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1、学习必备欢迎下载高一物理必修 1 学问集锦及典型例题学习必备欢迎下载pa $ tj4t4$5l#táj:$flfit学习必备欢迎下载牛顿运动定律 :二、超重和失重1. 弹簧秤是测量力的仪器,用弹簧秤来测量物体的重力;只有在物体处于平稳时,弹簧的弹力才等于物体重力的大小;2. 超重:当物体具有向上的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬线的拉力)大于物体所受的重力的现象称为超重现象;由此可知 :产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度,它与物体运动速度的大小和方向无关; 超重包括加速上升和减速下降两种情形;3. 失重:当物体具有向下的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物
2、体所受的重力的现象,称为失重(weightlessness)现象;由此可知: 产生失重现象的条件是物体具有向下的加速度,它与物体运动速度的大小和方向无关; 失重现象包括加速下降和减速上升两种情形;4. 完全失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于0 的状态,叫做完全失重状态;产生完全失重现象的条件:当物体竖直向下的加速度等于g 时,就产生完全失重现象;如何正确懂得“超重”、“失重”的本质超重不是重力增加,失重不是重力减小,完全失重不是重力消逝;在超、失重现象中, 重力不变 ,仅是“视重”的变化;在完全失重状态下,平常重力产生的一切物理现象都不存在;三、关于轻绳、轻弹簧的问题1. 轻绳(
3、 1)拉力的方向肯定沿绳;( 2)同一根绳上各处的拉力大小都相等;( 3)认为受力形变极微,看作不行伸长;(4) 弹力可作瞬时变化;2. 轻弹簧( 1)各处的弹力大小相等,方向与弹簧形变的方向相反;( 2)弹力的大小遵循f kx 的关系;( 3)弹簧的 弹力不能发生突变;典型例题例 l. 在下图甲中时间轴上标出第2s 末,第 5s 末和第 2s,第 4s,并说明它们表示的是时间仍是时刻;解析: 如图乙所示,第2s 末和第 5s 末在时间轴上为一点,表示时刻甲乙第 2s 在时间轴上为一段线段,是指第1s 末到第 2s 末之间的一段时间,即其次个1s, 表示时间;第4s 在时间轴上也为一段线段,是
4、指第3s 末到第 4s 末之间的一段时间,即第 四个 ls,表示时间;答案: 见解析例 2. 关于位移和路程,以下说法中正确选项a. 在某一段时间内质点运动的位移为零,该质点不肯定是静止的b. 在某一段时间内质点运动的路程为零,该质点肯定是静止的c. 在直线运动中,质点位移的大小肯定等于其路程d. 在曲线运动中,质点位移的大小肯定小于其路程解析: 位移的大小为起始与终了位置的直线距离,而与运动路径无关;路径是运动轨迹的长度;路程为零,质点确定静止;选项b 正确;位移为零,在这段时间内质点可以来回运动回到初始位置,路程不为零,所以选项a 正确;位移大小在非单向直线运动中总小学习必备欢迎下载于路程
5、,所以选项d 正确;直线运动包括单向直线运动和在直线上的来回运动,所以选项c 错误;答案: a 、b 、d例 3. 从高为 5m 处以某一初速度竖直向下抛出一个小球,在与地面相碰后弹起,上升到高为 2m 处被接住,就在这段过程中a.小球的位移为3m,方向竖直向下,路程为7mb. 小球的位移为7m ,方向竖直向上,路程为7mc. 小球的位移为3m ,方向竖直向下,路程为3md.小球的位移为7m,方向竖直向上,路程为3m解析: 此题考查基本学问在实际问题中的应用;懂得位移和路程概念,并按要求去确定它们;题中物体初、末位置高度差为3m,即位移大小,末位置在初位置下方,故位移方向竖直向下,总路程就为7
6、m;答案: a例 4. 判定以下关于速度的说法,正确选项a. 速度是表示物体运动快慢的物理量,它既有大小,又有方向;b. 平均速度就是速度的平均值,它只有大小没有方向;c. 汽车以速度v1 经过某一路标,子弹以速度v2 从枪口射出,v1 和 v2 均指平均速度;d. 运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度,叫瞬时速度,它是矢量;解析: 速度的物理意义就是描写物体运动的快慢,它是矢量,有大小,也有方向,故a选项正确; 平均速度指物体通过的位移和通过这段位移所用时间的比值,它描写变速直线运动的平均快慢程度,不是速度的平均值,它也是矢量,故b 选项不对; c 中 v1 、 v2 对应某一位置,为瞬
