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不定項選擇
如圖所示,物體A靜止在斜面體B上,斜面體放在水平面上靜止。則物體A受力的情況為


A.重力、彈力、摩擦力
B.下滑力、彈力、摩擦力
C.重力、彈力、摩擦力、下滑力
D.重力、對斜面的壓力、摩擦力
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

如圖所示,中子內(nèi)有一個電荷量為的上夸克和兩個電荷量為的下夸克,3個夸克都分布在半徑為 r 的同一圓周上,則3個夸克在其圓心處產(chǎn)生的電場強度為:

A.   B.          C.    D.

  8.某空間內(nèi)有高度為d、寬度足夠?qū)挕⒎较蛩较蜃蟮膭驈婋妶。?dāng)在該空間內(nèi)建立如圖所示的坐標(biāo)系后,在x軸上的P點沿y軸正方向連續(xù)射入相同的帶電粒子(粒子重力不計),由于粒子的入射速率v不同,有的粒子將在電場中直接通過y軸,有的將穿出電場后再通過y軸。設(shè)粒子通過y軸時,離坐標(biāo)原點的距離為h,從P到y(tǒng)軸所需的時間為t,則  

           A.粒子的電勢能可能增大

           B.對h≤d的粒子,h越大,t越大

           C.對h>d的粒子,h不同,在時間t內(nèi),電場力對粒子做的功不相等

           D.不同h對應(yīng)的粒子,進入電場時的速率v可能相同

二、選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確。全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分。)

9.做初速不為零的勻加速直線運動的物體在時間T 內(nèi)通過位移s1到達(dá) A 點,接著在時間 T 內(nèi)又通過位移 s2到達(dá) B 點,則以下判斷正確的是

    A.物體在A點的速度大小為     B.物體運動的加速度為

    C.物體運動的加速度為        D.物體在B點的速度大小為

10.如圖所示,轟炸機沿水平方向勻速飛行,到達(dá)山坡底端正上方時釋放一顆炸彈,并垂直擊中山坡上的目標(biāo)A。已知A點高度為h,山坡傾角為θ,由此可算出

   A.轟炸機的飛行高度             B.轟炸機的飛行速度

   C.炸彈擊中山坡時的速度         D.炸彈投出時的動能

11.如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上,另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體接觸(未連接),彈簧水平且無形變。用水平力,緩慢推動物體,在彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x0,此時物體靜止。撤去F后,物體開始向左運動,運動的最大距離為4x0。物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。則                   

  A.撤去F后,物體先做勻加速運動,再做勻減速運動

  B.撤去F后,物體剛運動時的加速度大小為

  C.彈簧被壓縮了x0時具有的彈性勢能為

  D.物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為

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科目:高中物理 來源:2012年北京市海淀區(qū)高考物理零模試卷(解析版) 題型:解答題

(1)為探究力對同一個原來靜止的物體所做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,可通過如圖1所示的實驗裝置進行:在木板上釘兩個鐵釘,將并接在一起的相同的橡皮筋的兩端固定在鐵釘?shù)捻敹,橡皮筋的中央都掛在小車前端上方的小掛鉤上,通過拉動小車使橡皮筋伸長,由靜止釋放小車,橡皮筋對小車做功,再利用打點計時器和小車后端拖動的紙帶記錄小車的運動情況.
現(xiàn)有主要的探究步驟如下:
a.保持小車由靜止釋放的位置相同,通過改變并接在一起的相同橡皮筋的條數(shù),使橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W…;
b.由打點計時器打出的若干條紙帶分別求出小車各次運動的最大速度v1、v2、v3…;
c.做出W-v圖象;
d.分析W-v圖象.如果W-v圖象是一條直線,表明W∝v;如果不是直線,可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等關(guān)系.
①在實驗中,除了圖中已有的實驗器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外,還需要哪種測量工具?答:______.
②對于該實驗,下列操作中屬于實驗要求的是______.(填寫選項前的序號)
A.小車每次都應(yīng)從靜止開始釋放
B.實驗中應(yīng)將平板傾斜適當(dāng)角度以平衡摩擦力
C.應(yīng)在紙帶上選取點跡間隔均勻的部分計算小車的最大速度v
D.必須測量出小車的質(zhì)量
(2)利用如圖2所示電路測量電壓表內(nèi)電阻RV,該電壓表量程為500mV,內(nèi)電阻約為100Ω.某同學(xué)設(shè)計的實驗過程如下:
a.按電路圖正確連接好電路,將滑動變阻器R1的滑動頭移到左端
b.閉合開關(guān)S1和S2并調(diào)節(jié)R1,使電壓表的指針指到滿刻度
c.保持開關(guān)S1閉合以及滑動變阻器R1的滑動頭位置不變,斷開S2,調(diào)整電阻箱R2的阻值,使電壓表的指針指到滿刻度的一半
d.讀出此時電阻箱R2的阻值R,即為電壓表內(nèi)電阻的測量值
①在備選的實驗器材中,有兩個滑動變阻器可供選擇,它們的銘牌上分別標(biāo)有:
A.“500Ω,1A”B.“10Ω,2A”
在保證各實驗器材均能正常工作的前提下,為盡可能提高測量精度且便于調(diào)節(jié),滑動變阻器R1應(yīng)選用______.(選填“A”或“B”)
②用上述方法得到的電壓表內(nèi)電阻的測量值R______電壓表內(nèi)電阻的真實值R.(選填“大于”、“等于”或“小于”)
③若實驗中測得的結(jié)果R=100Ω,要將這個電壓表改裝成量程為5V的電壓表,則應(yīng)串聯(lián)一個阻值為R=______Ω的定值電阻.
④為了使上述根據(jù)R計算后改裝的電壓表能更準(zhǔn)確地測量電壓,下面四種做法中可行的是______.(填寫選項前的序號)
A.在R旁邊再串聯(lián)一個比R小得多的電阻
B.在R旁邊再串聯(lián)一個比R大得多的電阻
C.在R兩端再并聯(lián)一個比R小得多的電阻
D.在R兩端再并聯(lián)一個比R大得多的電阻.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

