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文檔簡介
一、力物體的平衡
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二、畫龍點(diǎn)睛
1、力:力是物體對物體的作用。
⑴力是一種作用,可以通過直接接觸實(shí)現(xiàn)(如彈力、摩擦力),也可以通過場來實(shí)現(xiàn)(重力、電場力、磁場
力)
⑵力的性質(zhì):物質(zhì)性(力不能脫離物體而獨(dú)立存在);相互性(成對出現(xiàn),遵循牛頓第三定律);矢量性(有
大小和方向,遵從矢量運(yùn)算法則);效果性(形變、改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即產(chǎn)生加速度)
⑶力的要素:力的大小、方向和作用點(diǎn)稱為力的三要素,它們共同影響力的作用效果。
力的描述:描述一個(gè)力,應(yīng)描述力的三要素,除直接說明外,可以用力的圖示和力的示意圖的方法。
⑷力的分類:按作用方式,可分為場力(重力、電場力)、接觸力(彈力、摩擦力);按效果分,有動(dòng)力、
阻力、牽引力、向心力、恢復(fù)力等;按性質(zhì)分,有重力、彈力、摩擦力、分子力等;按研究系統(tǒng)分,內(nèi)力、
外力。
2、重力:由于地球吸引,而使物體受到的力。(不可與萬有引力混淆,注意二者區(qū)別)
(1)重力的產(chǎn)生:由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力。
(2)重力的大?。篏=mg,可以用彈簧秤測量,重力的大小與物體的速度、加速度無關(guān)。
(3)重力的方向:豎直向下。
(4)重心:重力的作用點(diǎn)。重心的測定方法:懸掛法。重心的位置與物體形狀的關(guān)系:質(zhì)量分布均勻的物體,
重心位置只與物體形狀有關(guān),其兒何中心就是重心;質(zhì)量分布不均勻的物體,其重心的位置除了跟形狀有關(guān)外,
還跟物體的質(zhì)量分布有關(guān)。
3、彈力
(I)彈力的產(chǎn)生:發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復(fù)原來的形狀,對跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種
力叫彈力。
(2)產(chǎn)生的條件:兩物體要相互接觸;發(fā)生彈性形變。
(3)彈力的方向:①壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面。
②繩對物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。
③桿對物體的彈力不一定沿桿的方向?如果輕直桿只有兩個(gè)端點(diǎn)受力而處于平衡狀態(tài),
則輕桿兩端對物體的彈力的方向一定沿桿的方向。
(4)彈力的大小:對有明顯形變的彈簧、橡皮條等物體,彈力的大小可以由胡克定律計(jì)算。對沒有明顯形
變的物體,如桌面、繩子等物體,彈力大小由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同決定,根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況,利用平衡
條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律來計(jì)算。
胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力與彈簧的伸長(或收縮)的長度x成正比,尸=丘,發(fā)是勁度系數(shù)。除此
之外,一般物體的彈力大小,就需
例題:如圖所示,兩物體重分別為G、G,兩彈簧勁度分別為左、左,彈簧兩端
與物體和地面相連。用豎直向上的力緩慢向上拉&,最后平衡時(shí)拉力6=G+2G,
求該過程系統(tǒng)重力勢能的增量。
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4、摩擦力
(1)摩擦力的產(chǎn)生;兩個(gè)相互接觸的物體,有相對運(yùn)動(dòng)趨勢(或相對運(yùn)動(dòng))時(shí)產(chǎn)生摩擦力。
(2)作用效果:總是要阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)(或相對運(yùn)動(dòng)趨勢)。
(3)產(chǎn)生的條件:接觸面粗糙;相互接觸且擠壓;有相對運(yùn)動(dòng)(或相對運(yùn)動(dòng)趨勢)。
(4)摩擦力的方向:總是與物體的相對運(yùn)動(dòng)方向(或相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向)相反。
(5)摩擦力的大?。红o摩擦力的大小與外力的變化有關(guān),而與正壓力無關(guān),要計(jì)算靜摩擦力,就需根據(jù)物
體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律來計(jì)算求解,其可能的取值范圍是0<£W九;滑動(dòng)摩擦力的大小與
正壓力成正比,即其中的成表示正壓力,不外定等于重力G;〃為動(dòng)摩擦因數(shù),與接觸面的材料和狀
況有關(guān)。
例題:如圖所示,46為兩個(gè)相同木塊,40訶最大靜摩擦力£=5N,水平面光滑。拉力nn
廠至少多大,/、6才會(huì)相對滑動(dòng)?HHx
(注意:研究物理問題經(jīng)常會(huì)遇到臨界狀態(tài)。物體處于臨界狀態(tài)時(shí),可以認(rèn)為同時(shí)具有兩殺〃
個(gè)狀態(tài)下的所有性質(zhì)。)
例題:小車向右做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng),物體恰好沿車后壁勻速下滑。試分析下滑
過程中物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系。
5、矢量和標(biāo)量
(1)在物理學(xué)中物理量有兩種:一是矢量(即既有大小,又有方向的物理量),如力、位移、加速度等;另
一種是標(biāo)量(只有大小,沒有方向的物理量),如體積、路程、功、能等。
(2)矢量的合成均遵循平行四邊形法則,而標(biāo)量的運(yùn)算則用代數(shù)加減。
(3)?直線上的矢量合成,可先規(guī)定正方向,與正方向相同的矢量方向均為正,與之相反則為負(fù),然后進(jìn)行
加減。
6、力的合成
(1)一個(gè)力如果產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力共同作用所產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)的合力,而那幾個(gè)力
就叫做這個(gè)力的分力,求兒個(gè)力的合力叫力的合成。
