高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計時第9天三種性質(zhì)力和牛頓運(yùn)動定律教師用書

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倒計時第9天　三種性質(zhì)力和牛頓運(yùn)動定律 A．主干回顧 B．精要檢索 一、三種性質(zhì)力 1．重力：(1)重力是萬有引力的分力． (2)重力的大小(G＝mg)取決于m和g，與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)． 2．彈力 大小 彈簧 F＝kx 面、繩、桿 由平衡條件或動力學(xué)規(guī)律求解 方向 繩 沿繩指向繩收縮的方向 桿 “活桿”必沿桿方向，“死桿”不一定沿桿方向 面 垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體 3.摩擦力 (1)滑動摩擦力F＝μFN，式中壓力FN一般情況下不等于重力，滑動摩擦力的大小與速度無關(guān)． (2)靜摩擦力大小和方向隨運(yùn)動狀態(tài)及外力情況而變化，與壓力FN無關(guān)．靜摩擦力的大小范圍：0≤F≤Fmax，其中最大靜摩擦力Fmax與壓力FN成正比． 4．共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件 合力為零，即F合＝0.力沿任意方向分力的合力都為零，即Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0.解答三個共點(diǎn)力作用下物體平衡的基本思路是合成法和分解法. 方法 步驟 合成法 對物體進(jìn)行受力分析，并畫出受力分析圖．將所受的其中兩個力應(yīng)用平行四邊形定則合成為一個等效力，由平衡條件可知該等效力一定與第三個力大小相等、方向相反. 分解法 對物體受力分析，畫出受力分析圖，將其中一個力應(yīng)用平行四邊形定則分解到另兩個力的反方向，由平衡條件可知，這兩個分力一定分別與另兩個力等大反向. 二、牛頓運(yùn)動定律 1．牛頓三大定律的意義 (1)牛頓第一定律：揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系：力不是維持物體速度(運(yùn)動狀態(tài))的原因，而是改變物體速度的原因． (2)牛頓第二定律 ①公式：a＝. ②意義：力的作用效果是使物體產(chǎn)生加速度，力和加速度是瞬時對應(yīng)關(guān)系． (3)牛頓第三定律 ①表達(dá)式：F1＝－F2. ②意義：明確了物體之間作用力與反作用力的關(guān)系． 2．超重與失重 (1)超重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受的重力．原因：物體有向上的加速度． (2)失重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受的重力．原因：物體有向下的加速度． (3)完全失重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?為零．原因：物體有向下的加速度且大小為重力加速度g. 三、規(guī)律方法 1．處理平衡問題的基本思路 確定平衡狀態(tài)(加速度為零)→巧選研究對象(整體法或隔離法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作討論． 2．常用的方法 (1)在判斷彈力或摩擦力是否存在以及確定方向時常用假設(shè)法． (2)求解平衡問題時常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、圖解法等． 3．電磁場中的平衡 (1)帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件，只是要注意準(zhǔn)確分析場力——電場力、安培力或洛倫茲力． (2)如果帶電粒子在重力場、電場和磁場三者組成的復(fù)合場中做直線運(yùn)動，則一定是勻速直線運(yùn)動，因?yàn)镕洛⊥v. 4．(1)動力學(xué)的兩類基本問題的處理思路  (2)解答動力學(xué)問題的兩個關(guān)鍵點(diǎn) ①做好物體的受力分析和物體的運(yùn)動過程分析，抓住加速度這一關(guān)鍵的物理量． ②尋找多過程運(yùn)動問題中各過程間的相互關(guān)系．如第一過程的末速度就是下一個過程的初速度，找出各過程間的位移關(guān)系． C．考前熱身 1．如圖1所示，一直桿傾斜固定，并與水平方向成30的夾角．