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文檔簡介
1、感謝你的觀看第二章質點的運動一、基本概念1 .質點一一用來代替物體的有質量的點。(當物體的大小、形狀對所研究的問題的 影響可以忽略時,物體可作為質點。)2 .速度一一描述運動快慢的物理量,是位移對時間的變化率。3 .加速度描述速度變化快慢的物理量,是速度對時間的變化率。4 .變化率一一表示變化的快慢,不表示變化的大小。5 .注意勻加速直線運面1、一勻減速直線運動、勻變速直線運動的區(qū)別。二、勻變速直線運動公式1 .常用公式有以下四個 以上四個公式中共有五個物理量:s、t、a、v0、vt,這五個物理量中只有三個是 獨立的,可以任意選定。其中三個確定后,另外兩個就唯一確定了。每個公式中 只有其中的四
2、個,當已知三個物理量要求另一個物理量時,往往選定一個公式就 可以了。如果兩個勻變速直線運動有三個物理量對應相等,那么另外的兩個物理 量也一定對應相等。日二五個訪加量中,除時間t外,s、V0、vt、a均為矢量。一般以V0的方向為正 方向,以t=0時刻的位移為零,則s、vt、a的正負都有確定的物理意義。2 .勻變速直線運動中幾個常用的結論As=aT 2,既任意相鄰相等時間內的位移之差相等??梢酝茝V到Sm-Sn=(m-n)aT2,某段時間的中間時刻的即時速度等于該段時間內的平均速度。,某段位移的中間位置的即時速度公式(不等于該段位移內的平均速度)??梢宰C明,無論勻加速還是勻減速,都有。3 .初速度為
3、零(或末速度為零)的勻變速直線運動做勻變速直線運動的物體,如果初速度為零,或者末速度為零,那么公式都可簡 化為:? ? ?以上各式都是單項式,因此可以方便地找到各物理量間的比例關系。4 .初速為零的勻變速直線運動前1秒、前2秒、前3秒內的位移之比為1 : 4 : 9 :第1秒、第2秒、第3秒內的位移之比為1 : 3 : 5 :前1米、前2米、前3米 所用的時間之比為1 : 第1米、第2米、第3米所用的時間之比為1 :():對末速為零的勻變速直線運動,可以相應的運用這些規(guī)律。5 .一種典型的運動經常會遇到這樣的問題:物體由靜止開始先做勻加速直線運動,緊接著又做勻減 速直線運動到靜止久用右圖描述該
4、過程,可以得出以下結論:感謝你的觀看例1.兩木塊自左向右運動,現(xiàn)用局速攝影機在同一底片上多次曝光,記錄下木塊 每次曝光時的位置,如圖所示,連續(xù)兩次曝光的時間間隔是相等的,由圖可知A.在時刻t2以及時刻t5兩木塊速度相同B.在時刻ti兩木塊速度相同C.在時刻t3和時刻t4之間某瞬間兩木塊速度相同D.在時刻t4和時刻t5之間某瞬時兩木塊速度相同解:首先由圖看出:上邊那個物體相鄰相等時間內的位移之差為恒量,可以判定 其做勻變速直線運動;下邊那個物體明顯地是做勻速運動。由于t2及t5時刻兩物體位置相同,說明這段時間內它們的位移相等,因此其中間時刻的即時速度相等,這個中間時刻顯然在t3、t4之間,因此本
5、題選Co例2.在與x軸平行的勻強電場中,一帶電量 q=1.0X 10 8C.質量 m=2.5X 10 3kg的物體在光滑水平面上沿著x軸作直線運動,其位移與時間的關系是x=0.16t-0.02t2,式中x以m為單位,t以s為單位。從開始運動到5s末物體所經過的路 程為 m,克服電場力所做的功為 J。解:須注意:本題第一問要求的是路程;第二問求功,要用到的是位移。將x = 0.16t0.02t2和對照,可知該訪體的初速度v0=0.16m/s加速度大小a=0.04m/s2,方向跟速度方向相反。由 vo=at可知在4s末物體速度減小到零,然 后反向做勻加速運動,末速度大小 V5=0.04m/s。前4
6、s內位移大小,第5s內位移 大小,因此從開始運動到5s末物體所經過的路程為0.34m ,而位移大小為0.30m ,克服電場力做的功 W=mas5=3X10-5Jo例3.物體在恒力F1作用下,從A點由靜止開始運動,經時間t到達B點。這時 突然撤去F1,改為恒力F2作用,又經過時間2t物體回到A點。求F1、F2大小之 比。解:設物體到B點和返回A點時的速率分別為va、vb,利用平均速度公式可以得 到VA和VB的關系再利用加速度定義式,可以得到加速度大小之比,從而得到 F1、F2大小之比。(特別要注意速度的方向性 a1 : a2=4 : 5, . F1 : F2=4 : 5三、運動圖象1.s-t圖象
