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文檔簡介
1、高中一年級物理(必修1)復習(一)力、物體的平衡1. 力的概念:物體間的相互作用(1)任何一個力都有施力者和受力者,力不能離開物體而獨立存在;(2)力具有相互性和同時性;(3)一些不直接接觸的物體也能產(chǎn)生力;(4)力的作用效果:使物體發(fā)生形變或改變物體的運動狀態(tài)。例1:關(guān)于力的概念說法正確的是( )A. 力是使物體產(chǎn)生形變和改變運動狀態(tài)的原因B. 一個力必定聯(lián)系著兩個物體,其中每個物體既是受力物體又是施力物體C. 只要兩個力的大小相同,它們產(chǎn)生的效果一定相同D. 兩個物體相互作用,其相互作用力可以是不同性質(zhì)的力2. 三種常見力(1)重力:主要針對其概念和重心,重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的
2、,但它并不是物體與地球之間的萬有引力,而是萬有引力的一個分力。重力的作用點重心,并不是物體上最重的點,而是一個等效合力的作用點,可在物體上,也可在物體外,它的位置是由其幾何形狀和質(zhì)量分布共同決定的。(2)彈力和摩擦力的有無及方向的判定:a. 彈力 對于形變明顯的情況,根據(jù)形變情況直接判定。 對于形變不明顯的情況,常用“假設法”判定。基本思路:假設將與研究對象接觸的物體解除接觸,判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變,若運動狀態(tài)不變,則此處不存在彈力。b. 摩擦力 由摩擦力的產(chǎn)生條件來判斷。 對于較難直接判定的情況,常用假設法判定:假設沒有摩擦力,看兩物體會發(fā)生怎樣的相對運動。 根據(jù)物體的運動狀態(tài),
3、用牛頓定律或平衡條件來判斷。注:摩擦力(靜摩擦力和滑動摩擦力)的方向,與物體間的相對運動方向或相對運動趨勢的方向相反,而與物體的運動方向可能相同,也可能相反。摩擦力既可能成為物體運動的動力也有可能成為物體運動的阻力。例2:如圖1,球與兩面接觸并處于靜止狀態(tài),試分析球與兩接觸面間有無彈力。例3:如圖2,物體A放在物體B上,力F作用在物體B上,兩者相對靜止以相同的速度v向前運動。試分析A、B間的摩擦力情況。 摩擦力大小的求解。a. 靜摩擦力:利用牛頓定律或共點力平衡知識求解。b. 滑動摩擦力:既可利用公式求解,也可以利用牛頓定律或共點力平衡知識求解。注:在解決摩擦力大小時,一定要分清是靜摩擦力還是
4、滑動摩擦力。例4:長直木板的上表面的一端放有一鐵塊,木板此端由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(即木板與水平面的夾角變大),另一端不動,如圖5。則鐵塊受到的摩擦力隨角度的變化圖象可能正確的是(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力): 3. 力的合成與分解(1)合力與分力的關(guān)系:等效替代關(guān)系a. 位置關(guān)系:分力分居合力的兩側(cè)b. 大小關(guān)系:注:合力可能大于、小于或等于每個分力,當然需要一定的條件。兩分力同向時,合力最大;反向時合力最小,當兩分力大小一定時,合力大小會隨兩分力夾角的增大而減小。例5:作用在同一物體上的下列幾組力中,不能使物體做勻速直線運動的是( )A. 3N、4N、5N B. 2N、3N、6N C.
