【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:15分钟突破摩擦力
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:15分钟突破功与功率
一、功1. 做功的两个要素(1)作用在物体上的力。
(2)物体在力的方向上发生的位移。
2. 公式W=Fl cos α(1)α是力与位移方向之间的夹角,l为物体对地的位移。
(2)该公式只适用于恒力做功。
3. 判断正、负功的方法二、功率1. 物理意义描述力对物体做功的快慢。
2. 公式(1)P=Wt(P为时间t内的平均功率)(2)P =Fv cos α(α为F 与v 的夹角)3. 额定功率机械正常工作时的功率。
4. 实际功率机械实际工作时的功率,要求不能大于额定功率。
5. 平均功率的计算方法(1)利用P =W t。
(2)利用P =F v cos α,其中v 为物体运动的平均速度。
6. 瞬时功率的计算方法(1)利用公式P =Fv cos α,其中v 为t 时刻的瞬时速度。
(2)P =F F v ,其中v F 为物体的速度v 在力F 方向上的分速度。
(3)P =F v v ,其中F v 为物体受的外力F 在速度v 方向上的分力。
例题1 (海南高考)一质量为1 kg 的质点静止于光滑水平面上,从t =0时起,第1秒内受到2 N 的水平外力作用,第2秒内受到同方向的1 N 的外力作用。
下列判断正确的是( )A. 0~2 s 内,外力的平均功率是94 W B. 第2秒内,外力所做的功是54J C. 第2秒末,外力的瞬时功率最大 D. 第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是45 解析:由题意知质点所受的水平外力即为合力,则知质点在这2秒内的加速度分别为a 1=2 m/s 2、a 2=1 m/s 2,则质点在第1 s 末与第2 s 末的速度分别为v 1=2 m/s 、v 2=3 m/s ,每一秒内,质点动能的增加量分别为ΔE k1=2112mv =2 J 、ΔE k2=2212mv -2112mv =2.5 J ,D 正确;再由动能定理可知第2 s 内与0~2 s 内,外力所做功分别为W 2=ΔE k2=2.5 J 、W =2212mv -0=4.5 J ,则在0~2 s 内,外力的平均功率P =W t=2.25 W ,A 正确,B 错误;由P =Fv 知质点在第1 s 末与第2 s 末的瞬时功率分别为P 1=4 W 、P 2=3 W ,故C 错误。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:能量的守恒与转化
一、能量守恒定律(1)内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
(2)正确理解能量守恒定律:①某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等;②某个物体的能量减少,一定存在着其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等,这也是列能量守恒定律方程式的两条基本思路之一。
(3)应用能量守恒定律解题的步骤:①分清有多少种形式的能(如动能、势能、电能等)在变化;②分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式;③列出恒等式:ΔE减=ΔE增。
综上所述,功是能量转化的量度。
做功的过程就是能量转化的过程,能量的转化是通过做功来实现的,力做功与能量的转化有对应关系,因此我们利用功和能的关系分析问题时,一定要搞清楚有哪些力做功,分别伴随着哪几种形式的能之间的转化,什么形式的能增加了,什么形式的能减少了。
例题1 小物块A 的质量为m ,物块与坡道间的动摩擦因数为μ,水平面光滑;坡道顶端距水平面高度为h ,倾角为θ;物块从坡道进入水平滑道时,在底端O 点处无机械能损失,重力加速度为g 。
将轻弹簧的一端连接在水平滑道M 处并固定在墙上,另一自由端恰位于坡道的底端O 点,如图所示。
物块A 从坡顶由静止滑下,求:(1)物块滑到O 点时的速度大小; (2)弹簧为最大压缩量d 时的弹性势能; (3)物块A 被弹回到坡道上升的最大高度。
解析:(1)由动能定理得mgh -μmgh cot θ=12mv 2,得v (2)在水平滑道上 由能量守恒定律得12mv 2=E p , 解得E p =mgh -μmgh cot θ;(3)设物块A 能够上升的最大高度为h 1,物块A 被弹回过程中 由能量守恒定律得E p =μmgh 1cot θ+mgh 1, 解得h 1=(1cot )1cot hμθμθ-+。
答案:(1 (2)mgh -μmgh cot θ (3)(1cot )1cot hμθμθ-+例题2 “和平号”空间站已于3月23日成功地坠落在南太平洋海域,坠落过程可简化为从一个近圆轨道(可近似地看做圆轨道)开始,经与大气摩擦,空间站的绝大部分经过升温、熔化,最后汽化而销毁,剩下的残片坠入大海。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:受力分析专题解密
1. 受力分析的步骤:
例题1 如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P连接,P 与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态,弹簧处于竖直方向,则斜面体P此刻受到的力的个数有可能为()
A. 2个
B. 3个
C. 4个
D. 5个
解析:以斜面体P为研究对象,很显然斜面体P受到重力和弹簧弹力F1作用,二力共线。
若F1=mg,二力使P处于平衡状态(如图甲所示);若F1>mg,挡板MN必对斜面体施加垂直斜面的N作用,N产生水平向左的分量,欲使斜面体P处于平衡状态,MN必对斜面体施加平行接触面斜向下的摩擦力f(如图乙所示)。
答案:AC
例题2 如图所示,轻绳两端分别与A、C两物体相连接,m A=1kg,m B=2kg,m C=3kg,物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1(B与C之间的滑动摩擦力小于最大静摩擦),轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计,若要用力将C物体拉动,则作用在C物体上水平向左的拉力最小为(取g=10m/s2)()
