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文檔簡介
1、高一物理必修 1 知識點總結(jié)高中物理必修1運動學(xué)問題是力學(xué)部分的基礎(chǔ)之一, 在整個力學(xué)中的地位是非常重要的, 本章是講運動的初步概念,描述運動的位移、速度、加速度等,貫穿了幾乎整個高中物理物體可視為質(zhì)點主要是以下三種情形:(1) 物體平動時;(2) 物體的位移遠遠大于物體本身的限度時;(3) 只研究物體的平動,而不考慮其轉(zhuǎn)動效果時。4時刻和時間(1) 時刻指的是某一瞬時,是時間軸上的一點,對應(yīng)于位置、瞬時速度、動量、動能等狀態(tài)量,通常說的 “2秒末 ”, “速度達 2m/s 時 ”都是指時刻。(2) 時間是兩時刻的間隔,是時間軸上的一段。對應(yīng)位移、路程、沖量、功等過程量通常說的 “幾秒平均速度
2、是矢量,方向與位移方向相同。第1頁共28頁平均速度的大小與物體不同的運動階段有關(guān)。v=s 是平均速度的定義式,適用于所有的運動,t(4).平均速率:物體在某段時間的路程與所用時間的比值,是粗略描述運動快慢的。平均速率是標(biāo)量。v=s 是平均速率的定義式,適用于所有的運動。t平均速度和平均速率往往是不等的,只有物體做無往復(fù)的直線運動時二者才相等。 例題評析【例 1】物體沿直線向同一方向運動,通過兩個連續(xù)相等的位移的平均速度分別為v1=10m/s和 v2=15m/s ,則物體在這整個運動過程中的平均速度是多少?【分析與解答】設(shè)每段位移為s,由平均速度的定義有 點評 一個過程的平均速度與它在這個過程中
3、各階段的平均速度沒有直接的關(guān)系,因此要根據(jù)平均速度的定義計算,不能用公式v=(v0+vt)/2 ,因它僅適用于勻變速直線運動。【例 2】一質(zhì)點沿直線ox 方向作加速運動,它離開o 點的距離 x 隨時間變化的關(guān)系為32x=5+2t(m) ,它的速度隨時間變化的關(guān)系為v=6t(m/s) ,求該質(zhì)點在t=0 到 t=2s 間的平均速度大小和t=2s 到 t=3s 間的平均速度的大小?!痉治雠c解答】 當(dāng) t=0 時,對應(yīng) x0=5m ,當(dāng) t=2s 時,對應(yīng) x2=21m ,當(dāng) t=3s 時,對應(yīng) x3=59m ,則:t=0 到 t=2s 間的平均速度大小為 點評 只有區(qū)分了求的是平均速度還是瞬時速度
4、,才能正確地選擇公式?!纠?3】一架飛機水平勻速地在某同學(xué)頭頂飛過,當(dāng)他聽到飛機的發(fā)動機聲音從頭頂正上方0 傳來時,發(fā)現(xiàn)飛機在他前上方與地面成60 角的方向上,據(jù)此可估算出此飛機的速度約為聲速的多少倍?t=2s 到 t=3s 間的平均速度大小為【分析與解答】 設(shè)飛機在頭頂上方時距人h,則人聽到聲音時飛機走的距離為:h/3 對聲音:h=v 聲 t 對飛機: 3h/3=v 飛 t解得: v 飛=v 聲 /3 0.58v聲 點評 此類題和實際相聯(lián)系,要畫圖才能清晰地展示物體的運動過程,挖掘出題中的隱含條件,如本題中聲音從正上方傳到人處的這段時間內(nèi)飛機前進的距離,求解。專題二 .加速度第2頁共28頁就
5、能很容易地列出方程 知識梳理1加速度是描述速度變化快慢的物理量。2速度的變化量與所需時間的比值叫加速度。3公式:,單位: m/s 是速度的變化率。t4加速度是矢量,其方向與的方向相同。5注意的區(qū)別和聯(lián)系。大,而不一定大,反之亦然。 例題評析【例 4】一物體做勻變速直線運動,某時刻速度大小為v1=4m/s ,1S 后速度大小為在這 1S 題中 v0=4m/s , t=1s t當(dāng) v2 與 v1 同向時,得當(dāng) v2 與 v1 反向時,得【分析與解答】根據(jù)加速度的定義,v2=10m/s ,-14m/s 11 點評 必須注意速度與加速度的矢量性,要考慮v1、 v2 的方向。【例 5】某著名品牌的新款跑
6、車擁有極好的駕駛性能,的加速時間只需要3.6s, 0 200km/h 的加速時間僅需加速過程和0 200km/h 的加速過程的平均加速度?!痉治雠c解答】:根據(jù)且故跑車在0 100km/h 的加速過程其最高時速可達 330km/h ,0 100km/h 9.9s,試計算該跑車在 0 100km/h 的t1故跑車在0 200km/h的加速過程專題三 .運動的圖線 知識梳理1.表示函數(shù)關(guān)系可以用公式,也可以用圖像。圖像也是描述物理規(guī)律的重要方法,不僅在力學(xué)中, 在電磁學(xué)中、 熱學(xué)中也是經(jīng)常用到的。 圖像的優(yōu)點是能夠形象、 直觀地反映出函數(shù)關(guān)系。第3頁共28頁2.位移和速度都是時間的函數(shù),因此描述物體
