高中物理歐姆定律教案
發(fā)表時間:2021-03-01高考物理運動定律知識點總結(jié)復(fù)習(xí)。
一名優(yōu)秀的教師在每次教學(xué)前有自己的事先計劃,準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時充分理解所教內(nèi)容,幫助高中教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。那么,你知道高中教案要怎么寫呢?下面是小編精心為您整理的“高考物理運動定律知識點總結(jié)復(fù)習(xí)”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
運動定律
知識要點:
第一專題:牛頓三個定律,是在學(xué)過的運動學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ),進一步研究物體運動狀態(tài)變化的原因,揭示出運動和力之間的本質(zhì)關(guān)系,理解慣性的概念和質(zhì)量的概念。知道什么是單位制及單位制在物理計算中的應(yīng)用。
第二專題:牛頓定律的應(yīng)用,介紹超重和失重。理解并掌握有關(guān)連接體問題的計算,從而加深對牛頓定律的理解和運用。通過全章復(fù)習(xí),進一步增加分析、解決問題的能力。
一、牛頓三個定律
1、牛頓第一定律,它講述是物體不受任何力時所遵循的規(guī)律。其內(nèi)容表敘為:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
對牛頓第一定律的理解應(yīng)注意如下幾點:
(1)物體的這種保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。一切物體都有慣性。慣性是物體的固有屬性,即不管物體是否運動,運動快慢,處于何種狀態(tài),受力情況如何等等,物體都有慣性,慣性的大小由物體的質(zhì)量決定,質(zhì)量是物體慣性大小的量度。
(2)肯定了力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持或產(chǎn)生物體運動速度的原因。慣性使物體保持原有的運動狀態(tài),而要改變物體的運動狀態(tài),一定要有力的作用。物體一旦開始運動,維持這個運動,就不再需要力的作用了。這里必須強調(diào)指出的是:伽里略的理想實驗,以可靠的事實為基礎(chǔ),經(jīng)過抽象思維,抓住主要矛盾,忽略次要因素,從而更深刻地反映了自然規(guī)律,這種把可靠的事實和深刻的理論思維結(jié)合起來的理想實驗,是科學(xué)研究中的一種重要方法。要知道理想實驗,雖然是由人們在抽象思維中設(shè)想出來而實際上無法做到的“實驗”。但它并不是脫離實際的主觀臆想,首先它是以實踐為基礎(chǔ),是在真實的科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾對實際過程作出更深入一層的抽象分析,其次,理想實驗的推理過程是以一定的邏輯法則為根據(jù)的,而這些邏輯法則又都是從長期的社會實踐中總結(jié)出來的,并為實踐所證實了的。在自然科學(xué)研究中,它作為一種抽象思維的方法,可以使人們對實際的科學(xué)實驗有更深刻的理解,可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系,并由此得出正確的結(jié)論。這從牛頓第一定律及其應(yīng)用中體會到。在原來學(xué)習(xí)中,還會知道愛因斯坦在建立狹義相對論,廣義相對論、量子論過程中都與“理想實驗”密切相關(guān)的事實。
(3)牛頓第一定律定性的說明力是運動狀態(tài)改變的原因,即產(chǎn)生加速度的原因有牛頓第二定律的含義。而第一定律是物體不受任何力作用下的規(guī)律與物體受了力而合力為零等效,所以在處理問題時可按處理,但第一定律不能視為第二定律的特例。
(4)在運用牛頓第一定律解釋自然現(xiàn)象時,應(yīng)抓住三點:第一物體的原狀態(tài),哪部分受力了,改變了原狀態(tài),哪一部分還未來得及受力仍保持原來的狀態(tài)。因此會出現(xiàn)什么現(xiàn)象。
2、對運動狀態(tài)的改變的理解:
(1)物體的運動狀態(tài),一般指的是物體的運動速度。
(2)速度是矢量,物體的速度的大小改變(由靜止到運動,由運動到靜止,由快到慢,由慢到快等),速度方向的改變(曲線運動或轉(zhuǎn)彎)或速度大小方向同時改變都叫物體的運動狀態(tài)改變。
(3)物體有加速度,物體的速度就不斷變化,運動狀態(tài)就不斷變化;物體沒有加速度,物體的速度就保持不變,物體的運動狀態(tài)就不變。加速大的物體,運動狀態(tài)改變的快;加速度小的物體,運動狀態(tài)改變的慢。
(4)力是使物體產(chǎn)生加速度的原因,但物體的加速度大小,又不完全由力的大小決定,還與物體的質(zhì)量有關(guān)。因此,決定物體運動狀態(tài)改變程度的物理量加速度,當(dāng)A物體質(zhì)量一定時,外力越大加速度越大;B外力一定時,物體的質(zhì)量越大加速度越小,若為了產(chǎn)生相同的加速度質(zhì)量大的物體需的力大,由此可以說明質(zhì)量大的物體運動狀態(tài)難于改變,即它的慣性大,因此可以用質(zhì)量來量度物體的慣性,質(zhì)量是物體本身的屬性,與它和外界的關(guān)系無關(guān)與它與它的運動狀態(tài)無關(guān)。物體的慣性只由其質(zhì)量來量度。認為靜止物體無慣性運動,物體有慣性或速度大的物體慣性大等都是錯誤的。
3、牛頓第二定律
(1)內(nèi)容:物體的加速度跟物體所受的外力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向和外力的方向相同。其數(shù)學(xué)表達式為。
(2)對定律的理解應(yīng)注意如下幾點:
①具有三性即瞬時性:有力就有加速度,力大加速度在,力小加速度大,力恒定加速度不變,力消失加速度無。矢量性:加速度的方向始終與合外力方向一致。對應(yīng)性:一物體受幾個力作用,各個力產(chǎn)生各自的加速,不能張冠李戴。
②是加速度的決定式,即加速度的大小對其質(zhì)量相同的物體F越大加速度越大,對F相同的不同物體,質(zhì)量越小加速度越大。應(yīng)能區(qū)別加速度的定義式。
(3)由定律中的a,m選取國際單位,規(guī)定力的單位(牛頓)使F=Kma中的K為1,
即m定為1kg,a為1m/s2,此時力的大小定為1N,其中K=1,使運算簡化。
(4)由牛頓定律可知重力和質(zhì)量的關(guān)系G=mg(G為重力,g為重加速度)。
(5)研究對象是質(zhì)點或可看質(zhì)點的物體。
(6)加速度對力的依賴關(guān)系。對一定質(zhì)量的物體,其加速度的大小和方向,完全由力的大小方向決定,跟物體的速度大小方向無關(guān)。
(7)應(yīng)用牛頓第二定律解題,一般按下列步驟進行。
①明確研究對象(即受力物體——視為質(zhì)點);
②分析研究對象所受的全部力——受力物體以外的物體對它的作用,準(zhǔn)確畫出各力的圖示;
③選好坐標(biāo),對各個力進行正文分解,或求出各力的合力;
④應(yīng)用牛頓第二定律列出方程;
⑤統(tǒng)一為國際單位,認真求解,最后給出明確答案,有數(shù)值計算的題答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。
4、單位制說明:運算中一律取統(tǒng)一的國際單位,力學(xué)中長度取米m,質(zhì)量取(千克)kg,時間?。耄﹕,如果掌握了單位制的知識對于物理計算是很重要的。當(dāng)已知量都統(tǒng)一為國際單位制,只要正確地應(yīng)用物理公式,計算的結(jié)果未知量的單位也總是國際單位中它的單位。這樣在解題時就沒有必要在計算過程中一一寫出各個量的單位,只是在最后標(biāo)出所求量的單位就行了。此外用單位制可粗略檢查計算結(jié)果是否正確。
5、牛頓第三定律講述的是兩個物體之間相互作用的這一對力必須遵循的規(guī)律。這對力叫作用力和反作用力,實驗結(jié)論是:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。
對牛頓第三定律的理解應(yīng)注意以下幾點:
(1)作用與反作用是相對而言的,總是成對出現(xiàn)的,具有四同:即同時發(fā)生、存在、消失、同性質(zhì)。(如果作用力是摩擦力反作用力也是摩擦力,絕不會是彈力或重力。)
(2)一對作用力和反作用力,分別作用于兩個相互作用的物體上,不能抵消各自產(chǎn)生各自的效果,(F=m1a1,F=m2a2)不存在相互平衡問題。而平衡力可以抵消也可以是不同性質(zhì)的力。
(3)作用力與反作用力與相互作用的物體的運動狀態(tài)無關(guān),無論物體處于靜止、作勻速運動,或變速運動,此定律總是成立的。
(4)必須弄清:拔河、跳高或馬拉車。
如果拔河:甲隊能占勝乙隊是由于甲隊對乙隊的拉力大于乙隊受到的摩擦力,而甲隊對乙隊的拉力和乙隊對甲隊的拉力是一對作用反作用力。同理跳高是人對地面的壓力和地面對人的支持力是一對作用力和反作用力,人只所以能跳起來,是地對人的支持力大于人受到的重力。
(5)應(yīng)指出的是應(yīng)用牛頓第三定律解釋問題最易出錯。
擴展閱讀
20xx高考物理復(fù)習(xí)知識點:牛頓運動定律綜合運用
20xx高考物理復(fù)習(xí)知識點:牛頓運動定律綜合運用
1.一有固定斜面的小車在水平面上做直線運動,小球通過細繩與車頂相連.小球某時刻正處于如圖所示狀態(tài).設(shè)斜面對小球的支持力為N,細繩對小球的拉力為T,關(guān)于此時刻小球的受力情況,下列說法正確的
A.若小車向左運動,N不可能為零?
B.若小車向右運動,N不可能為零
C.若小車向左運動,T可能為零
D.若小車向右運動,T不可能為零
2.如圖所示,質(zhì)量為M的木板,上表面水平,放在水平桌面上,木板上面有一質(zhì)量為m的物塊,物塊與木板及木板與桌面間的動摩擦因數(shù)均為,若要以水平外力F將木板抽出,則力F的大小至少為()
A.B.
C.D.
3.一物塊以一定的初速度沿斜面向上滑出,利用速度傳感器可以在計算機屏幕上得到其速度大小隨時間的變化關(guān)系圖像如圖所示,則:
A.該斜面的傾角為300B.沿斜面上升的最大距離為2m
C.該斜面的動摩擦因數(shù)為
D.該斜面的動摩擦因數(shù)
4.如圖示,m1m2,滑輪質(zhì)量和摩擦均不計,則當(dāng)m1和m2勻加速運動的過程中,彈簧秤的讀數(shù)是
A.(m1+m2)gB.(m1-m2)g
C.2m1m2g/(m1+m2)D.4m1m2g/(m1+m2)
5.如圖所示,物體A、B、C質(zhì)量分別為m、2m、3m,A與天花板間,B與C之間用輕彈簧連接,當(dāng)系統(tǒng)平衡后,突然將AB間繩燒斷,在繩斷的瞬間,A、B、C的加速度分別為(以向下的方向為正方向)
A、g,g,g
B、-5g,2.5g,0
C、-5g,2g,0
D、-g,2.5g,3g
6.如圖所示,DO是水平面,AB是斜面。初速為10m/s的物體從D點出發(fā)沿路面DBA恰好可以達到頂點A,如果斜面改為AC,再讓該物體從D點出發(fā)沿DCA恰好也能達到A點,則物體第二次運動具有的初速度:(已知物體與路面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零,斜面與水平面間都有微小圓弧連接,物體經(jīng)過時動能不損失。
A.可能大于10m/s,具體數(shù)值與斜面的傾角有關(guān)
B.可能小于10m/s,具體數(shù)值與斜面的傾角有關(guān)
C.一定等于10m/s,具體數(shù)值與斜面的傾角無關(guān)
D.可能等于10m/s,具體數(shù)值與斜面的傾角有關(guān)
7.如圖所示,小車上有一定滑輪,跨過定滑輪的繩上一端系一重球,另一端系在彈簧秤上,彈簧秤固定在小車上.開始時小車處在靜止?fàn)顟B(tài).當(dāng)小車勻加速向右運動時
A.彈簧秤讀數(shù)不變,小車對地面的壓力不變
B.彈簧秤讀數(shù)變大,小車對地面的壓力變大
C.彈簧秤讀數(shù)變大,小車對地面的壓力不變
D.彈簧秤讀數(shù)不變,小車對地面的壓力變大
8.如圖所示,質(zhì)量為的粗糙斜面上有一質(zhì)量為的木塊在勻減速下滑,則地面受到的壓力應(yīng)
A.等于B.大于
C.小于D.無法確定
9.如圖所示,在光滑水平面上放著緊靠在一起的A、B兩物體,B的質(zhì)量是A的2倍,B受到向右的恒力FB=2N,A受到的水平力FA=(9-2t)N(t的單位是s)。從t=0開始計時,則
A.A物體3s末的加速度是初始時刻的
B.t4s后,B物體做勻加速直線運動
C.t=4.5s時,A物體的速度為零
D.t4.5s時,A、B的加速度方向相反
10.升降機沿豎直方向運動,在其水平地板上放有一物體,若物體
對地板的壓力大小隨時間的變化關(guān)系如圖所示,則升降機運
動的速度隨時間的變化圖象可能是
11.如圖12所示,一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的直桿上,直桿與水平面夾角θ為30°。現(xiàn)小球在F=20N的豎直向上的拉力作用下,從A點靜止出發(fā)向上運動,已知桿與球間的動摩擦因數(shù)為36。試求:
(1)小球運動的加速度a1;
(2)若F作用1.2s后撤去,小球上滑過程中距A點最大距離sm;
(3)若從撤去力F開始計時,小球經(jīng)多長時間將經(jīng)過距A點上方為2.25m的B點。
12如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上端系有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,彈簧下端連一個質(zhì)量為m的小球,球被一垂直于斜面的擋板A擋住,此時彈簧沒有形變.若擋板A以加速度a(a
(1)小球向下運動多少距離時速度最大?