Ⅰ.像打點計時器一樣,光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲如示a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置.當(dāng)有物體從a、b間通過時,光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.現(xiàn)利用圖乙所示裝置設(shè)計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系的實驗,圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板,1、2是固定在木板上的兩個光電門(與之連接的兩上光電計時器沒有畫出).小車上固定著用于擋光的窄片K,讓小車從木板的頂端滑下,光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2
(1)用游標(biāo)卡尺測量窄片K的寬度d(已知L>>d),光電門1,2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1、t2.則窄片K通過光電門1的速度表達(dá)式v1=
d
t1
d
t1

(2)用米尺測量兩光電門間距為L,則小車的加速度表達(dá)式a=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2
(
t
2
1
-
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2
2
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2L
t
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2
2

(3)該實驗中,為了把砂和砂桶拉車的力當(dāng)作小車受的合外力,就必須平衡小車受到的摩擦力,正確的做法是
不掛砂和砂桶,調(diào)節(jié)長木板的傾角,輕推小車讓其下滑,直至兩個光電門的讀數(shù)相等為止
不掛砂和砂桶,調(diào)節(jié)長木板的傾角,輕推小車讓其下滑,直至兩個光電門的讀數(shù)相等為止
_.
(4)實驗中,有位同學(xué)通過測量,把砂和砂桶的重力當(dāng)作小車的合外力F,作出a-F圖線,如圖丙中的實線所示.試分析:圖線不通過坐標(biāo)原點O的原因是
平衡摩擦力時木板傾角太大
平衡摩擦力時木板傾角太大
;曲線上部彎曲的原因
沒有滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量
沒有滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量


Ⅱ.(1)電磁打點計時器是一種計時的儀器,使用時要注意調(diào)節(jié)好振針的高度,如果振針的位置過低,打出的紙帶的點跡是
短線
短線
,還會對紙帶產(chǎn)生
較大阻力
較大阻力
,對實驗結(jié)果有較大的影響.利用打點計時器和如圖1的其它器材可以開展多項實驗探究,其主要步驟如下:
a、按裝置安裝好器材并連好電路
b、接通電源,釋放紙帶,讓重錘由靜止開始自由下落
c、關(guān)閉電源,取出紙帶.更換紙帶,重復(fù)步驟b,打出幾條紙帶
d、選擇一條符合實驗要求的紙帶,數(shù)據(jù)如圖2(相鄰計數(shù)點的時間為T),
(2)進行數(shù)據(jù)處理

①若是探究重力做功和物體動能的變化的關(guān)系.需求出重錘運動到各計數(shù)點的瞬時速度,試表示在B點時重錘運動的瞬時速度VB=
s2+s3
2T
s2+s3
2T

②若是測量重力加速度g.為減少實驗的偶然誤差,采用逐差法處理數(shù)據(jù),則加速度大小可以表示為g=
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2

③如果求出的加速度值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的值g′有較大差距,說明實驗過程存在較大的阻力,若要測出阻力的大小,則還需測量的物理量是
重錘的質(zhì)量m
重錘的質(zhì)量m
.試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=
m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2012?海淀區(qū)模擬)(1)為探究力對同一個原來靜止的物體所做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,可通過如圖1所示的實驗裝置進行:在木板上釘兩個鐵釘,將并接在一起的相同的橡皮筋的兩端固定在鐵釘?shù)捻敹,橡皮筋的中央都掛在小車前端上方的小掛鉤上,通過拉動小車使橡皮筋伸長,由靜止釋放小車,橡皮筋對小車做功,再利用打點計時器和小車后端拖動的紙帶記錄小車的運動情況.
現(xiàn)有主要的探究步驟如下:
a.保持小車由靜止釋放的位置相同,通過改變并接在一起的相同橡皮筋的條數(shù),使橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W…;
b.由打點計時器打出的若干條紙帶分別求出小車各次運動的最大速度v1、v2、v3…;
c.做出W-v圖象;
d.分析W-v圖象.如果W-v圖象是一條直線,表明W∝v;如果不是直線,可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝
v
等關(guān)系.
①在實驗中,除了圖中已有的實驗器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外,還需要哪種測量工具?答:
刻度尺
刻度尺