A. 6N
B. 8N
C. 10N
D. 12N
解析:首先由于A和C用轻绳相连,则时刻有相同的速度;而B分别受到A和C的摩擦力,由于C能提供的摩擦力要比A能提供的摩擦力大,所以物体B一定随C一起运动;由此,我们发现B和C之间是相对静止的,可以看做一个整体,BC整体受到向左的拉力,绳子向右的拉力和A给的摩擦力,根据受力平衡,有F=f A对BC+f地面对BC+T绳子拉力=1N+6N+1N =8N。
答案:B。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:逐差法求匀变速运动物体的加速度
判断物体做匀变速直线运动及求解加速度的理论依据物体做匀变速直线运动时,若加速度为a ,在各段连续相等的时间T 内发生的位移依次为x 1、x 2、x 3、…x n ,则有x 2-x 1=x 3-x 2=x 4-x 3=…=x n -x n -1=aT 2,即任意两段连续相等的时间内的位移差相等,可以依据这个特点,判断原物体是否做匀变速直线运动。
若进一步要我们求出该小车运动的加速度,应怎样处理呢?此时,可以应用逐差法处理数据。
由于题中条件是已知x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6共六个数据,应分为3组。
21413T x x a -=,22523T x x a -=,23633T x x a -= 即加速度5263456123411232222()()11()()3333333x x x xx x x x x x x x a a a a T T T T--++-++-=++=++=⨯ 全部数据都用上,这样相当于把2n 个间隔分成前n 个为第一组,后n 个为第二组,这样起到了减小误差的作用。
很显然,若题目给出的条件是偶数段(如下图)4段6段(8段) 都要分组进行求解,分别对应2213422)()(T x x x x a ⨯+-+=232165433)()(Tx x x x x x a ⨯++-++= 24321876544)()(Tx x x x x x x x a ⨯+++-+++= 【方法点拨】若在练习中出现奇数段,如3段、5段、7段等。
这时我们发现不能恰好分成两组。
考虑到实验时中间段的数值较接近真实值,应分别采用下面求法:2132Tx x a -=2215432)()(T x x x x a ⨯+-+= 232176543)()(T x x x x x x a ⨯++-++=例题1 如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:描述圆周运动的物理量及相互关系
例题1如图所示,一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r0=1.0 cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边沿接触。
当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而为发电机提供动力。
自行车车轮的半径R1=35 cm,小齿轮的半径R2=4.0 cm,大齿轮的半径R3=10.0 cm。
求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比。
(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)解析:大小齿轮间、摩擦小轮和车轮之间和皮带传动原理相同,两轮边沿各点的线速度大小相等,由v=2πnr可知转速n和半径r成反比;小齿轮和车轮同轴转动,两轮上各点的转速相同。
大齿轮与小齿轮转速之间的关系为:n1∶n小=R2∶R3。
车轮与小齿轮之间的转速关系为:n车=n小。
车轮与摩擦小轮之间的关系为:n车∶n2=r0∶R1。
由以上各式可解出大齿轮和摩擦小轮之间的转速之比为:n1∶n2=2∶175。
答案:2∶175例题2 如图所示,水平转盘的中心有个竖直小圆筒,质量为m的物体A放在转盘上,A到竖直圆筒中心的距离为r,物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连,B与A质量相同,物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的μ倍,则转盘转动的角速度在什么范围内,物体A才能随盘转动?解析:由于A在圆盘上随盘做匀速圆周运动,所以它所受的合外力必然指向圆心,而其中重力、支持力平衡,绳的拉力指向圆心,所以A所受的摩擦力的方向一定沿着半径或指向圆心,或背离圆心。
当A将要沿盘向外滑时,A所受的最大静摩擦力指向圆心,A的向心力为绳的拉力与最ωr ①大静摩擦力的合力,即F+F m′=m21由于B静止,故F=mg ②由于最大静摩擦力是压力的μ倍,即F m′=μF N=μmg③由①②③式解得ω1当A将要沿盘向圆心滑时,A所受的最大静摩擦力沿半径向外,这时向心力为ωr ④F-F m′=m22由②③④式解得ω2A随盘一起转动,其角速度ω应满足ωω。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:轻松解决多过程问题
为考查学生的能力,高考试卷都设置有一系列物理过程分析的试题,即“多过程”问题考生能否准确地分清物理过程是解决这类问题的关键,对它的解决能很好地反映出学生分析、解决物理问题的能力,这一类问题往往比较复杂,在高考中常在计算题中出现,且常把牛顿运动定律与其他力学规律、电场、磁场等知识综合起来考查,难度较大。
解决思路:1. “合”步了解全过程,构建大致运动图景;2. “分”将全过程进行分解,分析每个过程的规律;3. “合”——找到子过程的联系,寻找解题方法。
分析要点:1. 题目中有多少个物理过程?2. 每个过程物体做什么运动?3. 每种运动满足什么物理规律?4. 运动过程中的一些关键位置(时刻)是哪些?下面让我们结合具体的实例,来分析详细理解多过程问题的分析方法。
例题1 (江西省重点中学联考)中央电视台近期推出了一个游戏节目——推矿泉水瓶。
