高中物理力与运动课件.ppt

力与运动 一 在共点力作用下物体的平衡 二 力与运动状态 三 物体运动的图像 本节知识 四 处理动力学问题的一般思路和步骤 一 在共点力作用下物体的平衡 平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态 当物体平衡时应该满足合力为零的条件 即 f 0 例1 在天花板下用ao ob和oc三根细绳悬挂着一盏吊灯 灯的质量为m ao绳与天花板夹角为 ob绳沿水平方向 求 ao绳和ob绳受力的大小 f t3 mgt1 f sin mg sin t2 f tg mg tg 解析 方法一 按力的合成方法 t3 mgt1 t3 sin mg sin t2 t3 tg mg tg 方法二 按力的作用效果分解 根据共点力的平衡条件 f 0即 fx 0 fy 0t1cos t2 0t1sin t3 0t3 mg可得t1 t3 sin mg sin t2 t3 tg mg tg 方法三 正交分解 如图所示 位于斜面上的物块m在沿斜面向上的力f的作用下 处于静止状态 则斜面作用于物块的静摩擦力 a 方向可能沿斜面向上b 方向可能沿斜面向下c 大小可能等于零d 大小可能等于f 当f mgsin 时 由平衡关系可得f mgsin f 这时物体受到的静摩擦力沿斜面向下 当f mgsin 时 由平衡关系可得f 0 即这时物体受到的静摩擦力为零 当f mgsin 且等于 mgsin 2时 有f f 解析 当f mgsin 时 由平衡关系可得f f mgsin 这时物体受到的静摩擦力f沿斜面向上 abcd d 如图2所示 质量为m的物体悬挂在轻质的支架上 斜梁ob与竖直方向的夹角为 设水平横梁oa和斜梁ob作用于o点的弹力分别为f1和f2 以下结果正确的是 c b a d 练习 二 力与运动状态 恒力 变力 匀速直线运动 匀变速直线运动 自由落体 匀变速曲线运动 平抛运动 匀速圆周运动 简谐运动 变速直线运动 三 物体运动的图像反映物体运动的位移 速度 加速度等物理量和时间的函数关系的图像是运动图像 例 物体以初速度v0沿固定的斜面上滑 物体运动的v t图如下图所示 其中不可能的是 解析 a图反映了当斜面光滑时 物体在斜面上往复的运动具有相同的加速度的情况 该加速度由重力的下滑分力产生 这是可能的 b图反映的是物体沿斜面向上运动的加速度大小 大于它沿斜面向下运动的加速度 这是因为向下运动过程中 滑动摩擦力沿斜面向上 这是可能的 c图反映的情况和b图相反 向下运动的加速度却比向上运动的加速度大 这是不可能的 d图反映了物体运动到斜面上方停住了 这是由于物体与斜面之间的最大静摩擦力比重力的下滑分力要大 所以物体可以停住 这是可能的 因此本题选c 例 a b两个质点的运动情况在v t图中用a b表示 如果t 0时刻它们在同一位置 以下说法正确的是 a t 1s时 b质点改变运动方向b t 2s时 a b两个质点间距离一定等于2mc a b同时从静止出发 但始终不会相遇d 在t 4s时 a b相遇 b 一平台沿竖直方向做简谐振动 一物体放在振动平台上随平台一起运动 物体与平台之间不会发生相对运动 已知平台的振动图像如图所示 由图可知物体动能的最大时刻是 秒 物体动量最大且方向指向x轴正方向的时刻是 秒 物体对平台正压力最大的时刻是 秒 取向上为正 解析 由简谐振动的规律可知 物体过平衡位置时具有最大的速率 动能是标量 因此在0s 0 2s 0 4s 0 6s 0 8s 有最大的动能 动量是矢量 物体过平衡位置且沿x轴正方向运动时具有正方向的最大的动量 即0s 0 4s 0 8s 时刻 物体对平台压力最大 一定是具有向上的最大加速度的时刻 由图线可知为0 3s 0 7s 时刻 质量为m的楔形木块静置在水平面上 其倾角为 的斜面上 一质量为m的物体正以加速度a下滑 求水平面对楔形木块的弹力n和摩擦力f 解析 首先以物体为研究对象 建立牛顿定律方程 n1 mgcos mgsin f1 ma 得 f1 m gsin a 由牛顿第三定律 物体楔形木块有n1 n1 f1 f1 然后以楔形木块为研究对象 建立平衡方程 n mg n1cos f1sin mg mgcos2 mgsin2 masin m m g masin f n1sin f1cos mgcos sin m gsin a cos macos 证明 1 由牛顿第二定律 在最低点和最高点分别有 t1 mg mv02 lt2 mg mv2 l由机械能守恒得 mv02 2 mv2 2 mg2l以上方程联立解得 t1 t2 6mg 2 由于绳拉力t2 0 由t2 mg mv2 l可得v 代入mv02 2 mv2 2 mg2l得 v0 长l的轻绳一端固定在o点 另一端拴一质量为m的小球 现使小球在竖直平面内作圆周运动 小球通过最低点和最高点时所受的绳拉力分别为t1和t2 速度分别为v0和v 求证 1 t1 t2 6mg 2 v0 在建筑工地上 我们常常看到工人用重锤将柱桩打入地下的情景 对此 我们可以建立这样一个力学模型 重锤的质量为m 从距桩顶高h处自由下落 柱桩的质量为m 重锤打击柱桩后不反弹且打击时间极短 柱桩受到地面的阻力恒为f 空气阻力忽略不计 利用这一模型 计算重锤一次打击柱桩时桩进入地下的深度 一位同学这样解 设柱桩进人地面的深度为h 对全程运用动能定理 得 可解得 h 你认为该同学的解法是否正确 如果正确 请求出结果 如果不正确 请说明理由 并列式求出正确的结果 解析 不正确 因为在锤与桩碰撞过程中系统机械能有损失 正确解答如下 设重锤打击柱桩时的速度为v0 根据机械能守恒定律 有得锤打击桩后共速 设为v 根据动量守恒定律 有mv0 m m v得之后 锤与桩一起向下运动直至静止 设柱桩进人地面的深度为h 根据动能定理 有联立求得 将物体由h高处以初速度v0水平抛出 因受跟v0同方向的风力使物体具有大小为a的水平方向的加速度 求 1 物体的水平射程 2 物体落地时的速度 解 1 小球的运动可分解为两个分运动 水平方向的初速为v0的匀速直线运动 竖直方向的自由落体运动 则小球水平方向的