②對于該實驗,下列操作中屬于實驗要求的是
ABC
ABC
.(填寫選項前的序號)
A.小車每次都應(yīng)從靜止開始釋放
B.實驗中應(yīng)將平板傾斜適當(dāng)角度以平衡摩擦力
C.應(yīng)在紙帶上選取點跡間隔均勻的部分計算小車的最大速度v
D.必須測量出小車的質(zhì)量
(2)利用如圖2所示電路測量電壓表內(nèi)電阻RV,該電壓表量程為500mV,內(nèi)電阻約為100Ω.某同學(xué)設(shè)計的實驗過程如下:
a.按電路圖正確連接好電路,將滑動變阻器R1的滑動頭移到左端
b.閉合開關(guān)S1和S2并調(diào)節(jié)R1,使電壓表的指針指到滿刻度
c.保持開關(guān)S1閉合以及滑動變阻器R1的滑動頭位置不變,斷開S2,調(diào)整電阻箱R2的阻值,使電壓表的指針指到滿刻度的一半
d.讀出此時電阻箱R2的阻值R,即為電壓表內(nèi)電阻的測量值
①在備選的實驗器材中,有兩個滑動變阻器可供選擇,它們的銘牌上分別標(biāo)有:
A.“500Ω,1A”B.“10Ω,2A”
在保證各實驗器材均能正常工作的前提下,為盡可能提高測量精度且便于調(diào)節(jié),滑動變阻器R1應(yīng)選用
B
B
.(選填“A”或“B”)
②用上述方法得到的電壓表內(nèi)電阻的測量值R
大于
大于
電壓表內(nèi)電阻的真實值R.(選填“大于”、“等于”或“小于”)
③若實驗中測得的結(jié)果R=100Ω,要將這個電壓表改裝成量程為5V的電壓表,則應(yīng)串聯(lián)一個阻值為R=
900
900
Ω的定值電阻.
④為了使上述根據(jù)R計算后改裝的電壓表能更準(zhǔn)確地測量電壓,下面四種做法中可行的是
D
D
.(填寫選項前的序號)
A.在R旁邊再串聯(lián)一個比R小得多的電阻
B.在R旁邊再串聯(lián)一個比R大得多的電阻
C.在R兩端再并聯(lián)一個比R小得多的電阻
D.在R兩端再并聯(lián)一個比R大得多的電阻.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

Ⅰ.像打點計時器一樣,光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲如示a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置.當(dāng)有物體從a、b間通過時,光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.現(xiàn)利用圖乙所示裝置設(shè)計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系的實驗,圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板,1、2是固定在木板上的兩個光電門(與之連接的兩上光電計時器沒有畫出).小車上固定著用于擋光的窄片K,讓小車從木板的頂端滑下,光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2
(1)用游標(biāo)卡尺測量窄片K的寬度d(已知L>>d),光電門1,2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1、t2.則窄片K通過光電門1的速度表達(dá)式v1=______.
(2)用米尺測量兩光電門間距為L,則小車的加速度表達(dá)式a=______.
(3)該實驗中,為了把砂和砂桶拉車的力當(dāng)作小車受的合外力,就必須平衡小車受到的摩擦力,正確的做法是_______.
(4)實驗中,有位同學(xué)通過測量,把砂和砂桶的重力當(dāng)作小車的合外力F,作出a-F圖線,如圖丙中的實線所示.試分析:圖線不通過坐標(biāo)原點O的原因是______;曲線上部彎曲的原因______.

Ⅱ.(1)電磁打點計時器是一種計時的儀器,使用時要注意調(diào)節(jié)好振針的高度,如果振針的位置過低,打出的紙帶的點跡是______,還會對紙帶產(chǎn)生______,對實驗結(jié)果有較大的影響.利用打點計時器和如圖1的其它器材可以開展多項實驗探究,其主要步驟如下:
a、按裝置安裝好器材并連好電路
b、接通電源,釋放紙帶,讓重錘由靜止開始自由下落
c、關(guān)閉電源,取出紙帶.更換紙帶,重復(fù)步驟b,打出幾條紙帶
d、選擇一條符合實驗要求的紙帶,數(shù)據(jù)如圖2(相鄰計數(shù)點的時間為T),
(2)進行數(shù)據(jù)處理

①若是探究重力做功和物體動能的變化的關(guān)系.需求出重錘運動到各計數(shù)點的瞬時速度,試表示在B點時重錘運動的瞬時速度VB=______.
②若是測量重力加速度g.為減少實驗的偶然誤差,采用逐差法處理數(shù)據(jù),則加速度大小可以表示為g=______.
③如果求出的加速度值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的值g′有較大差距,說明實驗過程存在較大的阻力,若要測出阻力的大小,則還需測量的物理量是______.試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=______.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

第二部分  牛頓運動定律

第一講 牛頓三定律

一、牛頓第一定律

1、定律。慣性的量度

2、觀念意義,突破“初態(tài)困惑”

二、牛頓第二定律

1、定律

2、理解要點

a、矢量性

b、獨立作用性:ΣF → a ,ΣFx → ax 

c、瞬時性。合力可突變,故加速度可突變(與之對比:速度和位移不可突變);牛頓第二定律展示了加速度的決定式(加速度的定義式僅僅展示了加速度的“測量手段”)。

3、適用條件

a、宏觀、低速

b、慣性系

對于非慣性系的定律修正——引入慣性力、參與受力分析

三、牛頓第三定律

1、定律

2、理解要點

a、同性質(zhì)(但不同物體)

b、等時效(同增同減)

c、無條件(與運動狀態(tài)、空間選擇無關(guān))