7、運動的規(guī)律常用位移一時間圖像度一時間圖像 (v 一 t 圖 )。(s t圖 )和速3. 對于圖像要注意理解它的物理意義,即對圖像的縱、橫軸表示的是什么物理量,圖線的斜率、截距代表什么意義都要搞清楚。形狀完全相同的圖線,在不同的圖像 ( 坐標(biāo)軸的物理量不同 )中意義會完全不同。 例題評析【例 6】右圖為某物體做勻變速直線運動的圖像,求:( 1)該物體 3s 末的速度。( 2)該物體的加速度。( 3)該物體前 6s 內(nèi)的位移?!痉治雠c解答】: ( 1)由圖可直接讀出3s 末的速度為6m/s。 61(3)a t 圖中圖線與 t 軸所圍面積表示位移,故位移為。 2(2)a t 圖中圖線的斜率表示加速度
8、,故加速度為 點評 這部分內(nèi)容關(guān)鍵要掌握速度-時間圖象及位移時間圖象的意義,包括載距 ,斜率 ,相交等 .第二章探究勻變速運動的規(guī)律近年高考考查的重點是勻變速直線運動的規(guī)律及v-t 圖像。本章知識較多與牛頓運動定律、電場中帶電粒子的運動等知識結(jié)合起來進行考察。 近年試題的內(nèi)容與現(xiàn)實生活和生產(chǎn)實際的結(jié)合逐步密切。專題一 :自由落體運動第4頁共28頁 知識梳理1定義:物體從靜止開始下落,并只受重力作用的運動。2規(guī)律:初速為0 的勻加速運動,位移公式:,速度公式:v=gt 23兩個重要比值:相等時間可見速度太大,不可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 點評 實際上雨滴在下落過程所受空氣阻力和其速度是有關(guān)的,速度越大所
9、受阻力也越大,落到地面之前已做勻速運動.,專題二 :勻變速直線運動的規(guī)律 知識梳理1vt=v0+at 2s=v0t+at/2 3vt=v0+2as 1常.用的勻變速運動的公式有: 222( 1)說明:上述各式有 V0 , Vt , a, s, t 五個量,其中每式均含四個量,即缺少一個量,第5頁共28頁在應(yīng)用中可根據(jù)已知量和待求量選擇合適的公式求解。式中T 表示連續(xù)相等時間的時間間隔。(2)上述各量中除 t 外其余均矢量,在運用時一般選擇取v0的方向為正方向,若該量與v0 的方向相同則取為正值,反之為負。對已知量代入公式時要帶上正負號,對未知量一般假設(shè)為正,若結(jié)果是正值,則表示與v0 方向相同
10、,反之則表示與V0 方向相反。另外,在規(guī)定 v0 方向為正的前提下,若a 為正值,表示物體作加速運動,若a 為負值,則表示物體作減速運動;若v 為正值, 表示物體沿正方向運動,若v 為負值,表示物體沿反向運動;若 s 為正值,表示物體位于出發(fā)點的前方,若S 為負值,表示物體位于出發(fā)點之后。( 3)注意:以上各式僅適用于勻變速直線運動, 包括有往返的情況, 對勻變速曲線運動和變加速運動均不成立。 例題評析【例 3】 跳傘運動員作低空跳傘表演,當(dāng)飛機離地面224 m 時,運動員離開飛機在豎2 直方向做自由落體運動.運動一段時間后,立即打開降落傘,展傘后運動員以12.5 m/s 的平均加速度勻減速下
11、降.為了運動員的安全, 要求運動員落地速度最大不得超過5 m/s.取 g=102m/s.求:(1)運動員展傘時,離地面的高度至少為多少?著地時相當(dāng)于從多高處自由落下?(2)運動員在空中的最短時間為多少?【分析與解答】 :運動員跳傘表演的過程可分為兩個階段,即降落傘打開前和打開后 .由于降落傘的作用,在滿足最小高度且安全著地的條件下,可認為 vm=5 m/s 的著地速度方向是豎直向下的,因此求解過程中只考慮其豎直方向的運動情況即可.在豎直方向上的運動情況如圖所示.22( 1)由公式vT v0 2as 可得2 第一階段: v 2gh122 第二階段: v vm 2ah2又 h1 h2 H 解式可得
12、展傘時離地面的高度至少為h299 m.設(shè)以 5 m/s 的速度著地相當(dāng)于從高處自由下落 .則(2)由公式s=v0t第一階段: h1 12at 可得:21gt12 2 第二階段: h2 vt2 1at222又 t=t1 t2解式可得運動員在空中的最短時間為= m t=8.6 s.說明: 簡要地畫出運動過程示意圖,并且在圖上標(biāo)出相對應(yīng)的過程量和狀態(tài)量,不僅能使較復(fù)雜的物理過程直觀化, 長期堅持下去, 更能較快地提高分析和解決較復(fù)雜物理問題的能力 . 【例 4】 以速度為 10 m/s 勻速運動的汽車在第 2 s末關(guān)閉發(fā)動機,以后為勻減速運動,第6頁共28頁第 3 s 在鐵軌上有甲、乙兩列列車,甲車
