2高中物理力学复习专题.docx
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2高中物理力学复习专题
物理力学复习
力学复习
(一)
包括力的概念、力的分类、力的合成与分解、受力分析的方法、共点力作用下力的平衡等。
[知识要点复习]
1.力的概念:
力是物体对物体的作用
(1)力不能脱离物体独立存在(力的性质)
(2)力的相互性、受力物体和施力物体总是成对出现,施力物体也是受力物体。
(3)力是矢量,既有大小,又有方向,可以用“力的图示”形象表示。
(4)力的效果:
使物体发生形变或改变其运动状态。
2.重力
(1)产生:
由于地球的吸引而产生。
(2)大小:
G=mg,g一般取9.8m/s2,粗略计算中可认为g=10m/s2,地球上不同位置g值一般有微小差异,一般的g值在两极比在赤道处大,在地势低处比地势高处大。
(3)方向:
竖直向下
3.弹力
(1)产生条件:
“直接接触”+“弹性形变”
(2)弹力的方向:
由物体发生形变方向判断:
绳沿绳的方向,支持力和压力都垂直于支持面(或被压面),若支持面是曲面时则垂直于切线方向。
(3)弹力的大小
一般的弹力与弹性形变的程度有关,形变越大,弹力越大,具体大小由运动情况判断;
弹簧弹力的大小:
f=kx;k是劲度系数,单位N/m,x是弹簧形变量的长度。
4.摩擦力
(1)产生条件:
“相互接触且有弹力”+“接触面粗糙”+“有相运动或相对运动趋势”。
(2)摩擦力的方向
a.滑动摩擦力的方向:
沿着接触面与物体的相对滑动方向相反。
[注意相对运动(以相互作用的另一物体为参照物)和运动(以地面为参照物)的不同]
b.静摩擦力的方向:
沿着接触面与物体的相对运动趋势方向相反。
(3)摩擦力的大小
a.滑动摩擦力的大小f=μN,μ是滑动摩擦系数,仅与材料、接触面的粗糙程度有关,无单位。
N是正压力,它不一定等于重力。
b.静摩擦力的大小0<f≤fm,fm与正压力成正比,在正压力一定时fm是一定值,它比同样正压力下的滑动摩擦力大,粗略运算中可以认为相等;静摩擦力的大小可以根据平衡条件或牛顿定律进行计算。
5.合力与分力,一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,那几个力就叫做这个力的分力,由于合力与分力产生的效果相同,一般情况下合力与分力可以相互替代。
6.力的合成与分解
求几个力的合力叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解。
运算法则:
平行四边形法则,见图(A),用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,那么这两个邻边之间的对角线就表示合力F的大小和方向。
三角形定则:
求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段首尾相接地画出,见图(B),把F1、F2的另外两端连接起来,则此连线就表示合力F的大小、方向。
三角形定则是平行四边形定则的简化,本质相同。
正交分解法,这是求多个力的合力常用的方法,根据平行四边形定则,把每一个力都分解到互相垂直的两个方向上,分别求这两个方向上的力的代数和Fx,Fy,然后再求合力。
7.共点力
a.共点力,几个力作用于同一点或它们的延长线交于同一点,这几个力就叫共点力。
b.共点力作用下物体的平衡条件:
当共点力的合力为零时,物体处于平衡状态(静止、匀速运动或匀速转动)
【例题分析】
例1.如图1所示,劲度系数为k2的轻质弹簧,竖直放在桌面上,上面压一质量为m的物块,另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面,其下端与物块上表面连接在一起,要想使物块在静止时,下面弹簧承受物重的2/3,应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多大的距离?