第二講 牛頓定律的應(yīng)用

一、牛頓第一、第二定律的應(yīng)用

單獨應(yīng)用牛頓第一定律的物理問題比較少,一般是需要用其解決物理問題中的某一個環(huán)節(jié)。

應(yīng)用要點:合力為零時,物體靠慣性維持原有運動狀態(tài);只有物體有加速度時才需要合力。有質(zhì)量的物體才有慣性。a可以突變而v、s不可突變。

1、如圖1所示,在馬達(dá)的驅(qū)動下,皮帶運輸機上方的皮帶以恒定的速度向右運動,F(xiàn)將一工件(大小不計)在皮帶左端A點輕輕放下,則在此后的過程中(      

A、一段時間內(nèi),工件將在滑動摩擦力作用下,對地做加速運動

B、當(dāng)工件的速度等于v時,它與皮帶之間的摩擦力變?yōu)殪o摩擦力

C、當(dāng)工件相對皮帶靜止時,它位于皮帶上A點右側(cè)的某一點

D、工件在皮帶上有可能不存在與皮帶相對靜止的狀態(tài)

解說:B選項需要用到牛頓第一定律,A、C、D選項用到牛頓第二定律。

較難突破的是A選項,在為什么不會“立即跟上皮帶”的問題上,建議使用反證法(t → 0 ,a →  ,則ΣFx   ,必然會出現(xiàn)“供不應(yīng)求”的局面)和比較法(為什么人跳上速度不大的物體可以不發(fā)生相對滑動?因為人是可以形變、重心可以調(diào)節(jié)的特殊“物體”)

此外,本題的D選項還要用到勻變速運動規(guī)律。用勻變速運動規(guī)律和牛頓第二定律不難得出

只有當(dāng)L > 時(其中μ為工件與皮帶之間的動摩擦因素),才有相對靜止的過程,否則沒有。

答案:A、D

思考:令L = 10m ,v = 2 m/s ,μ= 0.2 ,g取10 m/s2 ,試求工件到達(dá)皮帶右端的時間t(過程略,答案為5.5s)

進階練習(xí):在上面“思考”題中,將工件給予一水平向右的初速v0 ,其它條件不變,再求t(學(xué)生分以下三組進行)——

① v0 = 1m/s  (答:0.5 + 37/8 = 5.13s)

② v0 = 4m/s  (答:1.0 + 3.5 = 4.5s)

③ v0 = 1m/s  (答:1.55s)

2、質(zhì)量均為m的兩只鉤碼A和B,用輕彈簧和輕繩連接,然后掛在天花板上,如圖2所示。試問:

① 如果在P處剪斷細(xì)繩,在剪斷瞬時,B的加速度是多少?

② 如果在Q處剪斷彈簧,在剪斷瞬時,B的加速度又是多少?

解說:第①問是常規(guī)處理。由于“彈簧不會立即發(fā)生形變”,故剪斷瞬間彈簧彈力維持原值,所以此時B鉤碼的加速度為零(A的加速度則為2g)。

第②問需要我們反省這樣一個問題:“彈簧不會立即發(fā)生形變”的原因是什么?是A、B兩物的慣性,且速度v和位移s不能突變。但在Q點剪斷彈簧時,彈簧卻是沒有慣性的(沒有質(zhì)量),遵從理想模型的條件,彈簧應(yīng)在一瞬間恢復(fù)原長!即彈簧彈力突變?yōu)榱恪?/p>

答案:0 ;g 。

二、牛頓第二定律的應(yīng)用

應(yīng)用要點:受力較少時,直接應(yīng)用牛頓第二定律的“矢量性”解題。受力比較多時,結(jié)合正交分解與“獨立作用性”解題。

在難度方面,“瞬時性”問題相對較大。

1、滑塊在固定、光滑、傾角為θ的斜面上下滑,試求其加速度。

解說:受力分析 → 根據(jù)“矢量性”定合力方向  牛頓第二定律應(yīng)用

答案:gsinθ。

思考:如果斜面解除固定,上表仍光滑,傾角仍為θ,要求滑塊與斜面相對靜止,斜面應(yīng)具備一個多大的水平加速度?(解題思路完全相同,研究對象仍為滑塊。但在第二環(huán)節(jié)上應(yīng)注意區(qū)別。答:gtgθ。)

進階練習(xí)1:在一向右運動的車廂中,用細(xì)繩懸掛的小球呈現(xiàn)如圖3所示的穩(wěn)定狀態(tài),試求車廂的加速度。(和“思考”題同理,答:gtgθ。)

進階練習(xí)2、如圖4所示,小車在傾角為α的斜面上勻加速運動,車廂頂用細(xì)繩懸掛一小球,發(fā)現(xiàn)懸繩與豎直方向形成一個穩(wěn)定的夾角β。試求小車的加速度。

解:繼續(xù)貫徹“矢量性”的應(yīng)用,但數(shù)學(xué)處理復(fù)雜了一些(正弦定理解三角形)。

分析小球受力后,根據(jù)“矢量性”我們可以做如圖5所示的平行四邊形,并找到相應(yīng)的夾角。設(shè)張力T與斜面方向的夾角為θ,則

θ=(90°+ α)- β= 90°-(β-α)                 (1)

對灰色三角形用正弦定理,有

 =                                        (2)

解(1)(2)兩式得:ΣF = 

最后運用牛頓第二定律即可求小球加速度(即小車加速度)

