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文档简介
1、新课标(人教版)高中物理必修一教案+课时练+答案 第一篇:必修一第一章:运动的描述第二章:探究匀变速运动的规律第三章:力第四章:力与运动 物体的平衡 1 第一章 运动的描述运动学问题是力学局部的根底之一,在整个力学中的地位是非常重要的,本章是讲运动的初步概念,描述运动的位移、速度、加速度等,贯穿了几乎整个高中物理时刻 1 2 3 4567 课标解读 理解参考系选取在物理中的作用,会根据实际选定 认识质点模型建立的意义,能根据具体情况简化为质点 街道时间和时刻的区别和联系 理解位移的概念,了解路程与位移的区别 知道标量和矢量,位移是矢量,时间是标量 了解打点计时器原理,理解纸带中包含的运动信息
2、理解物体运动的速度 物体运动的速度8 理解平均速度的意义,会用公式计算平均速度9 理解瞬时速度的意义速度变化的快慢 加速度 10 理解加速度的意义,知道加速度和速度的区别11 是解匀变速直线运动的含义12 理解物理图象和数学图象之间的关系用图象描述物体的运动 13 能用图象描述匀速直线运动和匀变速直线运动14 知道速度时间图象中面积含义,并能求出物体运动位移 专题一:描述物体运动的几个根本本概念 知识梳理1机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等形式。2参考系:被假定为不动的物体系。对同一物体的运动,假设所选的参考系不同,对其运动的描述就会
3、不同,通常以地球为参考系研究物体的运动。3质点:用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时,为使问题简化,而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球那么不能视为质点。 物体可视为质点主要是以下三种情形:(1)物体平动时;(2)物体的位移远远大于物体本身的限度时;(3)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时。4时刻和时间(1)时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,对应于位置、瞬时速度、动量、动能等 2 状态量,通常说的“2秒末,“速度达2m/s时都是指时刻。(2)时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量通
4、常说的“几秒 平均速度是矢量,方向与位移方向相同。平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。v=st是平均速度的定义式,适用于所有的运动,4.平均速率:物体在某段时间的路程与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。 平均速率是标量。v=st是平均速率的定义式,适用于所有的运动。平均速度和平均速率往往是不等的,只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。 例题评析【例1】物体沿直线向同一方向运动,通过两个连续相等的位移的平均速度分别为v1=10m/s和v2=15m/s,那么物体在这整个运动过程中的平均速度是多少?【分析与解答】设每段位移为s,由平均速度的定义有v=2st1t22ss/v1s/v22v1v
5、2v1v2=12m/s点评一个过程的平均速度与它在这个过程中各阶段的平均速度没有直接的关系,因此要根据平均速度的定义计算,不能用公式v=(v0+vt)/2,因它仅适用于匀变速直线运动。【例2】一质点沿直线ox方向作加速运动,它离开o点的距离x随时间变化的关系为x=5+2t(m),它的速度随时间变化的关系为v=6t(m/s),求该质点在t=0到t=2s间的平均速度大小和t=2s到t=3s间的平均速度的大小。【分析与解答】当t=0时,对应x0=5m,当t=2s时,对应x2=21m,当t=3s时,对应x3=59m,那么:t=0到t=2s间的平均速度大小为v1x2x0=8m/s 232t=2s到t=3
6、s间的平均速度大小为v2x3x21=38m/s3 点评只有区分了求的是平均速度还是瞬时速度,才能正确地选择公式。 【例3】一架飞机水平匀速地在某同学头顶飞过,当他听到飞机的发动机声音从头顶正上方0传来时,发现飞机在他前上方与地面成60角的方向上,据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍?【分析与解答】设飞机在头顶上方时距人h,那么人听到声音时飞机走的距离为:3h/3 对声音:h=v声t 对飞机:3h/3=v飞t解得:v飞=3v声/30.58v声点评此类题和实际相联系,要画图才能清晰地展示物体的运动过程,挖掘出题中的隐含条件,如此题中声音从正上方传到人处的这段时间内飞机前进的距离,就能很容易地列
7、出方程求解。【例4】如下图,声源S和观察者A都沿x轴正方向运动,相对于地面的速率分别为vS和vA空气中声音传播的速率为vp设vSvp,vAvCvB;D. 三个物体在0t0时间内的平均速度vAvBvC。 3. 如下图是某质点运动的St图象,根据图象判断以下说法中正确的9 是:A. 质点在OA段做匀加速直线运动,AB段做匀速直线运动,BC段做匀减速直线运动;B. 质点在OA段做匀速直线运动,AB段静止不动,BC段匀速返回;C. 质点在OA段通过的距离大于在BC段通过的距离;D. 质点在OA段的速度大于在BC段的速度。 4. 如下图为某物体做直线运动的图象,关于这个物体在4s A. 甲车不动,乙车向