7、时速度,故c 不对; d 为瞬时速度的定义,d 正确;答案: a 、d例 5. 一个物体做直线运动,前一半时间的平均速度为就全程的平均速度为多少?假如前一半位移的平均速度为全程的平均速度又为多少?解析:( 1)设总的时间为2t,就v1 ,后一半时间的平均速度为v1 ,后一半位移的平均速度为v2 , v2 ,x1v1t, x2v2 tvx1x2 2tv1v22( 2)设总位移为2x ,xv 1 t 1 , xv 2 t 2v2x2 v 1 v 2t 1t 2v 1v 2例 6. 打点计时器在纸带上的点迹,直接记录了a. 物体运动的时间b. 物体在不同时刻的位置c. 物体在不同时间内的位移d. 物
8、体在不同时刻的速度解析: 电火花打点计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02s 在纸带上打一个点;因此, 依据打在纸带上的点迹,可直接反映物体的运动时间;由于纸带跟运动物体连在一起,打点计时器固定, 所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置;虽然用刻度尺量出各点迹间的间隔, 可知道物体在不同时间内的位移,再依据物体的运动性质可算出物体在不 同时刻的速度,但这些量不是纸带上的点迹直接记录的;综上所述,正确的选项为ab ;答案: a 、b学习必备欢迎下载例 7. 如下列图, 打点计时器所用电源的频率为 50hz ,某次试验中得到的一条纸带, 用毫米刻度尺测量的情形如下列图,纸带在 a 、c
9、 间的平均速度为m s,在 a 、d 间的平均速度为m s, b 点的瞬时速度更接近于m s;解析: 由题意知,相邻两点间的时间间隔为0.02s; ac间的距离为14mm 0.014m ,ad 间的距离为25mm=0.025m ;xv由公式t 得vac0.014m / s 20.020.35m / svad0.02530.02m / s0.42 m / s答案: 0.350.420.35例 8. 关于加速度,以下说法中正确选项a. 速度变化越大,加速度肯定越大b. 速度变化所用时间越短,加速度肯定越大c. 速度变化越快,加速度肯定越大d. 速度为零,加速度肯定为零a解析: 由加速度的定义式vt
10、 可知,加速度与速度的变化量和速度变化所用的时间两个因素有关; 速度变化越大,加速度不肯定越大;速度变化所用时间越短,如速度变化量没有确定, 也不能确定加速度肯定越大;加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度肯定越大;速度为零,并不是速度的变化量为零,故加速度不肯定为零;答案: c例 9. 如下列图是某矿井中的升降机由井底到井口运动的图象,试依据图象分析各段的运动情形,并运算各段的加速度;解析:( 1)0 2s,图线是倾斜直线,说明升降机是做匀加速运动,依据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度a6m / s21;( 2) 2s 4s,图线是平行于时间轴的直线,说明升降机是做匀速运
11、动,依据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度a20 ;s2( 3) 4s 5s,图线是向下倾斜的直线,说明升降机是做匀减速运动,依据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度答案: 见解析a312m /;学习必备欢迎下载例 10. 一质点从静止开头以1m2 的加速度匀加速运动,经5s 后做匀速运动,最终2ss的时间质点做匀减速运动时的速度是多大.减速运动直至静止,就质点匀减速运动时的加速度是多大 .解析: 质点的运动过程包括加速匀速减速三个阶段,如下列图;图示中 ab 为加速, bc 为匀速, cd 为减速,匀速运动的速度即为ab 段的末速度, 也是 cd 段的初速度,这样一来,就可以利用公式便利地