例2.如图3示,在平直公路上,有一辆汽车,车上有一木箱,试判断下列情况中,木箱所受摩擦力的方向。
(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动);
(2)汽车刹车时(二者无相对滑动);
(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动);
(4)汽车刹车,木箱在车上向前滑动时;
(5)汽车在匀速过程中突然加速,木箱在车上滑动时。
例3.将已知力F分解为F1、F2两个分力,如果已知F1的大小及F2与F的夹角为θ<90°,那么当F2有一个解、两个解时,F1分别满足的条件为___________。
例4.如图5所示,小车M在恒力作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断( )
A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用
B.若地面粗糙,则小车可能受三个力作用
C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力作用
D.若小车做加速运动,则小车可能受三个力作用
例5.重为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为μ,一人欲用最小的作用力F使木块做匀速运动,则此最小作用力的大小和方向应如何?
例6.固定在水平面上的光滑半球,半径为R,球心O的正上方固定一个小定滑轮,细线一端拴一小球,置于半球面上的A点,另一端绕过定滑轮,如图8所示,现缓慢地将小球从A点拉到B点,则此过程中,小球对半球的压力大小N、细线的拉力大小T的变化情况是( )
A.N变大,T不变 B.N变小,T变大
C.N不变,T变小 D.N变大,T变小
【模拟试题】
1.如图9所示,A、B、C三个物体叠放在桌面上,在A的上面再加一个作用力F,则C物体受到竖直向下的作用力除了自身的重力之外还有( )
A.1个力 B.2个力 C.3个力 D.4个力
2.如图10所示,质量为m的小物块P位于倾角为
的粗糙斜面上,斜面固定在水平面上,水平力F作用在物块P上,F的大小等于mg,物块P静止不动,下列关于物块P受力的说法中正确的是( )
A.P受4个力的作用,斜面对P的支持力N与F的合力方向为垂直于斜面向上
B.P受4个力的作用,N与F的合力方向为垂直于水平面向上
C.P受3个力的作用,N与F的合力方向为垂直于斜面向上
D.P受3个力的作用,N与F的合力方向为垂直于水平面向上
3.大小不同的在同一平面上的三个共点力,同时作用在一个物体上,以下各组中,能使物体平衡的一组是( )
A.3N,4N,8N B.2N,6N,7N
C.4N,7N,12N D.4N,5N,10N
4.有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑,AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图11),现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是( )
A.N不变,T变大 B.N不变,T变小
C.N变大,T变大 D.N变大,T变小
5.如图12所示,一球被竖直光滑挡板挡在光滑斜面上处于静止状态,现缓慢转动挡板,直至挡板水平,则在此过程中,球对挡板的压力_________,球对斜面的压力_________。
(均填如何变化)
6.如图13所示,物体M处于静止状态,三条绳的拉力之比F1:
F2:
F3=_______。
7.如图14所示,一个重G=100N的粗细均匀的圆柱体,放在
的V型槽上,其角平分线沿竖直方向,若球与两接触面的
,则沿圆柱体轴线方向的水平拉力F=_____N时,圆柱体沿槽做匀速运动。
8.如图15所示,木块重60N,放在倾角
的斜面上,用
的水平力推木块,木块恰能沿斜面匀速下滑,求
(1)木块与斜面间的摩擦力大小;
(2)木块与斜面间的动摩擦因数。
(
)
力学复习
(二)
内容:
直线运动、曲线运动(主要是平抛运动和圆周运动)、牛顿运动定律等。
[知识要点复习]
1.位移(s):
描述质点位置改变的物理量,是矢量,方向由初位置指向末位置,大小是从初位置到末位置的直线长度。
2.速度(v):
描述物体运动快慢和方向的物理量,是矢量。
做变速直线运动的物体,在某段时间内的位移与这段时间的比值叫做这段时间内平均速度。
它只能粗略描述物体做变速运动的快慢。
瞬时速度(v):
运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,瞬时速度的大小叫速率,是标量。
3.加速度(a):
描述物体速度变化快慢的物理量,它的大小等于
矢量,单位m/s2。
4.路程(L):
物体运动轨迹的长度,是标量。
