物理_高考_高中教育_教育專區(qū)

1、平拋運動是曲線運動中的常見運動，而且又是一種特殊的曲線運動即勻變速曲線運動，它在 高中物理教學屮既是重點z乂是難點之一。應用平拋運動的規(guī)律解題的首先是將平拋物體的運動止確地沿兩個方向分解為兩個簡 單運動，即水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。根據(jù)運動的獨立性原理決 定了水平方向與豎直方向的兩個分運動互不影響；而分運動之間、以及分運動和合運動之間 的等吋性則是聯(lián)系各分運動、以及分運動和合運動的橋梁，所以求解平拋運動的時間成為解 決平拋運動問題的關鍵?，F(xiàn)就平拋運動川兒種典型實例的解法予以歸納，供大家參考。一、運用平拋運動基本規(guī)律求解例：一位同學從樓房的陽臺上以vo=2. 5m/s的水平

2、初速度平拋一物體，測得該物體 拋出落在樓前5m的水平地面上，若不計空氣阻力，g取10m/s2o求：樓房陽臺的高度？解析：設陽臺的高度為y,平拋物體在空中運動的吋間為t,則平拋物體在水平方向做勻速直線運動 x=vot 1 2豎直方向上是自由落體運動2將x=5m, v0=2. 5m/代入、兩式，即可求得，y = 20mo所以，陽臺高度為20m。點撥：平拋運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動.必須 明確，兩個方向的分運動是在同一時間內完成，所以時間是聯(lián)系兩個分運動的紐帶。二、已知平拋運動經過一段時間后的速度的方向或位移的方向求解例：如圖所示，質量為m = 0. 10kg的小鋼

3、球以v0=10m/s的水平速度拋出，下落 h = 5. 0m吋撞擊一鋼板，撞后速度恰好反向，則鋼板與水平面的夾角8=,剛要撞擊鋼板時小球動量的大小為(取g = 10m / s2),解析：球下落5m時的豎直分速度為:vy = y/2gh = 10w/s小球在水平方向上做勻速運動，速度為vo = 10m/s所以小球撞擊鋼板時的速度大小為：v = 10v2m/stan a 二=1方向與豎直方向夾角a的正切值：v° ,所以a=45?角市于小球是垂直撞在鋼板上，鋼板與水平成45?o其動量大小為p = mv = 72kg.m/so例：如圖ab為斜面，傾角為30°,小球從a點以初速度vo

4、水平拋岀，恰好落到b點, 求：（1）小球在空中的飛行時間？ （2） ab間的距離？解析：小球落到斜面上位移與水平方向的夾角為0 = 30°,水平方向上勻速直線運動x=vot 豎直方向上是自由落體運動位移與水平方向夾角正切值x s=abi、可的距離sin 9聯(lián)立解得:2辰3g點撥:做平拋運動小球運動到某點時速度與水平方向的夾角q和位移與水平方向夾角e 的固定關系：tana=2tan&,在特殊題冃中應用會收到意想不到的效果例：如圖所示，從傾角為b的足夠長斜面上的a點，先后將同一小球以不同的初速度 水平向右拋出。第一次初速度為vi；球落到斜面上瞬時速度方向與斜面夾角為5；第二次 初

5、速度為v2；球落到斜面上瞬時速度方向與斜面夾角為口2,不計空氣阻力，若v!v2,則 qia2 （填、=、）本題答案為：ai=a2,這里不在解析。三、運用勻變速直線運動特殊規(guī)律求解平拋運動試驗教學中數(shù)據(jù)處理比較復雜，重點利用了平拋運動在豎直方向上是口市落體 運動即勻變速直線運動的特殊規(guī)律。例：在研究平拋物體運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長/=1. 25cm,若小球在平拋運動屮先后經過的兒個位置如圖屮的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計算式為vo二(用'、g表示)，其值是o (g取 9. 8m / s2)解析：從圖中可以看出，a、b、c、d四點沿水平方向相鄰

