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近几年来全国各地高考的理综考试中直接考查物体的运动和受力关系的知识的比例有明显增加的趋势。高三学生在复习该部分知识时,往往只是死记硬背运动公式,对物体的运动过程和受力特征不能正确的分析,从而无法正确的选择相应的运动规律和灵活的运用运动学公式解题,本文试图通过对一道动力学习题的分析,帮助考生掌握高中物理中常见的几种运动形式及其运动规律,掌握解决动力学考题的方法。
题目:在水平桌面上竖直固定一个内壁光滑的“S”形管道,下端管口边缘与水平桌面相切。桌面与左端传送带的最高点相切,相切处对物体运动的微小影响可忽略不计,管道下端开口距离传送带的距离d=2.5m。一小球A从桌面上以与水平桌面成θ角斜向上抛出,恰好能无碰撞地从上端管口进入管道,刚出下端管口时与一个静止的物块B碰撞并粘在一起。已知传送带足够长,与水平方向倾角α=37o且以V=10m/s的速度顺时针运动。A、B与桌面间滑动摩擦因数μ1 =0.1。A、B与传送带之间的滑动摩擦因数为μ2=0.8。已知mA= mB =0.2kg,忽略管壁的厚度,管道半径R=0.4m,如图所示,小球A和B的直径略小于管道内径。g=10m/s2求:
1、 A球的初速度V0?
2、 A球对管道的最大压力。
3、 A、B碰撞过程损失的机械能。
4、 AB碰后滑行的总路程及运动的时间。
解(1):设A球抛出时水平分速度为Vx,竖直分速度为Vy。依题意,当A球达到最高点时,竖直分速度为零,水平分速度Vx 不变。所以有:
简析:本问主要考查了抛体运动的规律和处理方法。根据物体抛出时速度的方向不同,我们将抛体运动分为三类:平抛、斜抛、竖直上抛。此类问题的处理方法是根据物体只受重力作用的特点,将物体的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动,再选择相应的运动学公式求解初速度、上升的高度、运动的时间等。对于类平抛运动,处理方法是将物体的运动分解在受力方向上的匀变速直线运动和垂直受力方向上的匀速直线运动。另外,对于斜抛至最高点的过程,也可以采取逆向思维,当做平抛运动来处理。
解(2):球A进入管道后作变速圆周运动,分析可知其达到下管口时对管道的压力最大,此时速度大小为V1,管道对球A 的支持力为FN.。由机械能守恒 有
简析:本问题主要考查了圆周运动和机械能守恒定律,高中阶段的圆周运动是一种典型的曲线运动,其主要力学特征为沿半径的方向指向圆心合力提供向心力,分析此类问题的重点就是搞清向心力的来源和确定圆心的位置。
简析:本问主要考查学生对动量及其守恒定律的相关知识的掌握情况。动量的相关知识在近几年的考题中的难度有所下降,但其作为解题的方法在力学中占有重要的地位,学生在复习时应着重理解动量守恒条件,掌握高中物理学中几种常见的重要物理模型,如打击、碰撞、爆炸等,尤其是碰撞过程中的两个原则:系统动量守恒和机械能不增加。
解(4):AB碰后一起沿桌面向左做匀减速直线运动,其加速度大小
a1=μ1g=1m/s2
球AB滑到桌面左端时速度为V3,则
因μ2>tanα,AB进入传送带后继续沿着传送带向下做匀减速运动, 速度减至零后又反向匀加速运动。设其在传送带上向下滑动的距离为S1,运动时间为t2,加速度大小为a2,则有:
简析:本问主要是考查了匀变速直线运动规律的理解和应用,解决该类题的关键,就是搞清物体的运动过程及所适用的运动规律,通过审题确定给了哪些已知信息,要求出哪些物理量。对于匀减速直线运动,要养成先判断,后计算的好习惯。
本题是笔者在高三第一轮复习的教学实践中自编的习题,目的是为了让学生学会分析物体运动过程、更好的掌握和应用相关的运动规律。为了锻炼学生对复杂物理情景的分析,本题还可以进一步发散,如使A球和B球带电,再加上垂直纸面的匀强磁场或水平(竖直)方向的匀强电场、或者考查与传送带相关的知识等。总而言之,只要教师在教学实践用心钻研各知识点之间的联系,通过对学生进行有针对性的训练,肯定会收到较好的教学效果。
题目:在水平桌面上竖直固定一个内壁光滑的“S”形管道,下端管口边缘与水平桌面相切。桌面与左端传送带的最高点相切,相切处对物体运动的微小影响可忽略不计,管道下端开口距离传送带的距离d=2.5m。一小球A从桌面上以与水平桌面成θ角斜向上抛出,恰好能无碰撞地从上端管口进入管道,刚出下端管口时与一个静止的物块B碰撞并粘在一起。已知传送带足够长,与水平方向倾角α=37o且以V=10m/s的速度顺时针运动。A、B与桌面间滑动摩擦因数μ1 =0.1。A、B与传送带之间的滑动摩擦因数为μ2=0.8。已知mA= mB =0.2kg,忽略管壁的厚度,管道半径R=0.4m,如图所示,小球A和B的直径略小于管道内径。g=10m/s2求:
1、 A球的初速度V0?