5、4N、6N、9N D. 5N、6N、1N(2)力的合成與分解解決動態(tài)變化:根據(jù)平行四邊形定則,利用鄰邊及其夾角跟對角線長短的關(guān)系分析力的大小變化情況的方法,通常叫做圖解法,也可將平行四邊形定則簡化成三角形定則處理,更簡單。圖解法具有直觀、簡便的特點,多用于定性研究,應用圖解法時應注意正確判斷某個分力方向的變化情況及其空間范圍。例6:如圖6,質(zhì)量為m的球放在傾角的光滑斜面上,試分析擋板AO與斜面間的傾角多大時,AO所受的壓力最小。4. 共點力作用下的平衡問題(1)臨界問題與極值問題:a. 臨界問題:某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象或物體從某種特性變化為另一種特性時,發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)為臨界狀
6、態(tài),臨界狀態(tài)也可理解為“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”某種現(xiàn)象的狀態(tài),解決這類問題的關(guān)鍵是抓住“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。b. 極值問題:指研究平衡問題中某物理量變化情況時出現(xiàn)的最大值或最小值。例7:如圖8,能承受最大拉力為10N的細繩OA與豎直方向成45°角,能承受最大拉力為5N的細繩OB水平,細繩OC能承受足夠大的拉力,為使OA、OB均不被拉斷,OC下端所懸掛物體的最大重力是多少?(2)數(shù)學方法的應用:在共點力平衡問題中常常用到的數(shù)學方法有:拉密原理、勾股定理、相似三角形、余弦定理等。例8:如圖10,三角形支架三邊長度之比為,頂端C懸掛100N的重物G時,BC桿受到的壓力為
7、N,AC桿受到的拉力為 N(桿的重力不計)。(3)整體法和隔離法:對物體進行受力分析時,常常采用整體法和隔離法,有時整體法與隔離法綜合使用。a. 隔離法:為了研究系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個物體的受力和運動情況,一般可采用隔離法。b. 整體法:當只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的力和運動時,一般可采用整體法。例9:如圖12,用輕質(zhì)細線把兩個質(zhì)量不等的小球懸掛起來,今對小球a施加一個向左偏下30°的恒力F1,并對b小球施加一個向右偏上30°的恒力F2,最后達到平衡,則表示平衡狀態(tài)的圖可能是( ) A B C D(二)直線運動1. 幾個重要物理量(1)位移與路程位移是描述物體位置
8、變化的物理量,這可以用由始點指向終點的有向線段來表示,是一個矢量,大小是由始點到終點的距離,方向是由始點指向終點,與物體運動的路徑無關(guān)。當物體運動的始點與終點重合時位移為零。路程是描述物體運動軌跡的物理量,是一標量,與物體運動的路徑有關(guān)。當物體運動的始點與終點重合時路程不為零。位移和路程都屬于過程量,它們都需要經(jīng)歷一段時間。當物體做定向直線運動時,位移的大小等于路程;當物體做曲線運動或往返的直線運動時,位移的大小小于路程。例1:一個電子在勻強磁場中沿半徑為R的圓周運動,轉(zhuǎn)了3圈回到原位置,運動過程中位移的最大值和路程的最大值分別是( )A., B. , C. , D. ,(2)平均速度與瞬時速
9、度平均速度和瞬時速度都是描述物體做運動時運動快慢的物理量。平均速度是發(fā)生的位移與所用時間之比,即:。它能粗略地描述物體在一段時間內(nèi)運動的快慢(嚴格地說應為物體位置變化的快慢);瞬時速度是指物體運動中某時刻或某位置時的速度,它能精確地反映物體在運動中各點處運動的快慢。平均速度和瞬時速度都是矢量。平均速度的方向與一段時間內(nèi)的位移方向相同;瞬時速度的方向就是物體在某點處運動的方向,當物體做曲線運動時就是運動軌跡某點處的切線方向。在勻速直線運動中,物體在任意時間內(nèi)的平均速度和任意時刻的瞬時速度都相同,因而只提一個速度就可以了;在變速運動中,物體在各段時間內(nèi)的平均速度不一定相同,物體在各個時刻的瞬時速度
