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文檔簡(jiǎn)介
高一物理必修1知識(shí)集錦及經(jīng)典例題
((D表示物體位置的變動(dòng),可用從起點(diǎn)到終點(diǎn)的有向線段表示,是矢量
'位移I(2)位移的大小小于或等于路程
((1)物理意義:表示物體位置變化的快慢
|平均速度:。=笥,方向與位移方向相同
⑵分類4
!瞬時(shí)速度:當(dāng)時(shí),^=絲,方向?yàn)槟且豢痰倪\(yùn)動(dòng)方向
描述運(yùn)動(dòng)的物理量|[①速度是矢量,而速率是標(biāo)量
⑶與速率的區(qū)別與聯(lián)系〈②平均速度=器,平均速率=鬻
③瞬時(shí)速度的大小等于瞬時(shí)速率
(物理意義:表示物體速度變化的快慢
〔加速度|定義:(速度的變化率),單位m/sJ是矢量'
、方向:與速度變化的方向相同,與速度的方向關(guān)系不確定
'意義:表示位移隨時(shí)間的變化規(guī)律
運(yùn)
動(dòng)應(yīng)用:①判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(勻速、變速、靜止)
的仔一力圖象<②判斷運(yùn)動(dòng)方向(正方向、負(fù)方向)
描
③比較運(yùn)動(dòng)快慢
述
④確定位移或時(shí)間等
圖象r1意義:表示速度隨時(shí)間的變化規(guī)律
應(yīng)用:①確定某時(shí)刻的速度
I②求位移(面積)
"一"圖象]③判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(靜止、勻速、勻變速、非勻變速)
④判斷運(yùn)動(dòng)方向(正方向、負(fù)方向)
、⑤比較加速度大小等
根據(jù)紙帶上點(diǎn)跡的疏密判斷運(yùn)動(dòng)情況
'實(shí)驗(yàn):用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度1求兩點(diǎn)間的平均速度0=£
粗略求瞬時(shí)速度,當(dāng)Az取很小的值時(shí).瞬時(shí)速度約等于平均速度
,物理意義:表示物體速度變化的快慢
小田*定義:。=寧(速度的變化率),單位:矢量,
1加速度Jt
其方向與速度變化的方向相同,與速度方向的關(guān)系不確定
.速度、速度變化量與加速度的區(qū)別
(意義:表示位移隨時(shí)間的變化規(guī)律
應(yīng)用:①判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(勻速、變速、靜止)
,5-£圖象」②判斷運(yùn)動(dòng)方向(正方向、負(fù)方向)
③比較運(yùn)動(dòng)快慢
、④確定位移或時(shí)間
圖
系’意義;表示速度隨時(shí)間的變化規(guī)律
變
應(yīng)用:①確定某時(shí)刻的速度
速
直②求位移(面積)
線③判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(靜止、勻速、勻變速、非勻變速)
泊
如④判斷運(yùn)動(dòng)方向(正方向、負(fù)方向)
、⑤比較加速度大小等
,加速度恒定,速度均勻變化,
Vt=vQ+ai’5=gt.
勻變速,12
(5=(
'直線運(yùn)v、自由落體運(yùn)動(dòng):
*—裕=2az(a=gJ=2gA
動(dòng)的規(guī)律
-a+b
V—-Z-=VLh=;"-
L2
(力是物體間的相互作用
力的概念4力的相互性、矢量性
〔力的三要素、力的圖示
‘萬(wàn)有引力
四種基本j電磁相互作用
相互作用[強(qiáng)相互作用
.弱相互作用
力的分類|按性質(zhì)分類:重力、彈力、摩擦力等
按效果分類:動(dòng)力、阻力、拉力、壓力、支持力等
’產(chǎn)生:由于地球吸引
方向:豎直向下
重力<大小:G=mg
重心:重心是重力的等效作用點(diǎn),均勻物體的重心在幾何中心.
、物體的重心不一定在物體上
(產(chǎn)生:①物體直接接觸
②接觸處物體發(fā)生了彈性形變
J方向:彈力的方向與施力物體的形變方向相反,與受力物體的形變方向相同.
力<
彈刀”①在接觸面上產(chǎn)生的彈力的方向與接觸面垂直
力學(xué)中②繩產(chǎn)生的彈力方向沿繩指向繩收縮的方向.
I胡克定律:尸=丘
常見的J
三種力(產(chǎn)生:①物體接觸且擠壓
②接觸面粗糙
靜摩擦力<③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)
方向:沿接觸面的切線,與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反
、大?。?<F《Fm
摩擦力<
(產(chǎn)生:①物體接觸且擠壓
②接觸面俎糙
滑動(dòng)摩擦力<③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
方向:沿著接觸面的切線與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
、大小:F=〃FN
[合力與分力:等效代替關(guān)系
力的合成J遵守的定則:平行四邊形定則
與分解]合力范圍FZ|《F<R+F2
正交分解
牛頓運(yùn)動(dòng)定律:
(一)牛頓物理學(xué)的基石一一牛頓第一定律(即慣性定律)
1.牛頓第一定律也叫慣性定律。內(nèi)容:一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到作
用在它上面的力迫使它變化這種狀態(tài)為止。
2.慣性:物體保持本來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性。
3.慣性與質(zhì)量:質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。
4.物體運(yùn)動(dòng)快慢的變化和運(yùn)動(dòng)方向日勺變化,即速度的變化叫運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。
怎樣對(duì)的理解牛頓第一定律?
對(duì)牛頓第一定律應(yīng)從如下幾種方面來(lái)理解:
1.明確了慣性的概念:
定律的前半句話“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)”,揭示了物體所具有
的一種重要附屬性一一慣性,即物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),牛頓第一定
律指出一切物體在任何狀況下都具有慣性。
2.確定了力的含義:
定律的后半句話“直到有外力迫使它變化這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止”,實(shí)際上是對(duì)力的定義,即
力是變化物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,并不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,這一點(diǎn)要切實(shí)理解。
3.定性揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系:
牛頓第一定律指出物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,它描述的只是一種理想狀態(tài),而實(shí)
際中不受外力作用的物體是不存在的,當(dāng)物體所受合外力為零時(shí),其效果跟不受外力作用相
似。因此,可以把“不受外力作用”理解為“合外力為零”。
怎樣理解慣性?
