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文檔簡介
1、第一章運(yùn)動的描述運(yùn)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(yùn)動的初步概念,描述運(yùn)動的位移、速度、加速度等,貫穿了幾乎整個高中物理內(nèi)容,盡管在前幾年高考中單純考運(yùn)動學(xué)題目并不多,但力、電、磁綜合問題往往滲透了對本章知識點(diǎn)的考察。近些年高考中圖像問題頻頻出現(xiàn),且要求較高,它屬于數(shù)學(xué)方法在物理中應(yīng)用的一個重要方面。內(nèi)容要點(diǎn)課標(biāo)解讀認(rèn)識運(yùn)動1 理解參考系選取在物理中的作用,會根據(jù)實(shí)際選定2 認(rèn)識質(zhì)點(diǎn)模型建立的意義,能根據(jù)具體情況簡化為質(zhì)點(diǎn)時(shí)間時(shí)刻3 街道時(shí)間和時(shí)刻的區(qū)別和聯(lián)系4 理解位移的概念,了解路程與位移的區(qū)別5 知道標(biāo)量和矢量,位移是矢量,時(shí)間是標(biāo)量6 了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)
2、器原理,理解紙帶中包含的運(yùn)動信息物體運(yùn)動的速度7 理解物體運(yùn)動的速度8 理解平均速度的意義,會用公式計(jì)算平均速度9 理解瞬時(shí)速度的意義速度變化的快慢加速度10 理解加速度的意義,知道加速度和速度的區(qū)別11 是解勻變速直線運(yùn)動的含義用圖象描述物體的運(yùn)動12 理解物理圖象和數(shù)學(xué)圖象之間的關(guān)系13 能用圖象描述勻速直線運(yùn)動和勻變速直線運(yùn)動14 知道速度時(shí)間圖象中面積含義,并能求出物體運(yùn)動位移專題一:描述物體運(yùn)動的幾個基本本概念知識梳理1機(jī)械運(yùn)動:一個物體相對于另一個物體的位臵的改變叫做機(jī)械運(yùn)動,簡稱運(yùn)動,它包括平動、轉(zhuǎn)動和振動等形式。2參考系:被假定為不動的物體系。對同一物體的運(yùn)動,若所選的參考系不
3、同, 對其運(yùn)動的描述就會不同,通常以地球?yàn)閰⒖枷笛芯课矬w的運(yùn)動。3質(zhì)點(diǎn):用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。它是在研究物體的運(yùn)動時(shí),為使問題簡化, 而引入的理想模型。 僅憑物體的大小不能視為質(zhì)點(diǎn)的依據(jù),如:公轉(zhuǎn)的地球可視為質(zhì)點(diǎn),而比賽中旋轉(zhuǎn)的乒乓球則不能視為質(zhì)點(diǎn)。物體可視為質(zhì)點(diǎn)主要是以下三種情形:(1)物體平動時(shí);(2)物體的位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的限度時(shí);(3)只研究物體的平動,而不考慮其轉(zhuǎn)動效果時(shí)。4時(shí)刻和時(shí)間(1)時(shí)刻指的是某一瞬時(shí),是時(shí)間軸上的一點(diǎn),對應(yīng)于位臵、瞬時(shí)速度、動量、動能等狀態(tài)量,通常說的“2 秒末” ,“ 速度達(dá) 2m/s時(shí)”都是指時(shí)刻。(2)時(shí)間是兩時(shí)刻的間隔,是時(shí)間軸上的一段。對應(yīng)
4、位移、路程、沖量、功等過程量通常說的“ 幾秒內(nèi)”“第幾秒內(nèi) ” 均是指時(shí)間。5位移和路程(1)位移表示質(zhì)點(diǎn)在空間的位臵的變化,是矢量。位移用有向線段表示,位移的大小等于有向線段的長度,位移的方向由初位臵指向末位臵。當(dāng)物體作直線運(yùn)動時(shí),可用帶有正負(fù)號的數(shù)值表示位移,取正值時(shí)表示其方向與規(guī)定正方向一致,反之則相反。(2)路程是質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動軌跡的長度,是標(biāo)量。在確定的兩位臵間,物體的路程不是唯一的,它與質(zhì)點(diǎn)的具體運(yùn)動過程有關(guān)。(3)位移與路程是在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生的,是過程量,二者都與參考系的選取有關(guān)。一般情況下,位移的大小并不等于路程,只有當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做單方向直線運(yùn)動時(shí),二者才相等。6速度(1) 速度:是
5、描述物體運(yùn)動方向和快慢的物理量。(2) 瞬時(shí)速度:運(yùn)動物體經(jīng)過某一時(shí)刻或某一位臵的速度,其大小叫速率。(3) 平均速度:物體在某段時(shí)間的位移與所用時(shí)間的比值,是粗略描述運(yùn)動快慢的。平均速度是矢量,方向與位移方向相同。平均速度的大小與物體不同的運(yùn)動階段有關(guān)。v=ts是平均速度的定義式,適用于所有的運(yùn)動,(4).平均速率:物體在某段時(shí)間的路程與所用時(shí)間的比值,是粗略描述運(yùn)動快慢的。平均速率是標(biāo)量。v=ts是平均速率的定義式,適用于所有的運(yùn)動。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(yùn)動時(shí)二者才相等。例題評析【例 1】物體沿直線向同一方向運(yùn)動,通過兩個連續(xù)相等的位移的平均速度分別為v1
6、=10m/s 和 v2=15m/s,則物體在這整個運(yùn)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v=212121212/22vvvvvsvsstts=12m/s 點(diǎn)評 一個過程的平均速度與它在這個過程中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(jì)算,不能用公式v=(v0+vt)/2,因它僅適用于勻變速直線運(yùn)動?!纠?2】 一質(zhì)點(diǎn)沿直線 ox 方向作加速運(yùn)動,它離開o 點(diǎn)的距離 x 隨時(shí)間變化的關(guān)系為x=5+2t3(m),它的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系為v=6t2(m/s),求該質(zhì)點(diǎn)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
