专题一:牛顿运动定律的应用———临界问题。
解决临界问题的基本思路:
仔细审题,认真分析研究对象所经历的物理过程,确定临界状态和决定临界状态的原因。
找到重要物理量的变化规律。找出临界条件。
根据临界条件列方程求解。
常用方法:整体法隔离法瞬时加速度分析
临界问题分析(关键词:最大,最小刚好,找到临界点是关键)
1.如图所示,玩具小车的质量m为小车与水平地面间的阻力忽略不计,质量m为o.5kg的物体放在顶部水平的小车上,物体与小车间的动摩擦因数μ为0.3.求:
1)小车在外力作用下以1.2m/s2的加速度向右运动时,物体受摩擦力多大?
2)欲使小车产生a=3.5m/s2的加速度,需给小车多大的水平推力?
(3)欲要使物体m脱离小车,则至少用多大的水平力推小车
(4)若小车长l=1m,静止的小车在8.5n水平推力作用下,物体由车的右靖向左滑动,则滑离小车需多长时间?(选做)
2.如下图所示。水平线ac=ab,当小车以速度v=2.5m/s匀速运动时。ab、ac两段绳子的拉力分别是5n和3n.当小车的加速度分别是。
1)2.5m/s2;
(2)8m/s2时,两绳中张力各是多少?(g=10m/s2,图示方向为加速度的正方向)
3.如图,质量m=lkg的物块放在倾角为θ的斜面上,斜面体质量m=2kg,斜面与物块的动摩擦因数μ=0.2,地面光滑,θ=37°,现对斜面体施一水平推力f,要使物体m相对斜面静止,力f应为多大?(设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2)
4.如图,一水平传送带长度为20m,以2m/s的速度做匀速运动,已知某物体与传送带间动摩擦因数为0.1,则从把该物体由静止放到传送带的一端开始,至达到另一端所需时间为多少?
5.如右图所示,一细线的一端固定于倾角为45°的光滑禊形滑块a的顶端p处,细线的另一端拴一质量为m的小球。试求当滑块以a=2g的加速度向左运动时线中的拉力f.
专题二:曲线运动及圆周运动专题。
一、运动的合成与分解。
1.运动的性质和轨迹。
物体运动的性质由加速度决定(加速度得零时物体静止或做匀速运动;加速度恒定时物体做匀变速运动;加速度变化时物体做变加速运动)。
物体运动的轨迹(直线还是曲线)则由物体的速度和加速度(合外力)的方向关系决定(速度与加速度方向在同一条直线上时物体做直线运动;速度和加速度方向成角度时物体做曲线运动)。
两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动?
决定于它们的合速度和合加速度方向是否共线(如图所示)。
常见的类型有:
a=0:匀速直线运动或静止。
a恒定:性质为匀变速运动,分为:① v、a同向,匀加速直线运动;②v、a反向,匀减速直线运动;③v、a成角度,匀变速曲线运动(轨迹在v、a之间,和速度v的方向相切,方向逐渐向a的方向接近,但不可能达到。
)a变化:性质为变加速运动。如简谐运动,加速度大小、方向都随时间变化。
2.过河问题。
如右图所示,若用v1表示水速,v2表示船速,则:
过河时间仅由v2的垂直于岸的分量v⊥决定,即,与v1无关,所以当v2⊥岸时,过河所用时间最短,最短时间为也与v1无关。
过河路程由实际运动轨迹的方向决定,当v1<v2时,最短路程为d ;当v1>v2时,最短路程程为(如右图所示)。
3.连带运动问题。
指物拉绳(杆)或绳(杆)拉物问题。由于高中研究的绳都是不可伸长的,杆都是不可伸长和压缩的,即绳或杆的长度不会改变,所以解题原则是:把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相同求解。
例1. 如图所示,汽车甲以速度v1拉汽车乙前进,乙的速度为v2,甲、乙都在水平面上运动,求v1∶v2
例2. 两根光滑的杆互相垂直地固定在一起。上面分别穿有一个小球。小球a、b间用一细直棒相连如图。当细直棒与竖直杆夹角为α时,求两小球实际速度之比va∶vb
二、平抛运动。
当物体初速度水平且仅受重力作用时的运动,被称为平抛运动。其轨迹为抛物线,性质为匀变速运动。平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动这两个分运动。
广义地说,当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动。
1.方格问题。
平抛小球的闪光**如图。
例3. 已知方格边长a和闪光照相的频闪间隔t,求:v0、g、vc
2.临界问题。
典型例题是在排球运动中,为了使从某一位置和某一高度水平扣出的球既不触网、又不出界,扣球速度的取值范围应是多少?
