高三物理09专题复习力与运动ppt课件.ppt

力与运动 力 安培力f bilsin 重力g mg 弹力f kx 摩擦力f n 电场力f qe 洛仑兹力f qvbsin 静止 匀速直线运动 匀变速直线运动 平抛运动 匀速圆周运动 简谐振动f kx 运动 运动定律 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 力 运动 运动定律 力和运动 力和运动的关系 1 f 0 v 0 2 f 恒量 物体的运动决定于受到的合力和初始运动情况 力的作用效应 1 力的静力学效应 使物体发生形变 2 力的动力学效应 力的空间累积效应 使物体的动能发生变化 力的时间累积效应 使物体的动量发生变化 力的瞬时作用效应 使物体产生加速度 研究方法 1 隔离分析法 2 整体分析法 研究对象的整体分析法 研究过程的整体分析法 不考虑中间过程的细节 不考虑系统内部的相互作用力 图中a b c为三个物块 m n为两个轻质弹簧 r为跨过光滑定滑轮的轻绳 它们连接如图并处于平衡状态 a 有可能n处于拉伸状态而m处于压缩状态b 有可能n处于压缩状态而m处于拉伸状态c 有可能n处于不伸不缩状态而m处于拉伸状态d 有可能n处于拉伸状态而m处于不伸不缩状态 ad a 先开动p1适当时间 再开动p4适当时间b 先开动p3适当时间 再开动p2适当时间c 开动p4适当时间d 先开动p3适当时间 再开动p4适当时间 图为空间探测器的示意图 p1 p2 p3 p4是四个喷气发动机 p1 p3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行 p2 p4的连线与y轴平行 每台发动机开动时 都能向探测器提供推力 但不会使探测器转动 开始时 探测器以恒定的速率v向正x方向平动 要使探测器改为向正x偏负y60 的方向以原来的速率v平动 则可 a 例1用细线把两个质量未知的小球悬挂起来 今对a球持续施加一个向左偏下30角的恒力 对b球持续施加一个向右偏上30角的恒力 最后达到平衡 表示平衡状态的图可能是 解 隔离b 在mg和f作用下 须向右偏 最后三力平衡 对整体ab 绳中张力为内力 两个外力f平衡 只受重力2mg所以上段线应竖直 a 跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板 另一端被吊板上的人拉住 如图所示 已知人的质量为70kg 吊板的质量为10kg 绳及定滑轮的质量 滑轮的摩擦均可不计 取重力加速度g 10m s2 当人以440n的力拉绳时 人与吊板的加速度a和人对吊板的压力f分别为 a a 1 0m s2 f 260n b a 1 0m s2 f 330n c a 3 0m s2 f 110n d a 3 0m s2 f 50n b 例2如图所示匀强电场方向竖直向下 场强大小为e 三个质量分别为m 2m 3m的小球a b c 其中b球带正电q a c两球不带电 用绝缘线连接悬于o点 问 1 当三球均处于静止状态时 a b之间的细线的张力等于多少 2 当把oa段细线剪断的瞬间 a b之间的细线的张力又等于多少 解 1 对bc整体 受力如图 t1 5mg qe 2 剪断oa ab球一起下落 c自由下落 对ab整体3mg qe 3ma a g qe 3m 对b2mg qe t2 2ma t2 qe 3 例3如图示 传送带与水平面夹角为370 并以v 10m s运行 在传送带的a端轻轻放一个小物体 物体与传送带之间的动摩擦因数 0 5 ab长16米 求 以下两种情况下物体从a到b所用的时间 1 传送带顺时针方向转动 2 传送带逆时针方向转动 解 1 传送带顺时针方向转动时受力如图示 mgsin mgcos ma a gsin gcos 2m s2 s 1 2at2 2 传送带逆时针方向转动物体受力如图 开始摩擦力方向向下 向下匀加速运动 a gsin370 gcos370 10m s2 t1 v a 1ss1 1 2 at2 5ms2 11m 1秒后 速度达到10m s 摩擦力方向变为向上 a2 gsin370 gcos370 2m s2 物体以初速度v 10m s向下作匀加速运动 s2 vt2 1 2 a2t22 11 10t2 1 2 2 t22 t2 1s t t1 t2 2s 例4一平板车 质量m 100千克 停在水平路面上 车身的平板离地面的高度h 1 25米 一质量m 50千克的小物块置于车的平板上 它到车尾端的距离b 1 00米 与车板间的滑动摩擦系数m 0 20 如图所示 今对平板车施一水平方向的恒力 使车向前行驶 结果物块从车板上滑落 物块刚离开车板的时刻 车向前行驶的距离s0 2 0米 求物块落地时 落地点到车尾的水平距离s 不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦 取g 10米 秒2 解 m离车前 am f m g 2m s2 sm 1 2amt2 