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高三第二轮复习专题 复习课件 .ppt. 力和运动的关系 (上). 力和运动的关系. □ 力 □ 运动 □ 运动定律 □ 力和运动 □ 力和运动的关系 □ 力的作用效应 □ 研究方法 基本题 2002 年河南 2 00 年高考 整体法和隔离法 例 1 2002 年河南 6 例 2 综合应用题 例 3 93 年高考 例 4 例 5. 重力 G=m g. 弹力 F=kx. 摩擦力 f=μ N. 力. 电场力 F = q E. 安培力 F = BIL sinα.
E N D
高三第二轮复习专题 复习课件.ppt
力和运动的关系 (上)
力和运动的关系 □力 □运动 □运动定律 □力和运动 □力和运动的关系 □力的作用效应 □研究方法 基本题 2002年河南2 00年高考 整体法和隔离法 例12002年河南6例2 综合应用题 例3 93年高考例4例5
重力 G=m g 弹力 F=kx 摩擦力 f=μ N 力 电场力 F = q E 安培力 F = BIL sinα 洛仑兹力 f=qvB sinα
静止 V=ωr ω=2π/ T 匀速直线运动 匀变速直线运动 运动 平抛运动 匀速圆周运动 简谐振动 F= - kx
牛顿第一定律 牛顿第二定律 运动定律 牛顿第三定律
静止 重力 匀速直线运动 弹力 匀变速直线运动 摩擦力 平抛运动 匀速圆周运动 电场力 简谐振动 磁场力 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 力 力和运动 运动 运动定律
V=0 静止 V≠0 匀速运动 V=0 匀加速直线运动 F、V同向 匀加速直线运动 F、V反向 匀减速直线运动 F、V夹角α 匀变速曲线运动 3.F大小不变且始终垂直V 匀速圆周运动 简谐运动 4.F= - kx 物体的运动决定于受到的合力和初始运动情况. 1. F=0 力和运动的关系 2.F=恒量 V≠0
力的作用效应 1.力的静力学效应---使物体发生形变 2.力的动力学效应 • 力的瞬时作用效应----使物体产生加速度 • 力的时间累积效应---使物体的动量发生变化 • 力的空间累积效应---使物体的动能发生变化
研究方法 1、隔离分析法 2、整体分析法 • 研究对象的整体分析法 不考虑系统内部的相互作用力 • 研究过程的整体分析法 不考虑中间过程的细节
R a M N c b 2002年河南2:图中a、b、c为三个物块,M、N为两个轻质弹簧,R为跨过光滑定滑轮的轻绳,它们连接如图并处于平衡状态。( ) A) 有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态(B) 有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态(C) 有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态(D) 有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态 A、D
2000年高考:图为空间探测器的示意图,P1、 P2 、 P3、 P4是四个喷气发动机, P1 、 P3的连线与空间一固定坐标系的x 轴平行, P2、 P4的连线与y 轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定的速率v向正x方向平动,要使探测器改为向正x 偏负y 60°的方向以原来的速率v平动,则可( ) A (A)先开动P1 适当时间,再开动 P4 适当时间 ( B)先开动 P3适当时间,再开动P2 适当时间 ( C)开动P4 适当时间 ( D)先开动P3适当时间, 再开动P4 适当时间
a b A B C D a a a a b b b b 例1:用细线把两个质量未知的小球悬挂起来,今对a球持续施加一个向左偏下30角的恒力,对b球持续施加一个向右偏上30角的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是: ( ) A 解:隔离b,在mg和F作用下,须向右偏,最后三力平衡 对整体ab,绳中张力为内力,两个外力F平衡, 只受重力2mg 所以上段线 应竖直。
2002年河南6:跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板,另一端被吊板上的人拉住,如图所示,已知人的质量为70kg,吊板的质量为10kg,绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。取重力加速度g =10m/s2,当人以440N的力拉绳时,人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为( ) (A) a =1.0m/s2 ,F =260N (B) a =1.0m/s2 ,F =330N (C) a =3.0m/s2 ,F =110N (D) a =3.0m/s2 ,F =50N B
O Am B 2m C 3m T1 Am B 2m C 3m B 2mg QE QE C 3mg E 例2:如图所示匀强电场方向竖直向下,场强大小为E,三个质量分别为m、2m 、3 m的小球A、B、C,(其中B球带正电Q,A、C两球不带电)用绝缘线连接悬于O点,问(1)当三球均处于静止状态时, A、B之间的细线的张力等于多少?(2)当把OA段细线剪断的瞬间, A、B之间的细线的张力又等于多少? 解: (1)对BC整体,受力如图: T 1 =5mg+QE (2)剪断OA, AB球一起下落 (C自由下落) 对AB整体 3mg+QE=3ma a=g+QE/3m 对B 2mg+QE -T 2=2ma T 2= QE/3