10、不一定相同,因而必須指明是哪一段時間內(nèi)的平均速度和哪一時刻的瞬時速度。在定向直線運動中,平均速度的大小等于物體運動的平均速率,在往返的直線運動或曲線運動中,平均速度的大小并不等于物體運動的平均速率;不論物體做什么運動,瞬時速度的大小總等于瞬時速率。例2:騎自行車的人沿直線以速度v行進了三分之二的路程,接著以5m/s的速度跑完其余的三分之一路程。若全程的平均速度為3m/s,則v的大小為 。(3)速度、速度變化量和加速度速度、速度變化量和加速度比較 速度速度變化量加速度定義或概念物體做勻速直線運動時,位移與所用時間之比,就叫做勻速直線運動的速度。物體做變速運動時,末速度與初速度的矢量差,
11、就叫做速度的變化量。物體做勻變速直線運動時,速度的變化量與所用時間之比,就叫做勻變速直線運動的加速度。表示式單位物理意義1. 描述物體運動快慢及其方向的物理量。2. 在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)位移的大小(速率)。描述物體速度變化的大小和方向的物理量。1. 描述物體速度變化快慢的大小和方向的物理量。2. 在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)速度變化量的大小。性質(zhì)矢量,其方向為物體運動的方向矢量,加速(減速)直線運動中的方向與v的方向相同(相反)。矢量,其方向與速度變化量的方向總相同。瞬時速度為狀態(tài)量,必須指明哪一時刻或哪一位置。為過程量,需指明哪一過程,與初速度和末速度有關(guān)。對于給定的勻變速直線運動而言,加速度a
12、為定值,與速度v、速度變化量和時間t無關(guān)。說明:(1)速度、速度變化量和加速度在大小上無確定的數(shù)量關(guān)系也無直接的必然聯(lián)系,所以不能由一個量的大小來判斷另兩個量的大小情況,也不能由一個量的大小變化情況來判斷另兩個的大小變化情況,如速度大的物體其速度變化量和加速度不一定大,加速度大的物體其速度和速度變化量可能很小,速度為零時其加速度不一定為零,加速度增大的物體其速度和速度變化量不一定增大。當然,當加速度時,速度就保持不變,在任一段時間內(nèi)速度變化量;當加速度時,速度v就一定變化,在任一段時間內(nèi)的速度變化量。(2)速度、速度變化量和加速度在方向上一般無確定的關(guān)系,但在給定的運動中,它們的方向可有一定的
13、關(guān)系。如在加速直線中,速度、速度變化量和加速度三者的方向都相同;在減速直線運動中,速度變化量和加速度的方向相同與速度的方向相反。例3:關(guān)于加速度、速度變化量和速度的關(guān)系,下列說法正確的是( )A. 速度變化越大,加速度一定越大B. 速度等于零時,加速度也等于零C. 速度變化越快,加速度一定越大D. 加速度減小時,速度也減小例4:下列描述的運動中,可能存在的有( )A. 速度變化很大,加速度很小B. 速度變化方向為正,加速度方向為負C. 速度變化越快,加速度越小D. 速度越來越大,加速度越來越小2. 勻變速直線運動的規(guī)律物體在一條直線上運動,如果在相等的時間內(nèi)速度的變化相同,這樣的運動叫做勻變速
14、直線運動,勻變速運動包括勻加速運動、勻減速直線運動和先勻減速直線運動后反向勻加速直線運動三種類型。當物體做勻變速直線運動時,由于速度隨時間均勻變化,其加速度恒定,基本規(guī)律可以用數(shù)學關(guān)系式來表示。(1)四個速度關(guān)系任意時刻的速度公式 平均速度公式 中間時刻的瞬時速度公式 位移中點時的瞬時速度公式 公式表示勻變速直線運動的速度隨時間變化的規(guī)律,只要已知勻變速直線運動的初速和加速度a,就可以求出任意時刻的速度。公式只適用于勻變速直線運動,對其它變加速變動,不能用此公式求平均速度。公式說明了勻變速運動中,一段時間的平均速度與這段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度是相等的,它們都等于初速度和末速度的算術(shù)平均數(shù)(但
15、要注意到速度方向用正負號表示)。公式則表示了勻變速運動中,一段位移中點處的瞬時速度與這段位移初末速度的關(guān)系,它等于初速度與末速度的“方均根”(先平方后求算術(shù)平均值,最后再求平方根)。對于一段勻變速直線運動,中間時刻的瞬時速度和中間位置的瞬時速度哪個大?你能證明嗎?例5:物體沿一直線運動,在時間t內(nèi)通過的路程為s,它在中間位置處的速度為,在中間時刻的速度為,則和的關(guān)系為( )A. 當物體做勻加速直線運動時,B. 當物體做勻減速直線運動時,C. 當物體做勻速直線運動時,D. 當物體做勻減速直線運動時,2. 四個位移公式 上述四個公式分別是用、中的三個來表示物體位移的。公式表示物體做勻變速直線運動時
