速圓周運動 F=-kx簡諧振動,思想方法提煉,四、基本理論與應用 解題常用的理論主要有：力的合成與分解、牛頓運動定律、勻變速直線運動規(guī)律、平拋運動的規(guī)律、圓周運動的規(guī)律等.力與運動的關系研究的是宏觀低速下物體的運動，如各種交通運輸工具、天體的運行、帶電物體在電磁場中的運動等都屬于其研究范疇，是中學物理的重要內容，是高考的重點和熱點，在高考試題中所占的比重非常大.選擇題、填空題、計算題等各種類型的試題都有，且常與電場、磁場、動量守恒、功能部分等知識相結合.,感悟滲透應用,一、力與運動的關系 力與運動關系的習題通常分為兩大類：一類是已知物體的受力情況，求解其運動情況；另一類是已知物體的運動情況，求解物體所受的未知力或與力有關的未知量.在這兩類問題中，加速度a都起著橋梁的作用.而對物體進行正確的受力分析和運動狀態(tài)及運動過程分析是解決這類問題的突破口和關鍵.,感悟滲透應用,【例1】如圖1-1所示質量M=10kg的木楔靜止于粗糙水平地面上，木楔與地面間的動摩擦因數=0.2，在木楔的傾角為=30的斜面上，有一質量m=1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑，當滑行路程s=1.4m時，其速度v=1.4m/s.在這個過程中木楔處于靜止狀態(tài).求地面對木楔的摩擦力的大小和方向（取g=10m/s2）.,圖1-1,感悟滲透應用,【解析】由于木楔沒有動，不能用公式f=N計算木楔受到的摩擦力，題中所給出動摩擦因數的已知條件是多余的. 首先要判斷物塊沿斜面向下做勻加速直線運動， 由運動學公式v2t-v20=2as 可得其加速度a=v2/2s=0.7m/s2 由于agsin=0.5m/s2，可知物塊受摩擦力作用，,感悟滲透應用,物塊和木楔的受力如圖1-2所示：,圖1-2,感悟滲透應用,對物塊，由牛頓第二定律得： mgsin-f1=ma f1=4.3N mgcos-N1=0 N1= N 對木楔，設地面對木楔的摩擦力如圖1-2所示，由平衡條件： f=N1sin-f1cos=0.61N f的結果為正值，說明所設的方向與圖設方向相同.,感悟滲透應用,【解題回顧】物理習題的解答，重在對物理規(guī)律的理解和運用，忌生拉硬套公式.對兩個或兩個以上的物體，理解物體間相互作用的規(guī)律，正確選取并轉移研究對象，是解題的基本能力要求.本題也可以用整體法求解：對物塊沿斜向下的加速度分解為水平方向acos和豎直方向asin，其水平方向上的加速度是木楔對木塊作用力的水平分量產生的，根據力的相互作用規(guī)律，物塊對木楔的水平方向的作用力也是macos，再根據木楔靜止的現象，由平衡條件，得地面對木楔的摩擦力一定是macos=0.61N.,感悟滲透應用,二、臨界狀態(tài)的求解 臨界狀態(tài)的問題經常和最大值、最小值聯(lián)系在一起，它需要在給定的物理情境中求解某些物理量的上限或下限，有時它與數學上的極值問題相類似.但有些問題只能從物理概念、規(guī)律的約束來求解，研究處理這類問題的關鍵是：（1）要能分析出臨界狀態(tài)的由來.（2）要能抓住處于臨界狀態(tài)時物體的受力、運動狀態(tài)的特征.,感悟滲透應用,【例2】如圖1-3，在相互垂直的勻強電場、磁場中，有一個傾角為且足夠長的光滑絕緣斜面.磁感應強度為B，方向水平向外，電場強度的方向豎直向上.有一質量為m，帶電量為+q的小球靜止在斜面頂端，這時小球對斜面的壓力恰好為0.若迅速把電場方向改為豎直向下時，小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠？所用時間是多少？,圖1-3,感悟滲透應用,【解析】開始電場方向向上時小球受重力和電場力兩個力作用，mg=qE，得電場強度E=mg/q. 當電場方向向下，小球在斜面上運動時小球受力如圖1-4，在離開斜面之前小球垂直于斜面方向的加速度為0.,圖1-4,感悟滲透應用,4mgcos+qEcos=Bqv+N，即2mgcos=Bqv+N 隨v的變大小球對斜面的壓力N在變小，當增大到某個值時壓力為0，超過這個值后，小球將離開斜面做曲線運動. 