6、兩點間的距離均為2匚 根21據(jù)平拋規(guī)律，物體在任意兩相鄰間隔所用時間為t,則有： t o由于a、b、c、d四點沿豎直方向依次相距'、22、31.平拋物體在豎直方向做自由 落體運動，而且任意兩個連續(xù)相等時間里的位移z差相等，ax = gt2=z即 j；，得 = 2 jd ,代入數(shù)據(jù)得 vo = 2v1-25x10-8 x9.8w/s = 0.7m/s點撥:平拋運動在豎直方向上是自由落體運動所以符合所有勻加速直線運動的規(guī)律，如: 任意兩個連續(xù)相等時間里的位移之差相等，=丹; 若初始位置確定在連續(xù)相等吋間內的位移之比為1:3:5:7上例中可用此規(guī)律；v =>k±2k 時間中點

7、的瞬時速度為該段吋間內的平均速度，女山本例中° 2t 。例：一位同學做平拋實驗時，只在紙上記下重垂線y方向，未在紙上記下斜槽末端位 置，并只描出如圖所示的一段平拋軌跡曲線?，F(xiàn)在曲線上取a、b兩點，用刻度尺分別量出 到y(tǒng)的距離，aaz = xi，bb，= x2，以及ab的豎直距離h,從而可求出小球拋出的初速度 乂為（）ftc. 2 v2hd.解析：設小球運動到a點的時間為下落高度為x；運動到b點的吋間為°,下落高度為乃則小球運動到a點時兀=啼】ab的豎直距離"=兒-必vo=聯(lián)立解得° y 2h ，故選b。平拋運動是較為復雜的勻變速曲線運動，有關平拋運動的命

8、題也層出不窮，但是平拋運 動在新的教材中沒有較大的變化，處理問題的方法也比較固定,所以在高考中變化較小, 2004年和2005年全國試巻出現(xiàn)的平拋運動都是與其它知識點共同考察的綜合題目，只要 我們掌握這些典型例題解法的基本方向，就可以解決此類問題，從而達到舉一反三，觸類旁 通提髙復習效率的目的。摩擦力是歷年髙考的必考內容，摩擦力的突變的考題常有出現(xiàn)，且類型多，特別 是靜摩擦力隨物體的相對運動趨勢發(fā)生變化，其大小與方向均有可能變化的情況 對應于物理過程的轉變及臨界狀態(tài)，在分析中很容易發(fā)牛失誤，在復習時應引起 高度重視，應仔細分析物體的狀態(tài)變化的過程與細節(jié)。一、靜動突變例1、長直木板的上表面的一端

9、放有一個鐵塊，木塊由水平位置緩慢一向上轉動 （即木板與地面的夾角q變大），另一端不動，則木塊受到摩擦力/隨角度q的 變化關系圖象是（甲）中的（）甲解析：（1）開始時，a =0,戶靜=0o（2）靜摩擦力的大小分析：開始一段時間，物體相對木板靜止，所受的是靜摩 擦力；緩慢豎起時，可認為物體處于平衡狀態(tài)，由的平衡關系可知，靜摩擦力大 小等于物體重力沿斜面向下的分力：。因此，靜摩擦力隨。的增大而增大，它們呈正弦規(guī)律變化。圖 線為正弦函數(shù)圖像。（3）在物體剛好要滑動而沒滑動時，“用達到最大值。a繼續(xù)增大，物體將開始滑動，靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?。且滿足：* "% o（4）開始滑動后，f箱二“叫,

10、因此，滑動摩擦力隨。的增大而減小, 呈余弦規(guī)律變化。圖線為余弦規(guī)律變化。（5）最后，“誇,"0綜上分析可知：c正確。練習：如圖乙所示，在水平桌面上放一木塊，用從零開始逐漸增大的水平拉 力f拉木塊直到沿桌面運動，在此過程中，木塊所受到的摩擦力y的大小隨拉 力f的大小變化的圖象正確的是（）解析：開始時，物體靜止不動，受靜摩擦力的作用，且滿足：二f ；當f達 到最大靜摩擦力之后，物體開始滑動，物體運動狀態(tài)發(fā)生了變化，摩擦力突變?yōu)?滑動摩擦力：嘉二妙母,二保持不變。則木塊所受到的摩擦力/的大小 隨拉力f的大小變化的圖象止確的是b o二、動靜突變例2：把一重為g的物體，用一個水平的推力f二烈