(2)力的合成遵循平行四邊形法則,如求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力修、尸2的合力,可以把表示巴、尸2的線
段作為鄰邊,作一平行四邊形,它的對角線即表示合力的大小和方向。
(3)共點(diǎn)的兩個(gè)力巴、尸2的合力產(chǎn)的大小,與兩者的夾角有關(guān),兩個(gè)分力同向時(shí)合力最大,反向時(shí)合力最
小,即合力的取值范圍為|丹一同4=4片+工|。
7、力的分解
(1)由一個(gè)已知力求解它的分力叫力的分解。
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(2)力的分解是力的合成的逆過程,也同樣遵循平行四邊形法則。
(3)由平行四邊形法則可知,力的合成是唯一的,而力的分解則可能多解。但在處理實(shí)際問題時(shí),力的分解
必須依據(jù)力的作用效果,答案同樣是唯一的。
(4)把力沿著相互垂直的兩個(gè)方向分解叫正交分解。如果物體受到多個(gè)力的共同作用時(shí),一般常用正交分解
法,將各個(gè)力都分解到相互垂直的兩個(gè)方向上,然后分別沿兩個(gè)方向上求解。
平行四邊形定則實(shí)質(zhì)上是一種笠效餐攜的方法。一個(gè)矢量(合矢量)的作用效果和另外幾個(gè)矢量(分矢量)
共同作用的效果相同,就可以用這一個(gè)矢量代替那幾
個(gè)矢量,也可以用那幾個(gè)矢量代替這一個(gè)矢量,而不
改變原來的作用效果。
由三角形定則還可以得到一個(gè)有用的推論:如果
〃個(gè)力首尾相接組成一個(gè)封閉多邊形,則這〃個(gè)力的
合力為零。
在分析同個(gè)問題時(shí),合矢量和分矢量不能同時(shí)使用。也就是說,在分析問題時(shí),考慮了合矢量就不能再
考慮分矢量;考慮了分矢量就不能再考慮合矢量。
注意:矢量的合成分解,一定要認(rèn)真作圖。在用平行四邊形定則時(shí),分矢量和合矢量要畫成帶箭頭的實(shí)線,
平行四邊形的另外兩個(gè)邊必須畫成虛線。各個(gè)矢量的大小和方向一定要畫得合理。在應(yīng)用正交分解時(shí),兩個(gè)分
矢量和合矢量的夾角一定要分清哪個(gè)是大銳角,哪個(gè)是小銳角,不可隨意畫成45°。
例題:A的質(zhì)量是m,4、夕始終相對靜止,共同沿水平面向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)a=0時(shí)和
色=0.75gEbI,6對A的作用力片各多大?
8、兩個(gè)力的合力與兩個(gè)力大小的關(guān)系
兩力同向時(shí)合力最大:+F2,方向與兩力同向;
兩力方向相反時(shí),合力最?。菏?陽-5方向與兩力較大者同向;
兩力成某角度。時(shí),三角形每一條邊對應(yīng)?個(gè)力,由兒何知識知道:兩邊之和大于第三邊,兩邊之差小
于第三邊,即此合力的范圍是比-F2|<F<|F,+國。.
合力可以大于等于兩力中的任一個(gè)力,也可以小于任一個(gè)力.當(dāng)兩力大小一定時(shí),合力隨兩
力夾角的增大而減小,隨兩力夾角的減小而增大.
9,共點(diǎn)力平衡的幾個(gè)基本概念
(1)共點(diǎn)力:幾個(gè)力作用于一點(diǎn)或幾個(gè)力的作用線交于一點(diǎn),這幾個(gè)力稱為共點(diǎn)力。
(2)物體的平衡狀態(tài):靜止(速度、加速度都等于零)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
(3)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件:物體所受的各力的合力為零.
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規(guī)律
1、平衡條件的推論
推論(1):若干力作用于物體使物體平衡,則其中任意一個(gè)力必與其他的力的合力等大、反向.
推論(2):三個(gè)力作用于物體使物體平衡,若三個(gè)力彼此不平行.則這三個(gè)力必共點(diǎn)(作用線交于同一點(diǎn)).
推論(3):三個(gè)力作用于物體使物體平衡,則這三個(gè)力的作用線必構(gòu)成封閉的三角形.
2、三力匯交原理:物體在作用線共面的三個(gè)非平行力作用處于平衡狀態(tài)時(shí),這三個(gè)力的作用線必相交于一點(diǎn).
3、解答平衡問題的常用方法
(1)拉密原理:如果在共點(diǎn)的三個(gè)力作用下物體處于平衡狀態(tài),那么各力的大小分別與另外兩個(gè)力夾角的
正弦成正比,其表達(dá)式為
sinsin/sin/
(2)相似三角形法.
(3)正交分解法:共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件(Zf=0)是合外力為零,求合力需要應(yīng)用平行四邊形定則,
比較麻煩,通常用正交分解法把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為標(biāo)量運(yùn)算。
4、動(dòng)態(tài)平衡問題:
動(dòng)態(tài)平衡問題是指通過控制某一物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化,而在這變化過程中,物體又始終處
于一系列的平衡狀態(tài).
例題:重G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。若擋板逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置,、吊
在該過程中,斜面和擋板對小球的彈力的大小£、用各如何變化?
5、物體的受力分析
⑴明確研究對象
在進(jìn)行受力分析時(shí),研究對象可以是某一個(gè)物體,也可以是保持相對靜止的若干個(gè)物體。在解決比較復(fù)雜
的問題時(shí),靈活地選取研究對至可以使問題簡潔地得到解決。研究對象確定以后,只分訴研究對象以外的物體
施予研究對象的力(既研究對象所受的外力),而不分析研究對象施予外界的力。
⑵按順序找力
必須是先場力(重力、電場力、磁場力),后接觸力;接觸力中必須先彈力,后摩擦力(只有在有彈力的接
觸面之間才可能有摩擦力)。
⑶只畫性質(zhì)力,不畫效果力
畫受力圖時(shí),只能按力的性質(zhì)分類畫力,不能按作用效果(拉力、壓力、向心力等)畫力,否則將出現(xiàn)重
復(fù)。
⑷需要合成或分解時(shí),必須畫出相應(yīng)的平行四邊形(或三角形)
在解同一個(gè)問題時(shí),分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千萬不可重復(fù)。
6、物體平衡問題的?般解題步驟
(1)審清題意,選好研究對象。
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(2)隔離研究對象,分析物體所受外力,畫出物體受力圖。
(3)建立坐標(biāo)系或確定力的正方向.
