力与物体的直线运动

《力与物体的直线运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《力与物体的直线运动（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、专题二 力与物体的直线运动 第1课时 匀变速直线运动规律在力学中的应用,基 础 回 扣 1. 物体或带电粒子做直线运动的条是： . 2. 物体或带电粒子做匀变速直线运动的条件是: . 3. 牛顿第二定律的内容是:物体运动的加速度与物体所受的 成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与 的方向一致,且二者具,物体所受合,力与速度方向平行,物体,所受合力为恒力,且与速度方向平行,合外力,物体所受合力,有 关系,此定律可以采用 进行实验验证. 4. 速度时间关系图线的斜率表示物体运动的 ,图线与时间轴所包围的面积表示物体运动的.在分析物体的运动时,常利用vt图象帮助分析物体的运动情况. 5. 超重或

2、失重时,物体的重力并未发生变化,只是物体对支持物的 (或对悬挂物的 )发生了变化.当a=g时,物体 .物体发生超重或失重现象与物体的运动方向 , 只决定于物体的 方向.,瞬时对应,控制变量法,加速,度,位移,压力,拉力,完全失重,无关,加速度,6. 匀变速直线运动的基本规律为速度公式:vt= 位移公式:x= 速度和位移公式的推论为: 7. 匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度为 = =位移中点的瞬时速度为= 思 路 方 法 1. 动力学的两类基本问题的处理思路(1)已知力求运动,应用牛顿第二定律求加速度,再根,v0+at,vt2-v02=2ax,据物体的初始条件,应用运动学公式求出物体的运动情况任

3、意时刻的位置和速度,以及运动轨迹.(2)已知运动求力,根据物体的运动情况,求出物体的加速度,再应用牛顿第二定律,推断或者求出物体的受力情况. 2. 动力学问题通常是在对物体准确受力分析的基础上,采用 或者是 求合力,然后结合牛顿第二定律列式求解.,正交分解法,图解法,3.匀减速直线运动问题通常看成反方向的匀加速直线运动来处理,这是利用了运动的 性.在竖直上抛运动和类竖直上抛运动的处理中也常用此法. 4.用vt图象分析:vt图象表示物体的运动规律,形象而且直观.,对称,题型1 匀变速直线运动基本规律的应用,重心离跳台面的高度为h1,竖直向上跃起后重心又升高了h2达到最高点,入水时身体竖直,当手触

4、及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,如图乙所示,这时陈若琳的重心离水面约为h3.整个过程中空气阻力可忽略不计,重力加速度为g,求陈若琳从离开跳台到手触及水面的过程中可用于完成一系列动作的时间.,图2-1-1,思路导引 (1)运动员在从起跳到手入水的过程中做什么运动?,例1 (2009邯郸市5月二模) 跳水是一项优美的水上运动,图2-1-1甲是2008年北京奥运会跳水比赛中小将陈若琳和王鑫在跳台上腾空而起的英姿.如果陈若琳质量为m,身高为L,她站在离水面H高的跳台上,答案 匀减速运动或竖直上抛运动.,(2)上跃过程的位移为多少?下落过程中的位移又为多少?位移大小根据什么来确立的?,答案 上跃

5、过程位移为重心位置的变化量h2,下落过程的位移也是位移变化量(H+h1+h2-h3),应根据重心位置的变化找位移.,解析 陈若琳跃起后可看作竖直向上的匀减速运动,重心上升的高度h2,设起跳速度为v0,则 v02=2gh2 上升过程的时间t1= 解得t1=,陈若琳从最高处自由下落到手触及水面的过程中重心下落的高度 x=H+h1+h2-h3 设下落过程的时间为t2,则x= gt22 解得t2= = 陈若琳要完成一系列动作可利用的时间 t=t1+t2= +,答案 +,1.匀变速直线运动常以体育运动为背景设置物理情景,处理此类问题时,应注意建立运动模型,如本题就是建立了竖直上抛运动模型. 2.尽管研究