11、以為恒量，時間）壓在豎直的足夠高的平整的墻上（如圖甲所示），從r =0開始物體所受的摩擦力甲解析：首先，物體受到的動摩擦力凡二曲，隨時間的增加而從零開始增加。開始時，凡，：°，物體向下做加速運動；當入=，?時，物體的速度最大;此后f沽g ,物體做減速運動；當速度為減速為零吋，物體處于靜止。動摩擦力變?yōu)殪o摩擦力，大小突變?yōu)榕c重力大小相等。三、動動突變鄉(xiāng)例3、傳送帶以恒定的速率u = 10m/s運動，已知它與水平77面成37，,如圖所示，pq"6滋，將一個小物體無初速 /度地放在p點，小物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為"八2 叱 問當皮帶逆時針轉動時，小物體運動到q點的時

12、間為多少？解析：當物體剛放在傳送帶上時，物體的速度速度傳送帶的速度，物體所受的滑 動摩擦力方向沿斜而向下，加速度為：=10w/sj滑行時間:s =丄亦=5用滑行距離： 2當物體與傳送帶的速度相同時，由于重力的作用物體繼續(xù)加速，物體的速度大于 傳送帶的速度，摩擦力的方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏希铀俣让磭荔们叨胓 = 2沐疋 為： 因為：&2=$町=11朋 又: 所以，小物體從p點運動到0點的時間：ffys 四、靜靜突變例4. 一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力即尺、尸2和摩擦力的 作用，木塊處于靜止狀態(tài)，如圖所示，其中fi = 10n, f2=2n , 若撤去f,則木塊受到的摩擦力為

13、（）a. 10 n,方向向左b. 6 n,方向向右c. 2 n,方向向右d.零解析：當物體受戸、尺及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)吋，由平衡條件可知物 體所受的摩擦的作用大小為8n，可知最大靜摩擦力人抄。當撤去力尺后,3n二仏，物體仍處于靜止狀態(tài)，由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變，且與作用在物體上的e等大反向。五、摩擦力有無判斷例5、水平皮帶傳輸裝置如圖所示，。為主動輪，02為從動輪。當主動輪順時 針勻速轉動時，物體被輕輕地放在a端皮帶上，開始吋，物體在皮帶上滑動， 當它到達位置c后停止滑動，直到傳送到目的地b端，在傳送過程中，若皮帶 與輪不打滑，則關于物體受的摩擦力和圖中p、q

14、兩處（在0、。2連線上） 皮帶所受摩擦力的方向的止確說法是（） 在ac段物體受水平向左的滑動摩擦力，p處皮帶受向上的滑動摩擦力。 在ac段物體受水平向右的滑動摩擦力。p處皮帶受向下的滑動摩擦力。 在cb段物體不受靜摩擦力，q處皮帶受向下的靜摩擦力。 在c7?段物體受到水平向右的靜摩擦力，p、q兩處皮帶始終受向下的靜摩 擦力。a.解析：本題物體在c處是摩擦力的突變點，在此z前，物體相對皮帶有相對運 動，存在滑動摩擦力，且方向與接觸物體的相對運動方向相同，指向右方；在此 之后，物體相對皮帶無相對運動趨勢，不存在靜摩擦力；另外，主動輪與從動輪 的區(qū)別在于相對運動趨勢的差別。摩擦力的突變是由于摩擦力的