7、。能讀出s、3 v的信息(斜率表示速度)。2.v-t圖象。能讀出s、3 v、a的信息(斜率表示加速度,曲線下的面積表示位移)。可見v-t圖象提供的信息最多,應用也最廣。例4 .兩支完全相一同而4滑品|彎管(如即聽示)現(xiàn)有兩只相同小球a和a,同時從管 口由靜止滑下,問誰先掉出出口?(假設通過拐角處時無機械能損失)解:首先由機械能守恒可以確定拐角處v1> v2,而兩小球到達出口時的速率 v相等。由已知,兩球經歷的總路程s相等。由牛頓第二定律,小球的加速度大小感謝你的觀看 a=gsina,小球a第一階段的加速度跟小球 a/第二階段的加速度大小相同(設為 ai);小球a第二階段的加速度跟小球a/
8、第一階段的加速度大小相同(設為a2),根據(jù)圖中管的傾斜程度,顯然有 ai> a2。根據(jù)這些物理量大小的分析,在同 一個v-t圖象中兩球速度曲線下所圍的面積應該相同,且末狀態(tài)速度大小也相同(縱坐標相同)。開始時 a球曲線的斜率大。由于兩球兩階段加速度對應相等, 如果同時到達(經歷時間為tl)則必然有S1>S2,顯然不合理??紤]到兩球末速度 大小相等(圖中vm),球a/的速度圖象只能如藍線所示。因此有 ti< t2,即a球 先到。例5.筆直的公路上前后行駛著甲、乙兩輛車,速度分別為 6m/s和8m/s ,當它們 相距5m時,甲車開始以1m/s2的加速度做勻減速運動,乙也同時勻減速
9、,直至兩 車都停下。為使兩車不碰撞,乙的加速度至少為多大?解:還是利用圖象方便。根據(jù)已知,位于前面的甲車的速度圖象如圖中紅色線段 所示。設乙的速度圖象為圖中藍色線段,它與紅色線段相交點表示甲、乙速度相 等。設對應的時間為 t,為保證不相碰,這段時間內乙和甲的位移之差必須小于 5m。由三角形面積公式可知,臨界時間為t=5s,設其臨界加速度為 a,有:8-5a=6-5 ,得a=1.4m/s 2,乙運動的總時間為8 + 1.4=5.7s<6s (甲運動時間為6s),可求得甲、乙的總位移分別為 s130m和s乙=22.9m,可以保證乙不會跟 甲相碰。四、運動的合成與分解1 .運動的性質和軌跡物體
10、運.動的性質由加速度_&定(加速度得零時物體靜止或做勻速運動;加速度 恒定時物體做勻變速運動;加速度變化時物體做變加速運動)。物體運動的軌跡一(直線還是曲線)則由物體的.速度和加速度的方向關系決定(速度與加速度方向在同一條直線上時物體做直線運動;速度和加速度方向成角度時物體做曲線運動)。兩個互成角度的直線運動的合運動是直線運動還是曲線運動?決定于它們的合 速度和合加速度方向是否共線(如圖所示)。常見的類型有:a=0:勻速直線運動或靜止。a恒定:性質為勻變速運動,分為: v、a同向,勻加速直線運動;v、a反 向,勻減速直線運動;v、a成角度,勻變速曲線運動(軌跡在.以一且.之間,一.和速
11、一 度Y的方.回相切,.、方向逐漸回.a,.的方向接近,.但不丑能達到.)a變化:性質為變加速運動。如簡諧運動,加速度大小、方向都隨時間變化。2 .過河問題如右圖所示,若用v1表示水速,v2表示船速,則:過河時間儀由v.2.的垂直壬崖的分量決定,即,與一v1無關,所以當v2上岸時過感謝你的觀看河所用時間最短,最短時間為也與 V1無關。過河路程由實際運動軌跡的方向決定,當V1<V2時,最短路程為d ;當V1>V2時,最短路程程為3 .連帶運動問題指物拉純(桿)或純(桿)拉物問題。由于高中研究的純都是不可伸長的,桿 都是不可伸長和壓縮的,即繩或桿的長度不變,所以必須把物體的實際速度分解