(4)列出力的平衡方程并解方程.
(5)對所得結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和討論.
例題:有一個(gè)直角支架/如,水平放置,表面粗糙,如豎直向下,表面光滑。/0上套
有小環(huán)只如上套有小環(huán)0,兩環(huán)質(zhì)量均為期兩環(huán)由??根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)°
繩相連,并在某一位置平衡(如圖所示)。現(xiàn)將一環(huán)向左移一小段距離,兩環(huán)再次達(dá)到
平衡,那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較,{。桿對一環(huán)的支持力A和摩
擦力F的變化情況是修
A.K不變,/?變大B.A不變,F(xiàn)變小C.A變大,/■變大D.4變大,f
變小
7,質(zhì)(重)心位置的確定
設(shè)系統(tǒng)由n個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成,質(zhì)點(diǎn)分別為ml、m2.......,坐標(biāo)分別為(xl,yl,zl),(x2,y2,z2)..........,系統(tǒng)坐標(biāo)是?
例題:(09同濟(jì))無窮多個(gè)質(zhì)量均勻分布的圓環(huán),半徑依次為R,R/2,R/4,R/8……,相切于一公共點(diǎn),則該系統(tǒng)的
質(zhì)心距半徑為R的最大圓的圓心距為多少?
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二、直線運(yùn)動(dòng)
一、知識網(wǎng)絡(luò)
自由神皿
^1下施選i尸吁刑
二、畫龍點(diǎn)睛
⑴定義:用來代替物體的只有質(zhì)量、沒有形狀和大小的點(diǎn),它是一個(gè)理想化的物理模型。
⑵物體簡化為質(zhì)點(diǎn)的條件:只考慮平動(dòng)或物體的形狀大小在所研究的問題中可以忽略不計(jì)這兩種情況。
2、位置、位移和路程
⑴位置:質(zhì)點(diǎn)在空間所處的確定的點(diǎn),可用坐標(biāo)來表示。
⑵位移:描述質(zhì)點(diǎn)位置改變的物理量,是矢量。方向由初位置指向末位置。大小則是從初位置到末位置的直線
距離
⑶路程:質(zhì)點(diǎn)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的長度,是標(biāo)量。只有在單方向的直線運(yùn)動(dòng)中,位移的大小才等于路程。
3、時(shí)間與時(shí)刻
⑴時(shí)刻:在時(shí)間軸上可用一個(gè)確定的點(diǎn)來表示。如“第3秒末”、“第5秒初”等
⑵時(shí)間:指兩時(shí)刻之間的一段間隔。在時(shí)間軸上用一段線段來表示。如:“第2秒內(nèi)”、“1小時(shí)”等
4、速度和速率
⑴平均速度:①v=As/△t,對應(yīng)于某一時(shí)間(或某一段位移)的速度。
②平均速度是矢量,方向與位移As的方向相同。
③公式3=生衛(wèi),只對勻變速直線運(yùn)動(dòng)才適用。
2
⑵瞬時(shí)速度:①對應(yīng)于某一時(shí)刻(或某一位置)的速度。
②當(dāng)At-0時(shí),平均速度的極限為瞬時(shí)速度。
③瞬時(shí)速度的方向就是質(zhì)點(diǎn)在那一時(shí)刻(或位置)的運(yùn)動(dòng)方向。
④簡稱速度
⑶平均速率:①質(zhì)點(diǎn)在某一段時(shí)間內(nèi)通過的路程和所用的時(shí)間的比值叫做這段時(shí)間內(nèi)的平
均速率。
②平均速率是標(biāo)量。
③只有在單方向的直線運(yùn)動(dòng)中,平均速度的大小才等于平均速率。
④平均速率是表示質(zhì)點(diǎn)平均快慢的物理量
⑷瞬時(shí)速率:①瞬時(shí)速度的大小。
②是標(biāo)量。
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③簡稱為速率。
5、加速度
⑴速度的變化:Avuv,-vo,描述速度變化的大小和方向,是矢量。
⑵加速度:①是描述速度變化快慢的物理量。
②公式:a=Av/At?
