高考物理 力与运动复习课件4.ppt

1 基本单位 物理学中共有七个基本单位 力学中有三个 它们分别是千克 米 秒 2 导出单位 由基本单位导出的单位叫做导出单位 1 单位制 3 单位制 基本单位和导出单位一起组成单位制 说明 力学单位制有国际单位制和厘米 克 秒制 在国际单位制中 长度 质量和时间这三个物理量的单位分别取米 m 千克 kg 秒 s 根据牛顿第二定律可导出力的单位是牛顿 n 即1n 1kg m s2 在厘米 克 秒制中 长度 质量和时间的单位分别取厘米 cm 克 g 秒 s 可导出力的单位是达因 dyn 即1达因 1克 厘米 秒2 1 已知物体的受力情况 要求确定物体的运动情况 知道物体受到的全部作用力 应用牛顿第二定律求出加速度 如果再知道物体初始条件应用运动学公式就可以求出物体的运动情况 任意时刻的位移速度 以及运动的轨迹 2 动力学的两类基本问题及解题思路 2 已知物体的运动情况 要求推断或者求出物体所求的未知力 知道物体的运动情况 应用运动学公式求出物体的加速度 再应用牛顿定律推断或求出物体受的合外力 从而求出未知的力 连接体问题 1 连接体与隔离体 两个或几个物体相连接组成的物体系统称为连接体 如果把其中某个物体隔离出来 该物体即为隔离体 3 解决连接体问题的一般方法 整体法求加速度 隔离法求相互作用力 2 外力和内力 如果以整个物体系统为研究对象 受到系统之外的物体的作用力 这些力是该系统受到的外力 而系统内各物体间的相互作用力为内力 应用牛顿第二定律列方程不考虑内力 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则这些内力将转换为隔离体的外力 1 超重是指物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力 重力时的情况 当物体具有的加速度时呈现超重现象 2 失重是指物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力 重力时的情况 当物体具有的加速度时呈现失重现象 当物体向下的加速度大小 物体呈现完全失重现象 4 超重与失重 大于 竖直向上 小于 竖直向下 为g时 3 对超重和失重的理解 不管物体处于超重状态还是失重状态 物体本身的重力并没有改变 只是对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 不等于物体本身的重力 发生超重或失重现象与物体的速度无关 只决定于的方向 不论物体的速度方向如何 只要加速度方向向上 就是超重 加速度方向向下就是失重 从这个意义上来说 加速上升 与 减速下降 等效 加速下降 与 减速上升 等效 加速度 在物体完全的失重的状态下 一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如单摆停摆 天平失效 液体不再产生压强 浸在水中的物体不再受到浮力作用等等 质量为1kg的木块静止在水平桌面上 用两个与桌面平行且互相垂直的力f1 f2作用在木块上 已知f1 4n f2 3n 木块与桌面的动摩擦因数 0 2 求经0 5s时木块在桌面上运动的速度大小 g取10m s2 1 已知物体的受力情况求物体的运动情况 解析 取木块为研究对象 木块受到五个力 重力g mg 10n 支持力fn mg 10n 拉力f1 4n f2 3n 滑动摩擦力ff fn 0 2 10 2n 设f1与f2的合力为f12 则 答案 1 5m s 如图3 2 2所示 传送带与水平面夹角为 37 以速度v 100m s匀速运行着 现在传送带的a端轻轻放上一个小物体 可视为质点 已知小物体与传送带之间的摩擦因数 0 5 a b间距离s 16m 则当皮带轮逆时针方向转动时 小物体从a端运动到b端的时间为多少 sin37 0 6 cos37 0 8 取g 10m s2 解析 轮子逆时针方向转动时 小物体的运动分为两个过程 