一. 各部分知识网络。
一)运动的描述:
测匀变速直线运动的加速度:△x=at2 ,
a与v同向,加速运动;a与v反向,减速运动。
二)力:实验:**力的平行四边形定则。
研究弹簧弹力与形变量的关系:f=kx.
三)牛顿运动定律:
伽利略的“理想斜面实验”和“科学推理”
内容: 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使。
它改变这种状态为止。
定义:物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
惯性量度:质量是物体惯性大小的唯一量度。
表现形式:惯性大,物体运动状态难以改变,惯性小,运动状态容易。
改变。内容:物体的加速度与所受合外力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方。
向与合外力的方向相同。
公式:f合=ma,此式成立的条件是各物理量的单位均用国际单位
内容:两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,而且作用在。
同一条直线上。
同性:力的性质相同。
异体:分别作用在两个不同的物体上。
同时产生、同时变化、同时消失。
由受力情况确定运动情况。
由运动情况确定受力情况。
超重和失重。
力和加速度的瞬时分析。
临界问题和极值问题的分析。
整体法与隔离法。
实验:用控制变量法**加速度与力、质量的关。
四)共点力作用下物体的平衡:
静止。平衡状态。
匀速运动。fx合=0
力的平衡条件:f合=0
fy合=0合成法。
正交分解法。
常用方法矢量三角形动态分析法。
相似三角形法。
正、余弦定理法。
二、典型例题。
例题1..某同学利用打点计时器**小车速度随时间变化的关系,所用交流电的频率为50 hz,下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分为计数点,相邻两计数点间还有3个打点未画出.从纸带上测出x1=3.20 cm,x2=4.
74 cm,x3=6.40 cm,x4=8.02 cm,x5=9.
64 cm,x6=11.28 cm,x7=12.84 cm.
1)请通过计算,在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留三位有效数字);
2)根据表中数据,在所给的坐标系中作出v-t图象(以0计数点作为计时起点);由图象可得,小车运动的加速度大小为___m /
例2. 关于加速度,下列说法中正确的是。
a. 速度变化越大,加速度一定越大。
b. 速度变化所用时间越短,加速度一定越大。
c. 速度变化越快,加速度一定越大。
d. 速度为零,加速度一定为零。
例3. 一滑块由静止开始,从斜面顶端匀加速下滑,第5s末的速度是6m/s。求:
1)第4s末的速度;(2)头7s内的位移;(3)第3s内的位移。
例4. 公共汽车由停车站从静止出发以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,同时一辆汽车以36km/h的不变速度从后面越过公共汽车。求:
1)经过多长时间公共汽车能追上汽车?
2)后车追上前车之前,经多长时间两车相距最远,最远是多少?
例5.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开始作用的瞬间,下列说法中正确的是。
a. 物体立即获得加速度和速度。
b. 物体立即获得加速度,但速度仍为零。
c. 物体立即获得速度,但加速度仍为零。
d. 物体的速度和加速度均为零。
例6. 质量m=4kg的物块,在一个平行于斜面向上的拉力f=40n作用下,从静止开始沿斜面向上运动,如图所示,已知斜面足够长,倾角θ=37°,物块与斜面间的动摩擦因数=0.2,力f作用了5s,求物块在5s内的位移及它在5s末的速度。
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
例7. 在天花板上用竖直悬绳吊一重为g的小球,小球受几个力?这些力的反作用力是哪些力?这些力的平衡力是哪些力?
例8. 如图所示,质量为m的物块放在倾角为的斜面上,斜面体的质量为m,斜面与物块无摩擦,地面光滑,现对斜面施一个水平推力f,要使物块相对斜面静止,力f应多大?