例4. 已知网高h,半场长l,扣球点高h,扣球点离网水平距离s、求:水平扣球速度v的取值范围。
3.一个有用的推论。
平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。
证明:设时间t内物体的水平位移为s,竖直位移为h,则末速度的水平分量vx=v0=s/t,而竖直分量vy=2h/t,,
所以有。例5. 从倾角为θ=30°的斜面顶端以初动能e=6j向下坡方向平抛出一个小球,则小球落到斜面上时的动能e /为___j。
4.曲线运动的一般研究方法。
研究曲线运动的一般方法就是正交分解。将复杂的曲线运动分解为两个互相垂直方向上的直线运动。一般以初速度或合外力的方向为坐标轴进行分解。
三、向心力和向心加速度(牛顿第二定律在圆周运动中的应用)
1.做匀速圆周运动物体所受的合力为向心力。
“向心力”是一种效果力。任何一个力,或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做匀速圆周运动的,都可以作为向心力。
2.一般地说,当做圆周运动物体所受的合力不指向圆心时,可以将它沿半径方向和切线方向正交分解,其沿半径方向的分力为向心力,只改变速度的方向,不改变速度的大小;其沿切线方向的分力为切向力,只改变速度的大小,不改变速度的方向。分别与它们相应的向心加速度描述速度方向变化的快慢,切向加速度描述速度大小变化的快慢。
做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵从牛顿第二定律:fn=man在列方程时,根据物体的受力分析,在方程左边写出外界给物体提供的合外力,右边写出物体需要的向心力(可选用等各种形式)。
如果沿半径方向的合外力大于做圆周运动所需的向心力,物体将做向心运动,半径将减小;如果沿半径方向的合外力小于做圆周运动所需的向心力,物体将做离心运动,半径将增大。
3.圆锥摆。
圆锥摆是运动轨迹在水平面内的一种典型的匀速圆周运动。其特点是由物体所受的重力与弹力的合力充当向心力,向心力的方向水平。也可以说是其中弹力的水平分力提供向心力(弹力的竖直分力和重力互为平衡力)。
四、匀速圆周运动。
1.匀速圆周运动的特点。
匀速圆周运动是变速运动(v方向时刻在变),而且是变加速运动(a方向时刻在变)。
2.描述匀速圆周运动的物理量。
描述匀速圆周运动的物理量有线速度v、角速度ω、周期t、频率f、转速n、向心加速度a等等。,它们之间的关系是:
凡是直接用皮带传动(包括链条传动、摩擦传动)的两个轮子,两轮边缘上各点的线速度大小相等;凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同步转动)的各点角速度相等(轴上的点除外)。
例6. 如图所示装置中,三个轮的半径分别为r、2r、4r,b点到圆心的距离为r,求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比。
3.竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类。
这类问题的特点是:由于机械能守恒,物体做圆周运动的速率时刻在改变,物体在最高点处的速率最小,在最低点处的速率最大。物体在最低点处向心力向上,而重力向下,所以弹力必然向上且大于重力;而在最高点处,向心力向下,重力也向下,所以弹力的方向就不能确定了,要分三种情况进行讨论。
弹力只可能向下,如绳拉球。这种情况下有。
即,否则不能通过最高点。
弹力只可能向上,如车过桥。在这种情况下有:,否则车将离开桥面,做平抛运动。
弹力既可能向上又可能向下,如管内转(或杆连球、环穿珠)。这种情况下,速度大小v可以取任意值。但可以进一步讨论:
①当时物体受到的弹力必然是向下的;当时物体受到的弹力必然是向上的;当时物体受到的弹力恰好为零。②当弹力大小fmg时,向心力只有一解:f +mg;当弹力f=mg时,向心力等于零。
例7 如图所示,杆长为l,球的质量为m,杆连球在竖直平面内绕轴o自由转动,已知在最高点处,杆对球的弹力大小为f=mg,求这时小球的瞬时速度大小。
五、万有引力人造卫星。
基本问题是研究星体(包括人造星体)在万有引力作用下做匀速圆周运动。
1.用万有引力定律求中心星球的质量和密度。
当一个星球绕另一个星球做匀速圆周运动时,设中心星球质量为m,半径为r,环绕星球质量为m,线速度为v,公转周期为t,两星球相距r,由万有引力定律有:
可得出,由r、v或r、t就可以求出中心星球的质量;如果环绕星球离中心星球表面很近,即满足r≈r,那么由可以求出中心星球的平均密度ρ。
2.双星。宇宙中往往会有相距较近,质量可以相比的两颗星球,它们离其它星球都较远,因此其它星球对它们的万有引力可以忽略不计。
在这种情况下,它们将各自围绕它们连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动。这种结构叫做双星。
由于双星和该固定点总保持三点共线,所以在相同时间内转过的角度必相等,即双星做匀速圆周运动的角速度必相等,因此周期也必然相同。
由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的,因此大小必然相等,由f=mrω2可得,可得,即固定点离质量大的星较近。
列式时须注意:万有引力定律表达式中的r表示双星间的距离,按题意应该是l,而向心力表达式中的r表示它们各自做圆周运动的半径,在本题中为r1、r2,千万不可混淆。
当我们只研究地球和太阳系统或地球和月亮系统时(其他星体对它们的万有引力相比而言都可以忽略不计),其实也是一个双星系统,只是中心星球的质量远大于环绕星球的质量,因此固定点几乎就在中心星球的球心。可以认为它是固定不动的。
高一2023年暑假补课检测卷
刘小一同学高一2014年暑假补课检测卷。满分100分考试时间90分钟得分 一 选择题 每小题4分,共40分 1.已知,则三者的大小关系是 a b c d 2.如果一个几何体的三视图如图所示 单位长度 cm 则此几何体的体积是 ab c d 3.把函数的图象上所有的点向左平行移动个单位长度,再把所得图...
高一暑期补课考试生物试题
姓名班级。一 选择题 本大题共25小题,共50分。1 下列叙述中,不属于生物基本特征的是。a 生物都能快速运动b 生物大都是由细胞构成的。c 生物能对外界刺激作出反应d 生物都能生长和繁殖。2 蚯蚓生活在潮湿的土壤中,以土壤的有机物为食,体表中的黏液有助于在土壤中钻穴和呼吸,蚯蚓的活动又使土壤变得疏...
2023年补课 一
电流和电路识别与设计专题。1 由一个电源,两盏相同的小灯泡,一个开关和若干导线组成的电路,当开关断开时,下列说法正确的是 a 如果两灯都不亮,则两灯一定是串联的 b 如果两灯都不亮,则两灯一定是并联的。c 如果只有一盏灯亮,两灯一定是串联的 d 如果只有一盏灯亮,两灯一定是并联的。2 如图4所示的实...