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1、 運(yùn)動(dòng)的描述運(yùn)動(dòng)學(xué)問題是力學(xué)部分的基礎(chǔ)之一,在整個(gè)力學(xué)中的地位是非常重要的,本章是講運(yùn)動(dòng)的初步概念,描述運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度等,貫穿了幾乎整個(gè)高中物理內(nèi)容,盡管在前幾年高考中單純考運(yùn)動(dòng)學(xué)題目并不多,但力、電、磁綜合問題往往滲透了對(duì)本章知識(shí)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(gè)重要方面。內(nèi)容要點(diǎn)課標(biāo)解讀認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)1理解參考系選取在物理中的作用,會(huì)根據(jù)實(shí)際選定2認(rèn)識(shí)質(zhì)點(diǎn)模型建立的意義,能根據(jù)具體情況簡(jiǎn)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)器原理,理解紙
2、帶中包含的運(yùn)動(dòng)信息物體運(yùn)動(dòng)的速度7理解物體運(yùn)動(dòng)的速度8理解平均速度的意義,會(huì)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(dòng)的含義用圖象描述物體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)和勻變速直線運(yùn)動(dòng)14知道速度時(shí)間圖象中面積含義,并能求出物體運(yùn)動(dòng)位移專題一:描述物體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)基本本概念 知識(shí)梳理1機(jī)械運(yùn)動(dòng):一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的位置的改變叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng),它包括平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)等形式。 2參考系:被假定為不動(dòng)的物體系。 對(duì)同一物體的運(yùn)動(dòng),若所選的參考系不同,對(duì)其運(yùn)動(dòng)的描述就會(huì)
3、不同,通常以地球?yàn)閰⒖枷笛芯课矬w的運(yùn)動(dòng)。 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(dòng)時(shí),為使問題簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng),而不考慮其轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)應(yīng)于位置、瞬時(shí)速度、動(dòng)量、動(dòng)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(duì)應(yīng)位移、路程、沖量、功
4、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)在空間的位置的變化,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,位移的方向由初位置指向末位置。當(dāng)物體作直線運(yùn)動(dòng)時(shí),可用帶有正負(fù)號(hào)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(dòng)軌跡的長度,是標(biāo)量。在確定的兩位置間,物體的路程不是唯一的,它與質(zhì)點(diǎn)的具體運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí),二者才相等。6速度(1)速度:是描述物體運(yùn)動(dòng)方向和快
5、慢的物理量。(2)瞬時(shí)速度:運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過某一時(shí)刻或某一位置的速度,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(dòng)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(dòng)階段有關(guān)。 v=是平均速度的定義式,適用于所有的運(yùn)動(dòng), (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(dòng)快慢的。 平均速率是標(biāo)量。 v=是平均速率的定義式,適用于所有的運(yùn)動(dòng)。 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(dòng)時(shí)二者才相等。 例題評(píng)析 【例1】物體沿直線向同一方向運(yùn)動(dòng),通過兩個(gè)連續(xù)相等的位移的平均速度分別為v1=10m/s和v
6、2=15m/s,則物體在這整個(gè)運(yùn)動(dòng)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 =12m/s點(diǎn)評(píng)一個(gè)過程的平均速度與它在這個(gè)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=(v0+vt)/2,因它僅適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)?!纠?】一質(zhì)點(diǎn)沿直線ox方向作加速運(yùn)動(dòng),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間的平均速度的大小?!痉治雠c解答】當(dāng)t=0時(shí),對(duì)應(yīng)x0=5m,當(dāng)t=2s時(shí),對(duì)應(yīng)x2=21m,當(dāng)t=3s時(shí),對(duì)應(yīng)
7、x3=59m,則:t=0到t=2s間的平均速度大小為=8m/st=2s到t=3s間的平均速度大小為=38m/s點(diǎn)評(píng)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?】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(dòng)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:h/3對(duì)聲音:h=v聲t對(duì)飛機(jī):h/3=v飛t解得:v飛=v聲/30.58v聲點(diǎn)評(píng)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(dòng)過程,挖掘出題中的隱含條件,如本題中聲音從正上方傳到
8、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(dòng),相對(duì)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(duì)于地面沒有流動(dòng)(1)若聲源相繼發(fā)出兩個(gè)聲信號(hào),時(shí)間間隔為t,請(qǐng)根據(jù)發(fā)出的這兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過程,確定觀察者接收到這兩個(gè)聲信號(hào)的時(shí)間間隔t圖1-1-1(2)請(qǐng)利用(1)的結(jié)果,推導(dǎo)此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間的關(guān)系式例4圖【分析與解答】: (1)如圖所示,設(shè)為聲源S發(fā)出兩個(gè)信號(hào)的時(shí)刻,為觀察者接收到兩個(gè)信號(hào)的時(shí)刻則第一個(gè)信號(hào)經(jīng)過時(shí)間被觀察者A接收到,第二個(gè)信號(hào)經(jīng)
