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1、精品文档第一章质点的运动错题集一、主要内容本章内容包括位移、路程、时间、时刻、平均速度、即时速度、线速度、角速度、加速度等基本概念，以及匀变速直线运动的规律、平抛运动的规律及圆周运动的规律。在学习中要注意准确理解位移、速度、加速度等基本概念，特别应该理解位移与距离（路程）、速 度与速率、时间与时刻、加速度与速度及速度变化量的不同。二、基本方法本章中所涉及到的基本方法有：利用运动合成与分解的方法研究平抛运动的问题，这 是将复杂的问题利用分解的方法将其划分为若干个简单问题的基本方法；利用物理量间的函数关系图像研究物体的运动规律的方法，这也是形象、直观的研究物理问题的一种基本方法。这些具体方法中所包
2、含的思想，在整个物理学研究问题中都是经常用到的。因此，在学习过程中要特别加以体会。三、错解分析在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：对要领理解不深刻，如加 速度的大小与速度大小、速度变化量的大小，加速度的方向与速度的方向之间常混淆不清； 对位移、速度、加速度这些矢量运算过程中正、负号的使用出现混乱：在未对物体运动（特 别是物体做减速运动）过程进行准确分析的情况下，盲目地套公式进行运算等。例1汽车以10 m/s的速度行使5分钟后突然刹车。如刹车过程是做匀变速运动，加 速度大小为5m/s 2 ,则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少？【错解】因为汽车刹车过程做匀减速直线运动，初速vo=
3、10 m/s 加速度a = 5m / /据S 二 九1：则有位移S = I。乂 3占 x 9 = 7,5 （tn） uaui【错解原因】 出现以上错误有两个原因。一是对刹车的物理过程不清楚。当速度减为 零时，车与地面无相对运动，滑动摩擦力变为零。二是对位移公式的物理意义理解不深刻。 位移S对应时间t,这段时间内a必须存在，而当a不存在时，求出的位移则无意义。由于 第一点的不理解以致认为 a永远地存在；由于第二点的不理解以致有思考a什么时候不存在。【分析解答】 依题意画出运动草图1-1。设经时间ti速度减为零。据匀减速直线运动速度公式V1=vo-at则有0=10-5t 解得t=2S由于汽车在 2
4、s时就停下来，所以P用Sj =S2 =/也咕= 10X2-X5X4 = 10 (tn)b-lU-l【评析】物理问题不是简单的计算问题，当得出结果后，应思考是否与客观实际相符，如本题若要求刹车后6s内的位移，据3 =就，会求出s=-30m 的结果，这个结果是与实际不相符的。应思考在运用规律中是否出现与实际不符的问题。本题还可以利用图像求解。汽车刹车过程是匀减速直线运动。据v0, a可作出q-t图1-2.其中电口 =a = -其中t为v = O对应的时刻，即汽车停下耒的时间t=* = 2 a由此可知三角形voOt所包围的面积即为刹车 3s内的位移。例2气球以10m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉
5、下一个物体，经17s到达地面。求物体刚脱离气球时气球的高度。(g=10m/s 2)【错解】物体从气球上掉下来到达地面这段距离即为物体脱离气球时，气球的高度。因为物体高开气球做自由落体运矶 据h =:靖则有h = x 10X17, =1443 (m)所以物体刚脱离气球时，气球的高度为1445m。【错解原因】 由于学生对惯性定律理解不深刻，导致对题中的隐含条件即物体离开气球时具有向上的初速度视而不见。误认为v0=0。实际物体随气球匀速上升时，物体具有向上10m/s的速度当物体离开气球时，由于惯性物体继续向上运动一段距离，在重力作用下 做匀变速直线运动。【分析解答】 本题既可以用整体处理的方法也可以
6、分段处理。方法一：可将物体的运动过程视为匀变速直线运动。根据题意画出运动草图如图1-3所示。规定向下方向为正，则Vo=-10m/sg=10m/s2据h=vot+-Iqtgt则有h =0X 17+- X 10X 17a，物体刚掉下时离地1275m 。+ ns随意编辑万法二：如图1 3将物体的运动过程分为 A B-C和C-D两段来处理。A一 B-C为竖直上抛运动，C为隆直下抛运动。在A- B-C段，据竖直上抛规律可知此阶段运动时间为2X10-=2由题意知 tcD=17-2=15(s)据琴直Y触视律片二5+1L-= 10X15 + 1 x 10X=1275 (m)方法三：根据题意作出物体脱离气球到落
7、地这段时间的V-t图(如图14所示)。其中vootB的面积为A-B的位移 Btcvc的面积大小为 B-C的位移梯形tctDVDVC的面积大小为C-D的位移即物体离开气球时距地的高度。矩口 = g =兽则tB=1S根据竖直上抛的规律 tc=2s t BtD = 17-1=16 (s)在BVDtD 中则可求 vd= 160 (m/s )梯形tpV口%的面积 =x 13 = 1275 (tn)【评析】 在解决运动学的问题过程中，画运动草图很重要。解题前应根据题意画出运 动草图。草图上一定要有规定的正方向，否则矢量方程解决问题就会出现错误。如分析解答方法一中不规定正方向，就会出现h = vot = W