沿斜面方向小球受到的合力F=mgsin=qEsin =2mgsin為恒力，所以小球在離開斜面前做勻加速直線運動a=F/m=2gsin.,感悟滲透應用,其臨界條件是2mgcos=Bqv，得即將離開斜面時的速度v=2mgcos/Bq. 由運動學公式v2=2as，得到在斜面上滑行的距離為s=m2gcos2/(B2q2sin) 再根據v=at得運動時間：t=v/a=mtan/Bq.,感悟滲透應用,【解題回顧】本題的關鍵有三點：（1）正確理解各種力的特點，如勻強電場中電場力是恒力，洛倫茲力隨速度而變化，彈力是被動力等.（2）分析出小球離開斜面時臨界狀態(tài)，求出臨界點的速度.（3）掌握運動和力的關系，判斷出小球在離開斜面前做初速度為0的勻加速直線運動.下滑距離的求解也可以用動能定理求解，以加強對各種力的理解.,感悟滲透應用,【例3】如圖1-5所示，一平直的傳送帶以v=2m/s的速度勻速運行，傳送帶把A處的工件運送到B處.A、B相距L=10m.從A處把工件無初速度地放到傳送帶上，經過時間t=6s傳送到B處，欲用最短的時間把工件從A處傳送到B處，求傳送帶的運行速度至少多大？,如圖1-5,感悟滲透應用,【解析】A物體無初速度放上傳送帶以后，物體將在摩擦力作用下做勻加速運動，因為L/tv/2,這表明物體從A到B先做勻加速運動后做勻速運動.設物體做勻加速運動的加速度為a，加速的時間為t1，相對地面通過的位移為s，則有v=at1，s=1/2at21，s+v(t-t1)=L. 數值代入得a=1m/s2 要使工件從A到B的時間最短，須使物體始終做勻加速運動，至B點時速度為運送時間最短所對應的皮帶運行的最小速度. 由v2=2aL，v=,感悟滲透應用,【解題回顧】對力與運動關系的習題，正確判斷物體的運動過程至關重要.工件在皮帶上的運動可能是一直做勻加速運動、也可能是先勻加速運動后做勻速運動，關鍵是要判斷這一臨界點是否會出現.在求皮帶運行速度的最小值時，也可以用數學方法求解：設皮帶的速度為v，物體加速的時間為t1，勻速的時間為t2，則L=（v/2）t1+vt2，而t1=v/a.t2=t-t1，得t=L/v+v/2a.由于L/v與v/2a的積為常數，當兩者相等時其積為最大值，得v= 時t有最小值.由此看出，求物理極值，可以用數學方法也可以采用物理方法.但一般而言，用物理方法比較簡明.,感悟滲透應用,三、在生產、生活中的運用. 高考制度的改革，不僅是考試形式的變化，更是高考內容的全面革新，其根本的核心是不僅要讓學生掌握知識本身，更要讓學生知道這些知識能解決哪些實際問題，因而新的高考試題十分強調對知識的實際應用的考查.,感悟滲透應用,【例4】兩個人要將質量M=1000kg的小車沿一小型鐵軌推上長L=5m，高h=1m的斜坡頂端，如圖1-6所示.已知車在任何情況下所受的摩擦阻力恒為車重的0.12倍，兩人能發(fā)揮的最大推力各為800N.在不允許使用別的工具的情況下，兩人能否將車剛好推到坡頂？如果能，應如何辦？（g取10m/s2）,圖1-6,感悟滲透應用,【解析】由于推車沿斜坡向上運動時，車所受阻力大于兩個人的推力之和. 即f1=Mgh/L+Mg=3.2103NF=1600N 所以不能從靜止開始直接沿斜面將小車推到坡頂. 但因小車在水平面所受阻力小于兩人的推力之和，即f2=Mg=1200N1600N,感悟滲透應用,故可先在水平面上加速推一段距離后再上斜坡.小車在水平面的加速度為 a1=(F-f1)/M=0.4m/s2 在斜坡上做勻減速運動，加速度為 a2=(F-f2)/M=-1.6m/s2 設小車在水平面上運行的位移為s到達斜面底端的速度為v. 由運動學公式2a1s=v2=-2a2L 解得s=20m.即兩人先在水平面上推20m后，再推上斜坡，則剛好能把小車推到坡頂.,感悟滲透應用,【解題回顧】本題的設問，只有經過深入思考，通過對物理情境的變換才能得以解決.由此可知，對聯(lián)系實際問題應根據生活經驗進行具體分析.不能機械地套用某種類型.這樣才能切實有效地提高解題能力.