力和运动的关系 (上)
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力和运动的关系 (上). 力和运动的关系. □ 力 □ 运动 □ 运动定律 □ 力和运动 □ 力和运动的关系 □ 力的作用效应 □ 研究方法 基本题 2002 年河南 2 00 年高考 整体法和隔离法 例 1 2002 年河南 6 例 2 综合应用题 例 3 93 年高考 例 4 例 5. 重力 G=m g. 弹力 F=kx. 摩擦力 f=μ N. 力. 电场力 F = q E. 安培力 F = BIL sinα. 洛仑兹力 f=qvB sinα. 静止. V=ωr - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
力和运动的关系
(上)
□力
□运动
□运动定律
□力和运动
□力和运动的关系
□力的作用效应
□研究方法
基本题 2002 年河南 2 00 年高考整体法和隔离法 例1 2002年河南6 例2
综合应用题 例3 93年高考 例4 例5
力和运动的关系
力
安培力 F = BIL sinα
重力 G=m g弹力 F=kx
摩擦力 f=μ N
电场力 F = q E
洛仑兹力 f=qvB sinα
静止
匀速直线运动
匀变速直线运动
平抛运动
匀速圆周运动
简谐振动 F= - kx
运动
V=ωr
ω=2π/ T
aSVV
attVS
atVV
t
t
2
2
1
20
2
20
0
maF 运动定律
牛顿第一定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
静止匀速直线运动匀变速直线运动平抛运动匀速圆周运动简谐振动 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律
力
运动
运动定律
力和运动
重力弹力摩擦力电场力磁场力
力和运动的关系
3.F 大小不变且始终垂直 V 匀速圆周运动
4.F= - kx 简谐运动
V=0 静止
V≠0 匀速运动1. F=0
V≠0 F 、 V 反向 匀减速直线运动F 、 V 夹角 α 匀变速曲线运动
匀加速直线运动V=0
F 、 V 同向 匀加速直线运动2.F= 恒量
物体的运动决定于受到的合力和初始运动情况 .
力的作用效应
1. 力的静力学效应 --- 使物体发生形变
2. 力的动力学效应
• 力的空间累积效应 --- 使物体的动能发生变化
• 力的时间累积效应 --- 使物体的动量发生变化
•力的瞬时作用效应 ---- 使物体产生加速度
研究方法1 、隔离分析法2 、整体分析法
•研究对象的整体分析法
•研究过程的整体分析法不考虑中间过程的细节
不考虑系统内部的相互作用力
2002 年河南 2 :图中 a 、 b 、 c 为三个物块, M 、N 为两个轻质弹簧, R 为跨过光滑定滑轮的轻绳,它们连接如图并处于平衡状态。( )
A ) 有可能 N 处于拉伸状态而 M 处于压缩状态( B ) 有可能 N 处于压缩状态而 M 处于拉伸状态( C ) 有可能 N 处于不伸不缩状态而 M 处于拉伸状态( D ) 有可能 N 处于拉伸状态而 M 处于不伸不缩状态
M N
aR
cb
A 、 D
( A )先开动 P1 适当时间,再开动 P4 适当时间 ( B )先开动 P3 适当时间,再开动 P2 适当时间 ( C )开动 P4 适当时间 ( D )先开动 P3 适当时间, 再开动 P4 适当时间
2000 年高考:图为空间探测器的示意图, P1 、 P2 、 P3 、 P4 是四个喷气发动机, P1 、 P3 的连线与空间一固定坐标系的 x 轴平行, P2 、 P4 的连线与 y 轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定的速率 v 向正x 方向平动,要使探测器改为向正 x 偏负 y 60° 的方向以原来的速率 v 平动,则可( )A
例 1 :用细线把两个质量未知的小球悬挂起来,今对 a 球持续施加一个向左偏下 30 角的恒力,对 b 球持续施加一个向右偏上 30 角的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是: ( )
a
b
A
a
b
B
a
b
C
a
b
Db
a
解:隔离 b ,在 mg 和 F 作用下,须向右偏,最后三力平衡 对整体 ab ,绳中张力为内力,两个外力 F 平衡,
只受重力 2mg
所以上段线应竖直。
A
2002 年河南 6 : 跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板,另一端被吊板上的人拉住,如图所示,已知人的质量为 70kg ,吊板的质量为 10kg ,绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。取重力加速度 g =10m/s2 ,当人以 440N 的力拉绳时,人与吊板的加速度 a 和人对吊板的压力 F 分别为( )(A) a =1.0m/s2 , F =260N
(B) a =1.0m/s2 , F =330N
(C) a =3.0m/s2 , F =110N
(D) a =3.0m/s2 , F =50N
B
例 2 :如图所示匀强电场方向竖直向下,场强大小为 E ,三个质量分别为 m 、 2m 、 3 m 的小球 A 、 B、 C , ( 其中 B 球带正电 Q , A 、 C 两球不带电)用绝缘线连接悬于 O 点,问 (1) 当三球均处于静止状态时, A 、 B 之间的细线的张力等于多少 ?(2) 当把 OA 段细线剪断的瞬间 , A 、 B 之间的细线的张力又等于多少 ?