13、在前,乙車在后,分別以速度v1=15m/s),v2=40m/s做同向勻速運動,當(dāng)甲、乙間距為1500m 時,乙車開始剎車做勻減速運動,加速度大小為第7頁共28頁O.2m/s,問:乙車能否追上甲車?【分析與解答】 由于乙車速度大于甲車的速度, 因此,盡管乙車剎車后做勻減速直線運動,速度開始減小, 但其初始階段速度還是比甲車的大, 兩車的距離還是在減小, 當(dāng)乙車的速度減為和甲車的速度相等時, 乙車的位移大于甲車相對乙車初始位置的位移, 則乙車就一定能追上甲車,設(shè)乙車速度減為 v1=15m/s 時,用的時間為 t,則有V1=v2-att=(v2-v1)/a=125s在這段時間里乙車的位移為 5m 2
14、在該時間,(1) 2a( m/s), (2)22t240摩托車追上汽車時的速度:( 3)因為摩托車的最大速度為30m/s,所以摩托車不能一直勻加速追趕汽車。應(yīng)先勻加速到最大速度再勻速追趕。Vm at1, ( 5)( 4)2由( 4)( 5)得: t1=40/3 (秒)總結(jié):( 1)要養(yǎng)成根據(jù)題意畫出物體運動示意圖的習(xí)慣.特別對較復(fù)雜的運動,畫出草圖可使運動過程直觀,物理圖景清晰,便于分析研究.(2)要注意分析研究對象的運動過程,搞清整個運動過程按運動性質(zhì)的轉(zhuǎn)換可分為哪幾個運動階段,各個階段遵循什么規(guī)律,各個階段間存在什么聯(lián)系.(3)由于本章公式較多,且各公式間有相互聯(lián)系,因此,本章的題目??梢?/p>
15、題多解.解題時要思路開闊,聯(lián)想比較,篩選最簡捷的解題方案.解題時除采用常規(guī)的公式解析法外,圖象法、比例法、極值法、逆向轉(zhuǎn)換法(如將一勻減速直線運動視為反向的勻加速直線運動)等也是本章解題中常用的方法.第三章相互作用本章內(nèi)容是力學(xué)的基礎(chǔ), 也是貫穿于整個物理學(xué)的核心內(nèi)容。 本章從力的基本定義出發(fā), 通過研究重力、彈力、摩擦力,逐步認識力的物質(zhì)性、力的矢量性、力的相互性,并通過受第8頁共28頁力分析, 分析物體所處的狀態(tài)或從物體所處的平衡狀態(tài), 分析物體的受力情況。 物體的受力分析法是物理學(xué)重要的分析方法。 由于它的基礎(chǔ)性和重要性, 決定了這部分知識在高考中的重要地位。本章知識的考查重點是:三種常
16、見力,為每年高考必考第9頁共28頁是 1 千克的物體受到的重力是9.8 牛頓。2由彈簧秤測量:物體靜止時彈簧秤的示數(shù)為重力大小。(3)重力的方向:重力的方向總是豎直向下的,即與水平面垂直,不一定指向地心.重力是矢量。(4)重力的作用點 重心1物體的各部分都受重力作用,效果上,認為各部分受到的重力作用都集中于一點,這個點就是重力的作用點,叫做物體的重心。2重心跟物體的質(zhì)量分布、 物體的形狀有關(guān), 重心不一定在物體上。 質(zhì)量分布均勻、 形狀規(guī)則的物體其重心在物體的幾何中心上。(5)重力和萬有引力重力是地球?qū)ξ矬w萬有引力的一個分力, 萬有引力的另一個分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力,同一物體在地球上不
17、同緯度處的向心力大小不同,但由此引起的重力變化不大,一2 般情況可近似認為重力等于萬有引力,即:mg=GMm/R 。除兩極和赤道外,重力的方向并不指向地心。重力的大小及方向與物體的運動狀態(tài)無關(guān), 在加速運動的系統(tǒng)中, 例如: 發(fā)生超重和失重的現(xiàn)象時,重力的大小仍是 mg7彈力1產(chǎn)生條件:(1) 物體間直接接觸;(2) 接觸處發(fā)生形變 (擠壓或拉伸 )。2彈力的方向:彈力的方向與物體形變的方向相反,具體情況如下:(1) 輕繩只能產(chǎn)生拉力,方向沿繩指向繩收縮的方向.(2) 彈簧產(chǎn)生的壓力或拉力方向沿彈簧的軸線。(3) 輕桿既可產(chǎn)生壓力,又可產(chǎn)生拉力,且方向沿桿。3彈力的大小彈力的大小跟形變量的大小
18、有關(guān)。1 彈簧的彈力, 由胡克定律F=kx,k 為勁度系數(shù), 由本身的材料、 長度、截面積等決定,x 為形變量,即彈簧伸縮后的長度L 與原長 Lo 的差: x=|L-L0| ,不能將 x 當(dāng)作彈簧的長度2 一般物體所受彈力的大小,應(yīng)根據(jù)運動狀態(tài),利用平衡條件和牛頓運動定律計算,例L2小車的例子就說明這一點。 例題評析【例 1】下列關(guān)于力的說法中,正確的是()A 只有相互接觸的兩物體之間才會產(chǎn)生力的作用B力是不能離開物體而獨立存在的,一個力既有施力物體,又有受力物體C一個物體先對別的物體施加力后,才能受到反作用力D物體的施力和受力是同時的【分析與解答】力是物體間的相互作用,不一定發(fā)生在直接接觸的