8、东运动 B.乙车不动,甲车向东运动C. 甲车向西运动,乙车向东运动 D. 甲、乙两车以相同的速度都向东运动2. 以下关于质点的说法中,正确的选项是 A.质点是一个理想化模型,实际上并不存在,所以,引入这个概念没有多大意义B.只有体积很小的物体才能看作质点C.凡轻小的物体,皆可看作质点D.如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时,即可把物体看作质点 10 3. 某人沿着半径为 R的水平圆周跑道跑了1.75圈时,他的 A.路程和位移的大小均为3.5R B.路程和位移的大小均为2RC.路程为3.5R、位移的大小为2R D.路程为0.5R、位移的大小为2R4. 甲、乙两小分队进行军事演习
9、,指挥部通过现代通信设备,在屏幕上观察到两小分队的具体行军路线如下图,两小分队同时同地由O点出发,最后同时到达A点,以下说法中正确的选项是 A.小分队行军路程s甲s乙B.小分队平均速度v甲v乙C.y-x图象表示的是速率v-t图象D.y-x图象表示的是位移s-t图象5. 某中学正在举行班级对抗赛,张明明同学是短跑运发动,在百米竞赛中,测得他在5 s末的速度为10.4 m/s,10 s末到达终点的速度为10.2 m/s,那么他在全程中的平均速度为 A. 10.4 m/s B 10.3 m/s C 10.2 m/s D 10m/s6. 下面的几个速度中表示平均速度的是 A.子弹射出枪口的速度是800
10、 m/s,以 790 m/s的速度击中目标B.汽车从甲站行驶到乙站的速度是40 km/hC.汽车通过站牌时的速度是72 km/hD.小球第3 s末的速度是6 m/s7. 如下图为甲、乙两质点的v-t图象。对于甲、乙两质点的运动,以下说法中正确的选项是 A.质点甲向所选定的正方向运动,质点乙与甲的运动方向相反B.质点甲、乙的速度相同C.在相同的时间 A.加速度在数值上等于单位时间里速度的变化B.当加速度与速度方向相同且又减小时,物体做减速运动C.速度方向为正,加速度方向为负D.速度变化越来越快,加速度越来越小9. 以下关于速度和加速度的说法中,正确的选项是 A.物体的速度越大,加速度也越大B.物
11、体的速度为零时,加速度也为零 11 C.物体的速度变化量越大,加速度越大 D.物体的速度变化越快,加速度越大10. 出行,是人们工作生活必不可少的环节,出行的工具五花八门,使用的能源也各不相同。根据此铭牌中的有关数据,可知该车的额定时速约为 A. 15 km/h B. 18 km/h C. 20 km/h D. 25 km/h 二、填空题11.有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进,它的速度与到洞穴的距离成反比,当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1,那么老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2=_12.某一施工队执行爆破任务,导火索的火焰顺着导火索燃烧的速度是0.8 cm/s,为了使点火人在
12、导火索火焰烧到爆炸物以前能够跑到离点火处120 m远的平安地方去,导火索需要 m才行。假设人跑的速率是4 m/s13.足球守门员在发门球时,将一个静止的质量为0.4 kg的足球,以10 m/s的速度踢出, 假设守门员踢球的时间为0.1s,那么足球的平均加速度为_m/s2;足球沿草地作直线运动,速度不断减小,设加速度大小恒为2m/s2,3s后足球运动到距发球点20 m的后卫队员处,那么此过程中,足球运动的平均速度为_m/s,后卫队员接到球时,足球的速度为_m/s14.我国列车第四次提速后,出现了“星级列车。T14次列车从上海始发,途经蚌埠、济南等城市,最后到达北京。T14次列车时刻表如下,由其时
13、刻表可知,列车在蚌埠至济南区间段运行过程中的平均速率为_km/h三、实验题15.某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度的实验中,让重锤自由下落,打出的一条纸带如下图,图中直尺的单位为cm,点O为纸带上记录到的第一点,点A、B、C、D依次表示点O以后连续的各点。打点计时器每隔T=0.02 s打一个点。 12 1打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=_进行计算,式中各量的意义是_2用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG=_m/s 四、计算题16.明明同学讲了一个龟兔赛跑的故事,按照明明讲的故事情节,聪聪画出了兔子和乌龟的位移图象如下图,请你依照图象中的坐标,并结合物理学的术语来讲述这个
14、故事在讲故事之前,先答复以下问题1小李故事中的兔子和乌龟是否在同一地点同时出发?2乌龟做的是什么运动?3兔子和乌龟在比赛途中相遇过几次?4哪一个先通过预定位移到达终点? 17.亮亮星期天跟妈妈去商厦购物,亮亮做了一个有趣的实验。他发现,乘自动扶梯上楼,如果站在扶梯上不动,扶梯可以在3 min内把他送到楼上去.假设扶梯不动,他可用 1.5 min沿扶梯走到楼上.试计算亮亮在仍以原来的速度沿扶梯向上运动,同时扶梯也开动的情况下,需用多长时间才能到楼上? 18.一架飞机水平匀速的在某位同学头顶飞过,当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时,发现飞机在他前上方约与地面成60角的方向上,据此可估算出此飞
15、机的速度约为声速的多少倍? 13 第二章:探究匀变速运动的规律近年高考考查的重点是匀变速直线运动的规律及v-t图像。 本章知识较多与牛顿运动定律、电场中带电粒子的运动等知识结合起来进行考察。近年试题的自由落体运动规律 从自由落体到匀变速直线运动 4 5 6 7 89 了解伽利略的科学实验思想匀变速直线运动和汽车行驶平安 10 掌握匀变速直线运动的速度位移公式11 能理解公式的推导方法,并应用它进行相关计算专题一:自由落体运动 知识梳理1定义:物体从静止开始下落,并只受重力作用的运动。2规律:初速为0的匀加速运动,位移公式:h12gt,速度公式:v=gt 23两个重要比值:相等时间内的位移比1:
