2012届高三物理一轮复习 第三章《牛顿运动定律》专题二 力 加速度 速度的关系学案 人教版

用心 爱心 专心1 20122012 届高三物理一轮复习学案 第三章届高三物理一轮复习学案 第三章 牛顿运动定律牛顿运动定律 专题二专题二 力力 加速度加速度 速度的关系速度的关系 考点透析考点透析 一 本专题考点 牛顿第二定律是 类要求 在高考中主要考查方向 是通过分析物 体的受力情况求物体的运动情况 是通过分析物体的运动情况求物体的受力情况 二 理解和掌握内容 1 知识点的理解 牛顿第二定律 物体的加速度a与物体所受的合外力成正比 与 物体的质量成反比 加速度与合外力方向相同 即 F ma 当质量一定时 加速度由合外力而定 加速度与合外力保持瞬时对应的关系 力 加速度 速度的关系 速度是描述物体运动状态的物理量 而力是改变物体运动 状态即产生加速度的原因 物体受到的合外力决定了物体当时加速度的大小 而加速度的 大小决定了单位时间内速度的变化量而与物体当时的速度无关 分析这类问题有两种途径 1 分析物体受力 应用牛顿第二定律求出加速度 再由物 体的初始条件 应用运动学知识求出物体的运动情况 任意时刻的位置 速度 由物 体运动情况 应用运动学公式求出加速度 再应用牛顿第二定律推断物体的受力情况 在 上述两种情况中加速度起桥梁作用 既 2 难点释疑 如图 3 7 所示 自由下落的小球m下落一段距离后与轻弹簧 接触 从它接触弹簧到将弹簧压缩到最短过程中 小球的速度先增大后减小 加速度先减小后增大 小球速度最大的位置与小球下落高度无关 在最低点 球对弹簧压力大于 2mg 解析解析 速度大小变化取决于加速度a与速度V方向的关系 两者同向时速度 增大 反之则减小 而加速度由合外力而定 小球在此过程中受力如图 开始mg kx a 合力向下 同向速度增大 随x a mg kx m 当mg kx 时 a 0 此时速度最大 x 所以速度最大位置与下落高度无关 mg k 后来kxg 因而在 最低点球对弹簧的弹力大于 2mg 思考与拓宽思考与拓宽 请同学们进一步思考球反弹时的a v变化 请同学们思考从球下落 到返回的全过程 能量是如何变化的 例题精析例题精析 例例 1 1 一物体受到若干力作用而处于静止状态 若将其中一力F1逐渐减小到 0 而后又 逐渐恢复原值过程中 其余各力保持不变 物体的加速度a及速度v变化为 A a v均增加 B a减小 v增加 C a先增后减 v增大 D a v均先增后减 解析解析 由于其它各力的合力大小为F1 方向与F1相反 故某时刻物体合外力的大小即 受力情况加速度运动情况 用心 爱心 专心2 为F1的变化量 当F1减小时加速度a增大 当F1增大时加速度a减小 但加速度a的方 向始终和速度 的方向相同 故速度 一直增大 答案 C 本题关键要把握 受多力而平衡的物体 各力间的关系特征 合外力变化引起加 速度的变化 加速度的方向与速度变化的关系 例例 2 2 如图 3 8 所示 质量相同的木块A B用轻弹簧相连 置于光滑水平面 现用 一水平恒力F推A 则由开始到弹簧第一次压缩到最短的过程中 A A B速度相同时 加速度aA aB A B速度相同时 加速度a aB C A B加速度相同时 速度 A B 解析 解析 开始运动时弹簧的弹力很小 加速度aA aB 随弹力的增大A作加速度减小的 加速运动 B作加速度增大的加速运动 直到aA aB时A的平均加速度大 故此时 A B 之后随aB进一步变大将出现 A B 故此时aA aB 答案 思考与拓宽思考与拓宽 在分析某一运动过程时 要形成一个科学的分析习惯 即这一过程是否 可划分几个不同的过程 中间的转折点在哪 转折点有何物理特征 只有找出转折点才能 正确判断运动的特征 如例题 1 中的F1减小到 0 F1又恢复到原值 例题 2 中的 aA aB A B就是关键的转折点 能力提升能力提升 知识与技能知识与技能 1 轻弹簧下挂一物体 用手提弹簧的上端 使物体向上作匀加速直线运动 若手突然 停住 物体在继续上升的过程中 速度逐渐减小 速度先增大后减小 加速度逐渐减小 加速度先减小后增大 A B C D 2 如图 3 9 所示 弹簧的一端系于墙上 自由端伸长到B点 今将一小物体m系于 弹簧的另一端 并将弹簧压缩到A点后释放 C为运动的最远点 物体 与地面的摩擦系数恒定 当物体第二次到B时的速度大小为 0 则 物体由A到B速度增大 