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高考物理第一轮考点复习教案3

高考物理第一轮考点复习教案3

分类:高三物理教案   更新:2013/1/26   来源:网友提供

高考物理第一轮考点复习教案3

点所示。求:⑴小球在M点时的动能E1。⑵在图上标出小球落回x轴时的位置N。⑶小球到达N点时的动能E2。解析:⑴在竖直方向小球只受重力,从O→M速度由v0减小到0;在水平方向小球只受电场力,速度由0增大到v1,由图知这两个分运动平均速度大小之比为2∶3,因此v0∶v1=2∶3,所以小球在M点时的动能E

    ⑴小球在M点时的动能E1。
    ⑵在图上标出小球落回x轴时的位置N。
    ⑶小球到达N点时的动能E2。
    解析:⑴在竖直方向小球只受重力,从O→M速度由v0减小到0;在水平方向小球只受电场力,速度由0增大到v1,由图知这两个分运动平均速度大小之比为2∶3,因此v0∶v1=2∶3,所以小球在M点时的动能E1=9J。
    ⑵由竖直分运动知,O→M和M→N经历的时间相同,因此水平位移大小之比为1∶3,故N点的横坐标为12。
    ⑶小球到达N点时的竖直分速度为v0,水平分速度为2v1,由此可得此时动能E2=40J。
    五、综合例析
    【例8】如图所示,为一平抛物体运动的闪光照片示意图,照片与实际大小相比缩小10倍.对照片中小球位置进行测量得:1与4闪光点竖直距离为1.5 cm,4与7闪光点竖直距离为2.5 cm,各闪光点之间水平距离均为0.5 cm.则
    (1)小球抛出时的速度大小为多少?
    (2)验证小球抛出点是否在闪光点1处,若不在,则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计,g=10 m/s2)
    解析:
    (1)设1~4之间时间为T,
    竖直方向有:(2.5-1.5)×10-2×10 m=gT2
    所以T = 0.1 s
    水平方向:0.5×10-2×3×10 m=v0T
    所以v0=1.5 m/s
    (2)设物体在1点的竖直分速度为v1y
    1~4竖直方向:1.5×10-2×10 m=v1yT+ gT2
    解得v1y=1 m/s
    因v1y≠0,所以1点不是抛出点
    设抛出点为O点,距1水平位移为x m,竖直位移为y m,有
    水平方向 x=v0t
    竖直方向: 
    解得t= 0.1 s,
    x=0.15 m=15 cm
    y=0.05 m=5 cm
    即抛出点距1点水平位移为15 cm,竖直位移为5 cm
    【例9】  柯受良驾驶汽车飞越黄河,汽车从最高点开始到着地为止这一过程的运动可以看作平抛运动。记者从侧面用照相机通过多次曝光,拍摄到汽车在经过最高点以后的三副运动照片如图2所示,相邻两次曝光时间间隔相等,均为Δt,已知汽车的长度为l,则
    A.从左边一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小
    B.从左边一幅照片可推算出汽车曾经到达的最大高度
    C.从中间一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小和汽车曾经到达的最大高度
    D.从右边一幅照片可推算出汽车的水平分速度的大小
    解析: 首先应动态的看照片,每幅照片中三个汽车的像是同一辆汽车在不同时刻的像,根据题目的描述,应是由高到低依次出现的,而且相邻两像对应的时间间隔是相等的,均为已知的Δt。
    题目中“汽车的长度为l”这一已知条件至关重要,我们量出汽车在照片中的长度,就能得到照片与实际场景的比例,这样照片中各点间的真实距离都能算出。
    物理知识告诉我们,汽车在通过最高点后的运动,可抽象为质点的平抛运动,因此水平方向为匀速运动,竖直方向为自由落体运动。
    关于水平速度,由于汽车在空中相邻的两个像对应的真实距离能算出,这段运动对应的时间Δt已知,因此由左、中两幅照片中的任意一幅都能算出水平速度。至于右边的一幅,因为汽车在空中的像只有一个,而紧接着的在地上的像不一定是刚着地时的像(汽车刚着地时,可能是在两次拍摄之间),因此在这个Δt内,可能有一段时间做的已经不是平抛运动了,水平方向不是匀速的。所以用该照片无法计算出水平速度。
    关于最大高度,应分析竖直方向,同时对不同照片进行比较。左边一幅,没拍到地面,肯定不能计算最大高度。右边一幅,空中只有一个像,无法分析其自由落体运动。中间一幅,相邻像的两个真实距离均能知道,借用处理纸带的方法,能算出中间那个像对应的速度,进而由自由落体运动的公式算出最高点这个位置的高度,再加上这个位置的离地高度即可得到汽车离地的最大高度。因此该题选A、C。
    点评:这是一道很典型的频闪照片的题,给我们很多分析频闪照片的启示:要能看出动态、要关注照片比例、要先确定运动的性质,以便在其指引下分析,多幅照片要进行细致的比较。
    六、针对练习
    1.做平抛运动的物体,每秒的速度增量总是
    A.大小相等,方向相同
    B.大小不等,方向不同
    C.大小相等,方向不同
    D.大小不等,方向相同
    2.从倾角为θ的足够长的斜面上的A点,先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出.第一次初速度为v1,球落到斜面上的瞬时速度方向与斜面夹角为α1,第二次初速度为v2,球落到斜面上的瞬时速度方向与斜面夹角为α2,若v1>v2,则