12、 為垂直于純(桿)和平行于純(桿)兩個分量,根據(jù)沿純(桿)方向的分速度相、',1VVVWarun.wi_A>wwwww_V9>fldVVWVWHjvuw_n_vwwwMVVWi>nrfWwwx0UUVW同求解。機. 6 .如圖所示,汽車甲以速度 V1拉汽車乙前進,乙的速度為 V2,求V1 : V2解:甲、乙沿繩的速度分別為 V1和V2C0S a ,兩者應該相等,所以有 V1 : V2=cos a : 1例7.兩根光滑的桿互相垂直地固定在一起。上面分別穿有一個小球。小球a、b間用一細棒相連如圖。當細棒與豎直桿夾角為a時,求兩小球實際速度之比 va :Vb解:a、b沿桿的
13、分速度分別為vacos a和vbsin a .va : vb= tan a : 1五、平拋運動當物體初速度水平且僅受重力作用時的運動,被稱為平拋運動。其軌跡為拋物線。平拋運動可分解為水平方向的勻速運動和豎直方向的自由落體運動。廣義地說,當物體所受的合外力恒定且與初速度垂直時,做類平拋運動。1 .方格問題平拋小球的閃光照片如圖。例8.已知方格邊長a和閃光時間間隔T,求:V0、g、vc解:水平方向:豎直方向:先求C點的水平分速度vx和豎直分速度vy,再求合速度vc:2 .臨界問題典型例題是在排球運動中,為使水平扣出的球既不觸網(wǎng)、又不出界,扣球速度的取值范圍應是多少?例9.已知網(wǎng)高H,半場長L,扣球
14、點高h,扣球點離網(wǎng)水平距離s、求水平扣球 速度的取值范圍。解:假設運動員用速度vmax扣球時,球剛好不會出界,用速度vmin扣球時,球剛好不觸網(wǎng),3 .一個有用的推論上拋物體任意時刻即時速度的方向的反向延長線與初速度延長線的交點到拋.出. 點的距離都等于水平位移的一半。證明:設時間t內物體的水平位移為s,豎直位移為 h,則末速度的水平分量vx = v0=s/t,而豎直分量 vy=2h/t,例10.從傾角為8=30°的斜面頂端以初動能 E=6J向下坡方向平拋出一個小球, 則小球落到斜面上時的動能E /為 J。解:以拋出點和落地點連線為對角線畫出矩形 ABCD,可以證明末速度 vt的反向
15、 延長線必然交 AB于其中點 O,由圖中可知 AD : AO=2 :,由相似形可知 vt : v0=:,因此可得出結論:E/=14J4 .曲線運動的一般研究方法研究曲線運動的二股方一法就是正交分解.,一將復雜的曲線運動分解為兩個互相垂直方向上的直線運動。一般以初速度或合外力的方向為坐標軸進行分解。例11.如圖所示,在豎直平面的xoy坐標系內,oy表示豎直向上方向。該平面內存 在沿x軸正向的勻強電場。一個帶電小球從坐標原點沿 oy方向豎直向上拋出,初動 能為4J,不計空氣阻力。它達到的最高點位置如圖中 M點所示。求:小球在M點時的動能Ei0在圖上標出小球落回x軸時的位置No小球到達N點時的動能E
16、20解:在豎直方向小球只受重力,從 。一M速度由V0減小到0;在水平方向小球 只受電場力,速度由0增大到vi,由圖可知這兩個分運動的平均速度大小之比為2.二3,一因此V0&i=.2:3,所以小球在M點時的動能Ei=9J。由豎直分運動知,。一M和M - N經歷的時間相同,因此水平位移大小之比為1 : 3,故N點的橫坐標為12。小球到達N點時的豎直分速度為 V0,水平分速度為 2v1,由此可得此時動能E2=40J。六、勻速圓周運動2 .勻速圓周運動的特點勻速圓周運動是變速運動v方向時刻在變),而且是變加速運動(一 a方向時 刻在變)。3 .描述勻速圓周運動的物理量描述勻速圓周運動的物理量有線速度 v、角速度、周期T、頻率f、轉速n、 向心加速度a等等。它們問的關系:例12.如圖所示裝置中,三個輪的半徑分別為r、2r、4r, b點到圓心的距離為r,求圖中a、b、c、d各點的線速度之比、角速度之比、加速度之比。解:凡是直接用皮帶傳動(包括鏈條傳動、摩擦傳動)的兩個輪子,兩輪邊緣上 各點的線速度大.小相笠凡是同工仝輪軸上.(.各個輪都繞同一根軸同步轉動)的 各點角速度相等(軸上的點除外)。va= vC ,而 vb :vC: vd =1 : 2 : 4,所以 va :vb:vC : vd =2 : 1 : 2
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