12、求解了,由题意画出图示,由运动学公式知:vbv0at015m / s5m / svcvb5m / s由 vv0at 应用于 cd 段( vd0 )得av dvc t05 m / s222.5m / s2负号表示 a 方向与v0 方向相反答案: 5m/s-2.5m/s2说明: 解决运动学问题要善于由题意画出运动简图,利用运动简图解题不论是从思维上仍是解题过程的表达上都变得简洁,可以说能起到事半功倍的作用;事实上, 能够正确地画出运动简图说明你对题目中交待的物理过程有了很清晰的熟悉,这是对同学们要求比较高而且难度比较大的基本功,务必留意这一点;例 11. 汽车以 l0m s 的速度在平直大路上匀速
13、行驶,刹车后经2s 速度变为6m s,求:( 1)刹车后2s 内前进的距离及刹车过程中的加速度;( 2)刹车后前进9m 所用的时间;( 3)刹车后8s 内前进的距离;解析:( 1)汽车刹车后做匀减速直线运动,由avv0t可求得; a2m / s2 ,再由xv0t1 at 22,可求得x16m ;( 2)由xv0t1 at 22 可得910tt 2解得 t11s , t29s ;v0t010 s5s要留意汽车刹车后经a2停下,故时间应为1s;( 3)由( 2)可知汽车经5s 停下,可见在8s 时间内,汽车有3s 静止不动,因此xv0t1 at 2105125225m22例 12. 证明( 1)在
14、匀变速直线运动中连续相等时间(t)内的位移之差等于一个恒量;xv t1 at 2n0证明:2xn 1v0at t1 at 22学习必备欢迎下载所以xxn 1xn2at(即 at 2 为恒量)xa2由此结论可用来求匀变速直线运动的加速度,即t2. 在匀变速直线运动中,某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度;证明: 如下列图:atvbv a2vcv aatvv avcv avaatvataca222所以 v bv acvv22v0x3. 在匀变速直线运动中,某段位移中点位置处的速度为22证明: 如下列图:v22bv02ax22vvb2axvv22vb0由两式结合的:2例 13. 一个
15、作匀速直线运动的质点,在连续相等的两个时间间隔内,通过的位移分别是24m 和 64m,每一个时间间隔为4s,求质点的初速度和加速度;解析: 匀变速直线运动的规律可用多个公式描述,因而挑选不同的公式,所对应的解法也不同;如:解法一:基本公式法:画出运动过程示意图,如下列图,因题目中只涉及位移与时间,故挑选位移公式:xv t1 at 21 a2xv2t1 a2t 2v t1 at 2 2 aa22将 x1 24m、 x2 64m,代入上式解得:a2.5m / s2 , va1m / s解法二:用平均速度公式:连续的两段时间t 内的平均速度分别为v1x1t24/ 4m / s6m / s学习必备欢迎
16、下载v2x2t64/ 4m / s16m / sb 点是 ac 段的中间时刻,就v1v avb 2vvavcbvvbvc 22v1v261611m / s222avcv a2 112. 5ms/得 v a1m / svc2 1m / s248解法三:用推论式:由xat 2 得ax402t 24 22.5m / s xv t1 at 21a再由2解得: v a1m / s2答案: 1 m / s2.5 m / s说明:对一般的匀变速直线运动问题,如显现相等的时间间隔问题,应优先考虑公式xat 2 求解例 14. 物体从静止开头做匀加速直线运动,已知第 4s 内与第 2s 内的位移之差是12m,就
17、 可知:a. 第 1 s 内的位移为3 mb. 第 2s 末的速度为8 ms2c. 物体运动的加速度为2m sd. 物体在 5s 内的平均速度为15 m s解析: 此题全面考查匀变速直线运动规律的应用,以及把握的娴熟程度,此题涉及到四个物理量的确定, 要求对这些物理量的关系能融会贯穿,并能抓住加速度这一关键;由题意,可利用xat 2 先求出 a;设第 1 s 内、第 2 s 内、第 3 s 内、第 4 s 内的位移分别为x 1、x 2、x 3、x 4,就x4x212x3 x2 at2,x4 x3 at 2 所以 x4 x2 2at2故 a2t 2 212 6m/s2又 x 1 at2 /2 6