19、物體間,直接接觸而發(fā)生的作用叫接觸力,如彈力、摩擦力;通過場發(fā)生的作用叫場力,如重力、電場力、磁場力2摩擦力的方向:等。物體的施力和受力不分先后,總是同時的。正確答案為B 、 D【例 2】關(guān)于物體的重心,以下說法正確的是A 物體的重心一定在該物體上B形狀規(guī)則的物體,重心就在其中心處第10頁共28頁C用一根懸線掛起的物體靜止時,細線方向一定通過物體的重心D重心是物體上最重的一點【分析與解答】重心是物體各部分的重力的合力的作用點,薄板物體的重心位置可以用懸掛法確定, 其他形狀的物體重心位置也可以用懸掛法想象的討論。重心不一定在物體上,也當(dāng)然不是物體中最、重的一點,故AB 錯, (如一根彎曲的桿,其
20、重心就不在桿上)用懸線掛起物體處于靜止時,由二力平衡原理知細線拉力必與重力等大、反向、共線,故C 正確?!纠?3】如圖所示,小車上固定一根折成角的曲桿,桿的另一端一固定一質(zhì)量為m 的球,則當(dāng)小車靜止時和以加速度a 向右加速運動時桿對球的彈力大小及方向如何?【分析與解答】 當(dāng)小車靜止時,根據(jù)物體平衡條件可知,桿對球的彈力方向豎直向上,大小等于 mg。當(dāng)小車加速運動時,設(shè)小球受的彈力F 與豎直方向成角,如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律,有:Fsin =maFcos=mg22 解得:可見,桿對球彈力的方向與加速度大小有關(guān),只有當(dāng)加速度a=gtan 、且方向向右時,桿對球的彈力才沿著桿;否則不沿桿的方向。(
21、4) 面與面、點與面接觸的壓力或支持力的方向總垂直于接觸面,指向被壓或被支持的物體,如圖所示,球和桿所受彈力的示意圖。專題二 :摩擦力 知識梳理摩擦力有滑動摩擦力和靜摩擦力兩種,它們的產(chǎn)生條件和方向判斷是相近的。1產(chǎn)生的條件:(1) 相互接觸的物體間存在壓力;(2) 接觸面不光滑;(3) 接觸的物體之間有相對運動(滑動摩擦力 )或相對運動的趨勢(靜摩擦力 )。注意:不能絕對地說靜止物體受到的摩擦力必是靜摩擦力,運動的物體受到的摩擦力必是滑動摩擦力。 靜摩擦力是保持相對靜止的兩物體之間的摩擦力,受靜摩擦力作用的物體不一定靜止?;瑒幽Σ亮κ蔷哂邢鄬瑒拥膬蓚€物體之間的摩擦力,受滑動摩擦力作用的兩個
22、物體不一定都滑動。沿接觸面的切線方向(即與引起該摩擦力的彈力的方向垂直),與物體相對運動(或相對:運動趨勢 )的方向相反。例如:靜止在斜面上的物體所受靜摩擦力的方向沿接觸面 (斜面 )向上。注意:相對運動是以相互作用的另一物體為參考系的運動,與以地面為參考系的運動不同,故摩擦力是阻礙物體間的相對運動,其方向不一定與物體的運動方向相反。例如:站在公共汽車上的人,當(dāng)人隨車一起啟動 (即做加速運動 )時,如圖所示,受重力 G、支持力 N 、靜摩擦力 f的作用。當(dāng)車啟動時,人相對于車有向后的運動第11頁共28頁趨勢,車給人向前的靜摩擦力作用;此時人隨車向前運動,受靜摩擦力方向與運動方向相同。3摩擦力的
23、大小:(1) 靜摩擦大小跟物體所受的外力及物體運動狀態(tài)有關(guān),只能根據(jù)物體所處的狀態(tài)(平衡或加速) 由平衡條件或牛頓定律求解。 靜摩擦力的變化存在一個最大值 -最大靜摩擦力, 即物體將要開始相對滑動時摩擦力的大小 (最大靜摩擦力與正壓力成正比 )。(2) 滑動摩擦力與正壓力成正比,即為動摩擦因數(shù),與接觸面材料和粗糙程度有關(guān);N 指接觸面的壓力,并不總等于重力。 例題評析【例 4】如下圖所示,拉力 F 使疊放在一起的A 、 B 兩物體以共同速度沿 F 方向做勻速直線運動,則()A 甲、乙圖中 A 物體均受靜摩擦力作用,方向與F 方向相同。B甲、乙圖中 A 物體均受靜摩擦力作用,方向與,方向相反C甲
24、、乙圖中 A 物體均不受靜摩擦力作用D甲圖中 A 物體不受靜摩擦力作用,乙圖中A 物體受靜摩擦力作用,方向與 F 方向相同【分析與解答】 : 假設(shè)甲圖中 A 物體受靜摩擦力作用,則它在水平方向上受力不平衡,將不可能隨 B 物體一起做勻速直線運動,所以 A 物體不受靜摩擦力作用, 這樣就排除了 A 、B兩項的正確性 c、D 兩項中哪個正確,由乙圖中A 物體是否受靜摩擦力判定假設(shè)乙圖中A 物體不受靜摩擦力作用,則它將在其重力沿斜面的分力作用下向下滑不能隨B 物體保持沿斜面向上的勻速直線運動因此乙圖中A 物體一定受靜摩擦力作用,且方向與F 方向相同, c 項是不正確的答案: D專題三 :力的合成與分