5.匀速直线运动的规律及图像
(1)速度大小、方向不变
(2)图象
6.匀变速直线运动的规律
(1)加速度a的大小、方向不变
(2)图像
7.自由落体运动
只在重力作用下,物体从静止开始的自由运动。
8.牛顿第一运动定律
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,这叫牛顿第一运动定律。
惯性:
物体保持原匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动情况无关;惯性的大小由物体的质量决定,质量大,惯性大。
9.牛顿第二运动定律
物体加速度的大小与所受合外力成正比,与物体质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。
10.牛顿第三运动定律
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,作用在一条直线上。
作用力与反作用力大小相等,性质相同,同时产生,同时消失,方向不同、作用在两个不同且相互作用的物体上,可概括为“三同,两不同”。
11.超重与失重:
当系统具有竖直向上的加速度时,物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于其重力的现象叫超重;当系统具有竖直向下的加速度时,物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于其重力的现象叫失重。
12.曲线运动的条件
物体所受合外力的方向与它速度方向不在同一直线,即加速度方向与速度方向不在同一直线。
若用θ表示加速度a与速度v0的夹角,则有:
0°<θ<90°,物体做速率变大的曲线运动;θ=90°时,物体做速率不变的曲线运动;90°<θ<180°时,物体做速率减小的曲线运动。
13.运动的合成与分解
(1)合运动与分运动的关系
a.等时性:
合运动与分运动经历的时间相等;
b.独立性:
一个物体同时参与了几个分运动,各分运动独立进行,不受其它分运动的影响。
c.等效性:
各分运动叠加起来与合运动规律有完全相同的效果。
(2)运动的合成与分解的运算法则
遵从平行四边形定则,运动的合成与分解是指位移、速度、加速度的合成与分解。
(3)运动分解的原则
根据运动的实际效果分解或正交分解。
14.平抛运动的规律和特点:
(1)定义:
只在重力作用下,将物体水平抛出所做的运动;
(2)特点:
a.加速度为g的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线。
b.可分解成水平方向的匀速直线运动,速度大小等于平抛的初速度;和竖直方向的自由落体运动。
c.速度的变化量必沿竖直方向,且有Δv=gΔt。
15.描述圆周运动的物理量及其关系
(3)转速(n),单位时间内转过的圈数,单位转/分钟(r/min)。
(4)周期与频率,物体绕圆周一圈所需时间叫周期,用T表示;单位时间内物体所做圆周运动的次数,用f表示,单位Hz,它与周期成倒数关系。
(5)这几个物理量之间的关系:
16.圆周运动中向心力的特点
(1)匀速圆周运动中:
合外力提供向心力,大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心,所以匀速圆周运动是变加速度运动。
(2)变速圆周运动,合外力沿半径方向的分力提供向心力,使物体产生向心加速度,改变速度的方向,合外力沿轨道切线方向的分力,使物体产生切向加速度,改变速度的大小,合外力不仅大小随时间改变,其方向也不沿半径指向圆心。
【例题分析】
例1.一艘小艇从河岸的A处出发渡河,小艇保持与河岸垂直方向行驶,经过10分钟到达正对岸下游120m的C处,如图1所示,如果小艇保持原来的速度逆水斜向上游与河岸成α角方向行驶,则经过12.5分钟恰好到达正对岸的B处,求河的宽度。
例2.质量为m=0.10kg的小钢球以v0=10m/s的水平速度抛出,下落h=5.0m时撞击一钢板,撞后速度恰好反向,则钢板与水平面的夹角θ=________。
(取g=10m/s2)(见图3)
例3.质量M=80kg的长木板放在水平光滑的平面上,在水平恒力F=11N作用下由静止开始向右运动,如图5所示,当速度达到1m/s时,将质量m=4kg的物块轻轻放到木板的右端,已知物块与木板间动摩擦因数μ=0.2,
(1)求物体经多少时间与木板保持相对静止?
(2)在这一时间内,物块在木板上滑行的距离多大?
(3)物块与木板相对静止后,物块受到的摩擦力多大?
【模拟试题】
1.如图8所示,为了测定某辆轿车在平直路上起动时的加速度(轿车起动时的运动可以近似看作匀加速运动),某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片(如图8),如果拍摄时每隔2s曝光一次,轿车车身总长为4.5m,那么这辆轿车的加速度约为( )
A.