(2)從開始運動到小球與擋板分離所經(jīng)歷的時間為多少?
13.如圖所示,已水平傳送帶以2m/s的速度傳送物塊,水平部分長為2m,其右端與一傾角為β=370的光滑斜面相連,斜面長為0.4m,一物塊無初速度地放在傳送帶的最左端,已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為,試問,物塊能否達到斜面的頂端,若能請說明理由,若不能則請求出物塊從出發(fā)后9.5s內(nèi)運動的路程(傳送帶與斜面間平滑連接,取g=10m/s2)
14.質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小物塊用輕繩連接,繩跨過位于傾角α=30°的光滑斜面頂端的輕滑輪,滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計,斜面固定在水平桌面上,如圖所示。第一次,m1懸空,m2放在斜面上,用t表示m2自斜面底端由靜止開始運動至斜面頂端所需的時間。第二次,將m1和m2位置互換,使m2懸空,m1放在斜面上,發(fā)現(xiàn)m1自斜面底端由靜止開始運動至斜面頂端所需的時間為。求m1與m2之比。
15.如圖所示,平板A長L=5m,質(zhì)量M=5kg,放在水平桌面上,板右端與桌邊相齊.在A上距右端s=3m處放一物體B(大小可忽略),其質(zhì)量m=2kg,已知A、B間動摩擦因數(shù)μ1=0.1,A與桌面間和B與桌面間的動摩擦因數(shù)μ2=0.2,原來系統(tǒng)靜止.現(xiàn)在在板的右端施一大小恒定的水平力F持續(xù)作用在物體A上直到將A從B下抽出才撤去,且使B最后停于桌的右邊緣,求:(1)物體B運動的時間是多少?(2)力F的大小為多少?
16.一卡車拖掛一相同質(zhì)量的車廂,在水平直道上以的速度勻速行駛,其所受阻力可視為與車重成正比,與速度無關(guān)。某時刻,車廂脫落,并以大小為的加速度減速滑行。在車廂脫落后,司機才發(fā)覺并緊急剎車,剎車時阻力為正常行駛時的3倍。假設(shè)剎車前牽引力不變,求卡車和車廂都停下后兩者之間的距離。
17傳送帶與水平面夾角37°,皮帶以10m/s的速率運動,皮帶輪沿順時針方向轉(zhuǎn)動,如圖所示。今在傳送帶上端A處無初速地放上一個質(zhì)量為的小物塊,它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5,若傳送帶A到B的長度為16m,g取,則物體從A運動到B的時間為多少?
18.如圖所示,質(zhì)量的小車停放在光滑水平面上,在小車右端施加一水平恒力F=8N。當(dāng)小車向右運動速度達到3m/s時,在小車的右端輕放一質(zhì)量m=2kg的小物塊,物塊與小車間的動摩擦因數(shù),假定小車足夠長,問:
(1)經(jīng)過多長時間物塊停止與小車間的相對運動?
(2)小物塊從放在車上開始經(jīng)過所通過的位移是多少?(g取)
參考答案:1C2D3AC4D5B6C7C8B9ABD10ABD11(1)2.5m/s2(2)2.4m(3)0.2s或0.6s
12(1)xm=mgsinθk.(2)t=2m?gsinθ-a?ka13(1)不能達斜面頂端(2)10m1411/19
15(1)3s(2)26N1636m172s182s;8.4m
高考物理知識網(wǎng)絡(luò)牛頓運動定律復(fù)習(xí)教案
第三章牛頓運動定律
本章是高中物理的重點內(nèi)容,是解決力學(xué)問題的三大途徑之一,是物理學(xué)各分科間、物理學(xué)與其它學(xué)科間、以及物理學(xué)與生產(chǎn)實際相結(jié)合的重要紐帶.同時還滲透了“構(gòu)建物理模型”、“整體法與隔離法”、“力和運動的關(guān)系”、“臨界問題”等物理學(xué)思想方法,對學(xué)好電磁學(xué)、熱學(xué)等各類知識有廣泛而深遠的影響.可以說,牛頓定律是高中物理學(xué)的重要基石.
本章及相關(guān)內(nèi)容知識網(wǎng)絡(luò):
專題一牛頓第一定律慣性
【考點透析】
一、本專題考點牛頓第一定律和慣性是Ⅱ類要求,既能夠確切理解其含義及與其它知識的聯(lián)系,能夠用它解決生活中的實際問題.在高考中主要考查方向是運用牛頓第一定律的知識解釋科技、生產(chǎn)、生活中的物理現(xiàn)象和進行定性判斷.
二、理解和掌握內(nèi)容
1.知識點的理解①牛頓第一定律的內(nèi)容:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.②慣性:物體保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性.慣性是物體的固有屬性,與物體的運動及受力情況無關(guān).物體的慣性僅由質(zhì)量決定,質(zhì)量是慣性大小的量度.
2.幾點說明:①不受力的物體是不存在的,牛頓第一定律不能用實驗來直接驗證,它是伽利略在大量實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,通過思維邏輯推理(既理想實驗)方法得出的.②牛頓第一定律是獨立定律,不能簡單認為它是牛頓第二定律在不受力時的特例,事實上,牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ),描述的是物體不受外力時的運動規(guī)律.③牛頓第一定律的意義在于指出了一切物體均有慣性,指出力不是物體運動的原因而是改變物體運動狀態(tài)使物體產(chǎn)生加速度的原因.④慣性不是力,慣性是物體保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),而力是物體對物體的作用,慣性和力是兩個不同的概念.
3.難點釋疑有的同學(xué)認為“慣性與物體的運動有關(guān),速度大慣性大,速度小慣性小”,理由是物體的速度大則不易停下,速度小則易停下.產(chǎn)生這種錯誤的原因是把“慣性大小表示運動狀態(tài)改變的難易程度”錯誤的理解成“慣性大小表示把物體由運動變?yōu)殪o止的難易程度”.事實上,在受到了相同阻力情況下,有相同的質(zhì)量而速度不同的物體,在相同的時間內(nèi)速度減少量是相同的.這就充分說明了質(zhì)量相同的物體,它們運動狀態(tài)改變的難易程度——慣性是相同的,與速度大小無關(guān).
4.綜合創(chuàng)新牛頓定律給人們定義了一種參考系:一個不受外力作用的物體在這個參考系中觀察將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài),這個參考系稱為慣性系.研究地面上物體的運動時,地面參考系可認為是慣性系,相對于地面做勻速直線運動的參考系,也是慣性系,相對于地面做變速運動的物體就稱為非慣性系.牛頓定律只在慣性系成立.
【例題精析】
例1下列關(guān)于生活中常見的現(xiàn)象的說法正確的是()
A.運動越快的汽車越不易停下,是因為汽車運動越快,慣性越大.
B.騎車的人只有靜止或勻速直線運動時才有慣性.
C.跳水運動員跳起后能繼續(xù)上升,是因為運動員仍受到一個向上的推力
D.人推車的力是改變車慣性的原因.
E.汽車的牽引力是使汽車產(chǎn)生加速度的原因.
解析:物體的慣性僅由質(zhì)量決定,與物體的運動及受力情況無關(guān),所以ABC均錯.力是改變物體運動狀態(tài)原因故E正確.
思考與拓寬:大家不妨以“假如生活中沒有了慣性”為標(biāo)題展開聯(lián)想,寫一篇科普小論文,談?wù)勀菍⑷绾胃淖兾覀兊纳睿?br>
例2一向右運動的車廂頂部懸掛兩單擺M、N,如圖3-1,某瞬時出現(xiàn)如圖情形,由此可知,車廂運動情況及單擺相對車廂運動情況可能為()
A.車勻速直線運動,M擺動,N靜止
B.車勻速直線運動,M擺動,N擺動
C.車勻速直線運動,M靜止,N擺動
D.車勻加速直線運動,M靜止,N靜止
解析:由牛頓第一定律,當(dāng)車勻速直線運動時,相對車廂靜止的物體其懸線應(yīng)為豎直,故M正在擺動;N可能相對車廂靜止,也可能恰好擺到如圖位置,故選項AB正確,C錯誤.當(dāng)車勻加速運動時,由于物體的合外力向右,不可能出現(xiàn)N球懸線豎直情況,故選項D錯誤.
思考與拓寬:要正確理解牛頓第一定律,就要去除日常生活中的一些錯誤觀點.如我們常看到的一些物體都是在推力和拉力作用下運動的,以至于我們一看到物體在運動,就認為物體必受一沿運動方向的動力,這顯然是錯誤的.若沒有阻力作用就不需要推力或牽引力,力不是維持物體運動的原因,是使物體產(chǎn)生加速度的原因.
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
1.關(guān)于一些生活中常見的現(xiàn)象,下列說法正確的是()
A.一同學(xué)用手推不動原來靜止的小車,于是說:這輛車慣性太大
B.在軌道上飛行的宇宙飛船中的物體不存在慣性
C.乒乓球可以快速抽殺,是因為乒乓球的慣性小的緣故
D.靜止的火車起動較慢,是因為火車靜止時慣性大
2.如圖3-2所示,一個各面均光滑的劈形物體M,上表面水平,放在固定斜面上.在M的水平面上放一光滑小球m.將M由靜止開始釋放,則小球在碰到斜面前的運動軌跡為()
A.沿斜面向下的直線
B.豎直向下的直線
C.無規(guī)則的直線
D.拋物線
3.在水平軌道上勻速行駛的火車內(nèi),一個人向上跳起,發(fā)現(xiàn)仍落回原處,這是因為()
A.人跳起后空氣給它向前的力,帶著它隨火車一起向前運動
B.人跳起的瞬間,車廂的地板給它向前的力,推動它隨火車一起向前運動
C.車繼續(xù)動人落下后必定偏后些,只是由于時間很短,偏后距離很小,不明顯而已
D.人跳起直到落下,在水平方向始終具有和車同樣的速度
4.在加速上升的電梯中用繩懸掛一物體,在剪斷繩的瞬間,下列說法正確的是()
A.物體立即向下作自由落體運動
B.物體具有向上的加速度
C.物體速度為0,但具有向下的加速度
D.物體具有向上的速度和向下的加速度
5.如圖3-3所示,一輕彈簧的一端系一物體,用手拉彈簧的另一端使彈簧和物體一起在光滑水平面上向左勻加速運動,當(dāng)手突然停止時物體將()
A.立即停止B.向左作變加速運動
C.向左作勻速運動D.向左減速運動
6.關(guān)于力和運動的關(guān)系正確的是()
①.撤掉力的作用,運動的汽車最終必定停下
②.在跳高過程中,運動員受到的合外力不為0,但瞬時速度可能為0
③.行駛汽車的速度方向總和受力方向一致
④.加速行駛火車的加速度方向總和合外力方向一致
A.①③B.②④C.①④D.②③
Ⅱ能力與素質(zhì)
7.如圖3-4所示,在研究性學(xué)習(xí)活動中,某同學(xué)做了個小實驗:將重球系于絲線DC下,重球下再系一根同樣的絲線BA,下面說法正確的是()
①.在絲線A端慢慢增加拉力,結(jié)果CD先被拉斷
②.在絲線A端慢慢增加拉力,結(jié)果AB先被拉斷
③.在絲線A端突然加力一拉,結(jié)果AB被拉斷
④.在絲線A端突然加力一拉,結(jié)果CD被拉斷
A.①③B.②④C.①④D.②③
8.如圖3-5所示,在勻加速向右行駛的車廂中,懸掛一盛油容器,從容器中依次滴下三滴油滴并均落在底板上,下列說法正確的是()
A.這三滴油滴依次落在OA間,且后滴較前滴離O點遠
B.這三滴油滴依次落在OB間且后滴較前滴離O點近
C.這三滴油滴落在OA之間同一位置
D.這三滴油滴均落在O點
9.伽俐略理想實驗將可靠的事實和理論思維結(jié)合起來,能更深刻地反映自然規(guī)律,伽俐略的斜面實驗程序如下:
(1)減小第二斜面的傾角,小球在這斜面上仍然要達到原來的高度
(2)兩個對接的斜面,讓靜止的小球沿一個斜面滾下,小球?qū)L上另一斜面
(3)如果沒有摩擦,小球?qū)⑸仙结尫艜r的高度
(4)繼續(xù)減小第二個斜面的傾角,最后使它成水平面,小球沿水平面做勻速運動
請按程序先后次序排列,并指出它究竟屬于可靠的事實,還是通過思維過程的推論,下列選項正確的是()
A.事實2→事實1→推論3→推論4B.事實2→推論1→推論3→推論4
C.事實2→推論1→推論3→推論4D.事實2→推論1→推論4
10.有一種車載電子儀器內(nèi)部電路如圖3—6所示,其中M為一質(zhì)量較大金屬塊,將儀器固定一輛汽車上,汽車啟動時,燈亮,原理是.汽車剎車時,燈亮.
