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1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載高一物理必修 1 學(xué)問集錦及典型例題學(xué)習(xí)必備歡迎下載pa $ tj4t4$5l#táj:$flfit學(xué)習(xí)必備歡迎下載牛頓運(yùn)動定律 :二、超重和失重1. 彈簧秤是測量力的儀器,用彈簧秤來測量物體的重力;只有在物體處于平穩(wěn)時,彈簧的彈力才等于物體重力的大??;2. 超重:當(dāng)物體具有向上的加速度時,物體對支持物的壓力(或?qū)揖€的拉力)大于物體所受的重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象;由此可知 :產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件是物體具有向上的加速度,它與物體運(yùn)動速度的大小和方向無關(guān); 超重包括加速上升和減速下降兩種情形;3. 失重:當(dāng)物體具有向下的加速度時,物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖?/p>
2、體所受的重力的現(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)動速度的大小和方向無關(guān); 失重現(xiàn)象包括加速下降和減速上升兩種情形;4. 完全失重:物體對支持物的壓力(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,就產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象;如何正確懂得“超重”、“失重”的本質(zhì)超重不是重力增加,失重不是重力減小,完全失重不是重力消逝;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、關(guān)于輕繩、輕彈簧的問題1. 輕繩(
3、 1)拉力的方向肯定沿繩;( 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,看作不行伸長;(4) 彈力可作瞬時變化;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)彈力的大小遵循f kx 的關(guān)系;( 3)彈簧的 彈力不能發(fā)生突變;典型例題例 l. 在下圖甲中時間軸上標(biāo)出第2s 末,第 5s 末和第 2s,第 4s,并說明它們表示的是時間仍是時刻;解析: 如圖乙所示,第2s 末和第 5s 末在時間軸上為一點(diǎn),表示時刻甲乙第 2s 在時間軸上為一段線段,是指第1s 末到第 2s 末之間的一段時間,即其次個1s, 表示時間;第4s 在時間軸上也為一段線段,是
4、指第3s 末到第 4s 末之間的一段時間,即第 四個 ls,表示時間;答案: 見解析例 2. 關(guān)于位移和路程,以下說法中正確選項(xiàng)a. 在某一段時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的位移為零,該質(zhì)點(diǎn)不肯定是靜止的b. 在某一段時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的路程為零,該質(zhì)點(diǎn)肯定是靜止的c. 在直線運(yùn)動中,質(zhì)點(diǎn)位移的大小肯定等于其路程d. 在曲線運(yùn)動中,質(zhì)點(diǎn)位移的大小肯定小于其路程解析: 位移的大小為起始與終了位置的直線距離,而與運(yùn)動路徑無關(guān);路徑是運(yùn)動軌跡的長度;路程為零,質(zhì)點(diǎn)確定靜止;選項(xiàng)b 正確;位移為零,在這段時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)可以來回運(yùn)動回到初始位置,路程不為零,所以選項(xiàng)a 正確;位移大小在非單向直線運(yùn)動中總小學(xué)習(xí)必備歡迎下載于路程
5、,所以選項(xiàng)d 正確;直線運(yùn)動包括單向直線運(yùn)動和在直線上的來回運(yùn)動,所以選項(xiàng)c 錯誤;答案: a 、b 、d例 3. 從高為 5m 處以某一初速度豎直向下拋出一個小球,在與地面相碰后彈起,上升到高為 2m 處被接住,就在這段過程中a.小球的位移為3m,方向豎直向下,路程為7mb. 小球的位移為7m ,方向豎直向上,路程為7mc. 小球的位移為3m ,方向豎直向下,路程為3md.小球的位移為7m,方向豎直向上,路程為3m解析: 此題考查基本學(xué)問在實(shí)際問題中的應(yīng)用;懂得位移和路程概念,并按要求去確定它們;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,總路程就為7