③是矢量。
④在直線運(yùn)動(dòng)中,若a的方向與初速度V。的方向相同,質(zhì)點(diǎn)做勻加速運(yùn)動(dòng);若a的方向與初速度V。
的方向相反,質(zhì)點(diǎn)做勻減速運(yùn)動(dòng)
6、勻速直線運(yùn)動(dòng):
⑴定義:物體在一條直線上運(yùn)動(dòng),如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過的位移都相等,則稱物體
在做勻速直線運(yùn)動(dòng)
⑵勻速直線運(yùn)動(dòng)只能是單向運(yùn)動(dòng)。定義中的“相等時(shí)間”應(yīng)理解為所要求達(dá)到的精度范圍內(nèi)的任意相等時(shí)間。
⑶在勻速直線運(yùn)動(dòng)中,位移跟發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值叫做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度。它是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢
和方向的物理量。速度的大小叫做速率。
⑷勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)津①速度不隨時(shí)間變化。
②s=vt,位移跟時(shí)間成正比關(guān)系。
⑸勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律還可以用圖象直觀描述。
①s-t圖象(位移圖象):依據(jù)S="不同時(shí)間對應(yīng)不同的位移,位移S與時(shí)
間(成正比。所以勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移圖象是過原點(diǎn)的一條傾斜的直線,這
條直線是表示正比例函數(shù)。而直線的斜率即勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度。(有
tga=?=v)所以由位移圖象不僅可以求出速度,還可直接讀出任意時(shí)間
t
內(nèi)的位移(4時(shí)間內(nèi)的位移S)以及可直接讀出發(fā)生任一位移S2所需的時(shí)間
②v-t圖象,由于勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度不隨時(shí)間而改變,所以它的速度圖
象是平行時(shí)間軸的直線。直線與橫軸所圍的面積表示質(zhì)點(diǎn)的位移。
例題:圖2-2是一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的速度圖線。從圖中可知4?段的加速度為一m/s2,5C段的加速度為______m/s\
切段的加速度為m/s:在這段時(shí)間內(nèi)物體通過的總路程為—mo
研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),首先要選定參照物。參照物就是為了研究物體運(yùn)動(dòng),而被我們假定不動(dòng)的那個(gè)物體。由
于選定不同參照物,對于同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況,包括位置、速度、加速度和運(yùn)動(dòng)軌跡的描述都可能不同,這
就是運(yùn)動(dòng)的相對性。
7、勻變速直線運(yùn)動(dòng)
⑴定義:物體在一條直線上運(yùn)動(dòng),如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)速度變化相等,這種運(yùn)動(dòng)叫做勻變速直線運(yùn)動(dòng),
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即a為定值。
⑵若以V。為正方向,則a>0,表示物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng);a<0,表示物體作勻減速運(yùn)動(dòng)。
8、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度及速度時(shí)間圖象
可由4=乜三乜f匕=%+勿,即勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式,如知道/=0時(shí)初速度小和加速度大小和
方向就可知道任意時(shí)刻的速度。應(yīng)指示,Vo=0時(shí),匕=3(勻加),若%40,勻加速直線運(yùn)動(dòng)匕=%+41,
勻減速直線運(yùn)動(dòng)V,=vQ-at,這里a是取絕對值代入公式即可求出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度。
勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度——時(shí)間圖象,是用圖象來描述物體的
運(yùn)動(dòng)規(guī)律,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式:匕=%土從數(shù)學(xué)角
度可知均是時(shí)間/的一次函數(shù),所以勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度一
時(shí)間圖象是一條直線[即當(dāng)已知:vo=0(或%w0)。的大小給出不
同時(shí)間求出對應(yīng)的v,就可畫出。]從如右圖圖象可知:各圖線的物
理意義。圖象中直線①過原點(diǎn)直線是%=0,勻加速直線運(yùn)動(dòng),
圖象中直線②是%工0,勻加速直線運(yùn)動(dòng)。圖象③是功工0勻減
速直線運(yùn)動(dòng)。速度圖象中圖線的斜率等于物體的加速度,以直線
②分析,tga=}=a,斜率為正值,表示加速度為正,由直線③可知△v=V2—環(huán)<0,斜率為負(fù)值,表示。為
負(fù),由此可知在同一坐標(biāo)平面上,斜率的絕對值越大?;貞浽趧蛩僦本€運(yùn)動(dòng)的位移圖象中其直線的斜率是速度
絕對值,通過對比,加深對不同性質(zhì)運(yùn)動(dòng)的理解做到溫故知新。
當(dāng)然還可以從圖象中確定任意時(shí)刻的即時(shí)速度,也可以求出達(dá)到某速度所需的時(shí)間。
9、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移
由勻速運(yùn)動(dòng)的位移S=vt,可以用速度圖線和橫軸之間的面積求
出來。如右圖中AP為一個(gè)勻變速運(yùn)動(dòng)物體的速度圖線,為求得在/
時(shí)間內(nèi)的位移,可將時(shí)間軸劃分為許多很小的時(shí)間間隔,設(shè)想物體在
每一時(shí)間間隔內(nèi)都做勻速運(yùn)動(dòng),雖然每一段時(shí)間間隔內(nèi)的速度值是不
同的,但每?段時(shí)間間隔與其對應(yīng)的平均速度匕的乘積S=四近似
等于這段時(shí)間間隔內(nèi)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移,因?yàn)楫?dāng)時(shí)間分隔足夠小
時(shí),間隔的階梯線就趨近于物體的速度線NP階梯線與橫軸間的面積,
也就更趨近于速度圖線與橫軸的面積,這樣我們可得出結(jié)論:勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移可以用速度圖線和橫軸之
間的面積來表示,此結(jié)論不僅對勻變速運(yùn)動(dòng),對般變速運(yùn)動(dòng)也還是適用的。
由此可知:所求勻變直線運(yùn)動(dòng)物體在時(shí)間/內(nèi)的位移如下圖中
APQ梯形的面積"S”=長方形ADQO的面積+三角形APO的面
積,
所以位移$=丫(/+工82,當(dāng)為=o時(shí),位移s=-at2,由此還
22
可知梯形的中位線2C就是時(shí)間一半(中間時(shí)刻)時(shí)的即時(shí)速度,也
是上二乜(首末速度的平均),也是這段時(shí)間的平均速度因此均
2
變速直線運(yùn)動(dòng)的位移還可表示為:S=vt=^^t=v,t,此套公式在解勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題中有時(shí)更加方便
2;
簡捷。還應(yīng)指出,在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,用如上所述的速度圖象有時(shí)比上述的代數(shù)式還更加方便簡捷。
例題:圖示出46二運(yùn)動(dòng)物體的位移圖象,下述說法正確的是:
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(A)/、8二物體開始時(shí)相距100m,同時(shí)相向運(yùn)動(dòng)
(B)6物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為5m/s
(C)/、8二物體運(yùn)動(dòng)8s時(shí),在距/的出發(fā)點(diǎn)60m處相遇
(D)4物體在運(yùn)動(dòng)中停了6s
規(guī)律
1、勻變速直線的規(guī)律
⑴基本公式:①速度公式:vt=v0+at
②位移公式:
s=vnt+-at
22
③速度位移關(guān)系公式:v;-v0=2as
④平均速度公式::=可々
勻變速直線運(yùn)動(dòng)中牽涉到V。、4、a、s、t五個(gè)物理量,其中只有t是標(biāo)量,其余都是矢量。通常選定V。的方
向?yàn)檎较?,其余矢量的方向依?jù)其與V。的方向相同或相反分別用正、負(fù)號表示。如果某個(gè)矢量是待求的,就
假設(shè)其為正,最后根據(jù)結(jié)果的正、負(fù)確定實(shí)際方向。
⑵勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一些重要推論
①做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度
②做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段位移中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于初速度V。和末速度看平方和一半的平方根
=2
③連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差等于恒量:S2-S|=S3-S2=....Sn-Sn-Iat?