25、解 知識梳理1力的合成利用一個力 (合力 )產(chǎn)生的效果跟幾個力 (分力 )共同作用產(chǎn)生的效果相同,而做的一種等效替代。力的合成必須遵循物體的同一性和力的同時性。(1)合力和分力 :如果一個力產(chǎn)生的效果跟幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同, 這個力就叫那幾個力的合力,那幾個力就叫這個力的分力。合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系, 即一個力若分解為兩個分力, 在分析和計算時, 考慮了兩個分力的作用,就不可考慮這個力的作用效果了;反過來,若考慮了合力的效果,也就不能再去重復(fù)考慮各個分力的效果。( 2)共點力物體同時受幾個力作用,如果這些力的作用線交于一點,這幾個力叫共點力。如圖 (a)所示,為一金屬桿置于光滑
26、的半球形碗中。桿受重力及A 、 B 兩點的支持力三個力的作用;N1 作用線過球心,N2作用線垂直于桿,當(dāng)桿在作用線共面的三個非平行力作第12頁共28頁用下處于平衡狀態(tài)時,這三力的作用線必匯于一點,所以重力G 的作用線必過N1 、N2 的交點 0;圖 (b) 為豎直墻面上掛一光滑球,它受三個力:重力、墻面彈力和懸線拉力,由于球光滑,它們的作用線必過球心。(3)力的合成定則:1 平行四邊形定則:求共點力F、 F 的合力,可以把表示F、 121F2 的線段為鄰邊作平行四邊形,它的對角線即表示合力的大小和方向,如圖a。2三角形定則:求F1、 F2 的合力,可以把表示F1、 F2 的有向線段首尾相接,
27、從 F1 的起點指向F2 的末端的有向線段就表示合力F 的大小和方向, 如圖b。2力的分解(1) 在分解某個力時,要根據(jù)這個力產(chǎn)生的實際效果或按問題的需要進行分解(2) 有確定解的條件:已知合力和兩個分力的方向,求兩個分力的大小(有唯一解 )已知合力和一個分力的大小與方向,求另一個分力的大小和方向(有一組解或兩組解)已知合力、一個分力F1 的大小與另一分力F2 的方向,求F1 的方向和F2 的大小 (有兩個或唯一解 )(3) 力的正交分解:將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法利用力的正交分解法可以求幾個已知共點力的合力,它能使不同方向的矢量運算簡化為同一直線上的矢量運算力的分解問題的關(guān)鍵
28、是根據(jù)力的作用效果, 畫出力的平行四邊形, 接著就轉(zhuǎn)化為一個根據(jù)知邊角關(guān)系求解的幾何問題。3、處理力的合成與分解問題的方法1力的圖示法:按力的圖示作平行四邊形,然后量出對角線的長短并找出方向2代數(shù)計算法:由正弦或余弦定理解三角形求解3正交分解法:將各力沿互相垂直的方向先分解,然后求出各方向的合力,再合成4多邊形法:將各力的首尾依次相連,由第一個力的始端指向最后一個力的尾端的有向線段表示合力的大小和方向 例題評析【例 5】在傾角為的斜面上,放一質(zhì)量為m 的光滑小球,小球被豎直的木板擋住,則球?qū)π泵娴膲毫?)【分析與解答】:小球的重力產(chǎn)生兩個效果:水平擠壓木板;垂直斜面方向壓緊斜面故可第13頁共
29、28頁將重力沿水平方向和垂直斜面方向分解為Fl、F2 如右圖所示, 根據(jù)平行四邊形定則,可得:F=mg/cos 答案: C【例 6】分解一個力,若已知它的一個分力的大小和另一個分力的方向,以下正確的是()A 只有唯一組解B一定有兩組解C可能有無數(shù)組解D可能有兩組解專題四 :受力分析 知識梳理受力分析就是把研究對象在給定物理環(huán)境中所受到的力全部找出來,并畫出相應(yīng)受力圖。1受力分析的依據(jù)(1) 依據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和性質(zhì)特點,每種力的產(chǎn)生條件提供了其存在的可能性,由于力的產(chǎn)生原因不同,形成不同性質(zhì)的力,這些力又可歸結(jié)為場力和接觸力,接觸力(彈力和摩擦力 )的確定是難點,兩物體直接接觸是產(chǎn)生彈力、摩
30、擦力的必要條件,彈力產(chǎn)生原因是物體發(fā)生形變,而摩擦力的產(chǎn)生,除物體間相互擠壓外,還要發(fā)生相對運動或相對運動趨勢。(2) 依據(jù)作用力和反作用力同時存在,受力物體和施力物體同時存在。一方面物體所受的每個力都有施力物體和它的反作用力,找不到施力物體的力和沒有反作用力的力是不存在的;另一方面, 依據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系, 可靈活變換研究對象, 由作用力判斷出反作用力。(3) 依據(jù)物體所處的運動狀態(tài):有些力存在與否或者力的方向較難確定,要根據(jù)物體的運動狀態(tài),利用物體的平衡條件或牛頓運動定律判斷。2受力分析的程序(1) 根據(jù)題意選取研究的對象選取研究對霖豹原慰是要使對留題懿研窮盡量藩侵j 研究對象可以是