16、3:5-,相等位移上的时间比1:(21):(32). 例题评析【例1】建筑工人安装塔手架进行高空作业,有一名建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长5m的铁杆在竖直状态下脱落了,使其做自由落体运动,铁杆在下落过程中经过某一楼层面的时间为0.2s,试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度?g10m/s2,不计楼层面的厚度【分析与解答】铁杆下落做自由落体运动,其运动经过下面某一楼面时间t=0.2s,这个t也就是杆的上端到达该楼层下落时间tA与杆的下端到达该楼层下落时间tB之差,设所求高度为h,那么由自由落体公式可得到:h12gtB12gtA 22h5tAtBt14 解得h28.8m【例2】在现实生活中,雨滴大
17、约在1.5km左右的高空中形成并开始下落。计算一下,假设该雨滴做自由落体运动,到达地面时的速度是多少?你遇到过这样快速的雨滴吗?据资料显示,落到地面的雨滴速度一般不超过8m/s,为什么它们之间有这么大的差异呢? 【分析与解答】根据:s可推出vt12gt vtgt 22gs2101.510m/s1.73210m/s 32可见速度太大,不可能出现这种现象。点评实际上雨滴在下落过程所受空气阻力和其速度是有关的,速度越大所受阻力也越大,落到地面之前已做匀速运动., 能力训练11.甲物体的重力是乙物体的3倍,它们在同一高度处同时自由下落,那么以下说法中正确的选项是 A.甲比乙先着地B.甲比乙的加速度大C
18、.甲、乙同时着地D.无法确定谁先着地2.关于自由落体运动,以下说法正确的选项是 ( )A.某段时间的平均速度等于初速度与末速度和的一半B.某段位移的平均速度等于初速度与末速度和的一半C.在任何相等时间)A.1m B.5mC.10m D.不能确定4.甲物体的重量比乙物体大5倍,甲从H高处自由落下,乙从2H高处与甲物体同时自由落下,在它们落地之前,以下说法中正确的选项是 ( )A.两物体下落过程中,在同一时刻甲的速度比乙的速度大15 B.下落1s末,它们的速度相同C.各自下落1m时,它们的速度相同D.下落过程中甲的加速度比乙的加速度大5.从某高处释放一粒小石子,经过1s从同一地点再释放另一粒小石子
19、,那么在它们落地之前,两粒石子间的距离将 ( )A.保持不变B.不断增大C.不断减小D.有时增大,有时减小6.长为5m的竖直杆下端距离一竖直隧道口为5m,假设这个隧道长也为5m,让这根杆自由下落,它通过隧道的时间为 ( ) 7.图1所示的各vt图象能正确反映自由落体运动过程的是( ) 8.甲、乙两物体分别从10m和20m高处同时自由落下,不计空气阻力,下面描述正确的选项是 ( )A.落地时甲的速度是乙的1/2B.落地的时间甲是乙的2倍C.下落1s时甲的速度与乙的速度相同D.甲、乙两物体在最后1s16 10.自由下落的物体在头ts内,头 2ts内和头 3ts内下落的高度之比是_;在第 1个ts内
20、、第2个ts内、第3个ts内下落的高度之比又是_.11.物体从高270m处自由下落,把它运动的总时间分成相等的3段,那么这3段时间内下落的高度分别为_m、_m和_m;假设把下落的总高度分成相等的三段,那么物体依次下落这3段高度所用的时间之比为_.12.一物体从45m高处自由下落,在最后1s通过的高度是_s,最后1s的初速度是_m/s,最后 1s内的平均速度是_m/s。13.我们适当调整水龙头开关,可以看到水龙头中流出的水柱越往下越细,再往下甚至会断裂成水滴,这是为什么?14.一只球从高处自由下落,下落0.5s时,一颗子弹从其正上方向下射击,要使球在下落1.8m时被击中,那么子弹发射的初速度是多
21、大?15.屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1m的窗户的上、下沿,如下图,问:1此屋檐离地面多少m?2滴水的时间间隔是多少?16一物体由静止下落16m,用时2s,那么它再下落16m所用的时间是多少?17在软绳两端各绑一石块,绳长3m,拿着上端石块使它与桥面相平,放手让石块自由下落,测得两石块的落水声相隔0.1s,桥面距水面的高度为? 18一个物体从h高处自由下落,经过最后196m所用的时间是4s,假设空气阻力不计,求物体下落的总时间t和下落的总高度h 19在自来水龙头下放一玻璃器皿,调节水龙头,让水一滴滴地流出,并调节到使第一滴水碰到器底的
22、瞬间,第二滴水正好从水龙头口开始下落,且能依次下落并持续下去,假设给你的测量器材是直尺和秒表,利用这些器材测定重力加速度,需测定哪些物理量?写出计算重力加速度的表达式。 17 专题二:匀变速直线运动的规律 知识梳理1vt=v0+at 2s=v0t+at/2 3vt=v0+2as 1.常用的匀变速运动的公式有:2224vv0vt25saTvt/2 S=(v0+vt)t/2 2 1说明:上述各式有V0,Vt,a,s,t五个量,其中每式均含四个量,即缺少一个量,在应用中可根据量和待求量选择适宜的公式求解。式中T表示连续相等时间的时间间隔。2上述各量中除t外其余均矢量,在运用时一般选择取v0的方向为正
23、方向,假设该量与v0的方向相同那么取为正值,反之为负。对量代入公式时要带上正负号,对未知量一般假设为正,假设结果是正值,那么表示与v0方向相同,反之那么表示与V0方向相反。另外,在规定v0方向为正的前提下,假设a为正值,表示物体作加速运动,假设a为负值,那么表示物体作减速运动;假设v为正值,表示物体沿正方向运动,假设v为负值,表示物体沿反向运动;假设s为正值,表示物体位于出发点的前方,假设S为负值,表示物体位于出发点之后。 3注意:以上各式仅适用于匀变速直线运动,包括有往返的情况,对匀变速曲线运动和变加速运动均不成立。 例题评析【例3】从斜面上某一位置,每隔O.1s释放一颗小球,在连续释放几颗