7、度的大小?!痉治雠c解答】當(dāng)t=0 時(shí),對應(yīng) x0=5m,當(dāng) t=2s 時(shí),對應(yīng) x2=21m,當(dāng) t=3s 時(shí),對應(yīng)x3=59m,則 :t=0 到 t=2s 間的平均速度大小為2021xxv=8m/s t=2s 到 t=3s 間的平均速度大小為1232xxv=38m/s 點(diǎn)評只有區(qū)分了求的是平均速度還是瞬時(shí)速度,才能正確地選擇公式?!纠?3】一架飛機(jī)水平勻速地在某同學(xué)頭頂飛過,當(dāng)他聽到飛機(jī)的發(fā)動機(jī)聲音從頭頂正上方傳來時(shí),發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在他前上方與地面成600角的方向上,據(jù)此可估算出此飛機(jī)的速度約為聲速的多少倍?【分析與解答】設(shè)飛機(jī)在頭頂上方時(shí)距人h,則人聽到聲音時(shí)飛機(jī)走的距離為:3h/3 對聲音:
8、h=v聲t 對飛機(jī):3h/3=v飛t 解得: v飛=3v聲/30.58v聲點(diǎn)評 此類題和實(shí)際相聯(lián)系,要畫圖才能清晰地展示物體的運(yùn)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(shí)間內(nèi)飛機(jī)前進(jìn)的距離,就能很容易地列出方程求解?!纠?】如圖所示, 聲源s和觀察者 a都沿x軸正方向運(yùn)動, 相對于地面的速率分別為 vs和va空氣中聲音傳播的速率為vp設(shè)vsvp,vavp,空氣相對于地面沒有流動(1)若聲源相繼發(fā)出兩個聲信號,時(shí)間間隔為t,請根據(jù)發(fā)出的這兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程,確定觀察者接收到這兩個聲信號的時(shí)間間隔 t(2)請利用 (1)的結(jié)果,推導(dǎo)此情形下觀察者接收到的聲
9、波頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間的關(guān)系式【分析與解答】 :(1)如圖所示,設(shè)為聲源 s發(fā)出兩個信號的時(shí)刻,為觀察者接收到兩個信號的時(shí)刻則第一個信號經(jīng)過時(shí)間被觀察者 a接收到,第二個信號經(jīng)過時(shí)間被觀察者 a接收到且設(shè)聲源發(fā)出第一個信號時(shí),s、a兩點(diǎn)間的距離為 l,兩個聲信號從聲源傳播到觀察者圖 1-1-1 例 4 圖的過程中,它們運(yùn)動的距離關(guān)系如圖所示可得由以上各式,得(2)設(shè)聲源發(fā)出聲波的振動周期為t,這樣,由以上結(jié)論,觀察者接收到的聲波振動的周期 t為。由此可得,觀察者接受到的聲波頻率與聲源發(fā)出聲波頻率間的關(guān)系為fvvvvfspap點(diǎn)評有關(guān)勻速運(yùn)動近幾年高考考查較多,如宇宙膨脹速度、超聲波測速等
10、,物理知識極其簡單,但對理解題意、建立模型的能力要求較高。解本題時(shí),通過作圖理解和表述運(yùn)動過程最為關(guān)鍵。專題二 .加速度知識梳理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(shí)間的比值叫加速度。3公式: a=tvvt0,單位: m/s2是速度的變化率。4加速度是矢量,其方向與v的方向相同。5注意 v,tvv,的區(qū)別和聯(lián)系。v大,而tv不一定大,反之亦然。例題評析【例 5】 一物體做勻變速直線運(yùn)動,某時(shí)刻速度大小為v1=4m/s,1s后速度大小為 v2=10m/s,在這 1s內(nèi)該物體的加速度的大小為多少?【分析與解答】根據(jù)加速度的定義,tvvat0題中 v0=4m/s,t=1s 當(dāng) v
11、2與 v1同向時(shí),得14101a=6m/s2當(dāng) v2與 v1反向時(shí),得14102a=-14m/s2點(diǎn)評必須注意速度與加速度的矢量性,要考慮v1、v2的方向?!纠?6】某著名品牌的新款跑車擁有極好的駕駛性能,其最高時(shí)速可達(dá) 330km/h,0100km/h 的加速時(shí)間只需要3.6s,0200km/h 的加速時(shí)間僅需9.9s,試計(jì)算該跑車在0100km/h 的加速過程和0200km/h 的加速過程的平均加速度?!痉治雠c解答】 :根據(jù)tvvat0且smhkmvt/78.27/1001smhkmvt/56.55/2002故跑車在 0100km/h的加速過程2211011/72.7/6.3078.27s
12、msmtvvat故跑車在0200km/h的加速過程2222022/61. 5/9.9056.55smsmtvvat專題三 .運(yùn)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(diǎn)是能夠形象、直觀地反映出函數(shù)關(guān)系。2.位移和速度都是時(shí)間的函數(shù),因此描述物體運(yùn)動的規(guī)律常用位移一時(shí)間圖像 (st 圖)和速度一時(shí)間圖像 (v 一 t 圖)。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)
13、中意義會完全不同。4.下表是對形狀一樣的s一 t 圖和 v 一 t 圖意義上的比較。s一t圖v一t圖表示物體做勻速直線運(yùn)動(斜率表示速度 v) 表示物體靜止表示物體向反方向做勻速直線運(yùn)動表示物體做勻加速直線運(yùn)動(斜率表示加速度 a) 表示物體做勻速直線運(yùn)動表示物體做勻減速直線運(yùn)動交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示三個運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)的共交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示三個運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)相遇時(shí)的位移tl時(shí)刻物體位移為 s1同速度t1時(shí)刻物體速度為 v1(圖中陰影部分面積表示質(zhì)點(diǎn)在 ot1時(shí)間內(nèi)的位移 ) 例題評析【例 7】右圖為某物體做勻變速直線運(yùn)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?!?/p>
