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1、山東省新泰市汶城中學(xué)高三物理二輪復(fù)習(xí)專題二:力與物體的直線運(yùn)動(dòng)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、會(huì)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式進(jìn)行簡單計(jì)算
2、能夠準(zhǔn)確的建立物理模型和情景
3、會(huì)解決追擊相遇問題
4、運(yùn)動(dòng)圖像問題
預(yù)習(xí)案
一. 預(yù)習(xí)專題要點(diǎn)
第一部分:勻變速直線運(yùn)動(dòng)在力學(xué)中的應(yīng)用
1.物體或帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)的條件是物體所受的合外力與速度方向平行。
2.物體或帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的條件是物體所受的合外力為恒力且與速度方向平行。
3.牛頓第二定律的內(nèi)容是:物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度與物體所受的合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向與所受合外力的方向相同,且二者具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,此定律可以用
2、控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
4.速度時(shí)間關(guān)系圖像的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度,圖像所包圍的面積表示物體運(yùn)動(dòng)的位移。在分析物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)常利用v-t圖像幫助分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。
5.超重或失重時(shí),物體的重力并未發(fā)生變化,只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┌l(fā)生了變化。當(dāng)a=g時(shí)物體完全失重。
6.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律為
速度公式: 位移公式:
速度與位移關(guān)系式:
7.勻變速直線運(yùn)動(dòng)
平均速度:
位移中點(diǎn)的瞬時(shí)速度
第二部分:勻變速直線運(yùn)動(dòng)在電學(xué)中的應(yīng)用
1. 帶電粒子在電場中直線運(yùn)動(dòng)的問題:實(shí)質(zhì)是在電場中處理力學(xué)問題,其分析方法與力學(xué)中相同。首先進(jìn)行受力分析,
3、然后看物體所受的合外力與速度方向是否一致,其運(yùn)動(dòng)類型有電場加速運(yùn)動(dòng)和交變的電場內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)
2. 帶電粒子在磁場中直線運(yùn)動(dòng)問題:洛倫茲力的方向始終垂直于粒子的速度方向。
3. 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)情況一般較為復(fù)雜,但是它仍然是一個(gè)力學(xué)問題,同樣遵循力和運(yùn)動(dòng)的各條基本規(guī)律。
4. 若帶電粒子在電場力、重力和洛倫茲力共同作用下做直線運(yùn)動(dòng),如果是勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,那么重力和電場力都是恒力,洛倫茲力與速度方向垂直,而其大小與速度大小密切相關(guān)。只有帶電粒子的速度大小不變,才可能做直線運(yùn)動(dòng),也即勻速直線運(yùn)動(dòng)。
二.知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
三、預(yù)習(xí)自測
1、(07)如圖所示,光滑軌道MO和ON底
4、端對(duì)接且=2,M、N兩點(diǎn)高度相同。小球自M點(diǎn)由靜止自由滾下,忽略小球經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能損失,以v、s、a、分別表示小球的速度、位移、加速度和動(dòng)能四個(gè)物理量的大小。下列圖象中能正確反映小球自M點(diǎn)到N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程的是
2、(08)質(zhì)量為1500kg的汽車在平直的公路上運(yùn)動(dòng),v-t圖象如圖所示。由此可求
A.前25s內(nèi)汽車的平均速度
B.前l(fā)0s內(nèi)汽車的加速度
C.前l(fā)0s內(nèi)汽車所受的阻力
D.15~25s內(nèi)臺(tái)外力對(duì)汽車所做的功
3、(09)某物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖甲所示,據(jù)此判斷圖乙(F表示物體所受合力,x表示物體的位移)四個(gè)選項(xiàng)中正確的是
4、(10)如
5、圖甲所示,物體沿斜面由靜止滑下,在水平面上滑行一段距離后停止,物體與斜面和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,斜面與水平面平滑連接。圖乙中、、和分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。圖乙中正確的是
5、(12)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起,貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過程中,v-t圖像如圖所示。以下判斷正確的是( ?。?
