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文档简介

1、高一物理专题二 直线运动和牛顿运动定律教案一 教学目的1 理解有关直线运动的基本概念,掌握直线运动的特点和基本规律,并能较熟练地解决有关直线运动的问题2.进一步理解牛顿运动定律,掌握用牛顿定律解题的一般方法,明确力和运动的关系.3.通过典型题的讲解和训练,帮助学生初步形成学习物理的良好的思维习惯,为后续学习打好基础.二 重要知识点 匀变速直线运动的规律1基本规律速度公式: 位移公式: 注意: 这两个公式是矢量式 从位移公式的推导过程看也是匀变速直线运动求位移的一个重要公式。2有用的推论速度位移关系: 3其他导出规律一般的匀变速直线运动连续相等时间间隔T内的位移之差为定值a,即:某段过程中间时刻

2、的即时速度等于这段过程的平均速度,即某段过程中间位置即时速度等于这段过程初、末速度平方和一半的平方根,即 初速度v0 的匀变速直线运动 速度与时间成正比,即: 位移与时间平方成正比,即: 从开始运动起,连续相等的时间间隔内位移之比等于从1起的连续奇数比,即: 从开始运动起,通过连续相等的位移所用时间之比为 牛顿第二定律1. 内容:物体的加速度与物体所受的合外力成正比,与物体的质量成反比,加速度方向与合外力方向一致。其表达式为 其分量式为: 2.要点:物体的惯性得到了量化:质量是惯性的唯一量度。力的作用效果的共同性:物体运动的合加速度由物体所受的各个力的合力确定,而不是由某一个力确定。力的作用效

3、果的独立性:物体所受的各个力分别产生各自的加速度,物体的合加速度是这些分加速度的矢量和。力的作用效果的矢量性:合运动的加速度与合外力的方向一致,分运动的加速度与产生这个加速度的分力方向一致。力的作用效果的瞬时性:合外力恒定,则加速度恒定;合外力变化,则加速度同时变化。牛顿定律中的加速度必须取惯性系做参照物。 动力学的两类问题 物体的受力情况 加速度a 物体的运动情况三 典型例题及讲解1(2006年全国理综)2006年我国自行研制的“枭龙”战机04架在四川某地试飞成功假设该战机起飞前从静止开始做匀加速直线运动,达到起飞速度v所需时间为t,则起飞前的运动距离为Avt Bvt/2 C2vtD不能确定

4、答案:B 由于战机从静止开始做匀变速直线运动,所以,其平均速度;由平均速度的定义,得,则2(2003年广东大综合)飞机的起飞过程是从静止出发,在直跑道上加速前进,等达到一定速度时离地已知飞机加速前进的路程为1600m,所用的时间为40s假设这段运动为匀加速运动,用a表示加速度,v表示离地时的速度,则Aa2ms2, v80msBa1ms2,v40msCa80ms2,v40msDa1ms2,v80ms答案:A3以的速度匀速行驶的汽车在第2秒末关闭发动机,然后匀减速行驶,在第3秒内的平均速度为,则汽车的加速度为 ;这辆汽车在内行驶的距离为 m。解:依题意可知汽车在开始减速的第1秒内的平均速度为,于是

5、由得汽车在第3秒末的瞬时速度于是其加速度 分析可知这辆汽车从第2秒末起仅用5秒即可停住,此过程行驶的距离又知此前匀速行驶的距离于是这10s内汽车行驶的距离为4沿平直公路匀加速行驶的汽车,经过路旁连续三个电杆之间的间隔,所需的时间分别是3秒和2秒,已知相邻电杆之间的距离都是60米,求汽车驶过每个电杆时的速度。解法一:已知第1、2电杆之间的距离,汽车在此间行驶的时间,第2、3电杆之间的距离,汽车在此间行驶的时间,设通过三个电杆时的速度分别为、,汽车的加速度为a,由匀变速直线运动的位移公式及速度公式可得: 联立解得:;。再由速度公式得: 。解法二:利用 即可联立求解这三个速度。解法三:利用中间时刻的