14、分析與解答】 : (1)由圖可直接讀出3s末的速度為 6m/s。( 2 ) a t圖 中 圖 線 的 斜 率 表 示 加 速 度 , 故 加 速 度 為22/1/639smsma。( 3) a t 圖 中 圖 線 與 t 軸 所 圍 面 積 表示 位 移 , 故位 移 為mms36)39(62163。點(diǎn)評這部分內(nèi)容關(guān)鍵要掌握速度-時(shí)間圖象及位移時(shí)間圖象的意義,包括載距 ,斜率,相交等 . 第三章 :探究勻變速運(yùn)動的規(guī)律近年高考考查的重點(diǎn)是勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律及v-t 圖像。本章知識較多與牛頓運(yùn)動定律、 電場中帶電粒子的運(yùn)動等知識結(jié)合起來進(jìn)行考察。近年試題的內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活和生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合逐步密切
15、。內(nèi)容要點(diǎn)課標(biāo)解讀探究自由落體運(yùn)動1 認(rèn)識自由落體,知道影響自由下落的因素,理解自由落體運(yùn)動是在理想條件下的運(yùn)動2 能用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或其它實(shí)驗(yàn)得到相關(guān)的運(yùn)動軌跡,并能自主分分析紙帶上記錄的位移與時(shí)間等運(yùn)動信息3 初步了解探索自然規(guī)律的科學(xué)方法培養(yǎng)觀察概括能力自由 落 體運(yùn)動 規(guī)律4 理解什么是自由落體5 理解自由落體的方向,知道在地球不同地方重力加速度不同6 掌握自由落體的規(guī)律從自由落體到勻變速直線運(yùn)動7 理解勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式8 會應(yīng)用公式進(jìn)行簡單的分析和計(jì)算9 了解伽利略的科學(xué)實(shí)驗(yàn)思想勻變速直線運(yùn)動和汽車行駛安全10 掌握勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式11 能理解公式的推導(dǎo)方法,并應(yīng)
16、用它進(jìn)行相關(guān)計(jì)算專題一 :自由落體運(yùn)動知識梳理1定義: 物體從靜止開始下落,并只受重力作用的運(yùn)動。2規(guī)律:初速為 0 的勻加速運(yùn)動,位移公式:221gth,速度公式:v=gt 3兩個重要比值:相等時(shí)間內(nèi)的位移比1:3:5-,相等位移上的時(shí)間比(:1).23( :)12例題評析【例 1】 建筑工人安裝塔手架進(jìn)行高空作業(yè),有一名建筑工人由于不慎將抓在手中的一根長5m 的鐵桿在豎直狀態(tài)下脫落了,使其做自由落體運(yùn)動,鐵桿在下落過程中經(jīng)過某一樓層面的時(shí)間為0.2s,試求鐵桿下落時(shí)其下端到該樓層的高度?(g10m/s2,不計(jì)樓層面的厚度)【分析與解答】 鐵桿下落做自由落體運(yùn)動, 其運(yùn)動經(jīng)過下面某一樓面時(shí)間
17、t=0.2s, 這個t 也就是桿的上端到達(dá)該樓層下落時(shí)間ta與桿的下端到達(dá)該樓層下落時(shí)間tb之差,設(shè)所求高度為h,則由自由落體公式可得到:221bgth2215agthtatbt解得 h28.8m 【例 2】 在現(xiàn)實(shí)生活中,雨滴大約在1.5km 左右的高空中形成并開始下落。計(jì)算一下,若該雨滴做自由落體運(yùn)動,到達(dá)地面時(shí)的速度是多少?你遇到過這樣快速的雨滴嗎?據(jù)資料顯示,落到地面的雨滴速度一般不超過 8m/s,為什么它們之間有這么大的差別呢?【分析與解答】根據(jù):221gtsgtvt可推出smsmgsvt/10732.1/105.1102223可見速度太大,不可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。點(diǎn)評實(shí)際上雨滴在下落過
18、程所受空氣阻力和其速度是有關(guān)的,速度越大所受阻力也越大 ,落到地面之前已做勻速運(yùn)動., 專題二 :勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律知識梳理1.常用的勻變速運(yùn)動的公式有: 1 vt=v0+at 2 s=v0t+at2/2 3vt2=v02+2as 42/02ttvvvvs=(v0+vt)t/2 52ats(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, 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(shí)間的時(shí)間間隔。(2) 上述各量中除 t 外其余均矢量, 在運(yùn)用時(shí)一般選擇取v0的方向?yàn)檎较?,若該量與v0的方向相同則取為正值,反之為負(fù)。對已
19、知量代入公式時(shí)要帶上正負(fù)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,反之則表示與v0方向相反。另外,在規(guī)定v0方向?yàn)檎那疤嵯?,若a 為正值,表示物體作加速運(yùn)動,若 a 為負(fù)值,則表示物體作減速運(yùn)動;若v 為正值,表示物體沿正方向運(yùn)動, 若 v 為負(fù)值,表示物體沿反向運(yùn)動; 若 s為正值,表示物體位于出發(fā)點(diǎn)的前方, 若 s為負(fù)值,表示物體位于出發(fā)點(diǎn)之后。(3) 注意:以上各式僅適用于勻變速直線運(yùn)動,包括有往返的情況,對勻變速曲線運(yùn)動和變加速運(yùn)動均不成立。例題評析【例 3】從斜面上某一位臵, 每隔 o.1s釋放一顆小球, 在連續(xù)釋放幾顆后,對在斜面上滑動的小球拍下照片,如