例9. 如图所示,一质量为m的小球在水平细线和与竖直方向成角的弹簧作用下处于静止状态,试分析剪断细线的瞬间,小球加速度的大小和方向。
例10. 一个人站在体重计的测盘上,在人下蹲的过程中,指针示数变化应是。
a. 先减小,后还原。
b. 先增加,后还原。
c. 始终不变。
d. 先减小,后增加,再还原。
例11、水平传送带以4m/s的速度匀速运动,传送带两端ab间距为20m,将一质量为2kg的木块无初速地放在a端,木块与传送带的动摩擦因数为0.2,求木块由a端运动到b端所用的时间。(g=10m/s2)
例12、木块a、木板b的质量分别为10kg和20kg, a、b间的动摩擦因数为0.20,地面光滑。设a、b间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。
木板b长2m,木块a静止在木板b的最右端,现用80n的水平拉力将木板b从木块a下抽出来需要多长时间?
木块a可视为质点,g=10m/s2)
例13.如图4所示,在水平地面上有一倾角为θ的斜面体b处于静止状态,其斜面上放有与之保持相对静止的物体a.现对斜面体b施加向左的水平推力,使物体a和斜面体b一起向左做加速运动,加速度从零开始逐渐增加,直到a和b开始发生相对运动,关于这个运动过程中a所受斜面的支持力fn以及摩擦力f的大小变化情况,下列说法中正确的是( )
a.fn增大,f持续增大。
b.fn不变,f不变。
c.fn减小,f先增大后减小。
d.fn增大,f先减小后增大图4
例14.如图8所示,物体b靠在水平天花板上,在竖直向上的力f作用下,a、b保持静止,a与b间的动摩擦因数为μ1,b与天花板间的动摩擦因数为μ2,则关于μ1、μ2的值下列判断可能正确的是( )
a.μ1=0,μ2≠0 b.μ1≠0,μ2=0
c.μ1=0,μ2=0 d.μ1≠0,μ2≠0
例15.如图2-2-23是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图.使用时,用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动,把涂料均匀地粉刷到墙壁上.撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计,而且撑竿足够长.粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚,使撑竿与墙壁间的夹角越来越小.该过程中撑竿对涂料滚的推力为f1,涂料滚对墙壁的压力为f2,下列说法中正确的是( )
a.f1增大 b.f1减小。
c.f2增大 d.f2减小。
16.下图是某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是。
a.形成图(甲)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大。
b.形成图(乙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小。
c.形成图(丙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大。
d.形成图(丁)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小。
17.如图所示是某同学做“**加速度与力、质量的关系”实验时已接通电源正要释放纸带时的情况,请你指出该同学的四个错误。
例题1 答案: (1)=1.31 (2)2.5
例题2解析:由加速度的定义式可知,加速度与速度的变化量和速度变化所用的时间两个因素有关。速度变化越大,加速度不一定越大;速度变化所用时间越短,若速度变化量没有确定,也不能确定加速度一定越大。
加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度一定越大;速度为零,并不是速度的变化量为零,故加速度不一定为零。
答案:c例题3解析:根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系求解。
(1)因为……=
所以。第4s末的速度为。
(2)由得前5s内的位移为:
因为………所以。
前7s内的位移为:
(3)由(2)可得。
因为……=1:5:……
所以=1:5
第3s内的位移。
例题4解析:(1)追上即同一时刻二者处于同一位置,由于它们出发点相同,所以相遇时位移相同,即。
x汽=x公 at2/2=v汽t t=2v公/a=210/0.5=40s
(2)在汽车速度大于公共汽车速度过程中,二者距离逐渐增大,速度相等时距离最大,之后公共汽车速度将大于汽车速度,二者距离就会减小,所以速度相等时相距最远。
则 v汽=v公 at= v汽 t= v汽/a=10/0.5=20s
最远距离x= v汽t- at2/2=1020-0.5202/2=100m
例题5 解析由牛顿第二定律的瞬时性可知,力作用的瞬时即可获得加速度,但无速度。
答案 b说明力是加速度产生的原因,加速度是力作用的结果,加速度和力之间,具有因果性、瞬时性、矢量性。