1.慣性是物體的固有屬性:一切物體都具有慣性。
2.慣性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān):不管物體是處在怎樣日勺運(yùn)動(dòng)狀態(tài),慣性總是存在日勺,當(dāng)物體本來(lái)
靜止時(shí),它一直“想”保持這種靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),它一直“想”以那一時(shí)刻的速度
做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
3.慣性與物體與否受力無(wú)關(guān),與速度大小無(wú)關(guān)。
(二)試驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
<一>措施探究
研究“牛頓第二定律”試驗(yàn)所研究的是物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受外力F的關(guān)系,物
體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體的質(zhì)量m的關(guān)系,即、F、m間的關(guān)系。由于加速度隨F、物體的
質(zhì)量m的變化而同步發(fā)生變化,因此它們間的關(guān)系難以確定。試驗(yàn)中為了研究三者的關(guān)系可
采用控制變量法,所謂控制變量法,就是將具有某種互相聯(lián)絡(luò)的三個(gè)或多種物理量中的一種
或幾種加以控制,使之保持不變,研究此外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系;此后再控制另一種物理
量,使之保持不變,研究剩余的兩個(gè)物理量之間的關(guān)系。
本試驗(yàn)在研究、F、m之間的關(guān)系時(shí),先控制物體的質(zhì)量m不變,變化力F的大小,研
究與F的關(guān)系;再控制物體所受的(外力F不變,變化物體的質(zhì)量m,研究與m的定量關(guān)
系;最終將兩者加以歸納綜合,得出、F、m三者之間的定量關(guān)系。
<二>試驗(yàn)裝置(參照書本案例)
如圖所示,取兩個(gè)質(zhì)量相似的小車,放在光滑的水平板上,小車的前端各系上細(xì)繩,繩的另
一端跨過(guò)定滑輪各掛一種小盤,盤里分別放上祛碼,使兩小車在繩的拉力作用下做勻加速運(yùn)
動(dòng)。試驗(yàn)時(shí),規(guī)定祛碼跟小車相比質(zhì)量較小,則小車所受的水平拉力F的大小可以認(rèn)為等于
祛碼(包括祛碼盤)所受重力的大小,車的后端也分別系上細(xì)繩,用一只夾子夾住這兩根繩,
以同步控制兩輛小車,使它們同步運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)。
<三>試驗(yàn)闡明(參照書本案例)
1.本試驗(yàn)中是將小車放在光滑的水平板上,忽視了小車所受木板對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力Fo
實(shí)際上,水平板是很難做到光滑的,且小車所受木板對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力F,隨小車質(zhì)量的變
化而變化,這樣給驗(yàn)證試驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)了不必要的麻煩。首先需要測(cè)定滑動(dòng)摩擦因數(shù),另首先
還要測(cè)量、計(jì)算每次變化小車的質(zhì)量后的摩擦力,顯然大大增長(zhǎng)了試驗(yàn)的難度。因此,實(shí)際
操作中常采用平衡摩擦力的措施將試驗(yàn)簡(jiǎn)化。即將表面平整的木板的一端墊起,使放在它上
表面的小車所受重力沿斜面的分量與摩擦阻力相等,即,此時(shí)無(wú)論物體的質(zhì)量怎樣變
化只要成立,就一定存在,于是實(shí)現(xiàn)了化“變”為“不變”,即平衡了摩擦力之后的試驗(yàn)
就等效于物體不受摩擦阻力作用,這樣小車受到的合外力就是細(xì)線對(duì)小車的拉力。
注意平衡摩擦力時(shí)要使小車拖著紙帶,使紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并且使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處
在工作狀態(tài),通過(guò)打出的紙帶判斷小車與否做勻速直線運(yùn)動(dòng),從而判斷與否已經(jīng)平衡了摩擦
力。
2.怎樣提供和測(cè)量物體所受恒力
可以用小盤和祛碼牽引小車,使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的力近似地與小盤和祛碼的重力相
等。
注意:
(1)祛碼(及盤)跟小車相比質(zhì)量很小,細(xì)繩對(duì)小車的拉力可近似地等于祛碼所受的
重力。
(2)試驗(yàn)是通過(guò)變化盤中祛碼的數(shù)目來(lái)變化繩對(duì)小車?yán)Φ拇笮r(shí)。
(三)牛頓第二定律
〈一>1.內(nèi)容:物體附加速度跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比。加速度的方向跟
作用力的方向相似。當(dāng)物體受多種力作用時(shí),牛頓第二定律可表述為:物體附加速度跟合外
力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比。加速度的方向跟合外力的方向相似。
2.數(shù)學(xué)體現(xiàn)式:F合=ma。
注意公式的同體性、矢量性、瞬時(shí)性
3.物理意義:反應(yīng)了物體附加速度與所受外力的合力及物體的質(zhì)量間的關(guān)系。闡明物體的
加速度由合外力和物體的質(zhì)量決定。
4.牛頓第二定律的合用范圍:宏觀低速物體。
<二>力的I單位
1.牛頓的含義:在國(guó)際單位制中,力的單位是牛頓,符號(hào)。它是根據(jù)牛頓第二定
律定義的:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生lm/s2加速度的力,叫做1N。
2.比例關(guān)系k的含義:根據(jù)F=kma知,k=F/ma,因此k在數(shù)值上等于使單位質(zhì)量的物體
產(chǎn)生單位加速度的力的大小。k的大小由F、m、a三者的單位共同決定,三者取不一樣的單
位k的數(shù)值不一樣樣,在國(guó)際單位制中,k=l,由此可知,在應(yīng)用公式F=ma進(jìn)行計(jì)算時(shí),
F、m、a的單位必須統(tǒng)一為國(guó)際單位制中對(duì)應(yīng)的單位。
(四)牛頓第三定律:
1.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,作用在同一直線上。
這就是牛頓第三定律。
2.理解作用力與反作用力的關(guān)系時(shí),要注意如下幾點(diǎn):
(1)作用力與反作用力同步產(chǎn)生,同步消失,同步變化,無(wú)先后之分。
(2)作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上(與物體的大小,
形狀,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無(wú)關(guān)系。)
(3)作用力與反作用力分別作用在施力物體和受力物體上,其作用效果分別體目前各
自的受力物體上,因此作用力與反作用力產(chǎn)生的效果不能抵消。(作用力與反作
用力能否求和?不能)
(4)作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的(力。(平衡力的I性質(zhì)呢?)