16、位移隨時間變化的規(guī)律,只要已知初速度和加速度,就可以求出對應任一時間內(nèi)的位移;公式是利用位移公式和速度公式消去,初速度后推出的,對于末速度已知的運動求位移時較為方便;公式是利用勻變速直線運動的平均速度和勻速運動的位移公式推出的,在不知道物體運動的加速度時就可求得物體運動的位移,因而,應用此公式求解一般較為簡捷;公式中不涉及時間,所以在不知道時間的情況下求位移要用此公式。例6 一汽車在水平公路上以20m/s的速度運動。從某時刻開始關(guān)閉油門后做勻減速運動,加速度大小是0.5m/s2,求:(1)汽車減速運動的總路程;(2)汽車停止運動前5s內(nèi)的位移;(3)汽車減速運動10s和50s內(nèi)的位移。3. 兩
17、個等間隔的特殊規(guī)律初速度為零的勻加速運動還具有以下兩種等間隔的特點:(1)等時間間隔的特點 1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)、T內(nèi)位移之比為 1T末、2T末、3T末、T末速度之比為 第一個T內(nèi)、第二個T內(nèi)、第三個T內(nèi)、第N個T內(nèi)的位移之比為 相鄰相等時間間隔內(nèi)的位移之差相等,且都等于加速度與時間間隔平方的乘積,即(適用于一切勻變速直線運動)(2)等位移間隔的特點 處、處、處、處的速度之比為 從靜止開始通過連續(xù)相等的位移所用時間之比為例7 一小球沿一斜面由靜止開始做勻加速運動,它在第末的速度為,則它在第末的速度為 m/s,它在第5s內(nèi)的位移是 m。 例8 一小球自4樓樓頂由靜止開始做自由落體運動,若每層樓
18、的高度相同,小球經(jīng)過第一層、第二層、第三層和第四層所需時間之比為( )A. B. C. D. 4. 運動圖象(1)速度時間圖象以橫軸表示時間,縱軸表示速度,作出速度隨時間變化的關(guān)系圖線就是速度時間圖象,簡稱速度圖象,或圖。它表示物體做直線運動時,速度隨時間變化的規(guī)律。對于勻速直線運動,因,其速度圖象是一條平行于軸的直線。如圖1所示,A圖線表示速度大小是、向正方向的勻速直線運動;B圖線表示速度大小是2m/s、向負方向的勻速直線運動。圖1對于勻變速直線運動的物體在時刻的速度為,其圖線是一條傾斜直線,縱截距表示初速度,直線的斜率表示速度的變化率加速度。如圖2所示,圖線A表示初速度為,加速度為的勻加速
19、直線運動;圖線B表示初速度為,加速度為的勻減速直線運動。圖2在速度圖象中,由圖線與軸及兩時刻線所圍的“面積”表示對應時間內(nèi)的位移。如圖3甲、乙中,斜線區(qū)域面積值,分別表示勻速直線運動和勻變速直線運動物體在時間內(nèi)的位移。圖3當物體做變加速直線運動時,其圖線為一條曲線,曲線上某點處的切線的斜率表示此時刻的加速度的大小,圖4為加速度逐漸減小的加速直線運動,A、B兩點處的加速度大小比較為。圖4(2)位移時間圖象以橫軸表示時間,縱軸表示位移,作出物體的位移隨時間變化的關(guān)系圖線,就是位移時間圖象,簡稱位移圖象,或圖象。它表示物體做直線運動時,位移隨時間變化的規(guī)律。對勻速直線運動來說,由知,位移圖線是一條傾
20、斜直線,其斜率表示位移隨時間的變化率速度。如圖5所示,圖線A、B分別表示兩物體做勻速直線運動的位移圖線,請同學們計算一下,它們的速度分別是多少?圖5對勻變速直線運動,由可知,其位移圖象是一條拋物線。如圖6所示,圖線A表示勻加速直線運動,圖線B表示先勻減速后反向勻加速直線運動。圖6當物體做變速直線運動時,位移圖線是一條曲線,圖線上某點切線的斜率就表示對應時刻的瞬時速度,如圖7所示圖線中的P點的切線的斜率就表示時刻的瞬時速度。圖線上任兩點的連線的斜率就表示對應時間內(nèi)的平均速度,如圖7中的AB線的斜率就表示時間內(nèi)的平均速度。圖7 (三)牛頓運動定律牛頓運動定律是力學乃至整個物理學的基本規(guī)律
21、,是動力學的基礎。正確理解和熟練運用牛頓運動定律特別是牛頓第二定律,是進一步學習其它物理知識的關(guān)鍵。1. 正確而全面地理解牛頓運動定律(1)理解牛頓第一定律及慣性概念恩格斯說過“力學是從慣性開始的”,可見慣性是一個很重要的概念,同時慣性也是一個較難理解的概念。希望大家能正確而全面地理解牛頓第一定律及慣性。 牛頓第一定律不是由實驗直接總結(jié)出來的在實際中不受力的物體是不存在的,牛頓第一定律不能用實驗直接驗證,但牛頓第一定律是建立在大量的實驗現(xiàn)象的基礎上,通過思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的,例如伽俐略的理想實驗。 牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例牛頓第一定律定性地指出了力與運動的關(guān)系(力是改變物體運動的原