18、1/2 3m第 2s 末的速度v 2 at2 62 12m/sv5s 内的平均速度答案: adat52 / 2t62525 15m/s例 15. 一滑块由静止开头,从斜面顶端匀加速下滑,第5s 末的速度是6m/s;求:( 1)第 4s 末的速度;( 2)头 7s 内的位移;( 3)第 3s 内的位移;解析: 依据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系求解;( 1)由于v1 : v2: v3 : 1: 2:3:所以 v4 : v54 : 5第 4s 末的速度为v4 v46m / s4.8m / s4555学习必备欢迎下载( 2)由 xvvt 得前 5s 内的位移为:6xt5m 2215m由于 x1
19、 : x2: x3 :12 : 22 :3 322所以 x5 : x75: 7x27x715 m29.4 m27前 7s 内的位移为:x : x55512 : 52( 3)由( 2)可得15115x15 2 x552 m0.6m由于 x1 : x3 1: 5:所以 x1 :x3 1: 5第 3s 内的位移 x35 x150.6m3m例 16. 汽车以 10m/s 的速度在平直大路上匀速行驶, 突然发觉前方 xm 处有一辆自行车正以 4m/s 的速度同方向匀速行驶,汽车司机立刻关闭油门并以 6m/s2 的加速度做匀减速运动;假如汽车恰好撞不上自行车,就 x 应为多大?解析: 这是一道很典型的追及
20、问题,开头阶段汽车的速度大,在相同时间内汽车的位移大于自行车的位移,所以它们之间的距离逐步减小,到速度相等时距离最小,假如此时汽车恰好没碰上自行车,以后它们的距离就会变大,再也不会碰上了;解法 1: 利用速度相等这一条件求解;当汽车的速度v1 和自行车的速度v2 相等时二者相距最近, v1 v0 atv 2 v 自当 v 1 v2 时,即 v 0 at v 自,即时间为v自v0410ta6 1s如此时恰好相撞,就位移相等,1x1 v0t2 at2x2 v 自 t x1由 x 1 x 2 得 v0 t 解得x 3m2 at2 v 自 t x所以汽车撞不上自行车的条件是:x>3m解法 2:
21、利用二次方程判别式求解1假如两车相撞,就v 0t2 at2 v 自 t x带入数据并整理得3t2 6t x 0t 有解即能相撞的条件是0即 62 43x0x3m所以二者不相撞的条件是:x>3m例 17. 公共汽车由停车站从静止动身以0.5m/s2 的加速度作匀加速直线运动,同时一辆汽车以 36km/h 的不变速度从后面越过公共汽车;求:( 1)经过多长时间公共汽车能追上汽车?学习必备欢迎下载( 2)后车追上前车之前,经多长时间两车相距最远,最远是多少?解析:( 1)追上即同一时刻二者处于同一位置,由于它们动身点相同,所以相遇时位移相同,即x 汽 x 公at2/2 v 汽 tt 2v 公/
22、a 210/0.5 40s( 2)在汽车速度大于公共汽车速度过程中,二者距离逐步增大,速度相等时距离最大,之后公共汽车速度将大于汽车速度,二者距离就会减小,所以速度相等时相距最远;就 v 汽 v 公at v 汽t v 汽/a 10/0.5 20s最远距离 x v 汽 t at2例 18. 以下说法中正确选项/2 1020 0.5202/2 100ma. 同学甲用力把同学乙推倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用b. 只有有生命的物体才会施力,无生命的物体只能受到力,不会施力c. 任何一个物体,肯定既是受力物体,也是施力物体d. 在几组力的图示中,长的线段所对应的力肯定比短的线段所对应
23、的力大解析 :力的作用是相互的;但成效可以不同,故a 错;不管物体是否有生命,当它与别的物体发生相互作用时,它既是施力物体,同时也是受力物体;不存在只施力不受力的物体,也不存在只受力不施力的物体,故b 错;自然界中的物体都不是孤立的,而是相互联系着的,每一个物体总会受到别的物体的作用,是受力体,同时也对别的物体施加力的作用,又是施力体,故c 正确;在同一个标度下,说法d 没有错,但在没有指明力的标度或采纳不同标度时,线段的长度就失去了表示力的大小的意义,故d 错;答案: c说明: 此题考查了力的概念;力是物体间的相互作用;一方面说明白力不能脱离物体而存在,另一方面说明白力的相互性,一个物体既是
24、施力物体,同时也是受力物体;例 19. 请在下图画出杆和球所受的弹力;( a)杆在重力作用下对a 、b 两处都产生挤压作用,故a 、b 两点处对杆都有弹力,弹力方向与接触点的平面垂直,如下图(a)所示;( b)杆对 c、d 两处有挤压作用,因c 处为曲面, d 处为支撑点,所以c 处弹力垂直其切面指向球心,d 处弹力垂直杆向上;如下图(b)所示;( c)挤压墙壁且拉紧绳子,所以墙对球的弹力与墙面垂直;绳子对球的弹力沿绳斜向上;如下图( c)所示;说明: 面接触时的压力和支持力与接触面垂直,但不肯定竖直, 点接触的压力和支持力与过切点的切面垂直,沿球面的半径方向;学习必备欢迎下载例 20. 用水