9、過時(shí)間被觀察者A接收到且設(shè)聲源發(fā)出第一個(gè)信號(hào)時(shí),S、A兩點(diǎn)間的距離為L,兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過程中,它們運(yùn)動(dòng)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(dòng)周期為T,這樣,由以上結(jié)論,觀察者接收到的聲波振動(dòng)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 點(diǎn)評(píng)有關(guān)勻速運(yùn)動(dòng)近幾年高考考查較多,如宇宙膨脹速度、超聲波測(cè)速等,物理知識(shí)極其簡(jiǎn)單,但對(duì)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(dòng)過程最為關(guān)鍵。專題二.加速度 知識(shí)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=,單位:m/s
10、2是速度的變化率。4加速度是矢量,其方向與的方向相同。5注意v,的區(qū)別和聯(lián)系。大,而不一定大,反之亦然。 例題評(píng)析 【例5】一物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),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, 題中v0=4m/s,t=1s當(dāng)v2與v1同向時(shí),得=6m/s2 當(dāng)v2與v1反向時(shí),得=-14m/s2點(diǎn)評(píng)必須注意速度與加速度的矢量性,要考慮v1、v2的方向?!纠?】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.
11、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) 且 故跑車在0100km/h的加速過程故跑車在0200km/h的加速過程專題三.運(yùn)動(dòng)的圖線 知識(shí)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(dòng)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(duì)于圖像要注意理解它的物理意義,即對(duì)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
12、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(huì)完全不同。4.下表是對(duì)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(dòng)(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(dòng)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相遇時(shí)的位移tl時(shí)刻物體位移為s1表示物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(斜率表示加速度a)表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)表示物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的共同速度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(píng)析【例7】右圖為某物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的圖像,求:(1)該物體3s末的速度。(2)該物體的加速度。
13、(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。(2)at圖中圖線的斜率表示加速度,故加速度為。(3)at圖中圖線與t軸所圍面積表示位移,故位移為。點(diǎn)評(píng)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.專題一:自由落體運(yùn)動(dòng) 知識(shí)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(dòng)。2規(guī)律:初速為0的勻加速運(yùn)動(dòng),位移公式:,速度公式:v=gt3兩個(gè)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 例題評(píng)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,
14、使其做自由落體運(yùn)動(dòng),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(dòng),其運(yùn)動(dòng)經(jīng)過下面某一樓面時(shí)間t=0.2s,這個(gè)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:tAtBt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(dòng),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?
15、【分析與解答】根據(jù): 可推出可見速度太大,不可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。點(diǎn)評(píng)實(shí)際上雨滴在下落過程所受空氣阻力和其速度是有關(guān)的,速度越大所受阻力也越大,落到地面之前已做勻速運(yùn)動(dòng).,專題二:勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 知識(shí)梳理1.常用的勻變速運(yùn)動(dòng)的公式有:vt=v0+at s=v0t+at2/2 vt2=v02+2as S=(v0+vt)t/2 (1)說明:上述各式有V0,Vt,a,s,t五個(gè)量,其中每式均含四個(gè)量,即缺少一個(gè)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)檎较颍粼摿颗cv0的方向相同則取為正值
16、,反之為負(fù)。對(duì)已知量代入公式時(shí)要帶上正負(fù)號(hào),對(duì)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(dòng),若a為負(fù)值,則表示物體作減速運(yùn)動(dòng);若v為正值,表示物體沿正方向運(yùn)動(dòng),若v為負(fù)值,表示物體沿反向運(yùn)動(dòng);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(dòng),包括有往返的情況,對(duì)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)和變加速運(yùn)動(dòng)均不成立。 例題評(píng)析【例3】從斜面上某一位置,每隔O.1s釋放一顆小球,在連續(xù)釋放幾顆后,對(duì)在斜面上滑動(dòng)的小球拍下照片,如圖所示,測(cè)得SAB
17、=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(dòng)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(dòng),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(gè)球在不同時(shí)刻的位置。 【說明】 利用推論結(jié)合基本公式求解運(yùn)動(dòng)學(xué)問題非常方便?!纠?】 跳傘運(yùn)動(dòng)員作低空跳傘表演,當(dāng)飛機(jī)離地面224 m時(shí),運(yùn)動(dòng)員離開飛機(jī)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng).運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,立即打開降落傘,展傘后運(yùn)動(dòng)員以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降.為了運(yùn)動(dòng)員的安全,要求運(yùn)動(dòng)員落地速度最大不得超過5 m/s.取g=10 m/s2.