【拓寬研究】
1.我國公安交通部門規(guī)定,從1993年7月起,在各種小型車輛的司機及前排乘座的人必須系安全帶,請同學(xué)們認真分析這樣規(guī)定的原因.
2.2001年2月11日晚上在中央臺“實話實說”節(jié)目中,為了揭露李宏志的各種歪理邪說,司馬南與主持人崔永元合作表演了“鐵錘砸磚”的節(jié)目.崔永元頭頂8塊磚,司馬南用鐵錘奮力擊磚,結(jié)果磚被擊碎,但崔永元卻安然無恙.據(jù)司馬南講,他作第一次實驗時頭頂一塊磚,結(jié)果被震昏了過去.請從物理學(xué)角度定性解釋上述事實.
專題二力加速度速度的關(guān)系
【考點透析】
一、本專題考點:牛頓第二定律是Ⅱ類要求,在高考中主要考查方向①是通過分析物體的受力情況求物體的運動情況②是通過分析物體的運動情況求物體的受力情況
二、理解和掌握內(nèi)容
1.知識點的理解①牛頓第二定律:物體的加速度a與物體所受的合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度與合外力方向相同.即∑F=ma
當(dāng)質(zhì)量一定時,加速度由合外力而定,加速度與合外力保持瞬時對應(yīng)的關(guān)系.
②力加速度速度的關(guān)系:速度是描述物體運動狀態(tài)的物理量,而力是改變物體運動狀態(tài)即產(chǎn)生加速度的原因.物體受到的合外力決定了物體當(dāng)時加速度的大小,而加速度的大小決定了單位時間內(nèi)速度的變化量而與物體當(dāng)時的速度無關(guān).
分析這類問題有兩種途徑:(1)分析物體受力,應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度,再由物體的初始條件,應(yīng)用運動學(xué)知識求出物體的運動情況→任意時刻的位置、速度.②由物體運動情況,應(yīng)用運動學(xué)公式求出加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律推斷物體的受力情況.在上述兩種情況中加速度起橋梁作用.既
2.難點釋疑:如圖3-7所示,自由下落的小球m下落一段距離后與輕彈簧接觸,從它接觸彈簧到將彈簧壓縮到最短過程中:
①小球的速度先增大后減小,加速度先減小后增大.
②小球速度最大的位置與小球下落高度無關(guān).
③在最低點,球?qū)椈蓧毫Υ笥?mg.
解析:速度大小變化取決于加速度a與速度V方向的關(guān)系.兩者同向時速度增大,反之則減小.而加速度由合外力而定,小球在此過程中受力如圖:
開始mgkx,a=mg-kxm,合力向下,a、v同向速度增大,隨x↑,a↓
當(dāng)mg=kx時,a=0,此時速度最大,x=mgk,所以速度最大位置與下落高度無關(guān).
后來kxmga=kx-mgm,合力向下,a與v方向相反,速度減小,隨x↑,a↑.
由于球與彈簧共同運動可視為簡諧振動,球剛觸及彈簧時加速度a=g,而此位置在平衡位置和振幅之間,由簡諧振動的特點可知,球在最高點和最低點時加速度ag,因而在最低點球?qū)椈傻膹椓Υ笥?mg.
思考與拓寬:①請同學(xué)們進一步思考球反彈時的a、v變化.②請同學(xué)們思考從球下落到返回的全過程,能量是如何變化的.
【例題精析】
例1一物體受到若干力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài),若將其中一力F1逐漸減小到0而后又逐漸恢復(fù)原值過程中(其余各力保持不變)物體的加速度a及速度v變化為()
A.a(chǎn)、v均增加B.a(chǎn)減小,v增加
C.a(chǎn)先增后減,v增大D.a(chǎn)v均先增后減
解析:由于其它各力的合力大小為F1,方向與F1相反,故某時刻物體合外力的大小即為F1的變化量.當(dāng)F1減小時加速度a增大,當(dāng)F1增大時加速度a減小,但加速度a的方向始終和速度v的方向相同,故速度v一直增大.答案:C.
本題關(guān)鍵要把握:①受多力而平衡的物體,各力間的關(guān)系特征.②合外力變化引起加速度的變化.③加速度的方向與速度變化的關(guān)系.
例2如圖3-8所示,質(zhì)量相同的木塊A、B用輕彈簧相連,置于光滑水平面.現(xiàn)用一水平恒力F推A,則由開始到彈簧第一次壓縮到最短的過程中()
A.A、B速度相同時,加速度aA=aB
B.A、B速度相同時,加速度aAaB
C.A、B加速度相同時,速度vAvB
D.A、B加速度相同時,速度VAvB
解析:開始運動時彈簧的彈力很小,加速度aAaB,,隨彈力的增大A作加速度減小的加速運動,B作加速度增大的加速運動,直到aA=aB時A的平均加速度大,故此時vAvB..之后隨aB進一步變大將出現(xiàn)vA=vB,故此時aAaB.答案:BD.
思考與拓寬:在分析某一運動過程時,要形成一個科學(xué)的分析習(xí)慣,即這一過程是否可劃分幾個不同的過程?中間的轉(zhuǎn)折點在哪?轉(zhuǎn)折點有何物理特征?只有找出轉(zhuǎn)折點才能正確判斷運動的特征.如例題1中的F1減小到0、F1又恢復(fù)到原值;例題2中的aA=aB、vA=vB就是關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點.
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
1.輕彈簧下掛一物體,用手提彈簧的上端,使物體向上作勻加速直線運動.若手突然停住,物體在繼續(xù)上升的過程中()
①.速度逐漸減?、冢俣认仍龃蠛鬁p小
③.加速度逐漸減?、埽铀俣认葴p小后增大
A.①③B.②④C.①④D.②③
2.如圖3-9所示,彈簧的一端系于墻上,自由端伸長到B點,今將一小物體m系于彈簧的另一端,并將彈簧壓縮到A點后釋放,C為運動的最遠點.物體與地面的摩擦系數(shù)恒定,當(dāng)物體第二次到B時的速度大小為v0,則()
①.物體由A到B速度增大,由B到C速度減小
②.物體由A到B速度先增大后減小,由B到C速度減小
③.物體由C到B速度先增大后減小,由B到A速度減小
④.物體在整個運動過程中共有4次速度大小為v0
A.①②③B.②③④C.①④D.①③
3.一物體受若干力作用而做勻速直線運動,若將其中一力撤掉而保持其余力不變,則()
①.物體一定作勻變速運動②.物體一定作勻變速直線運動
③.物體可能作勻速圓周運動④.物體可能作曲線運動
A.①②B.②④C.①④D.①③
4.若豎直上拋的物體所受的阻力和速度成正比,則物體從上拋到落回到原處的過程中()
A.加速度一直減小,速度先減小后增大
B.加速度一直增大,速度先減小后增大
C.加速度先減小后增大,速度先減小后增大
D.加速度先增大后減小,速度先減小后增大
5.如圖3-10所示,物體從光滑曲面Q滑下,通過一粗糙靜止傳送帶后落于地面上P點.現(xiàn)起動傳送帶,還讓物體從Q點滑下,則()
一、傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,物體落在P點左側(cè)
②.傳送帶順時針轉(zhuǎn)動,物體一定落在P點右側(cè)
③.傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,物體還落在P點
④.傳送帶順時針轉(zhuǎn)動,物體可能還落在P點
A.①②B.②④C.①④D.③④
6.給足夠?qū)挼钠叫薪饘侔錋B加上如圖3-11所示的電壓.在某時刻t將一帶正電粒子放入電場中的P點,不計重力,則下列說法正確的是()
一、在t=0時將粒子放入,粒子將作簡諧振動
B.在t=T/4時將粒子放入,粒子將作簡諧振動
C.在t=T/8時將粒子放入,粒子將時向B運動時向A運動最后打在B板
一、在t=5T/8時將粒子放入,粒子將時向A運動時向B運動最后打在B板
Ⅱ能力與素質(zhì)
7.在無風(fēng)的天氣里,雨滴在空中豎直下落,由于受到空氣阻力,最后以某一恒定速度下落,這個速度通常叫做收尾速度.設(shè)空氣阻力與雨滴的速度成正比,則()
①.雨滴的質(zhì)量越大,收尾速度越大②.雨滴收尾速度與雨滴質(zhì)量無關(guān)
③.雨滴收尾前做加速度減小速度增加的運動
④.雨滴收尾前做加速度增加速度也增加的運動
A.①②B.①③C.①④D.③④
8.某同學(xué)作如下力學(xué)實驗:如圖3-12甲,有一質(zhì)量為m的小車A在水平面上運動,用水平向右的拉力作用在小車A上,測得小車加速度a與拉力F之間的關(guān)系如圖3-12乙所示,設(shè)向右為a的正向.則A的質(zhì)量m為kg,A與水平面摩擦系數(shù)為.
9.如圖3-13所示,傳送帶與水平面夾角為37°,并以v=10m/s速度逆時針轉(zhuǎn)動.在傳送帶的上端A處輕放一小物體,物體與傳送帶摩擦系數(shù)為0.5,AB距離16m,.求物體由A到下端B的時間.
10.物體在流體中運動時,它將受到流體的粘滯阻力.實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)物體相對流體的速度不太大時,粘滯阻力F=6πηvr,式中r為小球的半徑,v為小球相對流體運動的速度,η為粘滯系數(shù),隨液體的種類和溫度而定.現(xiàn)將一半徑為r=1.0mm的鋼球放入常溫下的甘油中,讓它下落,已知鋼球的密度ρ=8.5×103kg/m3,甘油的密度ρ=1.3×103kg/m3,甘油的粘滯系數(shù)η=0.80PaS(取g=10m/s2)求:
一、鋼球從靜止釋放后,在甘油中做什么性質(zhì)的運動?
(2)當(dāng)鋼球的加速度a=g/2時,它的速度多大?
(3)鋼球在甘油中下落的最大速度為多大?
【拓展研究】加速度計是測定物體加速度的儀器,在現(xiàn)代科技中它已成為導(dǎo)彈、飛機、潛艇、或宇宙飛船制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源.如圖3—14為應(yīng)變式加速度計原理剖析圖,當(dāng)系統(tǒng)加速時,敏感元件P下端的滑動臂在滑動變阻器R上滑動把加速信息轉(zhuǎn)換成電信號.
設(shè)敏感元件P的質(zhì)量為m,兩側(cè)彈簧勁度系數(shù)為k,電源電動勢為ε,滑動變阻器總電阻為R,有效長度為L,系統(tǒng)靜止時滑片位于滑動變阻器中央,電壓表指針恰好位于表頭刻度的中央,求:
一、系統(tǒng)的加速度a與電壓表的示數(shù)U的函數(shù)關(guān)系式.
(2)將電壓表的刻度盤改為加速度示數(shù)后,其刻度是否均勻?
(3)若電壓表的指針指向滿刻度的3/4位置,此時系統(tǒng)處于加速狀態(tài)還是減速狀態(tài)?加速度多大?(設(shè)向右為飛行方向)
思維發(fā)散:由于導(dǎo)彈、飛機、潛艇、或宇宙飛船在三維空間運動,故在飛行器上裝有三只加速度計,測定在三個方向上平移的加速度,在配以三只陀螺儀,就可以知道飛行器的飛行方向.如圖3—15,為飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部分,它是一個懸浮在高壓氣體或液體中質(zhì)量很大的球,球的前后左右都裝有能感覺壓力的壓電元件,平時這些元件都與球輕微接觸,當(dāng)飛行器飛行平穩(wěn)時,球和周圍元件一起運動,任何元件都不會有異常反應(yīng),但當(dāng)飛行器變速、轉(zhuǎn)彎時,某個方向的元件會受到擠壓輸出電信號.