B.
C.
D.
图8
2.某同学在测定匀变速运动的加速度时,得到了几条较为理想的纸带,已知每条纸带上每5个点取一个计数点,即两计数点之间的时间间隔为0.1s,依打点先后编为0,1,2,3,4,5,由于不小心,纸带被撕断了,如图9所示,请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答(填字母)。
(1)在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该是_______。
(2)打纸带A时,物体的加速度大小是________m/s2。
图9
3.一倾角为
的斜面上放一木块,木块上固定一支架,支架末端用丝线悬挂一小球,木块在斜面上下滑时,小球与滑块相对静止共同运动。
当细线
(1)沿竖直方向;
(2)与斜面方向垂直;
(2)沿水平方向。
求上述三种情况下滑块下滑的加速度及丝线拉力,设丝线拉力为T,滑块质量为m。
(见图10)
图10
4.某种类型的飞机起飞滑行时,从静止开始做匀加速运动,加速度大小为4.0m/s2,飞机速度达到80m/s时离开地面升空。
如果在飞机达到起飞速度时,突然接到命令停止起飞,飞行员立即使飞机紧急制动,飞机做匀减速运动,加速度的大小为5.0m/s2,请你为该类型的飞机设计一条跑道,使在这种特殊的情况下飞机停止起飞而不滑出跑道,你设计的跑道长度至少要多长?
5.如图11甲、乙所示,图中细线均不可伸长,物体均处于平衡状态,如果突然把两水平细线剪断,求剪断瞬间小球A、B加速度各为多少?
(
角已知)
图11
6.如图12所示,质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上,小车沿斜面无摩擦地向下运动,现观察到物体在磅秤上读数只有600N,则斜面的倾角
为多少?
物体对磅秤的静摩擦力为多少?
图12
7.如图13所示,水平地面上有两块完全相同的木块AB,在水平推力F作用下运动,用
代表A、B间的相互作用力( )
图13
8.皮带传送机的皮带与水平方向的夹角为
,如图14所示,将质量为m的小物块放在皮带传送机上,随皮带一起向下以加速度a做匀加速直线运动,则( )
A.物块受到的支持力的方向一定垂直于皮带指向物块
B.物块受到的静摩擦力的方向一定沿皮带斜向下
C.物块受到的静摩擦力的大小可能等于
D.物块受到的重力和摩擦力的合力的方向一定沿斜面方向
图14
9.如图15所示,临界角C为
的液面上有一点光源S发出一束光垂直入射到水平放置于液体中且距液面为d的平面镜M上。
当平面镜M绕垂直过中心O的轴以角速度
做逆时针匀速转动时,观察者发现水面上有一光斑掠过,则观察者们观察到的光斑在水面上掠过的最大速度为多少?
图15
10.一排球场总长为18m,设网高2m,运动员站在离网3m线上正对网前跳起将球水平击出
(1)设击球点的高度为2.5m,试问击球的速度在什么范围内才能使球既不触网也不越界。
(2)若击球点的高度小于某个值,那么无论水平击球的速度多大,球不是触网就是越界,试求出这个高度。
力学复习(三)
内容:
功、功率,动能、动能定理,势能,机械能守恒定律,验证机械能守恒定律。
[知识要点复习]
1.功
(1)定义:
力与物体位移的矢量之积叫这个力的功。
(2)功是标量,没有方向,但有正负
2.功率
(1)平均功率:
表示力在一段时间平均做功的快慢。
(2)瞬时功率:
表示力在某瞬间或某一位置做功的快慢。
4.动能定理:
(1)内容:
外力对物体做的总功(代数和)等于物体动能的变化。
5.势能
(1)重力势能:
EP=mgh,h是物体重心到零势能面的高度差。
重力势能是物体与地球共有的,其大小与零势能面的选取有关。
重力势能是标量,但有“正”,“负”值,正值表示物体重心在零势能面以上,负值表示物体重心在零势能面以下。
重力对物体做多少正功,物体的重力势能就减少多少;反之,重力对物体做多少负功,物体的重力势能就会增加多少,即
(2)弹性势能:
物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。
6.机械能守恒
(1)内容:
在只有重力(或系统内弹力)做功的情形下,物体的重力势能(或弹性势能)和动能发生相互转化,但总的机械能保持不变。
(2)机械能守恒的成立条件:
第一,只有重力做功;
第二,只有弹簧弹力做功;
第三,重力,弹簧弹力都做功,三个条件中满足任何一个都可以。
【例题分析】
例1.汽车发动机的功率为60kW,若其总质量为5t,在水平路面上行驶时,所受阻力恒定为5.0×103N。
试求:
(1)汽车所能达到的最大速度。
(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动,这一过程能维持多长时间?