另外，本題屬半開放型試題，即沒有提供具體的方法，需要同學自己想出辦法，如果題中沒有沿鐵軌這一條件限制，還可以提出其他一些辦法，如在斜面上沿斜線推等.,感悟滲透應用,四、曲線運動. 當物體受到的合力的方向與速度的方向不在一條直線上時，物體就要做曲線運動.中學物理能解決的曲線運動的習題主要有兩種情形：一種是平拋運動，一種是圓周運動.平拋運動的問題重點是掌握力及運動的合成與分解.圓周運動的問題重點是向心力的來源和運動的規(guī)律.,感悟滲透應用,【例5】在光滑水平面上有一質量m=1.010-3kg，電量q=1.010-10C的帶正電小球，靜止在O點，以O點為原點，在該水平面內建立直角坐標系Oxy，如圖1-7所示.,圖1-7,感悟滲透應用,現突然加一沿x軸正方向、場強大小為E=2.0106V/m的勻強電場，使小球開始運動，經過1.0s，所加電場突然變?yōu)檠貀軸正方向，場強大小仍為E=2.0106V/m的勻強電場，再經過1.0s所加電場又突然變?yōu)榱硪粋€勻強電場.使小球在此電場作用下經1.0s速度變?yōu)?.求速度為0時小球的位置.,感悟滲透應用,【解析】由牛頓定律可知小球的加速度 a=qE/m=0.20m/s2. 當場強沿x軸正方向時，經1.0s小球的速度大小為vx=at=0.201.0=0.20m/s（方向沿x軸方向） 小球沿x軸方向移動的距離為x1=at2/2=0.10m. 在第2s內，電場方向y軸正方向，x方向不再受力， 所以第2s內小球在x方向做勻速運動，在y方向做初速度為0的勻加速直線運動（類似平拋運動）,感悟滲透應用,沿y方向的距離:y=at2/2=0.10m. 沿x方向的距離:x2=vxt=0.21.0=0.20m. 第2s未在y方向分速度為: vy=at=0.201.0=0.20m/s 由上可知，此時小球運動方向與x軸成45角，要使小球速度變?yōu)?，則在第3s內所加電場方向必須與此方向相反，即指向第三象限，與x軸成225角.,感悟滲透應用,在第3s內，設在電場作用下小球加速度的x分量和y方向分量分別為ax、ay，則 ax=vx/t=0.2m/s2， ay=vy/t=0.20m/s2； 在第3s未，小球到達的位置坐標為 x3=x1+x2+vxt-axt2/2=0.40m， y3=y+vyt-ayt2/2=0.20m.,感悟滲透應用,【解題回顧】學好物理要有一定的空間想像力，要分析、想象物體的運動狀態(tài)和運動軌跡.作圖可以化抽象為具體，提高解題成功率.本題小球的運動情景如圖.,感悟滲透應用,【例6】如圖1-8所示，有一質量為m的小球P與穿過光滑水平板上小孔O的輕繩相連，用手拉著繩子另一端，使小球在水平板上繞O點做半徑為a、角速度為的勻速圓周運動.,圖1-8,感悟滲透應用,求：（1）此時繩上的拉力有多大？ （2）若將繩子從此狀態(tài)迅速放松，后又拉直，使小球繞O做半徑為b的勻速圓周運動.從放松到拉直這段過程經歷了多長時間？ （3）小球做半徑為b的勻速圓周運動時，繩子上的拉力又是多大？,感悟滲透應用,【解析】（1）繩子上的拉力提供小球做勻速圓周運動的向心力，故有：F=m2a （2）松手后繩子上的拉力消失，小球將從松手時的位置沿圓周的切線方向，在光滑的水平面上做勻速直線運動.當繩在水平板上長為b時，繩又被拉緊.在這段勻速直線運動的過程中小球運動的距離為 s= ， 如圖圖1-9所示 故t=s/v=,圖1-9,感悟滲透應用,（3）將剛拉緊繩時的速度分解為沿繩子的分量和垂直于繩子的分量.在繩被拉緊的短暫過程中，球損失了沿繩的分速度，保留著垂直于繩的分速度做勻速圓周運動.被保留的速度的大小為： v1=va/b=a2/b. 所以繩子后來的拉力為： F=mv21/b=m2a4/b3.,感悟滲透應用,【解題回顧】此題難在第3問，注意物體運動過程中的突變點，理解公式F=mv2/R中的v是垂直于半徑、沿切線方向的速度.,感悟滲透應用,五、圖像的運用 【例7】如圖1-10所示，一對平行光滑軌道設置在水平面上，兩軌道間距L=0.20m，電阻R=1.0；,圖1-10,感悟滲透應用,有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整