2013高三物理专题复习受力分析与运动分析(精)

1天行徤君子以自强不息————与２０１３届同学共勉2物体的受力分析与运动分析专题一3受力分析和运动分析在高中物理学习的过程中非常关键。在解答高中物理的各个模块的题目时，往往都需要借助受力分析和运动分析。有时候在面对一道题目毫无头绪时，通过对物理过程进行受力分析和运动分析，问题就可以迎刃而解。所以说，受力分析和运动分析就是打开高中物理题库的金钥匙引言：4(一)、力学中常见的三种力1.重力产生：物体在地面上或地面附近，由于地球的吸引而使物体受到的力方向：竖直向下大小：Ｇ＝mg作用点：重心。（形状规则、质量分布均匀的物体的重心在其几何中心，用悬挂法可以测薄板状物体的重心．）一．受力分析52.弹力产生条件：接触、发生弹性形变（接触力、被动力）方向：作用在使之发生形变的物体上，与接触面垂直（点接触时，垂直于过接触点的切面），指向形变恢复的方向大小：弹簧的弹力大小遵守胡克定律，劲度系数k（N/m）作用点：接触面或接触点（常见的弹力：弹簧的弹力、绳的拉力、压力和支持力）63.摩擦力产生条件：接触、接触面不光滑、有正压力、发生相对运动和相对运动的趋势（接触力、被动力，有摩擦力必有弹力）方向：沿接触面，与相对运动或相对运动趋势的方向相反大小：（1）.滑动摩擦力f=μFN，动摩擦因数μ，FN指物体对接触面的正压力，其大小与接触面对物体的支持力等大.（2）.静摩擦力f可由二力平衡条件求出，最大静摩擦力fm略大于滑动摩擦力，在近似计算时，fm近似等于滑动摩擦力（摩擦力既可以充当阻力，也可以充当动力）7(二)、受力分析基本步骤受力分析：即分析物体的受力情况，并作出力的示意图在对物体进行受力分析时要注意防止“漏力”和“添力”现象,按一定的步骤和顺序进行受力分析是防止“漏力”的最有效的措施.一般情况下对物体进行受力分析可按照以下步骤：1.明确研究对象，并把它从周围物体隔离出来.2.分析重力：地面附近的物体一定受到地球对物体的重力作用。3.观察跟研究对象接触的物体，并逐个分析与这些接触物对研究对象的弹力、摩擦力（先分析弹力，再分析摩擦力）（当很难判断是否受弹力、静摩擦力时，可根据假设法进行判断.）4.只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其它物体所施加的力.5.为了使问题简化，将物体简化，将所有力的作用点都画在物体的重心上.（对杆进行受力分析时例外）8(三)、受力分析口诀：重力肯定有弹力查四周动、静摩擦分仔细最后再找其他力分析完后要检查警防“漏力”与“添力”9(四)、受力分析的三个判断依据：①从力的概念判断，寻找施力物体；②从力的性质判断，寻找产生原因；③从力的效果判断，寻找是否产生形变或运动状态发生了改变10(五)、受力分析基本方法:1、整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。在许多问题中用整体法比较方便，但整体法不能求解系统的内力。2、隔离法：把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行受力分析，分别列出方程，再联立求解的方法。3、通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用。11例１、如图,一圆球和两块光滑板接触，底下的一块板水平．正确画出小球受力图的是()Ｄ12例２、对下列各种情况下的物体A进行受力分析（1）静止在斜面上的物体A（3）各接触面均光滑A（2）沿斜面上滑的物体A（接触面粗糙）AVFBA（４）A、B均静止GNfGNfGN1N2GNfF13(5)A静止(6)a、b、c都静止分析a所受力BACFF(7)Ａ、B、C都静止分析C所受力Ａ(8)A沿着粗糙墙向上运动BαAcbam1m214例３、弹簧对物体P的弹力为F，地面对物体的弹力为N，则下列可能的情况是：（）A.F和N均为零B.F和N均向上C.F和N均向下D.F向下，N向上ＢD15例４、工件A放在水平方向的传送带上，当传送带向前(右方)运动时速度V逐渐减小直至停下来的过程中，工件A始终与传送带保持相对静止。那么，下面关于工件A是否受摩擦力的分析中，哪一种是正确的?()A.A受到水平向右的静摩擦力；B.A受到水平向左的静摩擦力；C.A受到水平向右的滑动摩擦力；D.A不受任何摩擦力。B16小结一.分析受力的步骤:1.确定分析的对象2.