3.對(duì)于牛頓第三定律要明確
(1)定律揭示了互相作用的兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力的關(guān)系。
(2)作用力與反作用力具有“四個(gè)相似”。即大小相似,性質(zhì)相似、出現(xiàn)、存在、
消失的時(shí)間相似,作用線在同一條直線上?!叭齻€(gè)不一樣樣”即方向不一樣樣。施力物體和
受力物體不一樣樣,效果不一樣樣。
(3)互相作用力與平衡力的區(qū)別要點(diǎn)是平衡力作用在同一物體上,不一定同步產(chǎn)生或
同步消失,也不一定是同性質(zhì)的力。
(五)牛頓定律的應(yīng)用
一、力學(xué)單位制
1.基本單位和導(dǎo)出單位
我們選定幾種物理量的單位作為基本單位,基本單位是人為規(guī)定的。運(yùn)用物理公式由基
本單位推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位,叫做導(dǎo)出單位。
注:物理公式在確定物理量的數(shù)量關(guān)系的同步,也確定了物理量的單位關(guān)系。
2.單位制
基本單位和導(dǎo)出單位一起構(gòu)成單位制,例如國(guó)際單位制。
3.力學(xué)單位制
在力學(xué)中選定長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間這三個(gè)物理量的單位作為基本單位,根據(jù)力學(xué)公式就可
以推導(dǎo)出其他物體量(如速度、加速度、力等)的單位,它們一起構(gòu)成了力學(xué)單位制。
注:在國(guó)際單位制(S1)中,力學(xué)的三個(gè)基本單位分別長(zhǎng)度單位是米,質(zhì)量單位是
公斤,時(shí)間單位是秒。此外,國(guó)際單位制在熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)中尚有四個(gè)基本單位,后來(lái)將
深入學(xué)習(xí)。
4.單位制在物理計(jì)算中的作用
在物理計(jì)算中,假如所有已知量都用同一單位制中的單位表達(dá),計(jì)算成果就一定是用該單位
制中的單位表達(dá)的,因此,在計(jì)算過(guò)程中就不必一一寫出各個(gè)量的單位,直接在成果中寫出
所求物理量的單位即可。計(jì)算前注意先要把各己知量的單位統(tǒng)一為同一單位制中的單位。在
物理計(jì)算中,一般采用國(guó)際單位制。
單位制的意義是什么
對(duì)一種物理量進(jìn)行定量描述,僅僅用一種數(shù)是不夠的,一定得在數(shù)后帶有單位,同一種
物理量,選用不一樣單位其數(shù)不一樣。在研究物理問(wèn)題中,用物理概念、物理規(guī)律研究物理
與物理量的關(guān)系時(shí),物理單位要跟隨物理量參與運(yùn)算。物理單位進(jìn)入物理關(guān)系的數(shù)學(xué)體現(xiàn)式,
對(duì)精確理解物理概念、物理關(guān)系很有協(xié)助,但體現(xiàn)式繁雜。選用了統(tǒng)一的單位制后,每一種
物理量在這一單位制中有確定的單位,進(jìn)行物理運(yùn)算時(shí),可以只計(jì)算數(shù)據(jù),不必帶單位,從
而使物理運(yùn)算簡(jiǎn)化?!発g、m、s”在力學(xué)中有最基本的地位,用這些物理量的單位做基本單
位后,可使基本單位的數(shù)目至少,因此在力學(xué)中規(guī)定m、kg、s為國(guó)際單位制的基本單位。
二、超重和失重
1.彈簧秤是測(cè)量力的儀器,用彈簧秤來(lái)測(cè)量物體的重力。只有在物體處在平衡時(shí),彈簧時(shí)
彈力才等于物體重力的大小。
2.超重:當(dāng)物體具有向上時(shí)加速度時(shí),物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)揖€的拉力)不小于
物體所受的I重力的I現(xiàn)象稱為超重(overweigh)現(xiàn)象。
由此可知:產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件是物體具有向上日勺加速度,它與物體運(yùn)動(dòng)速度的大小和方
向無(wú)關(guān)。超重包括加速上升和減速下降兩種狀況。
3.失重:當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí),物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┎徊?/p>
小于物體所受歐I重力歐I現(xiàn)象,稱為失重(weightlessness)現(xiàn)象。
由此可知:產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件是物體具有向下的加速度,它與物體運(yùn)動(dòng)速度的大小和
方向無(wú)關(guān)。失重現(xiàn)象包括加速下降和減速上升兩種狀況。
4.完全失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔?。的狀態(tài),叫做完全失重
狀態(tài)。
產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象的條件:當(dāng)物體豎直向下的加速度等于g時(shí),就產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象。
怎樣對(duì)時(shí)理解“超重”、“失重”的本質(zhì)
超重不是重力增長(zhǎng),失重不是重力減小,完全失重不是重力消失。在超、失重現(xiàn)象中,重力
不變,僅是“視重”的變化。在完全失重狀態(tài)下,平常重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都不存在。
三、有關(guān)輕繩、輕彈簧的問(wèn)題
1.輕繩
(1)拉力的方向一定沿繩。(2)同一根繩上各處的拉力大小都相等。
(3)認(rèn)為受力形變極微,看作不可伸長(zhǎng)。(4)彈力可作瞬間變化。
2.輕彈簧
(1)各處的彈力大小相等,方向與彈簧形變的方向相反。
(2)彈力時(shí)大小遵照5=1?的關(guān)系。
(3)彈簧的彈力不能發(fā)生突變。
四、有關(guān)臨界問(wèn)題處理的基本措施是
1.要詳細(xì)分析物理過(guò)程,根據(jù)條件變化或過(guò)程的發(fā)展分析引起的受力狀況的變化和狀態(tài)的
變化,找到臨界點(diǎn)或臨界條件。
2.常用極限分析法分析臨界點(diǎn)或臨界條件,即運(yùn)用放大或縮小的思想使問(wèn)題暴露得更明顯,
更突出。
五、連接體問(wèn)題
1.連接體:兩個(gè)或兩個(gè)以上互相聯(lián)絡(luò)的物體構(gòu)成連接體。
2.整體法:當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上有互相聯(lián)絡(luò)的物體相對(duì)同一參照系具有相似加速度時(shí),可選
整體為研究對(duì)象。
3.隔離法:把題目中每一物體隔離出來(lái)分別進(jìn)行受力分析、列方程
4.選用研究對(duì)象的原則有兩點(diǎn):
(1)受力狀況簡(jiǎn)樸,與已知量、未知量關(guān)系親密。