⑶初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的重要特征:
①連續(xù)相等時(shí)間末的瞬時(shí)速度比:Vt:V2t:V3t:???:Vnt=l:2:3:—:no
2
②ts,2ts,…nts內(nèi)的位移比:st:§2t:,,?snt=l:4:9:???:n<.
③連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移比:si:S2:…Sn=l:3:5:???:(2n-l)。
④通過連續(xù)相同位移所用時(shí)間之比:h:t2:…:tn=l:(V2-1):(V3-V2):—:
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2、運(yùn)動(dòng)學(xué)中的追趕問題
⑴勻減速運(yùn)動(dòng)物體追趕同向勻速物體時(shí),恰能追上或恰好追不上的臨界條件:即將追及時(shí),追趕者速度等
于被追趕者速度(也就是追趕者速度大于或等于被追趕者速度時(shí)能追上;當(dāng)追趕者速度小球被追趕者速度時(shí),
追不上)
⑵初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)物體追趕同向勻速運(yùn)動(dòng)物體時(shí).,追上之前兩者具有最大距離的條件是:追趕者
速度等于被追趕者的速度。
⑶被追的物體作勻減速運(yùn)動(dòng),一定要注意追上前該物體是否已停止運(yùn)動(dòng)。
3、自由落體運(yùn)動(dòng)
⑴定義:不計(jì)空氣阻力,物體由空中從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)。
⑵自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零,加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。地球表面附近的重力加速度g的大小一般
取9.8m/s2;粗略計(jì)算時(shí)可取g=10m/s2,g的方向?yàn)樨Q直向下。
⑶自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
V,=gt(1)
h=—g/2(2)
2
W=2gh(3)
h=—v.t(4)
2,
⑷由于自由落體的初速度為零,故可充分利用比例關(guān)系。
4、豎直下拋運(yùn)動(dòng)。
⑴定義:物體只在重力作用下,初速度豎直向下的拋體運(yùn)動(dòng)叫豎直下拋運(yùn)動(dòng)。
⑵豎直下拋運(yùn)動(dòng)是沿豎直方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。且加速度為g(=9.8m/s2).
⑶豎直下拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:
匕=%+g/(1)
1,
h=vot+2gt~(2)
v;=說+2gh(3)
1
h=~(va+v,)t(4)
5、豎直上拋運(yùn)動(dòng)
⑴定義:物體以初速度V。豎直向上拋出后,只在重力作用下而做的運(yùn)動(dòng)。
⑵三種常見的處理方法:
①分段法:將整個(gè)豎直上拋運(yùn)動(dòng)可分為兩上銜接的運(yùn)動(dòng)來處理,即上升運(yùn)動(dòng)和下落運(yùn)動(dòng)上升運(yùn)動(dòng):從拋
出點(diǎn)以初速度為V。,加速度為g的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。(tWv°/g)
下落運(yùn)動(dòng):從最高點(diǎn)開始為自由落體運(yùn)動(dòng)。(當(dāng)t>v0/g時(shí)作自由落體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,=t-vo/g)?
②整體法:將上升階段和卜落階段統(tǒng)一看成是初速度向上,加速度向下的勻減速直線運(yùn)動(dòng),其規(guī)律按勻
減速直線運(yùn)動(dòng)的公式變?yōu)椋?/p>
匕="-g/
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.12
h=vQt--gt-
V:-Vo=-2gh
特別要注意的是:上述三式中均是取V。的方向(即豎直向上)為正方向。即速度VI向上為正,向下
為負(fù)(過了最高點(diǎn)以后);位移h在拋出點(diǎn)上方為正,在拋出點(diǎn)下方為負(fù)。
③從運(yùn)動(dòng)的合成觀點(diǎn)看:是豎直向上以V。為速度的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直向下的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。
⑶豎直上拋運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)特點(diǎn):
①物體上升到最大高度時(shí)的特點(diǎn)是vt=0。由公式可知,物體上升的最大高度H滿足:
H=^-
2g
②上升到最大高度所需要的時(shí)間滿足:一。
g
③物體返回拋出點(diǎn)時(shí)的特點(diǎn)是h=0。該物體返回拋出點(diǎn)所用的時(shí)間可由公式求得:
④將這個(gè)結(jié)論代入公式,可得物體返回拋出點(diǎn)時(shí)的速度:
匕=f
這說明物體由拋出到返回拋出點(diǎn)所用的時(shí)間是上升段(或下降段)所用時(shí)間的二倍。也說明上升段與下
降段所用的時(shí)間相等。返回拋出點(diǎn)時(shí)的速度與出速度大小相等方向相反。
⑤從前面兩個(gè)表對比可以看出豎直上拋的物體在通過同一位置時(shí)不管是上升還是下降物體的速率是相等
的。
⑥豎直上拋運(yùn)動(dòng)由減速上升段和加速下降段組成,但由于豎直上拋運(yùn)動(dòng)的全過程中加速度的大小和方向均
保持不變,所以豎直上拋運(yùn)動(dòng)的全過程可以看作是勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
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三、牛頓定律
1、牛頓第一定律
⑴內(nèi)容:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.
⑵理解牛頓第?定律時(shí)應(yīng)注意的問題
①牛頓第一定律不像其他定律一樣是實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)出來的,它是牛頓以伽利略的理想實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)總結(jié)出來的.
②牛頓第一定律描述的是物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,牛頓第?定律是獨(dú)立規(guī)律,絕不能簡單地看成是
牛頓第二定律的特例.
③牛頓第一定律的意義在于指出了一切物體都具有慣性,力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)
動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生加速度的原因.