6、m;答案: a例 4. 判定以下關(guān)于速度的說法,正確選項(xiàng)a. 速度是表示物體運(yùn)動快慢的物理量,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v1 經(jīng)過某一路標(biāo),子彈以速度v2 從槍口射出,v1 和 v2 均指平均速度;d. 運(yùn)動物體經(jīng)過某一時刻(或某一位置)的速度,叫瞬時速度,它是矢量;解析: 速度的物理意義就是描寫物體運(yùn)動的快慢,它是矢量,有大小,也有方向,故a選項(xiàng)正確; 平均速度指物體通過的位移和通過這段位移所用時間的比值,它描寫變速直線運(yùn)動的平均快慢程度,不是速度的平均值,它也是矢量,故b 選項(xiàng)不對; c 中 v1 、 v2 對應(yīng)某一位置,為瞬
7、時速度,故c 不對; d 為瞬時速度的定義,d 正確;答案: a 、d例 5. 一個物體做直線運(yùn)動,前一半時間的平均速度為就全程的平均速度為多少?假如前一半位移的平均速度為全程的平均速度又為多少?解析:( 1)設(shè)總的時間為2t,就v1 ,后一半時間的平均速度為v1 ,后一半位移的平均速度為v2 , v2 ,x1v1t, x2v2 tvx1x2 2tv1v22( 2)設(shè)總位移為2x ,xv 1 t 1 , xv 2 t 2v2x2 v 1 v 2t 1t 2v 1v 2例 6. 打點(diǎn)計時器在紙帶上的點(diǎn)跡,直接記錄了a. 物體運(yùn)動的時間b. 物體在不同時刻的位置c. 物體在不同時間內(nèi)的位移d. 物
8、體在不同時刻的速度解析: 電火花打點(diǎn)計時器和電磁打點(diǎn)計時器都是每隔0.02s 在紙帶上打一個點(diǎn);因此, 依據(jù)打在紙帶上的點(diǎn)跡,可直接反映物體的運(yùn)動時間;由于紙帶跟運(yùn)動物體連在一起,打點(diǎn)計時器固定, 所以紙帶上的點(diǎn)跡就相應(yīng)地記錄了物體在不同時刻的位置;雖然用刻度尺量出各點(diǎn)跡間的間隔, 可知道物體在不同時間內(nèi)的位移,再依據(jù)物體的運(yùn)動性質(zhì)可算出物體在不 同時刻的速度,但這些量不是紙帶上的點(diǎn)跡直接記錄的;綜上所述,正確的選項(xiàng)為ab ;答案: a 、b學(xué)習(xí)必備歡迎下載例 7. 如下列圖, 打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為 50hz ,某次試驗(yàn)中得到的一條紙帶, 用毫米刻度尺測量的情形如下列圖,紙帶在 a 、c
9、 間的平均速度為m s,在 a 、d 間的平均速度為m s, b 點(diǎn)的瞬時速度更接近于m s;解析: 由題意知,相鄰兩點(diǎn)間的時間間隔為0.02s; ac間的距離為14mm 0.014m ,ad 間的距離為25mm=0.025m ;xv由公式t 得vac0.014m / s 20.020.35m / svad0.02530.02m / s0.42 m / s答案: 0.350.420.35例 8. 關(guān)于加速度,以下說法中正確選項(xiàng)a. 速度變化越大,加速度肯定越大b. 速度變化所用時間越短,加速度肯定越大c. 速度變化越快,加速度肯定越大d. 速度為零,加速度肯定為零a解析: 由加速度的定義式vt
10、 可知,加速度與速度的變化量和速度變化所用的時間兩個因素有關(guān); 速度變化越大,加速度不肯定越大;速度變化所用時間越短,如速度變化量沒有確定, 也不能確定加速度肯定越大;加速度是描述速度變化快慢的物理量,速度變化越快,加速度肯定越大;速度為零,并不是速度的變化量為零,故加速度不肯定為零;答案: c例 9. 如下列圖是某礦井中的升降機(jī)由井底到井口運(yùn)動的圖象,試依據(jù)圖象分析各段的運(yùn)動情形,并運(yùn)算各段的加速度;解析:( 1)0 2s,圖線是傾斜直線,說明升降機(jī)是做勻加速運(yùn)動,依據(jù)速度圖象中斜率的物理意義可求得加速度a6m / s21;( 2) 2s 4s,圖線是平行于時間軸的直線,說明升降機(jī)是做勻速運(yùn)
11、動,依據(jù)速度圖象中斜率的物理意義可求得加速度a20 ;s2( 3) 4s 5s,圖線是向下傾斜的直線,說明升降機(jī)是做勻減速運(yùn)動,依據(jù)速度圖象中斜率的物理意義可求得加速度答案: 見解析a312m /;學(xué)習(xí)必備歡迎下載例 10. 一質(zhì)點(diǎn)從靜止開頭以1m2 的加速度勻加速運(yùn)動,經(jīng)5s 后做勻速運(yùn)動,最終2ss的時間質(zhì)點(diǎn)做勻減速運(yùn)動時的速度是多大.減速運(yùn)動直至靜止,就質(zhì)點(diǎn)勻減速運(yùn)動時的加速度是多大 .解析: 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動過程包括加速勻速減速三個階段,如下列圖;圖示中 ab 為加速, bc 為勻速, cd 為減速,勻速運(yùn)動的速度即為ab 段的末速度, 也是 cd 段的初速度,這樣一來,就可以利用公式便利地