請同學(xué)們思考一下,若飛行器沿圖示加速度方向運動時,哪個壓電元件會受到擠壓,能否設(shè)計一個電路,將飛行器的加速度大小在電壓表上顯示出來.
專題三、應(yīng)用牛頓第二定律常用的方法
【考點透析】
一、本專題考點:應(yīng)用牛頓第二定律解決物理問題。
二、理解和掌握內(nèi)容
1.合成法〈平行四邊形法則〉:若物體只受兩力作用而產(chǎn)生加速度時,應(yīng)用力的合成法分析計算較簡單.解題時要準(zhǔn)確做出力的平行四邊形,若合成中有直角關(guān)系,要善于充分利用直角三角形有關(guān)知識分析計算.
2.正交分解法:當(dāng)物體受兩個以上力作用而產(chǎn)生加速度時,常用正交分解法分析求解.多數(shù)情況下常把力正交分解在加速度方向(如取x軸)和垂直于加速度的方向上(如取y軸),則有∑Fx=ma,∑Fy=0.特殊情況下,若有眾多的力(特別是未知力)集中在兩個垂直方向上,可以取相應(yīng)的兩個方向為分解軸,而將加速度分解到兩個軸上,即∑Fx=max,∑Fy=may.
3.應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟.①確定研究對象.②分析受力作受力示意圖.③用平行四邊形法則合成,或用正交分解法把各力沿xy軸分解.④應(yīng)用牛頓第二定律列方程.⑤統(tǒng)一單位求解.
4.難點釋疑:如圖3-16在密封的盒子內(nèi)裝有質(zhì)量為m的光滑金屬球.球剛好能在盒子中自由移動.若將盒豎直上拋,則運動過程中請思考:
一、若有空氣阻力則上升和下降時,球?qū)械哪谋谟袎毫Γ?br>
(2)若無空氣阻力則上升和下降時,球?qū)械哪谋谟袎毫Γ?br>
思路點撥:對整體分析,向上和向下運動時整體受力分別如圖甲乙所示.由此可知,若有空氣阻力向上運動時加速度ag,,下降時ag,無空氣阻力時,無論上下運動加速度a=g.
設(shè)球受到盒的作用力為N,取向下為正方向則:
mg+N=ma,
N=m(a-g)
有阻力:上升時,ag,N0,球?qū)械纳媳谟袎毫Γ?br>
下降時,ag,N0,球?qū)械南卤谟袎毫Γ?br>
由于無空氣阻力時無論上下運動加速度a=g,故N=0,即球?qū)械纳舷卤诰鶡o壓力.
牛頓第二定律為矢量定律,應(yīng)特別注意各力方向及加速度a方向在定律表達式中體現(xiàn).充分理解“合外力的方向既是加速度方向”的深刻含義.特別是未知力的方向不確切時,處理好矢量關(guān)系,建立正確的矢量表達式尤為重要.
【例題精析】
例1如圖3-17所示木箱中有一傾角為θ的斜面,斜面上放一質(zhì)量為m的物體.斜面與物體間摩擦系數(shù)為,當(dāng)木箱以加速度a水平向左運動時,斜面與物體相對靜止.求斜面對物體的支持力N和摩擦力f.
分析與解答:解法1.對m作受力分析,沿水平、豎直分別取x軸和y軸,如圖甲所示.
依牛頓第二定律有:
∑Fx=Nsinθ-fcosθ=ma①
∑Fy=Ncosθ+fsinθ-mg=0.②
由①②可得N=mgcosθ+masinθ
f=mgsinθ-macosθ
解法2.對m作受力分析,平行于斜面、垂直于斜面分別取x軸和y軸.如圖乙所示:
由牛頓第二定律可知:
∑Fx=mgsinθ-f=macosθ―――③
∑Fy=N-mgcosθ=masinθ――④
由③④可得N=mgcosθ+masinθ
f=mgsinθ-macosθ
由兩種解法比較可知,合理巧妙選取坐標(biāo)軸,可以減少矢量(特別是未知矢量)的分解,給解題帶來極大方便.本題兩未知矢量N、f相互垂直,解法1中沿水平、豎直分別取x軸和y軸,最后要處理二元一次方程組;解法二中以N、f所在直線取x軸和y軸,最后處理一元一次方程就得到了結(jié)果.
思考與拓寬:讓木箱以加速度a向上加速,M與斜面相對靜止,求斜面對物體的支持力N和摩擦力f.(如何建立坐標(biāo)軸更合理、簡捷?)
一、如圖3-18所示一傾角為θ的斜面上放一木塊,木塊上固定一支架,支架末端用絲線掛一小球.木塊、小球沿斜面向下共同滑動.若絲線①豎直②與斜面垂直③水平時,求上述三種情況下,木塊下滑的加速度.
解:由題意可知,小球與木塊的加速度相同.三種情況下分析小球受力分別為如圖abc所示:
一、如圖a,T1與G均豎直,故不可能產(chǎn)生斜向加速度,木塊勻速運動.
(2)如圖b,T2與G的合力必沿斜面,由三角形關(guān)系可知F合=mgsinθ,a=F合/m=gsinθ.即木箱的加速度沿斜面向下,大小為gsinθ.
(3)如圖c,T與G的合力必沿斜面,由三角形關(guān)系可知F合=mg/sinθ,a=F合/m=g/sinθ.即木箱的加速度沿斜面向下,大小為g/sinθ.
當(dāng)物體僅受兩力作用時,使用力的合成法則,配合有關(guān)幾何知識解題非常簡捷.應(yīng)用時特別注意F合與a的對應(yīng)性.
思考與拓寬:
請大家思考:在滿足什么條件下木塊可作上述三種運動?(如:斜面與木塊的摩擦系數(shù)如何?或需加多大的沿斜面方向的拉力等)
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
一、如圖3-19所示,O、A、B、C、D五點在同一圓周上.OA、OB、OC、OD是四條光滑的弦,一小物體分別由O開始沿各弦下滑到A、B、C、D所用時間分別為tA、tB、tC、tD則()
A.tAtBtCtDB.tAtBtCtD
C.tA=tB=tC=tDD.無法確定.
2.如圖3-20所示,幾個傾角不同的光滑斜面有相同的底邊.一小物體分別從各斜面頂端下滑到底端A,關(guān)于所用時間,下面說法正確的是()
A.傾角越大時間越短B.傾角越小時間越短
C.傾角為45°時所用時間最短D.無法確定.
3.如圖3-21甲所示,一物體位于斜面上,若再在物體上①放一物體m’,如圖乙所示.②加一豎直向下的力F=m’g,如圖丙所示.③加一垂直斜面向下的力F=m’g,如圖丁,則以下說法錯誤的是()
一、若甲中物體靜止,則乙丙丁中物體仍靜止
B.若甲中物體向下加速,則乙丙丁中物體加速度不變
C.若甲中物體向下加速,則乙中物體加速度不變,丙中物體加速度變大,丁中物體加速度減?。?br>
一、若甲中物體向下勻速,則乙丙中物體仍勻速,丁中物體減速.
4.一單擺懸掛于小車的支架上,隨小車沿斜面下滑,如圖3-22.圖中位置①豎直,位置②與斜面垂直,位置③水平,則()
一、若斜面光滑,拉線與③重合
B.若斜面光滑,拉線與①重合
C.若斜面粗糙且摩擦力小于下滑力拉線位于①②之間
一、若斜面粗糙且摩擦力大于下滑力拉線位于②③之間
5.如圖3-23,電梯與地面成30,質(zhì)量為m的人站在電梯上,人對電梯的壓力為其重力的1.2倍,則人受電梯的摩擦力f大小為()
A.f=mg/5B.f=3mg/5C.f=2mg/5D.f=3mg/5
6.如圖3-24,質(zhì)量為20kg的物體水平向右運動,物體與水平面的摩擦系數(shù)為0.2,與此同時物體還受到一水平向左的力F作用.F=5N,此時物體運動的加速度為m/s2,方向為.
Ⅱ能力與素質(zhì)
7.汽車司機常在后視鏡上吊小工藝品來點綴車內(nèi)環(huán)境,利用它可以估算汽車啟動或急剎車時的加速度,若汽車剎車時,小工藝品偏離豎直方向的角度為θ,則汽車加速度大小為.
8.1999年10月1日晚上,在天安門廣場舉行了盛大的慶祝中華人民共和國成立50周年焰火晚會.花炮的升空高度為100m,并在最高點爆炸.花炮的質(zhì)量為2Kg,在炮筒中運動時間為0.02s,則火藥對花炮的平均推力約為.
9.風(fēng)洞實驗室可產(chǎn)生水平方向大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力.現(xiàn)將一套有小球的細桿放入風(fēng)洞實驗室.小球的直徑略大于桿的直徑.如圖3-26.
①水平固定時,調(diào)節(jié)風(fēng)力大小使球在桿上勻速運動,此時風(fēng)力為重力的0.5倍,求小球與桿的摩擦系數(shù).
②保持風(fēng)力不變,將桿與水平夾角調(diào)至37°,則球從靜止開始在桿上下滑距離S時所用時間為多少?
【拓展研究】
1.實驗室是通過調(diào)節(jié)風(fēng)力大小來保持恒定推力的,若風(fēng)洞實驗室產(chǎn)生的風(fēng)速是恒定不變的,那么對運動物體還能保持風(fēng)力不變嗎?答案是否定的,不能.如圖3—27所示,設(shè)桿光滑,開始時小球在風(fēng)力的推動下,沿桿向左加速,當(dāng)小球的速度逐漸增大時,風(fēng)與小球的相對速度減小,這時風(fēng)力減弱,當(dāng)小球的速度等于風(fēng)速時,對運動小球的風(fēng)力將消失,但對其它固定不動物體的風(fēng)力仍存在.因而我們要理解第10題題設(shè)條件中“風(fēng)力不變”的含義,不能誤認為“風(fēng)速不變”.風(fēng)速不變時,風(fēng)對變速運動的風(fēng)力不是恒力.
2.鴕鳥是當(dāng)今世界上最大的鳥.有人說,如果鴕鳥能長出一副與身體大小成比例的翅膀,就能飛起來.是不是這樣呢?生物學(xué)統(tǒng)計的結(jié)論得出:飛翔的必要條件是空氣的上舉力F至少與體重G=mg平衡.鳥煽動翅膀,獲得上舉力的大小可以表示為F=cSv2,式中S為翅膀展開后的面積,v為鳥的飛行速度,而c是一個比例常數(shù).我們作一個簡單的幾何相似形假設(shè):設(shè)鳥的幾何線度為L,那么其質(zhì)量m∝L3,而翅膀面積S∝L2,已知小燕子的最小飛行速度是5.5m/s,鴕鳥的最大奔跑速度為11.5m/s,又測得鴕鳥的體長是小燕子的25倍,那么鴕鳥真的長出一副與身體大小成比例的翅膀后能飛起來嗎?
專題四:彈簧作用特點及臨界條件分析
【考點透析】
一、本章考點:應(yīng)用牛頓第二定律解決臨界分析問題。
二、理解和掌握內(nèi)容
1.臨界條件分析:當(dāng)某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象,或由某種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)時,中間發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫臨界狀態(tài).處于臨界狀態(tài)所滿足的條件叫臨界條件.
臨界問題是對學(xué)生分析能力要求較高的一種題目類型,關(guān)鍵是挖掘出臨界條件.解臨界問題的基本思維方法是極限法、假設(shè)推理法,讓臨界條件充分暴露出來.
2.分析彈簧問題的三個關(guān)鍵點:彈簧問題是近些年來高考的熱點,是考察學(xué)生邏輯思維能力非常典型的題目.常從以下幾個角度來命題:
(1)瞬態(tài)參量.一般是將彈簧與繩、桿對物體作用比較來命題.繩和桿的彈力可以發(fā)生突變,但彈簧對物體的作用力不能突變(瞬時彈簧的彈力不變).
(2)分離特性.彈簧作用下的兩物體分離時,加速度、速度相同,只是無相互作用的彈力了.
(3)能量特征.若兩個狀態(tài)彈簧的形變量相同(無論壓縮或伸長),彈簧的彈性勢能相同.
3.難點釋疑:如圖3-28所示,勁度系數(shù)為K的輕彈簧的一端系于墻上,另端連接一物體A.用質(zhì)量與A相同的物體B推A使彈簧壓縮,分析釋放后AB兩物體在何處分離.
(1)地面光滑.
(2)地面不光滑,且摩擦系數(shù)A=B.