⑶牛頓第一定律可以從以下兒個(gè)方面來進(jìn)一步理解:
①定律的前一句話揭示了物體所具有的一個(gè)重要屬性,即“保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”,對于所
說的物體,在空間上是指所有的任何?個(gè)物體;在時(shí)間上則是指每個(gè)物體總是具有這種屬性.即在任何情況下
都不存在沒有這種屬性的物體.這種“保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”的性質(zhì)叫慣性.簡而言之,牛頓第
一定律指出T-切物體在任何情況下都具有慣性。
②定律的后一句話“直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”實(shí)際上是對力下的定義:即力是改變物體運(yùn)
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動(dòng)狀態(tài)的原因,而并不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.
③牛頓第一定律指出了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.其實(shí),不受外力作用的物體在我們的周圍環(huán)境
中是不存在的.當(dāng)物體所受到的幾個(gè)力的合力為零時(shí),其運(yùn)動(dòng)效果和不受外力的情況相同,這時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀
態(tài)是勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài).
應(yīng)該注意到,不受任何外力和受平衡力作用,僅在運(yùn)動(dòng)效果上等同,但不能說二者完全等同,如一個(gè)不受力的
彈簧和受到一對拉或壓的平衡力作用的同一個(gè)彈簧,顯然在彈簧是否發(fā)生形變方面是明顯不同的.慣性:
物體保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性.
⑷慣性是一切物體的固有屬性,是性質(zhì),而不是力.與物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).因此說,人們
只能利用慣性而不能克服慣性,質(zhì)量是物體慣性大小的量度,即質(zhì)量大的,慣性大;質(zhì)量小的,慣性小.
2、牛頓第二定律
⑴內(nèi)容:物體的加速度與所受合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向與合外力的方向相同.
⑵公式:F合=ma
⑶理解牛頓第二定律時(shí)注意的問題
①瞬時(shí)性:力與加速度的產(chǎn)生是同時(shí)的,即同時(shí)增大,同時(shí)減小,同時(shí)消失.
F=ma是對運(yùn)動(dòng)過程中的每一個(gè)瞬間成立的,某一時(shí)刻的加速度大小總跟那一時(shí)刻的合外力大小成正比,
即有力作用就有加速度產(chǎn)生;外力停止作用,加速度隨即消失,二者之間沒有時(shí)間上的推遲或滯后,在持續(xù)不
斷的恒定外力作用下,物體具有持續(xù)不斷的恒定加速度;外力隨時(shí)間改變,則加速度也隨時(shí)間做同步的改變.
②矢量性:加速度的方向總與合外力方向一致.
作用力F和加速度a都是矢量,所以牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma是一個(gè)矢量表達(dá)式,它反映了加速度的
方向始終跟合外力的方向相同.而速度方向與合外力方向沒有必然聯(lián)系.
③獨(dú)立性:F介應(yīng)為物體受到的合外力,a為物體的合加速度;而作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加
速度也都遵從牛頓第二定律,與其他力無關(guān)(力的獨(dú)立作用性).而物體的合加速度則是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的
矢量和。
④在使用牛頓第二定律時(shí)還應(yīng)注意:公式中的a是相對于慣性參照系的,即相對于地面靜止或勻速直線
運(yùn)動(dòng)的參照系.另外,牛頓第二定律只適用于宏觀低速的物體,對微觀高速物體的研究,牛頓第二定律不適用.(高
速是指與光速可比擬的速度;微觀是指原子、原子核組成的世界).
3、牛頓第三定律
⑴內(nèi)容:兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,但作用點(diǎn)不在
同一個(gè)物體上.
⑵注意:物體與物體之間的作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同種性質(zhì)、分別作用在相互作用的
兩個(gè)物體上,它們分別對這兩個(gè)物體產(chǎn)生的作用效果不能抵消.
⑶作用力和反作用力與一對平衡力的區(qū)別:二對作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上,而平衡力
是作用在同?物體,匕作用力與反作用力一定是同一性質(zhì)的力,平衡力則可以是也可以不是;作用力和反作用
力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失,而一對平衡力,當(dāng)去掉其中一個(gè)力后,另一個(gè)力可以繼續(xù)作用
作用力與反作用力平衡力
受力物體:個(gè)不同的物體,作用效果不能抵消一個(gè)物體,作用效果可以抵消
大小方向大小相等,方向相反大小相等,方向相反
力的性質(zhì),定是同?性質(zhì)的力可以是不同性質(zhì)的力
大小變化同時(shí)存在,同時(shí)變化,同時(shí)消失其中一個(gè)力變化時(shí),不影響另外一個(gè)力
⑷借助作用力與反作用力的關(guān)系,可以在解決實(shí)際問題時(shí),根據(jù)需要變換研究對象,使得對實(shí)際問題的求解
更為簡便、可行.
4、力學(xué)單位制
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⑴物理公式在確定物理間數(shù)量關(guān)系(因果關(guān)系)的同時(shí),也確定了物理之間的單位關(guān)系。
⑵單位制:由許多不同的物理量的單位構(gòu)成?套單位。由基本單位和導(dǎo)出單位組成,國際單位制中基本單位有7
個(gè)(見下表),除基本單位外的其它單位都是由物理公式導(dǎo)出,稱為導(dǎo)出單位。
力學(xué)熱學(xué)電學(xué)光學(xué)
基本物理量長度質(zhì)量時(shí)間物質(zhì)的量熱力學(xué)溫標(biāo)電流強(qiáng)度光照強(qiáng)度
物理量符號LmtnTI
基本單位米千克秒摩爾開爾文安培坎德拉
單位符號mkgSmolkA
⑶單位制的應(yīng)用:
①導(dǎo)出單位用基本單位來表達(dá):
②應(yīng)用物理公式計(jì)算時(shí)必須采用同一單位制。
5,超重和失重
⑴超重:
①超重現(xiàn)象:物體對支持物(或懸繩)的壓力(或拉力)大于物體重力的現(xiàn)象
設(shè)向上加速度為a,T-mg=Fft=maT=mg+ma
②超重的動(dòng)力學(xué)特征:支持面(或懸線)對物體的(向上)作用力大于物體所受的重力
③超重的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征:物體的加速度向上,它包括兩種情況:向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng)
⑵失重:
①失重現(xiàn)象:物體對支持物(或懸繩)的壓力(或拉力)小于物體重力的現(xiàn)象
設(shè)向下加速度為a,mg-T=Frr=maT=mg-ma
當(dāng)物體對支持物(或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹銜r(shí),我們稱為物體處于完全失重狀態(tài)
②失重的動(dòng)力學(xué)特征:支持面(或懸線)對物體的(向上)作用力小于物體所受的重力
③失重的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征:物體的加速度向下,它包括兩種情況:向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng)物體處于完全失
重狀態(tài)時(shí),a=g
⑶【注意】
①物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)時(shí),物體的重力并不變化,只是“視重”發(fā)生了變化。
②“超重”“失重”現(xiàn)象與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向和大小均無關(guān),只決定于物體的加速度方向
③日常所說的“視重”與“重力”有區(qū)別。視重大小是指物體對支持物或懸掛物的作用力大小,只有當(dāng)物體的
加速度為零時(shí),視重大小等于重力的大小。
④在完全失重的狀態(tài)下,平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失,如單擺停擺、天平失效,浸在水中的
物體不再受浮力等.