12、求解了,由題意畫出圖示,由運(yùn)動學(xué)公式知:vbv0at015m / s5m / svcvb5m / s由 vv0at 應(yīng)用于 cd 段( vd0 )得av dvc t05 m / s222.5m / s2負(fù)號表示 a 方向與v0 方向相反答案: 5m/s-2.5m/s2說明: 解決運(yùn)動學(xué)問題要善于由題意畫出運(yùn)動簡圖,利用運(yùn)動簡圖解題不論是從思維上仍是解題過程的表達(dá)上都變得簡潔,可以說能起到事半功倍的作用;事實(shí)上, 能夠正確地畫出運(yùn)動簡圖說明你對題目中交待的物理過程有了很清晰的熟悉,這是對同學(xué)們要求比較高而且難度比較大的基本功,務(wù)必留意這一點(diǎn);例 11. 汽車以 l0m s 的速度在平直大路上勻速
13、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)的距離及剎車過程中的加速度;( 2)剎車后前進(jìn)9m 所用的時間;( 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,由avv0t可求得; a2m / s2 ,再由xv0t1 at 22,可求得x16m ;( 2)由xv0t1 at 22 可得910tt 2解得 t11s , t29s ;v0t010 s5s要留意汽車剎車后經(jīng)a2停下,故時間應(yīng)為1s;( 3)由( 2)可知汽車經(jīng)5s 停下,可見在8s 時間內(nèi),汽車有3s 靜止不動,因此xv0t1 at 2105125225m22例 12. 證明( 1)在
14、勻變速直線運(yùn)動中連續(xù)相等時間(t)內(nèi)的位移之差等于一個恒量;xv t1 at 2n0證明:2xn 1v0at t1 at 22學(xué)習(xí)必備歡迎下載所以xxn 1xn2at(即 at 2 為恒量)xa2由此結(jié)論可用來求勻變速直線運(yùn)動的加速度,即t2. 在勻變速直線運(yùn)動中,某段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度;證明: 如下列圖:atvbv a2vcv aatvv avcv avaatvataca222所以 v bv acvv22v0x3. 在勻變速直線運(yùn)動中,某段位移中點(diǎn)位置處的速度為22證明: 如下列圖:v22bv02ax22vvb2axvv22vb0由兩式結(jié)合的:2例 13. 一個
15、作勻速直線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn),在連續(xù)相等的兩個時間間隔內(nèi),通過的位移分別是24m 和 64m,每一個時間間隔為4s,求質(zhì)點(diǎn)的初速度和加速度;解析: 勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律可用多個公式描述,因而挑選不同的公式,所對應(yīng)的解法也不同;如:解法一:基本公式法:畫出運(yùn)動過程示意圖,如下列圖,因題目中只涉及位移與時間,故挑選位移公式:xv t1 at 21 a2xv2t1 a2t 2v t1 at 2 2 aa22將 x1 24m、 x2 64m,代入上式解得:a2.5m / s2 , va1m / s解法二:用平均速度公式:連續(xù)的兩段時間t 內(nèi)的平均速度分別為v1x1t24/ 4m / s6m / s學(xué)習(xí)必備歡迎
16、下載v2x2t64/ 4m / s16m / sb 點(diǎn)是 ac 段的中間時刻,就v1v avb 2vvavcbvvbvc 22v1v261611m / s222avcv a2 112. 5ms/得 v a1m / svc2 1m / s248解法三:用推論式:由xat 2 得ax402t 24 22.5m / s xv t1 at 21a再由2解得: v a1m / s2答案: 1 m / s2.5 m / s說明:對一般的勻變速直線運(yùn)動問題,如顯現(xiàn)相等的時間間隔問題,應(yīng)優(yōu)先考慮公式xat 2 求解例 14. 物體從靜止開頭做勻加速直線運(yùn)動,已知第 4s 內(nèi)與第 2s 內(nèi)的位移之差是12m,就
17、 可知:a. 第 1 s 內(nèi)的位移為3 mb. 第 2s 末的速度為8 ms2c. 物體運(yùn)動的加速度為2m sd. 物體在 5s 內(nèi)的平均速度為15 m s解析: 此題全面考查勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用,以及把握的嫻熟程度,此題涉及到四個物理量的確定, 要求對這些物理量的關(guān)系能融會貫穿,并能抓住加速度這一關(guān)鍵;由題意,可利用xat 2 先求出 a;設(shè)第 1 s 內(nèi)、第 2 s 內(nèi)、第 3 s 內(nèi)、第 4 s 內(nèi)的位移分別為x 1、x 2、x 3、x 4,就x4x212x3 x2 at2,x4 x3 at 2 所以 x4 x2 2at2故 a2t 2 212 6m/s2又 x 1 at2 /2 6