由B到C速度减小 物体由A到B速度先增大后减小 由B到C速度减小 物体由C到B速度先增大后减小 由B到A速度减小 物体在整个运动过程中共有 4 次速度大小为 0 A B C D 3 一物体受若干力作用而做匀速直线运动 若将其中一力撤掉而保持其余力不变 则 物体一定作匀变速运动 物体一定作匀变速直线运动 物体可能作匀速圆周运动 物体可能作曲线运动 A B C D 4 若竖直上抛的物体所受的阻力和速度成正比 则物体从上抛到落回到原处的过程中 A 加速度一直减小 速度先减小后增大 B 加速度一直增大 速度先减小后增大 C 加速度先减小后增大 速度先减小后增大 用心 爱心 专心3 D 加速度先增大后减小 速度先减小后增大 5 如图 3 10 所示 物体从光滑曲面Q滑下 通过一粗糙静止传送带后落于地面上P 点 现起动传送带 还让物体从Q点滑下 则 一 传送带逆时针转动 物体落在P点左侧 传送带顺时针转动 物体一定落在P点右侧 传送带逆时针转动 物体还落在P点 传送带顺时针转动 物体可能还落在 P 点 A B C D 6 给足够宽的平行金属板AB加上如图 3 11 所示的电压 在某时刻t将一带正电粒子 放入电场中的P点 不计重力 则下列说法正确的是 一 在 t 0 时将粒子放入 粒子将作简谐振动 B 在 t T 4 时将粒子放入 粒子将作简谐振动 在 t 8 时将粒子放入 粒子将时向B运动时向A运动最后打在B板 一 在 t 5 8 时将粒子放入 粒子将时向A运动时向B运动最后打在B板 能力与素质能力与素质 7 在无风的天气里 雨滴在空中竖直下落 由于受到空气阻力 最后以某一恒定速度 下落 这个速度通常叫做收尾速度 设空气阻力与雨滴的速度成正比 则 雨滴的质量越大 收尾速度越大 雨滴收尾速度与雨滴质量无关 雨滴收尾前做加速度减小速度增加的运动 雨滴收尾前做加速度增加速度也增加的运动 A B C D 8 某同学作如下力学实验 如图 3 12 甲 有一质 量为m的小车A在水平面上运动 用水平向右的拉力作 用在小车A上 测得小车加速度a与拉力F之间的关系 如图 3 12 乙所示 设向右为a的正向 则 A 的质量m 为 g A与水平面摩擦系数为 9 如图 3 13 所示 传送带与水平面夹角为 37 并以 10m s 速度逆时针转动 在传送带的上端A处轻放一小物体 物 体与传送带摩擦系数为 0 5 AB距离 16m 求物体由A到下端B的 时间 10 物体在流体中运动时 它将受到流体的粘滞阻力 实验发现当物体相对流体的速 度不太大时 粘滞阻力 vr 式中r为小球的半径 v为小球相对流体运动的速度 为粘滞系数 随液体的种类和温度而定 现将一半径为r 1 的钢球放入常温下的 甘油中 让它下落 已知钢球的密度 甘油的密度 甘油的粘滞系数 取 求 一 钢球从静止释放后 在甘油中做什么性质的运动 2 当钢球的加速度 时 它的速度多大 3 钢球在甘油中下落的最大速度为多大 用心 爱心 专心4 拓展研究拓展研究 加速度计是测定物体加速度的仪器 在现代科技中它已成为导弹 飞 机 潜艇 或宇宙飞船制导系统的信息源 如图 3 14 为应变式加速度计原理剖析图 当 系统加速时 敏感元件P下端的滑动臂在滑动变阻器R上滑动把加速信息转换成电信号 设敏感元件P的质量为m 两侧弹簧劲度系数为k 电源电动势为 滑动变阻器总 电阻为R 有效长度为L 系统静止时滑片位于滑动变阻器中央 电压表指针恰好位于表头 刻度的中央 求 一 系统的加速度a与电压表的示数U的函数关系式 2 将电压表的刻度盘改为加速度示数后 其刻度是否均匀 3 若电压表的指针指向满刻度的 3 4 位置 此时系统处于加速 状态还是减速状态 加速度多大 设向右为飞行方向 思维发散思维发散 由于导弹 飞机 潜艇 或宇宙飞船在三维空间运动 故在飞行器上装有 三只加速度计 测定在三个方向上平移的加速度 在配以三只陀螺仪 就可以知道飞行器的飞行方向 如图 3 15 为飞行器惯性导航系统的 核心部分 它是一个悬浮在高压气体或液体中质量很大的球 球的前后 左右都装有能感觉压力的压电元件 平时这些元件都与球轻微接触 当 飞行器飞行平稳时 球和周围元件一起运动 任何元件都不会有异常反 应 但当飞行器变速 转弯时 某个方向的元件会受到挤压输出电信 号 请同学们思考一下 若飞行器沿图示加速度方向运动时 哪个压电元件会受到挤压 能否设计一个电路 将飞行器的加速度大小在电压表上显示