22、因),特別是指出了物體在不受力的理想情況下物體的運動狀態(tài)(靜止或勻速運動);牛頓第二定律定量地指出了力與運動的關(guān)系()。因此牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例,它們是兩個不同的定律。 力不是維持物體運動的原因牛頓第一定律指出“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力改變這種狀態(tài)為止”,因此物體在不受力時仍然可以做勻速運動(或靜止),并不需要力來維持,力是“改變這種狀態(tài)”,即力是改變物體運動狀態(tài)的原因,這就是力與運動的關(guān)系。 慣性不是維持物體運動狀態(tài)的力,它的作用是阻礙物體運動狀態(tài)的變化慣性是一切物體保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì),而力是物體間的相互作用,因此慣性不是一種力。力是使物體運動狀
23、態(tài)發(fā)生改變的外部因素,慣性則是維持物體運動狀態(tài)、阻礙物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的內(nèi)部因素。 速度大或受力大的物體慣性不一定大慣性的大小表示物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的難易程度。根據(jù)牛頓第二定律可知,質(zhì)量是物體慣性大小的惟一量度,與物體運動的速度大小、受力大小無關(guān)。通常質(zhì)量相同的物體,速度越大越難停下來,是由于在相同大小的合外力下,速度大的物體停下來時速度改變量大,所需時間長。(2)正確理解牛頓第二定律的“三性”對于牛頓第二定律,應著重理解以下幾點: 瞬時性:物體運動的加速度與物體受到的合外力F具有瞬時對應關(guān)系:物體在每一瞬時的加速度只決定于這一瞬時的合外力,而與這一瞬時之前或這一瞬時之后的力無關(guān)。若不等于
24、零的合外力作用在物體上,物體立即產(chǎn)生加速度;若合外力的大小或方向改變,加速度的大小或方向也立即改變;若合外力為零,加速度也立即為零。這就是牛頓第二定律的瞬時性。 矢量性:物體受到的合外力的方向就是物體運動的加速度的方向,即合外力的方向和加速度的方向始終相同。這就是牛頓第二定律的矢量性。 獨立性:若為物體的實際加速度,則F應為物體受到的合外力。作用于物體上的每一個力各自獨立產(chǎn)生的加速度也都遵從牛頓第二定律,與其它力無關(guān)。物體實際的加速度則是每個力單獨作用時產(chǎn)生的加速度的矢量和,這就是力的獨立作用原理。根據(jù)這個原理,可以把物體所受的各力分解在相互垂直的方向,在這兩個方向上分別列出牛頓第二定律方程,
25、這就是牛頓第二定律的正交分解。(3)平衡力與作用力和反作用力的比較根據(jù)牛頓第三定律,兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在一條直線上;根據(jù)平衡條件,一個物體受到兩個力作用而處于平衡狀態(tài)時(即二力平衡),這兩個力一定大小相等、方向相反、作用在一條直線上。可見,一對作用力和反作用力與一對平衡力的相同之處為:每一對力中的兩個力,大小相等、方向相反、作用在一條直線上。它們之間的不同之處,如下表所示: 作用力和反作用力一對平衡力對象不同分別作用在兩個物體上作用在一個物體上性質(zhì)不同兩個力同種性質(zhì)兩個力性質(zhì)不一定相同條件不同兩個力相等沒有任何條件物體處于平衡狀態(tài)變化不同同時產(chǎn)
26、生、同時消失、同時變化一個力變化,另一個力不一定變化效果不同分別產(chǎn)生各自狀態(tài)變化物體處于平衡狀態(tài) 一對作用力和反作用力與一對平衡力的根本區(qū)別在于作用力和反作用力分別作用在兩個物體上,兩個力產(chǎn)生的效果不能抵消,而平衡力作用在一個物體上,兩個力產(chǎn)生的效果相互抵消。2. 牛頓第二定律的應用(1)用牛頓第二定律解題的兩種常用方法用牛頓第二定律解題時,通常有以下兩種方法。 合成法若物體只受兩個力作用而產(chǎn)生加速度時,根據(jù)牛頓第二定律可知,利用平行四邊形定則求出的兩個力的合外力方向就是加速度方向。特別是兩個力互相垂直或相等時,應用力的合成法比較簡單。例1 如圖1所示,動力小車沿傾角為的斜面做勻加速直線運動。