答: 。

2、如圖6所示,光滑斜面傾角為θ,在水平地面上加速運動。斜面上用一條與斜面平行的細(xì)繩系一質(zhì)量為m的小球,當(dāng)斜面加速度為a時(a<ctgθ),小球能夠保持相對斜面靜止。試求此時繩子的張力T 。

解說:當(dāng)力的個數(shù)較多,不能直接用平行四邊形尋求合力時,宜用正交分解處理受力,在對應(yīng)牛頓第二定律的“獨立作用性”列方程。

正交坐標(biāo)的選擇,視解題方便程度而定。

解法一:先介紹一般的思路。沿加速度a方向建x軸,與a垂直的方向上建y軸,如圖7所示(N為斜面支持力)。于是可得兩方程

ΣFx = ma ,即Tx - Nx = ma

ΣFy = 0 , 即Ty + Ny = mg

代入方位角θ,以上兩式成為

T cosθ-N sinθ = ma                       (1)

T sinθ + Ncosθ = mg                       (2)

這是一個關(guān)于T和N的方程組,解(1)(2)兩式得:T = mgsinθ + ma cosθ

解法二:下面嘗試一下能否獨立地解張力T 。將正交分解的坐標(biāo)選擇為:x——斜面方向,y——和斜面垂直的方向。這時,在分解受力時,只分解重力G就行了,但值得注意,加速度a不在任何一個坐標(biāo)軸上,是需要分解的。矢量分解后,如圖8所示。

根據(jù)獨立作用性原理,ΣFx = max

即:T - Gx = max

即:T - mg sinθ = m acosθ

顯然,獨立解T值是成功的。結(jié)果與解法一相同。

答案:mgsinθ + ma cosθ

思考:當(dāng)a>ctgθ時,張力T的結(jié)果會變化嗎?(從支持力的結(jié)果N = mgcosθ-ma sinθ看小球脫離斜面的條件,求脫離斜面后,θ條件已沒有意義。答:T = m 。)

學(xué)生活動:用正交分解法解本節(jié)第2題“進階練習(xí)2”

進階練習(xí):如圖9所示,自動扶梯與地面的夾角為30°,但扶梯的臺階是水平的。當(dāng)扶梯以a = 4m/s2的加速度向上運動時,站在扶梯上質(zhì)量為60kg的人相對扶梯靜止。重力加速度g = 10 m/s2,試求扶梯對人的靜摩擦力f 。

解:這是一個展示獨立作用性原理的經(jīng)典例題,建議學(xué)生選擇兩種坐標(biāo)(一種是沿a方向和垂直a方向,另一種是水平和豎直方向),對比解題過程,進而充分領(lǐng)會用牛頓第二定律解題的靈活性。

答:208N 。

3、如圖10所示,甲圖系著小球的是兩根輕繩,乙圖系著小球的是一根輕彈簧和輕繩,方位角θ已知。現(xiàn)將它們的水平繩剪斷,試求:在剪斷瞬間,兩種情形下小球的瞬時加速度。

解說:第一步,闡明繩子彈力和彈簧彈力的區(qū)別。

(學(xué)生活動)思考:用豎直的繩和彈簧懸吊小球,并用豎直向下的力拉住小球靜止,然后同時釋放,會有什么現(xiàn)象?原因是什么?

結(jié)論——繩子的彈力可以突變而彈簧的彈力不能突變(胡克定律)。

第二步,在本例中,突破“繩子的拉力如何瞬時調(diào)節(jié)”這一難點(從即將開始的運動來反推)。

知識點,牛頓第二定律的瞬時性。

答案:a = gsinθ ;a = gtgθ 。

應(yīng)用:如圖11所示,吊籃P掛在天花板上,與吊籃質(zhì)量相等的物體Q被固定在吊籃中的輕彈簧托住,當(dāng)懸掛吊籃的細(xì)繩被燒斷瞬間,P、Q的加速度分別是多少?

解:略。

答:2g ;0 。

三、牛頓第二、第三定律的應(yīng)用

要點:在動力學(xué)問題中,如果遇到幾個研究對象時,就會面臨如何處理對象之間的力和對象與外界之間的力問題,這時有必要引進“系統(tǒng)”、“內(nèi)力”和“外力”等概念,并適時地運用牛頓第三定律。

在方法的選擇方面,則有“隔離法”和“整體法”。前者是根本,后者有局限,也有難度,但常常使解題過程簡化,使過程的物理意義更加明晰。

對N個對象,有N個隔離方程和一個(可能的)整體方程,這(N + 1)個方程中必有一個是通解方程,如何取舍,視解題方便程度而定。

補充:當(dāng)多個對象不具有共同的加速度時,一般來講,整體法不可用,但也有一種特殊的“整體方程”,可以不受這個局限(可以介紹推導(dǎo)過程)——

Σ= m1 + m2 + m3 + … + mn

其中Σ只能是系統(tǒng)外力的矢量和,等式右邊也是矢量相加。

1、如圖12所示,光滑水平面上放著一個長為L的均質(zhì)直棒,現(xiàn)給棒一個沿棒方向的、大小為F的水平恒力作用,則棒中各部位的張力T隨圖中x的關(guān)系怎樣?

解說:截取隔離對象,列整體方程和隔離方程(隔離右段較好)。

答案:N = x 。

思考:如果水平面粗糙,結(jié)論又如何?