2、 A球对管道的最大压力。
3、 A、B碰撞过程损失的机械能。
4、 AB碰后滑行的总路程及运动的时间。
解(1):设A球抛出时水平分速度为Vx,竖直分速度为Vy。依题意,当A球达到最高点时,竖直分速度为零,水平分速度Vx 不变。所以有:
简析:本问主要考查了抛体运动的规律和处理方法。根据物体抛出时速度的方向不同,我们将抛体运动分为三类:平抛、斜抛、竖直上抛。此类问题的处理方法是根据物体只受重力作用的特点,将物体的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动,再选择相应的运动学公式求解初速度、上升的高度、运动的时间等。对于类平抛运动,处理方法是将物体的运动分解在受力方向上的匀变速直线运动和垂直受力方向上的匀速直线运动。另外,对于斜抛至最高点的过程,也可以采取逆向思维,当做平抛运动来处理。
解(2):球A进入管道后作变速圆周运动,分析可知其达到下管口时对管道的压力最大,此时速度大小为V1,管道对球A 的支持力为FN.。由机械能守恒 有
简析:本问题主要考查了圆周运动和机械能守恒定律,高中阶段的圆周运动是一种典型的曲线运动,其主要力学特征为沿半径的方向指向圆心合力提供向心力,分析此类问题的重点就是搞清向心力的来源和确定圆心的位置。
简析:本问主要考查学生对动量及其守恒定律的相关知识的掌握情况。动量的相关知识在近几年的考题中的难度有所下降,但其作为解题的方法在力学中占有重要的地位,学生在复习时应着重理解动量守恒条件,掌握高中物理学中几种常见的重要物理模型,如打击、碰撞、爆炸等,尤其是碰撞过程中的两个原则:系统动量守恒和机械能不增加。
解(4):AB碰后一起沿桌面向左做匀减速直线运动,其加速度大小
a1=μ1g=1m/s2
球AB滑到桌面左端时速度为V3,则
因μ2>tanα,AB进入传送带后继续沿着传送带向下做匀减速运动, 速度减至零后又反向匀加速运动。设其在传送带上向下滑动的距离为S1,运动时间为t2,加速度大小为a2,则有:
简析:本问主要是考查了匀变速直线运动规律的理解和应用,解决该类题的关键,就是搞清物体的运动过程及所适用的运动规律,通过审题确定给了哪些已知信息,要求出哪些物理量。对于匀减速直线运动,要养成先判断,后计算的好习惯。
本题是笔者在高三第一轮复习的教学实践中自编的习题,目的是为了让学生学会分析物体运动过程、更好的掌握和应用相关的运动规律。为了锻炼学生对复杂物理情景的分析,本题还可以进一步发散,如使A球和B球带电,再加上垂直纸面的匀强磁场或水平(竖直)方向的匀强电场、或者考查与传送带相关的知识等。总而言之,只要教师在教学实践用心钻研各知识点之间的联系,通过对学生进行有针对性的训练,肯定会收到较好的教学效果。