(2)先整體后隔離。
構(gòu)成連接體的各部分之間的重要的聯(lián)絡(luò)紐帶之一就是加速度,當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相
對(duì)同一參照系具有相似加速度時(shí),有些題目也可采用整體與隔離相結(jié)合的措施,一般環(huán)節(jié)用
整體法或隔離法求出加速度,然后用隔離法或整體法求出未知力。
經(jīng)典例題
例3.從高為5m處以某一初速度豎直向下拋出一種小球,在與地面相碰后彈起,上升到
高為2m處被接住,則在這段過(guò)程中
A.小球的位移為3m,方向豎直向下,旅程為7m
B.小球的|位移為7m,方向豎直向上,旅程為7m
C.小球的I位移為3m,方向豎直向下,旅程為3m
D.小球的位移為7m,方向豎直向上,旅程為3m
解析:本題考察基本知識(shí)在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。理解位移和旅程概念,并按規(guī)定去確定它
們。題中物體初、末位置高度差為3m,即位移大小,末位置在初位置下方,故位移方向豎直
向下,總旅程則為7m。
答案:A
例4.判斷下列有關(guān)速度的說(shuō)法,對(duì)時(shí)的是
A.速度是表達(dá)物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,它既有大小,又有方向。
B.平均速度就是速度的平均值,它只有大小沒有方向。
C.汽車以速度通過(guò)某一路標(biāo),子彈以速度從槍口射出,和均指平均速度。
D.運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)某一時(shí)刻(或某一位置)的速度,叫瞬時(shí)速度,它是矢量。
解析:速度的物理意義就是描寫物體運(yùn)動(dòng)的快慢,它是矢量,有大小,也有方向,故A選項(xiàng)
對(duì)的;平均速度指物體通過(guò)的位移和通過(guò)這段位移所用時(shí)間的比值,它描寫變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)
平均快慢程度,不是速度的平均值,它也是矢量,故B選項(xiàng)不對(duì);C中、對(duì)應(yīng)某一位置,為
瞬時(shí)速度,故C不對(duì);D為瞬時(shí)速度的定義,D對(duì)的。
答案:A、D
例5.一種物體做直線運(yùn)動(dòng),前二分之一時(shí)間的平均速度為,后二分之一時(shí)間的平均速
度為,則全程的平均速度為多少?假如前二分之一位移的平均速度為,后二分之一位
移的平均速度為,全程的平均速度又為多少?
解析:⑴設(shè)總的時(shí)間為2t,則
七二卬,x2=v2t
V
-V=-玉-+-%-2=-匕--+-2
It2
(2)設(shè)總位移為2x,
—2、
y=---------------=--------------^―
。+胃2—+
例6.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上的點(diǎn)跡,直接記錄了
A.物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
B.物體在不一樣步刻的位置
C.物體在不一樣步間內(nèi)的位移
D.物體在不一樣步刻的速度
解析:電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是每隔0.02s在紙帶上打一種點(diǎn)。因此,根
據(jù)打在紙帶上的點(diǎn)跡,可直接反應(yīng)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。由于紙帶跟運(yùn)動(dòng)物體連在一起,打點(diǎn)計(jì)
時(shí)器固定,因此紙帶上的點(diǎn)跡就對(duì)應(yīng)地記錄了物體在不一樣步刻的位置。雖然用刻度尺量出
各點(diǎn)跡間的間隔,可懂得物體在不一樣步間內(nèi)的位移,再根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可算出物體
在不一樣步刻的速度,但這些量不是紙帶上的點(diǎn)跡直接記錄的。綜上所述,對(duì)時(shí)的選項(xiàng)為
ABo
答案:A、B
例7.如圖所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,某次試驗(yàn)中得到的一條紙帶,用毫米刻
度尺測(cè)量的狀況如圖所示,紙帶在A.C間的平均速度為m/s,在A.D間的平均速
解析:由題意知,相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02soAC間的距離為14mm=0.014m,AD間的
距離為25mm=0.025m。
_Ax
v=——
由公式At得
0.014,…,
V---------mls=0.55m/s
AC二2x0.02
0.025,
V---------m!s=0.42m/s
AD=3x0.02
答案:0.350.420.35
例8.有關(guān)加速度,下列說(shuō)法中對(duì)的的是
A.速度變化越大,加速度一定越大
B.速度變化所用時(shí)間越短,加速度一定越大
C.速度變化越快,加速度一定越大
D.速度為零,加速度一定為零
解析:由加速度的定義式可知,加速度與速度的變化量和速度變化所用的時(shí)間兩個(gè)原因有
關(guān)。速度變化越大,加速度不一定越大;速度變化所用時(shí)間越短,若速度變化量沒有確定,也
不能確定加速度一定越大。加速度是描述速度變化快慢的物理量,速度變化越快,加速度一
定越大;速度為零,并不是速度的變化量為零,故加速度不一定為零。
答案:C
例9.如圖所示是某礦井中的升降機(jī)由井底到井口運(yùn)動(dòng)的圖象,試根據(jù)圖象分析各段的運(yùn)
動(dòng)狀況,并計(jì)算各段附加速度。
解析:(1)0?2s,圖線是傾斜直線,闡明升降機(jī)是做勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)速度圖象中斜
率的物理意義可求得加速度。
(2)2s?4s,圖線是平行于時(shí)間軸的直線,闡明升降機(jī)是做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)速度圖象中
斜率的物理意義可求得加速度。
(3)4s?5s,圖線是向下傾斜的直線,闡明升降機(jī)是做勻減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)速度圖象中斜率的
物理意義可求得加速度。
答案:見解析
例10.一質(zhì)點(diǎn)從靜止開始以Im/s2的加速度勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)5s后做勻速運(yùn)動(dòng),最終
2s的時(shí)間質(zhì)點(diǎn)做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度是多大?減速運(yùn)動(dòng)直至靜止,則質(zhì)點(diǎn)勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加
速度是多大?