按重力、弹力、摩擦力的顺序分析(一场二弹三摩擦),并作出力的示意图二.分析受力的依据1.产生力的条件2.物体的运动状态17１、叠放在斜面C上的物体A与B,共同沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是()A.B物体受重力、A给的正压力、C给的支B.B物体受重力、A对B的正压力和静摩擦力、C对BC.A物体受重力和B对AD.C物体的斜面受到A对C的正压力，B对C的摩擦力AＣ能力提升练习18２、如图，木板B放在水平地面上，A物体放在B木板上且受水平向右的拉力F.试分析下列情况下各物体摩擦力的种类和方向:(1)A、B均静止;(2)B静止A运动;(3)A、B相对静止;且一起向右运动.19３、如图所示，两个质量均为m的木块P、Q，在水平恒定F作用下都静止在竖直墙上.画出Q物体受力分析的图示，Q受P的弹力大小为，受P的静摩擦力大小为；画出P物体受力分析的图示，P受墙的静摩擦力大小，P受墙的支持力大小.20４、光滑圆柱体固定于水平地面.AB为一均匀直棒，A端放在地上，C点压在柱面上，AB棒处于静止，且AC段的长度大于CB段，如图所示.那么直棒AB所受各种作用力的个数是：（）A.2个B.3个C.4个D.5个C21六．运动分析(一)基本概念和基本规律位移和路程、速度、平均速度、时间和时刻、加速度和速度的关系1.速度描述物体运动的方向和快慢的物理量．(１)．平均速度：即Ｖ＝S/t，单位：m／s其方向与位移的方向相同．公式Ｖ=（V0＋Vt）/2只对匀变速直线运动适用。(２)．瞬时速度：方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧．瞬时速度的大小叫速率，是标量．222、加速度(１)、速度的变化：△V=Vt－V0，描述速度变化的大小和方向，是矢量(２)、加速度：描述速度变化的快慢和方向的物理量，是速度的变化和所用时间的比值：a＝ΔV/Δt，单位：m／s2．加速度是矢量，它的方向与速度变化（ΔV）的方向相同．233、速度、速度变化、加速度的关系：①方向关系：加速度的方向与速度变化的方向一定相同。在直线运动中，若a的方向与V0的方向相同，质点做加速运动；若a的方向与V0的方向相反，质点做减速运动。②大小关系：V、△V、a无必然的大小决定关系。24二．匀变速直线运动的规律匀变速直线运动特点：a=恒量．公式：（1）vt=v0十at（2）s=v0t＋½at2（3）vt2－v02=2as（4）s=tvvt2025推论：（l）匀变速直线运动的物体，在连续相等的时间里的任意两个相邻时间段上的位移之差是个恒量，即ΔS＝SⅡ－SⅠ＝aT2=恒量．（2）匀变速直线运动的物体，在某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即==．以上两推论在“测定匀变速直线运动的加速度”等学生实验中经常用到，要熟练掌握．2tVV20tvv26（3）初速度为零的匀加速直线运动（设T为等分时间间隔）：IT末、2T末、3T末……瞬时速度的比为Vl∶V2∶V3……∶Vn＝1∶2∶3∶……∶n；1T内、2T内、3T内……位移的比为Sl∶S2∶S3∶……Sn=12∶22∶32∶……∶n2；第一个T内，第二个T内，第三个T内……位移的比为SI∶SⅡ∶SⅢ∶……∶SN=l∶3∶5∶……∶（2n－1）；④从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比t1∶t2∶t3∶……tn＝123121nn：：：：27三、图像位移时间图象：位移时间图象反映了运动物体的位移随时间变化的关系，匀速运动的S—t图象是直线，直线的斜率数值上等于运动物体的速度；变速运动的S－t图象是曲线，图线切线方向的斜率表示该点速度的大小．28速度时间图象（1）它反映了运动物体速度随时间的变化关系．（2）匀速运动的V一t图线平行于时间轴．（3）匀变速直线运动的V—t图线是倾斜的直线，其斜率数值上等于物体运动的加速度．（4）非匀变速直线运动的V一t图线是曲线，每点的切线方向的斜率表示该点的加速度大小．29四．追及问题的分析思路（1)根据追赶和被追赶的两个物体的运动性质，列出两个物体的位移方程，并注意两物体运动时间之间的关系．（2)通过对运动过程的分析，画出简单的图示，找出两物体的运动位移间的关系式．追及的主要条件是两个物体在追上时位置坐标相同．