25、平推力f 20n 把一个质量为5kg 的物体压在竖直墙壁上下滑,墙壁与物体的动摩擦因数为0.2,判定物体所受摩擦力的方向,求摩擦力的大小;解析: 物体对墙壁的压力fn f 20n ,所受摩擦力ffn 0.2× 20n 4n,物体相对于墙下滑,物体受到的摩擦力的方向向上;答案: 向上4n说明: 物体对接触面的压力不肯定等于物体受的重力;例 21. 如下列图,地面上叠放着a 、b 两个物体,力f 分别作用于a、b 两物体上时, a 、b 静止不动,试分别分析a 、b 受到的摩擦力的情形;解析:( 1) f 作用于 a 物体, a 相对 b 有向右的运动趋势,b 相对 a 有向左的运动趋势
26、,故 a 受到向左的静摩擦力,其大小等于f; b 受到 a 给它的向右的静摩擦力,其大小也等于 f;由于 a 、b 相对静止, b 有向右运动的趋势,因此b 受到地面给它的向左的静摩擦力,大小也等于f,如下图所示;( 2) f 作用于 b 物体上, b 相对地有向右的运动趋势,故b 受到地面给它的向左的静摩擦力,大小等于f;而 a 物体如受到b 物体给它的摩擦力,就不行能静止,故a 、b 之间没有摩擦力的作用;如下图所示;答案: 见解析;说明: 在判定物体之间有无静摩擦力时,也可以先假设两物体之间有静摩擦力的作用,而实际情形与判定的结果不符,就无此静摩擦力;例 22. 关于两个力的合力,以下说
27、法错误选项a. 两个力的合力肯定大于每个分力b. 两个力的合力可能小于较小的那个分力c. 两个力的合力肯定小于或等于两个分力d. 当两个力大小相等时,它们的合力可能等于分力大小学习必备欢迎下载解析: 设分力 f1 与分力 f2 的夹角为,依据力的平行四边形定就,合力为f,以 f1、f2 为邻边的平行四边形所夹的对角线,如下列图;当0 时, f f1 f2;当180 时,f |f1 f2|,以上分别为合力f 的最大值和最小值;当f1 f2 且夹角180 时,合力 f0,小于任何一个分力,当f1 f2,夹角120 时,合力f f1 f2,故此题的正确答案为 ac ;答案: ac例 23. 在电线杆
28、的两侧常用钢丝绳把它固定在地上(如图);假如钢丝绳与地面的夹角ab60,每条钢丝绳的拉力都是300n ,求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力;解析: 由图可知,两根钢丝绳的拉力f1 和 f2 之间的夹角为60 ,可依据平行四边形定就用作图法和解三角形法求出电线杆受到的合力;方法一: 作图法;自 o 点引两条有向线段oc 和 od ,夹角为 60 ;设定每单位长度表示 100n,就 oc 和 od 的长度都是3 个单位长度,作出平行四边形oced ,其对角线oe 就表示两个拉力f1 、f2 的合力 f,量得 oe 长为 5.2 个单位长度;所以合力 f100× 5.2n 520n用量角器量
29、得coedoe30所以合力方向竖直向下;方法二: 运算法;先画出力的平行四边形,如下列图,由于oc od ,得到的是菱形;连结 cd 、oe,两对角线垂直且平分,od 表示 300n ,coo '30 ;在三角形oco' 中,ff cos30oo 'oc cos 301;在力的平行四边形中,各线段的长表示力的大小,就有 2,学习必备欢迎下载f所以合力2 f1cos3023003 n519.6 n2说明: 力的合成有“作图法”和“运算法”,两种解法各有千秋; “作图法”形象直观,一目了然,但不够精确,误差大;“运算法”是用平行四边形先作图,再解三角形,好像比较麻烦,但运算
30、结果更精确;今后我们遇到的求合力的问题,多数都用运算法,即依据平行四边形定就作出平行四边形后,通过解其中的三角形求合力;在这种情形下作的是示意图,不需要很严格,但要规范,明确哪些该画实线,哪些该画虚线,箭头应标在什么位置等;例 24. 物体受到三个力的作用,其中两个力的大小分别为5n 和 7n,这三个力的合力最大值为 21n ,就第三个力的大小为多少.这三个力的合力最小值为多少.解析: 当三个力的合力最大时,这三个力肯定是在同始终线上,且方向相同,即合力f合 f1 f2 f3,就 f3 f 合 f1 f2 9n. 关于三个力的合力的最小值问题,有些同学仍受标量代数求和的干扰,不能真正懂得矢量运