20、圖所示,測得sab=15cm,sbc=20cm,試求:(1)小球的加速度(2)拍攝時(shí) b 球的速度 vb(3)拍攝時(shí) scd(4)a 球上面滾動的小球還有幾顆? 【分析與解答】釋放后小球都做勻加速直線運(yùn)動,每相鄰兩球的時(shí)間問隔均為o.1s,可以認(rèn)為a、b、c、d 各點(diǎn)是一個球在不同時(shí)刻的位臵?!菊f明】利用推論結(jié)合基本公式求解運(yùn)動學(xué)問題非常方便?!纠?4】跳傘運(yùn)動員作低空跳傘表演,當(dāng)飛機(jī)離地面224 m時(shí),運(yùn)動員離開飛機(jī)在豎直方向做自由落體運(yùn)動.運(yùn)動一段時(shí)間后,立即打開降落傘,展傘后運(yùn)動員以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降 .為了運(yùn)動員的安全,要求運(yùn)動員落地速度最大不得超過5 m/s.取
21、g=10 m/s2.求:(1)運(yùn)動員展傘時(shí), 離地面的高度至少為多少?著地時(shí)相當(dāng)于從多高處自由落下 ? (2)運(yùn)動員在空中的最短時(shí)間為多少? 【分析與解答】:運(yùn)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(rèn)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(yùn)動情況即可 .在豎直方向上的運(yùn)動情況如圖所示 . (1)由公式 vt2v022as可得第一階段: v22gh1 第二階段: v2vm22ah2 又 h1h2h 解式可得展傘時(shí)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h(yuǎn)
22、處自由下落 .則hgv22=10252m1.25 m. (2)由公式 s=v0t21at2可得:第一階段: h121gt12 第二階段: h2vt221at22 又 t=t1t2 解式可得運(yùn)動員在空中的最短時(shí)間為t=8.6 s. 說明:簡要地畫出運(yùn)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(jiān)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 5】 以速度為 10 m/s勻速運(yùn)動的汽車在第2 s末關(guān)閉發(fā)動機(jī),以后為勻減速運(yùn)動,第3 s 內(nèi)平均速度是9 m/s,則汽車加速度是_ m/s2,汽車在 10 s內(nèi)的位移是 _ m. 【分析與解
23、答】:第 3 s 初的速度 v010 m/s,第 3.5 s 末的瞬時(shí)速度vt=9 m/s, 推論(2) ?所以汽車的加速度:a=tvvt0=5.0109m/s22 m/s2“”表示 a 的方向與運(yùn)動方向相反 . 汽車關(guān)閉發(fā)動機(jī)后速度減到零所經(jīng)時(shí)間:t2av00=2100s=5 s8 s 則關(guān)閉發(fā)動機(jī)后汽車8 s內(nèi)的位移為:s2av2020=)(221002m25 m 前 2 s汽車勻速運(yùn)動:s1v0t1102 m20 m 汽車 10 s內(nèi)總位移:s=s1s220 m25 m45 m. 說明: (1)求解剎車問題時(shí), 一定要判斷清楚汽車實(shí)際運(yùn)動時(shí)間. (2)本題求 s2時(shí)也可用公式 s=21a
24、t2計(jì)算.也就是說“末速度為零的勻減速運(yùn)動”可倒過來看作“初速度為零的勻加速運(yùn)動”. 專題三汽車做勻變速運(yùn)動,追趕及相遇問題 知識梳理在兩物體同直線上的追及、相遇或避免碰撞問題中關(guān)鍵的條件是:兩物體能否同時(shí)到達(dá)空間某位臵.因此應(yīng)分別對兩物體研究,列出位移方程,然后利用時(shí)間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系解出. (1)追及追和被追的兩者的速度相等常是能追上、追不上、二者距離有極值的臨界條件 . 如勻減速運(yùn)動的物體追從不同地點(diǎn)出發(fā)同向的勻速運(yùn)動的物體時(shí),若二者速度相等了,還沒有追上,則永遠(yuǎn)追不上,此時(shí)二者間有最小距離 .若二者相遇時(shí)(追上了) ,追者速度等于被追者的速度,則恰能追上,也是二者避免碰撞的臨界
25、條件;若二者相遇時(shí)追者速度仍大于被追者的速度, 則被追者還有一次追上追者的機(jī)會,其間速度相等時(shí)二者的距離有一個較大值. 再如初速度為零的勻加速運(yùn)動的物體追趕同一地點(diǎn)出發(fā)同向勻速運(yùn)動的物體時(shí), 當(dāng)二者速度相等時(shí)二者有最大距離,位移相等即追上. (2)相遇同向運(yùn)動的兩物體追及即相遇,分析同(1). 相向運(yùn)動的物體, 當(dāng)各自發(fā)生的位移的絕對值的和等于開始時(shí)兩物體間的距離時(shí)即相遇 . 【例 6】一列客車以 v1的速度前進(jìn), 司機(jī)發(fā)現(xiàn)前面同一軌道上有一列貨車正以v2(v2s1,所以乙車能追上甲車。【例 8】火車以速度 v1勻速行駛,司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方同軌道上相距s 處有另一列火車沿同方向以速度v2(對地、且
26、v1v2)做勻速運(yùn)動,司機(jī)立即以加速度 a 緊急剎車 .要使兩車不相撞, a 應(yīng)滿足什么條件 ? 【分析與解答】:此題有多種解法 . 解法一:兩車運(yùn)動情況如圖所示,后車剎車后雖做勻減速運(yùn)動,但在其速度減小至和v2相等之前,兩車的距離仍將逐漸減??;當(dāng)后車速度減小至小于前車速度,兩車距離將逐漸增大.可見,當(dāng)兩車速度相等時(shí),兩車距離最近 .若后車減速的加速度過小,則會出現(xiàn)后車速度減為和前車速度相等之前即追上前車,發(fā)生撞車事故; 若后車減速的加速度過大,則會出現(xiàn)后車速度減為和前車速度相等時(shí)仍未追上前車,根本不可能發(fā)生撞車事故; 若后車加速度大小為某值時(shí),恰能使兩車在速度相等時(shí)后車追上前車, 這正是兩車
