题目列表(包括答案和解析)

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3. 确定研究过程的初末状态的动能。

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2. 确定物理过程,研究在所确定的物理过程中,哪些力做功,做正功还是负功,求外力对物体做的总功即功的代数和。包括物体受到的所有的力所做的功,包括重力的功,弹力的功。对做功的力的性质没有任何限制,可以是重力、弹力、摩擦力做功,也可以是电场力、磁场力、分子力做功。对力的变化情况没有任何限制,可以是恒力,可以是变力,也可以是不连续的力作用过程。

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1. 明确研究对象,对研究对象做受力分析

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5. 在t内,A的位移有多远?

   解:对A:由动能定理:

  

  

   问题:B对地的位移?

   方法总结:应用牛顿运动定律处理问题,把握力与运动的关系

  

  

   应用动能定理解决问题的基本方法:

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4. 相互滑动的时间有多长?

   解: 对A:由动量定理

   μmgt=MvA-Mv  (关注M与m的对应)

   得

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3. A至少多长,才能保证B不滑落。

   (设B从A的右端开始滑起,且不计B的大小)

   Lmin=Δl

   注意:不是在v B=0时,就相对静止了,看v-t图,在v B=0时,v A>0,此后,B仍相对于A向后滑,在v B=0时,是相对于地面,B向左滑行的最远点。

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2. 相互摩擦的长度Δl=?(设μ=0.5)(g=10m/s2)

   解:μmgΔl=Q

  

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1. 系统机械能是否守恒?机械能不守恒!

   转化的内能Q=?

   解:

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2. 对系统--守恒定律:

   若合外力为零(不受外力),系统动量守恒

  

   若只有重力或弹力做功,系统机械能守恒

  

   能的转化和守恒定律,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者由一个物体转移到别的物体,而在这种转化和转移中保持能的总量不变。

   通过典型例题分析巩固力学基本方法

[典型例题]

  例1. 在水平地面上有一质量为4kg的物体,物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10s后拉力减为。该物体的v-t图象如图所示。求:

   (1)物体受到的水平拉力F的大小。

   (2)物体与地面间动摩擦因数。(g=10m/s2)

   类型:已知状态力(μ)

   解析:方法1,牛顿定律结合运动规律

   0-10s:F-μmg=ma1如图:

   10-30s内:μmg=ma2如图:

   由图像:a1=  a2=

   联立解得:F=9N

   f=5N   f=μmg

   μ=

   方法2:以动量定理为核心规律:

   则0-30sFt1+μmg(t1+t2)=0

   0-10s: Ft1-μmgt1=mvm

   解得:F=9N,μ=

   方法3:以动能定理为核心规律(能法)

   由图像信息:

  

   0-30s:FS1+-μmgS=0

   0-10s:FS1-μmgS1=

   解得:F=9N,μ=

   总结:此外还有许多三种方法结合的解法。

   对于匀变速运动,三种方法一般均行得通,当直接涉及状态、时间、力时,以动量定理应用最简单。

  例2. 一位同学的家住在一座25层的高楼内,他每天乘电梯上楼,经过多次仔细观察和反复测量,他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律,他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。他将台秤放在电梯内,将重物放在台秤的托盘上,电梯从第一层开始启动,经过不间断的运行,最后停在最高层。在整个过程中,他记录了台秤不同时间段内的示数。记录的数据如下表所示。

  

   但由于0-3.0s段的时间太短,他没来得及将台秤的示数记录下来。假设在每个时间段内台秤示数都是稳定的。重力加速度g取10m/s2

   (1)电梯在0-3.0s时间段内台秤的示数应该是多少?

   (2)根据测量的数据,计算该座楼房每一层的平均高度。

   解:力法(逆向思维--从“13.0-19.0s”入手)

   Δt3=6s,

   在13.0-19.0s内,如图所示

   mg-N3=ma3

   a3=

   a1=

   则0-3.0s内,N1-mg=ma1(如图)

   N1 =ma1+mg=58N   m1=5.8kg

   0-19.0s内的位移

   S

   其中v=a1t1

   解得:S=69.6m

  

   解2:以动量定理为核心规律,则:

   0-19.0s内(t1=3s Δt2=10s Δt3=6s)

   N1t1+N2Δt2+N3Δt3-mgΔt=0

   (N2=50N  t=19s)

   解得:N1=58N=5.8千克力

   在0-t1内:N1t1-mgt1=mv

   得:v=4.8m/s

   S为v-t图线下的面积

   Sm

  

   总结:本题同样可由能法处理。

   请思考:

   (1)WG=?

   (2)重力势能变化ΔEp=?

   (3)机械能变化ΔE=?

   (4)动能变化及总功为多少?

   (5)总弹力功为多少?

   应该认识以下结论:

   (1)重力功及重力势能的变化与路径无关。

   (2)过程不同,弹力不同,弹力为应变力。

   (3)过程不同机械能的变化及力的总功等不同。

   量度ΔEK的是∑W

   量度ΔE的是除重力、弹力之外其他力所做的功。

   涉及相互作用系统问题。

  例3. 在光滑水平面上有质量M=16kg的长木板A,板上有质量m=4kg的滑块B。某时刻长木板速度向右、滑块速度向左,且两者的动能都为2J。经过一段时间,长木板和滑块以相同的速度向同一方向运动(滑块仍在长木板上)。求:长木板和滑块共同运动时的速度的大小和方向。

   涉及相互作用系统应首选“守恒”规律,判断动量或机械能是否守恒。

   解1:对A、B系统∑F=0,动量守恒

   依题意:EKA= EKB=2J(=EK)

  

  

  

  

   以向右为正,有=(M+m)V

   (向右)

   以上注意矢量合成。

   解2:力法

   依题意:分别求得v A=0.5m/s(右)   v B=1m/s(左)

   运动图像如图所示

     ①

      ②

   (注意对应关系)

   联立可得v

   展开讨论:

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1. 对质点--三条核心规律:

   ·t=mv2-mv1(动量定理,矢量式)

   t↑   ↑t

   =  ma(牛顿运动定律矢量式)    

   S↓   ↓S

   (动能定理:标量式)

   万有引力定律:F=G

   动能定理是标量关系式,功的正负决定能量的具体转化过程,并不表示方向,功和能都是标量。解决复杂运动过程和复杂的力作用过程,动能定理常常是首选的方法。

   动量定理主要用于解决打击、碰撞、短时间内力变化情况很复杂的过程。动量定理还可以解决在不同时间内受力不同的情况,这时可以不追究作用的细节,只关注初末状态的动量,初末状态的确定依所研究的问题而确定。在实际生活生产中,在物体运动状态的变化一定时,可以用减小作用时间的方法而增加作用力,也可以用延长作用时间的方法而减小作用力。

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