s0 b 1m s0 1 2amt2 2m am 2am 4m s am f mg m f m mg m 4m s2 m离车后 am f m 5m s2 m平抛 sm vmt1 2 0 5 1m sm vmt1 1 2am t12 4 0 5 1 2 5 0 25 2 625m s sm sm 1 625m 例5水平放置的导轨处于垂直轨道平面的匀强磁场中 今从静止起用力拉金属棒ab 若拉力为恒力 经t1秒ab的速度为v 加速度为a1 最终速度为2v 若拉力的功率恒定 经t2秒ab的速度为v 加速度为a2 最终速度为2v 求a1和a2的关系 解 拉力为恒力时 最终有f f安 b2l2 2v r a1 f b2l2v r m f m b2l2v mr b2l2v mr 拉力的功率恒定 f f安 p 2v b2l2 2v r p v 4b2l2v r a2 f2 f安 m p v b2l2v r m 3b2l2v mr a2 3a1 例6由平行金属导轨组成的倾角30 的斜面 匀强磁场垂直于导轨平面 磁感应强度b 0 8t 导轨顶端接有电池和变阻器 电池电动势 12v 内阻不计 如图 今在导轨上横放一质量为0 2kg 长0 25m的金属杆ab 已知杆与导轨间的摩擦系为 问 电阻r调节在什么范围内 金属杆可静止在导轨上 解 画出金属杆的截面图 并分析受力并将重力分解 mgsin30 1牛f n 0 5牛f ilb ble r 2 4 r 若i很大 f很大 f向下 f f mgsin30 1 5n2 4 r1 f mgsin30 1 5n r1 1 6 若i很小 f很小 f向上 f f mgsin30 1n 2 4 r2 mgsin30 f 0 5n r2 4 8 电阻r调节在1 6 到4 8 范围内 金属杆可静止在导轨上 一航天探测器完成对月的探测任务后 在离开月球的过程中 由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行 先加速运动 再匀速运动 探测器通过喷气而获得推动力 以下关于喷气方向的描述中正确的是 a 探测器加速运动时 沿直线向后喷气b 探测器加速运动时 竖直向下喷气c 探测器匀速运动时 竖直向下喷气d 探测器匀速运动时 不需要喷气 c 第二课时 例1质量为m的物体在沿斜面向上的拉力f作用下沿放在水平地面上的质量为m的粗糙斜面匀速下滑 此过程中斜面体保持静止 则地面对斜面 a 无摩擦力b 有水平向左的摩擦力c 支持力为 m m gd 支持力小于 m m g 解 整体法 受力如图示 要平衡 必须受向左的摩擦力 n m m g bd 例2如图示 竖直放置的弹簧下端固定 上端连接一个砝码盘b 盘中放一个物体a a b的质量分别是m 10 5kg m 1 5kg k 800n m 对a施加一个竖直向上的拉力 使它做匀加速直线运动 经过0 2秒a与b脱离 刚脱离时刻的速度为v 1 2m s 取g 10m s2 求a在运动过程中拉力的最大值与最小值 解 对整体kx1 m m g f kx m m g m m a 脱离时 a b间无相互作用力 对bkx2 mg ma x1 x2 1 2at2a v t 6m s2 fmax mg ma 168n fmin m m a 72n 例3惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中 这个系统的重要元件是加速度计 加速度计的构造和原理的示意图如图示 沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块 滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连 两弹簧的另一端与固定壁相连 滑块原来静止 弹簧处于自然长度 滑块上有指针 可通过标尺测出滑块的位移 然后通过控制系统进行制导 1 设某段时间内导弹沿水平方向运动 指针向左偏离o点的距离为s 则这段时间内导弹的加速度 a 方向向左 大小为ks mb 方向向右 大小为ks mc 方向向左 大小为2ks md 方向向右 大小为2ks m d 2 若电位器 可变电阻 总长度为l 其电阻均匀 两端接在稳压电源u0上 当导弹以加速度a沿水平方向运动时 与滑块连接的滑动片p产生位移 此时可输出一个电信号u 作为导弹惯性制导系统的信息源 为控制导弹运动状态输入信息 试写出u与a的函数关系式 解 a 2ks m s ma 2k u u0rx r u0s l mau0 2kl mu0a 2kl a 例4汽车在某一段直路上以恒定功率加速行驶 若它的速度是4m s时 加速度是a 若它的速度是8m s时 加速度是a 4 则汽车行驶的最大速度是 解 画出运动示意图 f1 p v1 f1 f ma 即p 4 f ma f2 p v2 f2 f ma 4 即p 8 f ma 4 f p vm f 解得p 6maf 0 5ma vm p f 12m s 12m s 