31、算法就,而错误地认为合力最小值f合 f1 f2f3 3n,正确的方法应是:看三个力的大小是否能构成一个封闭三角形,即任取一个力,看这个力是否处在另外两个力的差和之间;如三个力满意上述条件,就合力的最小值为零;如不满意上述条件,就合力的最小值为较小的两个力先同方向合成,再和较大的一个力反方向合成的合力;答案: 第三个力大小是9n ,三个力合力的最小值为零;例 25. 将一个力f 分解为两个分力f1 和 f2 ,就以下说法中正确选项a. f 是物体实际受到的力b. f 1 和 f2 两个分力在成效上可以取代力fc. 物体受到 f1、f2 和 f 三个力的作用d. f 是 f1 和 f2 的合力解析
32、: 由分力和合力具有等效性可知b 正确,分力f1 和 f2 并不是物体实际受到的力,故 a 对 c 错;答案: a 、b、d说明: 合力与分力是一种等效替代关系,在力的合成中,分力是物体实际受到的力;在力的分解中,分力不是物体实际受到的力;例 26. 如下列图,电灯的重力g 10n ,ao 绳与顶板间夹角为45 , bo 绳水平,就ao绳所受的拉力f1;bo 绳所受的拉力f2;学习必备欢迎下载解析: 先分析物理现象:为什么绳ao 、bo 受到拉力呢 .缘由是由于oc 绳的拉力产生 了两个成效, 一是沿 ao 向下的拉紧ao 的分力 fl;二是沿 bo 向左的拉紧bo 绳的分力f2,画出平行四边
33、形,如下列图,由于oc 拉力等于电灯重力,因此由几何关系得f1gsin102n , f2g / tan10n答案: 102 n10n说明: 将一个已知力分解,在理论上是任意的,只要符合平行四边形定就就行,但在实际问题中, 第一要弄清所分解的力有哪些成效,再确定各分力的方向,最终应用平行四边形定就求解;例 27. 在倾角30 的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面之间放有一个重为g 20n 光滑圆球,如图甲所示,试求这个球对斜面的压力和对挡板的压力;解析: 先分析物理现象,为什么挡板和斜面受压力呢.缘由是球受到向下的重力作用, 这个重力总是欲使球向下运动,但是由于挡板和斜面的支持,球才保持静
34、止状态,因此球的重力产生了两个作用成效,如图乙所示,故产生两个分力:一是使球垂直压紧挡板的力f1,二是使球垂直压紧斜面的力f2;由几何关系得:f1别等于球对挡板和斜面的压力;g tan, f2g cos; f1 和 f2 分答案: f1g tan, f2g cos说明: 依据力实际产生的成效分解是同学们应当把握的项很重要的方法;例 28在车厢内光滑的水平桌面上放一小球,当火车突然启动向右运动时,相对于车厢小球将怎样运动.相对于地面小球又将怎样运动.假如桌面是粗糙的, 小球的运动情形又如何转变 .解析小球原先与车厢一起处于静止状态,当火车突然启动向右运动时,由于小球具有惯性,仍要保持原先的相对地
35、面的静止状态,所以小球相对于车厢要向左运动;假如此时桌面是光滑的,小球的水平方向就不受力,将相对于车厢以火车相对地面的速度大小向相反方向运动,只要桌面足够大,小球的运动就不会停止;因而,小球相对于车厢运动的距离和火车相对于地面运动的距离始终是相等的,所以, 小球在这一瞬时将是相对于车厢向左运动的,而相对于地面是静止的;假如此时桌面是粗糙的,小球虽然相对于车厢向左运动,但由于水平方向受到了摩擦阻力, 不断地转变着小球向左的运动速度的大小, 使得小球向左的速度越来越小, 最终停止运动, 相对于车厢保持静止, 所以小球在火车启动瞬时将相对于车厢向左运动, 相对于地面却在向右运动;学习必备欢迎下载答案
36、见解析;说明分析惯性现象问题时,要留意把握正确的分析方法,通常解决这类问题的一般思路为:( 1)分析物体原先处于何种状态;( 2)发生了什么特别情形;( 3)找到哪个物体仍要保持原先的什么运动状态;( 4)产生了什么现象;( 5)最终会导致什么样的结果;值得留意的是:静止是速度为零的一种运动状态;例 29有哪些方法可以验证a 与 f 的正比例关系.解析方法一直接验证f1( 1)比例法:验证:f2a1f1f2a2 或 a1a2( 2)图象法:作a f 图象,看其是否为过原点的直线方法二间接验证依据本试验设计,两车同时运动,同时停止,具有相同的运动时间,由于12xat2,x1a1所以 x2a2由此