(3)地面不光滑,且摩擦系數(shù)AB
(4)地面不光滑,且摩擦系數(shù)AB
分析:若地面光滑,分離時對B分析可知,B受的合外力為0,加速度為0,則A的加速度也為0,故分離時彈簧處于原長.
若地面不光滑,分離時對B、A分析受力分別如圖甲、乙.
對B:fB=Bmg=maB
aB=Bg
對A:fA-T=maA,fA=Amg
aA=Ag-T/m
由于分離瞬間aB=aA所以彈簧彈力T=m(A-B)g
若A=B,則T=0,兩物體在原長分離.
若AB,則T0,兩物體在原長左側(cè)x=m(μA-μB)gK處分離.
若AB,則T0,兩物體在原長右側(cè)x=m(μB-μA)gK處分離.
【例題精析】
例1如圖3-29,一條輕彈簧和一根細線共同拉住一質(zhì)量為m的物體,平衡時細線水平,彈簧與豎直夾角為θ,若突然剪斷細線,則剛剪斷細線的瞬間,物體的加速度多大?
分析與解答:彈簧剪斷以前分析受力如圖.
由幾何關(guān)系可知:
彈簧的彈力T=mg/cosθ
細線的彈力T’=mgtanθ
細線剪斷后由于彈簧的彈力及重力均不變,故物體的合力水平向右,與T’等大而反向:∑F=mgtanθ
故物體的加速度a=gtanθ,水平向右.
求彈簧瞬態(tài)變化一類問題,一定要在狀態(tài)變化發(fā)生前分析物體受力情況,搞清彈簧彈力的大小及方向.由于狀態(tài)變化的瞬間彈力不變,據(jù)此重新分析受力得出狀態(tài)變化特征.
思考與拓寬:在本題中若將彈簧改成細繩,如圖3-30所示,則在剪斷水平繩的瞬間,斜繩的拉力及球的加速度如何?
(答:T=mgcosθ,a=gsinθ,垂直繩向下)
例2如圖3-31,一質(zhì)量為m=0.2kg的小球用繩子吊在傾角為53°的光滑斜劈上.斜劈靜止時,繩平行于斜面.讓斜劈沿水平運動,斜劈如何運動可使①球?qū)π泵娴膲毫?.②繩子的拉力為0.
解:①當(dāng)球?qū)π泵鎵毫偤脼?時,對球受力分析如圖甲.
由圖可知:合力∑F=mgcotθ=ma
a=gcotθ=7.5m/s2
所以斜劈以a7.5m/s2向右加速時球?qū)π泵娴膲毫?.
②當(dāng)球?qū)K子拉力剛好為0時,對球受力分析如圖乙.
合力∑F=mgtanθ=ma
a=gtanθ=403m/s2
所以斜劈以a403m/s2向左加速時繩子拉力為0.
分析與解答:求解臨界問題的題目,可以先假設(shè)已達到臨界狀態(tài),然后分析臨界時受力情況,得出臨界發(fā)生條件.
思考與拓寬:若斜面以加速度a=10m/s2,向右加速,求斜面對球的支持力和繩子的拉力.(答:N=0,T=2.83N)
例題3如圖3-32所示,一根勁度系數(shù)為K質(zhì)量不計的輕彈簧,上端固定,下端系一質(zhì)量為m的物體A.手持一質(zhì)量為M的木板B,向上托A,使彈簧處于自然長度.現(xiàn)讓木板由靜止開始以加速度a(ag)勻加速向下運動,求:①經(jīng)過多長時間A、B分離.②手作用在板上作用力的最大值和最小值.
分析與解答:①板下移時,物體隨之作加速運動,當(dāng)它們之間的相互作用力為0時,兩者分離.
分離瞬間對A:mg-Kx=ma,
x=m(g-a)K
x=at2/2,t=2m(g-a)Ka
②開始運動時力最大,對系統(tǒng)有:(M+m)g-F=(M+m)a
所以最大作用力為:F大=(M+m)(g-a)
AB分離后力最小,對B有:mg-F=ma
所以最小作用力為:F?。剑恚ǎ纾幔?br>
解此類問題的關(guān)鍵是確定分離臨界點,從而避免彈力是變力給分析計算造成的障礙.
思考與拓寬:①為什么本題指明加速度ag?②若本題起始運動不是原長,而是由原長以上x=mg/K開始,結(jié)果又怎樣?
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
1.如圖3-33,吊籃P掛在天花板上,與吊籃質(zhì)量相等的物體Q,被吊籃內(nèi)的彈簧托?。?dāng)懸掛吊籃的細繩剪斷的瞬間,吊籃P和物體Q的加速度分別為()
A.a(chǎn)P=aQ=gB.a(chǎn)P=2g,aQ=gC.a(chǎn)P=g,aQ=2gD.a(chǎn)P=2g,aQ=0
2.如圖3-34,固定在小車上的折桿,折角為θ,末端固定一質(zhì)量為m的小球.當(dāng)車以加速度a向右加速時,桿對球的作用力F為()
A.當(dāng)a=0時,F(xiàn)=mg/cosθ,方向沿桿
B.當(dāng)a=gtanθ時,F(xiàn)=mgcosθ,方向沿桿
C.無論a取何值,F(xiàn)大小均為mg2+a2,方向沿桿
D.無論a取何值,F(xiàn)均為mg2+a2,方向不一定沿桿
3.如圖3-35,一根輕彈簧上端固定,下掛一質(zhì)量為M的平盤,盤中有質(zhì)量為m的物體,靜止時彈簧伸長了L.今向下拉盤使彈簧再伸長ΔL,然后放手,在剛剛放手的瞬間盤對物體的支持力為()
A.(1+ΔLL)(M+m)gB.(1+ΔLL)mg
C.ΔLLmgD.ΔLL(M+m)g
4.如圖3-36,停在水平地面的小車內(nèi),用細繩AB、BC拴住一小球,繩BC水平,繩AB的拉力為T1,繩BC的拉力為T2,當(dāng)小車由靜止開始向左加速時,小球相對與小車的位置不發(fā)生變化,則兩繩的拉力變化情況為()
A.T1變大,T2變小B.T1變小,T2變大
C.T1不變,T2變小D.T1變大,T2不變
5.如圖3-37,輕彈簧的托盤上有一物體P,質(zhì)量m=10kg,彈簧的勁度系數(shù)為K=500N/m,給P一豎直向上的力F,使之由靜止開始向上作勻加速運動.已知最初0.2s內(nèi)F為變力,0.2s后F為恒力,托盤的質(zhì)量不計,則F的最小值為N,最大值為N.
6.如圖3-38,A、B兩物體緊靠在一起,放在光滑水平面上,它們的質(zhì)量分別為mA=3kg,mB=6kg.現(xiàn)用水平力FA推A,水平力FB拉B,F(xiàn)A、FB的變化規(guī)律為:FA=9-2t(N),FB=3+2t(N),則從t=0到AB分離它們的位移為.
Ⅱ能力與素質(zhì)
7.一升降機在箱底裝有若干個彈簧,設(shè)在某次事故中,升降機吊索在空中斷裂,忽略摩擦力,則升降機在從彈簧下端觸地后直到最低點的一段運動過程中,
A.升降機的速度不斷減小
B.升降機的加速度不斷變大
C.先是彈力做的負功小于重力做的正功,然后是彈力做的負功大于重力做的正功
D.到最低點時,升降機加速度的值一定小于重力加速度
8.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計.如圖3—40是一種加速度計的構(gòu)造原理圖,固定的光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊的兩側(cè)分別于勁度系數(shù)為k的彈簧相連;兩彈簧與固定壁相連,當(dāng)滑塊靜止或勻速運動時,彈簧處于自然長度.滑塊上有指針,可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo).設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平運動,指針向左偏離O點的距離為S,則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度()
A.方向向左,大小為kS/mB.方向向右,大小為kS/m
C.方向向左,大小為2kS/mD.方向向右,大小為2kS/m
9.鮮蛋儲運箱中放有塑料蛋托架,架上有整齊排列的卵圓形凹槽,將蛋放在槽中,可避免互相擠壓、碰撞并能減震.假設(shè)蛋和槽的橫截面為圓形,如圖3—41.圖中O為圓心,A、B兩點為水平槽口,α為半徑OA與AB的夾角.已知汽車輪胎與柏油路面的動摩擦因數(shù)為0.7,當(dāng)運蛋的汽車緊急剎車時,為避免蛋從槽中滾出,圖中α角應(yīng)為多大?
10.如圖3-42甲所示,輕彈簧勁度系數(shù)為K,下掛質(zhì)量為m的物體A,手拿質(zhì)量為M的木板B托A使彈簧壓縮,如圖乙所示.此時若突然撤掉B,則A向下運動的加速度為a(ag),現(xiàn)用手控制B使之以a/3的加速度向下勻加速運動.
(1)求物體A作勻加速運動的時間.
(2)求出這段運動過程中起始和終止時刻手對木板B作用力的表達式。
【拓展研究】
1.死亡加速度為什么為500g?
西方交管部門為了交通安全,特制訂了死亡加速度500g這一數(shù)值,以醒世人.意思是如果行駛加速度大于此值,將有生命危險,這么大的加速度,一般情況下車輛是達不到的,但如果發(fā)生交通事故,將會達到這一數(shù)值,因為碰撞時間極短,大多為毫秒級(0.001s).
為什么確定死亡加速度為500g呢?這主要考慮了人體在碰撞時的受力情況,據(jù)測試人體受力最脆弱的部分是頭部,它的最大承受力為25kN.
例如:兩輛摩托車時速為20Km(5.6m/s),相向而行發(fā)生碰撞,碰撞時間t=0.001s,設(shè)兩人頭部質(zhì)量為5Kg,則相撞產(chǎn)生的加速度多大?頭部受力多大?若駕駛員帶著安全帽,由于安全帽的緩沖作用,使碰撞時間延長為0.02秒,駕駛員還有生命危險嗎?
2.某市交通部門規(guī)定汽車在市區(qū)街道行駛速度不得超過vm=30km/h,一輛汽車在該路段緊急剎車時車輪抱死,沿直線滑行一段距離后停止.交警測得該車輪胎在地面擦出的痕跡長S=10m,從手冊中查出該種輪胎和地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.75,
(1)假如你是交警,請你判斷該汽車是否違反規(guī)定超速行駛,寫出判斷依據(jù).
(2)目前有一種先進的汽車制動裝置——ABS防抱死系統(tǒng).這套系統(tǒng)可保證車輪在制動時不抱死,使車輪仍有一定的滾動.圖3—43是這種裝置的示意簡圖,鐵齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動,右端有一個繞有線圈的磁鐵Q,M是一個電流檢測器,剎車時磁鐵與齒輪相互靠近而產(chǎn)生感生電流,這個電流經(jīng)放大后控制制動器.由于a齒經(jīng)過磁鐵的過程中被磁化,引起M中的感生電流,其方向()
A.一直向左B.一直向右C.先向右,后向左D.先向左,后向右
(3)安裝了ABS防抱死系統(tǒng)的汽車,在緊急剎車時可獲得比車輪抱死更大的制動力,從而使制動距離大大減?。僭O(shè)安裝防抱死裝置后剎車制動力為f,駕駛員反應(yīng)時間為t,汽車質(zhì)量為m,汽車行駛的速度為v,試推出剎車距離s的表達式.
(4)根據(jù)剎車距離s的表達式,分析引起交通事故的主要因素有哪些?
專題五、牛頓第三定律超重失重
【考點透析】
一、本專題考點:牛頓第三定律是高考Ⅱ類要求;超重、失重是高考的Ⅰ類要求.
二、理解和掌握內(nèi)容
1.牛頓第三定律:兩物體之間的作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上.物體與物體之間的作用力與反作用力總是同時產(chǎn)生,同時消失,同種性質(zhì),分別作用在兩個物體上.
作用力反作用力與一對平衡力的異同點:共同特征:它們均大小相等,方向相反,作用在同一直線上.區(qū)別:①作用力與反作用力一定是同種性質(zhì),分別作用在兩個物體上.而平衡的兩力不一定同種性質(zhì),作用在一個物體上.②作用力與反作用力總是同時產(chǎn)生,同時消失,而平衡的兩力,一力撤掉另一力可繼續(xù)維持.
2.超重、失重:在平衡狀態(tài),物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸線的拉力)大小等于物體的重力.
當(dāng)物體以加速度a向上加速(或向下減速)時,物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸線的拉力)大于物體的重力,這種現(xiàn)象叫超重.(比重力大ma).
當(dāng)物體以加速度a向下加速(或向上減速)時,物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸線的拉力)小于物體的重力,這種現(xiàn)象叫失重.(比重力小ma).