直桿上套有一質(zhì)量為0.5 kg的圓環(huán)，圓環(huán)與輕彈簧相連，在輕彈簧上端施加一豎直向上、大小為F＝7 N的力，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知直桿與圓環(huán)之間的動摩擦因數(shù)為0.7，g取10 m/s2.下列說法正確的是 (　　) 圖1 A．圓環(huán)受到直桿的彈力，方向垂直直桿向上 B．圓環(huán)受到直桿的摩擦力，方向沿直桿向上 C．圓環(huán)受到直桿的摩擦力大小等于1 N D．圓環(huán)受到直桿的彈力大小等于 N C　[對圓環(huán)受力分析，圓環(huán)受到向上的拉力、重力、垂直直桿向下的彈力與沿直桿向下的靜摩擦力，如圖所示，將靜摩擦力與彈力進(jìn)行合成，設(shè)其合力為F合，根據(jù)平衡條件，有F合＋G＝F，解得F合＝2 N，豎直向下．根據(jù)幾何關(guān)系，有F合sin 30＝f，F(xiàn)合cos 30＝N，解得f＝1 N，N＝ N，選項(xiàng)C正確．] 2. (多選)如圖2所示．一個物體質(zhì)量為m，在高出水面H處由靜止下落，落入水中后豎直向下運(yùn)動h距離后速度減為零．物體在水中運(yùn)動時，除受重力外，還受水的浮力和阻力．已知物體在水中所受浮力是其重力的倍，重力加速度為g，假設(shè)水的阻力恒定，空氣阻力不計．則下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37162093】 圖2 A．水的阻力做功為mg(H＋h) B．水的阻力做功為mgh C．物體入水前瞬間的速度為 D．物體在水中運(yùn)動時所受阻力大小為mg CD　[下落全過程中，由動能定理得mg(H＋h)＋W?。玏阻＝0，解得W阻＝－mg(H＋h)－W?。剑璵g(H＋h)＋mgh，A和B錯誤． 入水前運(yùn)動，由運(yùn)動規(guī)律知v2＝2gH，解得v＝?、?，故C正確． 物體在水中運(yùn)動受重力、浮力F浮和阻力F阻，由牛頓第二定律得F?。獸阻－mg＝ma　② 由運(yùn)動規(guī)律得v2＝2ah?、? 由題意知F浮＝mg?、? 聯(lián)立①②③④式解得F阻＝mg，故D正確．] 3．如圖3所示，某物體自空間O點(diǎn)以水平初速度v0拋出，落在地面上的A點(diǎn)，其軌跡為一拋物線．現(xiàn)仿此拋物線制作一個光滑滑道并固定在與OA完全重合的位置上，然后將此物體從O點(diǎn)由靜止釋放，受微小擾動而沿此滑道滑下，在下滑過程中物體未脫離滑道．P為滑道上一點(diǎn)，OP連線與豎直方向成45角，則此物體(　　) 圖3 A．由O點(diǎn)運(yùn)動至P點(diǎn)的時間為 B．物體經(jīng)過P點(diǎn)時，速度的水平分量為v0 C．物體經(jīng)過P點(diǎn)時，速度的豎直分量為v0 D．物體經(jīng)過P點(diǎn)時，速度大小為v0 B　[OP連線與豎直方向成45角，則平拋運(yùn)動的豎直位移與水平位移相等，有v0t＝gt2，解得t＝.而沿光滑滑道由靜止下滑至P的時間不為，故A錯誤．平拋時豎直方向分速度為vy＝gt＝2v0，設(shè)瞬時速度方向與水平方向成θ角，則有tan θ＝＝2. 由靜止沿滑道下滑過程，由動能定理得mv2＝mgh，而平拋運(yùn)動時有v＝2gh，解得v＝2v0，故D錯誤． 物體沿軌道下滑經(jīng)過P點(diǎn)時，速度的水平分量為vx＝vcos θ＝v0，故B正確，C錯誤．] 4．如圖4所示，截面為等腰直角三角形的物塊的斜邊固定在水平面上，兩根長為L的細(xì)導(dǎo)體棒a、b被放置在三角形的兩個光滑直角面等高的地方，它們間的距離為x，導(dǎo)體棒a的質(zhì)量為ma，導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為mb.現(xiàn)分別對兩導(dǎo)體棒通以同向電流Ia、Ib，且Ia＝2Ib＝2I，兩棒恰能保持靜止．則下列說法正確的是(　　) 圖4 A．兩導(dǎo)體棒的質(zhì)量之比ma∶mb＝2∶1 B．兩導(dǎo)體棒的質(zhì)量之比ma∶mb＝1∶2 C．電流Ib在導(dǎo)體棒a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 D．電流Ia在導(dǎo)體棒b處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 D　[兩導(dǎo)體棒中的電流同向，受到的相互吸引力等大、反向，方向在它們的連線上．對a，受力如圖所示， 由平衡條件得mag＝FA，對b，同理得mbg＝FB，F(xiàn)A與FB等大、反向，因此ma∶mb＝1∶1，選項(xiàng)A、B錯誤；對a，F(xiàn)A＝Ba2IL，則導(dǎo)體棒a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Ba＝，C選項(xiàng)錯誤；對b，F(xiàn)B＝BbIL，則導(dǎo)體棒b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Bb＝，D選項(xiàng)正確．] 