37、可见,只要验证x 与 f 的正比例关系即可;答案见解析;说明这种方法可以推导验证物理学中的各种正比例关系;例 30静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开头作用的瞬时,以下说法中正确选项a. 物体立刻获得加速度和速度b. 物体立刻获得加速度,但速度仍为零c. 物体立刻获得速度,但加速度仍为零d. 物体的速度和加速度均为零解析由牛顿其次定律的瞬时性可知,力作用的瞬时即可获得加速度,但无速度;答案b说明力是加速度产生的缘由,加速度是力作用的结果,加速度和力之间, 具有因果性、瞬时性、矢量性;例 31如下列图,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向 37o 角,球
38、和车厢相对静止,球的质量为1kg ;( g 10m/s2, sin37o=0.6 , cos37o 0.8)( 1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情形;( 2)求悬线对球的拉力;解析( 1)球和车厢相对静止,它们的速度情形相同,由于对球的受力情形知道的较多,故应以球为讨论对象,球受两个力作用:重力mg 和线的拉力f,由于球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动,故其加速度沿水平方向,合外力沿水平方向,做出平行四边形如下列图;球所受的合外力为学习必备欢迎下载f合mg tan37由牛顿其次定律f合ma 可求得f合a球的加速度为mg tan377.5m/ s2加速度方向水平向右;车厢可能水平向右做匀
39、加速直线运动,也可能水平向左做匀减速直线运动;( 2)由图示可得,线对球的拉力大小为fmg11 0n1 2. n5c o s 3 70. 8答案见解析;说明此题解题的关键是依据小球的加速度方向,判定出物体所受合外力的方向,然后画出平行四边形,解其中的三角形就可求得结果;例 32如下列图,一物体质量为m=100kg ,放于汽车上,随车一起沿平直大路匀加速运动,加速度大小为受的摩擦力;a1.0m / s2 ,已知物体与车底板间的动摩擦因数为0.3 ,求物体所解析物体随车一起向右作匀加速运动,其加速度水平向右,由加速度与合力方向相同可知, 此时,物体所受的静摩擦力方向必水平向右,就物体受力如下列图,
40、据牛顿其次定律得;在水平方向上有:fm a1 0 01. 0n1 0n;0即物体所受静摩擦力大小为100n,方向水平向右; 答案100n 水平向右说明(1)利用牛顿其次定律求静摩擦力的大小和方向较便利;( 2)同学们可以自己利用牛顿其次定律分析一下,当汽车刹车时 (货物在车上不滑动)时,货物所受静摩擦力的大小和方向;与用假设接触面光滑法判定静摩擦力方向相比较,利用牛顿其次定律法往往会更便利.学习必备欢迎下载题型 1已知物体的受力情形,求解物体的运动情形例 33. 质量 m 4kg 的物块,在一个平行于斜面对上的拉力f 40n 作用下,从静止开头沿斜面对上运动,如下列图,已知斜面足够长,倾角 3
41、7°,物块与斜面间的动摩擦因数 0.2,力 f 作用了 5s,求物块在5s 内的位移及它在5s 末的速度;( g 10m/s2,sin37° 0.6, cos37° 0.8)解析:f如图,建立直角坐标系,把重力mg 沿 x 轴和 y 轴的方向分解fnffgxgyggx mgsin gy mgcos y 轴fn mgcosffn mgcosx 轴由牛顿其次定律得f f gx ma即f mgcos mgsin mafmg cosmg sinam400.24100.84100.64 2.4m/s2115s 内的位移x 2at2 2 × 2.4× 52
42、 30m5s 末的速度v at 2.4× 512m/s题型 2已知运动情形求物体的受力情形例 34. 如下列图,质量为0.5kg 的物体在与水平面成300 角的拉力f 作用下,沿水平桌面对右做直线运动,经过0.5m 的距离速度由0.6m/s 变为 0.4m/s,已知物体与桌面间的动摩擦因数 0.1,求作用力f 的大小;( g 10m/s2)f300解析: 对物体受力分析,建立直角坐标系如图学习必备欢迎下载 v20由 vt2 2axfnf30 0fmga( vt 2 v02) /2x( 0.42 0.62) /2× 0.5 0.2m/s2负号表示加速度方向与速度方向相反,即方