选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后不停在有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败。
其简化模型如下图所示,AC是长度为L1=5 m的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶,BC为有效区域。
已知BC长度为L2=1 m,瓶子质量为m=0.5 kg,瓶子与桌面间的动摩擦因数μ=0.4。
某选手作用在瓶子上的水平推力F=20 N,瓶子沿AC 做直线运动,g取10m/s2,假设瓶子可视为质点,那么该选手要想游戏获得成功,试问:(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少?(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少?解析:第一步:抓信息关键点第二步:找解题突破口推力作用在瓶子上的距离越长,则推力的作用时间越长,停在有效区域内时,离C 点越近,离B 点越远,因此解答本题的关键是求出瓶子正好停在B 点或C 点时,推力的作用时间或距离。
第三步:条理作答解析:(1)要想获得游戏成功,瓶子滑到C 点速度正好为0,力作用时间最长,设最长作用时间为t 1,有力作用时瓶子的加速度为a 1,t 1时刻瓶子的速度为v ,力停止作用后加速度为a 2,由牛顿第二定律得:F -μmg =ma 1 μmg =ma 2加速运动过程中的位移s 1=v 22a 1减速运动过程中的位移s 2=v 22a 2位移关系满足s 1+s 2=L 1 又v =a 1t 1由以上各式解得t 1=16s(2)要想游戏获得成功,瓶子滑到B 点速度正好为零,力作用距离最小,设最小距离为d ,则v ′22a 1+v ′22a 2=L 1-L 2v ′2=2a 1d联立解得d =0.4 m答案:(1)16s (2)0.4 m例题2 (江苏高考)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 =28 N 。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:实验:验证机械能守恒定律
实验考点:
例题利用实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。
(1)实验操作步骤如下,请将步骤B 补充完整:
A. 按实验要求安装好实验装置;
B. 使重物靠近打点计时器,接着先________,后________,打点计时器在纸带上打下一系列的点;
C. 下图为一条符合实验要求的纸带,O 点为打点计时器打下的第一点。
分别测出若干连续点A 、B 、C ……与O 点之间的距离h 1、h 2、h 3……
(2)已知打点计时器的打点周期为T ,重物质量为m ,重力加速度为g ,结合实验中所测得的h 1、h 2、h 3,可得重物下落到B 点时的速度大小为______,纸带从O 点下落到B 点的过程中,重物增加的动能为______,减少的重力势能为______。
(3)取打下O 点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h 时所对应的动能E k 和重力势能E p ,建立坐标系,横轴表示h ,纵轴表示E k 和E p ,根据以上数据在下图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。
已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k 1=2.94 J/m ,请计算图线Ⅱ的斜率k 2=________ J/m (保留3位有效数字)。
重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________(用k 1和k 2表示)。
(4)通过对k 1和k 2的比较分析,可得到的结论是(只要求写出一条):______________ ________________________________。
解析:(1)依照实验步骤,应该先接通打点计时器的电源,然后再释放纸带;
(2)计算B 点时的瞬时速度,可以用中间时刻速度法,即312B h h v T
-=。
从O 点到B。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:深谈超重与失重
1. 视重(1)当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为视重。
(2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力,在超重与失重的环境中视重与重力的数值不相等。
例题1 质量为m =40 kg 的小孩站在电梯内的体重计上。
电梯从t =0时刻由静止开始上升,在0到6 s 内体重计示数F 的变化情况如图所示。
试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?(取重力加速度g =10 m/s 2)解析:由图象可知,在t =0到t =t 1=2s 的时间内,体重计的示数大于mg ,故电梯是做向上的加速运动。
设在这段时间内体重计作用于小孩的力为1F ,电梯及小孩的加速度大小为1a ,由牛顿第二定律得11F mg ma -=在这段时间内电梯上升的高度2112h at =在t =t 1到t =t 2=5s 的时间内,体重计的示数等于mg ,故电梯做匀速上升运动,速度为t 1时刻电梯的速度,即111v a t =在这段时间内电梯上升的高度2121()h v t t =-在t =t 2到t =t 3=6s 的时间内,体重计的示数小于mg ,故电梯做向上的减速运动,设这段时间内体重计作用于小孩的力为2F ,电梯及小孩的加速度大小为2a ,由牛顿第二定律得22mg F ma -=在这段时间内电梯上升的高度231322321()()2h v t t a t t =--- 电梯上升的总高度123h h h h =++由以上各式,利用牛顿第三定律和题文及题图中的数据,解得9h m =。
答案:9m例题2 某举重运动员在地面上最多能举起160kg 的杠铃。
(1)若该运动员在升降机中能举起200kg 的杠铃,求升降机加速度的大小和方向。