6、此跳水过程不能看成质点,但是求跳水过程的时间时,可看作质点来处理,其重心位置的变化,也即质点位置的变化. 3.若对运动情景不清晰时,可画出运动草图,使抽象问题形象化.,题型2 图象问题,例2 (2009茂名市第二次高考模拟) （16分）如图2-1-2甲所示,质量m=2.0 kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数=0.20.从t=0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,前8 s内F随时间t变化的规律如图乙所示.g取10 m/s2.求:,图2-1-2,(1)在图丙的坐标系中画出物体在前8 s内的vt图象. (2)前8 s内水平力F所做的功.,解析 (1)04 s内,由牛顿第二

7、定律得 F-mg=ma1 (1分) a1=3 m/s2 (1分) 4 s末物体的速度为 v4=a1t4=12 m/s (1分) 45 s,由牛顿第二定律得 -F-mg=ma2 (1分) a2=-7 m/s2 (1分) 5 s末物体的速度为 v5=5 m/s (1分),再经时间t停止,则 t= =2.5 s (1分) 8 s内的vt图象如下图所示 (4分)(2)04 s内的位移为 x1= a1t42=24 m (1分) 45 s内位移为 x2= =8.5 m (1分) 5 s后水平力消失,所以前8 s内力F做的功为,W=F1x1-F2x2=155 J (2分) (或由动能定理解) W-mg(x1

8、+x2)= mv52 解得W=155 J (2分),答案 (1)见解析图 (2)155 J,1.vt图象反映的仍然是数学关系,只不过它有了具体的物理意义.因此要画vt图象,必须采用动力 学的方法得到v与t的数学关系. 2.对于多过程问题要划分不同运动阶段,逐过程分析.3.vt图象斜率表示加速度,面积表示位移,因此第(2)问求位移时可借用图象来求,请同学们自己完成.,预测演练2 (2009汕头市二模)如图 2-1-3所示,质量为2 kg的物体,放在动摩擦因数=0.1的水平面上,在水平拉力作用下,由静止开始运动,水平拉力做的功W 和物体发生的位移x 之间的关系如图所示,g 取 10 m/s2,则

9、（ ）,图2-1-3,A.此物体在AB段做匀加速直线运动 B.此物体在AB段做匀速直线运动,C.此物体在OA段做匀加速直线运动 D.此物体在OA段做匀速直线运动,解析 WF=Fx,AB段直线的斜率表示力F,F= N =2 N, Ff=mg=0.1210 N=2 N,F=Ff, B正确FOA = N=5 NFf, C正确.,答案 BC,题型3 追及和相遇问题,例3 (2009辽宁省部分重点中学协作体模拟)车以25 m/s的速度匀速直线行驶,在它后面有一辆摩托车,当两车相距1 000 m时,摩托车从静止起动做匀加速,运动追赶汽车,摩托车的最大速度可达30 m/s,若使摩托车在4 min时刚好追上汽

10、车,摩托车追上汽车后,关闭油门,速度达到12 m/s时,冲上光滑斜面,上滑最大高度为H,求: (1)摩托车做匀加速运动的加速度a? (2)摩托车追上汽车前两车相距最大距离x? (3)摩托车上滑最大高度H?(g取10 m/s2),x2= +30(240- ) 追上条件为x2=x1+1 000 a= =2.25 m/s2 (2)摩托车与汽车速度相等时相距最远 设此时刻为T,最大距离为xm 即25=aT T= s xm=1 000+25T- = m=1 138 m (3) =MgH H=7.2 m,答案 (1)2.25 m/s2 (2)1 138 m (3)7.2 m,解析 (1)设汽车位移为x1,

11、摩托车位移为x2 摩托车的加速度为a,摩托车达到最大速度所用时间为t,则30=at x1=25240,分析追及问题的方法技巧 1.要抓住一个条件,两个关系 一个条件:即两者速度相等,它往往是物体间能否追上或两者距离最大，最小的临界条件,也是分析判断的切入点.两个关系:即时间关系和位移关系.通过画草图找出两物体的位移关系是解题的突破口. 2.若被追赶的物体做匀减速直线运动,一定要注意追上前该物体是否已经停止运动. 3.仔细审题,充分挖掘题目中的隐含条件,同时注意 vt图象的应用.,预测演练3 (2009安徽高考仿真一) 某些城市交通部门规定汽车在市区某些街道行驶速度不得超过vm=30 km/h.