解:分兩種情況,(1)能拉動;(2)不能拉動。

第(1)情況的計算和原題基本相同,只是多了一個摩擦力的處理,結(jié)論的化簡也麻煩一些。

第(2)情況可設(shè)棒的總質(zhì)量為M ,和水平面的摩擦因素為μ,而F = μMg ,其中l(wèi)<L ,則x<(L-l)的右段沒有張力,x>(L-l)的左端才有張力。

答:若棒仍能被拉動,結(jié)論不變。

若棒不能被拉動,且F = μMg時(μ為棒與平面的摩擦因素,l為小于L的某一值,M為棒的總質(zhì)量),當(dāng)x<(L-l),N≡0 ;當(dāng)x>(L-l),N = 〔x -〈L-l〉〕。

應(yīng)用:如圖13所示,在傾角為θ的固定斜面上,疊放著兩個長方體滑塊,它們的質(zhì)量分別為m1和m2 ,它們之間的摩擦因素、和斜面的摩擦因素分別為μ1和μ2 ,系統(tǒng)釋放后能夠一起加速下滑,則它們之間的摩擦力大小為:

A、μ1 m1gcosθ ;    B、μ2 m1gcosθ ;

C、μ1 m2gcosθ ;    D、μ1 m2gcosθ ;

解:略。

答:B 。(方向沿斜面向上。)

思考:(1)如果兩滑塊不是下滑,而是以初速度v0一起上沖,以上結(jié)論會變嗎?(2)如果斜面光滑,兩滑塊之間有沒有摩擦力?(3)如果將下面的滑塊換成如圖14所示的盒子,上面的滑塊換成小球,它們以初速度v0一起上沖,球應(yīng)對盒子的哪一側(cè)內(nèi)壁有壓力?

解:略。

答:(1)不會;(2)沒有;(3)若斜面光滑,對兩內(nèi)壁均無壓力,若斜面粗糙,對斜面上方的內(nèi)壁有壓力。

2、如圖15所示,三個物體質(zhì)量分別為m1 、m2和m3 ,帶滑輪的物體放在光滑水平面上,滑輪和所有接觸面的摩擦均不計,繩子的質(zhì)量也不計,為使三個物體無相對滑動,水平推力F應(yīng)為多少?

解說:

此題對象雖然有三個,但難度不大。隔離m2 ,豎直方向有一個平衡方程;隔離m1 ,水平方向有一個動力學(xué)方程;整體有一個動力學(xué)方程。就足以解題了。

答案:F =  。

思考:若將質(zhì)量為m3物體右邊挖成凹形,讓m2可以自由擺動(而不與m3相碰),如圖16所示,其它條件不變。是否可以選擇一個恰當(dāng)?shù)腇′,使三者無相對運動?如果沒有,說明理由;如果有,求出這個F′的值。

解:此時,m2的隔離方程將較為復(fù)雜。設(shè)繩子張力為T ,m2的受力情況如圖,隔離方程為:

 = m2a

隔離m,仍有:T = m1a

解以上兩式,可得:a = g

最后用整體法解F即可。

答:當(dāng)m1 ≤ m2時,沒有適應(yīng)題意的F′;當(dāng)m1 > m2時,適應(yīng)題意的F′=  。

3、一根質(zhì)量為M的木棒,上端用細(xì)繩系在天花板上,棒上有一質(zhì)量為m的貓,如圖17所示,F(xiàn)將系木棒的繩子剪斷,同時貓相對棒往上爬,但要求貓對地的高度不變,則棒的加速度將是多少?

解說:法一,隔離法。需要設(shè)出貓爪抓棒的力f ,然后列貓的平衡方程和棒的動力學(xué)方程,解方程組即可。

法二,“新整體法”。

據(jù)Σ= m1 + m2 + m3 + … + mn ,貓和棒的系統(tǒng)外力只有兩者的重力,豎直向下,而貓的加速度a1 = 0 ,所以:

( M + m )g = m·0 + M a1 

解棒的加速度a1十分容易。

答案:g 。

四、特殊的連接體

當(dāng)系統(tǒng)中各個體的加速度不相等時,經(jīng)典的整體法不可用。如果各個體的加速度不在一條直線上,“新整體法”也將有一定的困難(矢量求和不易)。此時,我們回到隔離法,且要更加注意找各參量之間的聯(lián)系。

解題思想:抓某個方向上加速度關(guān)系。方法:“微元法”先看位移關(guān)系,再推加速度關(guān)系。、

1、如圖18所示,一質(zhì)量為M 、傾角為θ的光滑斜面,放置在光滑的水平面上,另一個質(zhì)量為m的滑塊從斜面頂端釋放,試求斜面的加速度。

解說:本題涉及兩個物體,它們的加速度關(guān)系復(fù)雜,但在垂直斜面方向上,大小是相等的。對兩者列隔離方程時,務(wù)必在這個方向上進行突破。

(學(xué)生活動)定型判斷斜面的運動情況、滑塊的運動情況。

位移矢量示意圖如圖19所示。根據(jù)運動學(xué)規(guī)律,加速度矢量a1和a2也具有這樣的關(guān)系。

(學(xué)生活動)這兩個加速度矢量有什么關(guān)系?

