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文檔簡介

高一物理暑假專題:力與運動魯教版【本講教育信息】一.教學內容:暑假專題:力與運動二.知識重點:1.運動學的相關公式及重要結論的熟練應用2.受力分析,正交分解在動力學中的應用3.熟練應用牛頓定律解決相關問題4.與動力學相關的實際應用問題三.知識難點:1.應用牛頓定律時物體的受力分析和運動過程分析2.加速度的求解及其紐帶作用3.對于實際物理問題的物理模型的建立和解題方法的尋找力與運動解題方法與思路:物體怎么運動,取決于它的初始狀態(tài)和受力情況。牛頓運動定律揭示了力和運動的關系,關系如下表所示:力是物體運動狀態(tài)變化的原因,反過來物體運動狀態(tài)的改變反映出物體的受力情況。從物體的受力情況去推斷物體運動情況;或從物體運動情況去推斷物體的受力情況是動力學的兩大基本問題。處理動力學問題的一般思路和步驟是:①領會問題的情景,在問題給出的信息中,提取有用信息,構建出正確的物理模型;②合理選擇研究對象;③分析研究對象的受力情況和運動情況;④正確建立坐標系;⑤運用牛頓運動定律和運動學的規(guī)律列式求解。在分析具體問題時,要根據(jù)具體情況靈活運用隔離法和整體法,要善于捕捉隱含條件,要重視臨界狀態(tài)分析?!镜湫屠}】例1:如圖所示,ad、bd、cd是豎直面內三根固定的光滑細桿,a、b、c、d位于同一圓周上,a點為圓周的最高點,d點為最低點。每根桿上都套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出),三個滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速為0),用t1、、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達d所用的時間,則A.t1<t2<t3 B.t1>t2>t3 C.t3>t1>t2 D.t1=t2=t3答案:D例2:質量為m的三角形木楔A置于傾角為θ的固定斜面上,它與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,一水平力F作用在木楔A的豎直平面上。在力F的推動下,木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑動,則F的大小為()A. B.C. D.答案:C例3:放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力的作用,F(xiàn)的大小與時間t的關系和物塊速度v與時間t的關系如圖所示。取重力加速度g=10m/s2。由此兩圖線可以求得物塊的質量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)μ分別為A.m=0.5kg,μ= B.m=1.5kg,μ=C.m=0.5kg,μ= D.m=1kg,μ答案:A 例4:如圖所示,兩個用輕線相連的位于光滑水平面上的物塊,質量分別為m1和m2,拉力F1和F2方向相反,與輕線沿同一水平直線,且F1>F2。試求在兩個物塊運動過程中輕線的拉力T。解析:設兩物塊一起運動的加速度為a,則有F1-F2=(m1+m2)a①根據(jù)牛頓第二定律,對質量為m1的物塊有F1-T=m1a由①、②兩式得例5:現(xiàn)要驗證“當質量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下:一傾角可以調節(jié)的長斜面(如圖)、小車、計時器一個、米尺。(1)當?shù)墓交蛭淖?,完善以下實驗步驟(不考慮摩擦力的影響):①讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑到斜面底端A2,記下所用的時間t。②用米尺測量A1與A2之間的距離s,則小車的加速度a=。③用米尺測量A1相對于A2的高度h。設小車所受重力為mg,則小車所受的合外力F=。④改變,重復上述測量。⑤以h為橫坐標,1/t2為縱坐標,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條過原點的直線,則可驗證“當質量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。(2)在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中,某同學設計的方案是:①調節(jié)斜面傾角,使小車在斜面上勻速下滑。測量此時A1點相對于斜面底端A2的高度h0。②進行⑴中的各項測量。③計算與作圖時用(h-h(huán)0)代替h。對此方案有以下幾種評論意見:A.方案正確可行。B.方案的理論依據(jù)正確,但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動。C.方案的理論依據(jù)有問題,小車所受摩擦力與斜面傾角有關。其中合理的意見是。答案:(1)②③④斜面傾角(或填h的數(shù)值)(2)C例6:如圖(1)所示為一空間探測器的示意圖,P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機,P1、P3的連線與空間一固定坐標系的x軸平行,P2、P4的連線與y軸平行,每臺發(fā)動機開動時,都能向探測器提供推力,但不會使探測器轉動。開始時,探測器以恒定的速率v0向x方向平動,要使探測器改為向正x偏負y60°方向以原速率v0平動,則可A.先開動P1適當時間,再開動P4適當時間B.先開動P3適當時間,再開動P2適當時間C.開動P4適當時間D.先開動P3適當時間,再開動P4適當時間(1) (2)解析:該題實際上是要校正探測器的飛行狀態(tài),這在航天活動中,是很常見的工作,因此這也是很有意義的一道題。最后要達到的狀態(tài)是向正x偏負y60°方向平動,速率仍為v0。如圖(2)所示,這個運動可分解為速率為v0cos60°的沿正x方向的平動和速率為v0sin60°的沿負y方向的平動,與原狀態(tài)相比,我們應使正x方向的速率減小,負y方向的速率增大。因此應開動P1以施加一負x方向的反沖力來減小正x方向的速率;然后開動P4以施加一負y方向的反沖力來產生負y方向的速率。所以選項A正確。歸納總結:建立坐標系,在兩個坐標軸的方向上分別應用牛頓運動定律,是研究動力學問題的常用方法。該題一入手,就在沿坐標軸的兩個方向上對兩個狀態(tài)進行比較,很快就使問題變得清晰。因此要熟練掌握這種分析方法。例7:2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星,其定點位置與東經(jīng)98°的經(jīng)線在同一平面內,若把甘肅省嘉峪關處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)98°和北緯,已知地球半為R,地球自轉周期為T,地球表面重力加速度為g(視為常量)和光速c。試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關處的接收站所需的時間(要求用題給已知量的符號表示)。解析:同步衛(wèi)星必定在地球的赤道平面上,衛(wèi)星、地球和其上的嘉峪關的相對位置如圖所示,由圖可知,如果能求出同步衛(wèi)星的軌道半徑r,那么再利用地球半徑R和緯度就可以求出衛(wèi)星與嘉峪關的距離L,即可求得信號的傳播時間。對于同步衛(wèi)星,根據(jù)牛頓第二定律,有:其中又即由以上幾式解得:由余弦定理得微波信號傳到嘉峪關處的接收站所需的時間為歸納總結:選擇恰當?shù)慕嵌龋瑢㈩}目描述的情況用示意圖表示出來,可以使景變得更加清晰,有利于分析和思考,要養(yǎng)成這種良好的解題習慣。在解答天體運動的問題時,根據(jù)得到這一關系是經(jīng)常使用的。【模擬試題】(答題時間:40分鐘)1.手提一根不計質量的、下端掛有物體的彈簧上端,豎直向上做速運動。當手突然停止運動后的極短時間內,物體將()A.立即處于靜止狀態(tài) B.向上做速運動C.向上做運動 D.向上做速運動2.(1991年高考上海卷)如圖所示,物體在恒力F作用下沿曲線從A運動到B,這時突然使它所受的力反向,大小不變,即由F變?yōu)?F。在此力作用下,物體以后的運動情況,下列說法中正確的是()A.物體可能沿曲線Ba運動 B.物體可能沿直線Bb運動C.物體可能沿曲線Bc運動 D.物體可能沿原曲線由B返回3.汽車剎車后,停止轉動的輪胎在地面上發(fā)生滑動,可以明顯的看出滑動的痕跡,即常說的剎車線,由剎車線長短可以得知汽車剎車前的速度大小,因此剎車線的長度是分析交通事故的一個重要依據(jù)。若汽車輪胎跟地面的動摩擦因數(shù)是,剎車線長14m,則可知汽車在緊急剎車前的速度大小是m/s。4.空間探測器從某一星球表面豎直升空。已知探測器質量為1500kg,發(fā)動機推動力為恒力。探測器升空后發(fā)動機因故障突然關閉,下圖是探測器從升空到落回星球表面的速度隨時間變化的圖線,則由圖象可判斷該探測器在星球表面達到的最大高度Hm為多少m?發(fā)動機的推動力F為多少N?5.中子星是恒星演化過程的一種可能結果,它的密度很大?,F(xiàn)有一中子星,觀測到它的自轉周期為T=s。問該中子星的最小密度應是多少才能維持該星的穩(wěn)定,不致因自轉而瓦解?計算時星體可視為均勻球體。(引力常數(shù)G=6.(1998年全國卷)宇航員站在某一星球表面上的某高處,沿水平方向拋出一小球。經(jīng)過時間t,小球落到星球表面,測得拋出點與落地點之間的距離為L。若拋出時的初速度增大到2倍,則拋出點與落地點之間的距離為L。已知兩落地點在同一水平面上,該星球的半徑為R,萬有引力常數(shù)為G。求該星球的質量M。7.如圖所示,一細線的一端固定于傾角為45°的光滑楔形滑塊A的頂端P處,細線的另一端拴一質量為m的小球.當滑塊以a=2g的加速度向左運動時,線中拉力T等于多少?8.舉重運動員在地面上能舉起120kg的重物,而在運動著的升降機中卻只能舉起100kg的重物,求升降機運動的加速度.若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降機中,此運動員能舉起質量多大的重物?(g取10m/s2)9.如圖所示,質量m=4kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ=,在與水平成θ=37°角的恒力F作用下,從靜止起向右前進t1=后撤去F,又經(jīng)過t2=物體剛好停下。求:F的大小、最大速度vm、總位移s。10.如圖所示,傳送帶與水平面夾角為θ=37°,以速度v=10m/s逆時針勻速運行著.現(xiàn)在傳送帶的A端輕輕放上一個小物體(可視為質點),已知小物體與傳送帶之間的摩擦因數(shù)μ=,A、B間距離s=16m,則當皮帶輪處于下列兩種情況時,小物體從A端運動到B端的時間為多少?