18、求:(1)運(yùn)動(dòng)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(dòng)員在空中的最短時(shí)間為多少?【分析與解答】:運(yùn)動(dòng)員跳傘表演的過程可分為兩個(gè)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(dòng)情況即可.在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)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)于從高處自由下落.則= m1.25 m.(2)由公式s=v0
19、tat2可得:第一階段:h1gt12第二階段:h2vt2at22又t=t1t2解式可得運(yùn)動(dòng)員在空中的最短時(shí)間為t=8.6 s.說明:簡(jiǎn)要地畫出運(yùn)動(dòng)過程示意圖,并且在圖上標(biāo)出相對(duì)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(dòng)的汽車在第2 s末關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),以后為勻減速運(yùn)動(dòng),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= m/s22
20、 m/s2“”表示a的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反.汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后速度減到零所經(jīng)時(shí)間:t2= s=5 s8 s則關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后汽車8 s內(nèi)的位移為:s2= m25 m前2 s汽車勻速運(yùn)動(dòng):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(dòng)時(shí)間.(2)本題求s2時(shí)也可用公式s=at2計(jì)算.也就是說“末速度為零的勻減速運(yùn)動(dòng)”可倒過來看作“初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)”.專題三汽車做勻變速運(yùn)動(dòng),追趕及相遇問題 知識(shí)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)空間某位置.因此應(yīng)分別對(duì)兩物體
21、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(dòng)的物體追從不同地點(diǎn)出發(fā)同向的勻速運(yùn)動(dòng)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(huì),其間速度相等時(shí)二者的距離有一個(gè)較大值.再如初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)的物體追趕同一地點(diǎn)出發(fā)同向勻速運(yùn)動(dòng)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)
22、動(dòng)的兩物體追及即相遇,分析同(1).相向運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)各自發(fā)生的位移的絕對(duì)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?!纠?】 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(duì)地、且v1v2)做勻速運(yùn)動(dòng),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(dòng)情況如圖所示,后車剎車后雖做勻減速運(yùn)動(dòng),但在其速度減小至和v2相等之前,兩車的距離仍將逐漸減?。划?dāng)后車速度減小至小于前車速度,兩車距離將逐漸增大.
23、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(huì)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(huì)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,這正是兩車恰不相撞的臨界狀態(tài),此時(shí)對(duì)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:v1ta0t2v2tsv1a0tv2解之可得:a0.所以當(dāng)a時(shí),兩車即不會(huì)相撞.解法二:要使兩車不相撞,其位移關(guān)系應(yīng)為v1tat2sv2t即at2(v2v1)ts0對(duì)任一時(shí)間t,不等式都成立的條
24、件為(v2v1)22as0由此得a.解法三:以前車為參考系,剎車后后車相對(duì)前車做初速度v0v1v2、加速度為a的勻減速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)后車相對(duì)前車的速度減為零時(shí),若相對(duì)位移s,則不會(huì)相撞.故由=s得a.【例9】一輛摩托車行駛的最大速度為30m/s。現(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:V0t+S0 (1)a =(m/s2) (2)摩托車追上汽車時(shí)的速度:V = at = 0.24240 = 58 (m/s) (3)因?yàn)槟ν熊嚨淖畲笏俣葹?0m/
25、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。 (4) Vm at1 (5)由(4)(5)得:t1=40/3(秒) a=2.25 (m/s)總結(jié):(1)要養(yǎng)成根據(jù)題意畫出物體運(yùn)動(dòng)示意圖的習(xí)慣.特別對(duì)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng),畫出草圖可使運(yùn)動(dòng)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(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程,搞清整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)換可分為哪幾個(gè)運(yùn)動(dòng)階段,各個(gè)階段遵循什么規(guī)律,各個(gè)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(jiǎn)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、比例法、
26、極值法、逆向轉(zhuǎn)換法(如將一勻減速直線運(yùn)動(dòng)視為反向的勻加速直線運(yùn)動(dòng))等也是本章解題中常用的方法. 力 物體的平衡專題一力的概念、重力和彈力 知識(shí)梳理要對(duì)力有深刻的理解,應(yīng)從以下幾個(gè)方面領(lǐng)會(huì)力的概念。 1力的本質(zhì) (1)力的物質(zhì)性:力是物體對(duì)物體的作用。提到力必然涉及到兩個(gè)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(duì)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(gè)物體上,作用效果不能抵消. (3)力的矢量性:力有大小、方向,對(duì)于同一直線上的矢量運(yùn)算,用正負(fù)號(hào)表示同一直線上的兩個(gè)方向,使矢量運(yùn)
27、算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算;這時(shí)符號(hào)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(gè)力作用在同一物體上,每個(gè)力對(duì)物體的作用效果均不會(huì)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(duì)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(dòng)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(gè)力時(shí),三要素缺一不可。當(dāng)兩個(gè)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(cè)量,也可通過定理、定律計(jì)算,在國際
28、單位制中,力的單位是牛頓,符號(hào)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(chǎng)力、磁場(chǎng)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(dòng)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)重力的大小: 由G=mg