例5质点在恒力作用下 从静止开始做匀加速直线运动 则质点的动能 a 与它的位移成正比 b 与它的位移平方成正比 c 与它的运动时间成正比 d 与它的运动时间的平方成正比 解 ek fs 1 2 mv2 1 2 ma2t2 ad 例6某人用手表估测火车的加速度 先观测3分钟 发现火车前进540米 隔3分钟后 又观测1分钟 发现火车前进360米 若火车在这7分钟内做匀加速直线运动 则火车的加速度为 a 0 03m s2b 0 01m s2c 0 5m s2d 0 6m s2 解 画出运动示意图如图示 在1 5分时的速度 v1 540 3 60 3m s 在6 5分时的速度 v2 360 1 60 6m s a v2 v1 t 3 5 60 0 01m s2 b 例7一半径为r的光滑圆环上穿有一个质量为m的小球 当圆环位于竖直平面内 小球沿圆环做圆周运动 如图所示 到达最高点c时的速度 则下列说法中正确的是 a 此小球的最大速率为 b 小球达到最高点c时对环的压力为4mg 5 c 小球在任一直径两端点上的动能之和相等 d 小球沿圆环绕行一周所用时间小于 acd 例8在光滑的水平面上有两个滑块a和b 它们的质量分别为ma和mb 且ma mb滑块a上连一个轻质弹簧 静止在m点 滑块b以某一速度朝着滑块a运动 压缩弹簧并推动a运动起来 a运动到n点时 弹簧被压缩得最厉害 a运动到q点时 弹簧恢复原长 如图所示 则 a 滑块a从m运动到q点的过程中 滑块a的加速度与b的加速度大小总相等 b 滑块a运动到n点时 滑块a b的速度相等 c 滑块a运动到q点时 滑块b的速度方向一定与原来相反 d 滑块a在n q之间某点时 滑块b的速度为零 bcd 练习 1 一物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑 当所用时间为下滑到斜面底端所用时间的一半时 物体的动能和势能的比值ek ep 1 3 铁 玻璃 铜 铝 3 一内壁光滑的环形细圆管 位于竖直平面内 环的半径为r 比细管的半径大得多 在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球 可视为质点 a球的质量为m1 b球的质量为m2 它们沿环形圆管顺时针运动 经过最低点时的速度都为v0 设a球运动到最低点时 b球恰好运动到最高点 若要此时两球作用于圆管的合力为零 那么m1 m2 r与v0应满足的关系式是 解见下页 解 分析受力 画出受力图 对a n1 m1g m1v02 rn1 m1g m1v02 r 对b n2 m2g m2v22 rn2 m2v22 r m2g 由机械能守恒定律1 2m2v02 1 2m2v22 m2g2r v22 v02 4rg n1 n2 m1g m1v02 r m2v22 r m2g m2v02 r 5m2g m1 m2 v02 r m1 5m2 g 0 4 竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧 两弹簧的一端各与小球相连 另一端分别用销钉mn固定于杆上 小球处于静止状态 若拔去销钉m的瞬间 小球的加速度大小为12m s2 若不拔去销钉m而拔去销钉n的瞬间 小球的加速度可能为 取g 10m s2 a 22m s2 方向竖直向上b 22m s2 方向竖直向下c 2m s2 方向竖直向上d 2m s2 方向竖直向下 bc 5 在方向水平的匀强电场中 一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球 另一端固定于o点 把小球拉起直至细线与场强平行 然后无初速度释放 已知小球摆到最低点的另一侧 线与竖直方向的最大夹角为 如图所示 求小球经过最低点时 细线对小球的拉力 解 小球受力如图示 电场力一定向右 a c由动能定理mglcos qel 1 sin 0 a b由动能定理mgl qel 1 2mv2 在b点 由圆周运动t mg mv2 l t mg 3 6 倾角30 的直角三角形 底边长2l 底边处在水平位置 斜边为光滑绝缘导轨 现在底边中点o固定一个正电荷q 让一个质量为m的带正电的电荷q从斜面顶端a沿斜面下滑 不脱离斜面 已测得它滑到仍在斜边上的垂足d处的速度为v 加速度为a 方向沿斜面向下 问该质点滑到底端时的速度和加速度各为多少 解 连接od 分析受力如图示 由机械能守恒定律 在d点mgsin30 f电cos30 ma 在c点mgsin30 f电cos30 mac ac g a 7 如图所示 两根相同的轻弹簧s1和s2 劲度系数皆为k 4 102n m 悬挂的重物的质量分别为m1 2kgm2 4kg若不计弹簧质量 取g 10m s2 则平衡时弹簧s1和s2的伸长量分别为 a 5cm 10cm b 10cm 5cm c 15cm 10cm d 10cm 15cm c a 电子将向右偏转 速率不变 b 电子将向左偏转 速率改变 c 电子将向左偏转 速率不变 d