1、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題:
(1)已知物體的受力情況,求物體的運(yùn)動(dòng)情況.
(2)已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,求物體的受力情況.
2、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟
(1)認(rèn)真分析題意,明確已知條件和所求量.
(2)選取研究對象,作隔離體.所選取的研究對象可以是一個(gè)物體,也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng).同一
題目,根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對象.
(3)分析研究對象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況.
(4)當(dāng)研究對象所受的外力不在一條直線上時(shí)?:如果物體只受兩個(gè)力,可以用平行四邊形定則求其合力;
如果物體受力較多,一般把它們正交分解到兩個(gè)方向上去分別求合力;如果物體做直線運(yùn)動(dòng),一般把各個(gè)力分
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解到沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直運(yùn)動(dòng)方向上.
(5)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程.物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按正、
負(fù)值代入公式,按代數(shù)和進(jìn)行運(yùn)算.
(6)解方程、驗(yàn)結(jié)果,必要時(shí)對結(jié)果進(jìn)行討論由于實(shí)際問題有簡有繁,所以對上述步驟不能機(jī)械地套用,
要注意掌握概念和規(guī)律的實(shí)質(zhì),靈活運(yùn)用.
說明:①不管哪類問題,一般總是先由已知條件求出加速度,然后再由此解出問題的答案.
②解題步驟概述為:
弄清題意、確定對象、分析運(yùn)動(dòng)、分析受力、建立坐標(biāo)、列出方程、統(tǒng)一單位、計(jì)算數(shù)值.
③兩類基本問題中,受力分析是關(guān)鍵,加速度是解題的樞紐、橋梁,
受力情況=加速度=運(yùn)動(dòng)情況
例題:處于光滑水平面上的質(zhì)量為2千克的物體,開始靜止,先給它一個(gè)向東的6牛頓的力Q,作用2秒后,
撤去為,同時(shí)給它一個(gè)向南的8牛頓的力,又作用2秒后撤去,求此物體在這4秒內(nèi)的位移是多少?
例題:傳送皮帶與水平成a角,如右圖所示,質(zhì)量為加的零件隨皮帶一起運(yùn)動(dòng),求下列情況下零件所受的靜摩
擦力。
(1)勻速上升或下降;
(2)以加速度。加速上升或減速下降;
(3)以加速度。加速下降或減速上升。
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例題:質(zhì)量也=2.8千克的物體A放在水平地面上,與地面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)〃?=0.2。質(zhì)量
加2=2千克的物體8,6放在/的豎直前表面上,A、B間滑動(dòng)摩擦系數(shù)〃2=06。如圖所示。今以F=45.6
牛頓的水平推力推4的后表面時(shí),求“對地面的壓力。
叵A名
小結(jié):解動(dòng)力學(xué)問題的核心是運(yùn)用牛頓第二定律建立起方程,但這只有在作出正確的物體受力分析的的基
礎(chǔ)上才能做到,因此物體受力分析是解題的一個(gè)關(guān)鍵問題。
對于支持力、摩擦力等這些被動(dòng)力的產(chǎn)生原因,其大小和方向,分析起來都比較復(fù)雜,具體處理時(shí),必須
結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和其他能確定的力來分析,才能達(dá)到既正確又迅速的目的。
3、動(dòng)力學(xué)問題的兒種解題方法
⑴正交分解法
正交分解法是矢量運(yùn)算的?種常見方法.在牛頓第二定律中應(yīng)用正交分解法時(shí),直角坐標(biāo)的建立有兩種
方法:
通常以加速度a的方向?yàn)閤軸正方向,與此垂直的方向?yàn)閥軸,建立直角坐標(biāo)系,將物體所受的力按x
軸及y軸方向去分解,分別求得x軸和y軸方向上的合力Fx和Fy.根據(jù)力的獨(dú)立作用原理,各個(gè)方向上的力產(chǎn)
生各自的加速度,得方程組Fx=ax,Fy=ay,但有時(shí)用這種方法得到的方程組求解較為繁瑣,因此在建立直角坐
標(biāo)系時(shí),可根據(jù)物體受力情況,使盡可能多的力位于兩坐標(biāo)軸上而分解加速度a,得a,、ay,根據(jù)牛頓第二定
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律得方程組Fx=ax,F(xiàn)y=ay>,求解.至于采用什么方法,應(yīng)視具體情況靈活使用.
⑵隔離法與整體法
在研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí),常會(huì)涉及相互關(guān)聯(lián)的物體間的相互作用問題,即“連接體問題”.連接體問題
一般是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體所構(gòu)成的有某種關(guān)聯(lián)的系統(tǒng).研究此系統(tǒng)的受力或運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)用牛頓定律求
解問題的關(guān)鍵是研究對象的選取和轉(zhuǎn)換.一般若討論的問題不涉及系統(tǒng)內(nèi)部的作用力時(shí),可以以整個(gè)系統(tǒng)為研
究對象列方程求解;若涉及系統(tǒng)中各物體間的相互作用,則應(yīng)以系統(tǒng)的某一部分為對象列方程求解,這樣,便
將物體間的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為外力,從而體現(xiàn)出其作用效果,使問題得以求解.在求解連接體問題時(shí),整體法和隔離
法相互依存,相互補(bǔ)充交替使用,形成一個(gè)完整的統(tǒng)一體,分別列方程求解.