24、后,对在斜面上滑动的小球拍下照片,如下图,测得SAB=15cm,SBC=20cm,试求: (1)小球的加速度 (2)拍摄时B球的速度VB (3)拍摄时SCD(4)A球上面滚动的小球还有几颗?【分析与解答】 释放后小球都做匀加速直线运动,每相邻两球的时间问隔均为o.1s,可以认为A、B、C、D各点是一个球在不同时刻的位置。 18 【说明】 利用推论结合根本公式求解运动学问题非常方便。【例4】 跳伞运发动作低空跳伞表演,当飞机离地面224 m时,运发动离开飞机在竖直方向做自由落体运动.运动一段时间后,立即翻开降落伞,展伞后运发动以12.5 m/s2的平2均加速度匀减速下降.为了运发动的平安,要求运
25、发动落地速度最大不得超过5 m/s.取g=10 m/s.求:1运发动展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下? 2运发动在空中的最短时间为多少?【分析与解答】:运发动跳伞表演的过程可分为两个阶段,即降落伞翻开前和翻开后.由于降落伞的作用,在满足最小高度且平安着地的条件下,可认为vm=5 m/s的着地速度方向是竖直向下的,因此求解过程中只考虑其竖直方向的运动情况即可.在竖直方向上的运动情况如下图. 1由公式vTv02as可得第一阶段:v22gh1 第二阶段:v2vm22ah2 又h1h2H 22 解式可得展伞时离地面的高度至少为h299 m. 设以5 m/s的速度着地相当于从
26、高h处自由下落.那么h122v22g=52210m1.25 m.2由公式s=v0t第一阶段:h112at可得: gt1212 第二阶段:h2vt2又t=t1t2 at2 2 解式可得运发动在空中的最短时间为t=8.6 s.说明:简要地画出运动过程示意图,并且在图上标出相对应的过程量和状态量,不仅能使较复杂的物理过程直观化,长期坚持下去,更能较快地提高分析和解决较复杂物理问题的能力. 【例5】 以速度为10 m/s匀速运动的汽车在第2 s末关闭发动机,以后为匀减速运动,第3 s内平均速度是9 m/s,那么汽车加速度是_ m/s2,汽车在10 s内的位移是_ m. 【分析与解答】:第3 s初的速度
27、v010 m/s,第3.5 s末的瞬时速度vt=9 m/s推论2所以汽车的加速度:a=vtv0t=9100.5m/s22 m/s2“表示a的方向与运动方向相反. 汽车关闭发动机后速度减到零所经时间: t20v0a0102= s=5 s8 s那么关闭发动机后汽车8 s内的位移为: 19 s20v02a2=010222 m25 m前2 s汽车匀速运动:s1v0t1102 m20 m汽车10 s B.8 m C.4 m D.1.6 m2光滑斜面的长度为L,一物体由静止从斜面顶端沿斜面滑下,当该物体滑到底部时的速度为v,那么物体下滑到L/2处的速度为 A.v2 B.v/2 C.33 D.v/43物体的
28、初速度为v0,以加速度a做匀加速直线运动,如果要它的速度增加到初速度的n倍,那么物体的位移是 A.(n1)v02a(n1)v02a222 B.nv02a22 22C. D.(n1)v02a4做匀加速运动的列车出站时,车头经过站台某点O时速度是1 m/s,车尾经过O点时的速度是7 m/s,那么这列列车的中点经过O点时的速度为A.5 m/s B.5.5 m/sC.4 m/s D.3.5 m/s5甲乙两个质点同时同地向同一方向做直线运动,它们的vt图象如下图,那么 A.乙比甲运动的快20 B.2 s乙追上甲C.甲的平均速度大于乙的平均速度D.乙追上甲时距出发点40 m远6某质点做匀变速直线运动,在连
29、续两个2 s B2ms2 C3mS2。 D4ms29某物体从空中由静止下落,由于空气阻力的存在且变化,物体运动的加速度越来越小,物体落地瞬间速度为vt,那么物体在空中运动过程中的平均速度为 10飞机起飞的速度相对静止空气是60 m/s,航空母舰以20 m/s的速度向东航行,停在航2空母舰上的飞机也向东起飞,飞机的加速度是4 m/s,那么起飞所需时间是_s,起飞跑道至少长_m11汽车以15 m/s的速度行驶,从某时刻起开始刹车,刹车后做匀减速直线运动,加速度大小为6 m/s2,那么汽车刹车后3 s内的位移为_m.12一个做匀变速直线运动的质点,其位移随时间的变化规律s=2t+3t2m),那么该质
30、点的初速度为_m/s,加速度为_m/s2,3 s末的瞬时速度为_m/s,第3 s内的位移为_m.13一列火车由车站开出做匀加速直线运动时,值班员站在第一节车厢前端的旁边,第一节车厢经过他历时4 s,整个列车经过他历时20 s,设各节车厢等长,车厢连接处的长度不计,求:1这列火车共有多少节车厢?2最后九节车厢经过他身旁历时多少?14.一个冰球在冰面上滑行,依次通过长度都是L的两段距离,并继续向前运动它通过第一段距离的时间为t,通过第二段距离的时间为2t,如果冰球在运动过程中所受阻力不变,求冰球在第一段距离末了时的速度多大?15. 汽车由甲地从静止出发,沿平直公路驶向乙地。汽车先以加速度a1,做匀
31、加速运动,然221 后做匀速运动,最后以加速度a2做匀减速运动,到乙地恰好停下。甲、乙两地相距为s,那么要使汽车从甲地到乙地所用时间最短,汽车应做怎样的运动?请结合速度图像做定性分析;并定量算出最短时间及相应的最大速度。 16.某物体作加速度为a=2米/秒。的匀减速直线运动,停止运动前2秒 v1-at=v2 所以当时,两车不会相撞12 解法二:要使两车不相撞,其位移关系应为V1t-at2v2t+s对任一时间t,不等式都成立的条件为 解法三:22 以前车为参照物,刹车后后车相对前车做初速度v0=v1-v2、加速度为a的匀减速直线运动当后车相对前车的速度减为零时,假设相对位移ss,那么不会相撞 以