27、恰不相撞的臨界狀態(tài),此時(shí)對應(yīng)的加速度即為兩車不相撞的最小加速度.綜上分析可知,兩車恰不相撞時(shí)應(yīng)滿足下列兩方程:v1t21a0t2v2ts v1a0tv2 解之可得: a0svv2212)(. 所以當(dāng) asvv2212)(時(shí),兩車即不會相撞 . 解法二:要使兩車不相撞,其位移關(guān)系應(yīng)為v1t21at2sv2t即21at2(v2v1)ts0 對任一時(shí)間 t,不等式都成立的條件為(v2v1)22as0 由此得 asvv2212)(. 解法三:以前車為參考系,剎車后后車相對前車做初速度v0v1v2、加速度為a 的勻減速直線運(yùn)動 .當(dāng)后車相對前車的速度減為零時(shí),若相對位移ss,則不會相撞 .故由sav22
28、0=avv2221)(s得 asvv2212)(. 【例 9】一輛摩托車行駛的最大速度為30m/s?,F(xiàn)讓該摩托車從靜止出發(fā),要在 4 分鐘內(nèi)追上它前方相距1 千米、正以 25m/s的速度在平直公路上行駛的汽車,則該摩托車行駛時(shí),至少應(yīng)具有多大的加速度?【分析與解答】:假設(shè)摩托車一直勻加速追趕汽車。則:221atv0t+s0 (1)a =24.024010002240252222200tstv(m/s2) (2)摩托車追上汽車時(shí)的速度:v = at = 0.24 240 = 58 (m/s) ( 3)因?yàn)槟ν熊嚨淖畲笏俣葹?0m/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
29、趕。tvsttvatm0012121( 4)vm at1( 5)由(4) (5)得: t1=40/3(秒)a=40903/40302.25 (m/s) 總結(jié): (1)要養(yǎng)成根據(jù)題意畫出物體運(yùn)動示意圖的習(xí)慣.特別對較復(fù)雜的運(yùn)動,畫出草圖可使運(yùn)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(yùn)動過程,搞清整個運(yùn)動過程按運(yùn)動性質(zhì)的轉(zhuǎn)換可分為哪幾個運(yùn)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??梢活}多解 .解題時(shí)要思路開闊,聯(lián)想比較,篩選最簡捷的解題方案 .解題時(shí)除采用常規(guī)的公式解析法外,圖象法、比例
30、法、極值法、逆向轉(zhuǎn)換法(如將一勻減速直線運(yùn)動視為反向的勻加速直線運(yùn)動)等也是本章解題中常用的方法. 第三章力 物體的平衡本章內(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(rèn)識力的物質(zhì)性、力的矢量性、力的相互性,并通過受力分析,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(diǎn)是:三種常見力,為每年高考必考內(nèi)容,明年乃至許多年后,仍將是頻繁出現(xiàn)的熱點(diǎn)。力的合成與分解、共點(diǎn)力的平衡等在高考中或單獨(dú)出現(xiàn)或與
31、動力學(xué)、電磁學(xué)等相結(jié)合, 或選擇或計(jì)算論述,或易或難,都要出現(xiàn)。核心知識課標(biāo)解讀1 理解力是物體之間的相互作用, 能找出施力物體和力的概念受力物體2 知道力的作用效果3 知道力有大小和方向, 會畫出力的圖示或力的示意圖4 知道力的分類重力的確概念5 知道重力是地面附近的物體由于受到地球的吸引而產(chǎn)生的6 知道重力的大小和方向, 會用公式計(jì)算重力7 知道重心的概念以及均勻物體重心的位臵彈力的概念8 知道什么是彈力以及彈力產(chǎn)生的條件9 能在力的圖示 (或力的示意圖) 中正確畫出彈力的方向10 知道如何顯示微小形變胡克定律 11 知道在各種形變中,形變越大,彈力越大12 知道胡克定律的內(nèi)容和適用條件1
32、3 對一根彈簧,會用公式進(jìn)行計(jì)算摩擦力的概念14 知道滑動摩擦力產(chǎn)生的條件, 會判斷滑動摩擦力的方向15 會利用公式進(jìn)行計(jì)算,知道動摩擦因數(shù)跟什么有關(guān)16 知道靜摩擦產(chǎn)生的條件,會判斷靜摩擦力的方向17 知道最大靜摩擦力跟兩物間的壓力成正比二力平衡18 知道什么是力的平衡19 知道二力平衡的條件力的合成和分解20 理解力的合成和合力的概念21 理解力的合成和合力的概念22 掌握平行四邊形定則, 會用作圖法、 公式法求合力的大小和方向23 熟悉力的三角形法24 掌握平行四邊形定則25 理解力的分解和分力的概念 理解力的分解是力的合成逆運(yùn)算,26 會用作圖法求分力, 會用直角三角形的知識計(jì)算分力矢
33、量和標(biāo)量及運(yùn)算27 知道什么是矢量,什么是標(biāo)量28 知道平行四邊形定則是矢量加法運(yùn)算的普遍定則受力分析2 初步熟悉物體的受力分析專題一力的概念、重力和彈力 知識梳理要對力有深刻的理解,應(yīng)從以下幾個方面領(lǐng)會力的概念。1力的本質(zhì)(1)力的物質(zhì)性:力是物體對物體的作用。提到力必然涉及到兩個物體一 施力物體和受力物體, 力不能離開物體而獨(dú)立存在。有力時(shí)物體不一定接觸。(2)力的相互性:力是成對出現(xiàn)的,作用力和反作用力同時(shí)存在。作用力和反作用力總是等大、反向、共線,屬同性質(zhì)的力、分別作用在兩個物體上,作用效果不能抵消. (3)力的矢量性:力有大小、方向,對于同一直線上的矢量運(yùn)算,用正負(fù)號表示同一直線上的
34、兩個方向,使矢量運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算;這時(shí)符號只表示力的方向,不代表力的大小。(4)力作用的獨(dú)立性:幾個力作用在同一物體上,每個力對物體的作用效果均不會因其它力的存在而受到影響,這就是力的獨(dú)立作用原理。2力的作用效果力對物體作用有兩種效果:一是使物體發(fā)生形變_,二是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。這兩種效果可各自獨(dú)立產(chǎn)生,也可能同時(shí)產(chǎn)生。通過力的效果可檢驗(yàn)力的存在。3力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)完整表述一個力時(shí),三要素缺一不可。當(dāng)兩個力f1、f2的大小、方向均相同時(shí),我們說f1=f2,但是當(dāng)他們作用在不同物體上或作用在同一物體上的不同點(diǎn)時(shí)可以產(chǎn)生不同的效果。力的大小可用彈簧秤測量,也可通過定理、定律計(jì)算,
