2010屆高考物理復(fù)習(xí)強(qiáng)化雙基系列課件15《力與運(yùn)動(dòng)》.ppt

2010屆高考物理復(fù)習(xí) 強(qiáng)化雙基系列課件,15力與運(yùn)動(dòng),思想方法提煉,一、對(duì)力的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí) 1.關(guān)于力的概念.力是物體對(duì)物體的相互作用.這一定義體現(xiàn)了力的物質(zhì)性和相互性.力是矢量. 2.力的效果 （1）力的靜力學(xué)效應(yīng)：力能使物體發(fā)生形變.,思想方法提煉,(2)力的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)： a.瞬時(shí)效應(yīng)：使物體產(chǎn)生加速度F=ma b.時(shí)間積累效應(yīng)：產(chǎn)生沖量I=Ft，使物體的動(dòng)量發(fā)生變化Ft=p c.空間積累效應(yīng)：做功W=Fs，使物體的動(dòng)能發(fā)生變化Ek=W,思想方法提煉,3.物體受力分析的基本方法 （1）確定研究對(duì)象（隔離體、整體）. （2）按照次序畫受力圖，先主動(dòng)力、后被動(dòng)力，先場(chǎng)力、后接觸力. （3）只分析性質(zhì)力，不分析效果力，合力與分力不能同時(shí)分析. （4）結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).是靜止還是運(yùn)動(dòng)，是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng).如物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某點(diǎn)所受合外力的方向一定指向軌跡弧線內(nèi)側(cè)的某個(gè)方向.,思想方法提煉,二、中學(xué)物理中常見的幾種力,思想方法提煉,三、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 1.F=0時(shí)，加速度a=0.靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) F=恒量:F與v在一條直線上勻變速直線運(yùn)動(dòng) F與v不在一條直線上曲線運(yùn)動(dòng)（如平拋運(yùn)動(dòng)） 2.特殊力:F大小恒定，方向與v始終垂直勻速圓周運(yùn)動(dòng) F=-kx簡(jiǎn)諧振動(dòng),思想方法提煉,四、基本理論與應(yīng)用 解題常用的理論主要有：力的合成與分解、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律等.力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系研究的是宏觀低速下物體的運(yùn)動(dòng)，如各種交通運(yùn)輸工具、天體的運(yùn)行、帶電物體在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等都屬于其研究范疇，是中學(xué)物理的重要內(nèi)容，是高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，在高考試題中所占的比重非常大.選擇題、填空題、計(jì)算題等各種類型的試題都有，且常與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、動(dòng)量守恒、功能部分等知識(shí)相結(jié)合.,感悟滲透應(yīng)用,一、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的習(xí)題通常分為兩大類：一類是已知物體的受力情況，求解其運(yùn)動(dòng)情況；另一類是已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求解物體所受的未知力或與力有關(guān)的未知量.在這兩類問(wèn)題中，加速度a都起著橋梁的作用.而對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析是解決這類問(wèn)題的突破口和關(guān)鍵.,感悟滲透應(yīng)用,【例1】如圖1-1所示質(zhì)量M=10kg的木楔靜止于粗糙水平地面上，木楔與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，在木楔的傾角為=30的斜面上，有一質(zhì)量m=1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)滑行路程s=1.4m時(shí)，其速度v=1.4m/s.在這個(gè)過(guò)程中木楔處于靜止?fàn)顟B(tài).求地面對(duì)木楔的摩擦力的大小和方向（取g=10m/s2）.,圖1-1,感悟滲透應(yīng)用,【解析】由于木楔沒(méi)有動(dòng)，不能用公式f=N計(jì)算木楔受到的摩擦力，題中所給出動(dòng)摩擦因數(shù)的已知條件是多余的. 