沿斜面方向、垂直斜面方向建x 、y坐標(biāo),可得:

a1y = a2y             ①

且:a1y = a2sinθ     ②

隔離滑塊和斜面,受力圖如圖20所示。

對滑塊,列y方向隔離方程,有:

mgcosθ- N = ma1y     ③

對斜面,仍沿合加速度a2方向列方程,有:

Nsinθ= Ma2          ④

解①②③④式即可得a2 。

答案:a2 =  。

(學(xué)生活動)思考:如何求a1的值?

解:a1y已可以通過解上面的方程組求出;a1x只要看滑塊的受力圖,列x方向的隔離方程即可,顯然有mgsinθ= ma1x ,得:a1x = gsinθ 。最后據(jù)a1 = 求a1 。

答:a1 =  。

2、如圖21所示,與水平面成θ角的AB棒上有一滑套C ,可以無摩擦地在棒上滑動,開始時與棒的A端相距b ,相對棒靜止。當(dāng)棒保持傾角θ不變地沿水平面勻加速運動,加速度為a(且a>gtgθ)時,求滑套C從棒的A端滑出所經(jīng)歷的時間。

解說:這是一個比較特殊的“連接體問題”,尋求運動學(xué)參量的關(guān)系似乎比動力學(xué)分析更加重要。動力學(xué)方面,只需要隔離滑套C就行了。

(學(xué)生活動)思考:為什么題意要求a>gtgθ?(聯(lián)系本講第二節(jié)第1題之“思考題”)

定性繪出符合題意的運動過程圖,如圖22所示:S表示棒的位移,S1表示滑套的位移。沿棒與垂直棒建直角坐標(biāo)后,S1x表示S1在x方向上的分量。不難看出:

S1x + b = S cosθ                   ①

設(shè)全程時間為t ,則有:

S = at2                          ②

S1x = a1xt2                        ③

而隔離滑套,受力圖如圖23所示,顯然:

mgsinθ= ma1x                       ④

解①②③④式即可。

答案:t = 

另解:如果引進動力學(xué)在非慣性系中的修正式 Σ* = m (注:*為慣性力),此題極簡單。過程如下——

以棒為參照,隔離滑套,分析受力,如圖24所示。

注意,滑套相對棒的加速度a是沿棒向上的,故動力學(xué)方程為:

F*cosθ- mgsinθ= ma            (1)

其中F* = ma                      (2)

而且,以棒為參照,滑套的相對位移S就是b ,即:

b = S = a t2                 (3)

解(1)(2)(3)式就可以了。

第二講 配套例題選講

教材范本:龔霞玲主編《奧林匹克物理思維訓(xùn)練教材》,知識出版社,2002年8月第一版。

例題選講針對“教材”第三章的部分例題和習(xí)題。

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

Ⅰ.用多用電表進行了幾次測量,指針分別處于a、b的位置,如圖所示。若多用電表的選擇開關(guān)處于下面表格中所指的檔位,ab的相應(yīng)讀數(shù)是多少?請?zhí)钤诒砀裰小?/p>

Ⅱ.用右圖所示的電路,測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小,為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路,電路中用一個定值電阻R0起保護作用。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實驗器材還有:

(a)電流表(量程0.6A、3A);

(b)電壓表(量程3V、15V)

(c)定值電阻(阻值1、額定功率5W)

(d)定值電阻(阻值10,額定功率10W)

(e)滑動變阻器(陰值范圍0--10、額定電流2A)

(f)滑動變阻器(阻值范圍0-100、額定電流1A)

那么

(1)要正確完成實驗,電壓表的量程應(yīng)選擇      V,電流表的量程應(yīng)選擇       A; R0應(yīng)選擇       的定值電阻,R應(yīng)選擇阻值范圍是          的滑動變阻器。

(2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是                             。

Ⅲ.探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,實驗裝置如圖所示,實驗主要過程如下:

   (1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別W、2W、3W、……;

   (2)分析打點計時器打出的紙帶,求出小車的速度、、……;

   (3)作出草圖;

   (4)分析圖像。如果圖像是一條直線,表明∝;如果不是直線,可考慮是否存在、等關(guān)系。

以下關(guān)于該試驗的說法中有一項不正確,它是___________。

A.本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、……。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當(dāng)用1條橡皮筋進行是實驗時,橡皮筋對小車做的功為W,用2條、3條、……橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、……實驗時,橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W、……。

B.小車運動中會受到阻力,補償?shù)姆椒,可以使木板適當(dāng)傾斜。

C.某同學(xué)在一次實驗中,得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點,兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。

D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點,求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算。

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科目:高中物理 來源:2009高考真題匯編18-電學(xué)實驗綜合 題型:計算題

Ⅰ.(6分)用多用電表進行了幾次測量,指針分別處于ab的位置,如圖所示。若多用電表的選擇開關(guān)處于下面表格中所指的檔位,ab的相應(yīng)讀數(shù)是多少?請?zhí)钤诒砀裰小?br />
Ⅱ.(6分)用右圖所示的電路,測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小,為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路,電路中用一個定值電阻R0起保護作用。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實驗器材還有:
(a)電流表(量程0.6A、3A);
(b)電壓表(量程3V、15V)
(c)定值電阻(阻值1、額定功率5W)
(d)定值電阻(阻值10,額定功率10W)
(e)滑動變阻器(陰值范圍0--10、額定電流2A)
(f)滑動變阻器(阻值范圍0-100、額定電流1A)
那么