(2)若升降机以(1)中等大的加速度减速下降,求该运动员在升降机中举起杠铃的最大质量(g 取10m/s 2)。
解析:(1)举重运动员在地面和升降机中对杠铃的最大支持力是相同的,设最大支持力为F N ,在地面上有F N -m 1g =0,F N =m 1g =160×10N =1.6×103N在升降机中,运动员举起的杠铃质量比在地面大,说明杠铃处于失重状态,加速度方向竖直向下,故有m 2g -F N =m 2a ,a =m 2g -F N m 2=(10-1600200)m/s 2=2m/s 2。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:万有引力与圆周运动专题突破
一、用万有引力定律解决问题的基本方法(1)涉及天体运动的问题①把天体等效为理想化模型;②天体间的相互作用力为F =G m 1m 2r 2; ③天体的运动看成理想化的匀速圆周运动,天体做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供。
(2)涉及物体在星球表面的运动问题:①一般忽略星球自转带来的影响;②物体在星球表面所受的重力约等于它们间的万有引力;③由G Mm R2=mg 结合其他运动学规律求解。
(3)注意:①对于天体的发射和接收过程,不能视为简单的匀速圆周运动;②要把握好万有引力定律的适用条件,严格地说,公式只适用于两质点间相互引力的计算。
但两均匀球体,相距较远的物体之间相互作用也可适用。
另外,把握万有引力的三性:普遍性、相互性和宏观性;③在天体运动过程中,凡是工作条件与重力有决定关系的仪器一律不能使用。
二、常用的几个关系式设质量为m 的天体绕另一质量为M 的中心天体做半径为r 的匀速圆周运动(1)由G Mm r 2=m v 2r 得v =GM r,r 越大,天体的v 越小; (2)由G Mm r 2=mω2r 得ω=GM r 3,r 越大,天体的ω越小; (3)由G Mm r 2=m (2πT )2r 得T =2πr 3GM,r 越大,天体的T 越大; (4)由G Mm r 2=ma 得a =GM r2,r 越大,天体的a 越小。
三、解决天体问题时应注意的问题(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时,只能测出中心天体的质量,而环绕天体的质量在方程式中被消掉了。
(2)应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件。
如地球公转一周是365天,自转一周是24小时,其表面的重力加速度约为9.8m /s 2等。
(3)由G Mm R2=mg 可以得到:GM =gR 2。
由于G 和M (地球质量)这两个参数往往不易记住,而g 和R 容易记住。
所以粗略计算时,一般都采用上述代换,这就避开了万有引力常量G 值和地球的质量M 值,方便多了。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:深度剖析速度、速度变化量、加速度
注意:要正确理解速度与加速度,速度、速度变化量、加速度三者大小没有必然联系,加速度方向与速度变化量方向一致,加速度方向与速度方向相同时不论加速度大小怎么变化,速度均增大,相反时不论加速度大小怎么变化,速度均减小。
对加速度大小和方向的进一步理解明确了这些区别,在高中我们会遇到什么样的速度、速度的变化、加速度方面的题目呢?让我们来看几个例题。
例题1 关于速度、速度的变化量、加速度,正确的说法是 ( ) A. 物体运动时速度的变化量越大,它的加速度一定越大 B. 速度很大的物体,其加速度可以为零C. 某时刻物体速度为零,其加速度不可能很大D. 加速度很大时,运动物体的速度一定很快变大解析:由a =ΔvΔt可知,在Δv 越大,但不知道Δt 的大小时,无法确定加速度的大小,故A 错;高速匀速飞行的战斗机,速度很大,但速度变化量为零,加速度为零,所以B 对;炮筒中的炮弹,在火药刚刚燃烧的时刻,炮弹的速度为零,但加速度很大,所以C 错;加速度很大,说明速度变化很快,速度可能很快变大,也可能很快变小,故D 错。
答案:B点拨:解答这类题目一定要正确理解速度与加速度,速度、速度变化量、加速度三者大小没有必然联系;直线运动中加速度方向与速度变化量方向一致,与速度方向可能相同,也可能相反。
例题2 一物体以初速度0v 、加速度a 做匀加速直线运动,若物体从t 时刻起,加速度a 逐渐减小至零,则物体从t 时刻开始 ( )A. 速度开始减小,直到加速度等于零为止B. 速度继续增大,直到加速度等于零为止C. 速度一直增大D. 位移继续增大,直到加速度等于零为止解析:因为物体做匀加速直线运动,所以a 、v 同向,虽然a 减小,但由于a 与v 同向,所以v 变大,当a =0时加速过程结束,以后做匀速直线运动,所以B 选项正确,C 选项错误;从t 时刻开始,无论是做加速运动,还是匀速运动,物体的位移一直变大,所以D 错。
答案:B点拨:加速运动中加速度方向与速度方向相同时不论加速度大小怎么变化,速度均增大;减速运动中加速度方向与速度方向相反时不论加速度大小怎么变化,速度均减小。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:万有引力定律专题突破
年 级高一 学 科 物理 版 本 通用版 课程标题万有引力定律专题突破 编稿老师吴宾 一校 付秋花 二校 黄楠 审核 刘媛媛一、万有引力定律、引力常量的测量 1. (1)内容:宇宙间的一切物体都是互相吸引的,引力的方向在它们的连线上,两个物体间的引力大小跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。
(2)F =G m 1m 2r2,其中G =6.67×10-11 N·m 2/kg 2,称为万有引力常量,而m 1、m 2分别为两个质点的质量,r 为两质点间的距离。
(3)适用条件①严格地说,万有引力定律只适用于质点间的相互作用。
②两个质量分布均匀的球体间的相互作用,也可用本定律来计算,其中r 是两个球体球心间的距离。
③一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用。
④两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也近似适用,其中r 为两物体质心间的距离。