32、两物体运动的位移关系、时间关系、速度关系建立方程是解答追及相遇问题的最根本思路特别注意第三种解法,这种巧取参考系,使两者之间的运动关系更简明的方法是要求同学们有一定的分析能力后才能逐步学会应用的 【例7】 在铁轨上有甲、乙两列列车,甲车在前,乙车在后,分别以速度v1=15m/s),v2=40m/s做同向匀速运动,当甲、乙间距为1500m时,乙车开始刹车做匀减速运动,加速度大小为O.2m/s,问:乙车能否追上甲车?【分析与解答】 由于乙车速度大于甲车的速度,因此,尽管乙车刹车后做匀减速直线运动,速度开始减小,但其初始阶段速度还是比甲车的大,两车的距离还是在减小,当乙车的速度减为和甲车的速度相等时
33、,乙车的位移大于甲车相对乙车初始位置的位移,那么乙车就一定能追上甲车,设乙车速度减为v1=15m/s时,用的时间为t,那么有V1=v2-at t=(v2-v1)/a=125s在这段时间里乙车的位移为 S2=v1v22t=34375m2/在该时间内甲车相对乙车初始位置的位移为S1=1500十v1t=3375m因为s2s1,所以乙车能追上甲车。【例8】 火车以速度v1匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距s处有另一列火车沿同方向以速度v2对地、且v1v2做匀速运动,司机立即以加速度a紧急刹车.要使两车不相撞,a应满足什么条件?【分析与解答】:此题有多种解法.解法一:两车运动情况如下图,后车刹车后虽做匀
34、减速运动,但在其速度减小至和v2相等之前,两车的距离仍将逐渐减小;当后车速度减小至小于前车速度,两车距离将逐渐增大.可见,当两车速度相等时,两车距离最近.假设后车减速的加速度过小,那么会出现后车速度减为和前车速度相等之前即追上前车,发生撞车事故;假设后车减速的加速度过大,那么会出现后车速度减为和前车速度相等时仍未追上前车,根本不可能发生撞车事故;假设后车加速度大小为某值时,恰能使两车在速度相等时后车追上前车,这正是两车恰不相撞的临界状态,此时对应的加速度即为两车不相撞的最小加速度.综上分析可知,两车恰不相撞时应满足以下两方程: v1t12a0t2v2ts 2 v1a0tv2解之可得:a0所以当
35、av2v12s2.v2v12s时,两车即不会相撞.解法二:要使两车不相撞,其位移关系应为 23 v1t即1212at2sv2t at2v2v1ts02对任一时间t,不等式都成立的条件为 v2v12as0由此得av2v12s2.解法三:以前车为参考系,刹车后后车相对前车做初速度v0v1v2、加速度为a的匀减速直线运动.当后车相对前车的速度减为零时,假设相对位移ss,那么不会相撞.故由sv022a=v1v22a22s vv1得a2. 2s【例9】一辆摩托车行驶的最大速度为30m/s。现让该摩托车从静止出发,要在4分钟 1 a =2V0t2S0t22252402100024020.24m/s 2 2
36、摩托车追上汽车时的速度:V = at = 0.24240 = 58 (m/s) 3因为摩托车的最大速度为30m/s,所以摩托车不能一直匀加速追赶汽车。应先匀加速到最大速度再匀速追赶。 12at1Vmtt1S0V0t 4 2Vm at1 5由45得:t1=40/3秒 a=3040/390402.25 (m/s)总结:1要养成根据题意画出物体运动示意图的习惯.特别对较复杂的运动,画出草图可使运动过程直观,物理图景清晰,便于分析研究.2要注意分析研究对象的运动过程,搞清整个运动过程按运动性质的转换可分为哪几个运动阶段,各个阶段遵循什么规律,各个阶段间存在什么联系.3由于本章公式较多,且各公式间有相互
37、联系,因此,本章的题目常可一题多解.解题时要思路开阔,联想比拟,筛选最简捷的解题方案.解题时除采用常规的公式解析法外,图象法、比例法、极值法、逆向转换法如将一匀减速直线运动视为反向的匀加速直线运动等也是本章解题中常用的方法. 24 能力训练31甲车以加速度3ms。由静止开始作匀加速直线运动,乙车落后2s在同一地点由静止出发,以加速度4ms。作加速直线运动,两车运动方向一致,在乙车追上甲车之前,两车的距离的最大值是:A18m; B235m; C24m; D28m2两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后匀速行驶,速度均为,假设前车突然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车时的加速度开始刹
38、车前车在特车过程中所行的距离为s,假设要保证两辆车在上述情况中不相撞,那么两车在匀速行驶时保持的距离至少应为: As; B2s; C3s; D4s3如下图,在光滑的水平面上A、B两物体相距L=7m时,A正以VA=4m/s的速度向右做匀速运动,而B物体此时以速度VB=10m/s在水平恒力作用下向右做匀减速直线运动,加速度大小a=2m/s2,从图示的位置开始计时,那么A追上B需要的时间是A一定是6s B一定是7sC一定是8s D7s或8s都有可能 4.一辆汽车在十字路口等待绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始行驶,恰在这时一辆自行车以6m/s。的速度匀速驶来,从后边超过汽车试问:1汽车从路