15、被動性所引起的，因此，我們要認真分析物體的運 動狀態(tài)的每一個細節(jié)，運動用牛頓第二定律或力的平衡關系求解。專題4、動量定理和動能定理典型例題【例1】如圖所示，質量皿為4. okg的木板昇放在水平面c上，木板與水平面間的動摩 擦因數(shù)門為0.24,木板右端放著質量加為1.0kg的小物塊（視為質點），它們均處于靜 止狀態(tài).木板突然受到水平向右的12ns的瞬時沖量作用開始運動，當小物塊滑離木板時， 木板的動能&為8. 0j,小物塊的動能尿為0. 50j,重力加速度取10m/s2,求：（1）瞬吋沖量作用結束吋木板的速度 幾；mr（2）木板的長度二4【解析】（1）在瞬時沖量的作用時，木板力受水平面和

16、 小物塊的摩擦力的沖量均可以忽略.取水平向右為正方向，對/由動量定理，有：i二皿“ 代入數(shù)據(jù)得：0 = 3. om/s（2）設對從對久c對昇的滑動摩擦力大小分別為尺冊、f、陥,在s上滑行 的時間為t, 離開/時/的速度為5, 的速度為/、對c位移為6、弘對a由動量定理有：一（/w氏（）t = nia vmu幾對由動理定理有：ffabt =伽ur英中由牛頓第三定律可得屜=ffab,另ffca - p 5汁皿）g對外由動能定理冇:(ffiiaffca) sa = 1/2伽"：-1/2伽"；對由動能定理有：fz sr = 1/2以：根據(jù)動量與動能之間的關系有：1i1a va =

17、j2叫eg，伽幾二42mbekb木板/的長度即相對/滑動距離的大小，故厶二s廠sr,代入放數(shù)據(jù)由以上各式可得厶二0. 50m.訓練題質量為m= ikg的小木塊（可看在質點），放在質量為的長木板的左端， 如圖所示.長木板放在光滑水平桌面上.小木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)二0.1,長木 板的長度1 = 2m.系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).現(xiàn)使小木塊從長木板右端脫離出來，可采用下列兩 種方法：（g取10m/s2）i（1）給小木塊施加水平向右的恒定外力尸作用時間z = 2s,二 ； t則尸至少多大？m（2）給小木塊一個水平向右的瞬時沖量a則沖量/至少是 多大？訓練題答案：（1） f=l. 85n（2） 1=6. 9

18、4ns【例2】在一次抗洪搶險活動中，解放軍某部隊用直升飛機搶救一重要落水物體，靜止 在空中的直升飛機上的電動機通過懸繩將物體從離飛機90m處的洪水中吊到機艙里.已知物 體的質量為80彷，吊繩的拉力不能超過1200n,電動機的最大輸出功率為12aw,為盡快把 物體安全救起，操作人員采取的辦法是，先讓吊繩以最大拉力工作一段時間，而后電動機又 以最大功率工作，當物體到達機艙前已達到最大速度.（g取10m/s2）求：（1）落水物體運動的最大速度；（2）這一過程所用的吋間.訓練題-輛汽車質量為血由靜止開始運動，沿水平地面行駛s后，達到最大速度 幾， 設汽車的牽引力功率不變，阻力是車重的斤倍，求：（1）汽

19、車牽引力的功率；（2）汽車從靜止到勻速運動的時間.【解析】先讓吊繩以最大拉力ft. = 1200川工作時，物體上升的加速度為a, 由牛頓第二定律有：日=frm mg ,代入數(shù)據(jù)得曰二5m/s2m當?shù)趵K拉力功率達到電動機最大功率幾二時，物體速度為zy由化二t.u, 得 “ =10/»/s.物體這段勻加速運動時間t = = 2s,位移s二1/2曰= 10/7/.此后功率不變，當?shù)趵K拉力斥=移時，物體達最大速度 幾二垃二15m/s.mg這段以恒定功率提升物體的時間設為z2，由功能定理有：ptrmg （/廠 s）12 12=m亦一一m u2"2代入數(shù)據(jù)得u :二5. 75s,故物體