(4)注意:公式中F 是两物体间的引力,F 与两物体质量乘积成正比,与两物体间的距离的平方成反比,不要理解成F 与两物体质量成正比,与距离成反比。
2. 引力常量的测定英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出了引力常量G ;用实验证明了万有引力定律,使万有引力定律具有更广泛的实用价值。
二、物体在地面上所受的引力和重力的区别和联系1. 地球在不停地自转,地球上的物体随地球自转而做圆周运动。
圆周运动需要一个向心力,这是重力不直接等于万有引力而近似等于万有引力的原因。
如图所示,万有引力为F ,重力为G ,自转向心力为F ′。
真实情况不会像图中偏差这么大,物体在一般位置时,F ′=mrω2,其中r 为物体在所在位置的纬度圈的半径。
F ′、F 、G 不在同一直线上,F ′指向纬度圈的圆心。
F 指向地心,G 竖直向下。
2. 当物体在赤道上时,F ′达到最大值.F ′max =mRω2,R 为地球半径。
此时物体的重力最小,G min =F -F ′=GMm R 2-MRω2。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:自由落体运动专题破解
自由落体运动的规律及物理量之间的关系自由落体运动是初速度为零的匀加速运动;把所求问题转化为初速度为零的匀加速运动;并利用自由落体运动的规律是解题的思路;分清物体的运动过程,理清各物理量之间的关系,画出合理的示意图是解题的关键。
例题1 (济南实验中学)取一根长2 m 左右的细线,5个铁垫圈和一个金属盘。
在线下端系上第一个垫圈,隔12 cm 再系一个,以后垫圈之间的距离分别为36 cm 、60 cm 、84 cm ,如下图所示,站在椅子上,向上提起线的上端,让线自由垂下,且第一个垫圈紧靠放在地上的金属盘。
松手后开始计时,若不计空气阻力,则第2、3、4、5个垫圈( )A. 落到盘上的声音时间间隔越来越大B. 落到盘上的声音时间间隔相等C. 依次落到盘上的速率关系为1∶2∶3∶2D. 依次落到盘上的时间关系为1∶(2-1)∶(3-2)∶(2-3)解析:各垫圈之间的距离之比为1∶3∶5∶7,各垫圈到金属盘的距离之比为1∶4∶9∶16,各垫圈做自由落体运动,根据x =12gt 2得t =2xg ,各垫圈落到盘上的时间之比为1∶2∶3∶4,则各垫圈落地时间间隔相等,B 选项正确,A 、D 选项错误;根据2gx =v 2得v =2gx ,各垫圈依次落到盘上的速率之比为1∶2∶3∶4,C 选项错误。
答案:B例题2 (济南质检)小芳是一个善于思考的乡村女孩,她在学过自由落体运动规律后,对自家房上下落的雨滴产生了兴趣,她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水,当第5滴正欲滴下时,第1滴刚好落到地面,而第3滴与第2滴分别位于高1 m 的窗子的上、下沿,小芳同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落同自家房子尺寸的关系图,其中2点和3点之间的小矩形表示小芳正对的窗子,请问:。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:解密牛顿第三定律
对牛顿第三定律的理解((2)应用牛顿第三定律应注意的问题:①定律中的“总是”说明对于任何物体,在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。
②牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中,若一个产生或消失,则另一个必然同时产生或消失,否则就违背了“相互关系”。
例题1如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为()A. (M+m)gB. (M+m)g-maC. (M+m)g+maD. (M-m)g解析:对竿上的人分析:受重力mg,摩擦力F f,有mg-F f=ma,竿对人有摩擦力,人对竿也有反作用力——摩擦力,且大小相等,方向相反,对竿分析:受重力Mg,摩擦力F f,F 和“底人”对竿的方向向下,支持力F N,有Mg+F f=F N,又因为竿对“底人”的压力N支持力F N是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律,得到F N′=(M+m)g-ma。
答案:B例题2为了丰富课余生活,学校进行了一场拔河比赛.关于拔河比赛,下列说法错误的是()A. 选体重大的运动员,能增大对地面的压力B. 运动员身体后倾、两腿弯曲,可以降低重心C. 比赛时受到地面摩擦力较大的一组获胜D. 比赛时拉力较大的一组定能获胜解析:因为物体间力的作用是相互的。
对于拔河的两个队,甲对乙施加了多大拉力,乙对甲也同时产生一样大小的拉力。
可见,双方之间的拉力并不是决定胜负的因素,哪边能获胜就取决于哪边的摩擦力大。
所以选项C正确、D错误。
A中,队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大。
所以正确;B中,身体向后驱,同时弯腿,是借助对方的拉力来增大对地面的压力,其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力。
答案:D利用牛顿第三定律转化研究对象求解一个未知力如果求取某个力直接研究它的受力物体难以求出,我们可以转化研究对象,通过研究相互作用的另一个物体求出它的反作用力,再利用牛顿第三定律得到所求的力。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:解密平抛运动
受力特点:只受重力运动特点:水平方向为匀速直线运动;公式为0x v t =,0x v v = 竖直方向为自由落体运动;公式为212y gt =,y v gt = 质点从O 处以水平初速度v 0平抛,经时间t 后到达P 点v tx①速度:水平分速度0v v x = 竖直分速度gt v y = 在P 点的速度22022)(gt v v v v y x t +=+=方向:0tan v gtv v y ==θ(θ为v t 与v x 之间的夹角) ②位移:水平位移:t v x 0= 竖直位移:221gt y = 合位移:222022)21()(gt t v y x s +=+=方向:002221tan v gtt v gt x y ===α(α为s 与x 之间的夹角) 常用推论:1. 物体运动到某一位置(x 0、y 0)时的速度的反向延长线与x 轴交点的坐标值为:(12x 0、0);2. 物体运动到某一位置时,速度偏转角θ的正切值与此刻位移和x 轴之间夹角α正切值的比值为:tan tan θα=2; 3. 竖直方向上在连续相等时间内通过的位移之比为:1:3:5:……:(2n -1); 4. 竖直方向上在相邻且相等的时间T 内通过的位移之差为:h ∆=2gt 。