一个过程在小物体的速度等于传送带速度之前 小物体做匀加速直线运动 第二个过程是小物体速度等于传送带速度以后的运动情况 其中速度相同是一个转折点 此后的运动情况要看mgsin 与所受的最大静摩擦力 若 tan 则继续向下加速 若 tan 则将随传送带一起匀速运动 分析清楚了受力情况与运动情况 再利用相应规律求解即可 本题中 tan 有 轮子逆时针方向转动时 皮带带动小物体下滑 因此皮带作用于小物体的摩擦力沿皮带向下 物体的受力情况如图3 2 3所示 小物体沿皮带下滑的加速度a1 g sin cos 10 0 6 0 5 0 8 m s2 10m s2 图3 2 3 此后 小物体沿皮带继续加速下滑时 由于物体的速度大于传送带的速度 所以 小物体相对于皮带的运动方向向下 因此皮带对小物体的摩擦力沿皮带向上 如图3 2 4所示 其加速度变为 a2 g sin cos 10 0 6 0 5 0 8 m s2 2m s2它从该位置起运动到b端的位移为 s s1 16m 5m 11m 解得小物体从该位置起运动到b端的时间为 t2 1s所以小物体从a端运动到b端的时间为 t t1 t2 2s 答案 2s 1 确定研究对象 2 分析研究对象的受力情况 并准确画出受力示意图 3 列出牛顿第二定律方程 f合 0或fx 0 fy 0 并解出加速度 4 据运动学公式求出相应的速度 位移 时间等 如图3 2 5所示 是电梯上升的v t图线 若电梯的质量为100kg 则承受电梯的钢绳受到的拉力在0 2s之间 2 6s之间 6 9s之间分别为多大 g取10m s2 2 已知物体的运动情况求物体的受力情况 解析 本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况 而电梯的运动情况则由图象给出 要学会从已知的v t图线中找出有关的已知条件 从图中可以看出电梯的运动情况为先加速 后匀速 再减速 根据v t图线可以确定电梯的加速度 由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受力情况分析如图3 2 6所示 图3 2 6 答案 1300n1000n800n 2009 江苏单科 13 15分 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器 其质量m 2kg 动力系统提供的恒定升力f 28n 试飞时 飞行器从地面由静止开始竖直上升 设飞行器飞行时所受的阻力大小不变 g取10m s2 1 第一次试飞 飞行器飞行t1 8s时到达高度h 64m 求飞行器所受阻力f的大小 2 第二次试飞 飞行器飞行t2 6s时遥控器出现故障 飞行器立即失去升力 求飞行器能达到的最大高度h 3 为了使飞行器不致坠落到地面 求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 如图3 2 8所示 两个质量相同的物体a和b紧靠在一起放在光滑水平面上 如果它们分别受到水平推力f1和f2 且f1 f2 则a施于b的作用力大小是多少 3 整体法和隔离法解连接体问题 解析 解法1 这是一道关于连接体的问题 可用隔离法分别分析两个物体的受力情况 根据牛顿第二定律分别列出动力学方程 f ma 然后联立求解 由题意 设两物体间的相互作用力大小为f 两物体的加速度相等 即a1 a2 a 二者质量相同 设为m 分别隔离研究a和b 分析它们的受力情况 如图3 2 9图 1 图 2 所示 在竖直方向上 各受重力和支持力作用 二力平衡 图中未画出 根据牛顿第二定律 则 连接体问题的处理方法 1 整体法 连接体中各物体如果有共同的加速度 求加速度可把连接体作为一个整体 运用牛顿第二定律列方程求解 若连接体中各个物体产生的加速度不同 则一般不可采用整体法 2 隔离法 如果要求连接体间的相互作用力 必须隔离出其中一个物体 对该物体应用牛顿第二定律求解 隔离法解题要注意判明每一隔离体的运动方向和加速度方向 