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一、 运动中巧用图像
例1:如图1所示,物体从h高处由静止开始滑下,第一次经过光滑斜面AB滑至底端的时间为t1,第二次经过光滑曲面AC至底端时间为t2,两次经过的路程相等,则t1、t2的大小关系是()
A. t1>t2 B. t1=t2
C. t12 D.条件不足,无法比较t1、t2的大小
解析:物体沿斜面下滑做匀加速直线运动,其v-t图像可定性地描述为图2中的图线1,沿曲面下滑时,由a=gsina ,可知开始阶段物体的加速度比在斜面上的加速度大,即图线的斜率大,后来减小,且小于在斜面上的加速度,即图线的斜率小,注意到两个运动中机械能都守恒,由mhg=1/2mvt2 ,得物体到达底端的速度相等,又路程相等,即图线下的面积相等,物体沿曲面下滑的v-t图像可定性地描绘为图2中的图线2,由图可知,t12 ,应选A。
点评:物体沿曲面做的是变加速运动,物理过程较复杂,难以建立方程求出运动时间t2运用v-t图线进行定性分析,则能顺利比较t1、t2的大小,需要指出的是,本例的v-t图像是速率图像,图线下的面积表示路程,不表示位移。
二、 与动量有关问题
动量守恒往往涉及多个物体的相互作用,运动状态比较复杂,借助v-t图像可以使过程更清晰、直观(注意:画v-t图像时要使各个物体的正方向选取相同,并在同一坐标系中画出)。
例2:一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块。设木块对子弹的阻力恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是()
A. 木块获得的动能变大B. 木块获得的动能变小
C. 子弹穿过木块的时间变长D. 子弹穿过木块的时间变短
解析:子弹以初速v0穿透木块过程中,子弹、木块在水平方向都受恒力作用,子弹做匀减速运动,木块做匀加速运动,子弹、木块运动的v-t图像如图3中实线所示,图中OA、voB分别表示子弹穿过木块过程中木块、子弹的运动图像,而图中梯形OABv0的面积为子弹相对木块的位移即木块长度l。当子弹入射速度增大变为v0’时,子弹、木块的运动图像便如图中虚线所示,梯形OA’B’v’0的面积仍等于子弹相对木块的位移即木块长l,故梯形OABv0与梯形OA’B’v’0的面积相等,由图可知,子弹入射速度增加时,木块获得的动能变小,子弹穿过木块的时间变短,所以本题正确答案是B、D。
(唐山市丰南区第一中学)
例1:如图1所示,物体从h高处由静止开始滑下,第一次经过光滑斜面AB滑至底端的时间为t1,第二次经过光滑曲面AC至底端时间为t2,两次经过的路程相等,则t1、t2的大小关系是()
A. t1>t2 B. t1=t2
C. t1
解析:物体沿斜面下滑做匀加速直线运动,其v-t图像可定性地描述为图2中的图线1,沿曲面下滑时,由a=gsina ,可知开始阶段物体的加速度比在斜面上的加速度大,即图线的斜率大,后来减小,且小于在斜面上的加速度,即图线的斜率小,注意到两个运动中机械能都守恒,由mhg=1/2mvt2 ,得物体到达底端的速度相等,又路程相等,即图线下的面积相等,物体沿曲面下滑的v-t图像可定性地描绘为图2中的图线2,由图可知,t1
点评:物体沿曲面做的是变加速运动,物理过程较复杂,难以建立方程求出运动时间t2运用v-t图线进行定性分析,则能顺利比较t1、t2的大小,需要指出的是,本例的v-t图像是速率图像,图线下的面积表示路程,不表示位移。
二、 与动量有关问题
动量守恒往往涉及多个物体的相互作用,运动状态比较复杂,借助v-t图像可以使过程更清晰、直观(注意:画v-t图像时要使各个物体的正方向选取相同,并在同一坐标系中画出)。
例2:一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块。设木块对子弹的阻力恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是()
A. 木块获得的动能变大B. 木块获得的动能变小
C. 子弹穿过木块的时间变长D. 子弹穿过木块的时间变短
解析:子弹以初速v0穿透木块过程中,子弹、木块在水平方向都受恒力作用,子弹做匀减速运动,木块做匀加速运动,子弹、木块运动的v-t图像如图3中实线所示,图中OA、voB分别表示子弹穿过木块过程中木块、子弹的运动图像,而图中梯形OABv0的面积为子弹相对木块的位移即木块长度l。当子弹入射速度增大变为v0’时,子弹、木块的运动图像便如图中虚线所示,梯形OA’B’v’0的面积仍等于子弹相对木块的位移即木块长l,故梯形OABv0与梯形OA’B’v’0的面积相等,由图可知,子弹入射速度增加时,木块获得的动能变小,子弹穿过木块的时间变短,所以本题正确答案是B、D。
(唐山市丰南区第一中学)