20、上升的總時間為1二tdt2 = 7. 755.即落水物體運動的最人速度為15m/s,整個運動過程歷時7. 75s.訓練題水平推力片和場分別作用于水平面上等質量的日、力兩物體上，作用一段時間后撤去推力，物體將繼續(xù)運動一段時間后停卞，兩物體的曠f圖線如圖所示，圖中線段ab/ cd.則下列說法正確的是（）a. 許的沖量大于巧的沖量b. 片的沖量小于尸2的沖量c. 兩物體受到的摩擦力大小相等d. 兩物體受到的摩擦力大小不等答案：bc訓練題質量為2kg的小球以4m/s的初速度由傾角為30°斜面底端沿斜血向上滑行，若 上滑時的最大距離為5,則小球滑回到出發(fā)點時動能為多少？（取g二lom/f）動能

21、和動能定理、重力勢能典型例題剖析例1 一個物體從斜面上高h處由靜止滑下并緊接著在水平面上滑行一段距離后停止, 量得停止處對開始運動處的水平距離為s,如圖8-27,不考慮物體滑至斜面底端的碰撞作 用，并設斜面與水平面對物體的摩擦因數(shù)相同.求摩擦因數(shù)小思路點撥以物體為研究對象，它從靜止開始運動，最后又靜止在平面上，考查全過程 中物體的動能沒有變化，即aek=o,因此可以根據(jù)全過程屮各力的合功與物體動能的變化上 找出聯(lián)系.解題過程 設該面傾角為a,斜坡長為i,則物體沿斜面下滑時，重力和摩撩力在斜面上的功分別為 = mg? since = mgh, wfl = -“mg/ cosa 物體在平而上滑行時

22、僅有摩擦力做功，設平面上滑行距離為s2,則叫=_pmgs2.對物體在全過程中應用動能定理：zw=zek.mgl-sinanmgl-cosanmgs2=0得h_nsl-ps2=o.式中si為斜面底端與物體初位置間的水平距離.故h ha =.s2 s小結本題中物體的滑行明顯地可分為斜面與平面兩個階段，而且運動性質也顯然分別 為勻加速運動和勻減速運動.依據(jù)各階段中動力學和運動學關系也可求解本題.比較上述兩 種研允問題的方法，不難顯現(xiàn)動能定理解題的優(yōu)越性.用動能定理解題，只需抓住始、末兩 狀態(tài)動能變化，不必追究從始至末的過程中運動的細節(jié)，因此不僅適用于中間過程為勻變速 的，同樣適用于中間過程是變加速的

23、.不僅適用于恒力作用下的問題，同樣適用于變力作用 的問題.例2 質量為500t的機車以恒定的功率由靜止出發(fā)，經5min行駛2.25km,速度達到 最大值54km/h,設阻力恒定且取g=10m/s2.求：機車的功率p=?機車的速度為36km/h 時機車的加速度a=?思路點撥因為機車的功率恒定，由公式p=fv可知隨著速度的增加，機車的牽引力必定 逐漸減小，機車做變加速運動，雖然牽引力是變力，但rti w=p-t可求出牽引力做功，由動能 定理結合p=f-vm, nj'求出機車的功率.利用求岀的功率和最大速度可求阻九再根據(jù)f， v求出36km/h時的牽引力，再根據(jù)牛頓第二定律求出機車的加速度a

24、.解題過程(1)以機車為研究對象，機車從靜止出發(fā)至達速度最大值過程，根據(jù)zw=aek,有p t-f當機車達到最大速度時，f=f.所以p = f vm = f0 vm.聯(lián)立、式有p = 3,75x1o5w.由f弋可求岀機車受到的阻力f = = 2.5x104n 當機車速度v=36km/h時機車的牽引力p=p= 3.75x10 =3?5xiq4nv 10根據(jù)if=ma可得機車v=36km/h時的加速度= 2.5x10-2m/s2.f-f _ 3.75x 104 -2.5x104500x 103小結 機車以恒定功率起動，直到最大速度，屬于變力做功的問亠亠p f題.由于阻力恒定，所以機車在任一時刻運動