首先要判斷物塊沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)， 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2t-v20=2as 可得其加速度a=v2/2s=0.7m/s2 由于agsin=0.5m/s2，可知物塊受摩擦力作用，,感悟滲透應(yīng)用,物塊和木楔的受力如圖1-2所示：,圖1-2,感悟滲透應(yīng)用,對(duì)物塊，由牛頓第二定律得： mgsin-f1=ma f1=4.3N mgcos-N1=0 N1= N 對(duì)木楔，設(shè)地面對(duì)木楔的摩擦力如圖1-2所示，由平衡條件： f=N1sin-f1cos=0.61N f的結(jié)果為正值，說(shuō)明所設(shè)的方向與圖設(shè)方向相同.,感悟滲透應(yīng)用,【解題回顧】物理習(xí)題的解答，重在對(duì)物理規(guī)律的理解和運(yùn)用，忌生拉硬套公式.對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體，理解物體間相互作用的規(guī)律，正確選取并轉(zhuǎn)移研究對(duì)象，是解題的基本能力要求.本題也可以用整體法求解：對(duì)物塊沿斜向下的加速度分解為水平方向acos和豎直方向asin，其水平方向上的加速度是木楔對(duì)木塊作用力的水平分量產(chǎn)生的，根據(jù)力的相互作用規(guī)律，物塊對(duì)木楔的水平方向的作用力也是macos，再根據(jù)木楔靜止的現(xiàn)象，由平衡條件，得地面對(duì)木楔的摩擦力一定是macos=0.61N.,感悟滲透應(yīng)用,二、臨界狀態(tài)的求解 臨界狀態(tài)的問(wèn)題經(jīng)常和最大值、最小值聯(lián)系在一起，它需要在給定的物理情境中求解某些物理量的上限或下限，有時(shí)它與數(shù)學(xué)上的極值問(wèn)題相類似.但有些問(wèn)題只能從物理概念、規(guī)律的約束來(lái)求解，研究處理這類問(wèn)題的關(guān)鍵是：（1）要能分析出臨界狀態(tài)的由來(lái).（2）要能抓住處于臨界狀態(tài)時(shí)物體的受力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征.,感悟滲透應(yīng)用,【例2】如圖1-3，在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)中，有一個(gè)傾角為且足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平向外，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向豎直向上.有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球靜止在斜面頂端，這時(shí)小球?qū)π泵娴膲毫η『脼?.若迅速把電場(chǎng)方向改為豎直向下時(shí)，小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn)？所用時(shí)間是多少？,圖1-3,感悟滲透應(yīng)用,【解析】開始電場(chǎng)方向向上時(shí)小球受重力和電場(chǎng)力兩個(gè)力作用，mg=qE，得電場(chǎng)強(qiáng)度E=mg/q. 當(dāng)電場(chǎng)方向向下，小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)小球受力如圖1-4，在離開斜面之前小球垂直于斜面方向的加速度為0.,圖1-4,感悟滲透應(yīng)用,4mgcos+qEcos=Bqv+N，即2mgcos=Bqv+N 隨v的變大小球?qū)π泵娴膲毫在變小，當(dāng)增大到某個(gè)值時(shí)壓力為0，超過(guò)這個(gè)值后，小球?qū)㈦x開斜面做曲線運(yùn)動(dòng). 沿斜面方向小球受到的合力F=mgsin=qEsin =2mgsin為恒力，所以小球在離開斜面前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)a=F/m=2gsin.,感悟滲透應(yīng)用,其臨界條件是2mgcos=Bqv，得即將離開斜面時(shí)的速度v=2mgcos/Bq. 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2as，得到在斜面上滑行的距離為s=m2gcos2/(B2q2sin) 再根據(jù)v=at得運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t=v/a=mtan/Bq.,感悟滲透應(yīng)用,【解題回顧】本題的關(guān)鍵有三點(diǎn)：（1）正確理解各種力的特點(diǎn)，如勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力是恒力，洛倫茲力隨速度而變化，彈力是被動(dòng)力等.（2）分析出小球離開斜面時(shí)臨界狀態(tài)，求出臨界點(diǎn)的速度.（3）掌握運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，判斷出小球在離開斜面前做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng).下滑距離的求解也可以用動(dòng)能定理求解，以加強(qiáng)對(duì)各種力的理解.,感悟滲透應(yīng)用,【例3】如圖1-5所示，一平直的傳送帶以v=2m/s的速度勻速運(yùn)行，傳送帶把A處的工件運(yùn)送到B處.A、B相距L=10m.從A處把工件無(wú)初速度地放到傳送帶上，經(jīng)過(guò)時(shí)間t=6s傳送到B處，欲用最短的時(shí)間把工件從A處傳送到B處，求傳送帶的運(yùn)行速度至少多大？,如圖1-5,感悟滲透應(yīng)用,【解析】A物體無(wú)初速度放上傳送帶以后，物體將在摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)長(zhǎng)/tv/2,這表明物體從A到B先做勻加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng).設(shè)物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a，加速的時(shí)間為t1，相對(duì)地面通過(guò)的位移為s，則有v=at1，s=1/2at21，s+v(t-t1)=L. 數(shù)值代入得a=1m/s2 要使工件從A到B的時(shí)間最短，須使物體始終做勻加速運(yùn)動(dòng)，至B點(diǎn)時(shí)速度為運(yùn)送時(shí)間最短所對(duì)應(yīng)的皮帶運(yùn)行的最小速度. 由v2=2aL，v=,感悟滲透應(yīng)用,【解題回顧】對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的習(xí)題，正確判斷物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程至關(guān)重要.工件在皮帶上的運(yùn)動(dòng)可能是一直做勻加速運(yùn)動(dòng)、也可能是先勻加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵是要判斷這一臨界點(diǎn)是否會(huì)出現(xiàn).在求皮帶運(yùn)行速度的最小值時(shí)，也可以用數(shù)學(xué)方法求解：設(shè)皮帶的速度為v，物體加速的時(shí)間為t1，勻速的時(shí)間為t2，則L=（v/2）t1+vt2，而t1=v/a.t2=t-t1，得t=L/v+v/2a.由于L/v與v/2a的積為常數(shù)，當(dāng)兩者相等時(shí)其積為最大值，得v= 時(shí)t有最小值.由此看出，求物理極值，可以用數(shù)學(xué)方法也可以采用物理方法.但一般而言，用物理方法比較簡(jiǎn)明.,感悟滲透應(yīng)用,三、在生產(chǎn)、生活中的運(yùn)用. 高考制度的改革，不僅是考試形式的變化，更是高考內(nèi)容的全面革新，其根本的核心是不僅要讓學(xué)生掌握知識(shí)本身，更要讓學(xué)生知道這些知識(shí)能解決哪些實(shí)際問(wèn)題，因而新的高考試題十分強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用的考查.,感悟滲透應(yīng)用,【例4】?jī)蓚€(gè)人要將質(zhì)量M=1000kg的小車沿一小型鐵軌推上長(zhǎng)L=5m，高h(yuǎn)=1m的斜坡頂端，如圖1-6所示.已知車在任何情況下所受的摩擦阻力恒為車重的0.12倍，兩人能發(fā)揮的最大推力各為800N.在不允許使用別的工具的情況下，兩人能否將車剛好推到坡頂？如果能，應(yīng)如何辦？（g取10m/s2）,圖1-6,感悟滲透應(yīng)用,【解析】由于推車沿斜坡向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，車所受阻力大于兩個(gè)人的推力之和. 即f1=Mgh/L+Mg=3.2103NF=1600N 所以不能從靜止開始直接沿斜面將小車推到坡頂. 但因小車在水平面所受阻力小于兩人的推力之和，即f2=Mg=1200N1600N,感悟滲透應(yīng)用,故可先在水平面上加速推一段距離后再上斜坡.小車在水平面的加速度為 a1=(F-f1)/M=0.4m/s2 在斜坡上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度為 a2=(F-f2)/M=-1.6m/s2 設(shè)小車在水平面上運(yùn)行的位移為s到達(dá)斜面底端的速度為v. 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2a1s=v2=-2a2L 解得s=20m.即兩人先在水平面上推20m后，再推上斜坡，則剛好能把小車推到坡頂.,感悟滲透應(yīng)用,【解題回顧】本題的設(shè)問(wèn)，只有經(jīng)過(guò)深入思考，通過(guò)對(duì)物理情境的變換才能得以解決.由此可知，對(duì)聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題應(yīng)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行具體分析.不能機(jī)械地套用某種類型.這樣才能切實(shí)有效地提高解題能力.另外，本題屬半開放型試題，即沒(méi)有提供具體的方法，需要同學(xué)自己想出辦法，如果題中沒(méi)有沿鐵軌這一條件限制，還可以提出其他一些辦法，如在斜面上沿斜線推等.,感悟滲透應(yīng)用,四、曲線運(yùn)動(dòng). 當(dāng)物體受到的合力的方向與速度的方向不在一條直線上時(shí)，物體就要做曲線運(yùn)動(dòng).中學(xué)物理能解決的曲線運(yùn)動(dòng)的習(xí)題主要有兩種情形：一種是平拋運(yùn)動(dòng)，一種是圓周運(yùn)動(dòng).平拋運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題重點(diǎn)是掌握力及運(yùn)動(dòng)的合成與分解.圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題重點(diǎn)是向心力的來(lái)源和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.,感悟滲透應(yīng)用,【例5】在光滑水平面上有一質(zhì)量m=1.010-3kg，電量q=1.010-10C的帶正電小球，靜止在O點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，在該水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系Oxy，如圖1-7所示.,圖1-7,感悟滲透應(yīng)用,現(xiàn)突然加一沿x軸正方向、場(chǎng)強(qiáng)大小為E=2.0106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1.0s，所加電場(chǎng)突然變?yōu)檠貀軸正方向，場(chǎng)強(qiáng)大小仍為E=2.0106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)1.0s所加電場(chǎng)又突然變?yōu)榱硪粋€(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng).使小球在此電場(chǎng)作用下經(jīng)1.0s速度變?yōu)?.求速度為0時(shí)小球的位置.,感悟滲透應(yīng)用,【解析】由牛頓定律可知小球的加速度 a=qE/m=0.20m/s2. 當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向時(shí)，經(jīng)1.0s小球的速度大小為vx=at=0.201.0=0.20m/s（方向沿x軸方向） 小球沿x軸方向移動(dòng)的距離為x1=at2/2=0.10m. 在第2s內(nèi)，電場(chǎng)方向y軸正方向，x方向不再受力， 所以第2s內(nèi)小球在x方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在y方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)（類似平拋運(yùn)動(dòng)）,感悟滲透應(yīng)用,沿y方向的距離:y=at2/2=0.10m. 沿x方向的距離:x2=vxt=0.21.0=0.20m. 第2s未在y方向分速度為: vy=at=0.201.0=0.20m/s 由上可知，此時(shí)小球運(yùn)動(dòng)方向與x軸成45角，要使小球速度變?yōu)?，則在第3s內(nèi)所加電場(chǎng)方向必須與此方向相反，即指向第三象限，與x軸成225角.,感悟滲透應(yīng)用,在第3s內(nèi)，設(shè)在電場(chǎng)作用下小球加速度的x分量和y方向分量分別為ax、ay，則 ax=vx/t=0.2m/s2， ay=vy/t=0.20m/s2； 在第3s未，小球到達(dá)的位置坐標(biāo)為 x3=x1+x2+vxt-axt2/2=0.40m， y3=y+vyt-ayt2/2=0.20m.,感悟滲透應(yīng)用,【解題回顧】學(xué)好物理要有一定的空間想像力，要分析、想象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡.作圖可以化抽象為具體，提高解題成功率.本題小球的運(yùn)動(dòng)情景如圖.,感悟滲透應(yīng)用,【例6】如圖1-8所示，有一質(zhì)量為m的小球P與穿過(guò)光滑水平板上小孔O的輕繩相連，用手拉著繩子另一端，使小球在水平板上繞O點(diǎn)做半徑為a、角速度為的勻速圓周運(yùn)動(dòng).,圖1-8,感悟滲透應(yīng)用,求：（1）此時(shí)繩上的拉力有多大？ （2）若將繩子從此狀態(tài)迅速放松，后又拉直，使小球繞O做半徑為b的勻速圓周運(yùn)動(dòng).從放松到拉直這段過(guò)程經(jīng)歷了多長(zhǎng)時(shí)間？ （3）小球做半徑為b的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子上的拉力又是多大？,感悟滲透應(yīng)用,【解析】（1）繩子上的拉力提供小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故有：F=m2a （2）松手后繩子上的拉力消失，小球?qū)乃墒謺r(shí)的位置沿圓周的切線方向，在光滑的水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)繩在水平板上長(zhǎng)為b時(shí)，繩又被拉緊.在這段勻速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中小球運(yùn)動(dòng)的距離為 s= ， 如圖圖1-9所示 故t=s/v=,圖1-9,感悟滲透應(yīng)用,（3）將剛拉緊繩時(shí)的速度分解為沿繩子的分量和垂直于繩子的分量.在繩被拉緊的短暫過(guò)程中，球損失了沿繩的分速度，保留著垂直于繩的分速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng).被保留的速度的大小為： v1=va/b=a2/b. 所以繩子后來(lái)的拉力為： F=mv21/b=m2a4/b3.,感悟滲透應(yīng)用,【解題回顧】此題難在第3問(wèn)，注意物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的突變點(diǎn)，理解公式F=mv2/R中的v是垂直于半徑、沿切線方向的速度.,感悟滲透應(yīng)用,五、圖像的運(yùn)用 【例7】如圖1-10所示，一對(duì)平行光滑軌道設(shè)置在水平面上，兩軌道間距L=0.20m，電阻R=1.0；,圖1-10,感悟滲透應(yīng)用,有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整