35、在國際單位制中,力的單位是牛頓,符號是 n。4力的圖示和力的示意圖(1)力的圖示:用一條有向線段表示力的方法叫力的圖示,用帶有標(biāo)度的線段長短表示大小, 用箭頭指向表示方向, 作用點(diǎn)用線段的起點(diǎn)表示。(2)力的示意圖:不需畫出力的標(biāo)度,只用一帶箭頭的線段示意出力的大小和方向。5力的分類(1)性質(zhì)力:由力的性質(zhì)命名的力。如;重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力、分子力等。(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、壓力、支持力、張力、下滑力、分力:合力、動力、阻力、沖力、向心力、回復(fù)力等。6重力(1) 重力的產(chǎn)生:重力是由于地球的吸收而產(chǎn)生的,重力的施力物體是地球。(2) 重力的大?。?1 由
36、g=mg 計(jì)算, g 為重力加速度,通常在地球表面附近,g 取 9.8米秒2,表示質(zhì)量是 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(shí)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(diǎn) 重心 1 物體的各部分都受重力作用,效果上,認(rèn)為各部分受到的重力作用都集中于一點(diǎn),這個點(diǎn)就是重力的作用點(diǎn),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
37、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,一般情況可近似認(rèn)為重力等于萬有引力,即: mg=gmm/r2。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(yùn)動狀態(tài)無關(guān),在加速運(yùn)動的系統(tǒng)中,例如:發(fā)生超重和失重的現(xiàn)象時(shí),重力的大小仍是mg 7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
38、方向沿桿。3彈力的大小彈力的大小跟形變量的大小有關(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 l 2一般物體所受彈力的大小,應(yīng)根據(jù)運(yùn)動狀態(tài),利用平衡條件和牛頓運(yùn)動定律計(jì)算,例2 小車的例子就說明這一點(diǎn)。 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(dú)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(shí)的【分析與解答
39、】力是物體間的相互作用, 不一定發(fā)生在直接接觸的物體間,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、磁場力等。物體的施力和受力不分先后,總是同時(shí)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c用一根懸線掛起的物體靜止時(shí),細(xì)線方向一定通過物體的重心d重心是物體上最重的一點(diǎn)【分析與解答】重心是物體各部分的重力的合力的作用點(diǎn),薄板物體的重心位臵可以用懸掛法確定,其他形狀的物體重心位臵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(diǎn),故 ab 錯,(如一
40、根彎曲的桿,其重心就不在桿上 )用懸線掛起物體處于靜止時(shí), 由二力平衡原理知細(xì)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(shí)和以加速度 a向右加速運(yùn)動時(shí)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(shí),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(yùn)動時(shí), 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=ma fcos=mg 解得: f=22)()(mamgtan=a/g 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=gta
41、n、且方向向右時(shí),桿對球的彈力才沿著桿;否則不沿桿的方向。(4)面與面、點(diǎn)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?!纠?4】 在一粗糙水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和 m2的木塊 1 和 2,中間用一原長為、 勁度系數(shù)為 k 的輕彈簧連接起來,如圖甲所示 木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為,現(xiàn)用一水平力向右拉木塊 2,當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動時(shí)兩木塊之間的距離是( ) 【分析與解答】 : 方法一選連接體為研究對象, 對它進(jìn)行受力分析,其受力如圖乙所示對連接體整體,由三力平衡得 f-fl-f2=0,其中,f1=m1g, f2=m2g 選木塊 2 為
42、研究對象,其受力如圖丙所示,由三力平衡得f-f2-f彈=o,其中, f彈為彈簧的彈力綜合以上各式得, f彈=m1g設(shè)彈簧的伸長長度為,由胡克定律得 f彈=kx 即 x=m1g/k所以當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動時(shí)兩木塊之間的距離為+x=+m1g/k.因而選項(xiàng) a 正確可以說,這一解法被不少同學(xué)所采用方法二選木塊 l 為研究對象,其受力如圖丁所示,由二力平衡得 f彈-f1=0,而 f1=m1g,由以上兩式得 f彈=mlg參照方法一,所求距離是+mlg/k顯然,這一創(chuàng)新的解法比較簡單,而第一種解法是常規(guī)的卻是較麻煩的解法它們是由選擇的研究對象不同而出現(xiàn)的專題二摩擦力 知識梳理摩擦力有滑動摩擦力和靜摩擦力兩