當(dāng)物體以加速度a=g①向下加速②繞地球作勻速圓周運動(此時g僅表示衛(wèi)星軌道高度處的重力加速度)時,物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸線的拉力)為0,這種現(xiàn)象叫完全失重.
3.難點釋疑:在人造地球衛(wèi)星中,下列說法錯誤的是()
A.人不再受萬有引力了B.人的重力消失了
C.人的重力減小了
D.天平、彈簧稱、水銀溫度計、水銀氣壓計、鐘表均無法正常使用
答案:A、B、C、D.
注意:超重不是重力增加;失重不是重力減小;完全失重也不是重力不存在了.重力來自萬有引力,故在發(fā)生超、失重時,人受到的引力、重力均不變,只是由于重力產(chǎn)生的現(xiàn)象改變了.在人造衛(wèi)星中,物體完全失重,應(yīng)用重力效果的天平、單擺、水銀氣壓計均無法正常使用,但水銀溫度計是依據(jù)熱漲冷縮原理制成的,故仍能使用.彈簧稱,不能測物體的重力,但還可以測拉力.
【例題精析】
例1如圖3-44所示,用繩豎直懸掛的小球下端與一靜止的斜面接觸,則以下說法正確的是:
A.小球可能只受兩個力作用.
B.小球可能受三個力作用.
C.小球可能受四個力作用.
D.繩對球的拉力和球?qū)K拉力等大反向,作用效果抵消,故小球受力平衡.
解析:本題的關(guān)鍵是清楚各種力產(chǎn)生的機理和作用力反作用力與一對平衡力的區(qū)別.小球與斜面接觸但不一定有彈力,無彈力即無摩擦力,故小球可能只受兩個力:重力和繩的拉力,故答案A正確.若斜面對球有彈力則一定有摩擦力,物體將受四個力,故答案C亦正確,答案B錯誤.由于D選項中的兩力為作用力、反作用力,它們作用在兩個物體上,談不上抵消,故錯誤.答案:A、C.
思考與拓寬:大家思考在上述可能情況存在的前提下,斜面與地面之間的摩擦力又是什么情況?
例2:如圖3-45所示,彈簧秤放于光滑水平桌面.外殼及鐵環(huán)質(zhì)量為M,彈簧及掛鉤質(zhì)量不計.水平力F1作用在彈簧稱外殼的鐵環(huán)上,水平力F2作用在彈簧掛鉤上,在兩力作用下彈簧秤以加速度a向F2方向加速運動,則彈簧稱的示數(shù)為:
A.F1B.F2C.(F1+F2)/2D.F1+ma
分析與解答:彈簧稱的示數(shù)既為彈簧的彈力,而彈簧的彈力和F2為作用與反作用力,故彈簧稱的示數(shù)既為F2,選項B正確.另外彈簧的彈力作用在殼上,分析殼受力可知:F2-F1=ma,F(xiàn)2=F1+ma,故選項D亦正確.答案:B、D.
思考與拓寬:彈簧秤放于粗糙水平桌面上,上述兩個力未將彈簧秤拉動,則彈簧秤的示數(shù)又如何分析?
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
1.一物體靜止在桌面上,則()
A.桌面對物體的支持力和物體的重力為一對平衡力
B.桌面對物體的支持力和物體的重力為作用反作用力
C.物體對桌面的支持力就是物體的重力.
D.物體對桌面的壓力和桌面對物體的壓力是一對平衡力
2.人走路時人與地面之間的作用與反作用力有()
A.一對B.兩對C.三對D.四對
3.如圖3-46所示,一個質(zhì)量為m的人通過定滑輪向上提起重物,它最多能提起多重的物體:
A.2mgB.mgC.mg/2D.無法確定,與人力氣有關(guān).
4.關(guān)于超重、失重的說法正確的是()
A.超重是物體重力增加了
B.失重既是物體重力減小了
C.完全失重狀態(tài)的物體不受重力了
D.不論超重、失重,物體的重力均不變
5.甲乙兩隊進行拔河比賽,甲隊獲勝.若不計繩子重力,則
A.繩子對甲隊的拉力大于繩子對乙隊的拉力
B.地面對甲隊的最大靜摩擦力小于地面對乙隊的最大靜摩擦力
C.地面對甲乙兩隊的靜摩擦力大小相等方向相反
D.繩子對甲隊的拉力大小等于繩子對乙隊的拉力大小
6.如果兩力彼此平衡則它們:
A.必是作用反作用力
B.必不是作用反作用力
C.必是同性質(zhì)的力
D.可以是作用反作用力,也可以不是
Ⅱ能力與素質(zhì)
7.吊在天花板上的電扇重力為G,通電運轉(zhuǎn)后吊桿對電扇的拉力大小為T,則
A.T=GB.TGC.TGD.無法確定
8.在以加速度a勻加速上升的電梯中,有一質(zhì)量為m的人,則()
A.此人對地球的吸引力大小為m(g+a).
B.此人對電梯的壓力大小為m(g+a).
C.此人受重力大小為m(g+a).
D.此人示重大小為mg.
9.某人在以2.5m/s2加速下降的電梯中最多舉起80kg的物體,則它在地面上最多能舉起多少千克的物體?若此人在某電梯中最多舉起40kg的物體,則此電梯的加速度多大?
10.在失重的條件下,會生產(chǎn)出地面上難以生產(chǎn)的一系列產(chǎn)品.例如形狀呈絕對球形的軸承滾珠,長幾百米的玻璃纖維絲等.用下面的方法,可以模擬一種無重力環(huán)境,以供科學(xué)家進行科學(xué)實驗.飛行員將飛機提升到高空后,讓其自由下落,可以獲得25s之久的零重力狀態(tài).實驗時飛機離地面的高度不得低于500m,科學(xué)家最大承受兩倍重力的超重狀態(tài),則飛機的飛行高度至少為多少?
【拓展研究】
酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心利用“長征”系列火箭分別于1999年11月20日、2001年1月10日、2002年3月25日、2002年12月30日,成功的將我國自行研制的“神州號”系列航天飛船送入太空.飛船在軌飛行期間進行了多項科學(xué)實驗,均圓滿完成預(yù)定任務(wù)并安全著陸在內(nèi)蒙古中部地區(qū).這標(biāo)志著我國載人航天事業(yè)取得了重大成就,中國人太空之旅指日可待.
(1)“神州號”沒有搭載宇航員,但有一個模擬宇航員,其身材、體重均和真人相似.實驗中利用儀器對其各部分受力情況進行監(jiān)測,為以后將宇航員送入太空作準(zhǔn)備,請根據(jù)發(fā)射時飛船的運動情況給宇航員設(shè)計一個正確的姿勢(“立姿”、“座姿”、“蹲姿”、“半臥”、“臥姿”等).
(2)在宇宙飛船上可以搭機作許多實驗,若飛船實驗艙內(nèi)的彈簧秤懸掛一物體,在地面上時彈簧秤示數(shù)為9.8N,當(dāng)飛船以8g加速度豎直向上運動到某高度時,彈簧秤的示數(shù)為為83.3N,此時飛船離地面多高?
(3)當(dāng)?shù)孛嫔峡沼性旗F覆蓋時,用哪些電磁波能對飛船進行遙感、遙測?
A.紅外波段電磁波D.紫外波段電磁波C.可見光波段電磁波D.x射線
(4)“神州號”返回艙重約4噸,落地前由于降落傘的作用做速度為15m/s的勻速運動,為了減小著落時地面對返回艙的沖擊,實現(xiàn)軟著陸,5臺船載緩沖發(fā)動機在距離地面15m高處發(fā)動,每臺發(fā)動機的推力多大?工作時間多長?
效果驗收
1.在光滑水平面上的物體受三個共點力而平衡.其中F2、F3垂直,若此三力中去掉F1,可以產(chǎn)生2.5m/s2的加速度;若去掉F2可產(chǎn)生1.5m/s2的加速度,若去掉F3,產(chǎn)生的加速度為()
A.1m/s2B.1.5m/s2C.2m/s2D.2.5m/s2
2.一質(zhì)量為m的物體放在升降機的底板上,當(dāng)升降機以g/4的加速度勻減速下降時,物體對底板的壓力為()
A.mg/4B.mgC.5mg/4D.3mg/4.
3.一個物體在傾角為θ的斜面上下滑時的加速度為a,若給此物體一個沿斜面向上的初速度讓其上滑,此時物體的加速度大小為()
A.0B.2aC.a+gsinθD.2gsinθ-a
4.體重為600N的人從數(shù)字式磅稱上站起來,磅稱的示數(shù)將()
A.大于600N.B.先大于600N,后小于600N
C.先大于600N,后小于600N,最后等于600N
D.始終等于600N.
5.如圖3-47,質(zhì)量皆為m的A、B兩球之間系一輕彈簧,放于光滑墻角.用力緩緩?fù)艬向左壓縮彈簧,平衡時推力的大小為F,在突然撤掉F的瞬間()
A.A的加速度為F/2mB.A的加速度為F/m
C.B的加速度為F/2mD.B的加速度為F/m
6.如圖3-48,當(dāng)小車以加速度a前進時,物體A相對靜止于車的側(cè)壁,當(dāng)車的加速度增大時,則()
A.物體A受的靜摩擦力增大.
B.側(cè)壁對物體A的彈力減?。?br>
C.物體A仍能相對小車靜止.
D.物體A將沿側(cè)壁下滑.
7.物體A放于粗糙水平面上,受如圖3-49所示的三個力作用而靜止.當(dāng)F3消失時,關(guān)于A可能的運動情況和所受的摩擦力方向錯誤說法是()
A.物體A所受的摩擦力方向一定改變
B.物體A可能靜止也可能運動
C.物體A可能向左運動
D.物體A所受摩擦力方向可能改變也可能不變
8.如圖3-50,1、2兩物體質(zhì)量分別為M1、M2(M1M2),疊放在光滑水平面上,水平力F拉1可使它們一起運動,此時兩物體間的摩擦力為f,則
A.若改用F/2的水平力拉1,它們之間的摩擦力仍為f
B.若改用2F的水平力拉1,它們之間的摩擦力為2f
C.若用F的水平力拉2,它們之間的摩擦力為f
D.若用F的水平力拉2,它們間的摩擦力為M1M2f
9.木塊與水平面間的摩擦系數(shù)為μ,木塊原來靜止在平面上,一大小等于木塊重力的水平力F作用于木塊,ts后撤掉力F,則木塊還能運動的時間為s.
10.質(zhì)量為m的物體,在兩個大小相等、夾角為120的共點力作用下產(chǎn)生的加速度為a,當(dāng)兩力大小不變,夾角變?yōu)?時,物體產(chǎn)生的加速度為,夾角變?yōu)?0時,物體加速度大小為.
11.如圖3-51在運動的升降機的天花板上用細線懸掛一物體A,A下面再用輕彈簧連接物體B,AB質(zhì)量均為5kg,彈簧的拉力為40N,若將細線剪斷,則細線剪斷的瞬間,A的加速度為m/s2,方向.B的加速度為m/s2,方向.
12.航空母艦上的飛機跑道長度有限,飛機回艦時,機尾有一個鉤爪,能鉤住艦上的一根彈性鋼索,利用彈性鋼索的彈力使飛機很快減速.若飛機的質(zhì)量為M=4.0×103kg,回艦時的速度為v=160m/s,在t=3.0s內(nèi)速度減為零,彈性鋼索對飛機的平均拉力F=__N.(飛機與甲板間的摩擦忽略不計)
13.在驗證牛頓第二定律的實驗中,備有以下器材,
A.打點計時器B.天平C.秒表D.低壓交流電源E.電池
F.紙帶G.細繩、砝碼、小車、沙桶H.薄木板
其中多余的器材.缺少器材.
14.A、B、C、D四個同學(xué)作驗證牛頓第二定律的實驗,小車和砝碼總質(zhì)量用M表示,沙子和桶的總質(zhì)量用m表示,處理數(shù)據(jù)時分別得到如圖3-67的A、B、C、D四個圖線,如下說法正確的是()
A.A和B較好把握了實驗條件M遠大于m
B.C和D較好把握了實驗條件M遠大于m
C.A同學(xué)長木板的傾角太小,B同學(xué)長木板的傾角太大.
D.C同學(xué)較好平衡了摩擦力.
15.新型轎車前排都安有安全氣囊.氣囊內(nèi)儲有某種物質(zhì),一受到?jīng)_擊就立即分解成大量氣體,使氣囊迅速膨脹,填補在乘員與擋風(fēng)玻璃、方向盤之間,防止乘員受傷.某次實驗中汽車速度為144km/h,駕駛員沖向氣囊后經(jīng)0.2s停止運動.人沖向氣囊部分的質(zhì)量為40kg,頭部和胸部作用在氣囊上的面積為700cm2,在這種情況下,人的頭部和胸部受到的平均壓強是多大?