6、瞬时速度等于平均速度求出第一、二阶段中间时刻的瞬时速度,再利用其求出加速度,再根据加速度和上述的瞬时速度推算出三个速度。5一个氢气球以4m/s2的加速度由静止从地面竖直上升,10 s末从气球上面掉下一重物,此重物最高可上升到距地面多高处?此重物从氢气球上掉下后,经多长时间落回地面?(忽略空气阻力,取g=10m/s2)答案:11.48s解析:重物的运动过程共分三个阶段:先随气球向上做匀加速直线运动,然后从气球上掉下此时重物不是自由下落,而是由于惯性继续向上做竖直上抛运动达到最高点后,重物开始做自由落体运动,最后回到地面,如图所示下面分三个阶段来求解:(1)向上加速阶段:a1=4m/s2,t1=1

7、0m/s(2)竖直上抛阶段:a2=10m/s2,v0=v=40m/s上升的高度:所用的时间:所以,重物距地面的最大高度Hmax=H1H2=200m80m=280m(3)自由下落阶段:加速度a3=10m/s2,下落的高度H3=280m下落所用的时间所以,重物从氢气球上掉下后,落回地面所用的时间为6(2003年北京春招)在滑冰场上,甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上,原来静止不动,在相互猛推一下后分别向相反方向运动假定两板与冰面间的动摩擦因数相同已知甲在冰上滑行的距离比乙远,这是由于A在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力B在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间C在刚分开时,甲的初速度大于乙的初速度

8、D在分开后,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小答案:C 根据牛顿第三定律,在互推的过程中,作用力与反作用力大小相等,作用时间也相等,故A、B两选项均错误分离后,两者滑动摩擦力分别为,则各自的加速度大小分别为,可知他们做匀减速直线运动的加速度大小相等又由v2=2as可知,因s1s2,则v1v2故C选项正确,D选项错误7(2005年全国理综)如图所示,位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用已知物块P沿斜面加速下滑现保持F的方向不变,使其减小,则小物块P的加速度PFA一定变小B一定变大C一定不变D可能变小,可能变大,也可能不变答案:B 设斜面倾角为,由牛顿第二定律得:mgsinF

9、cos=ma所以,由上式可知,F减小,其加速度一定变大8(2004年上海)物体B放在物体A上,A、B的上下表面均与斜面平行(如图)当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之间的摩擦力为零DA、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质答案:C 由于物体AB是在光滑斜面上匀减速运动整体的加速度应该是gsin,这正好是各自沿斜面运动时的加速度,AB之间的摩擦力为零,否则AB不会一起运动故选项C是正确的9小车上竖立着一弯折的坚硬轻杆,弯折的角度 ,轻杆的末端固定着一个质量为m的小球A。求下列情况下轻杆对小球的

10、作用力:A小车静止不动;小车以的加速度向右做匀 加速直线运动;小车以是重力加速度, 取10m/s2)的加速度向右做匀加速直线运动;答案:mg,竖直向上;2mg,与水平成30斜向右上方;沿杆斜向右上方9(2006年全国理综)一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为起始时,传送带与煤块都是静止的现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度达到v0后,便以此速度匀速运动经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动求此黑色痕迹的长度答案:解析:根据“传送带上有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a小于传送带的

11、加速度a0根据牛顿第二定律,可得ag设经历时间t,传送带由静止开始加速到速度等于v0,煤块则由静止加速到v,有v0a0t,vat由于aa0,故vv0,煤块继续受到滑动摩擦力的作用再经过时间t,煤块的速度由v增加到v0,有v0v+at此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中,传送带和煤块移动的距离分别为s0和s,有,传送带上留下的黑色痕迹的长度ls0s由以上各式得四 总结归纳1求解匀变速直线运动的一般思路弄清题意,建立物体运动的情景。为了直观形象,应尽可能的画出草图,并在图中标出一些位置和物理量。弄清研究对象,明确哪些量已知,

12、哪些量未知,根据公式特点恰当选择公式。注意运用一些推论,往往能使解题过程简化。如果题目涉及不同的运动过程,则应重点寻找各段运动的速度、位移、时间等方面的关系。2由物体的受力情况求解运动情况的一般步骤确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出受力示意图。根据力的合成与分解的方法求出合外力(大小、方向),或对力进行正交分解(物体受两个以上的力作用时一般用正交分解法)根据牛顿第二定律列方程,并解出物体运动的加速度结合题给物体运动的初始条件,选择运动学公式求出所需的运动学量。3由物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力的步骤确定研究对象根据运动学情况,利用运动学公式,求出物体的加速度对研究对象分析