5．(多選)如圖5所示，質(zhì)量為m的小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動，下列說法正確的有(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37162094】 圖5 A．小球通過最高點(diǎn)的速度可能小于 B．小球通過最低點(diǎn)時對軌道的壓力大小等于小球的重力 C．小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力 D．小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定有作用力 AC　[小球在光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動，只受重力和彈力．小球通過最高點(diǎn)時，速度可以無限接近于零，選項(xiàng)A正確；小球通過最低點(diǎn)時，受到重力和彈力，有N－mg＝m，選項(xiàng)B錯誤；小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動時，受到重力和彈力，合力沿半徑方向的分力提供向心力，由于重力有背離圓心的分量，所以彈力一定有指向圓心的分量，因此外側(cè)管壁必然對小球有作用力，選項(xiàng)C正確；同理，小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動時，由于重力有指向圓心的分量，所以彈力可以背離圓心，也可以指向圓心，選項(xiàng)D錯誤．] 6．如圖6所示，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中能模擬產(chǎn)生恒定向右的風(fēng)力．質(zhì)量m＝100 g的小球穿在長L＝1.2 m的直桿上并置于實(shí)驗(yàn)室中，球與桿間的動摩擦因數(shù)為0.5，當(dāng)桿豎直固定放置時，小球恰好能勻速下滑．保持風(fēng)力不變，改變固定桿與豎直線的夾角θ＝37，將小球從O點(diǎn)靜止釋放．g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，求： 圖6 (1)小球受到的風(fēng)力大??； (2)當(dāng)θ＝37時，小球離開桿時的動能． 【導(dǎo)學(xué)號：37162095】 【解析】　(1)當(dāng)桿豎直固定放置時，μF＝mg 解得F＝2 N. (2)當(dāng)θ＝37時，小球受力情況如圖所示． 垂直桿方向上有 Fcos 37＝mgsin 37＋FN 解得FN＝1 N 小球受摩擦力Ff＝μFN＝0.5 N 小球沿桿運(yùn)動的加速度為 a＝＝15 m/s2 由v2－v＝2aL得，小球到達(dá)桿下端時速度為 v＝6 m/s 球離開桿時的動能為Ek＝mv2＝1.8 J. 【答案】　(1)2 N (2)1.8 J 7．如圖7所示，物塊A、木板B的質(zhì)量均為m＝10 kg，不計A的大小，木板B長為L＝3 m．開始時A、B均靜止．現(xiàn)給A一水平初速度讓其從B的最左端開始運(yùn)動．已知A與B、B與地面之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10 m/s2. (1)若物塊A剛好沒有從B上滑下來，則A的初速度為多大？ (2)若把木板B放在光滑水平面上，讓A仍以(1)問的初速度從B的最左端開始運(yùn)動，則A能否與B脫離？最終A和B的速度各是多大？ 圖7 【解析】　(1)物塊A在木塊B上向右勻減速運(yùn)動，加速度大小為a1＝μ1g＝3 m/s2 木塊B向右勻加速運(yùn)動，加速度大小為 a2＝＝1 m/s2 由題意，物塊A剛好沒有從B上滑下來，則A滑到B最右端時和B速度相同，設(shè)為v，則有 時間關(guān)系：t＝＝ 位移關(guān)系：L＝－ 代入數(shù)據(jù)解得v0＝2 m/s，v＝ m/s. (2)把木板B放在光滑水平面上，A在B上向右勻減速運(yùn)動的加速度大小仍為a1＝μ1g＝3 m/s2 B向右勻加速運(yùn)動的加速度大小為 a′2＝＝3 m/s2 設(shè)A、B達(dá)到相同速度v′時A沒有脫離B，由時間關(guān)系得＝ 代入數(shù)據(jù)解得v′＝ m/s A的位移xA＝＝3 m B的位移xB＝＝1 m 由xA－xB＝ m＜L可知，A沒有與B脫離，最終A和B的速度相等，大小均為 m/s. 【答案】　(1)2 m/s (2)沒有脫離　 m/s　 m/s