如图3 2 10所示 在光滑的桌面上叠放着一质量为ma 2 0kg的薄木板a和质量为mb 3kg的金属块b a的长度l 2 0m b上有轻线绕过定滑轮与质量为mc 1 0kg的物块c相连 b与a之间的动摩擦因数 0 10 最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力 忽略细线质量及细线与滑轮间的摩擦 起始时令各物体都处于静止状态 绳被拉直 b位于a的左端 如图 然后放手 求经过多长时间b从a的右端脱离 设a的右端距滑轮足够远 取g 10m s2 答案 4 0s 1 构成连接体的各物体相对静止时 可以整体为研究对象 2 求连接体中一个物体对吊一个物体的作用力时 须采用隔离体法 以这个力的受力物体为研究对象 也可以以这个力的施力物体为研究对象 将质量为m的物体以初速度v0从地面竖直向上抛出 设在上升和下降过程中所受的空气阻力大小均为f 求上升的最大高度和落回地面的速度 4 程序法分析动力学问题 解析 题目中明确指出有上升和下降两个过程 现分别对这两个过程进行分析 上升过程 物体做匀减速直线运动 受力情况如图3 2 11图 1 所示 由牛顿第二定律得 2007 山东枣庄一模 20 两位杂技演员在进行 顶杆 杂技表演时 下面的演员用肩顶着一根质量为m1 3kg的细杆 杆是竖直的 另一质量为m2 30kg的演员在杆上进行精彩表演 表演结束后 杆上演员从静止开始 由杆的顶端下滑至杆的底端时速度恰好为零 在下面顶杆演员的肩部放一压力传感器 用来显示演员肩部所受压力大小的变化 这一下滑过程得到如图3 2 12所示肩部所受压力随时间变化的图象 g取10m s2 求 1 下滑演员的最大速度 2 细杆的长度 解析 1 取杆为研究对象 由图象可知 在第1s内 人的肩部对杆的支持力为n1 150n 因为杆的重力为g1 m1g 30n 设杆上演员对杆向下的作用力为f1 则n1 g1 f1得f1 120n由牛顿第三定律可知 杆对杆上演员向上的摩擦力为f 1 120n设在第1s内演员向下的加速度大小为a1 由牛顿第二定律得 m2g f 1 m2a1解得a1 6m s21s末下滑演员的速度v1 a1t1 6m s2同理 1s末后 杆对杆上演员向上的摩擦力为f2 360n 选向下为正 设m2的加速度为a2 则m2g f2 m2a2 解得a2 2m s2负号说明加速度向上 演员做减速运动 所以v1 6m s为下滑演员的最大速度 答案 1 6m s 2 12m 程序法解题的基本思路是 1 划分出题目中有多少个不同的过程或多少个不同的状态 2 对各个过程或各个状态进行具体分析 得出正确的结果 3 前一个过程的结束就是后一个过程的开始 两个过程的交接点是问题的关键 程序法是学好物理必须具备的一项重要的基本功 在力学中选择研究对象及正确选择某个状态或某个过程进行分析 是迅速解题的关键 如图3 2 13所示 细线的一端固定于倾角为45 的光滑楔形滑块a的顶端p处 细线的另一端拴一质量为m的小球 当滑块至少以加速度a 向左运动时 小球对滑块的压力等于零 当滑块以a 2g的加速度向左运动时 线中拉力t 5 临界问题 极值问题 解析 当滑块具有向左的加速度a时 小球受重力mg 绳的拉力t和斜面的支持力n作用 如图3 2 14所示 在水平方向有tcos45 ncos45 ma在竖直方向有tsin45 nsin45 mg 0由上述两式可解出 寻找临界条件 解决临界问题的基本思路是 1 认真审题 详尽分析问题中变化的过程 包括分析整体过程中有几个阶段 2 寻找过程中变化的物理量 自变量与因变量 3 探索因变量随自变量变化时的变化规律 要特别注意相关物理量的变化情况 4 确定临界状态 分析临界条件 找出临界关系 显然分析变化过程 确定因变量随自变量变化的规律 是解决问题的关键 一个弹簧秤放在水平地面上 q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘 p为一重物 