例题1 如图所示,在竖直放置的半圆形容器的中心O 点分别以水平初速度v 1、v 2抛出两个小球(可视为质点),最终它们分别落在圆弧上的A 点和B 点,已知OA 与OB 互相垂直,且OA 与竖直方向成α角,则两小球初速度之比v 1v 2为( )A. tan αB. cos αC. tan αtan αD. cos αcos α解析:两小球被抛出后都做平抛运动,设容器半径为R ,两小球运动时间分别为t A 、t B ,对A 球:R sin α=v A t A ,R cos α=12at 2A ;对B 球:R cos α=v B t B ,R sin α=12at 2B ,解四式可得:v 1v 2=tan αtan α,C 项正确。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:轻松解决“板块”问题
“板块”问题就是通常遇到的叠放问题,由于其往往可看成由物块和木板构成的一对相互作用模型,故将其形象地称为“板块”问题。
其应用的知识面较为广泛,与运动学、受力分析、动力学、功与能等有着密切联系,且往往牵涉着临界极值问题,是动力学问题中的一大难点。
板块问题能够较好地考查学生对知识的掌握程度及对问题的综合分析能力,是增强试卷区分度的有力题目。
因此,不论在平时的大小模考中,还是在高考试卷中板块问题都占据着非常重要的地位。
1. 板块问题本质特征①两物体叠放并接触;②两物体间通过摩擦力发生作用。
例题1 如图所示,一速率为v 0=10m/s 的物块冲上一置于光滑水平面上且足够长的木板上。
物块质量为m =4kg ,木板质量M =6kg ,物块与木板间的动摩擦因数6.0=μ,试问:物块将停在木板上何处?点拨:物块冲上木板后相对木板向右运动,会在木板摩擦力作用下匀减速运动,木板会在摩擦力作用下匀加速运动,两者共速后,一起匀速运动。
求物块停在木板上何处,实际是在求物块与木板的相对位移大小。
解析:方法一(基本公式法)由牛顿第二定律可知,对物块有1ma mg =μ 对木板有 2Ma mg =μ解得 21m/s 6=a ,22m/s 4=a设两者共速时所用时间为t ,则t a t a v 210=-解得 s 1=t这段时间物块与木板的位移大小分别为m 221222==t a x 两者的位移之差m 521=-=∆x x x故物块能停在距木板左端5m 处方法二(图象法)作出物块与木板的运动图象如图所示。
由牛顿第二定律可求得物块与木板的加速度 21m/s 6==g a μ22m/s 4==g Mm a μ 两者在t 时刻速度相等,则t a t a v 210=-解得 s 1=t分析可知,图中阴影面积为板、块的相对位移,由几何关系知m 5210==∆t v x 故物块能停在距木板左端5m 处。
答案:物块能停在距木板左端5m 处。
例题2 如图所示,在倾角为θ的足够长的斜面上,有一质量为1m 的长木板。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:牛顿第一定律
1. 牛顿第一定律(1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
(2)意义:①指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
②指出力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。
2. 惯性(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)特点:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的固有属性,与物体的运动情况和受力情况无关。
(3)量度:质量是衡量惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。
3. 惯性和惯性定律的区别(1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质,与物体是否受力、受力的大小无关。
(2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律。
4. 牛顿第一定律的意义(1)牛顿第一定律描述了物体不受外力时的状态,而物体不受力的情形是不存在的,因此牛顿第一定律不是实验定律。
(2)牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因。
例题1 理想实验有时更能深刻地反映自然规律。
在研究物体运动原因的过程中,伽利略曾经设想过一个理想的实验,如图所示。
其中有经验事实,其余的则是推论:①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍要达到原来的高度。
②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面。
③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
回答下面的问题:(1)请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列_________________(填写序号即可);(2)在上述设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论,下面关于事实和推论分类正确的是()A. ①是事实,②③④是推论B. ②是事实,①③④是推论C. ③是事实,①②④是推论D. ④是事实,①②③是推论解析:这个理想实验以可靠的事实——“②”为依据,忽略次要因素——“如果没有摩擦”,抓住主要矛盾——“小球将上升到原来释放的高度”,“逐渐减小斜面的倾角,小球要上升到原来的高度,则在第二个斜面上发生的位移将会逐渐增大”,经过科学抽象——“当把第二个斜面变成平面时,小球将无法到达原来的高度,只好沿平面做持续的匀速直线运动”,最后得出了“物体的运动并不需要力来维持”的重要结论。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:重力势能与弹性势能重点突破
