课时3 重力场中直线运动.doc

高邮市2012届高三物理二轮复习导学案 专题二：力和直线运动F高考要求E内容要求说明1匀速直线运动，速度，速率，位移公式，运动图象带电粒子在电场、磁场中运动定量分析只限于带电粒子速度方向平行和垂直于场方向的两种情况。2匀变速直线运动规律3牛顿三定律4电荷在电场、磁场、复合场中的直线运动F高考特点E1力和直线运动历来是高考的热点，它不仅仅涉及力学中对物体的受力分析和牛顿定律的应用，还常常涉及带电粒子在电场、磁场以及复合场中的运动问题。近几年的高考题中有速度、位移、加速度的矢量性考查的选择题，也有运用牛顿定律解决问题的计算题，还有对带电粒子在复合场中运动的综合题。2带电粒子在电场中的运动问题在与力学知识的结合中巧妙地把电场概念、牛顿定律、功能关系等相联系命题，另平行板电容器也是一个命题频率较高的知识点，但常以小综合题出现。3带电粒子在复合场中的运动问题通常有两类：一类是不考虑重力的影响；另一类是需考虑重力。当带电粒子在电场、磁场中运动时要特别注意电场力、磁场力的方向。课时3 重力场中的直线运动F要点提示E1物体做直线运动的条件是_2物体做匀变速直线运动的条件是_3牛顿第二定律的内容是：物体运动的加速度与物体所受的_成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与_的方向一致，且二者具有_关系，此定律可以采用_法进行实验验证4速度时间关系图线的斜率表示物体运动的_，图线所包围的面积表示物体运动的_在分析物体的运动时，常利用vt图象帮助分析物体的运动情况5.超重或失重时，物体的重力并未发生变化，只是物体对支持物的_（或对悬挂物的_）发生了变化当a=g时，物体_物体发生超重或失重现象与物体的运动方向_，只决定于物体的_方向6匀变速直线运动的基本规律：速度公式：_ 位移公式： 速度和位移公式的推论为：_连续相等的时间间隔内的位移之差等于 中间时刻的瞬时速度为 =_位移中点的瞬时速度为_问题突破?问题1 匀变速直线运动规律的应用【例1】“10米折返跑”的成绩反应了人体的灵敏素质。测定时，在平直跑道上，受试者以站立式起跑姿势站在起点终点线前，当听到“跑”的口令后，全力跑向正前方10米处的折返线，测试员同时开始计时。受试者到达折返线处时，用手触摸折返线处的物体（如木箱），再转身跑向起点终点线，当胸部到达起点终点线的垂直面时，测试员停表，所用时间即为“10米折返跑”的成绩。设受试者起跑的加速度为4m/s2，运动过程中的最大速度为4m/s，快到达折返线处时需减速到零，减速的加速度为8m/s2，返回时达到最大速度后不需减速，保持最大速度冲线。求该受试者“10米折返跑”的成绩为多少秒？问题2 V-t图象的应用【例2】某运动员在100 m预赛中成绩刚好为10.0 s。（1）假设运动员从起跑开始全程一直保持匀加速运动，求运动员的加速度a及冲刺终点时速度v的大小。（2）实际上，运动员起跑时会尽力使加速度达到最大，但只能维持一小段时间，受到体能的限制和空气阻力等因素的影响，加速度将逐渐减小，到达终点之前速度已达到最大。.图中记录的是该运动员在比赛中的v - t图象，其中时间t1（02 s）和时间t3（710 s）内对应的图线均可视为直线，时间t2（27 s）内对应的图线为曲线。试求运动员在时间t2（27 s）内的平均速度的大小。 【变式拓展】若题目中未说明是100 m预赛，能否根据图象求解运动员在11s 内的位移大小？问题3 追及与相遇问题【例3】在一条平直的公路上，乙车以10m/s的速度匀速行驶，甲车在乙车的后面做初速度为15m/s，加速度大小为0.5m/s2的匀减速运动，则两车初始距离L满足什么条件可以使（1）两车不相遇；（2）两车只相遇一次；（3）两车能相遇两次（设两车相遇时互不影响各自的运动）。问题4 运动学中的临界与极值【例4】有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上，木板的质量为M=4kg，长度为L=1.4m，木板的右端停放着一个小滑块，小滑块的质量为m=1kg，其尺寸远小于木板长度，它与木板间的动摩檫因数为=0.4，取g=10m/s2。