29、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。 由彈簧秤測(cè)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 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(gè)點(diǎn)就是重力的作用點(diǎn),叫做物體的重心。 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(gè)分力,萬有引力的另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向
30、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(dòng)狀態(tài)無關(guān),在加速運(yùn)動(dòng)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,且方向沿桿。3彈力的大小 彈力的大小
31、跟形變量的大小有關(guān)。 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一般物體所受彈力的大小,應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算,例2小車的例子就說明這一點(diǎn)。 例題評(píng)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(huì)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(gè)力既有施力物體,又有受力物體 C一個(gè)物體先對(duì)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】 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,
32、直接接觸而發(fā)生的作用叫接觸力,如彈力、摩擦力;通過場(chǎng)發(fā)生的作用叫場(chǎng)力,如重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)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(diǎn),故AB錯(cuò),(如一根彎曲的桿,其重心就不在桿上)用懸線掛起物體處于靜止時(shí),由二
33、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?】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(dòng)時(shí)桿對(duì)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(duì)球的彈力方向豎直向上,大小等于mg。 當(dāng)小車加速運(yùn)動(dòng)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= tan=a/g可見,桿對(duì)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(shí),桿對(duì)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
34、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?】在一粗糙水平面上有兩個(gè)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(dòng)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(dòng)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(duì)象,對(duì)它進(jìn)行受力分析,其受力如圖乙所示對(duì)連接體整體,由三力平衡得F-Fl-F2=0,其中,F(xiàn)1=m1g,F(xiàn)2=m2g選木塊2為研究對(duì)象,其受力如圖丙所示,由三力平衡得F-F2-F彈=O,其中,F(xiàn)彈為彈簧的彈力綜合以上各式得,F(xiàn)彈=m1g設(shè)彈簧的伸長長度為,由胡克定律
35、得F彈=kx即x=m1g/k所以當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動(dòng)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(duì)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(jiǎn)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(duì)象不同而出現(xiàn)的專題二摩擦力 知識(shí)梳理 摩擦力有滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng)摩擦力)或相對(duì)
36、運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(靜摩擦力)。 注意:不能絕對(duì)地說靜止物體受到的摩擦力必是靜摩擦力,運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力必是滑動(dòng)摩擦力。靜摩擦力是保持相對(duì)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?dòng)摩擦力是具有相對(duì)滑動(dòng)的兩個(gè)物體之間的摩擦力,受滑動(dòng)摩擦力作用的兩個(gè)物體不一定都滑動(dòng)。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(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì):運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))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(duì)運(yùn)動(dòng)是以相互作用的另一物體為參考系的運(yùn)動(dòng),與以地面為參考系的運(yùn)動(dòng)不同,故摩擦力是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),其方向不一定與物體的運(yùn)
37、動(dòng)方向相反。例如:站在公共汽車上的人,當(dāng)人隨車一起啟動(dòng)(即做加速運(yùn)動(dòng))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(dòng)時(shí),人相對(duì)于車有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),車給人向前的靜摩擦力作用;此時(shí)人隨車向前運(yùn)動(dòng),受靜摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(gè)最大值-最大靜摩擦力,即物體將要開始相對(duì)滑動(dòng)時(shí)摩擦力的大小(最大靜摩擦力與正壓力成正比)。(2)滑動(dòng)摩擦力與正壓力成正比,即f=,為動(dòng)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。
38、例題評(píng)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(dòng)摩擦力多大?斜面受到的滑動(dòng)摩擦力多大?(已知木塊與斜面間的動(dòng)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(gè)方向運(yùn)動(dòng),其受到斜面支持力N都等于mgcos,故小木塊受到的滑動(dòng)摩擦力均為:f=N=mgcos木塊受斜面的滑動(dòng)摩擦力為f=mgcos,則由牛頓第三定律知,斜面受木塊的滑動(dòng)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(dòng),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
39、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(dòng),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(gè)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(yùn)動(dòng)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(shí)