18、1/2 3m第 2s 末的速度v 2 at2 62 12m/sv5s 內(nèi)的平均速度答案: adat52 / 2t62525 15m/s例 15. 一滑塊由靜止開頭,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: 依據(jù)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動的比例關(guān)系求解;( 1)由于v1 : v2: v3 : 1: 2:3:所以 v4 : v54 : 5第 4s 末的速度為v4 v46m / s4.8m / s4555學(xué)習(xí)必備歡迎下載( 2)由 xvvt 得前 5s 內(nèi)的位移為:6xt5m 2215m由于 x1
19、 : x2: x3 :12 : 22 :3 322所以 x5 : x75: 7x27x715 m29.4 m27前 7s 內(nèi)的位移為:x : x55512 : 52( 3)由( 2)可得15115x15 2 x552 m0.6m由于 x1 : x3 1: 5:所以 x1 :x3 1: 5第 3s 內(nèi)的位移 x35 x150.6m3m例 16. 汽車以 10m/s 的速度在平直大路上勻速行駛, 突然發(fā)覺前方 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)立刻關(guān)閉油門并以 6m/s2 的加速度做勻減速運(yùn)動;假如汽車恰好撞不上自行車,就 x 應(yīng)為多大?解析: 這是一道很典型的追及
20、問題,開頭階段汽車的速度大,在相同時間內(nèi)汽車的位移大于自行車的位移,所以它們之間的距離逐步減小,到速度相等時距離最小,假如此時汽車恰好沒碰上自行車,以后它們的距離就會變大,再也不會碰上了;解法 1: 利用速度相等這一條件求解;當(dāng)汽車的速度v1 和自行車的速度v2 相等時二者相距最近, v1 v0 atv 2 v 自當(dāng) v 1 v2 時,即 v 0 at v 自,即時間為v自v0410ta6 1s如此時恰好相撞,就位移相等,1x1 v0t2 at2x2 v 自 t x1由 x 1 x 2 得 v0 t 解得x 3m2 at2 v 自 t x所以汽車撞不上自行車的條件是:x>3m解法 2:
21、利用二次方程判別式求解1假如兩車相撞,就v 0t2 at2 v 自 t x帶入數(shù)據(jù)并整理得3t2 6t x 0t 有解即能相撞的條件是0即 62 43x0x3m所以二者不相撞的條件是:x>3m例 17. 公共汽車由停車站從靜止動身以0.5m/s2 的加速度作勻加速直線運(yùn)動,同時一輛汽車以 36km/h 的不變速度從后面越過公共汽車;求:( 1)經(jīng)過多長時間公共汽車能追上汽車?學(xué)習(xí)必備歡迎下載( 2)后車追上前車之前,經(jīng)多長時間兩車相距最遠(yuǎn),最遠(yuǎn)是多少?解析:( 1)追上即同一時刻二者處于同一位置,由于它們動身點(diǎn)相同,所以相遇時位移相同,即x 汽 x 公at2/2 v 汽 tt 2v 公/
22、a 210/0.5 40s( 2)在汽車速度大于公共汽車速度過程中,二者距離逐步增大,速度相等時距離最大,之后公共汽車速度將大于汽車速度,二者距離就會減小,所以速度相等時相距最遠(yuǎn);就 v 汽 v 公at v 汽t v 汽/a 10/0.5 20s最遠(yuǎn)距離 x v 汽 t at2例 18. 以下說法中正確選項(xiàng)/2 1020 0.5202/2 100ma. 同學(xué)甲用力把同學(xué)乙推倒,說明只是甲對乙有力的作用,乙對甲沒有力的作用b. 只有有生命的物體才會施力,無生命的物體只能受到力,不會施力c. 任何一個物體,肯定既是受力物體,也是施力物體d. 在幾組力的圖示中,長的線段所對應(yīng)的力肯定比短的線段所對應(yīng)
23、的力大解析 :力的作用是相互的;但成效可以不同,故a 錯;不管物體是否有生命,當(dāng)它與別的物體發(fā)生相互作用時,它既是施力物體,同時也是受力物體;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;自然界中的物體都不是孤立的,而是相互聯(lián)系著的,每一個物體總會受到別的物體的作用,是受力體,同時也對別的物體施加力的作用,又是施力體,故c 正確;在同一個標(biāo)度下,說法d 沒有錯,但在沒有指明力的標(biāo)度或采納不同標(biāo)度時,線段的長度就失去了表示力的大小的意義,故d 錯;答案: c說明: 此題考查了力的概念;力是物體間的相互作用;一方面說明白力不能脫離物體而存在,另一方面說明白力的相互性,一個物體既是