解析:質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程包括加速勻速減速三個(gè)階段,如圖所示。
Uo=O外yc30
ABC~D
圖示中AB為加速,BC為勻速,CD為減速,勻速運(yùn)動(dòng)的速度即為AB段的末速度,
也是CD段的初速度,這樣一來(lái),就可以運(yùn)用公式以便地求解了,
由題意畫出圖示,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知:
vB=v0+at=(0+1x5)加/s=5m/s
vc-vB=5m/s
由丫=%+G應(yīng)用于CD段(無(wú)=°)得
a=—~~-mls1=-2.5m/s2
t2
負(fù)號(hào)表達(dá)。方向與"。方向相反
答案:5m/s-2.5m/s2
闡明:處理運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題要善于由題意畫出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖解題不管是從思維
上還是解題過(guò)程的論述上都變得簡(jiǎn)潔,可以說(shuō)能起到事半功倍的作用。實(shí)際上,可以對(duì)的地
畫出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖闡明你對(duì)題目中交待的物理過(guò)程有了很清晰的認(rèn)識(shí),這是對(duì)同學(xué)們規(guī)定比較
高并且難度比較大的基本功,務(wù)必注意這一點(diǎn)。
例11.汽車以10m/s的速度在平直公路上勻速行駛,剎車后經(jīng)2s速度變?yōu)?m/s,求:
(1)剎車后2s內(nèi)前進(jìn)的距離及剎車過(guò)程中時(shí)加速度;
(2)剎車后前進(jìn)9m所用的時(shí)間;
(3)剎車后8s內(nèi)前進(jìn)的距離。
解析:(1)汽車剎車后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由可求得。,再由,可求得。
12
x=vt+—at,
⑵由h2可得9=10"廠
解得,
要注意汽車剎車后經(jīng)停下,故時(shí)間應(yīng)為lSo
(3)由(2)可知汽車經(jīng)5s停下,可見在8s時(shí)間內(nèi),汽車有3s靜止不動(dòng),因此
例12.證明
(1)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中持續(xù)相等時(shí)間(T)內(nèi)的位移之差等于一種恒量。
證明:
1
x9
n+i=(%+aT)T+-?T
因此AX=X“+1-乙(即GTz為恒量)
由此結(jié)論可用來(lái)求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,即
2.在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度。
%
tBC
r22
證明:如圖所示:
at
VB=VA+》
vc=vA+at
vA+vc_vA+vA+atat
V二=v+—
AC22A2
因此以-vAC
3.在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,某段位移中點(diǎn)位置處的速度為
證明:如圖所示:
Uo____________________0
A又C
22
vB-v0=2ax①
22
v-vB=2ax②
由①②兩式結(jié)合的:
例13.一種作勻速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),在持續(xù)相等的兩個(gè)時(shí)間間隔內(nèi),通過(guò)的位移分別是
24m和64m,每一種時(shí)間間隔為4s,求質(zhì)點(diǎn)的I初速度和加速度。
解析:勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可用多種公式描述,因而選擇不一樣的公式,所對(duì)應(yīng)的解
法也不一樣。如:
解法一:基本公式法:畫出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖,如圖所示,因題目中只波及位移與時(shí)間,故
選擇位移公式:
XIX2
BaC
12
%=+
1719
/=VA(2,)+5。(21)—3*+]。%)
將=24m、=64m,代入上式解得:
解法二:用平均速度公式:
持續(xù)的兩段時(shí)間t內(nèi)的平均速度分別為Vi=%〃=24/4m/s=6m/s
V2=x2/t=MI^mls=16m/s
B點(diǎn)是AC段的中間時(shí)刻,則
土」+Vc
vi+v6+16
2=11(加/S)
22
"=■=「2*)
得5=1根/svc=21m/s
解法三:用推論式:
由Ax=uT得
Ax40
4=/=不=2.5(根/52)
1,
項(xiàng)-v^+—at
再由2
解得:
答案:12.5
闡明:對(duì)一般的勻變速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,若出現(xiàn)相等的I時(shí)間間隔問(wèn)題,應(yīng)優(yōu)先考慮公式求解
例14.物體從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知第4s內(nèi)與第2s內(nèi)的位移之差是12m,則可
知:
A.第1s內(nèi)的位移為3m
B.第2s末的I速度為8m/s
C.物體運(yùn)動(dòng)附加速度為2m/s2
D.物體在5s內(nèi)的平均速度為15m/s
解析:本題全面考察勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用,以及掌握的純熟程度,本題波及到四個(gè)物
理量確實(shí)定,規(guī)定對(duì)這些物理量的關(guān)系能融會(huì)貫穿,并能抓住加速度這一關(guān)鍵。由題意,可
運(yùn)用先求出a。
設(shè)第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)、第4s內(nèi)的I位移分別為xl.x2、x3、x4,則
x3—x2=aT2,x4—x3=aT2因此x4—x2=2aT2故a===6m/s2
又xi=aT?/2=6義l/2=3m
第2s末的I速度V2=at2=6x2=12m/s
_at,26x25
v=-2-----------
5s內(nèi)的平均速度t=2x5=15m/s
答案:AD
例15.一滑塊由靜止開始,從斜面頂端勻加速下滑,第5s末的速度是6m/s。求:
(1)第4s末的速度;(2)頭7s內(nèi)的位移;(3)第3s內(nèi)的位移。
解析:根據(jù)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的比例關(guān)系求解。
(1)由于匕”2:匕:……=1:2:3:……
因此丫4:%=4:5
第4s末的速度為
44
=v
v4~^5=《X6M/S=4.8M/S
(2)由得前5s內(nèi)的位移為:
%=—??=—x5m=15m
22
由于西:々:£:……=12:22:33
2
因此-X7=5
前7s內(nèi)的(位移為:
(3)由(2)可得占:/=/:5一
m=0.6m
由于...=1:5:...
因此=1:5
第3s內(nèi)政(位移%==5義0.6m=3m
例16.汽車以10m/s的速度在平直公路上勻速行駛,忽然發(fā)現(xiàn)前方xm處有一輛自行車
正以4m/s的速度同方向勻速行駛,汽車司機(jī)立即關(guān)閉油門并以6m/s2的加速度做勻減速運(yùn)
動(dòng)。假如汽車恰好撞不上自行車,則x應(yīng)為多大?