OA m
B 2m
C 3m
E
解 : (1) 对 BC 整体 , 受力如图 :
B
C
2mg
3mg
QE
T1
T 1 =5mg+QE
(2) 剪断 OA, AB 球一起下落 (C 自由下落 ) A m
B 2m
C 3m
QE
对 AB 整体 3mg+QE=3ma
a=g+QE/3m
对 B 2mg+QE -T 2=2ma
T 2= QE/3
例 3 :如图示,传送带与水平面夹角为 370 ,并以 v=10m/s 运行,在传送带的 A 端轻轻放一个小物体,物体与传送带之间的动摩擦因数 μ=0.5 , AB 长 16米,求:以下两种情况下物体从 A 到 B 所用的时间 .
( 1 )传送带顺时针方向转动( 2 )传送带逆时针方向转动
A
B
解: ( 1 )传送带顺时针方向转动时受力如图示:
v
N f
mg
mg sinθ - μmg cosθ= m a
a = gsinθ - μgcosθ= 2m/s2
S=1/2a t2
sa
St 4
2
1622
A
B v
( 2 )传送带逆时针方向转动物体受力如图:
N
fmg
开始摩擦力方向向下 , 向下匀加速运动 a=g sin370 +μ g cos370 = 10m/s2
t1=v/a=1s S1=1/2 ×at2 =5m S2=11m
1 秒后,速度达到 10m/s ,摩擦力方向变为向上
N f
mg
a2=g sin370 -μg cos370 = 2 m/s2 物体以初速度 v=10m/s 向下作匀加速运动
S2= vt2+1/2×a2 t22
11=10 t2+1/2×2×t22
t2=1s
∴t=t1+t2=2s
93 年高考:一平板车 , 质量 M=100 千克 , 停在水平路面上 , 车身的平板离地面的高度 h=1.25 米 , 一质量 m=50 千克的小物块置于车的平板上 , 它到车尾端的距离 b=1.00 米 , 与车板间的滑动摩擦系数 =0.20, 如图所示 . 今对平板车施一水平方向的恒力 , 使车向前行驶 , 结果物块从车板上滑落 . 物块刚离开车板的时刻 , 车向前行驶的距离 S0=2.0 米 . 求物块落地时 , 落地点到车尾的水平距离 S, 不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦 . 取 g=10 米 / 秒 2.
解: m 离车前 am =f/m=g=2m/s2
Sm=1/2 am t2 =S0 -b=1m S0=1/2 aM t2 =2m
∴ aM= 2 am =4m/s
smSav mmm /22 smSav MMM /42 aM=(F- mg) / M = F/M - 0.25010 / 100 = F/M – 1 =4 m/s2
m 离车后 aM′ = F/M =5 m/s2
m 平抛 sg
ht 5.0
21 Sm
′ =vm t1 =2×0.5=1m
SM ′ = vMt1 +1/2 aM
′ t1 2=4×0.5+1/2×5×0.25=2.625m
S= SM ′ - Sm
′ =1.625m
例 4 :水平放置的导轨处于垂直轨道平面的匀强磁场中,今从静止起用力拉金属棒 ab ,若拉力为恒力,经 t1 秒 ab 的速度为 v ,加速度为 a1 ,最终速度为 2v, 若拉力的功率恒定,经 t2 秒 ab 的速度为 v ,加速度为 a2 ,最终速度为 2v, 求 a1 和 a2 的关系
B××××××××××
b
a
R
解:拉力为恒力时,
F 安 1
a1
tv 2vF FF 安
最终有 F=F 安 =B2 L2 ×2v/R
a1= (F- B2 L2 v/R) / m=F/m - B2 L2 v / mR= B2 L2 v / mR
拉力的功率恒定:F′= F 安 = P/2v = B2 L2 ×2v/R
∴P/v= 4B2 L2 v/R
a2=( F2′- F 安′ ) / m
= [P/v - B2 L2 v/R]/m= 3B2 L2 v / mR∴ a2 = 3a1
例 5 :由平行金属导轨组成的倾角 30° 的斜面,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度 B= 0.8T. 导轨顶端接有电池和变阻器,电池电动势 = 12V ,内阻不计,如图 . 今在导轨上横放一质量为 0.2kg 、长 0.25m 的金属杆 ab ,已知杆与导轨间的摩擦系为 . 问:电阻 R调节在什么范围内,金属杆可静止在导轨上; 6
3
解:画出金属杆的截面图 , 并分析受力并将重力分解 :
×
mg
NF
f
mgsin30 °=1牛 f=N=0.5牛 F=ILB=BLE/R=2.4/R
若 I 很大 ,F 很大 ,f 向下 , F=f+mgsin30 °=1.5N 2.4/R1=f+ mgsin30 ° = 1.5N R∴ 1=1.6 Ω若 I 很小 ,F 很小 ,f 向上 , F+
f=mgsin30 °=1N
2.4/R2= mgsin30 °- f = 0.5N ∴R2=4.8 Ω
∴电阻 R调节在 1.6 Ω 到 4.8 Ω 范围内,金属杆可静止在导轨上
一航天探测器完成对月的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是: ( )
A. 探测器加速运动时,沿直线向后喷气
B. 探测器加速运动时,竖直向下喷气
C. 探测器匀速运动时,竖直向下喷气
D. 探测器匀速运动时,不需要喷气
02 年上海 7 、
C