24、施力物體,同時也是受力物體;例 19. 請在下圖畫出桿和球所受的彈力;( a)桿在重力作用下對a 、b 兩處都產(chǎn)生擠壓作用,故a 、b 兩點(diǎn)處對桿都有彈力,彈力方向與接觸點(diǎn)的平面垂直,如下圖(a)所示;( b)桿對 c、d 兩處有擠壓作用,因c 處為曲面, d 處為支撐點(diǎn),所以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,所以墻對球的彈力與墻面垂直;繩子對球的彈力沿繩斜向上;如下圖( c)所示;說明: 面接觸時的壓力和支持力與接觸面垂直,但不肯定豎直, 點(diǎn)接觸的壓力和支持力與過切點(diǎn)的切面垂直,沿球面的半徑方向;學(xué)習(xí)必備歡迎下載例 20. 用水
25、平推力f 20n 把一個質(zhì)量為5kg 的物體壓在豎直墻壁上下滑,墻壁與物體的動摩擦因數(shù)為0.2,判定物體所受摩擦力的方向,求摩擦力的大小;解析: 物體對墻壁的壓力fn f 20n ,所受摩擦力ffn 0.2× 20n 4n,物體相對于墻下滑,物體受到的摩擦力的方向向上;答案: 向上4n說明: 物體對接觸面的壓力不肯定等于物體受的重力;例 21. 如下列圖,地面上疊放著a 、b 兩個物體,力f 分別作用于a、b 兩物體上時, a 、b 靜止不動,試分別分析a 、b 受到的摩擦力的情形;解析:( 1) f 作用于 a 物體, a 相對 b 有向右的運(yùn)動趨勢,b 相對 a 有向左的運(yùn)動趨勢
26、,故 a 受到向左的靜摩擦力,其大小等于f; b 受到 a 給它的向右的靜摩擦力,其大小也等于 f;由于 a 、b 相對靜止, b 有向右運(yùn)動的趨勢,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 相對地有向右的運(yùn)動趨勢,故b 受到地面給它的向左的靜摩擦力,大小等于f;而 a 物體如受到b 物體給它的摩擦力,就不行能靜止,故a 、b 之間沒有摩擦力的作用;如下圖所示;答案: 見解析;說明: 在判定物體之間有無靜摩擦力時,也可以先假設(shè)兩物體之間有靜摩擦力的作用,而實(shí)際情形與判定的結(jié)果不符,就無此靜摩擦力;例 22. 關(guān)于兩個力的合力,以下說
27、法錯誤選項(xiàng)a. 兩個力的合力肯定大于每個分力b. 兩個力的合力可能小于較小的那個分力c. 兩個力的合力肯定小于或等于兩個分力d. 當(dāng)兩個力大小相等時,它們的合力可能等于分力大小學(xué)習(xí)必備歡迎下載解析: 設(shè)分力 f1 與分力 f2 的夾角為,依據(jù)力的平行四邊形定就,合力為f,以 f1、f2 為鄰邊的平行四邊形所夾的對角線,如下列圖;當(dāng)0 時, f f1 f2;當(dāng)180 時,f |f1 f2|,以上分別為合力f 的最大值和最小值;當(dāng)f1 f2 且夾角180 時,合力 f0,小于任何一個分力,當(dāng)f1 f2,夾角120 時,合力f f1 f2,故此題的正確答案為 ac ;答案: ac例 23. 在電線桿
28、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ab60,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60 ,可依據(jù)平行四邊形定就用作圖法和解三角形法求出電線桿受到的合力;方法一: 作圖法;自 o 點(diǎn)引兩條有向線段oc 和 od ,夾角為 60 ;設(shè)定每單位長度表示 100n,就 oc 和 od 的長度都是3 個單位長度,作出平行四邊形oced ,其對角線oe 就表示兩個拉力f1 、f2 的合力 f,量得 oe 長為 5.2 個單位長度;所以合力 f100× 5.2n 520n用量角器量
29、得coedoe30所以合力方向豎直向下;方法二: 運(yùn)算法;先畫出力的平行四邊形,如下列圖,由于oc od ,得到的是菱形;連結(jié) cd 、oe,兩對角線垂直且平分,od 表示 300n ,coo '30 ;在三角形oco' 中,ff cos30oo 'oc cos 301;在力的平行四邊形中,各線段的長表示力的大小,就有 2,學(xué)習(xí)必備歡迎下載f所以合力2 f1cos3023003 n519.6 n2說明: 力的合成有“作圖法”和“運(yùn)算法”,兩種解法各有千秋; “作圖法”形象直觀,一目了然,但不夠精確,誤差大;“運(yùn)算法”是用平行四邊形先作圖,再解三角形,好像比較麻煩,但運(yùn)算
30、結(jié)果更精確;今后我們遇到的求合力的問題,多數(shù)都用運(yùn)算法,即依據(jù)平行四邊形定就作出平行四邊形后,通過解其中的三角形求合力;在這種情形下作的是示意圖,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. 物體受到三個力的作用,其中兩個力的大小分別為5n 和 7n,這三個力的合力最大值為 21n ,就第三個力的大小為多少.這三個力的合力最小值為多少.解析: 當(dāng)三個力的合力最大時,這三個力肯定是在同始終線上,且方向相同,即合力f合 f1 f2 f3,就 f3 f 合 f1 f2 9n. 關(guān)于三個力的合力的最小值問題,有些同學(xué)仍受標(biāo)量代數(shù)求和的干擾,不能真正懂得矢量運(yùn)