27、小車支架上有一單擺,在運動過程中,擺線保持水平,則小車運動的加速度大小( )A. B. C. D. 圖1 正交分解法當物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時,常用正交分解法解題。通常是分解力,但在有些情況下分解加速度更簡單。<1> 分解力:一般將物體受到的各個力沿加速度方向和垂直于加速度方向分解,則(沿加速度方向),0(垂直于加速度方向)。例2 如圖3所示,質(zhì)量的環(huán)套在傾斜放置的桿上,受到豎直向上的拉力F=20N作用而沿桿加速上滑。已知環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù),桿與水平面間的夾角,求環(huán)運動的加速度。圖3(2)牛頓第二定律在連接體問題中的應用連接體問題是指在外力作用下幾個物體連在一起運動
28、的問題。在此類問題中,如果連在一起的物體具有相同的加速度,就可以將它們看成一個整體進行分析,即用“整體法”求解加速度;如果需要求解運動物體之間的相互作用力,就可以把各個物體分別作為研究對象,分析各自的受力情況和運動情況,并分別列出方程求解,即用“隔離法”求解相互作用力。例3 如圖5所示,質(zhì)量相同的物體1和2緊靠在一起放在光滑的水平面上,如果它們分別受到水平推力F1和F2作用,且,則1施于2的作用力大小為( )A. B. C. D. 圖5 例4 如圖6所示,兩重疊在一起的滑塊A和B,置于固定的、傾角為的斜面上。A、B的質(zhì)量分別為M、A與斜面間的動摩擦間因數(shù)為,B與A之間的動摩擦因數(shù)為。已知兩滑塊
29、都從靜止開始以相同的加速度從斜面滑下,滑塊B受到的摩擦力( ) A. 等于零B. 方向沿斜面向上C. 大小等于D. 大小等于圖6(3)牛頓第二定律在瞬時問題中的應用 牛頓第二定律的瞬時性 物體運動的加速度與物體受到的合外力F具有瞬時對應關(guān)系:物體在每一瞬時的加速度只決定于這一瞬時的合外力,而與這一瞬時之前或這一瞬時之后的力無關(guān)。若不等于零的合外力作用在物體上,物體立即產(chǎn)生加速度;若合外力的大小或方向改變,加速度的大小或方向也立即改變;若合外力為零,加速度也立即為零。這就是牛頓第二定律的瞬時性。 理想化的繩、彈簧的特性中學物理中的“繩”(或線)、“彈簧”(或橡皮繩)一般都是理想化模型,具有如下幾
30、個特性:<1> 輕:即繩、彈簧的質(zhì)量和重力均可視為零,因此同一根繩、彈簧的兩端及其中間各點的彈力大小相等。<2> 繩只能受拉力,不能受壓力;彈簧既能受拉力,也能受壓力。<3> 繩不能伸長,即無論繩所受拉力多大,繩子的長度不變,因此繩子的張力可以突變。<4> 由于彈簧受力時形變較大,發(fā)生形變需要一段時間,所以彈簧的彈力不能突變,但是當彈簧被剪斷時,彈力立即消失。例5 如圖7所示,三個質(zhì)量相同的物塊A、B、C,用兩個輕彈簧和一輕繩相連,掛在天花板上,處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將A、B之間的輕線剪斷,在剛剪斷后的瞬間,三個物體的加速度分別是(加速度的方向以豎直向
31、下為正):A的加速度 ;B的加速度 ;C的加速度 。圖7 高一上學期期末實驗復習題命題 孫國武1.用打點器計時器來研究物體的運動情況:(1)打點計時器有電火花打點計時器和電磁打點計時器,是一種使用 電源的計時儀器,電火花打點計時器其工作電壓為 ,電磁打點計時器其工作電壓為 。如果電源的頻率是50Hz,則它每隔 s打一次點。電磁打點計時器通電以前,把紙帶穿過 ,再把套在軸上的 壓在紙帶的上面。(2)在拉動紙帶和合上電源開關(guān)兩個操作中,應當先進行的操作是( )A、拉動紙帶和合上開關(guān)同時進行 B、拉動紙帶 C、合上開關(guān) D、進行哪個操作都可以(3)在實驗桌上有以下器材:電磁打點計時器、低壓