8、X 17-f| X 1QX 17a =1615 (m)的错误。例3经检测汽车 A的制动性能：以标准速度20m/s在平直公路上行使时， 制动后40s 停下来。现A在平直公路上以 20m/s的速度行使发现前方 180m处有一货车B以6m/s 的速度同向匀速行使，司机立即制动，能否发生撞车事故？【错解】 设汽车A制动后40s的位移为S1,货车B在这段时间内的位移为S工。据a = 3有且车的加速度髭=-/ 1 =/Si = 20X4。-： X 0,5X40* =400 (m)S2=v 2t=6 X 40=240 m )两车位移差为 400-240=160(m)因为两车刚开始相距 180m 160m所以
9、两车不相撞。【错解原因】 这是典型的追击问题。关键是要弄清不相撞的条件。汽车 A与货车B同 速时，两车位移差和初始时刻两车距离关系是判断两车能否相撞的依据。当两车同速时，两车位移差大于初始时刻的距离时，两车相撞；小于、等于时，则不相撞。而错解中的判据条 件错误导致错解。【分析解答】如图1 5汽车A以v0=20m/s 的初速做匀减速直线运动经 40s停下来。 据加速度公式可求出 a=-0.5m/s 2当A车减为与B车同速时是A车逼近B车距离最多的时 刻，这时若能超过 B车则相撞，反之则不能相撞。2-|据Y= 2a可求出A车减为与眸同速时的位移斗*m =哭4 =3642a2 -x- U. j(m)
10、此时间内B车位移为邑=叼t = M 2* = 169 (m) (t=匕= 28s) S364-168 =196 180 (m)所以两车相撞。【评析】分析追击问题应把两物体的位置关系图画好。如图1.5,通过此图理解物理情景。本题也可以借图像帮助理解图1-6中。阴影区是 A车比B车多通过的最多距离，这段距离若能大于两车初始时刻的距离则两车必相撞。小于、等于则不相撞。从图中也可以看出A车速度成为零时，不是 A车比B车多走距离最多的时刻，因此不能作为临界条件分析。同速-HU1-5例4如图1 7所示，一人站在岸上，利用绳和定滑轮，拉船靠岸，在某一时刻绳的速度为v,绳AO段与水平面夹角为 0，不计摩擦和轮
11、的质量，则此时小船的水平速度多大?【错解】将绳的速度按图1 8所示的方法分解，则 vi即为船的水平速度 vi=v - cos 0o【错解原因】 上述错误的原因是没有弄清船的运动情况。实际上船是在做平动，每一时刻船上各点都有相同的水平速度。而AO绳上各点运动比较复杂，既有平动又有转动。 以连接船上的A点来说，它有沿绳的平动分速度 v,也有与v垂直的法向速度vn,即转动分 速度，A点的合速度va即为两个分速度的合。 va=v/cos 0【分析解答】 方法一：小船的运动为平动， 而绳AO上各点的运动是平动+转动。以连 接船上的A点为研究对象，如图1-9 , A的平动速度为v,转动速度为vn,合速度v
12、a即与 船的平动速度相同。则由图可以看出 va=v/cos 0 。【评析】方法二：我们可以把绳子和滑轮看作理想机械。人对绳子做的功等于绳子对 船做的功。我们所研究的绳子都是轻质绳，绳上的张力相等。对于绳上的C点来说即时功率P人绳=5 - v。对于船上A点来说P绳船=5丫人 cos白P入鞘=P海阍则有F * V = F 4 V A C05 ） 0解得V丸= g-。本题采用分析解答的方法一，也许学生不易理解绳上各点的运动。从能量角度来讲也可以得到同样 的结论。还应指出的是要有实际力、实际加速度、实际速度才可分解。例5 一条宽为L的河流，河水流速为 vi,船在静水中的 速度为V2,要使船划到对 岸时
13、航程最短，船头应指向什么方向？最短航程是多少？【错解】要使航程最短船头应指向与岸垂直的方向。最短航程为L。【错解原因】 上而错解的原因是对运动的合成不理解。船在水中航行并不是船头指向 什么方向就向什么方向运动。它的运动方向是船在静水中的速度方向与水流方向共同决定 的。要使航程最短应是合速度垂直于岸。【分析解答】 题中没有给出vi与V2的大小关系，所以应考虑以下可能情况。当叼力时，船头斜向上游与岸夹角为8如图1-1 口此种情况下航程最短为 L。当V2VV1时，如图111船头斜向上游，与岸夹角为。时，用三角形法则分析当它的方向与圆相切时，航程最短，设为S,由几何关系可知此时 V2 v （合速度）（
14、9W0）cos 9 =白=arccos立由相似三角形关系S =9 L当v2=vi时，如图1 12,。越小航程越短。（9W0）cairu团 1-11【评析】 航程最短与时间最短是两个不同概念。航程最短是指合位移最小。时间最短 是指用最大垂直河岸的速度过河的时间。解决这类问题的依据就是合运动与分运动的等时性及两个方向运动的独立性。例6有一个物体在h高处，以水平初速度 vo抛出，落地时的速度为 vi,竖直分速度为vy,下列公式能用来计算该物体在空中运动时间的是（）燔解!因为平抛运动是且=典匀变速运动，据典盾t故B正确。【错解原因】 形成以上错误有两个原因。第一是模型与规律配套。Vt=v0+gt是匀加
15、速直线运动的速度公式，而平抛运动是曲线运动，不能用此公式。第二不理解运动的合成与分 解。平抛运动可分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动。每个分运动都对应自身运动规律。【分析解答】 本题的正确选项为 A, C, D。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，分运动与合运动时间 具有等时性。水平方向：X=V 0 t竖直方向：h = h = vyt =* t乙叼=gt% =小;据式知A, C, D正确。【评析】 选择运动公式首先要判断物体的运动性质。运动性质确定了，模型确定了, 运动规律就确定了。判断运动性要根据合外力和初速度的关系。当合外力与初速度共线时,物体做直线运动，当合外力与 v不共线时，物体做曲线运动。当合外力与V0垂直且恒定时，物体做平抛运动。当物体总与v垂直时，物体做圆运动。例7 一个物体