二、重力做功的特点(1)重力做功与路径无关,只与始末位置的高度差有关。
(2)重力做功不引起物体机械能的变化。
三、功能关系1.2. 弹力做功与弹性势能变化的关系(1)弹力做功与弹性势能变化的关系,类似于重力做功与重力势能变化的关系,用公式表示:W=-ΔE p。
(2)对于弹性势能,一般物体的弹性形变量越大,弹性势能越大。
例题1一个质量m=0.20 kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在光滑竖立的圆环上的B点,弹簧的上端固定于环的最高点A,环的半径R=0.50 m,弹簧的原长l0=0.50 m,劲度系数为4.8 N/m,如图所示。
若小球从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时,弹簧的弹性势能E p=0.60 J。
求小球到C点时的速度v C的大小。
(弹簧处于原长时,弹性势能为零。
g取10 m/s2)解析:由题意知,图中位置时弹簧为原长,弹性势能为零。
从B 到C 的过程中,只有重力、弹簧弹力做功,小球和弹簧组成系统的机械能守恒,取C 点为重力势能的零势能面。
则有2p 1(cos 60)2c mg R R E mv +=+代入数据解得v C =3 m/s 答案:3 m/s例题2 通过探究得到弹簧弹性势能的表达式为E p =12kx 2,式中k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧伸长(或缩短)的长度,请利用弹性势能表达式计算下列问题。
放在地面上的物体上端系在劲度系数k =400 N/m 的弹簧上,弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上,如图所示。
手拉绳子的另一端,从轻绳处于张紧状态开始,当往下拉0.1 m 物体开始离开地面时,继续拉绳,使物体缓慢升高到离地h =0.5 m 高处。
如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦,求整个过程拉力所做的功以及弹性势能的最大值。
解析:由题意知弹簧的最大伸长量x =0.1 m 弹性势能E p =12kx 2=12×400×0.12 J=2 J 此过程中拉力做的功与弹力做的功数值相等, 则有W 1=W 弹=ΔE p =2 J刚好离开地面时G =F =kx =400×0.1 N=40 N 物体缓慢升高,F =40 N物体上升h =0.5 m 时,拉力克服重力做功 W 2=Fh =40×0.5 J=20 J拉力共做功W =W 1+W 2=(2+20) J=22 J 。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:破解水平面圆周运动
用长为 L 的不可伸长的轻绳连接质量分别为 mA、mB 的 A、B 两小球,两小球在绳子拉力的 作用下,绕绳子上的某点 O 以不同的线速度做匀速圆周运动,圆心 O 与桌面中心重合,已 知 mA=0.5 kg, L=1.2 m, LAO=0.8 m, a=2.1 m, h=1.25 m, A 球的速度大小 vA=0.4 m/s, 重力加速度 g 取 10 m/s2,求:
A. 小球做匀速圆周运动时,受到重力、绳子的拉力和向心力作用 B. 小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于
g (l 为摆长) l
C. 另有一个圆锥摆,摆长更大一点,两者悬点相同,如图乙所示,如果改变两小球的 角速度,使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动,则 B 球的角速度大于 A 球的角速度 D. 如果两个小球的质量相等,则在图乙中两条细线受到的拉力相等 解析:如下图所示
解析:绳对 m1 和 m2 的拉力是它们做圆周运动的向心力,根据题意 R1+R2=L,R2=L-R1 对 m1:F=m1ω2R1 对 m2:F=m2ω2R2=m2ω2(L-R1) 所以 m1ω2R1=m2ω2(L-R1)
m2 L m1 m2 m1L R2=L-R1= m1 m2
即得:R1= F=m1ω2· 答案:
m m 2L m2 L = 1 2 m1 m2 m1 m2
m m 2L m2 L m1L ; ;F= 1 2 m1 m2 m1 m2 m1 m2
向心运动和离心运动: 做匀速圆周运动的物体, 在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情 况下,就做逐渐远离圆心的运动。 向心运动和离心运动产生的原因(如图所示,向心力用 Fn 表示) 。
g , 故 B 项正确。 设点 S 到点 O 的距离为 h, 则 mgtan l
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:直击物体的动态平衡
例题1 (山东省实验中学模拟)在固定于地面的斜面上垂直安放一个挡板,截面为1 4
圆的柱状物体甲放在斜面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与斜面接触而处于静止状态,如图所示,现在从球心O1处对甲施加一平行于斜面向下的力F,使甲沿斜面方向极其缓慢地移动,直到甲与挡板接触为止。
设挡板对乙的压力为F1,斜面对甲的支持力为F2,在此过程中()
A . F 1缓慢增大,F 2缓慢增大
B . F 1缓慢增大,F 2缓慢减小
C . F 1缓慢减小,F 2缓慢增大
D . F 1缓慢减小,F 2不变
解析:将甲、乙两物体看作一个整体,受力分析如图(1)所示,由平衡条件易得:2()F m m gcos 乙甲=+,与F 的大小无关,所以F 2不发生变化;
再隔离乙物体,受力分析如图(2)所示。
适合用图解法(矢量三角形法): 随着物体甲逐渐靠近挡板,F 甲对乙与竖直方向的夹角变小,F 1逐渐减小,故D 正确。