32、直流電源、一端附有滑輪的長木板、細繩、鉤碼、小車、紙帶、復寫紙片、導線若干。在所給器材中,多余的器材有 ,還需要的器材有 、 。圖7(4)某同學得到一條比較理想的紙帶,如圖7,紙帶上的A、B、C、D、E、F是計數(shù)點(每5個連續(xù)計時點取一個計數(shù)點,計時點未在圖上畫出)打點計時器是接在頻率為50 Hz的低壓交流電源上,根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)可以判斷:小車作 運動,小車的加速度a=_m/s2,小車在B點時的速度B= m/s。2在用電火花計時器(或電磁打點計時器)研究勻變速直線運動的實驗中,某同學打出了一條紙帶,已知計時器打點的時間間隔為0.02s,他按打點先后順序每5個點取1個計數(shù)點,得到了O、A、B、C
33、、D等幾個計數(shù)點,如圖所示,則相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為 s。用刻度尺量得OA=1.50cm,AB=1.90cm,BC=2.30cm,CD=2.70cm.由此可知,紙帶做 運動(選填“勻加速”或“勻減速”),打C點時紙帶的速度大小為 m/s。3、如圖為接在50Hz的低壓交流電上的打點計時器,在紙帶做勻加速直線運動時打出的一條紙帶,圖中所示的是每打5個點所取的計數(shù)點,但第3個計數(shù)點沒有畫出,由圖數(shù)據(jù)可求得:(1)該物體的加速度為 m/s2。(2)第3個計數(shù)點與第2個計數(shù)點間的距離 m。(3)打第3個計數(shù)點時該物體的速度為 m/s。4在 “研究勻變速直線運動”的實驗中,電磁打點計時器使用 (選
34、填“直流”或“交流”)電源,它每隔0.02s打一次點圖示是實驗得到的一條點跡清晰的紙帶,A、B、C、D為四個計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出,則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔是 s經(jīng)測量知道AB2.20cm,BC3.80cm,根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知打點計時器打下B點時物體的速度等于 m/s,物體的加速度等于 m/s2 OABCD5某同學測定勻變速直線運動的加速度時,得到了在不同拉力下的A、B、C、D、等幾條較為理想的紙帶,并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點,即相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s,將每條紙帶上的計數(shù)點都記為0、1、2、3、4、5,如圖所示甲、乙、丙三段紙帶,分別是從三條不同紙帶上撕
35、下的在甲、乙、丙三段紙帶中,屬于紙帶A的是 打A紙帶時,物體的加速度大小是 01234300cm611cm922cmA甲44331233cm1644cm乙丙(第5題圖)6有位同學利用DIS實驗測小車的加速度:他做了一個U字型遮光板,遮光板a、b的寬度為5mm,兩遮光板間的透光部分距離c為10cm,如圖所示,將此遮光板安裝在小車上,實驗時測得遮光時間是:第一次為0.100s,第二次0.050s,則小車的加速度約為 ,要提高測量的精確度,可以采取的方法是適當 (選填“增大”或“減小” )擋板a、b的寬度7在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,采用下圖所示的裝置(1)本實驗應用的實驗方法是 下列
36、說法中正確的是 A在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,應該改變拉力的大小B在探究加速度與外力的關(guān)系時,應該改變小車的質(zhì)量C在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時,為了直觀判斷二者間的關(guān)系,應作出a圖象O0.60.50.40.30.20.10.100.200.300.400.500.60a/m·s-2F/ND當小車的質(zhì)量遠大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時,才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小(2)某同學測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示:(小車質(zhì)量保持不變)F/N0.200.300.400.500.60a/m·s-20.100.200.280.400.52根據(jù)表中的