A B f N mg v 例3:如图示,传送带与水平面夹角为370,并以v=10m/s运行,在传送带的A端轻轻放一个小物体,物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5, AB长16米,求:以下两种情况下物体从A到B所用的时间. (1)传送带顺时针方向转动 (2)传送带逆时针方向转动 解: (1)传送带顺时针方向转动时受力如图示: mg sinθ-μmg cosθ= m a a = gsinθ-μgcosθ= 2m/s2 S=1/2a t2
A f B N mg f N v mg (2)传送带逆时针方向转动物体受力如图: 开始摩擦力方向向下,向下匀加速运动 a=g sin370 +μ g cos370 = 10m/s2 t1=v/a=1s S1=1/2 ×at2 =5m S2=11m 1秒后,速度达到10m/s,摩擦力方向变为向上 物体以初速度v=10m/s向下作匀加速运动 a2=g sin370 -μg cos370 = 2 m/s2 S2= vt2+1/2×a2 t22 11=10 t2+1/2×2×t22 t2=1s ∴t=t1+t2=2s
93年高考:一平板车,质量M=100千克,停在水平路面上,车身的平板离地面的高度 h=1.25米, 一质量m=50千克的小物块置于车的平板上,它到车尾端的距离b=1.00米,与车板间的滑动摩擦系数 m=0.20,如图所示.今对平板车施一水平方向的恒力,使车向前行驶,结果物块从车板上滑落.物块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离 S0=2.0米.求物块落地时,落地点到车尾的水平距离S,不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦.取g=10米/秒2.
am =f/m=g=2m/s2 解:m离车前 S0=1/2 aM t2 =2m Sm=1/2 am t2 =S0 -b=1m ∴ aM= 2 am =4m/s aM=(F- mg) / M = F/M - 0.25010 / 100 = F/M – 1 =4 m/s2 m离车后 aM′ = F/M =5 m/s2 m平抛 Sm ′=vm t1 =2×0.5=1m SM ′= vMt1 +1/2 aM′ t12=4×0.5+1/2×5×0.25=2.625m S= SM ′- Sm ′=1.625m
例4:水平放置的导轨处于垂直轨道平面的匀强磁场中,今从静止起用力拉金属棒ab,若拉力为恒力,经t1秒ab的速度为v,加速度为a1,最终速度为2v, 若拉力的功率恒定,经t2秒ab的速度为v,加速度为a2,最终速度为2v, 求 a1和a2的关系 a ×××××××××× R B b t F安1 F安 2v F F v a1 解:拉力为恒力时, 最终有 F=F安=B2 L2 ×2v/R a1= (F- B2 L2 v/R) / m=F/m - B2 L2 v / mR= B2 L2 v / mR 拉力的功率恒定: F′= F安= P/2v = B2 L2 ×2v/R ∴P/v= 4B2 L2 v/R a2=( F2′- F安′) / m = [P/v - B2 L2 v/R]/m= 3B2 L2 v / mR ∴a2 = 3a1
例5:由平行金属导轨组成的倾角30°的斜面,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度B=0.8T.导轨顶端接有电池和变阻器,电池电动势 =12V,内阻不计,如图.今在导轨上横放一质量为0.2kg、长0.25m的金属杆ab,已知杆与导轨间的摩擦系为 . 问:电阻R调节在什么范围内,金属杆可静止在导轨上; N F f × mg 解:画出金属杆的截面图,并分析受力并将重力分解: mgsin30 °=1牛 f=N=0.5牛 F=ILB=BLE/R=2.4/R 若I 很大,F 很大,f 向下, F=f+mgsin30 °=1.5N 2.4/R1=f+ mgsin30 ° = 1.5N∴R1=1.6 Ω 若I 很小,F 很小,f 向上, F+f=mgsin30 °=1N 2.4/R2= mgsin30 °- f = 0.5N ∴R2=4.8 Ω ∴电阻R调节在1.6 Ω到4.8 Ω范围内,金属杆可静止在导轨上
02年上海7、 一航天探测器完成对月的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是: ( ) A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气 B.探测器加速运动时,竖直向下喷气 C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气 D.探测器匀速运动时,不需要喷气 C
力和运动的关系 (下)
力和运动的关系(下) 例1例2例3例4 例5例6 例7 例8 练习 97年高考2199年上海高考 97年高考242000江苏高考 2001年春高考题:14 101318