12、一辆汽车在该水平路段紧急刹车时车轮抱死, 沿直线滑行一段距离后停止,交警测得车轮在地面上滑行的痕迹长xm=10 m. 从手册中查出该车轮与地面间的动摩擦因数=0.72,取g=10 m/s2. (1)请你判断汽车是否违反规定超速行驶. (2)目前,有一种先进的汽车制动装置,可保证车轮在制动时不被抱死,使车轮仍有一定的滚动,安装了这种防抱死装置的汽车,在紧急刹车时不但可以使汽车便于操控,而且可获得比车轮抱死更大的制动力,从,而使刹车距离大大减小.假设汽车安装防抱死装置后刹车制动力恒为F,驾驶员的反应时间为t,汽车的质量为m,汽车正常行驶的速度为v,试推出刹车距离x的表达式.,解析 (1)因为汽车刹

13、车且车轮抱死后,汽车受滑动摩擦力作用做匀减速运动,所以滑动摩擦力大小 Ff=mg 汽车的加速度a= =-g 由v12-v02=2ax 且v1=0 得v0= =12 m/s=43.2 km/h30 km/h,即这辆车是超速的. (2)刹车距离由两部分组成,一是司机在反应时间内汽车行驶的距离x1,二是刹车后匀减速行驶的距离x2. x=x1+x2=vt+ 加速度大小a= 则x=vt+,答案 (1)汽车是违反规定超速行驶 (2)x=vt+,题型4 动力学的两类基本问题,例4 (2009长春、哈尔滨、沈阳、大连二次联考) 一根质量分布均匀的长直绳AB,在水平恒定外力F的作用下,沿光滑水平面以v0=2 m

14、/s的初速度做匀加速,直线运动(忽略绳子的形变), 在头2 s内所通过的位移等于绳长的6倍.如图2-1-4甲所示,绳内距A端x处的张力(即绳内部之间的拉力)FT与x的关系如图乙所示,利用图象和题中的已知数据,求:(1)距A端1.5 m处绳内的张力多大? (2)绳子的质量多大?,图2-1-4,解析 解法一 (1)由图象可知函数FT=(6-3x) N当x=1.5 m时绳间的拉力FT=1.5 N,(2)由图象可得:绳长l=2 m;水平恒力F=6 N 由匀加速运动位移公式x=v0t+ at2 得a=4 m/s2 由牛顿第二定律得F=ma 得m= =1.5 kg 解法二 由图象可得:绳长l=2 m;水平

15、恒力F=6 N由匀加速运动位移公式x=v0t+ at2 得a=4 m/s2 由牛顿第二定律得F=ma 由题意可知:从x=1.5 m处到B端这段绳质量为 , 以此段绳为研究对象 FT= ma,由图象得x=1.5 m处FT=1.5 N m= =1.5 kg,答案 (1)1.5 N (2)1.5 kg,1.牛顿第二定律应用的两类基本问题 物体的受力情况的分析 加速度物体的运动状态及变化. 2.分析复杂的动力学问题时应注意 (1)仔细审题,分析物体的受力及受力的变化情况,确定并划分出物体经历的每个不同的过程. (2)逐一分析各个过程中的受力情况和运动情况,以及总结前一过程和后一过程的状态有何特点.(3)前一个过程的结束就是后一个过程的开始,两个过程的交接点受力的变化，状态的特点,往往是解题的关键. 3.常用的解题方法:(1)整体与隔离法;(2)假设法.,