31、算法就,而錯誤地認(rèn)為合力最小值f合 f1 f2f3 3n,正確的方法應(yīng)是:看三個力的大小是否能構(gòu)成一個封閉三角形,即任取一個力,看這個力是否處在另外兩個力的差和之間;如三個力滿意上述條件,就合力的最小值為零;如不滿意上述條件,就合力的最小值為較小的兩個力先同方向合成,再和較大的一個力反方向合成的合力;答案: 第三個力大小是9n ,三個力合力的最小值為零;例 25. 將一個力f 分解為兩個分力f1 和 f2 ,就以下說法中正確選項(xiàng)a. f 是物體實(shí)際受到的力b. f 1 和 f2 兩個分力在成效上可以取代力fc. 物體受到 f1、f2 和 f 三個力的作用d. f 是 f1 和 f2 的合力解析
32、: 由分力和合力具有等效性可知b 正確,分力f1 和 f2 并不是物體實(shí)際受到的力,故 a 對 c 錯;答案: a 、b、d說明: 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. 如下列圖,電燈的重力g 10n ,ao 繩與頂板間夾角為45 , bo 繩水平,就ao繩所受的拉力f1;bo 繩所受的拉力f2;學(xué)習(xí)必備歡迎下載解析: 先分析物理現(xiàn)象:為什么繩ao 、bo 受到拉力呢 .緣由是由于oc 繩的拉力產(chǎn)生 了兩個成效, 一是沿 ao 向下的拉緊ao 的分力 fl;二是沿 bo 向左的拉緊bo 繩的分力f2,畫出平行四邊
33、形,如下列圖,由于oc 拉力等于電燈重力,因此由幾何關(guān)系得f1gsin102n , f2g / tan10n答案: 102 n10n說明: 將一個已知力分解,在理論上是任意的,只要符合平行四邊形定就就行,但在實(shí)際問題中, 第一要弄清所分解的力有哪些成效,再確定各分力的方向,最終應(yīng)用平行四邊形定就求解;例 27. 在傾角30 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個重為g 20n 光滑圓球,如圖甲所示,試求這個球?qū)π泵娴膲毫蛯醢宓膲毫?;解析?先分析物理現(xiàn)象,為什么擋板和斜面受壓力呢.緣由是球受到向下的重力作用, 這個重力總是欲使球向下運(yùn)動,但是由于擋板和斜面的支持,球才保持靜
34、止?fàn)顟B(tài),因此球的重力產(chǎn)生了兩個作用成效,如圖乙所示,故產(chǎn)生兩個分力: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別等于球?qū)醢搴托泵娴膲毫Γ籫 tan, f2g cos; f1 和 f2 分答案: f1g tan, f2g cos說明: 依據(jù)力實(shí)際產(chǎn)生的成效分解是同學(xué)們應(yīng)當(dāng)把握的項(xiàng)很重要的方法;例 28在車廂內(nèi)光滑的水平桌面上放一小球,當(dāng)火車突然啟動向右運(yùn)動時,相對于車廂小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動.相對于地面小球又將怎樣運(yùn)動.假如桌面是粗糙的, 小球的運(yùn)動情形又如何轉(zhuǎn)變 .解析小球原先與車廂一起處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)火車突然啟動向右運(yùn)動時,由于小球具有慣性,仍要保持原先的相對地
35、面的靜止?fàn)顟B(tài),所以小球相對于車廂要向左運(yùn)動;假如此時桌面是光滑的,小球的水平方向就不受力,將相對于車廂以火車相對地面的速度大小向相反方向運(yùn)動,只要桌面足夠大,小球的運(yùn)動就不會停止;因而,小球相對于車廂運(yùn)動的距離和火車相對于地面運(yùn)動的距離始終是相等的,所以, 小球在這一瞬時將是相對于車廂向左運(yùn)動的,而相對于地面是靜止的;假如此時桌面是粗糙的,小球雖然相對于車廂向左運(yùn)動,但由于水平方向受到了摩擦阻力, 不斷地轉(zhuǎn)變著小球向左的運(yùn)動速度的大小, 使得小球向左的速度越來越小, 最終停止運(yùn)動, 相對于車廂保持靜止, 所以小球在火車啟動瞬時將相對于車廂向左運(yùn)動, 相對于地面卻在向右運(yùn)動;學(xué)習(xí)必備歡迎下載答案
36、見解析;說明分析慣性現(xiàn)象問題時,要留意把握正確的分析方法,通常解決這類問題的一般思路為:( 1)分析物體原先處于何種狀態(tài);( 2)發(fā)生了什么特別情形;( 3)找到哪個物體仍要保持原先的什么運(yùn)動狀態(tài);( 4)產(chǎn)生了什么現(xiàn)象;( 5)最終會導(dǎo)致什么樣的結(jié)果;值得留意的是:靜止是速度為零的一種運(yùn)動狀態(tài);例 29有哪些方法可以驗(yàn)證a 與 f 的正比例關(guān)系.解析方法一直接驗(yàn)證f1( 1)比例法:驗(yàn)證:f2a1f1f2a2 或 a1a2( 2)圖象法:作a f 圖象,看其是否為過原點(diǎn)的直線方法二間接驗(yàn)證依據(jù)本試驗(yàn)設(shè)計,兩車同時運(yùn)動,同時停止,具有相同的運(yùn)動時間,由于12xat2,x1a1所以 x2a2由此