N F v f M (M+m)g 例1. 质量为m的物体在沿斜面向上的拉力F作用下沿放在水平地面上的质量为M的粗糙斜面匀速下滑,此过程中斜面体保持静止,则地面对斜面( ) A.无摩擦力 B.有水平向左的摩擦力 C.支持力为(M+m)g D.支持力小于(M+m)g B D 解:整体法——受力如图示, 要平衡,必须受向左的摩擦力 N< (M+m)g
A x2 x1 B 例2:如图示:竖直放置的弹簧下端固定,上端连接一个砝码盘B,盘中放一个物体A,A、 B的质量分别是M=10.5kg、m=1.5 kg,k=800N/m,对A施加一个竖直向上的拉力,使它做匀加速直线运动,经过0.2秒A与B脱离,刚脱离时刻的速度为v=1.2m/s,取g=10m/s2,求A在运动过程中拉力的最大值与最小值。 解:对整体 kx1=(M+m)g F + kx - (M+m)g= (M+m)a 脱离时,A 、B间无相互作 用力, 对B kx2-mg=ma x1- x2 =1/2 at2 a=v/t=6m/s2 Fmax=Mg+Ma=168N Fmin=(M+m)a=72N
P U 10 0 10 例3.惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中,这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示,沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块,滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连,两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止,弹簧处于自然长度。滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导。1.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为S,则这段时间内导弹的加速度 ( ) A.方向向左,大小为 k S/m B.方向向右,大小为 k S/m C.方向向左,大小为 2k S/m D. 方向向右,大小为 2k S/m D
P U U0 10 0 10 2.若电位器(可变电阻)总长度为L,其电阻均匀,两端接在稳压电源U0上,当导弹以加速度a沿水平方向运动时,与滑块连接的滑动片P产生位移,此时可输出一个电信号U,作为导弹惯性制导系统的信息源,为控制导弹运动状态输入信息,试写出U与a 的函数关系式。 解:a=2kS/m ∴ S=ma/2k U=U0 Rx / R = U0 S / L =maU0 / 2kL =mU0 a / 2kL∝a
F2 f f F1 f F Vm a=o 4 m/s a 8 m/s a/4 例4.汽车在某一段直路上以恒定功率加速行驶,若它的速度是4m/s时,加速度是 a;若它的速度是8m/s时,加速度是a/4。则汽车行驶的最大速度是 . 12m/s 解:画出运动示意图, F1=P/v1(F1-f)= m a 即 P/4-f = ma F2=P/v2(F2-f)= m a/4 即 P/8-f = ma/4 F=P/vm =f 解得 P=6ma f = 0.5ma vm =P/f=12m/s
例5、 质点在恒力作用下,从静止开始做匀加速直线运动,则质点的动能( ) (A)与它的位移成正比 (B)与它的位移平方成正比 (C)与它的运动时间成正比 (D)与它的运动时间的平方成正比 A D 解: EK=F S=1/2×mv2 = 1/2×ma2t2
· · · · · · · · 1 2 3 4 5 6 7 · · 1.5 6.5 例6.某人用手表估测火车的加速度,先观测3分钟,发现火车前进540米,隔3分钟后,又观测1分钟,发现火车前进360米,若火车在这7分钟内做匀加速直线运动,则火车的加速度为 ( ) A.0.03m/s2 B.0.01 m/s2 C.0.5 m/s2 D. 0.6 m/s2 B 解:画出运动示意图如图示: v1=540/(3×60)=3m/s 在1.5分时的速度 v2=360/(1×60)=6m/s 在6.5分时的速度 ∴ a=(v2 - v1 )/t=3/(5×60)=0.01m/s2
例7、一半径为R的光滑圆环上穿有一个质量为m的小球,当圆环位于竖直平面内,小球沿圆环做圆周运动,如图所示,到达最高点C时的速度 ,则下列说法中正确的是( ) (A) 此小球的最大速率为 (B) 小球达到最高点C时对环的压力为 4mg/5 (C) 小球在任一直径两端点上的动能之和相等 (D) 小球沿圆环绕行一周所用时间小于 · vC C R A C D
A B M N Q 例8.在光滑的水平面上有两个滑块A和B,它们的质量分别为mA和mB ,且mA>mB 滑块A上连一个轻质弹簧,静止在M点,滑块B 以某一速度朝着滑块A 运动,压缩弹簧并推动A 运动起来,A运动到N点时,弹簧被压缩得最厉害,A 运动到Q 点时,弹簧恢复原长,如图所示.则( ). (A)滑块A从M 运动到Q 点的过程中, 滑块A 的加速度与B 的加 速度大小总相等 (B)滑块A 运动到N 点时, 滑块A、B 的速度相等 (C)滑块A 运动到Q 点时, 滑块B 的速度方向一定与原来相反 (D)滑块A 在N、Q 之间某点时, 滑块B 的速度为零 B C D