(3)寻找问题中隐含的临界条件，例如速度小者加速追赶速度大者，在两物体速度相等时有最大距离；速度大者减速追赶速度小者，在两物体速度相等时有最小距离，等等．利用这些临界条件常能简化解题过程．30例1（09年江苏物理）如图所示，以８m/s匀速行驶的汽车即将通过路口，绿灯还有2s将熄灭，此时汽车距离停车线18m。该车加速时最大加速度大小为，减速时最大加速度大小为。此路段允许行驶的最大速度为，下列说法中正确的有A．如果立即做匀加速运动，在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线B．如果立即做匀加速运动，在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速C．如果立即做匀减速运动，在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线D．如果距停车线5m处减速，汽车能停在停车线处12.5m/s22m/s25m/s31例2（09年广东物理）如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO′转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半。内壁上有一质量为m的小物块。求①当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小；②当物块在A点随筒做匀速转动，且其受到的摩擦力为零时，圆筒转动的角速度。（题目略有改动）32例３.（09·江苏·13）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m=2㎏，动力系统提供的恒定升力F=28N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s2。（1）第一次试飞，飞行器飞行t1=8s时到达高度H=64m。求飞行器所阻力f的大小；（2）第二次试飞，飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h；（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。33例4如图3所示，在光滑水平桌面上放有长木板C，在C上左端和距左端s处分别放有小物块A和B，A、B的体积大小可忽略不计，A、B与长木板C间的动摩擦因数为μ，A、B、C的质量均为m，开始时，B、C静止，A以某一初速度v0向右做匀减速运动，设物块B与木板C之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求：图3(1)物块A运动过程中，物块B受到的摩擦力；(2)要使物块A、B相碰，物块A的初速度v0应满足的条件．34解析(1)设A在C板上滑动时，B相对于C板静止，则对B、C有μmg＝2ma，a＝μg2又B依靠摩擦力能获得的最大加速度为am＝μmgm＝μg因为am＞a，所以B未相对C滑动而随木板C向右做加速运动B受到的摩擦力fB＝ma＝12μmg(2)要使物块A刚好与物块B发生碰撞，物块A运动到物块B处时，A、B的速度相等，即v1＝v0－μgt＝12μgt得v1＝v0/335设木板C在此过程中的位移为s1，则物块A的位移为s1＋s，由动能定理－μmg(s1＋s)＝12mv12－12mv02μmgs1＝12(2m)v12联立上述各式解得v0＝3μgs要使物块A、B发生相碰的条件是v0≥3μgs.答案(1)12μmg(2)v0≥3μgs36例５.（２０１１）如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成I和II两个区域。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度从平面MN上的点水平向右射入I区。粒子在I区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在II区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应度大小为B，方向垂直于纸面向里。求粒子首次从II区离开时到出发点的距离。粒子的重力可以忽略。0v0p37解析：设粒子第一次过MN时速度方向与水平方向成α