问（1）现用水平恒力F作用于木板上且在右端上，为了使木板能从滑块下抽出来，恒力F的大小范围是多少?（2）其它条件不变，若水平恒力F=22.8N，且始终作用在M上，最终使得m能从M上面滑落下来，m在M上面滑动的时间是多大？MmF【变式拓展1】若小滑块所受的最大静摩擦力是相同压力下滑动摩擦力的1.2倍，第（1）问的结果又如何呢？【变式拓展2】第（2）问的结果是原题抽出木块水平恒力至少要作用的时间吗?课堂检测：1在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中，需要精确的重力加速度g值，g值可由实验精确测定近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”，它是将测g值归于测长度和时间，以稳定的氦氖激光的波长为长度标准，用光学干涉的方法测距离，以铷原子钟或其他手段测时间，能将g测得很准，具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中O点向上抛小球又落至原处的时间为T2，在小球运动过程中经过比O点高H的P点，小球离开P点至又回到P点所用的时间T1，测得T1、T2和H，可求得g等于（ ）ABC D2如图所示，在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动，某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点，滑块与车面间动摩擦因数为（1）证明：若滑块最终停在小车上，滑块在车摩擦产生的内能与动摩擦因数 无关，是一个定值（2）已知滑块与车面间动摩擦因数0.2，滑块质量m1kg，车长L2m，车速v04m/s，取g10m/s2，当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F，要保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该满足什么条件？（3）在（2）的情况下，力F取最小值，要保证滑块不从车上掉下，力F的作用时间应该在什么范围内？课时作业课时3 重力场中直线运动班级 姓名 评价 1静止置于水平地面的一物体质量为m57 kg，与水平地面间的动摩擦因数为0.43，在F287 N的水平拉力作用下做匀变速直线运动，则由此可知物体在运动过程中第5个7秒内的位移与第11个3秒内的位移比为（ ）A21 B12 C73 D372如图所示，不带电的金属球A固定在绝缘底座上, 它的正上方有B点，该处有带电液滴不断地自静止开始落下，液滴到达A球后将电荷量全部传给A球，设前一液滴到达A球后，后一液滴才开始下落，不计B点未下落带电液滴对下落液滴的影响，则下列叙述中正确的是（ ）A第一滴液滴做自由落体运动，以后液滴做变加速运动B当液滴下落到重力等于电场力位置时，开始做匀速运动C所有液滴下落过程所能达到的最大动能不相等D所有液滴下落过程中电场力做功相等3一个做变速直线运动的物体，加速度逐渐减小到零，该物体的运动情况可能是（ ）A速度不断增大，到加速度减到零时，速度达到最大，而后做匀速运动B速度不断减小，到加速度减到零时运动停止C速度不断减小到零，然后向相反方向做匀加速运动，最后做匀速运动D速度不断减小，到加速度减到零时速度减到最小，而后做匀速运动4如图所示，质量为2 kg的物体，放在动摩擦因数=0.1的水平面上，在水平拉力作用下，由静止开始运动，水平拉力做的功W 和物体发生的位移x 之间的关系如图所示，g 取10 m/s2，则 （ ）A此物体在AB段做匀加速直线运动B此物体在AB段做匀速直线运动C此物体在OA段做匀加速直线运动D此物体在OA段做匀速直线运动5气球上吊一重物，以速度v0从地面匀速竖直上升，经过时间t重物落回地面。不计空气对物体的阻力，重物离开气球时离地面的高度为多少。