解析:這是一道很經(jīng)典的追及問(wèn)題,開始階段汽車的速度大,在相似時(shí)間內(nèi)汽車的位移
不小于自行車的位移,因此它們之間的距離逐漸減小,到速度相等時(shí)距離最小,假如此時(shí)汽
車恰好沒碰上自行車,后來(lái)它們的距離就會(huì)變大,再也不會(huì)碰上了。
解法1:運(yùn)用速度相等這一條件求解。
當(dāng)汽車的速度vl和自行車的速度v2相等時(shí)兩者相距近來(lái),
vi=vo+atV2=v
當(dāng)vl=v2時(shí),即vO+at=v自,即時(shí)間為
/—V。_"10
ta-6=ls
若此時(shí)恰好相撞,則位移相等,
xi=v0t+2at2X2=v自t+x
J_
由xi=X2得vot+2at2=v自t+x
解得x=3m
因此汽車撞不上自行車的條件是:x>3m
解法2:運(yùn)用二次方程鑒別式求解
假如兩車相撞,則vOt+at2=v自t+x
帶入數(shù)據(jù)并整頓得3t2—6t+x=0
t有解即能相撞的條件是A>0
即62—4x3x>0x<3m
因此兩者不相撞日勺條件是:x>3m
例17.公共汽車由停車站從靜止出發(fā)以0.5m/s2的加速度作勻加速直線運(yùn)動(dòng),同步一輛
汽車以36km/h的不變速度從背面越過(guò)公共汽車。求:
(1)通過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間公共汽車能追上汽車?
(2)后車追上前車之前,經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間兩車相距最遠(yuǎn),最遠(yuǎn)是多少?
解析:(1)追上即同一時(shí)刻兩者處在同一位置,由于它們出發(fā)點(diǎn)相似,因此相遇時(shí)位移相似,
即
x汽=XAat2/2=vntt=2va/a=2><10/0.5=40s
(2)在汽車速度不小于公共汽車速度過(guò)程中,兩者距離逐漸增大,速度相等時(shí)距離最大,
之后公共汽車速度將不小于汽車速度,兩者距離就會(huì)減小,因此速度相等時(shí)相距最遠(yuǎn)。
貝!Jv汽=v*at=v汽t=v汽/a=10/0.5=20s
最遠(yuǎn)距離*=v汽t—at2/2=10><20-0.5x202/2=100m
例18.下列說(shuō)法中對(duì)時(shí)的是
A.同學(xué)甲用力把同學(xué)乙推倒,闡明只是甲對(duì)乙有力的作用,乙對(duì)甲沒有力的作用
B.只有有生命的物體才會(huì)施力,無(wú)生命的物體只能受到力,不會(huì)施力
C.任何一種物體,一定既是受力物體,也是施力物體
D.在幾組力的圖示中,長(zhǎng)的線段所對(duì)應(yīng)的力一定比短時(shí)線段所對(duì)應(yīng)的力大
解析:力的作用是互相的。但效果可以不一樣,故A錯(cuò)。
不管物體與否有生命,當(dāng)它與別的物體發(fā)生互相作用時(shí),它既是施力物體,同步也是受
力物體。不存在只施力不受力的物體,也不存在只受力不施力的物體,故B錯(cuò)。
自然界中的物體都不是孤立的,而是互相聯(lián)絡(luò)著的,每一種物體總會(huì)受到別的物體的作
用,是受力體,同步也對(duì)別的物體施加力的作用,又是施力體,故C對(duì)的。
在同一種標(biāo)度下,說(shuō)法D沒有錯(cuò),但在沒有指明力的標(biāo)度或采用不一樣標(biāo)度時(shí),線段日勺
長(zhǎng)度就失去了表達(dá)力的大小日勺意義,故D錯(cuò)。
答案:C
闡明:本題考察了力的概念。力是物體間的互相作用。
首先闡明了力不能脫離物體而存在,另首先闡明了力的互相性,一種物體既是施力物體,同
步也是受力物體。
(a)桿在重力作用下對(duì)A.B兩處都產(chǎn)生擠壓作用,故A.B兩點(diǎn)處對(duì)桿均有彈力,彈力
方向與接觸點(diǎn)的I平面垂直,如下圖(a)所示。
(b)桿對(duì)C.D兩處有擠壓作用,因C處為曲面,D處為支撐點(diǎn),因此C處彈力垂直其切
面指向球心,D處彈力垂直桿向上。如下圖(b)所示。
(c)擠壓墻壁且拉緊繩子,因此墻對(duì)球的彈力與墻面垂直;繩子對(duì)球的彈力沿繩斜向上。
如下圖(c)所不。
闡明:面接觸時(shí)的壓力和支持力與接觸面垂直,但不一定豎直,點(diǎn)接觸的壓力和支持力與過(guò)
切點(diǎn)的切面垂直,沿球面的半徑方向。
例20.用水平推力F=20N把一種質(zhì)量為5kg的物體壓在豎直墻壁上下滑,墻壁與物體的
動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,判斷物體所受摩擦力的方向,求摩擦力的大小。
解析:物體對(duì)墻壁的壓力FN=F=20N,所受摩擦力F'=FN=0.2X20N=4N,物體相對(duì)
于墻下滑,物體受到的摩擦力的方向向上。
答案:向上4N
闡明:物體對(duì)接觸面的壓力不一定等于物體受的重力。
例21.如圖所示,地面上疊放著A.B兩個(gè)物體,力F分別作用于A.B兩物體上時(shí),A.B靜止
不動(dòng),試分別分析A.B受到的摩擦力的狀況。
解析:(1)F作用于A物體,A相對(duì)B有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),B相對(duì)A有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故
A受到向左時(shí)靜摩擦力,其大小等于F。B受到A給它時(shí)向右的靜摩擦力,其大小也等于F。
由于A.B相對(duì)靜止,B有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),因此B受到地面給它的向左的靜摩擦力,大小也
等于F,如下圖所示。
(2)F作用于B物體上,B相對(duì)地有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故B受到地面給它的向左的靜摩擦力,
大小等于F。而A物體若受到B物體給它的摩擦力,則不也許靜止,故A.B之間沒有摩擦力
的I作用。如下圖所示。
A
答案:見解析。
闡明:在判斷物體之間有無(wú)靜摩擦力時(shí),也可以先假設(shè)兩物體之間有靜摩擦力的作用,而實(shí)
際狀況與判斷的成果不符,則無(wú)此靜摩擦力。
例22.有關(guān)兩個(gè)力的合力,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.兩個(gè)力的合力一定不小于每個(gè)分力