43、向向左;y 轴方向fn+fsin30 ° mg fn mg fsin300f fn (mg fsin30°)x 轴方向由牛顿其次定律得fcos30° f ma即 fcos30° ( mg fsin30°) ma f m( a+ g) /( cos30° +sin30°) 0.5×( 0.2+0.1× 10)/(3 /2+0.1 × 1/2) 0.44n例 35. 马对车的作用力为f,车对马的作用力为t ;关于 f 和 t 的说法正确选项 ()a. f 和 t 是一对作用力与反作用力;b. 当马与
44、车做加速运动时,f>t ;c. 当马与车做减速运动时,f<t ;d. 无论做什么运动,f 和 t 的大小总是相等的;解析: 依据牛顿第三定律f 和 t 是一对作用力与反作用力,它们总是大小相等,方向相反,与物体运动状态无关;故ad 正确;例 36. 在天花板上用竖直悬绳吊一重为g 的小球, 小球受几个力 .这些力的反作用力是哪些力?这些力的平稳力是哪些力?解析: 找一个力的反作用力,就看这个力的施力物体是哪个物体,反作用力肯定作用在这个物体上;对小球的受力分析如下列图,小球受两个力:重力g、悬挂拉力f,依据牛顿第三定律可知, 重力的施力物体是地球,那么 g 的反作用力就是物体对地球
45、的吸引力;f 的施力物体是悬绳, f 的反作用力是小球对悬绳的拉力;小球受到的重力g 和悬绳的拉力f 正好是一对平稳力;答案: 见解析说明:平稳力是作用在一个物体上的力,作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的力;平稳力可以是不同性质的力,而作用力和反作用力肯定是同一性质的力;学习必备欢迎下载例 37. 如下列图,甲船及人总质量为m1,乙船及人的总质量为m2,已知 m1=2m 2,甲、乙两船上的人各拉着水平轻绳的一端对绳施力,设甲船上的人施力为f1,乙船上的人施力 为 f2;甲、乙两船原先都静止在水面上,不考虑水对船的阻力,甲船产生的加速度大小为a1,乙船产生的加速度大小为a2,就 f1: f
46、2=,a1 :a2=;解析: 以绳为讨论对象,它受甲船上的人所施的力 f1 和受乙船上的人所施的力 f2;由于绳的质量为零(轻绳) ,故由牛顿第三定律得 f1=f2,由于绳对甲船上的人所施的力 f1与 f1,绳对乙船上的人所施的力 f2与 f2 分别为作用力与反作用力;故由牛顿第三定律可解本题;有牛顿第三定律可知力的大小应满意关系式f1 =1f,f2 =2f所以 f1 =2f/分别对甲、乙船应用牛顿其次定律得f1 'a1m1f2 'a2m2由于 m1=2m 2所以 a1: a2=1: 2,故 f1: f2= 1: 1a1: a2=1: 2例 38. 一物体在2n 的外力作用下,
47、产生10cm s2 的加速度,求该物体的质量;下面有几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁而又规范的是:mfamfamfamfa2 kga.100.2kg2nkg m s2220220kgb.0.1m sm s2kgc.0.120kg220kgd.0.1解析: 此题考查了单位制的应用;在进行数量运算的同时,也要把单位带进运算;带单位运算时, 每一个数据均要带上单位,且单位换算要精确;也可以把题中的已知量的单位都 用国际单位表示,运算的结果就用国际单位表示,这样在统一已知量的单位后,就不必一一写出各个量的单位,只在数字后面写出正确单位即可;在备选的四个选项中a 、d 项均错,b 项解题时过程正确
48、,但不简洁,只有c 项运算正确,且简洁而又规范;答案: c例 39. 一个人站在体重计的测盘上,在人下蹲的过程中,指针示数变化应是a. 先减小,后仍原b. 先增加,后仍原c. 始终不变d. 先减小,后增加,再仍原解析: 人蹲下的过程经受了加速向下、减速向下和静止这三个过程;在加速向下时,人获得向下的加速度a,由牛顿其次定律得: mg fn mafn m( g a) <mg由此可知弹力fn 将小于重力mg,在向下减速时,人获得向上的加速度a,由牛顿其次定律得:fn mg=ma学习必备欢迎下载fn m( g+a) >mg弹力 fn 将大于 mg,当人静止时, fn= mg答案: d说明在很多现实生活中,只要留心观看, 就会看到超重或失重现象;例如竖直上抛的物体, 无论是上升过程仍是下降过程,都会显现失重现象;我国用新型运
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