43、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(yùn)動(滑動摩擦力 )或相對運(yùn)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(yùn)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。滑動摩擦力是具有相對滑動的兩個物體之間的摩擦力,受滑動摩擦力作用的兩個物體不一定都滑動。2摩擦力的方向: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(yùn)動 (或相對:運(yùn)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
44、向沿接觸面 (斜面)向上。注意:相對運(yùn)動是以相互作用的另一物體為參考系的運(yùn)動,與以地面為參考系的運(yùn)動不同, 故摩擦力是阻礙物體間的相對運(yùn)動,其方向不一定與物體的運(yùn)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(yùn)動 )時(shí),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(shí),人相對于車有向后的運(yùn)動趨勢,車給人向前的靜摩擦力作用; 此時(shí)人隨車向前運(yùn)動, 受靜摩擦力方向與運(yùn)動方向相同。3摩擦力的大?。?1)靜摩擦大小跟物體所受的外力及物體運(yùn)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
45、要開始相對滑動時(shí)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f=n,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 5】如右圖所示,質(zhì)量為m 的木塊在傾角為的斜面上沿不同方向以不同速度vl、v2、v3滑行時(shí),小木塊受到的滑動摩擦力多大?斜面受到的滑動摩擦力多大?(已知木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為)【分析與解答】:(公式法)不管小木塊沿斜面向哪個方向運(yùn)動,其受到斜面支持力 n 都等于 mgcos,故小木塊受到的滑動摩擦力均為: f=n=mgcos木塊受斜面的滑動摩擦力為f=mgcos,則由牛頓第三定律知,斜面受木塊的
46、滑動摩擦力大小也為f=mgcos【例 6】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(yùn)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、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(yùn)動, 所以 a物體不受靜摩擦力作用,這樣就排除了a、b 兩項(xiàng)的正確性 c、d兩項(xiàng)中哪個正確,由乙圖中a
47、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(yùn)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(xiàng)是不正確的答案: d 專題三力的合成與分解 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(shí)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
48、分析和計(jì)算時(shí), 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(diǎn)力物體同時(shí)受幾個力作用,如果這些力的作用線交于一點(diǎn),這幾個力叫共點(diǎn)力。如圖(a)所示,為一金屬桿臵于光滑的半球形碗中。桿受重力及 a、b 兩點(diǎn)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用下處于平衡狀態(tài)時(shí),這三力的作用線必匯于一點(diǎn), 所以重力 g 的作用線必過n1、 n2的交點(diǎn) 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
49、: 1 平行四邊形定則:求共點(diǎn)力f1、f2的合力,可以把表示f1、f2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,從 f1的起點(diǎn)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合力的計(jì)算(1)合力的大?。喝魞蓚€共點(diǎn)力f1,f2的夾角為,根據(jù)余弦定理,其合力大小為 :cos2212221ffff. 合力的范圍是: |f1-f2|ff1+f2,還可以看出:合力可能大于分力,可能小于分力, 也可能等于分力。 (合力與分力的關(guān)系就是平行四邊形的對角線與鄰邊的關(guān)系;對角線可以大于鄰邊,
50、也可以小于鄰邊,還可以等于鄰邊;合力與分力的關(guān)系還可以看成是三角形三邊的關(guān)系,任意兩邊之和大于第三邊,任意兩邊之差小于第三邊) (2)合力的方向:若 f 與 f1的夾角為,則:tan =cossin212fff,當(dāng)090時(shí) tan =12ff(3)同一直線上的矢量運(yùn)算:幾個力在一條直線上時(shí),先在此直線上選定正方向,與其同向的力取正值,反之取負(fù)值,然后進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算求其合力。這時(shí) “+”或“ -” 只代表方向,不代表大小。(4)同一根輕繩中各處張力相等,此外當(dāng)大小相等的兩力夾角為1200時(shí),合力大小等于兩分力大小3力的分解(1)在分解某個力時(shí),要根據(jù)這個力產(chǎn)生的實(shí)際效果或按問題的需要_進(jìn)行分解(2
51、)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(jìn)行分解的方法利用力的正交分解法可以求幾個已知共點(diǎn)力的合力,它能使不同方向的矢量運(yùn)算簡化為同一直線上的矢量運(yùn)算力的分解問題的關(guān)鍵是根據(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。4、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