答案:D
例题2 如图所示,把小船用绳索拉向岸边,设船在水中运动时所受水的阻力不变,那么小船在匀速靠岸过程中,下面说法哪些是正确的( )
A . 绳子的拉力F 不断增大
B . 绳子的拉力F 不变
C . 船所受的浮力不断减小
D . 船所受的浮力不断增大
解析:小船共受四个力作用:重力G 、浮力F 浮、水的阻力F 阻、绳子拉力F 。
引入绳与水平方向的夹角θ为参量(如图所示)。
故用解析法(平衡方程式法):。
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理:动能定理巧解复杂运动
物理
版
本
通用版
课程标题 编稿老师
动能定理巧解复杂运动 鹿利成 一校 付秋花 二校 黄楠 审核 刘媛媛
对于有多个物理过程且不需要研究整个过程中间状态的复杂运动问题,含有 F、s、m、 v、W、Ek 等物理量,在不涉及加速度、时间的问题时可优先考虑动能定理。其解题的思路 和步骤如下:
例题 1
(答题时间:30 分钟)
1.(重庆模拟)如图所示,质量为 M、长度为 l 的小车静止在光滑的水平面上。 质量为 m 的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力 F 作用在小物块上,使小物 块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为 f,小物块滑到小车的最右 端时,小车运动的距离为 x.在这个过程中,以下结论正确的是( )
(1)弹簧压缩到最短时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零) 。 (2)若物块 M 能够被弹回到斜面上,则它能够上升的最大高度是多少? (3)物块 M 在斜面上下滑过程中的总路程。 解析:(1)物块 M 从斜面顶端 A 运动到弹簧压缩到最短, h 由动能定理得 mgh-μmgcos θ -Ep=0 sin θ h 则弹性势能 Ep=mgh-μmgcos θ =10 J sin θ (2)设物块 M 第一次被弹回,上升的最大高度为 H,由动能定理得 h mg(h-H)-μmgcos θ =0 sin θ h 则 H=h-μcos θ =0.5 m sin θ (3) 物块 M 下滑时, 由受力分析可知 mg cos <mg sin 所以物块 M 最终停止在水 平面上,对于运动的全过程,由动能定理有 mgh-μmgcos θ· s=0 h 物块 M 在斜面上下滑过程中的总路程 s= =2.67 m. μcos θ 答案: (1)10 J (2)0.5 m (3)2.67 m
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1. 摩擦力是否存在的判断方法:
(1)假设法:利用假设法判断的思维程序如下。
此法关键是先判明物体的运动状态是平衡状态还是有加速度,平衡的物体(静止或匀速直线运动)用平衡条件去求解;有加速度的利用牛顿第二定律(F=ma,后面将学到)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。
(2)根据力的相互性:此法的关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
2. 对于有关摩擦力的题目,关键是判断出是静摩擦力还是滑动摩擦力:
3. 摩擦力大小的计算注意以下三点:
(1)只有滑动摩擦力才能用公式f=μN,其中的N表示正压力,不一定等于重力G。
(2)静摩擦力大小不能用f=μN计算,只有当静摩擦力达到最大值时,一般可认为等于滑动摩擦力,即f m=μN。
(3)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定,其可能的取值范围是:0<f≤f m。
例题1 (山东省实验中学月考)如图所示,质量为m 的木块在质量为M 的长木板上受到向右的拉力F 的作用向右滑行,长木板处于静止状态。
已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。
下列说法正确的是( )
A . 木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B . 木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m +M )g
C . 当F >μ2(m +M )g 时,木板便会开始运动
D . 无论怎样改变F 的大小,木板都不可能运动
解析:木块在力F 的作用下向右滑动,木块与木板之间为滑动摩擦力,F f 1=μ1mg 。
木板处于静止状态,其与地面间为静摩擦力,根据物体的平衡条件可知F f 2=F f 1=μ1mg ,并保持不变。
答案:AD
例题2 (山东淄博)如图所示,物块A 放在倾斜的木板上,已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同,则物块和木板间的动摩擦因数为( )
A . 1
2 B .
32 C . 22
D . 52
解析:由题意可以判断出,当倾角α=30°时,物块受到的摩擦力是静摩擦力,大小为Ff 1=mgsin 30°,当α=45°时,物块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为2f F =μF N =μmgcos 45°,由1f F =2f F 得μ=
2
2。
答案:C
解答摩擦力的有关题目,关键是判断出物体所受摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力,特别是要注意物体间的相对运动或相对运动趋势发生变化时,摩擦力的大小和方向往往会随之变化,有可能会导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。
满分训练:长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图所示,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角α变大),另一端不动,则木块受到的摩擦力F f (滑动摩擦力小于最大静摩擦力)随角度α的变化图象是下列图中的( )。