例2.人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液,正常人血压(可看做心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104Pa,心跳约每分钟70次,据此估测心脏工作的平均功率约为_________W。
例3.如图1所示,物体在离斜面底端4m处由静止滑下,若动摩擦因数均为0.5,斜面倾角37°,斜面与平面间由一小段圆弧连接,求物体能在水平面上滑行多远。
例4.如图4所示,质量都为m的A、B两环用细线相连后分别套在光滑细杆OP和竖直光滑细杆OQ上,线长L=0.4m,将线拉直后使A和B在同一高度上都由静止释放,当运动到使细线与水平面成30°角时,A和B的速度分别为vA和vB,求vA和vB的大小。
【模拟试题】
1.如图7所示,一块长板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力拉B,由于A、B间摩擦力的作用,A将在B上滑动,以地面为参照物,A、B都向前移动一段距离,在此过程中( )
A.外力F做的功等于A和B动能的增量
B.B对A的摩擦力做的功,等于A的动能的增量
C.A对B的摩擦力所做的功,等于B对A的摩擦力所做的功
D.外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
2.质量为m的物体从带有光滑半圆轨道的槽体的A点由静止下滑,A、B等高,如图9所示。
关于物体m的运动,下面说法正确的是( )
A.若槽体固定,则m可滑至B点
B.若槽体可无摩擦滑动,则m不能滑到B点
C.若m下滑时槽体可滑动,但底面有摩擦,m不能滑至B点
D.以上都不对
3.将一物体以速度v从地面竖直上抛,当物体运动到某高度时,它的动能恰为重力势能的一半,不计空气阻力,则这个高度为( )
A.
B.
C.
D.
4.从空中某处平抛一个物体,不计空气阻力,物体落地时,末速度与水平方向的夹角为
。
取地面物体重力势能为零,则物体抛出时,其动能与重力势能之比为( )
A.
B.
C.
D.
5.质量为
的汽车,发动机输出功率为
,在水平公路上能达到的最大速度为15m/s,当汽车的速度为10m/s时,其加速度为_________
。
6.质量为
的汽车,由静止开始沿平直公路行驶,当速度达到一定值后,关闭发动机滑行,速度图像如图10所示,则在汽车行驶的整个过程中,发动机做功为________;汽车克服摩擦力做功为________。
7.在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度
,测得所用的重物的质量为1.00kg。
实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。
根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量为________J,动能的增加量等于________J(取3位有效数字)。
8.某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时,不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了,剩下的一段纸带上各点间的距离,他测出并标在纸带上,如图12所示,已知打点计时器的周期为0.02s,重力加速度为
。
(1)利用纸带说明:
重锤(质量为mkg)通过对应于2、5两点的过程中的机械能守恒。
_______________________________________________________________________
(2)说明为什么得到的结果是重锤重力势能的减小量
,稍大于重锤动能的增加量
_____________。
9.质量为M的机车,牵引质量为m的车厢在水平轨道上匀速前进,某时刻车厢与机车脱钩,机车在行驶L路程后,司机才发现车厢脱钩,便立即关闭发动机让机车自然滑行,该机车与车厢运动中所受阻力都是其车重的k倍,且恒定不变,
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