(1)要正確完成實驗,電壓表的量程應(yīng)選擇     V,電流表的量程應(yīng)選擇      A;R0應(yīng)選擇      的定值電阻,R應(yīng)選擇阻值范圍是         的滑動變阻器。
(2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是                            
Ⅲ.(6分)探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,實驗裝置如圖所示,實驗主要過程如下:

  (1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別W、2W、3W、……;
  (2)分析打點計時器打出的紙帶,求出小車的速度、、……;
  (3)作出草圖;
  (4)分析圖像。如果圖像是一條直線,表明∝;如果不是直線,可考慮是否存在、、等關(guān)系。
以下關(guān)于該試驗的說法中有一項不正確,它是___________。
A.本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、……。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當(dāng)用1條橡皮筋進行是實驗時,橡皮筋對小車做的功為W,用2條、3條、……橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、……實驗時,橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W、……。
B.小車運動中會受到阻力,補償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜。
C.某同學(xué)在一次實驗中,得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點,兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。
D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點,求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

Ⅰ.(6分)用多用電表進行了幾次測量,指針分別處于a、b的位置,如圖所示。若多用電表的選擇開關(guān)處于下面表格中所指的檔位,ab的相應(yīng)讀數(shù)是多少?請?zhí)钤诒砀裰小?br />
Ⅱ.(6分)用右圖所示的電路,測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小,為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路,電路中用一個定值電阻R0起保護作用。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實驗器材還有:
(a)電流表(量程0.6A、3A);
(b)電壓表(量程3V、15V)
(c)定值電阻(阻值1、額定功率5W)
(d)定值電阻(阻值10,額定功率10W)
(e)滑動變阻器(陰值范圍0--10、額定電流2A)
(f)滑動變阻器(阻值范圍0-100、額定電流1A)
那么

(1)要正確完成實驗,電壓表的量程應(yīng)選擇     V,電流表的量程應(yīng)選擇      A;R0應(yīng)選擇      的定值電阻,R應(yīng)選擇阻值范圍是         的滑動變阻器。
(2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是                            。
Ⅲ.(6分)探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,實驗裝置如圖所示,實驗主要過程如下:

  (1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別W、2W、3W、……;
  (2)分析打點計時器打出的紙帶,求出小車的速度、、……;
  (3)作出草圖;
  (4)分析圖像。如果圖像是一條直線,表明∝;如果不是直線,可考慮是否存在、等關(guān)系。
以下關(guān)于該試驗的說法中有一項不正確,它是___________。
A.本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、……。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當(dāng)用1條橡皮筋進行是實驗時,橡皮筋對小車做的功為W,用2條、3條、……橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、……實驗時,橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W、……。
B.小車運動中會受到阻力,補償?shù)姆椒,可以使木板適當(dāng)傾斜。
C.某同學(xué)在一次實驗中,得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點,兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。
D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點,求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算。

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科目:高中物理 來源:2010年廣東省汕頭市高考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題

(1)電磁打點計時器是一種計時的儀器,使用時要注意調(diào)節(jié)好振針的高度,如果振針的位置過低,打出的紙帶的點跡是______,還會對紙帶產(chǎn)生______,對實驗結(jié)果有較大的影響.利用打點計時器和如圖1的其他器材可以開展多項實驗探究,其主要步驟如下:
a、按裝置安裝好器材并連好電路
b、接通電源,釋放紙帶,讓重錘由靜止開始自由下落
c、關(guān)閉電源,取出紙帶.更換紙帶,重復(fù)步驟b,打出幾條紙帶
d、選擇一條符合實驗要求的紙帶,數(shù)據(jù)如圖2(相鄰計數(shù)點的時間為T),進行數(shù)據(jù)處理.
①若是探究重力做功和物體動能的變化的關(guān)系.需求出重錘運動到各計數(shù)點的瞬時速度,試表示在B點時重錘運動的瞬時速度VB=______.
②若是測量重力加速度g.為減少實驗的偶然誤差,采用逐差法處理數(shù)據(jù),則加速度大小可以表示為g=______.
③如果求出的加速度值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的值g′有較大差距,說明實驗過程存在較大的阻力,若要測出阻力的大小,則還需測量的物理量是______.試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=______.

(2)某實驗小組要測量一電源的電動勢E(約3V)和內(nèi)阻r(約1Ω),現(xiàn)有下列器材:
a、電壓表V(3V和15V兩個量程) 
b、電阻箱R(0~999.9Ω)
c、定值電阻R=10Ω              
d、開關(guān)和導(dǎo)線.
其實驗的實物連接圖如圖3所示,請就下列問題作答:
①根據(jù)實物連接圖畫出實驗電路圖
②主要的實驗步驟如下
a、閉合電鍵,將電阻箱的阻值調(diào)到R1,讀得電壓表的讀數(shù)U1
b、將電阻箱的阻值調(diào)到R2,讀得電壓表的讀數(shù)U2
c、由方程組U1=和U2=解出E和r
若考慮實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性,請指出上述步驟有何不妥之處:______
③若采用線性圖象處理數(shù)據(jù),請寫出與線性圖象對應(yīng)的坐標(biāo)軸表示的物理量(用字母符號表示)y軸:______,x軸:______.

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