B.兩個(gè)力的I合力也許不不小于較小的(那個(gè)分力
C.兩個(gè)力日勺合力一定不不小于或等于兩個(gè)分力
D.當(dāng)兩個(gè)力大小相等時(shí),它們的合力也許等于分力大小
解析:設(shè)分力F1與分力F2的夾角為,根據(jù)力的平行四邊形定則,合力為F,以FLF2
為鄰邊的平行四邊形所夾的對(duì)角線,如圖所示。當(dāng)時(shí),F=F1+F2;當(dāng)時(shí),F=|F1-F2],以
上分別為合力FaI最大值和最小值。當(dāng)F1=F2且夾角時(shí),合力F=0,不不小于任何一種
分力,當(dāng)F1=F2,夾角時(shí),合力F=F1=F2,故本題的對(duì)的答案為AC。
答案:AC
例23.在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上(如圖)。假如鋼絲繩與地面的夾角
,每條鋼絲繩的拉力都是300N,求兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力。
解析:由圖可知,兩根鋼絲繩的拉力F1和F2之間的夾角為,可根據(jù)平行四邊形定則
用作圖法和解三角形法求出電線桿受到的合力。
措施一:作圖法。自。點(diǎn)引兩條有向線段OC和OD,夾角為。設(shè)定每單位長(zhǎng)度表
達(dá)100N,則0C和0D的長(zhǎng)度都是3個(gè)單位長(zhǎng)度,作出平行四邊形OCED,其對(duì)角線0E就
表達(dá)兩個(gè)拉力Fl、F2的合力F,量得0E長(zhǎng)為5.2個(gè)單位長(zhǎng)度。
因此合力F=100X5.2N=520N
用量角器量得NCOE=ZDOE=30
因此合力方向豎直向下。
措施二:計(jì)算法。先畫出力的平行四邊形,如圖所示,由于OC=OD,得到的是菱形。
連結(jié)CD.OE,兩對(duì)角線垂直且平分,OD表達(dá)300N,。在三角形中,。在力的平行四邊
形中,各線段的長(zhǎng)表達(dá)力的大小,則有,因此合力
闡明:力的合成有“作圖法"和''計(jì)算法",兩種解法各有千秋?!白鲌D法”形象直觀,一
目了然,但不夠精確,誤差大;“計(jì)算法”是用平行四邊形先作圖,再解三角形,似乎比較麻
煩,但計(jì)算成果更精確。此后我們碰到的求合力的問(wèn)題,多數(shù)都用計(jì)算法,即根據(jù)平行四邊
形定則作出平行四邊形后,通過(guò)解其中的三角形求合力。在這種狀況下作的是示意圖,不需
要很嚴(yán)格,但要規(guī)范,明確哪些該畫實(shí)線,哪些該畫虛線,箭頭應(yīng)標(biāo)在什么位置等。
例24.物體受到三個(gè)力的作用,其中兩個(gè)力的大小分別為5N和7N,這三個(gè)力的合力最
大值為21N,則第三個(gè)力的大小為多少?這三個(gè)力的合力最小值為多少?
解析:當(dāng)三個(gè)力的合力最大時(shí),這三個(gè)力一定是在同一直線上,且方向相似,即合力F合
=F1+F2+F3,貝!|F3=F合一F1-F2=9N.有關(guān)三個(gè)力的合力的最小值問(wèn)題,有些同學(xué)仍
受標(biāo)量代數(shù)求和的干擾,不能真正理解矢量運(yùn)算法則,而錯(cuò)誤地認(rèn)為合力最小值鏟合=
F1+F2—F3=3N,對(duì)的的措施應(yīng)是:看三個(gè)力的大小與否能構(gòu)成一種封閉三角形,即任取
一種力,看這個(gè)力與否處在此外兩個(gè)力的差和之間。若三個(gè)力滿足上述條件,則合力的最
小值為零;若不滿足上述條件,則合力的最小值為較小的兩個(gè)力先同方向合成,再和較大
的一種力反方向合成的合力。
答案:第三個(gè)力大小是9N,三個(gè)力合力的最小值為零。
例25.將一種力F分解為兩個(gè)分力F1和F2,則下列說(shuō)法中對(duì)時(shí)的是
A.F是物體實(shí)際受到日勺力
B.F1和F2兩個(gè)分力在效果上可以取代力F
C.物體受到F1.F2和F三個(gè)力的作用
D.F是F1和F2的合力
解析:由分力和合力具有等效性可知B對(duì)的,分力F1和F2并不是物體實(shí)際受到
的力,故A對(duì)C錯(cuò)。
答案:A.B、D
闡明:合力與分力是一種等效替代關(guān)系,在力的合成中,分力是物體實(shí)際受到的力。在力
的分解中,分力不是物體實(shí)際受到的力。
例26.如圖所示,電燈的重力G=10N,AO繩與頂板間夾角為,:B0繩水平,則A0繩所
受的拉力Fl=;BO繩所受的拉力F2=o
445
解析:先分析物理現(xiàn)象:為何繩AO、BO受到拉力呢?原因是由于OC繩的拉力產(chǎn)生了
兩個(gè)效果,一是沿AO向下的拉緊AO的分力F1;二是沿BO向左的拉緊BO繩的分力F2,畫
出平行四邊形,如圖所示,由于OC拉力等于電燈重力,因此由幾何關(guān)系得
答案:NION
闡明:將一種已知力分解,在理論上是任意的,只要符合平行四邊形定則就行,但在實(shí)際
問(wèn)題中,首先要弄清所分解的力有哪些效果,再確定各分力的方向,最終應(yīng)用平行四邊形定
則求解。
例27.在傾角的斜面上有一塊豎直放置的擋板,在擋板和斜面之間放有一種重為G=
20N光滑圓球,如圖甲所示,試求這個(gè)球?qū)π泵娴膲毫蛯?duì)擋板的壓力。
甲乙
解析:先分析物理現(xiàn)象,為何擋板和斜面受壓力呢?原因是球受到向下的重力作用,這
個(gè)重力總是欲使球向下運(yùn)動(dòng),不過(guò)由于擋板和斜面的支持,球才保持靜止?fàn)顟B(tài),因此球的重
力產(chǎn)生了兩個(gè)作用效果,如圖乙所示,故產(chǎn)生兩個(gè)分力:一是使球垂直壓緊擋板的力F1,二
是使球垂直壓緊斜面的力F2;由幾何關(guān)系得:,。F1和F2分別等于球?qū)醢搴托泵娴?/p>
壓力。
答案:,
闡明:根據(jù)力實(shí)際產(chǎn)生的效果分解是同學(xué)們應(yīng)當(dāng)掌握的一項(xiàng)很重要的措施。
例28在車廂內(nèi)光滑的水平桌面上放一小球,當(dāng)火車忽然啟動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)時(shí),相對(duì)于車
廂小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)?相對(duì)于地面小球又將怎樣運(yùn)動(dòng)?假如桌面是粗糙的,小球的運(yùn)動(dòng)狀況又
怎樣變化?