52、角線的長短并找出方向2代數(shù)計(jì)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 7】 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 8】分解一個力,若已知它的一個分力的大小和另一個
53、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(diǎn),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(diǎn),兩物體直接接觸是產(chǎn)生彈力、摩擦力的必要條件,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(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢。(2)依據(jù)作用力和反作用力同時(shí)存在,受力物體和施力物體同時(shí)存在。一方
54、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(yùn)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(yùn)動狀態(tài), 利用物體的平衡條件或牛頓運(yùn)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
55、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 如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”(4)畫完受力圖后要進(jìn)行定性檢驗(yàn),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(yùn)動狀態(tài)3受力分析的注意事項(xiàng)(1)只分析研究對象所受的力,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(shí)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
56、統(tǒng) (連接體 )內(nèi)某個物體的受力和運(yùn)動情況,一般可采用隔離法運(yùn)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(yùn)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(yùn)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)內(nèi)部某些物體的力和運(yùn)動時(shí),一般可采用整體法運(yùn)用整體法解題的基本步驟是: 1 明確研究的系統(tǒng)和運(yùn)動的全過程; 2 畫出系統(tǒng)整體的受力圖和運(yùn)動全過程的示意圖;3 選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解隔離法和整體法常常交叉運(yùn)用,從而優(yōu)化解題思路和方法,使解題簡捷明快 例題評析【例 9】如圖所示, 斜面小車 m
57、 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 m 沿 m 加速下滑,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(shí)應(yīng)繞研究對象觀察一周,對每
58、個接觸點(diǎn)要逐一分析。不能把作用在其它物體上的力錯誤地認(rèn)為通過力的傳遞作用在研究對象上。 正確畫出受力示意圖。畫圖時(shí)要標(biāo)清力的方向,對不同的力標(biāo)示出不同的符號?!纠?10】一個底面粗糙,質(zhì)量為m 的劈放在粗糙水平面上,劈的斜面光滑且與水平面夾角為300,現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量為m 的小球,小球與斜面的夾角為30。 ,如圖所示。(1)當(dāng)劈靜止時(shí)繩子中拉力大小為多少? (2)若地面對劈的最大靜摩擦力等于地面對劈的支持力的岸倍,為使整個系統(tǒng)靜止,值必須符合什么條件 ? 【分析與解答】(1)以水平方向?yàn)?x 軸,建立坐標(biāo)系,并受力分析如圖所示。(2)以劈和小球整體為研究對象,受力分析如圖【例 11】
59、如圖所示,質(zhì)量為m,橫截面為直角三角形的物塊 abc,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_?!痉治雠c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fmgf sin。a c b f 【例 12】如圖所示,物體的質(zhì)量為 2kg,兩根輕繩 ab和 ac 的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體上,在物體上另施加一個方向與水平線成=600的拉力 f,若要使兩繩都能伸直,求拉力f 的大小范圍?!痉治雠c解】:作出 a 受力圖如圖 28 所示,由平衡條件有:f.cos -f2-f1cos=0
60、, fsin+f1sin-mg=0 要使兩繩都能繃直,則有: f10,02f,由以上各式可解得 f 的取值范圍為:nfn340320。專題五共點(diǎn)力作用下物體的平衡 知識梳理1共點(diǎn)力的判別:同時(shí)作用在同一物體上的各個力的作用線交于一點(diǎn)就是共點(diǎn)力。這里要注意的是“ 同時(shí)作用 ” 和“ 同一物體 ” 兩個條g f2 f1 fxya b c f 件,而“ 力的作用線交于一點(diǎn) ” 和“ 同一作用點(diǎn) ” 含義不同。當(dāng)物體可視為質(zhì)點(diǎn)時(shí),作用在該物體上的外力均可視為共點(diǎn)力:力的作用線的交點(diǎn)既可以在物體內(nèi)部,也可以在物體外部。,2平衡狀態(tài): 對質(zhì)點(diǎn)是指靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),對轉(zhuǎn)動的物體是指靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)
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