40、梳理1力的合成 利用一個(gè)力(合力)產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)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(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。 合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系,即一個(gè)力若分解為兩個(gè)分力,在分析和計(jì)算時(shí),考慮了兩個(gè)分力的作用,就不可考慮這個(gè)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(gè)分力的效果。 (2)共點(diǎn)力物體同時(shí)受幾個(gè)力作用,如果這些力的作用線交于一點(diǎn),這幾個(gè)力叫共點(diǎn)力。如圖(a)所示,為一金屬桿置于光滑的半球形碗中。桿受重力
41、及A、 B兩點(diǎn)的支持力三個(gè)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(gè)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(gè)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: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(duì)角線即表示合力的大小和方向,如圖a。 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
42、合力的計(jì)算(1)合力的大?。喝魞蓚€(gè)共點(diǎn)力F1,F(xiàn)2的夾角為,根據(jù)余弦定理,其合力大小為: . 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(duì)角線與鄰邊的關(guān)系;對(duì)角線可以大于鄰邊,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=,當(dāng)時(shí)tan=(3)同一直線上的矢量運(yùn)算:幾個(gè)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)“
43、+”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(gè)力時(shí),要根據(jù)這個(gè)力產(chǎn)生的實(shí)際效果或按問題的需要_進(jìn)行分解 (2)有確定解的條件: 已知合力和兩個(gè)分力的方向,求兩個(gè)分力的大小(有唯一解) 已知合力和一個(gè)分力的大小與方向,求另一個(gè)分力的大小和方向(有一組解或兩組解) 已知合力、一個(gè)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(gè)或唯一解) (3)力的正交分解:將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法利用力的正交分解法可以求幾個(gè)已知共點(diǎn)力的合力,它能使不同方向的矢量運(yùn)算
44、簡(jiǎn)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(gè)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(duì)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(gè)力的始端指向最后一個(gè)力的尾端的有向線段表示合力的大小和方向 例題評(píng)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(gè)效果
45、: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(gè)力,若已知它的一個(gè)分力的大小和另一個(gè)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(shí)梳理 受力分析就是把研究對(duì)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(chǎng)力和接觸力,接觸力(彈力和摩擦力)的確定是難
46、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(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 (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。一方面物體所受的每個(gè)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(duì)象,由作用力判斷出反作用力。(3)依據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)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(dòng)狀態(tài),利用物體的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律判斷。 2受力分析的程序 (1)根據(jù)題意選取研究的對(duì)象選取研究對(duì)霖豹原慰是要使對(duì)留題懿研窮
47、盡量藩侵j研究對(duì)象可以是單個(gè)物體或物體的某一部分,也可以是由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng) (2)把研究對(duì)象從周圍的物體中隔離出來,為防止漏掉某個(gè)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(duì)象接觸的物體,并逐個(gè)分析這些物體對(duì)研究對(duì)象的彈力和摩擦力;最后再分析其他場(chǎng)力(電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)等 (3)每分析一個(gè)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(dòng)狀態(tài)3受力分析的注意事項(xiàng) (1)只分析研究
48、對(duì)象所受的力,不分析研究對(duì)象對(duì)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(gè)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 為了弄清系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個(gè)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況,一般可采用隔離法 運(yùn)用隔離法解題的基本步驟是: 明確研究對(duì)象或過程、狀態(tài); 將某個(gè)研究對(duì)象、某段運(yùn)動(dòng)過程或某個(gè)狀態(tài)從全過程中隔離出來; 畫出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動(dòng)過程示意圖; 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(dòng)時(shí),一般可采用整體法運(yùn)用整體法解題的基本步驟是: 明確研究的系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)的
49、全過程; 畫出系統(tǒng)整體的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過程的示意圖; 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(jiǎn)捷明快 例題評(píng)析【例9】 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(duì)靜止,試分析小車受哪幾個(gè)力的作用【分析與解答】 對(duì)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(duì)小車必?zé)o作用力。以小車為研究對(duì)象,如圖所示,它受四個(gè)力:重力Mg,地面的支持力FN,m對(duì)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。
50、若m沿M加速下滑,加速度為a,則墻對(duì)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(duì)象觀察一周,對(duì)每個(gè)接觸點(diǎn)要逐一分析。不能把作用在其它物體上的力錯(cuò)誤地認(rèn)為通過力的傳遞作用在研究對(duì)象上。正確畫出受力示意圖。畫圖時(shí)要標(biāo)清力的方向,對(duì)不同的力標(biāo)示出不同的符號(hào)。 【例10】一個(gè)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(duì)劈的最大靜摩擦力等于地面對(duì)劈的支持力的岸倍,為使整個(gè)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)閤軸,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(duì)象,受力分析如圖ACBF【例11】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
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