⑶假設(shè)法
物理學(xué)規(guī)律具有高度的概括性和簡潔性,有著豐富的內(nèi)涵和極大的靈活性,如F=ma的公式,可以綜合著
動(dòng)力學(xué)(包括帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動(dòng))的許多問題.
不少同學(xué)往往感到物理難學(xué),究其原因,除了對物理學(xué)的基本概念,基本規(guī)律沒有真正理解外,思維方
法的僵化也是一個(gè)重要的原因,缺少對物理問題作多種假設(shè)的勇氣和方法,以致找不到突破口,不知如何下手.
利用假設(shè)法,在主導(dǎo)思想上主張把思維的觸角盡量向各個(gè)方向延伸,大膽地做出多種可能的猜測和假設(shè),
其具體做法是:通常先根據(jù)題意從某一假設(shè)著手,然后根據(jù)物理規(guī)律得出結(jié)果,再跟原來的條件或原來的物理
過程對照比較,從而確定正確的結(jié)果.這樣就易于找到入口,突破難點(diǎn),許多時(shí)候還能有效地提高解題速度,
并對結(jié)果作出檢驗(yàn).
⑷圖像法
一物理量隨另一個(gè)物理量的變化關(guān)系,一般地說都可以畫出相應(yīng)的圖儀在用圖像分析時(shí),要明確圖像的
物理意義,橫坐標(biāo),縱坐標(biāo)各代表什么量,單位各是什么,圖線圍成的面積和圖線斜率的物理意義各是什么,
然后把題目描述的物理過程與圖像具體結(jié)合起來.如速度一時(shí)間圖像上的某一點(diǎn),表示某一時(shí)刻的即時(shí)速度;
某點(diǎn)切線的斜率為該點(diǎn)所對應(yīng)的那一時(shí)刻的即時(shí)加速度;在速度圖像上,運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移等于速度圖像的時(shí)間
軸、速度軸和條跟時(shí)間軸垂直的、由運(yùn)動(dòng)時(shí)間所決定的直線與圖線所圍成的圖形的面積.其他如F—t圖像,
F-S圖像,U-I圖像,P—V圖,P—T圖,T-T圖等,在物理學(xué)中都有著廣泛的應(yīng)用.
4、連接體的處理方法
⑴隔離法:若連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加速度大小或方向不同理,一般應(yīng)將各個(gè)物體隔離出來,并
要注意標(biāo)明各物體的加速度方向,找到各物體之間加速度的制約關(guān)系。
⑵整體法:若連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加速度相同,乂不需要求系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力時(shí),
可取系統(tǒng)作為一個(gè)整體來研究,若連接體內(nèi)各物體的加速度中雖不相同(主要指大小不同),但不需求系統(tǒng)內(nèi)物
體間的相互作用力,可利用
Fx=miaix+m2a2x+-+m?am
Fy=mtaly+m2a2y+---+m,,any
對系統(tǒng)列式較為簡便。特別是處理選擇題、填充題中加速度不同物體的有關(guān)問題時(shí)尤為方便。
⑶整體法與隔離法的交叉使用:若連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體具有相同的加速度時(shí)應(yīng)先把連接體當(dāng)成?
個(gè)整體列式。如果還要求連接體內(nèi)各物體相互作用的內(nèi)力,則把物體隔離,對單個(gè)物體根據(jù)牛頓定律列式。
⑷具體問題:
①涉及滑輪的問題,若要求解繩的拉力,一般都必須采用隔離法。這類問題中一般都忽略繩、滑輪的重
力和摩擦力,且滑輪不計(jì)大小。若繩跨過定滑輪,連接的兩物體雖然加速度方向不同,但其大小相同,也可以
先整體求a的大小,再隔離求T。
②固定在斜面上的連接體問題。這類問題?般多是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對靜止,即具有相同的
加速度。解題時(shí),一般采用先整體,后隔離的方法。在建立坐標(biāo)系時(shí)也要考慮矢量正交分解越小越好的原則,
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或者正交分解力,或者正交分解加速度。
③斜面體(或稱為劈形物體、楔形物體)與在斜面體上物體組成的連接體(系統(tǒng))的問題。這類問題一
般為物體與斜面體的加速度不同,其中最多的是物體具有加速度,而斜面體靜止的情況。解題時(shí).,可采用隔離
法,但是相當(dāng)麻煩,因涉及的力過多。如果問題不涉及物體與斜面體的相互作用,則采用整體法用牛頓第二定
律。
⑸用整體法解題時(shí),必須注意三點(diǎn):
①分析系統(tǒng)受到的各外力,不要把系統(tǒng)內(nèi)的相互作用力也畫出來。
②分析系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度大小和方向時(shí),其中靜止和勻速運(yùn)動(dòng)物體的加速度為0③建立合理的直
角坐標(biāo)系
解題時(shí)不必再考慮各個(gè)力是否共點(diǎn),合力是否直接作用在產(chǎn)生加速度的物體上。
例題:質(zhì)量相等的五個(gè)木塊,并排放在光滑水平地面上,當(dāng)用水平力F推第1個(gè)木塊時(shí)?,如圖,求:第2塊推
第3塊、第3塊推第4塊的力分別是多大?
例題:一質(zhì)量為傾角為價(jià)KJ楔形木塊,靜置在水平桌面上,與桌面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為〃。?質(zhì)量為,〃的物
塊,置于楔形木塊的斜面上,物塊與斜面的接觸是光滑的。為了保持物塊相對斜面靜止,可用一水平力尸推楔
形木塊,如右圖所示。求水平力尸的大小等于多少?
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