水平放置的绝缘光滑导轨上沿导轨方向固定一条形磁铁,如图8所示。有铜、铁、铝和有机玻璃制成的四个滑块,分别从导轨上A点以一定初速度v0向磁铁滑去。其中做加速运动的是____,做匀速运动的是,做减速运动的是 . A N S 练习.一物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,当所用时间为下滑到斜面底端所用时间的一半时,物体的动能和势能的比值Ek:EP=. 1:3 铁 玻璃 铜、铝
B R A V0 97年高考21:一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的半径大得多).在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点).A球的质量为m1,B球的质量为m2.它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都为v0.设A球运动到最低点时,B球恰好运动到最高点,若要此时两球作用于圆管的合力为零, 那么m1、m2、R与v0应 满足的关系式是__________. 解见下页
B V2 m2 g N2 R N1 A V0 m1 g 解:分析受力,画出受力图: 对A: N1 - m1 g = m1 v02 /R N1 = m1 g + m1 v02 /R 对B: N2+ m2 g = m2 v22 /R N2= m2 v22 /R - m2 g 由机械能守恒定律 1/2 m2 v02 = 1/2 m2 v22 + m2 g 2R ∴ v22 = v02 - 4Rg N1 = N2 m1 g + m1 v02 /R = m2 v22 /R - m2 g = m2 v02 /R - 5m2 g ∴(m1 - m2) v02 /R + (m1 + 5m2) g=0
M N 1999年上海高考: 竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧,两弹簧的一端各 与小球相连,另一端分别用销钉M N固定于杆上,小球处于静止状态.若拔去销钉M的瞬间,小球的加速度大小为12m/s2,若不拔去销钉M而拔去销钉N的瞬间, ,小球的加速度可能为(取g=10m/s2) ( ) A. 22m/s2,方向竖直向上 B. 22m/s2,方向竖直向下 C.2m/s2, 方向竖直向上 D.2m/s2, 方向竖直向下 B C
A T T=mg( 3 - ) qE C B mg mg 97年高考24 . 在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球、另一端固定于O点,把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速度释放,已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ,如图所示,求小球经过最低点时,细线对小球的拉力。 解:小球受力如图示,(电场力一定向右) A---C由动能定理 mglcosθ-qEl (1+sinθ)=0 A---B 由动能定理 mgl - qEl = 1/2 mv2 在B点,由圆周运动T-mg=mv2/l
C、D在+Q的等势面上,D C 电场力不做功, F电 N A D mg O 30° · C B L L +Q 2000江苏高考:倾角30°的直角三角形,底边长2L,底边处在水平位置,斜边为光滑绝缘导轨,现在底边中点O固定一个正电荷Q ,让一个质量为m 的带正电的电荷q 从斜面顶端 A 沿斜面下滑,(不脱离斜面),已测得它滑到仍在斜边上的垂足D处的速度为v,加速度为a,方向沿斜面向下,问该质点滑到底端时的速度和加速度各为多少? 解: 连接OD,分析受力如图示: 由机械能守恒定律 在D点mgsin 30°- F电cos 30°=ma 在C点mgsin 30°+ F电cos 30°=mac′ ∴ ac′ = g - a
S1 m1 S2 m2 2001年春1.如图所示,两根相同的轻弹簧S1和S2,劲度系数皆为k=4×102N/m.悬挂的重物的质量分别为m1=2kg m2=4kg若不计弹簧质量,取g=10m/s2,则平衡时弹簧S1和S2的伸长量分别为( ) (A)5cm、10cm (B)10cm、5cm (C)15cm、10cm (D)10cm、15cm C
v0 I -e 右 左 2001年春4. 初速为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示,则 ( ) A (A)电子将向右偏转,速率不变 (B)电子将向左偏转,速率改变 (C)电子将向左偏转,速率不变 (D)电子将向右偏转,速率改变
2001年春10. a θ a ay N f ax mg 一物体放置在倾角为θ的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为a,如图所示.在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是 ( ) B C (A)当θ 一定时,a 越大,斜面对物体的正压力越小 (B)当θ 一定时,a 越大,斜面对物体的摩擦力越大 (C)当a 一定时, θ 越大,斜面对物体的正压力越小 (D)当a 一定时, θ 越大,斜面对物体的摩擦力越小 解:分析物体受力,画出受力图如图示: 将加速度分解如图示: 由牛顿第二定律得到 f - mgsin θ = masin θ N - mgcos θ = macos θ ∴ f = m(g+a) sin θ N = m(g+a) cos θ 若不将加速度分解,则要解二元一次方程组.