31、單個物體或物體的某一部分,也可以是由幾個物體組成的系統(tǒng)(2) 把研究對象從周圍的物體中隔離出來,為防止漏掉某個力,要養(yǎng)成按一般步驟分析的好習(xí)慣 一般應(yīng)先分析重力;然后環(huán)繞物體一周,找出跟研究對象接觸的物體,并逐個分析這些物體對研究對象的彈力和摩擦力;最后再分析其他場力(電場力、磁場力 )等(3) 每分析一個力, 都要想一想它的施力物體是誰,這樣可以避免分析出某些不存在的力豎直上拋的物體并不受向上的推力,而剎車后靠慣性滑行的汽車也不受向前的“沖力 ”如第14頁共28頁(4) 畫完受力圖后要進行定性檢驗,看一看根據(jù)你畫的受力圖,物體能否處于題目中所給的運動狀態(tài)3受力分析的注意事項(1) 只分析研究
32、對象所受的力,不分析研究對象對其他物體所施的力(2) 只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力(3) 每分析一個力,都應(yīng)找出施力物體(4) 合力和分力不能同時作為物體所受的力4受力分析的常用方法:隔離法和整體法(1)隔離法為了弄清系統(tǒng) (連接體 )運用隔離法解題的基本步驟是:1明確研究對象或過程、狀態(tài);2將某個研究對象、某段運動過程或某個狀態(tài)從全過程中隔離出來;3畫出某狀態(tài)下的受力圖或運動過程示意圖;4選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解(2)整體法當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)如圖所示,斜面小車 M 靜止在光滑水平面上,一邊緊貼墻壁。若再在斜面上加一物體 m,且 M 、 m 相對靜止,試分析小車受哪幾個力的作用【分析與
33、解答】對 M 和 m 整體分析,它們必受到重力和地面支持力,由于小車靜止,由平衡條件知墻面對小車必?zé)o作用力。以小車為研究對象,如圖所示,它受四個力:重力Mg,地面的支持力FN, m 對它的壓力 F2 和靜摩擦力f,由于 m 靜止,可知f 和 FN 的合力必豎直向下?!菊f明】M 與墻有接觸,但是否有擠壓,應(yīng)由M 和 m 的狀態(tài)決定。若加速度為a,則墻對 M 就有彈力作用,彈力FN 水平 .【注意】為防止丟力,在分析接觸力時應(yīng)繞研究對象觀察一周,m 沿M加速下滑,對每個接觸點要逐一分第15頁共28頁析。不能把作用在其它物體上的力錯誤地認為通過力的傳遞作用在研究對象上。出受力示意圖。畫圖時要標(biāo)清力的
34、方向,對不同的力標(biāo)示出不同的符號。正確畫【例 8】如圖所示,質(zhì)量為m,橫截面為直角三角形的物塊ABC ,AB 邊靠在豎直墻面上, F 是垂直于斜面 BC 的推力,現(xiàn)物塊靜止不動,則摩擦力的大小為 _。【分析與解】:物塊 ABC 受到重力、墻的支持力、摩擦力及推力四個力作用而平衡,由平衡條件不難得出靜摩擦力大小為。C專題五 :共點力作用下物體的平衡 知識梳理1共點力的判別:同時作用在同一物體上的各個力的作用線交于一點就是共點力。這里要注意的是 “同時作用 ”和“同一物體 ”兩個條件,而“力的作用線交于一點”和 “同一作用點 ”含義不同。 當(dāng)物體可視為質(zhì)點時, 作用在該物體上的外力均可視為共點力:
35、 力的作用線的交點既可以在物體 ,2平衡狀態(tài):對質(zhì)點是指靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài),對轉(zhuǎn)動的物體是指靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。(1) 二力平衡時,兩個力必等大、反向、共線;(2) 三力平衡時,若是非平行力,則三力作用線必交于一點,三力的矢量圖必為一閉合三角形;(3) 多個力共同作用處于平衡狀態(tài)時,這些力在任一方向上的合力必為零;(4) 多個力作用平衡時,其中任一力必與其它力的合力是平衡力;(5) 若物體有加速度,則在垂直加速度的方向上的合力為零。3平衡力與作用力、反作用力共同點: 一對平衡力和一對作用力反作用力都是大小相等、 方向相反, 作用在一條直線上的兩個力。【注意】一個力可以沒有平衡力,但