39、口开动后, 在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时距离是多大? 2什么时候汽车追上自行车?此时汽车的速度是多大? 5甲、乙两车同时从车站出发,甲车以加速度a1做匀加速直线运动,一段时间后又以加速度a2做匀减速直线运动,到达终点恰好停止;而乙车那么以恒定的加速度a做匀加速直线运动,并恰好与甲同时到达终点站,如图,试证明: 1a1a11a2 模拟测试1一个运发动在百米赛跑中,测得他在50m处的速度是6m/s,16s末到终点时的速度是7.5m/s,那么全程 A6m/s B6.25m/s C6.75m/s D7.5m/s25 2汽车在平直的公路上做加速度为0.5m/s的匀加速运动,那么在任意1
40、s A汽车的末速度一定等于初速度的0.5倍B汽车的初速度一定比前1s A加速度在减小,速度在增加B加速度的方向始终变而速度不变C加速度和速度大小都在变化,加速度最大时速度最小,速度最大时加速度最小D加速度的方向不变而速度方向变化 4甲、乙两小分队进行代号为“猎狐的军事演习,指挥部通过现代通信设备,在荧屏上观察到小分队的行军路线如下图,小分队同时由同地O点出发,最后同时捕“狐于A点,以下说法正确的有( )A小分队行军路程S甲S乙B小分队平均速度v甲=v乙Cyx图线是速度v时间t图象Dyx图象是位移S时间t图象 5质点从静止开始作匀加速直线运动,从开始运动起,通过连续三段路程所经历的时间分别为1s
41、、2s、3s,这三段路程之比是 A1:2:3 B1:3:5 C12:22:32 D13:23:33 6利用打点计时器测定物体做匀变速直线运动的加速度时,在纸带上打出一系列的点,如下图.设各相邻记数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4,相邻两记数点的时间间隔为T,那么以下关系式中正确的选项是A.ssaTB.s4s3aTC.打点2时物体的速度为v2=(s2+s3)/2TDs1=aT2/2 2 7作匀变速直线运动的物体先后经过A、B两点,在它们中间位置的速度为v1,在中间时刻的速度为v2,那么 A物体作加速运动时,v1v2 B物体作加速运动时,v2v1C物体作减速运动时,v1v2 D物体作减速运
42、动时,v2v1 8A、B两质点的vt图像如下图,设它们在同一条直线上运动,在t=3s时它们在中途相遇,由图可知 AA比B先启程BA比B后启程C两质点启程前A在B前面4mD两质点启程前A在B后面2m26 11小球的自由落体运动通过频闪照相的照片损坏,开始落下的局部被撕去。在损坏的照片上选相邻的三点a、b、cg=10m/s2ab间距10mm,bc间距14mm,频闪照相每幅相片的时间间隔 s忽略爆光时间b点的速度为 m/s,a点以上还应有几幅相片? 幅。 12相距12km的公路两端,甲、乙两人同时出发相向而行,甲的速度为5km/h,乙的速度为3m/h,有一小犬以6km/h同时由甲向乙跑,遇到乙后回头
43、向甲跑,如此往复,直到甲、乙相遇,那么此过程中犬的路程为 km。 13某质点从静止开始以加速度a1做匀加速直线运动,经t秒钟加速度大小立即变为a2,方向相反,再经t秒钟恰好回到原出发点,那么a1、a2的比值为 。 14一列火车做匀变速直线运动驶来,一人在火车旁观察火车的运动,发现相邻的两个10s内,列车从他跟前驶过8节车厢和6节车厢,每节车厢长8m,求:1火车的加速度2人开始观察时火车的速度大小。 15如下图,在某市区,一辆小汽车在平直公路上向东匀速行驶,一位游客正由南向北从斑马线上横穿马路,司机发现前方有危险游客在D处,经0.7s作出反响,紧急刹车,仍将正步行至B处的游客撞伤,汽车最终停在C
44、处,为了解现场,警方派一警车以法定最高速度vm=14m/s,行驶在同一路段,在肇事汽车的起始制动点A紧急刹车,经14m后停下来,现测得AB=17.5m、BC=14m、BD=2.6m,问:1肇事汽车的初速度是多大?2游客横穿马路的速度是多大?216物体原来静止在光滑的水平面上,现在奇数秒内由于受恒力作用作2m/s的匀加速直线运动,偶数秒内作匀速运动,经多长时间物体的位移到达40.25m。 17如下图,一辆实验小车可沿水平地面图中纸面上的长直轨道匀速向右运动,有一台发出细光束激光器装在上转台M上,到轨道的距离MN为d=10m,如下图,转台匀速转动,使激光束在水平面内扫描,扫描一周的时间为T=60s
45、,光束转动方向如图中箭头所示,当光束与MN的夹角为45o时,光束正好射到小车上,如果再经过t=2.5s光束又射到小车上,那么小车的速度为多少?结果保存二位数字 18如下图,AB、CO为互相垂直的丁字行公路,CB为一斜直小路,CB与CO成600角,CO间距300米,一逃犯骑着摩托车以54Km/h的速度正沿AB公路逃串。当逃犯途径路口O处时,守侯在C处的公安干警立即以1.2m/S2的加速度启动警车,警车所能到达的最大速度为120Km/h。公安干警沿COB路径追捕逃犯,那么经过多长时间在何处能将逃犯截获?公安干警抄CB27 近路到达B处时,逃犯又以原速率掉头向相反方向逃串,公安干警那么继续沿BA方向
46、追捕,那么经过多长时间在何处能将逃犯截获?不考虑摩托车和警车转向的时间 28 第三章 力 物体的平衡本章摩擦力的概念29 专题一力的概念、重力和弹力 知识梳理要对力有深刻的理解,应从以下几个方面领会力的概念。1力的本质(1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一施力物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。(2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果不能抵消.(3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示同一直线上的两个方向,使