37、可見,只要驗(yàn)證x 與 f 的正比例關(guān)系即可;答案見解析;說明這種方法可以推導(dǎo)驗(yàn)證物理學(xué)中的各種正比例關(guān)系;例 30靜止在光滑水平面上的物體,受到一個水平拉力,在力剛開頭作用的瞬時,以下說法中正確選項(xiàng)a. 物體立刻獲得加速度和速度b. 物體立刻獲得加速度,但速度仍為零c. 物體立刻獲得速度,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其次定律的瞬時性可知,力作用的瞬時即可獲得加速度,但無速度;答案b說明力是加速度產(chǎn)生的緣由,加速度是力作用的結(jié)果,加速度和力之間, 具有因果性、瞬時性、矢量性;例 31如下列圖,沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向 37o 角,球
38、和車廂相對靜止,球的質(zhì)量為1kg ;( g 10m/s2, sin37o=0.6 , cos37o 0.8)( 1)求車廂運(yùn)動的加速度并說明車廂的運(yùn)動情形;( 2)求懸線對球的拉力;解析( 1)球和車廂相對靜止,它們的速度情形相同,由于對球的受力情形知道的較多,故應(yīng)以球?yàn)橛懻搶ο?,球受兩個力作用: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,故其加速度沿水平方向,合外力沿水平方向,做出平行四邊形如下列圖;球所受的合外力為學(xué)習(xí)必備歡迎下載f合mg tan37由牛頓其次定律f合ma 可求得f合a球的加速度為mg tan377.5m/ s2加速度方向水平向右;車廂可能水平向右做勻
39、加速直線運(yùn)動,也可能水平向左做勻減速直線運(yùn)動;( 2)由圖示可得,線對球的拉力大小為fmg11 0n1 2. n5c o s 3 70. 8答案見解析;說明此題解題的關(guān)鍵是依據(jù)小球的加速度方向,判定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結(jié)果;例 32如下列圖,一物體質(zhì)量為m=100kg ,放于汽車上,隨車一起沿平直大路勻加速運(yùn)動,加速度大小為受的摩擦力;a1.0m / s2 ,已知物體與車底板間的動摩擦因數(shù)為0.3 ,求物體所解析物體隨車一起向右作勻加速運(yùn)動,其加速度水平向右,由加速度與合力方向相同可知, 此時,物體所受的靜摩擦力方向必水平向右,就物體受力如下列圖,
40、據(jù)牛頓其次定律得;在水平方向上有:fm a1 0 01. 0n1 0n;0即物體所受靜摩擦力大小為100n,方向水平向右; 答案100n 水平向右說明(1)利用牛頓其次定律求靜摩擦力的大小和方向較便利;( 2)同學(xué)們可以自己利用牛頓其次定律分析一下,當(dāng)汽車剎車時 (貨物在車上不滑動)時,貨物所受靜摩擦力的大小和方向;與用假設(shè)接觸面光滑法判定靜摩擦力方向相比較,利用牛頓其次定律法往往會更便利.學(xué)習(xí)必備歡迎下載題型 1已知物體的受力情形,求解物體的運(yùn)動情形例 33. 質(zhì)量 m 4kg 的物塊,在一個平行于斜面對上的拉力f 40n 作用下,從靜止開頭沿斜面對上運(yùn)動,如下列圖,已知斜面足夠長,傾角 3
41、7°,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù) 0.2,力 f 作用了 5s,求物塊在5s 內(nèi)的位移及它在5s 末的速度;( g 10m/s2,sin37° 0.6, cos37° 0.8)解析:f如圖,建立直角坐標(biāo)系,把重力mg 沿 x 軸和 y 軸的方向分解fnffgxgyggx mgsin gy mgcos y 軸fn mgcosffn mgcosx 軸由牛頓其次定律得f f gx ma即f mgcos mgsin mafmg cosmg sinam400.24100.84100.64 2.4m/s2115s 內(nèi)的位移x 2at2 2 × 2.4× 52
42、 30m5s 末的速度v at 2.4× 512m/s題型 2已知運(yùn)動情形求物體的受力情形例 34. 如下列圖,質(zhì)量為0.5kg 的物體在與水平面成300 角的拉力f 作用下,沿水平桌面對右做直線運(yùn)動,經(jīng)過0.5m 的距離速度由0.6m/s 變?yōu)?0.4m/s,已知物體與桌面間的動摩擦因數(shù) 0.1,求作用力f 的大?。唬?g 10m/s2)f300解析: 對物體受力分析,建立直角坐標(biāo)系如圖學(xué)習(xí)必備歡迎下載 v20由 vt2 2axfnf30 0fmga( vt 2 v02) /2x( 0.42 0.62) /2× 0.5 0.2m/s2負(fù)號表示加速度方向與速度方向相反,即方
