教科版高三物理二轮复习专题：相互作用与牛顿运动定律.ppt

高三物理二轮复习专题 相互作用与牛顿运动定律 一 熟悉知识点和要求 以及与2011年考试说明的比较 这部分内容与2011年的考试说明的要求基本没有变化 只是对安培力 安培力方向说明中删除了 通电线圈的磁力矩的计算不作要求 二 把握重点问题的梳理 一 各种性质的力 重力 弹力 摩擦力 万有引力 库仑力 电场力 安培力 洛仑兹力 二 平衡状态力学中物体平衡的分析方法 1 力的合成与分解法 2 正交分解法 3 相似三角形法 4 整体与隔离法 三 牛顿运动定律 四 力与直线运动物体做直线运动的条件 合外力的方向跟速度方向在同一直线上 五 力与曲线运动1 物体做曲线运动的条件 合外力的方向跟速度方向不在同一直线上 2 曲线运动中 合外力的方向指向运动轨迹的凹侧 三 掌握热点问题的提炼 一 动态平衡与极值问题例1 如图所示 小球用细线拴住放在光滑斜面上 用力推斜面向左运动 小球缓慢升高的过程中 细线的拉力将 a 先增大后减小b 先减小后增大c 一直增大d 一直减小 b 例2 直角劈形木块 截面如图 质量m 2kg 用外力顶靠在竖直墙上 已知木块与墙之间最大静摩擦力和木块对墙的压力成正比 即fm kfn 比例系数k 0 5 则垂直作用于bc边的外力f应取何值木块保持静止 sin37 0 6cos37 0 8 解析 若木块刚好不下滑 竖直方向上有 fsin37 kfncos37 mg 解得f 20n若木块刚好不上滑 竖直方向上有 fsin37 mg kfncos37 解得f 100n 所以取值为20n f 100n 二 连接体的平衡问题 例3 如图所示 一个半球形的碗放在桌面上 碗口水平 o是球心 碗的内表面光滑 一根轻质杆的两端固定有两个小球 质量分别是m1 m2 当它们静止时m1 m2与球心的连线跟水平面分别成60 30 角 则碗对两小球的弹力大小之比是 a 1 2b 3 1c 1 3d 3 2 b 三 相似三角形在平衡中的应用 例4 轻绳的a端固定在天花板上 b端系一个重力为g的小球 小球静止在固定的光滑的大球球面上 已知ab绳长为l 大球半径为r 天花板到大球顶点的竖直距离ac d abo 900 求绳对小球的拉力和大球对小球的支持力的大小 小球可视为质点 解析 选小球为研究对象 受到重力g 绳的拉力f和大球支持力fn的作用 由于小球处于平衡状态 所以g f fn组成一个封闭三角形 根据相似三角形对应边成比例得f l g d r fn r解得f gl d r fn gr d r 例5 已知如图所示 带电小球a b的电荷量分别为qa qb pa pb 都用长为l的丝线悬挂于p点 静止时a b相距为d 为使平衡时a b间距离减小为d 2 可采用的方法是 a 将小球a b的质量都增加到原来的两倍b 将小球b的质量增加为原来的8倍c 将小球a b的电荷都减少为原来的一半d 将小球a b的电荷都减少为原来的一半 同时将小球b的质量增加为原来的2倍 bd 四 重力场 电场 磁场中的平衡问题 例6 如图所示 匀强电场方向向右 匀强磁场方向垂直于纸面向里 一质量为带电量为q的微粒以速度与磁场垂直 与电场成45 角射入复合场中 恰能做匀速直线运动 求电场强度e的大小 磁感强度b的大小 解析 由带电粒子所受的洛伦兹力与v垂直 电场力方向与电场线平行 微粒如图所示方向进入磁场中 如果只受到电场力与洛伦兹力作用 合力不可能为零 也就不可做匀速直线运动 由此可知本题必须考虑到微粒所受的重力 才可能使微粒做匀速直线运动 假设粒子不带正电 则所受电场力方向水平向左 洛伦兹力方向斜向右下方与v垂直 同学们可以从力的平衡条件判断出这样的粒子不可能做匀速直线运动 所以粒子应带正电荷 受力情况如图所示 根据合外力为零可得mg qvbsin45 qe qvbcos45 由 式可得b e mg q 五 牛顿运动定律在追及与相遇的问题 例7 一木箱可视为质点 放在汽车水平车厢的前部 如图所示 已知木箱与汽车车厢底板之间的动摩擦因数为 初始时 汽车和木箱都是静止的 现在使汽车以恒定的加速度a0开始启动沿直线运动 当其速度达到v0后做匀速直线运动 要使木箱不脱离车厢 距汽车车厢尾部的距离应满足什么条件 六 牛顿定律在弹簧类问题的应用 例8 如图所示 a b两木块叠放在竖直轻弹上 已知木块a b质量分别为0 42kg和0 40kg 弹簧的劲度系数k 100n m 若在木块a上作用一个竖直向上的力f 使a由静止开始以0 5m s2的加速度竖直向上做匀加速运动 g 10m s2 求 1 使木块a竖直做匀加速度运动的过程中 力f的最大值 2 若木块由静止开始做匀加速运动 直到a b分离的过程中 弹簧的弹性势能减少了0 248j 求这一过程中f对木块做的功 解析 1 当f 0 即不加竖直向上f力时 设a b叠放在弹簧上处于平衡时弹簧的压缩量为x 有kx ma mb g 所以x ma mb g k对a施加力f 分析a b受力如图 对a f n mag maa 对b kx n mbg mba 可知 当n 0时 ab有共同加速度a a 由 式知欲使a匀加速运动 随n减小f增大 当n 0时 f取得了最大值fm 即fm ma g a 4 41n可知 wf 9 64 10 2j 2 又当n 0时 a b开始分离 由 式知 此时弹簧压缩量kx mb a g 即x mb a g k ab共同速度v2 2a x x 由题知 此过程弹性势能减少了wp ep 0 248j设f做功wf 对这一过程应用动能定理或功能原理wf ep ma mb g x x ma mb v2 联立 且注意到ep 0 248j可知 wf 9 64 10 2j 七 牛顿运动定律在曲线运动中的应用 例9 如图所示 半径为r的环形塑料管竖直放置 ab为该环的水平直径 且管的内径远小于环的半径 环的ab及以下部分处于水平向左的匀强电场中 管的内壁光滑 现将一质量为m 带电量为 q的小球从管中a点由静止释放 已知qe mg 求 1 小球释放后 第一次经过最低点d时的速度和对管壁的压力 2 小球释放后 第一次经过最高点c时管壁对小球的作用力 解析 小球在管内做变速圆周运动 小球经过c d两位置时 其向心力的大小和速度之间的关系可由牛顿第二定律确定 而速度可由动能定理求得解 1 a至d点 由动能定理在d