已知p的质量m 10 5kg q的质量m 1 5kg 弹簧的质量不计 劲度系数k 800n m 系统处于静止 如图3 2 16所示 现给p施加一个方向竖直向上的力f 使它从静止开始向上做匀加速运动 已知在前0 2s时间内 f为变力 0 2s以后 f为恒力 求力f的最大值与最小值 取g 10m s2 图3 2 16 解析 1 p做匀速运动 它受到的合外力一定是恒力 p受到的外力共有3个 重力 向上的力f及q对p的支持力fn 其中重力mg为恒力 fn为变力 题目说0 2s以后f为恒力 说明t 0 2s的时刻 正是p与q开始脱离接触的时刻 即临界点 2 t 0 2s的时刻 是q对p的作用力fn恰好减为零的时刻 此时刻为p与q具有相同的速度及加速度 因此 此时刻弹簧并未恢复原长 也不能认为此时刻弹簧的弹力为零 3 当t 0时刻 应是力f最小时刻 此时刻f小 m m a a为它们的加速度 随后 由于弹簧弹力逐渐变小 而p与q受到的合力保持不变 因此力f逐渐变大 至t 0 2s时刻 f增至最大 此时刻f大 m g a 以上三点中第 2 点是解决此问题的关键所在 只有明确了p与q脱离接触的瞬间情况 才能确定这0 2s时间内物体的位移 从而求出加速度a 其余问题也就迎刃而解了 设开始时弹簧压缩量为x1 t 0 2s时弹簧的压缩量为x2 物体p的加速度为a 则有 答案 168n72n 一物体置于水平面上 受一水平变力f作用沿水平面做变速直线运动 其加速度a随拉力f变化的图线如图3 2 17 由图线可计算出物体的质量m kg 物体与水平面的摩擦因数 g取10m s2 6 图象法分析动力学问题 答案 20 3 如图3 2 18所示 质量相同的木块a b用轻弹簧连接置于光滑的水平面上 开始弹簧处于自然状态 现用水平恒力f推木块a 则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中 以下说法正确的是 a 两木块速度相同时 加速度aa abb 两木块速度相同时 加速度aa abc 两木块加速度相同时 速度va vbd 两木块加速度相同时 速度va vb 解析 显然在弹簧压缩到最短的过程中 a所受到的合外力变小 所以aa减小 b所受到的合外力变大 所以ab增大 在v t图象中 a就是图线切线的斜率 又因为两物体开始速度均为0 所以 所画a b的v t图象如图3 2 19所示 显然 在t1时刻va vb 但由于在该时刻图线斜率相同 切线平行 aa ab 在t2时刻va vb 但加速度显然有aa ab 答案 bd 2009 广东单科 8 4分 某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490n 他将弹簧测力计移至电梯内称其体重 t0至t3时间段内 弹簧测力计的示数如图3 2 20所示 电梯运行的v t图可能是 取电梯向上运动的方向为正 7 超重与失重 答案 ad 广州市白鹅潭附近将新建亚洲最大的 摩天转轮 它的设计直径约为150m 如图3 2 21所示 假如游人乘坐在轿箱中 随转轮始终不停地匀速转动 每转一周用时25分钟 试判断下列关于轿箱中乘客的说法正确的是 a 乘客受到的合外力为零b 乘客在乘坐过程中机械能保持不变c 乘客对座椅的压力大小不变d 从最低点到最高点过程中 乘客先超重后失重 解析 乘客随轿箱做匀速圆周运动 合外力提供向心力 合外力不为零 竖直方向上 在最低点处座椅支持力大于人的重力 在与圆心同一水平面的位置座椅的支持力等于人的重力 在最高点座椅的支持力小于人的重力 故选项c错误 在从最低点到最高点过程中 由于乘客先有竖直向上加速度分量后有竖直向下的加速度分量 故乘客先超重后失重 答案 d 例 如图3 2 22有一水平传送带以2m s的速度匀速运动 现将一物体轻轻放在传送带上 若物体与传送带间的动摩擦因数为0 5 则传送带将该物体传送10m的距离所需时间为多少 错解 由于物体轻放在传送带