13、受力情况根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力,从而求出未知力五 课后练习1(2005年广东)一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论,正确的是A车速越大,它的惯性越大B质量越大,它的惯性越大C车速越大,刹车后滑行的路程越长D车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大BAC2一质点从A点由静止出发沿一直线做匀加速运动,经过B点后立即改做匀减速运动,到达C点时速度减为零,已知A、C两点的距离为S,整个过程历时为t,求质点经过B点时的速度。3光滑斜面A的倾角为,在物块B的水平 上表面上放一个质量为m的物块C,求B、C两物体一起下滑的过程中物体C所受合外力的大小

14、和方向及B对C的支持力和摩擦力的大小。P4小车上的木箱中装有许多石块,其中一个石块P的 质量为m(如图所示),当这辆小车以加速度a向右运动时,周围石块对它的作用力有多大,向什么 方向?5(2005年全国理综)如图所示,一物块位于光滑水平桌面上,用一大小为F、方向如图所示的力去推它,使它以加速度a向右运动若保持力的方向不变而增大力的大小,则Aa变大Ba不变Ca变小D因为物块的质量未知,故不能确定a变化的趋势6(2002年春招理综)质量为m的三角形木楔A置于倾角为的固定斜面上它与斜面间的动摩擦因数为,一水平力F作用在木楔A的竖直平面上在力F的推动下,木楔A沿斜面以恒定的加速度向上滑动,如图所示,则

15、F的大小为A B CD7(2006年广东)a、b两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的速度图象如图所示,下列说法正确的是Aa、b加速时,物体a的加速度大于物体b的加速度B20秒时,a、b两物体相距最远C60秒时,物体a在物体b的前方D40秒时,a、b两物体速度相等,相距200m8正以v=30m/s的速度运行中的列车,接前方小站的请求:在该站停靠1分钟,接一个危重病人上车司机决定以加速度a1=0.6m/s2匀减速运动到小站,停车1分钟后以a2=1.0m/s2匀加速起动,恢复到原来的速度行驶试问由于临时停车共耽误了多少时间?9(2006年上海)要求摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道,然后

16、驶入一段半圆形的弯道,但在弯道上行驶时车速不能太快,以免因离心作用而偏出车道求摩托车在直道上行驶所用的最短时间有关数据见表格某同学是这样解的:要使摩托车所用时间最短,应先由静止加速到最大速度v140m/s,然后再减速到v220m/s,;t=t1+t2你认为这位同学的解法是否合理?若合理,请完成计算;若不合理,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果10(2006年全国理综)一质量为m40kg的小孩子站在电梯内的体重计上电梯从t0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图所示试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?取重力加速度g10m/s2参考答案http:/www.DearEDU.

17、com1BC 提示: 质量是惯性大小的量度,质量大,则惯性大,B选项正确;由 可知,车速越大,其运动的路程越长,C选项正确2答案:vB解一设第一阶段加速度为a1,用时t1,速度可达v第二阶段加速度为a2,用时t2则此过程中质点的位移根据题意可知 代入上式得 解得最大速度 解二直接应用匀变速直线运动平均速度和位移的关系即可得3答案:C受的合外力,方向沿斜面向下。支持力 摩擦力 4答案:大小为与水平方向的夹角的正切斜向右上方5 A 提示: 设F与水平方向的夹角为,受力分析如图,则由牛顿第二定律得:Fcos=ma则由上式可知,F增大,则a增大6C 提示: 将物体所受各力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分

18、解,即可得出方程组,即:垂直斜面方向上,有而沿斜面方向,有由解得7C 提示: 根据加速度的定义可知,物体a的加速度小于物体b的加速度,A选项错误;在vt图象中,图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移,两物体相距最远时,其面积差最大,显然,时两物体速度相等、相距最远,且最远距离为,B、D两选项均错误;由图象可知,后40s两物体的位移相等,因此,60s时物体a在物体b的前方,C选项正确。8答案:100s解析:匀减速停车过程,所用时间制动过程列车运动的路程匀加速起动过程所用的时间起动过程列车运动的路程从开始制动到恢复原速行驶共用时间t=t1t2t3=140s列车以速度v通过(s1s2)路程所用时间所以实际耽误时间t=tt=100s9答案:不合理,11s解析:若按该同学的方法计算,则摩托车在直道上的位移=275m218m所以以上做法不对,而且说明最大速度一定比40m/s要小设在直道上最大速度为v,则有代入数据解得v=36m/s则加速时间=9s,减速时间=2s最短时间为=11s10答案:9m解析:由图可知,在t0到tt12s时间内,体重计的示数大于mg,故电梯应向上做匀加速运动设这段时间内体重计作用于小孩的力

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