解析小球本來(lái)與車廂一起處在靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)火車忽然啟動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)時(shí),由于小球具
有慣性,還要保持本來(lái)的相對(duì)地面的靜止?fàn)顟B(tài),因此小球相對(duì)于車廂要向左運(yùn)動(dòng)。
假如此時(shí)桌面是光滑的,小球的水平方向就不受力,將相對(duì)于車廂以火車相對(duì)地面的速
度大小向相反方向運(yùn)動(dòng),只要桌面足夠大,小球的運(yùn)動(dòng)就不會(huì)停止。因而,小球相對(duì)于車廂
運(yùn)動(dòng)的距離和火車相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的距離一直是相等的,因此,小球在這一瞬間將是相對(duì)于
車廂向左運(yùn)動(dòng)的I,而相對(duì)于地面是靜止的。
假如此時(shí)桌面是粗糙的,小球雖然相對(duì)于車廂向左運(yùn)動(dòng),但由于水平方向受到了摩擦阻
力,不停地變化著小球向左的運(yùn)動(dòng)速度的大小,使得小球向左的速度越來(lái)越小,最終停止運(yùn)
動(dòng),相對(duì)于車廂保持靜止,因此小球在火車啟動(dòng)瞬間將相對(duì)于車廂向左運(yùn)動(dòng),相對(duì)于地面卻
在向右運(yùn)動(dòng)。
答案見解析。
闡明分析慣性現(xiàn)象問(wèn)題時(shí),要注意掌握對(duì)的的分析措施,一般處理此類問(wèn)題的一般
思緒為:
(1)分析物體本來(lái)處在何種狀態(tài);
(2)發(fā)生了什么特殊狀況;
(3)找到哪個(gè)物體還要保持本來(lái)的什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
(4)產(chǎn)生了什么現(xiàn)象;
(5)最終會(huì)導(dǎo)致什么樣的成果。
值得注意的是:靜止是速度為零日勺一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
例29有哪些措施可以驗(yàn)證。與F的正比例關(guān)系?
解析措施一直接驗(yàn)證
(1)比例法:驗(yàn)證:或
(2)圖象法:作一F圖象,看其與否為過(guò)原點(diǎn)的直線
措施二間接驗(yàn)證
根據(jù)本試驗(yàn)設(shè)計(jì),兩車同步運(yùn)動(dòng),同步停止,具有相似的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,由于,因此
由此可見,只要驗(yàn)證x與F時(shí)正比例關(guān)系即可。
答案見解析。
闡明這種措施可以推導(dǎo)驗(yàn)證物理學(xué)中的多種正比例關(guān)系。
例30靜止在光滑水平面上的物體,受到一種水平拉力,在力剛開始作用的瞬間,下列
說(shuō)法中對(duì)的的是
A.物體立即獲得加速度和速度
B.物體立即獲得加速度,但速度仍為零
C.物體立即獲得速度,但加速度仍為零
D.物體的速度和加速度均為零
解析由牛頓第二定律的瞬時(shí)性可知,力作用的瞬時(shí)即可獲得加速度,但無(wú)速度。
答案B
闡明力是加速度產(chǎn)生的原因,加速度是力作用的成果,加速度和力之間,具有因果
性、瞬時(shí)性、矢量性。
例31如圖所示,沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎
直方向37o角,球和車廂相對(duì)靜止,球的)質(zhì)量為1kg。(g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)
(1)求車廂運(yùn)動(dòng)附加速度并闡明車廂的運(yùn)動(dòng)狀況。
(2)求懸線對(duì)球的I拉力。
解析(1)球和車廂相對(duì)靜止,它們的速度狀況相似,由于對(duì)球的受力狀況懂得的較
多,故應(yīng)以球?yàn)檠芯繉?duì)象,球受兩個(gè)力作用:重力mg和線的拉力F,由于球隨車一起沿水平
方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故其加速度沿水平方向,合外力沿水平方向,做出平行四邊形如圖
所示。球所受的合外力為
=mgtan37
由牛頓第二定律七可求得
a=—=gtan37=7.5m/52
球的加速度為m
加速度方向水平向右。
車廂也許水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),也也許水平向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
(2)由圖示可得,線對(duì)球的拉力大小為
1x10
N=12.5N
cos370.8
答案見解析。
闡明本題解題的關(guān)鍵是根據(jù)小球的加速度方向,判斷出物體所受合外力的方向,然后
畫出平行四邊形,解其中的三角形就可求得成果。
例32如圖所示,一物體質(zhì)量為m=100kg,放于汽車上,隨車一起沿平直公路勻加速運(yùn)
動(dòng),加速度大小為,已知物體與車底板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,求物體所受的摩擦力。
解析物體隨車一起向右作勻加速運(yùn)動(dòng),其加速度水平向右,由加速度與合力方向相似
可知,此時(shí),物體所受的靜摩擦力方向必水平向右,則物體受力如圖所示,據(jù)牛頓第二定律
得。
a
在水平方向上有:
b=%=lOOxl.ON=100N。
即物體所受靜摩擦力大小為100N,方向水平向右。
答案100N水平向右
闡明(1)運(yùn)用牛頓第二定律求靜摩擦力的大小和方向較以便。
(2)同學(xué)們可以自己運(yùn)用牛頓第二定律分析一下,當(dāng)汽車剎車時(shí)(貨品在車上不滑動(dòng))時(shí),貨
品所受靜摩擦力的大小和方向。與用假設(shè)接觸面光滑法判斷靜摩擦力方向相比較,運(yùn)用牛頓
第二定律法往往會(huì)更以便!
題型1已知物體的受力狀況,求解物體的運(yùn)動(dòng)狀況
例33.質(zhì)量m=4kg的物塊,在一種平行于斜面向上的J拉力F=40N作用下,
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