43、向向左;y 軸方向fn+fsin30 ° mg fn mg fsin300f fn (mg fsin30°)x 軸方向由牛頓其次定律得fcos30° f ma即 fcos30° ( mg fsin30°) ma f m( a+ g) /( cos30° +sin30°) 0.5×( 0.2+0.1× 10)/(3 /2+0.1 × 1/2) 0.44n例 35. 馬對車的作用力為f,車對馬的作用力為t ;關(guān)于 f 和 t 的說法正確選項(xiàng) ()a. f 和 t 是一對作用力與反作用力;b. 當(dāng)馬與
44、車做加速運(yùn)動時,f>t ;c. 當(dāng)馬與車做減速運(yùn)動時,f<t ;d. 無論做什么運(yùn)動,f 和 t 的大小總是相等的;解析: 依據(jù)牛頓第三定律f 和 t 是一對作用力與反作用力,它們總是大小相等,方向相反,與物體運(yùn)動狀態(tài)無關(guān);故ad 正確;例 36. 在天花板上用豎直懸繩吊一重為g 的小球, 小球受幾個力 .這些力的反作用力是哪些力?這些力的平穩(wěn)力是哪些力?解析: 找一個力的反作用力,就看這個力的施力物體是哪個物體,反作用力肯定作用在這個物體上;對小球的受力分析如下列圖,小球受兩個力:重力g、懸掛拉力f,依據(jù)牛頓第三定律可知, 重力的施力物體是地球,那么 g 的反作用力就是物體對地球
45、的吸引力;f 的施力物體是懸繩, f 的反作用力是小球?qū)依K的拉力;小球受到的重力g 和懸繩的拉力f 正好是一對平穩(wěn)力;答案: 見解析說明:平穩(wěn)力是作用在一個物體上的力,作用力和反作用力是分別作用在兩個物體上的力;平穩(wěn)力可以是不同性質(zhì)的力,而作用力和反作用力肯定是同一性質(zhì)的力;學(xué)習(xí)必備歡迎下載例 37. 如下列圖,甲船及人總質(zhì)量為m1,乙船及人的總質(zhì)量為m2,已知 m1=2m 2,甲、乙兩船上的人各拉著水平輕繩的一端對繩施力,設(shè)甲船上的人施力為f1,乙船上的人施力 為 f2;甲、乙兩船原先都靜止在水面上,不考慮水對船的阻力,甲船產(chǎn)生的加速度大小為a1,乙船產(chǎn)生的加速度大小為a2,就 f1: f
46、2=,a1 :a2=;解析: 以繩為討論對象,它受甲船上的人所施的力 f1 和受乙船上的人所施的力 f2;由于繩的質(zhì)量為零(輕繩) ,故由牛頓第三定律得 f1=f2,由于繩對甲船上的人所施的力 f1與 f1,繩對乙船上的人所施的力 f2與 f2 分別為作用力與反作用力;故由牛頓第三定律可解本題;有牛頓第三定律可知力的大小應(yīng)滿意關(guān)系式f1 =1f,f2 =2f所以 f1 =2f/分別對甲、乙船應(yīng)用牛頓其次定律得f1 'a1m1f2 'a2m2由于 m1=2m 2所以 a1: a2=1: 2,故 f1: f2= 1: 1a1: a2=1: 2例 38. 一物體在2n 的外力作用下,
47、產(chǎn)生10cm s2 的加速度,求該物體的質(zhì)量;下面有幾種不同的求法,其中單位運(yùn)用正確、簡潔而又規(guī)范的是:mfamfamfamfa2 kga.100.2kg2nkg m s2220220kgb.0.1m sm s2kgc.0.120kg220kgd.0.1解析: 此題考查了單位制的應(yīng)用;在進(jìn)行數(shù)量運(yùn)算的同時,也要把單位帶進(jìn)運(yùn)算;帶單位運(yùn)算時, 每一個數(shù)據(jù)均要帶上單位,且單位換算要精確;也可以把題中的已知量的單位都 用國際單位表示,運(yùn)算的結(jié)果就用國際單位表示,這樣在統(tǒng)一已知量的單位后,就不必一一寫出各個量的單位,只在數(shù)字后面寫出正確單位即可;在備選的四個選項(xiàng)中a 、d 項(xiàng)均錯,b 項(xiàng)解題時過程正確
48、,但不簡潔,只有c 項(xiàng)運(yùn)算正確,且簡潔而又規(guī)范;答案: c例 39. 一個人站在體重計的測盤上,在人下蹲的過程中,指針示數(shù)變化應(yīng)是a. 先減小,后仍原b. 先增加,后仍原c. 始終不變d. 先減小,后增加,再仍原解析: 人蹲下的過程經(jīng)受了加速向下、減速向下和靜止這三個過程;在加速向下時,人獲得向下的加速度a,由牛頓其次定律得: mg fn mafn m( g a) <mg由此可知彈力fn 將小于重力mg,在向下減速時,人獲得向上的加速度a,由牛頓其次定律得:fn mg=ma學(xué)習(xí)必備歡迎下載fn m( g+a) >mg彈力 fn 將大于 mg,當(dāng)人靜止時, fn= mg答案: d說明在很多現(xiàn)實(shí)生活中,只要留心觀看, 就會看到超重或失重現(xiàn)象;例如豎直上拋的物體, 無論是上升過程仍是下降過程,都會顯現(xiàn)失重現(xiàn)象;我國用新型運(yùn)
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