37、數(shù)據(jù)在坐標圖上作出a-F圖象圖線不過原點的原因可能是 (3)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,為了平衡摩擦力,需要在長木板的下面墊一木塊(木塊墊在沒有滑輪的一端),反復移動木塊的位置,直到測出小車所拖紙帶上的各個相鄰記數(shù)點之間的距離都_為止這時小車在斜面上所做的是_運動,小車拖著紙帶運動時受到的摩擦阻力恰好與小車的_平衡(4)某兩個同學用圖所示的裝置(圖中A為小車,B為帶滑輪的長木板,C為水平桌面),分別在探究加速度與外力間的關(guān)系實驗中,各自得到的圖象如圖中甲和乙所示,則出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因甲是 ,乙是 (5)某同學在做“當外力一定時,加速度和質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時,得到下表中的實驗數(shù)據(jù):(
38、1)請使用a-1/m圖象來處理這些數(shù)據(jù),并說明為什么不用a-m圖象來處理數(shù)據(jù)。(2)根據(jù)作出的圖象,可以得到的結(jié)論是小車的加速度與它的 8. 某同學用如圖所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗他先測出不掛砝碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度,然后在彈簧下端掛上砝碼,并逐個增加砝碼,測出指針所指的標尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下:(重力加速度g=98ms2)(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù),在答題卡的坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度底與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在 彈性限度(彈簧形變量) m 范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為 Nm.(3)探索彈力和彈
39、簧伸長的關(guān)系在研究彈簧的形變與外力的關(guān)系的實驗中,將彈簧水平放置測出其自然長度,然后豎直懸掛讓其自然下垂,在其下端豎直向下施加外力F,實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的。用記錄的外力F與彈簧的形變量x作出Fx圖線。如圖所示,由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_,圖線不過圖標原點的原因是_。9. (在驗證力的平行四邊形定則的實驗中,某同學采取了以下三個步驟做實驗: (1)在水平放置的木板上固定一張白紙,把橡皮條的一端固定在木板上,另一端拴兩根細繩套,通過細繩套同時用兩個測力計互成角度地拉橡皮條,使它與細繩套的結(jié)點到達某一位置O點,在白紙上記下O點和兩個測力計F1和F2的示數(shù) (2)在白紙上根據(jù)Fl和F2的
40、大小,應用平行四邊形定則作圖,求出它們的合力的大小F合。 (3)只用一個測力計通過細繩套拉橡皮條,使它的伸長量與兩個測力計拉力相同,記下此時測力計的示數(shù)F'和細繩套的方向 以上三個步驟均有錯誤或疏漏,請指出它們錯在哪里: 在(1)中是_。 在(2)中是_。 在(3)中是_。10.在做“互成角度的兩個共點力的合成”實驗時,橡皮筋的一端固定在木板上,用兩個彈簧秤把橡皮筋的另一端拉到某一確定的O點,以下操作中錯誤的是( ) A. 同一次實驗過程中,O點位置允許變動 B. 實驗中,彈簧秤必須保持與木板平行,讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度C. 橡皮筋應與兩繩夾角的平分線在同一直線上D. 實驗中,把橡皮筋的另一端拉到O點時,兩個彈簧秤之間夾角應取90°,以便算出合力大小abOP11.(如圖所示,在“驗證力的平行四邊形定則”這一實驗中,兩彈簧秤現(xiàn)在的夾角為90º,使b彈簧秤從圖示位置開始沿箭頭方向緩慢轉(zhuǎn)動,在這過程中,保持O點的
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