47、矢量运算简化为代数运算;这时符号只表示力的方向,不代表力的大小。(4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。2力的作用效果力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变_,二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生,也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。3力的三要素:大小、方向、作用点完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、F2的大小、方向均相同时,我们说F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位
48、制中,力的单位是 牛顿,符号是N。4力的图示和力的示意图(1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。(2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。5力的分类(1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。6重力1重力的产生:重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。2重力的大小:21由G=mg计算,g为重力加速度,
49、通常在地球外表附近,g取9.8米秒,表示质量 是1千克的物体受到的重力是9.8牛顿。2由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。 3重力的方向:重力的方向总是竖直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心.重力是矢量。4重力的作用点重心30 1物体的各局部都受重力作用,效果上,认为各局部受到的重力作用都集中于一点,这 个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。2重心跟物体的质量分布、 物体的形状有关,重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规那么的物体其重心在物体的几何中心上。5重力和万有引力重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力,同一物体在地球上不同纬
50、度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R。除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。重力的大小及方向与物体的运动状态无关,在加速运动的系统中,例如:发生超重和失重的现象时,重力的大小仍是mg7弹力1产生条件:(1)物体间直接接触;(2)接触处发生形变(挤压或拉伸)。2弹力的方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况如下:(1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳指向绳收缩的方向.(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。(3)轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向沿杆。3弹力的大小弹力的大小跟形变量的大小有关。1弹簧的弹力, 由胡克定律
51、F=kx,k为劲度系数,由本身的材料、长度、截面积等决定,x为形变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长Lo的差:x=|L-L0|,不能将x当作弹簧的长度L2一般物体所受弹力的大小,应根据运动状态,利用平衡条件和牛顿运动定律计算,例2小车的例子就说明这一点。 2 例题评析【例1】以下关于力的说法中,正确的选项是( )A只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用B力是不能离开物体而独立存在的,一个力既有施力物体,又有受力物体C一个物体先对别的物体施加力后,才能受到反作用力D物体的施力和受力是同时的【分析与解答】 力是物体间的相互作用,不一定发生在直接接触的物体间,直接接触而发生的作用叫接触力,如弹力、摩擦
52、力;通过场发生的作用叫场力,如重力、电场力、磁场力等。物体的施力和受力不分先后,总是同时的。正确答案为B、D【例2】关于物体的重心,以下说法正确的选项是A物体的重心一定在该物体上B形状规那么的物体,重心就在其中心处C用一根悬线挂起的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心D重心是物体上最重的一点【分析与解答】 重心是物体各局部的重力的合力的作用点,薄板物体的重心位置可以用悬挂法确定,其他形状的物体重心位置也可以用悬挂法想象的讨论。重心不一定在物体上,也当然不是物体中最、重的一点,故AB错,(如一根弯曲的杆,其重心就不在杆上)用悬线 31 挂起物体处于静止时,由二力平衡原理知细线拉力必与重力等大、
53、反向、共线,故C正确。【例3】如下图,小车上固定一根折成角的曲杆,杆的另一端一固定一质量为m的球,那么当小车静止时和以加速度a向右加速运动时杆对球的弹力大小及方向如何?【分析与解答】当小车静止时,根据物体平衡条件可知,杆对球的弹力方向竖直向上,大小等于mg。当小车加速运动时,设小球受的弹力F与竖直方向成角,如下图,根据牛顿第二定律,有:Fsin=ma Fcos=mg解得:F=(mg)2(ma)2 tan=a/g可见,杆对球弹力的方向与加速度大小有关,只有当加速度a=gtan、且方向向右时,杆对球的弹力才沿着杆;否那么不沿杆的方向。(4)面与面、点与面接触的压力或支持力的方向总垂直于接触面,指向