6汽车以25 m/s的速度匀速直线行驶，在它后面有一辆摩托车，当两车相距1 000 m时，摩托车从静止起动做匀加速运动追赶汽车，摩托车的最大速度可达30 m/s。若使摩托车在4 min时刚好追上汽车。摩托车追上汽车后，关闭油门，速度达到12 m/s时，冲上光滑斜面，上滑最大高度为H。求：（g取10 m/s2）（1）摩托车做匀加速运动的加速度a；（2）摩托车追上汽车前两车相距最大距离x；（3）摩托车上滑最大高度H。参考答案 课时3 重力场中直线运动【例1】【分析与解答】对受试者，由起点终点线向折返线运动过程中加速阶段：，减速阶段：，匀速阶段：由折返线向起点终点的运动过程中加速阶段：，匀速阶段：【例2】【分析与解答】 由匀变速直线运动规律：x= at2/2、v = at（或v= ）解得a=2 m/s2；v=20 m/s 由图象可知时间t1（02 s）内运动员做初速度为零的匀加速直线运动位移大小x1= v1t1/2 = 8 m；时间t3（710 s）内运动员以速度vm=12 m/s做匀速直线运动位移大小x3 = vmt3=36m，在27 s内位移大小x2 = x - x1 - x3 = 56 m，在27 s内的平均速度v平均 = x2/t2 =11.2 m/s。 【变式拓展】能，应用面积法，是108.5m。【例3】【分析与解答】设两车的速度相等经历的时间为t，则甲车恰能追及乙车，应有，其中，解得：L=25m。若L25m，则两车等速时也未追及，以后间距会逐渐增大。若L=25m时，则两车等速时恰追及，两车只相遇一次，以后间距会逐渐增大。若L25m，则两车等速时，甲车已运动到乙车的前面，以后还能再相遇一次。【例4】【分析与解答】（1）小滑块与木板间的滑动摩擦力 小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度 木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度 使m能从M上面滑落下来的条件是 即解得（2）设m在M上滑动的时间为t，当恒力F=22.8N，木板的加速度 小滑块在时间t内运动位移 木板在时间t内运动位移 因 即解得变式拓展解析：（1）小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的最大加速度整体分析，使m能从M上面滑落下来的条件是（2）不是。木板在力F作用时是加速，撤去F后是减速，最终速度与木块相等。力F撤去后，木板运动的加速度大小为设存在F的作用时间是t1，撤去F后的作用时间为t2，有速度关系，得位移关系解得课堂检测1A 2【解析】（1）根据牛顿第二定律，滑块相对车滑动时的加速度（1分）滑块相对车滑动的时间 （1分）滑块相对车滑动的距离 （1分）滑块与车摩擦产生的内能 （1分）由上述各式解得 （与动摩擦因数无关的定值）（1分）（2）设恒力F取最小值为F1，滑块加速度为a1，此时滑块恰好到达车的左端，则滑块运动到车左端的时间 由几何关系有 （1分）由牛顿定律有 （1分）由式代入数据解得 ，（2分）则恒力F大小应该满足条件是 （1分）（3）力F取最小值，当滑块运动到车左端后，为使滑块恰不从右端滑出，相对车先做匀加速运动（设运动加速度为a2，时间为t2），再做匀减速运动（设运动加速度大小为a3）到达车右端时，与车达共同速度则有（1分）（1分）（1分）由式代入数据解得（1分）则力F的作用时间t应满足 ，即（2分）审题指导1临界和极值问题的处理关键就是找到临界状态，进一步确定临界条件2运动学中的临界问题还应注意找到时间和位移关系，以便列出方程。同步练习1C 2C3ABD 4BC5解 方法1：设重物离开气球时的高度为hx，对于离开气球后的运动过程，可列下面方程：，其中（-hx表示）向下的位移，为匀速运动的时间，tx为竖直上抛过程的时间，解方程得：，于是，离开气球时的离地高度可在匀速上升过程中求得，为：方法2：将重物的运动看成全程做匀速直线运动与离开气球后做自由落体运动的合运动。显然总位移等于零，所以：解得：评析 通过以上两种方法的比较，更深入理解位移规律及灵活运用运动的合成可以使解题过程更简捷。6解析：