16.據(jù)報道,某民航公司的一架客機,水平飛行時突然受到強大垂直氣流的作用,使飛機在10s內(nèi)下降1700m,造成眾多乘客和機組人員的傷害事故.若只研究飛機在豎直方向的運動,且假設(shè)這一過程是勻變速的,試計算:
(1)飛機在豎直方向上產(chǎn)生的加速度多大?方向如何?
(2)乘客的安全帶必須提供相當(dāng)于其體重幾倍的拉力,才能使其不脫離坐椅?
(3)未系安全帶的乘客,相對于機艙向什么方向運動?最容易受傷的是人體的什么部位?
17.高效等離子體發(fā)動機所用的燃料不到化學(xué)燃燒發(fā)動機的十分之一,它可以使在太空中的航天器獲得動力,進入太陽系.在等離子體發(fā)動機中,由電極發(fā)出的電子撞擊氙原子,使之電離,在加速電場中獲得很大的速度后從航天器的尾部連續(xù)射出,產(chǎn)生動力,類似噴氣式飛機.假設(shè)航天器在開始時靜止在太空中,航天器的總質(zhì)量為M(在發(fā)射離子過程中質(zhì)量可以認為不變),每個氙原子的質(zhì)量為m,電量為q,加速電壓為U,等離子體發(fā)動機單位時間向外發(fā)射的離子數(shù)為n
求:(1)發(fā)動機發(fā)射離子的功率P.
(2)靜止的航天器在開始時獲得的加速度是多大?
第三章牛頓定律參考答案
專題一:1.C2.B3.D4.D5.B6.B7.A8.C9.A10.綠,金屬塊由于慣性而后移接通電路,紅
專題二:1.B2.B3.C4.A5.D6.C7.B8.2.5,0.4
9.t=2s
10(1)分析鋼球受到的浮力、重力、粘滯阻力可求其加速度a=(1-ρ0ρ)g-9ηv2ρr2,由此可知,鋼球開始做加速度a越來越小,速度越來越大的變加速運動,最后趨于勻速.
(2)v=8.2×10-3(3)v=2×10-2m/s
拓展研究答案①a=KL(ε-2U)/mε②均勻③a=kL/2m
專題三:1.C2.C3.B4.C5.D6.2.25,左7.gtanθ8.4472N9.①μ=0.5②t=8S3g
拓展研究答案:2.不能
專題四:1.D2.D3.B4.C5.100,2006.4.1677.C8.D
9.a(chǎn)≤arcctg0.710.①t=2mK②
拓展研究答案:1、a=5.6×103m/s2F=28KN無生命危險2、(1)車速v=43.2km/h,所以超速.(2)C(3)S=vt+mv2/2f(4)司機的反應(yīng)時間;車行駛速度;汽車的質(zhì)量;剎車制動力.
專題五:1.A2.B3.B4.D5.D6.B7.C8.B9.60Kg,5m/s210.6750m
拓展研究答案:(1)仰臥(主要考慮超重時腦部失血的影響)(2)2649.6m(3)A(4)F=1.4×104Nt=2s.
效果驗收1.C2.C3.D4.C5.D6.C7.A8.D9.(1μ-1)t10.2a,2a11.18,下;2,下12.F=2.1×105N13.CE,附有定滑輪的長木板.14.AD15.P=1.1×105Pa16.①a=34m/s2②F=2.4mg③相對機艙向上運動,頭部易受損害.17.(1)P=nqU(2)a=n2MqU/M
高中物理《牛頓運動定律》知識點歸納
高中物理《牛頓運動定律》知識點歸納
高中物理知識點1.對牛頓第一定律的理解
(1)揭示了物體不受外力作用時的運動規(guī)律
(2)牛頓第一定律是慣性定律,它指出一切物體都有慣性,慣性只與質(zhì)量有關(guān)
(3)肯定了力和運動的關(guān)系:力是改變物體運動狀態(tài)的原因,不是維持物體運動的原因
(4)牛頓第一定律是用理想化的實驗總結(jié)出來的一條獨立的規(guī)律,并非牛頓第二定律的特例
(5)當(dāng)物體所受合力為零時,從運動效果上說,相當(dāng)于物體不受力,此時可以應(yīng)用牛頓第一定律
高中物理知識點2.對牛頓第二定律的理解
(1)揭示了a與F、m的定量關(guān)系,特別是a與F的幾種特殊的對應(yīng)關(guān)系:同時性、同向性、同體性、相對性、獨立性
(2)牛頓第二定律進一步揭示了力與運動的關(guān)系,一個物體的運動情況決定于物體的受力情況和初始狀態(tài)
(3)加速度是聯(lián)系受力情況和運動情況的橋梁,無論是由受力情況確定運動情況,還是由運動情況確定受力情況,都需求出加速度
高中物理知識點3.對牛頓第三定律的理解
(1)力總是成對出現(xiàn)于同一對物體之間,物體間的這對力一個是作用力,另一個是反作用力
(2)指出了物體間的相互作用的特點:“四同”指大小相等,性質(zhì)相等,作用在同一直線上,同時出現(xiàn)、消失、存在;“三不同”指方向不同,施力物體和受力物體不同,效果不同
高中物理知識點:用牛頓運動定律解決問題
高中物理知識點1、根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況。其解題基本思路是:利用牛頓第二定律F合=ma求出物體的加速度a
;再利用運動學(xué)的有關(guān)公式求出速度vt和位移s等。
高中物理知識點2、根據(jù)物體的運動情況確定物體的受力情況。其解題基本思路是:分析清楚物體的運動情況,選用運動學(xué)公式求出物體的加速度,再利用牛頓第二定律求力。3、應(yīng)用牛頓運動定律結(jié)合運動學(xué)公式解決力和運動關(guān)系的一般步驟是:
(1)確定研究對象;
(2)分析研究對象的受力情況:必要時畫受力示意圖;
(3)分析研究對象的運動情況,必要時畫運動過程簡圖;
高中物理知識點(4)利用牛頓第二定律或運動學(xué)公式求加速度;
(5)利用運動學(xué)公式或牛頓第二定律進一步求解要求的物理量;
(6)運用牛頓第三定律進一步說明所求的物理量與其他量的關(guān)系。
高考物理驗證牛頓運動定律實驗復(fù)習(xí)教案
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開展,教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來,有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么,你知道教案要怎么寫呢?以下是小編為大家精心整理的“高考物理驗證牛頓運動定律實驗復(fù)習(xí)教案”,但愿對您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。
實驗4驗證牛頓運動定律
牛頓第二定律實驗—改“控制變量法”為“補償法”
江蘇省特級教師戴儒京
著名的也是最重要的“牛頓第二定律實驗”,以課程標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)而編寫的教科書與以前的教科書比較,把教師演示實驗變?yōu)閷W(xué)生探索性實驗。多年以來,都是教師演示實驗,由老師做、老師講,教科書不把實驗的設(shè)計展示給學(xué)生,而課標(biāo)教科書則詳細寫出了實驗程序和設(shè)計過程。在實驗修訂本中,關(guān)于牛頓第二定律的實驗的敘述只用了半頁400多字,而在課標(biāo)教科書中,用了單獨的一節(jié)即第四章第2節(jié):實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,洋洋灑灑3頁半,約2000多字,是原來的5倍多。
實驗修訂本中,有下列內(nèi)容(2項):
實驗裝置
實驗方法
課標(biāo)教科書中,有下列內(nèi)容(7項):
加速度與力的關(guān)系
加速度與質(zhì)量的關(guān)系
制定實驗方案時的兩個問題
怎樣測量或比較物體的加速度
怎樣提供和測量物體所受的恒力
參考案例
怎樣由實驗結(jié)果得出結(jié)論
通過比較可以知道:實驗修訂本中的內(nèi)容只是課標(biāo)教科書中“怎樣測量或比較物體的加速度”和“參考案例”兩項內(nèi)容,也就是說:課標(biāo)教科書比實驗修訂本增加了實驗設(shè)計方法的內(nèi)容:加速度與力的關(guān)系和加速度與質(zhì)量的關(guān)系,即控制變量法。以前是老師補充的,現(xiàn)在寫在教科書中,使學(xué)生不僅知道怎樣做實驗,還明白為什么這樣做實驗,即知其然知其所以然。
除文字不同外,插圖也不同。實驗修訂本中,只有一幅圖即圖3-5研究牛頓第二定律的實驗裝置圖(第50頁),而在課標(biāo)教科書中除實驗裝置圖(第78頁圖4.2-4及圖4.2-5)外還有圖4.2-2加速度與質(zhì)量的關(guān)系圖(a-m圖)和圖4.2-4加速度與質(zhì)量的倒數(shù)的關(guān)系圖(a-圖)(第76頁),為學(xué)生作圖做了示范。
筆者經(jīng)過仔細、認真的研究,認為“牛頓第二定律實驗”還有改進的空間,且有改進的必要。那就是把“控制變量法”改為“補賞法”。
一、“控制變量法”實驗
1.實驗裝置
圖1為俯視圖,圖2為側(cè)視圖。
2.實驗過程
(1)加速度跟力的關(guān)系
使用兩個相同的小車,滿足m1=m2;在連小車前的繩端分別掛一個鉤碼和兩個鉤碼(設(shè)鉤碼質(zhì)量為),使F1=2F2.將二小車拉至同一起點處,記下位置.放手后經(jīng)一段時間使二小車同時停止,滿足時間t相同.改變F重復(fù)實驗,
讀出二小車的位移,填入表1:
表1
根據(jù),在相等的情況下,與成正比。從表1可得:
比較可得,在誤差允許的范圍內(nèi),a∝F.
(2)加速度跟質(zhì)量的關(guān)系
將小車1上加0.2kg砝碼,使m1=2m2;二小車前面繩端都掛一個鉤碼,使F1=F2.將二小車拉至同一起點處放開經(jīng)一段時間使其同時停止,讀出各小車位移記入表2:
表2
3.定律導(dǎo)出
(1)由上述實驗結(jié)果,,可得出物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,即牛頓第二定律的基本關(guān)系,寫成數(shù)學(xué)表達式為
(2)上式可寫為等式F=kma,式中k為比例常數(shù).如果公式中的物理量選擇合適的單位,就可以使k=1,則公式更為簡單.
在國際單位制中,力的單位是牛頓.牛頓這個單位就是根據(jù)牛頓第二定律來定義的:使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N,即1N=1kgm/s2.
可見,如果都用國際單位制中的單位,就可以使k=1,那么公式則簡化為F=ma,這就是牛頓第二定律的公式.
(3)當(dāng)物體受到幾個力的作用時,牛頓第二定律也是正確的,不過這時F代表的是物體所受外力的合力.牛頓第二定律更一般的表述是:
物體的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.
公式是:
F合=ma.