54、被压或被支持的物体,如下图,球和杆所受弹力的示意图。【例4】在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为、劲度系数为k的轻弹簧连接起来,如图甲所示木块与地面间的动摩擦因数为,现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 ( ) 【分析与解答】: 方法一选连接体为研究对象,对它进行受力分析,其受力如图乙所示对连接体整体,由三力平衡得F-Fl-F2=0,其中,F1=m1g,F2=m2g选木块2为研究对象,其受力如图丙所示,由三力平衡得F-F2-F弹=O,其中,F弹为弹簧的弹力综合以上各式得,F弹=m1g设弹簧的伸长长度为,由胡克定律得F弹=kx即x=
55、m1g/k所以当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离为+x=+m1g/k.因而选项A正确可以说,这一解法被不少同学所采用方法二选木块l为研究对象,其受力如图丁所示,由二力平衡得F弹-F1=0,而F1=m1g,由以上两式得F弹=mlg参照方法一,所求距离是+mlg/k显然,这一创新的解法比拟简单,而第一种解法是常规的却是较麻烦的解法它们是由选择的研究对象不同而出现的 能力训练11. 关于力的的概念,正确的说法是:A 一个受力物体可以找到一个或几个以上的施力物体B 力是使物体增加位移的原因, 32 C 压弹簧时,手先给弹簧一个压力,而使之压缩,弹簧压缩后再反过来给手一个弹力D 力可以从一个物体传给
56、另一个物体而不改变其大小。2关于力,以下说法中正确的选项是:A物体受几个力作用时,运动状态一定发生改变B在任何地方1千克力均为9.8牛顿C.力学中常见的力有重力、弹力、摩擦力D按力的性质可分为拉力、支持力、压力等。3足球运发动已将足球踢向空中,如下图,以下描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力如图,正确的选项是(G为重力,F为脚对球的作用力,f为空气阻力): 4关于重力,以下说法正确的选项是A重力的方向总是指向地心B重力的大小可以用弹簧秤和杆秤测量c重力的方向总是竖直向下的D物体的重力大小等于压在支持面上的压力5设想从某一天起,地球的引力减小一半,那么,对漂浮在水面上的船来说,以下说法中正确
57、的选项是A船受到的重力将减小,船的吃水深度将不变B船受到的重力将减小,船的吃水深度将减小c船受到的重力将不变,船的吃水深度将不变D船受到的重力将不变,船的吃水深度将减小6一个物体重2N,那么,在以下情况下物体的重力仍为2N的有:A将它放在水里,它被浮起B将它放在高速行驶的列车上C将它放在月球或木星上D将它从直升机上抛下7一个熟鸡蛋很难立于水平桌面上,而一个生鸡蛋能很容易立于水平桌面上,这是因为:A熟鸡蛋比生鸡蛋轻B熟鸡蛋重心位置不变,而生鸡蛋重心位置可以变化c生鸡蛋的重心和熟鸡蛋重心位置都固定,但直立时高度不同D熟鸡蛋的重心位置变化,而生鸡蛋的重心位置不变8.以下说法正确的选项是A木块放在桌面
58、上要受到一个向上的弹力,这是由于木块发生微小的形变而产生的B拿一根竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,这是由于竹竿发生形变产生的c绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向D挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小的形变而产生的 33 9.三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c,支点P、Q在同 一水平面上a球的重心01位于球心,b球和c球的重心0a、Ob分别位于球心的正上方和球心的正下方,如下图,三球均处于平衡状态支点P对a球的弹力为N1,对b球和c球的弹力分别为N2和N3,那么 10如下图,OP为粗糙的水平杆,OQ为光滑的竖直杆,质量相同的两个
59、小环a,b,通过细线连接套在杆上,a环在A位置时平衡。当a环移到A位置时也恰好平衡,在A位置水平杆受到的压力为N1,细线的拉力为T1,在A位置水平杆受到的压力为N2,细线的拉力为T2,那么下述结论正确的选项是 ANlN2,T1=T2 BN1=N2,TlT2CN1=N2,T1N2,T1T211如下图,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上,(但不拴接),整个系统处于平衡状态,现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为 Amlg/k1 Bm2g/k1 Cm1g/k2 Dm2g/k212.如右图所示,a、b为两
60、根相连的轻质弹簧,它们的劲度系数分别为k1=1103 N/m,k2=2103 N/m,原长分别为La=6cm,LB=4cm在下端挂一物体G,物体受到的重力为10N,平衡时A弹簧a下端受的拉力为4 N,b下端受的拉力为6 N B弹簧a下端受的拉力为10 N,b下端受的拉力为10N C弹簧a的长度变为7cm,b的长度变为4.5cm D弹簧a的长度变为6.4cm,b的长度变为4.3cm13以下图中,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小均为F的拉力作用,而左端的情况那么各不相同:假设弹簧的质量都可忽略不计,以L1、L2、L3、L4依次表示四条弹簧的伸长量,那么AL2L1 BL4L3 C
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