【試題答案】1.B 2.C 3.144.Hm=480mF=11250N5.解析:設想中子星赤道處存在一小塊物質,只有當它受到的萬有引力大于或等于它隨星體所需的向心力時,中子星才不會瓦解。設中子星的密度為,質量為M,半徑為R,自轉角速度為,位于赤道處的小物塊質量為m,則有由以上各式得,代入數(shù)據(jù)解得:。評注:在應用萬有引力定律解題時,經(jīng)常需要像本題一樣先假設某處存在一個物體再分析求解,這是應用萬有引力定律解題慣用的一種方法。6.解析:設拋出點的高度為h,第一次平拋的水平射程為x,則有x+y=L(1)由平拋運動的規(guī)律得知,當初速度增大到2倍時,其水平射程也增大到2x,可得(2x)+h=(L)(2)由以上兩式解得h=(3)設該星球上的重力加速度為g,由平拋運動的規(guī)律得h=gt(4)由萬有引力定律與牛頓第二定律得(式中m為小球的質量)(5)聯(lián)立以上各式得:7.解:根據(jù)小球貼著滑塊運動時的受力情況,可列出水平方向和豎直方向的運動方程分別為 Tcos45°-Nsin45°=ma ①Tsin45°+Ncos45°=mg ②聯(lián)立兩式,得N=mgcos45°-masin45°若小球對滑塊的壓力等于零,即應使N=0,滑塊的加速度至少應為可見,當滑塊以a=2g加速向左運動時,小球已脫離斜面飄起.此時小球

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