2001年春13. 质量为m=0.10kg的小钢球以的水平速度v0=10m/s抛出,下落5.0m时撞击一钢板,撞后速度恰好反向,则钢板与水平面的夹θ=__________. 刚要撞击钢板时小球动量的大小为_________________.(取g=10m/s2) 45° 解:钢球平抛,下落5.0m时 v合 与水平方向夹角为45° 撞后速度恰好反向,则钢板与水平面的夹角为= 45°
· l 1 l 2 O M2 M1 2001年春18. 两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R,其运动周期为T,求两星的总质量。 解答:设两星质量分别为M1和M2,都绕连线上O点作周期为T 的圆周运动,星球1和星球2到O 的距离分别为l 1和l2.由万有引力定律和牛顿第二定律及几何条件可得 l 1 + l2 = R 联立解得
※一. 功和能 ※二. 功能关系 ※三. 应用动能定理、动量定理、动量守恒定律 的注意点 例1例2例3例4 ※四. 碰撞的分类 ※五. 弹性碰撞的公式 例5 ※ 综合应用 例6 96年21练习1例7 例8 96年20 2003全国理综34 练习2练习3 练习4 练习5
功:W=FScos(只适用恒力的功) 功 功率: 一功和能 动能: 势能: Ep ′=1/2kx2 能 机械能:E=EP+EK=mgh+1/2 mv2 功是能量转化的量度——W=△E 功能关系 动能定理: 机械能 守恒定律
--------功是能量转化的量度 二.功能关系 ⑴重力所做的功等于重力势能的减少 ⑵电场力所做的功等于电势能的减少 ⑶弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少 ⑷合外力所做的功等于动能的增加 ⑸只有重力和弹簧的弹力做功,机械能守恒 ⑹重力以外的力所做的功等于机械能的增加 ⑺克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少 ΔE = fΔS ( ΔS 为相对位移) ⑻克服安培力所做的功等于感应电能的增加
三. 应用动能定理分析一个具体过程时,要做到三个“明确”,即明确研究对象(研究哪个物体的运动情况),明确研究过程(从初状态到末状态)及明确各个力做功的情况。还要注意是合力的功。 应用动量定理、动量守恒定律的注意点:要注意研究对象的受力分析,研究过程的选择,还要特别注意正方向的规定。 应用动量守恒定律还要注意适用条件的检验。应用动量定理要注意是合外力。
例1.关于机械能守恒,下面说法中正确的是 [ ] A.物体所受合外力为零时,机械能一定守恒 B.在水平地面上做匀速运动的物体,机械能一定守恒 C.在竖直平面内做匀速圆周运动的物体,机械能一定守恒 D.做各种抛体运动的物体,若不计空气阻力,机械能一定 守恒 D 练习.按额定功率行驶的汽车,所受地面的阻力保持不变,则[ ] A.汽车加速行驶时,牵引力不变,速度增大 B.汽车可以做匀加速运动 C.汽车加速行驶时,加速度逐渐减小,速度逐渐增大 D.汽车达到最大速度时,所受合力为零 C D