二、系統(tǒng)誤差分析
1.用數(shù)字計算法分析誤差
在實驗中,小車(質(zhì)量為)受的拉力實際上不等于鉤碼的重力(),設(shè)為,則有
,解得
從結(jié)果可以看出,小車受的拉力實際上小于鉤碼的重力(),而鉤碼的重力()是產(chǎn)生小車和鉤碼二者的加速度的力,而不是產(chǎn)生小車的加速度的力。
在第(1)步中的第1次實驗中,小車受的拉力,但在實驗中認為小車受的拉力等于鉤碼的重力,則相對誤差為。
在第(1)步中的第2次實驗中,小車受的拉力,但在實驗中認為小車受的拉力等于鉤碼的重力,則相對誤差為。
可見,在小車的質(zhì)量相等的條件下,鉤碼的質(zhì)量越小,相對誤差越小。
但是,實驗中認為第1次實驗小車受的拉力(兩個鉤碼)是第2次實驗小車受的拉力(一個鉤碼)的2倍,但實際是不是2倍,是倍,相對誤差為。
在第(2)步中的第1次實驗中,小車受的拉力,但在實驗中認為小車受的拉力等于鉤碼的重力,則相對誤差為。
在第(2)步中的第2次實驗中,小車受的拉力,但在實驗中認為小車受的拉力等于鉤碼的重力,則相對誤差為。
可見,在鉤碼的質(zhì)量相等的條件下,小車的質(zhì)量越大,相對誤差越小。
但是,實驗中認為兩次實驗小車受的拉力相等(都是兩個鉤碼),但實際是不相等的,其中第1次是0.18N,第2次是0.19N,相對誤差為。
2.用公式法分析誤差
根據(jù)公式,得相對誤差為,也就是說,小車質(zhì)量比鉤碼質(zhì)量大得越多,相對誤差越小,即實驗條件是:只有當(dāng)時,才能認為小車受力等于鉤碼的重力。
但無論如何,高達的誤差,是不能令人信服的。也就是說,上述實驗是不可取的,只能把鉤碼的質(zhì)量降到及以下,因為一般認為,所謂在誤差范圍內(nèi),是指誤差在左右或以下。
這樣做實驗的主要問題還不在誤差上,主要問題在:實驗給同學(xué)造成一個錯覺,一個嚴重的錯覺,那就是學(xué)生覺得,小車受的拉力等于鉤碼的重力,這個錯覺的來源還在于:初中他們學(xué)靜止和勻速運動時,小車受的拉力確實等于鉤碼的重力。這個錯覺很難糾正,以至于在很多題中體現(xiàn)出來。
三、實驗的改進——把“控制變量法”改為“補償法”
所謂“補賞法”,是這樣做實驗:
第1次,仍然是小車的質(zhì)量為,鉤碼的質(zhì)量為,而第二次改為:把掛著的兩個鉤碼其中的1個移到小車上,則小車的質(zhì)量為,鉤碼的質(zhì)量為。這樣,小車受的拉力,原來是,后來變?yōu)?。這樣,(因為),比較接近2:1了。
而小車受力與質(zhì)量的比值分別為:第1次,,第2次,,兩次的比值為:,用數(shù)字計算則為:=,=,我們可以理直氣壯地說,小車的加速度與受力與質(zhì)量的比值成正比。這樣還可以畢其功于一役,不要分“加速度與力的關(guān)系”和“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”兩步做實驗了。最重要的還是,不要讓學(xué)生認為:小車受的拉力等于鉤碼的重力。
1.(20xx年高考江蘇卷第11題).(10分)為了探究受到空氣阻力時,物體運動速度隨時間的變化規(guī)律,某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實驗裝置(如圖所示)。實驗時,平衡小車與木板之間的摩擦力后,在小車上安裝一薄板,以增大空氣對小車運動的阻力。
(1)往砝碼盤中加入一小砝碼,在釋放小車▲(選填“之前”或“之后”)接通打點計時器的電源,在紙帶上打出一系列的點。
(2)從紙帶上選取若干計數(shù)點進行測量,得出各計數(shù)點的時間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表:
請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像。
(3)通過對實驗結(jié)果的分析,該同學(xué)認為:隨著運動速度的增加,小車所受的空氣阻力將變大,你是否同意他的觀點?請根據(jù)v-t圖象簡要闡述理由。
【答案】(1)之前(2)(見右圖)
(3)同意在v-t圖象中,速度越大時,加速度越小,小車受到的合力越小,則小車受空氣阻力越大。
2.(20xx年高考山東卷第23題)(1)某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上,桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪,細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ,并測出間距。開始時將木板置于MN處,現(xiàn)緩慢向瓶中加水,直到木板剛剛開始運動為止,記下彈簧秤的示數(shù)F0,以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住,繼續(xù)向瓶中加水后,記下彈簧秤的示數(shù)F1,然后釋放木板,并用秒表記下木板運動到PQ處的時間。
①木板的加速度可以用、表示為=;為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)。
②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗,確定加速度與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是。
③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,它的優(yōu)點是。
a.可以改變滑動摩擦力的大小
b.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)
c.可以比較精確地測出摩擦力的大小
d.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度
【解析】(1)①②C。③BC
3.2007江蘇物理卷第13題(13分)
如題13(a)圖,質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌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)實時傳送到計算機上,經(jīng)計算機處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移-時間(s-t)圖象和速率-時間(v-t)圖象。整個裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上,斜面的長度為了l、高度為h。(取重力加速度g=9.8m/s2,結(jié)果可保留一位有效數(shù)字)
(1)現(xiàn)給滑塊A一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度,A的v-t圖線如題13(b)圖所示。從圖線可得滑塊A下滑時的加速度a=m/s2,摩擦力對滑塊A運動的影響。(填“明顯,不可忽略”或“不明顯,可忽略”)
(2)此裝置還可用來驗證牛頓第二定律。實驗時通過改變,可驗證質(zhì)量一定時,加速度與力成正比的關(guān)系;實驗時通過改變,可驗證力一定時,加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。
(3)將氣墊導(dǎo)軌換成滑板,滑塊A換成滑塊A’,給滑塊A’一沿滑板向上的初速度,A’的s-t圖線如題13(c)圖。圖線不對稱是由于造成的,通過圖線可求得滑板的傾角θ=(用反三角函數(shù)表示),滑塊與滑板間的動摩擦因數(shù)μ=
【答案】(1)6不明顯,可忽略
(2)斜面高度h滑塊A的質(zhì)量M及斜面高度h,且使Mh不變
(3)滑動摩擦力(~都算對
0.3(0.2~0.4都算對)
【解析】(1)下滑時,加速度為;上滑時,加速度為摩擦力對滑塊A運動的影響不明顯,可忽略。
(2)改變斜面高度h,則改變斜面的傾角,則改變產(chǎn)生加速度的力(),可驗證質(zhì)量一定時,加速度與力成正比的關(guān)系;改變滑塊A的質(zhì)量M及斜面的高度h,且使Mh不變,因為,使Mh不變,則F不變,可驗證力一定時,加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。
(3)圖線不對稱是由于滑動摩擦力造成的,因為在滑塊上滑時,加速度的大小為,在滑塊下滑時,加速度的大小為,在滑動摩擦力不可忽略的情況下,二者不等,圖象不對稱。從題13(b)圖中得,又,所以=。(都對)。從題13(c)圖中上滑階段讀出,,,根據(jù)得,代入=,已知,則,解得。
4.2007海南物理卷第14題.
現(xiàn)要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下:一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面(如圖)、小車、計時器一個、米尺。
(1)填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?,完善以下實驗步驟(不考慮摩擦力的影響):
①小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑至斜面底端A2,記下所用的時間
②用米尺測量A1與A2之間的距離s,則小車的加速度____________。
③用米尺測量A1相對于A2的高h。設(shè)小車所受重力為mg,則小車所受的合外力F=________。
④改變_________________,重復(fù)上述測量。
⑤以h為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作表作圖。如能得到一條過原點的直線,則可以驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。
(2)在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中,某同學(xué)設(shè)計的方案是:
①調(diào)節(jié)斜面傾角,使小車在斜面上勻速下滑。測量此時A1點相對于斜面底端A2的高度ho。
②進行(1)中的各項操作。
③計算與作圖時用(h-h(huán)o)代替h。
對此方案有以下幾種評論意見:
A.方案正確可行
B.方案的理論依據(jù)正確,但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動。
C.方案的理論依據(jù)有問題,小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。
其中合理的意見是________。
【答案】(1)②③④斜面傾角(或填h的數(shù)值)
(2)C
【解析】要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”,,即=,只要以h為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作表作圖,如能得到一條過原點的直線,便可。
5.實驗裝置如圖1所示;一木塊放在水平長木板上,左側(cè)拴有一細軟線,跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連,木塊右側(cè)與打點計時器的紙帶相連,在重物牽引下,木塊在木板上向左運動,重物落地后,木塊繼續(xù)向左做勻減速運動,圖2給出了重物落地后,打點計時器在紙帶上打出的一些點,試根據(jù)給出的數(shù)據(jù),求木塊與木板間的摩擦因數(shù)。要求寫出主要的運算過程,結(jié)果保留2位有效數(shù)字。(打點計時器所用交流電頻率為50Hz,不計紙帶與木塊間的拉力。取重力加速度g=10m/s2)
【答案】由給出的數(shù)據(jù)可知,重物落地后,木塊在連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移分別是:
以a表示加速度,根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律,有
重物落地后木塊只受摩擦力的作用,以表示木塊的質(zhì)量,根據(jù)牛頓定律,有
6.江蘇省2009高考題“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示.
(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中,打出了一條紙袋如圖乙所示。計時器大點的時間間隔為0.02s.從比較清晰的點起,每5個點取一個計數(shù)點,量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度a=______m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)平衡摩擦力后,將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤,然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中,測量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表:
砝碼盤中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a(ms-2)0.691.181.662.182.70
請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像.
(3)根據(jù)提供的試驗數(shù)據(jù)作出的-F圖線不通過原點,請說明主要原因。
【答案】11.(1)0.16(0.15也算對)(2)(見右圖)
(3)未計入砝碼盤的重力
7.(上海2009高考題)如圖為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置。
(1)在該實驗中必須采用控制變量法,應(yīng)保持___________不變,用鉤碼所受的重力作為___________,用DIS測小車的加速度。
(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測量。在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線(如圖所示)。
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是_________________________________。
②(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是()
(A)小車與軌道之間存在摩擦(B)導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
(C)所掛鉤碼的總質(zhì)量太大(D)所用小車的質(zhì)量太大
答案:17.(1)小車的總質(zhì)量,小車所受外力,(2)①在質(zhì)量不變的條件下,加速度與外力成正比,②C
8.全國2009高考題
某同學(xué)為了探究物體在斜面上的運動時摩擦力與斜面傾角的關(guān)系,設(shè)計實驗裝置如圖。長直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物塊上。在平板上標(biāo)出A、B兩點,
B點處放置一光電門,用光電計時器記錄滑塊通過光電門時擋光的時間。
實驗步驟如下:
①用游標(biāo)卡尺測量滑塊的擋光長度d,用天平測量滑塊的質(zhì)量m;
②用直尺測量AB之間的距離s,A點到水平桌面的垂直距離h1,B點到水平桌面的垂直距離h2;
③將滑塊從A點靜止釋放,由光電計時器讀出滑塊的擋光
時間t1
④重復(fù)步驟③數(shù)次,并求擋光時間的平均值;
⑤利用所測數(shù)據(jù)求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值;
⑥多次改變斜面的傾角,重復(fù)實驗步驟②③④⑤,做出f-關(guān)系曲線。
(1)用測量的物理量完成下列各式(重力加速度為g):
①斜面傾角的余弦=;
②滑塊通過光電門時的速度v=;
③滑塊運動時的加速度a=;
④滑塊運動時所受到的摩擦阻力f=;
(2)測量滑塊擋光長度的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖所示,
讀得d=。
【答案】(1)①②③④
(2)3.62cm
【解析】(1)物塊在斜面上做初速度為零的勻加速直線運動,受重力、支持力、滑動摩擦力,如圖所示①根據(jù)三角形關(guān)系可得到,②根據(jù)③根據(jù)運動學(xué)公式,有,即有
④根據(jù)牛頓第二定律,則有.
(2)在游標(biāo)卡尺中,主尺上是3.6cm,在游標(biāo)尺上恰好是第1條刻度線與主尺對齊,再考慮到卡尺是10分度,所以讀數(shù)為3.6cm+0.1×1mm=3.61cm或者3.62cm也對.
9.(2008年寧夏第22.Ⅱ、題)測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)
物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù).實驗裝置如圖,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端裝有定滑輪;木板上有一滑塊,其一端與電磁打點計時器的紙帶相連,另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接.打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz.開始實驗時,在托盤中放入適量砝碼,滑塊開始做勻加速運動,在紙帶上打出一系列小點.
⑴上圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點(圖中未標(biāo)出),計數(shù)點間的距離如圖所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a=(保留三位有效數(shù)字).
⑵回答下列兩個問題:
①為測量動摩擦因數(shù),下列物理量中還應(yīng)測量的有.(填入所選物理量前的字母)
A.木板的長度lB.木板的質(zhì)量m1C.滑塊的質(zhì)量m2
D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3E.滑塊運動的時間t
②測量①中所選定的物理量時需要的實驗器材是.
⑶滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=(用被測物理量的字母表示,重力加速度為g).與真實值相比,測量的動摩擦因數(shù)(填“偏大”或“偏小”).寫出支持你的看法的一個論據(jù):
.
解析:[1],其中,,
,代入數(shù)據(jù)得.
[2]①先推出公式(見[3])知選CD②天平
[3]根據(jù)牛頓定律
解得
偏大,因為紙帶與打點計時器也有摩擦力.
答案:22.Ⅱ、⑴0.495~0.497m/s2;⑵①CD;②天平;
⑶,
10.(20xx高考山東理綜第23題).(12分)
(1)某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上,桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪,細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線、,并測出間距開始時將木板置于處,現(xiàn)緩慢向瓶中加水,直到木板剛剛開始運動為止,記下彈簧秤的示數(shù),以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住,繼續(xù)向瓶中加水后,記下彈簧秤的示數(shù),然后釋放木板,并用秒表記下木板運動到處的時間。
①木板的加速度可以用、表示為=;為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)。
②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗,確定加速度a與彈簧秤示數(shù)的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是。
③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,它的優(yōu)點是。
a.可以改變滑動摩擦力的大小
b.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)
c.可以比較精確地測出摩擦力的大小
d.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度
10.(23.(1))【解析】①
②C。
③BC