25、的加速度a =mv m由于速度增大導致加速度減小，汽車做加速度逐漸減小而速度逐漸變大的變加速運動此類 問題應用牛頓第二定律求解，在中學物理范圍內是無法求解的.但應用動能定理求解變力做 功，進而求解相關物理量是一種簡捷優(yōu)化的解題思路與方法.例3 輛車通過一根跨過定滑輪的繩pq提升井中質量為m的物體，如圖8 28所示： 繩的p端拴在車后的掛鉤上，q端拴在物體上，設繩的總長不變；繩的質量、定滑輪的質量 和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計.開始時，車在a點，左右兩側繩都己繃緊并且是豎直 的，左側繩繩長為h.提升時，車加速向左運動，沿水平方向從a經過b駛向c.設a到b 的距離也為h,車經過b點時的速度為vb

26、.求車由a移到b的過程中，繩q端的拉力對物 體做的功？思路點撥 汽車從a到b把物體提升的過程中，物體只受到拉力和重力的作用，根據(jù)物 體速度的變化和上升的高度，特別是汽車運動速度vb與物體上升過程中的瞬時速度關系， 應用動能定理即可求解.解題過程 以物體為研究對象，開始動能ekl=o,隨著車的加速拖動，重物上升，同時速 度在不斷增加.當車運動至b點時，左邊的繩與水平面所成角吐45。，設物體已從井底上升 高度h,此時物體速度為vq,即為收繩的速度，它等于車速沿繩子方向的一個分量，如圖8-29示vq = vb1 = vb cos45° =#畑 設汽車拉力對物體所做的功為w, aek, w-

27、mgh=mvqjtj因為物體上升高度h = -h = (v2-1) hcos&思路點撥 由題意：物體先做勻加速運動，后做勻減速運動冋到原處.整個過程屮的位 移為零，根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式，即可確定兩個力的大小關系，然后根據(jù)全過程中 兩個力做功和動能的變化即可得解.解題過程 物體從靜止受水平恒力f甲作用，做勻加速運動，經過一段時間t后的速度為此后物體受反方向水平恒力f乙作用，做勻減速運動，"字經時間t后回到原處，前后兩段時間內的位移大小相等，方向相反，所以和"噸皿冷閉2 =尹-甘封込因此f乙=3f甲.設在f甲作用下物體的位移為s,對全過程應用動能定理f甲s +

28、f乙-s=aek,代入f乙=3f 甲，f甲-s + 3f甲s二aek,所以恒力甲和乙做的功分別為1人1w甲=ft -s = -aek=-x32 = 8j,3=庁乙 s = 3f甲 s =才 x 32 = 24j.小結 本題屬多階段物理過程求功問題，運動往復性的不同階段有不同的恒力作用，運 用功能定理從整體上考證功能轉換比從力和運動關系去研究要簡便.當然此題也可根據(jù)兩個 力作用時間相同、兩個物理過程中的位移大小相等，由平均速度的大小相等找出兩者末速度 的關系求解；也可以利用v-t圖線更直觀地得到啟發(fā)，根據(jù)圖線上下方與t軸間的面積相 等求兩段加速度之比，進而求解.例5如圖8-30所示，長為l,質量

29、為ml的木板a置于光滑水平面上，在a板上表 面左端有一質量為m2的物塊b, b與a的摩擦因數(shù)為|1, a和b 起以相同的速度v向右 運動，在a與豎直墻壁碰撞過程中無機械能損失，要使b 直不從a上掉下來，v必須滿足 什么條件（用ml、m2、l、口表示）？倘若v0已知，木板b的長度l應滿足什么條件（用ml、 m2 vo、表示）?ki 8-30思路點撥a和墻壁碰撞后，a以大小為v的速度向左運動，b仍以原速向右運動.以后 的運動過程有三種可能：若ml>m2,則ml和m2最后以某一共同速度向左運動；（2）若 ml=m2,則a、b最后都停在水平面上，但不可能與墻壁發(fā)生第二次碰撞:（3）若則a將多次和墻壁碰撞、最后停在靠近墻壁處.解題過程 若ml>m2,碰撞后的總動量方向向左，以向左為正方向，系統(tǒng)ap=o,