A、前3s內(nèi)貨物處于超重狀態(tài)
B、最后2s內(nèi)貨物只受重力作用
C、前3s內(nèi)與最后2s內(nèi)貨物的平均速度相同
D、第3s末至第5s末的過程中,貨物的機(jī)械能守恒
探究案
題型1.(勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用)物體以速度v勻速通過直線上的A、B兩點(diǎn)需要
6、的時(shí)間為t。現(xiàn)在物體由A點(diǎn)靜止出發(fā),先做加速度大小為a1的勻加速直線運(yùn)動(dòng)到某一最大速度vm后立即做加速度大小為a2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)停下,歷時(shí)仍為t,則物體的 ( )
A. 最大速度vm只能為2v,無論a1、 a2為何值
B. 最大速度vm可以為許多值,與a1、 a2的大小有關(guān)
C. a1、 a2的值必須是一定的,且a1、 a2的值與最大速度vm有關(guān)
D. a1、 a2必須滿足
題型2.(v-t圖像的應(yīng)用)某學(xué)習(xí)小組對(duì)一輛自制小遙控汽車的性能進(jìn)行研究。他們讓這輛汽車在水平地面上由靜止開始運(yùn)動(dòng),并將小車運(yùn)動(dòng)的全過程記錄下來,通過數(shù)據(jù)處理得到如圖所示的v-t圖
7、,已知小車在0~ts內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),ts~10s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變,且7s~10s為勻速直線運(yùn)動(dòng);在10s末停止遙控,讓小車自由滑行,小車質(zhì)量m=1kg,整個(gè)過程小車受到的阻力Ff大小不變。求
⑴小車受到阻力Ff的大小。
⑵在ts~10s內(nèi)小車牽引力功率P。
⑶小車在加速運(yùn)動(dòng)過程中的總位移x
題型3.(運(yùn)動(dòng)學(xué)中的臨界和極值問題)在水平長直的軌道上,有一長度為L的平板車在外力控制下始終保持速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻將一質(zhì)量為m的小滑塊輕放到車面的中點(diǎn),滑塊與車面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.
(1)證明:若滑塊最終停在小車上,滑塊和車摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能與動(dòng)摩擦因數(shù)μ無關(guān),
8、是一個(gè)定值
(2)已知滑塊與車面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,滑塊質(zhì)量m=1kg,車長L=2m,車速v0=4m/s,取g=10m/s2,當(dāng)滑塊放到車面中點(diǎn)的同時(shí)對(duì)該滑塊施加一個(gè)與車運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F,要保證滑塊不能從車的左端掉下,恒力F大小應(yīng)該滿足什么條件?
(3)在(2)的情況下,力F取最小值,要保證滑塊不從車上掉下,力F的作用時(shí)間應(yīng)該在什么范圍內(nèi)?
q
題型4.(動(dòng)力學(xué)兩類基本問題)如圖所示,質(zhì)量為M的汽車通過質(zhì)量不計(jì)的繩索拖著質(zhì)量為m的車廂(可作為質(zhì)點(diǎn))在水平地面上由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng).已知汽車和車廂
9、與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為m ,汽車和車廂之間的繩索與水平地面間
的夾角為q ,汽車的額定功率為P,重力加速度為g,不
計(jì)空氣阻力.為使汽車能盡快地加速到最大速度又能使汽
車和車廂始終保持相對(duì)靜止,問:
(1)汽車所能達(dá)到的最大速度為多少?
(2)汽車能達(dá)到的最大加速度為多少?
(3)汽車以最大加速度行駛的時(shí)間為多少?
題型5.(電場內(nèi)的直線運(yùn)動(dòng)問題)如圖所示,傾角為θ的斜面AB是粗糙且絕緣的,AB長為L,C為AB的中點(diǎn),在A、C之間加一方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)電場,與斜面垂直的虛線CD為電場的邊界?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從B點(diǎn)開始在B、
10、C間以速度υ0沿斜面向下做勻速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過C后沿斜面勻加速下滑,到達(dá)斜面底端A時(shí)的速度大小為υ。試求:
(1)小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大小。
題型6.(混合場內(nèi)直線運(yùn)動(dòng)問題的分析)帶負(fù)電的小物體A放在傾角為的足夠長的絕緣斜面上,整個(gè)斜面處于范圍足夠大、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中,如圖物體A的質(zhì)量為m,電荷量為-q,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,它在電場中受到的電場力大小等于重力的一半。物體A在斜面上由靜止開始下滑,經(jīng)過時(shí)間t后突然在斜面區(qū)域加上范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,此后物體A沿斜面繼續(xù)下滑距離L后離開斜面。求
11、:
⑴物體A在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況如何?說明理由。
⑵物體A在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中有多少能量轉(zhuǎn)化成內(nèi)能?