36、一個力必有其反作用力。作用力和反作用力同時產(chǎn)生、 同時消失; 對于一對平衡力, 其中一個力存在與否并不一定影響另一個力的存在。4正交分解法解平衡問題正交分解法是解共點力平衡問題的基本方法,其優(yōu)點是不受物體所受外力多少的限制。解題依據(jù)是根據(jù)平衡條件,將各力分解到相互垂直的兩個方向上。正交分解方向的確定:原則上可隨意選取互相垂直的兩個方向;但是,為解題方便通常第16頁共28頁的做法是: 使所選取的方向上有較多的力;選取運動方向和與其相垂直的方向為正交分解的兩個方向。 在直線運動中, 運動方向上可以根據(jù)牛頓運動定律列方程, 與其相垂直的方向上受力平衡, 可根據(jù)平衡條件列方程。 使未知的力特別是不需要
37、的未知力落在所選取的方向上,從而可以方便快捷地求解。解題步驟為:選取研究對象一受力分析一建立直角坐標(biāo)系一找角、分解力一列方程一求解。 例題評析【例 9】如圖所示,一個半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 點為其球心,碗的)【分析與解答】質(zhì)量為 m1 的小球受力情況:重力m1g,方向向下;碗對小球的支持力N,方向沿半徑方向斜向上;繩對小球的拉力T,沿繩子方雨斜向上。利用分解法或合成法處理三力平衡,并考慮T=m2g ,得 m2/m1=3/3 。【答案】 A【說明】(1) 解答本題只需由平時掌握的隔離體法,分別對m1mz 進行受力分析。由平衡條件和牛頓第三定律即可求解。(2) 力的合成與分解也是解此題
38、的核心之一。專題六動態(tài)平衡問題分析 知識梳理1所謂動態(tài)平衡問題是指通過控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化,而在這個過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)中2圖解分析法對研究對象在狀態(tài)變化過程中的若干狀態(tài)進行受力分析, 依據(jù)某一參量的變化, 在同一圖中做出物體在若干狀態(tài)下力的平衡圖 (力的平行四邊形 ),再由動態(tài)力的四邊形各邊長度變化及角度變化確定力的大小及方向的變化情況動態(tài)平衡中各力的變化情況是一種常見類型 總結(jié)其特點有: 合力大小和方向不變; 一個分力的方向不變,分析另一個分力方向變化時兩個分力大小的變化情況用圖解法具有簡單、直觀的優(yōu)點 例題評析【例 15】如圖所示,滑輪本身的質(zhì)量忽略不
39、計,滑輪軸。安在一根輕木桿 B 上,一根輕繩Ac 繞過滑輪, A 端固定在墻上,且繩保持水平,C端下面掛一個重物,B0 與豎直方向夾角=45。,系統(tǒng)保持平衡。若保持滑輪的位置不變,改變的大小,則滑輪受到木桿的彈力大小變化情況是()A 只有角變小,彈力才變大第17頁共28頁B只有角變大,彈力才變大C不論角變大或變小,彈力都變大D不論角變大或變小,彈力都不變【分析與解答】 輕木桿 B 對滑輪軸 0 的彈力不一定沿著輕木桿 B 的線度本身,而應(yīng)當(dāng)是根據(jù)滑輪處于平衡狀態(tài)來進行推斷,從而得出其方向和大小。TA=Tc=G 0 TA 和 Tc 夾角 90 不變,所以 TA 和 TC 對滑輪作用力不變。而滑輪
40、始終處于平衡,所以輕木桿 B 對滑輪作用力不變。即與無關(guān),選項D 正確?!敬鸢浮?D專題七 :實驗:互成角度的兩個力的合成 知識梳理1實驗?zāi)康尿炞C平行四邊形定則2驗證原理如果兩個互成角度的共點力F。、 F。作用于橡皮筋的結(jié)點上,與只用一個力F作用于橡皮筋的結(jié)點上,所產(chǎn)生的效果相同(橡皮條在相同方向上伸長相同的長度),那么, F就是 F1和 F2 的合力。根據(jù)平行四邊形定則作出兩共點力F1 和 F2 的合力 F 的圖示,應(yīng)與F的圖示等大同向。3實驗器材方木板一塊;白紙;彈簧秤(兩只 );橡皮條;細繩套(兩個 );三角板;刻度尺;圖釘(幾個 );細芯鉛筆。4實驗步驟用圖釘把白紙釘在方木板上。把方木
41、板平放在桌面上,用圖釘把橡皮條的一端固定在A 點,橡皮條的另一端拴上兩個細繩套。 (固定點 A 在紙面外 )用兩只彈簧秤分別鉤住細繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長, 結(jié)點到達某一位置o(如圖 1 133 所示 )。 (位置 0 須處于紙面以內(nèi) )用鉛筆描下結(jié)點 0 的位置和兩條細繩套的方向,并記錄彈簧秤的讀數(shù)。從力的作用點 (位置 o)沿著兩條繩套的方向畫直線,按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧秤的拉力 F,和 F:的圖示,并用平行四邊形定則作出合力F 的圖示。只用一只彈簧秤通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置 o,記下彈簧秤的讀數(shù)和細繩的方向。用刻度尺從。點按同樣標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧
42、秤的拉力 F的圖示。比較力 F的圖示與合力F 的圖示,看兩者是否等長,同向。改變兩個力 F1 和 F2 的大小和夾角,再重復(fù)實驗兩次。5注意事項不要直接以橡皮條端點為結(jié)點,可拴一短細繩再連兩細繩套,以三繩交點為結(jié)點,應(yīng)使結(jié)點小些,以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點O 的位置。不要用老化的橡皮條, 檢查方法是用一個彈簧秤拉橡皮條,要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長度看彈簧秤讀數(shù)有無變化。A 點應(yīng)選在靠近木板上邊中點為宜,以使。點能確定在紙的上側(cè),結(jié)點O的定位要力第18頁共28頁求準(zhǔn)確,同一次實驗中橡皮條拉長后的結(jié)點位置0 必須保持不變。彈簧秤在使用前應(yīng)將其水平放置,然后檢查、校正零點。將兩彈簧秤互相鉤著水平拉伸
43、,選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧秤使用。施加拉力時要沿彈簧秤軸線方向,并且使拉力平行于方木板。使用彈簧秤測力時,拉力適當(dāng)?shù)卮笠恍?。畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度, 盡量使圖畫得大一些, 要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形。特別說明:1實驗采用了等效的方法:實驗中,首先用兩只彈簧秤通過細繩互成角度地拉一端固定的橡皮條, 使細繩的結(jié)點延伸至某一位置O,再用一只彈簧秤拉橡皮條,并使其結(jié)點位置相同,以保證兩只彈簧秤的拉力的共同作用效果跟原來一只彈簧秤的拉力的效果相同,若按平行四邊形定則求出的合力的大小和方向跟第二次一只彈簧秤的拉力的大小和方向完全相同,或者誤差很小,這就驗證了互成角度的共點力合成
44、的平行四邊形定則的正確性。2在做到兩共點力F1、F2 與 F等效的前提下,準(zhǔn)確做出F1 和 F2 的圖示,用平行四邊形定則做出其合力 F 的圖示,以及 F的圖示是本實驗成功的關(guān)鍵,為此,要求F1、 F2 的大小方向,須記錄準(zhǔn)確,做圖示時要選擇合適的標(biāo)度,以使所做平行四邊形盡量大,畫平行四邊形的平行線時,要用兩只三角板或一只三角板和一把直尺,嚴格作圖。3實驗誤差的來源與分析本實驗誤差的主要來源除彈簧測力計本身的誤差外,還出現(xiàn)讀數(shù)誤差、作圖誤差。 因此,讀數(shù)時眼睛一定要正視,要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄,兩力的對邊一定要平行,兩個分力F1、 F2 問夾角越大,用平行四邊形作用得出的合力F 的誤差就越
45、大,所以,實驗中不0 要把 取得太大。本實驗允許的誤差范圍是:力的大小 F, F與 F 的夾角。 例題評析【例 10】 在做 “驗證力的平行四邊形定則”實驗時,橡皮條的一端固定在木板上,用兩個彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定的O 點。以下操作中錯誤的是()A 同一次實驗過程中,O 位置允許變動B實驗中,彈簧秤必須保持與木板平行,讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度C實驗中,先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤的大小和方向,把橡皮條另一端拉到0 點D實驗中,把橡皮條的另一端拉到。點時,兩個彈簧秤之間夾角應(yīng)取90。,以便于算出合力大小【分析與解答】在同一次實驗中兩個力F。和 F2 的作用效果與一個力F的作用效果相同,這個力 F才是 F,與F2 的合力,這個作用效果相同與否就是通過兩次拉橡皮條時結(jié)點位置是否達到同一個位置來體現(xiàn)的,所以在同一次實驗過程中,結(jié)點0 的位置不允許變動, A選項是錯誤的; 為使實驗結(jié)果準(zhǔn)確,實驗時, 彈簧秤必須保持與木板平行,讀數(shù)時眼睛必須正視彈簧秤的刻度,所以選項B 是正確的;由力的平行四邊形定則可知如果在實驗中先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程,那么另一彈簧秤不論沿什么方向再加一個力拉結(jié)點,則第一個彈簧秤的拉力就超過它的量程,不能再繼續(xù)實驗了。所以必須同時
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