練習(xí)案[課下——針對(duì)高考押題訓(xùn)練]
1.(2012·上海質(zhì)檢)甲、乙兩位同學(xué)進(jìn)行百米賽跑,假如把他們的運(yùn)動(dòng)近似當(dāng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)來處理,他們同時(shí)從起跑線起跑,經(jīng)過一段時(shí)間后他們的位置如圖1所示,在圖2中分別作出在這段時(shí)間內(nèi)兩人運(yùn)動(dòng)的位移x、速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象,正確的是( ) 圖1
2.(2012·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖3所示,質(zhì)量為m1的足夠長木板靜止在光滑水平面上,其上放一質(zhì)量為m2的木塊。t=0時(shí)刻起,給木塊施加一水平恒力F。分別用a1、
12、a2和v1、v2表示木板、木塊的加速度和 圖3
速度大小,圖4中可能符合運(yùn)動(dòng)情況的是( )
3.(2012·重慶檢測)如圖5所示,汽車以10 m/s的速度勻速駛向路口,當(dāng)行駛至距路口停車線20 m處時(shí),綠燈還有3 s熄滅。而該汽車在綠燈熄滅時(shí)剛好停在停車線處,則汽車運(yùn)動(dòng)的速度(v)-時(shí)間(t)圖象可能是 ( )
圖5
4.(2012·安徽高考)如圖6所示,放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑,若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下的恒力F,則( )
A.物塊可能勻速下滑
13、 圖6
B.物塊仍以加速度a勻加速下滑
C.物塊將以大于a的加速度勻加速下滑
D.物塊將以小于a的加速度勻加速下滑
5.(2012·上海高考)如圖7所示,光滑斜面固定于水平面上,滑塊A、B疊放后一起沖上斜面,且始終保持相對(duì)靜止,A上表面水平。則A、B整體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí),B受力的示意圖為( )
` 圖7
6.利用如圖9甲所示的裝置測量滑塊和滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù),將質(zhì)量為M的滑塊A放在傾斜滑板B上,C為位移傳感器,它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示出滑塊A的速度-時(shí)間(v-t)圖象。先給滑塊A一個(gè)沿滑板B向上的初速度,得到的v-t圖象
14、如圖乙所示,則( )
圖9
A.滑塊A上滑時(shí)加速度的大小為8 m/s2
B.滑塊A下滑時(shí)加速度的大小為8 m/s2
C.滑塊與滑板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5
D.滑塊A上滑時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移為2 m
7.如圖10甲所示,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運(yùn)行。初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí),小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的v-t圖象(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2>v1,則( )
圖10
A.t2時(shí)刻,小物塊離A處的距離達(dá)到最大
B.t2時(shí)刻,小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大
C.0~t2時(shí)間內(nèi),小物
15、塊受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~t3時(shí)間內(nèi),小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用
8.(2012·合肥模擬)如圖11所示,在水平桌面上疊放著質(zhì)量相等的A、B兩塊木板,在木板A上放著質(zhì)量為m的物塊C,木板和物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)。A、B、C之間以及B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 圖11
均為μ,設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,重力加速度為g,現(xiàn)用水平恒力F向右拉木板A,則以下判斷正確的是( )
A.不管F多大,木板B一定保持靜止
B.B受到地面的滑動(dòng)摩擦力大小一定小于F
C.A、C之間的摩擦力大小一定等于μmg
D.A、B之間的摩擦力大小不可能等于F
9.(2
16、012·北京高考)摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯,行程超過百米,電梯的簡化模型如圖12甲所示。考慮安全、舒適、省時(shí)等因素,電梯的加速度a是隨時(shí)間t變化的。已知電梯在t=0時(shí)由靜止開始上升,a-t圖象如圖乙所示。電梯總質(zhì)量m=2.0×103 kg。忽略一切阻力,重力加速度g取10 m/s2。
圖12
(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2;
(2)類比是一種常用的研究方法。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),教科書中講解了由v-t圖象求位移的方法。請(qǐng)你借鑒此方法,對(duì)比加速度和速度的定義,根據(jù)圖乙所示a-t圖象,求電梯在第1 s內(nèi)的速度改變量Δv1和第2 s末的速率v2。
10.(2012·武漢調(diào)考)如圖13所示,水平面上有一固定著輕質(zhì)定滑輪O的木塊A,它的上表面與水平面平行,它的右側(cè)是一個(gè)傾角θ=37°的斜面。放置在A上的物體B和物體C通過一輕質(zhì)細(xì)繩相連,細(xì)繩的一部分與水平面平行,另一部分與斜面平行?,F(xiàn)對(duì)A施加一水平向右的恒力F,使A、B、C恰好保持相對(duì)靜止。已知A、B、C的質(zhì)量均為m,重力加速度為g,不計(jì)一切摩擦,求恒力F的大小。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
圖13