    A.α1>α2            B.α1=α2               C.α1<α2D.无法确定
    3.小球从空中以某一初速度水平抛出,落地前1s时刻,速度方向与水平方向夹30°角,落地时速度方向与水平方向夹60°角,g=10m/s2,求小球在空中运动时间及抛出的初速度。
    4.如图所示,飞机离地面高度为H=500m,水平飞行速度为v1=100m/s,追击一辆速度为v2=20 m/s同向行驶的汽车,欲使炸弹击中汽车,飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹?(g=10m/s2)
    5.飞机以恒定的速度v沿水平方向飞行,高度为2000m。在飞行过程中释放一枚炸弹,经过30s后飞行员听见炸弹落地的爆炸声。假设此爆炸向空间各个方向的传播速度都为330m/s,炸弹受到的空气阻力可以忽略,求该飞机的飞行速度v?
    6. 如图所示,点光源S距墙MN的水平距离为L,现从O处以水平速度v0平抛一小球P,P在墙上形成的影是P',在球做平抛运动过程中,其影P'的运动速度是多大?
    7.在离地面高为h,离竖直光滑墙的水平距离为s1处,有一小球以v0的速度向墙水平抛出,如图所示。小球与墙碰撞后落地,不计碰撞过程中的能量损失,也不考虑碰撞的时间,则落地点到墙的距离s2为多少?
    8.如图所示,光滑斜面长为a,宽为b,倾角为θ。一物块沿斜面上方顶点P水平射入,而从右下方顶点Q离开斜面,求物块入射的初速度为多少?
    参考答案:
    1.A     2.B
    3.解析:设小球的初速度为v0,落地前1s时刻其竖直分速度为v1,由图1知:v1=v0tan300,落地时其竖直分速度为v2,同理v2=v0tan600,v2- v1= g△t, , ,所以t=1.5s。
    点评:在解这类基本题型时,需要注意的是:速度、加速度、位移都是矢量,运算时遵守平行四边形定则。
    4.解析:炸弹作平抛运动,其下落的时间取决于竖直高度,由 得: s,设距汽车水平距离为s处飞机投弹,则有:  m。
    点评:物体作平抛运动飞行的时间只与抛出点和落地点的高度差有关,与物体的质量及初速度无关。先确定运动所需时间有助于问题的解决。
    5.解析:设释放炸弹后,炸弹经t1时间落地爆炸,则由平抛运动公式得:  ,设从炸弹爆炸到飞行员听见爆炸声所经过的时间为t2,则由题给条件得t= t1+ t2,由图直角三角形的几何关系可得 ,解得v=262m/s。
    点评:根据题中描述的物理情景,画出相应的示意图,充分利用几何关系是处理平抛运动相关问题通常采用的方法。
    6.解析:设小球经过一段时间运动到某一位置时的水平位移为x,竖直位移为y,对应的影的长度为h,由图知: ,而x= v0 t ,y= g t2;所以 ,由此看出影子的运动是匀速直线运动,其速度为 。
    点评:本题将平抛运动与光学有机结合起来,在思考时注意 抓住影子是由于光的直线传播形成的。
    7.解析:如图所示,小球撞墙的速度v斜向下,其水平分量为v0,由于碰撞无能量损失,故碰撞后小球的速度大小不变,v?与v关于墙面对称,故v?的水平分量仍为v0,s2故等于小球没有撞墙时的水平位移s2?,所以s2=s-s1,s为平抛运动的整个位移,由s= v0 t, 有 ; 。
    点评:由于碰撞无能量损失,故反弹速度与原速度关于墙面对称,可用平抛运动全程求解是本题的一个亮点。
    8.解析:物体在光滑斜面上只受重力和斜面对物体的支持力,因此物体所受到的合力大小为F= ,方向沿斜面向下;根据牛顿第二定律,则物体沿斜面方向的加速度应为a加= ,又由于物体的初速度与a加垂直,所以物体的运动可分解为两个方向的运动,即水平方向是速度为v0的匀速直线运动,沿斜面向下的是初速度为零的匀加速直线运动。因此在水平方向上有 a= v0 t,沿斜面向下的方向上有b= a加t2;故 。
    点评:初速度不为零,加速度恒定且垂直于初速度方向的运动,我们称之为类平抛运动。在解决类平抛运动时,方法完全等同于平抛运动的解法,即将类平抛运动分解为两个相互垂直、且相互独立的分运动,然后按运动的合成与分解的方法去解,本题的创新之处在于解题思维方法的创新,即平抛运动的解题方法推广到类平抛运动中去。
    教学随感
    掌握平抛运动的分解方法及运动规律,通过例题的分析,探究解决有关平抛运动实际,问题的基本思路和方法,并注意到相关物理知识的综合运用,以提高学生的综合能力
    圆周运动
    教学目标:
    1.掌握描述圆周运动的物理量及相关计算公式;
    2.学会应用牛顿第二定律解决圆周运动问题
    3.掌握分析、解决圆周运动动力学问题的基本方法和基本技能
    教学重点:匀速圆周运动
    教学难点:应用牛顿第二定律解决圆周运动的动力学问题
    教学方法:讲练结合,计算机辅助教学
    教学过程:
    一、描述圆周运动物理量:
    1、线速度
    (1)大小:v=  (s是t时间内通过的弧长)
    (2)方向:沿圆周的切线方向,时刻变化
    (3)物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢
    2、角速度:
    (1)大小:?=  ( 是t时间内半径转过的圆心角)
    (2)方向:沿圆周的切线方向,时刻变化
    (3)物理意义:描述质点绕圆心转动的快慢
    3、周期T、频率f:
    作圆周运动的物体运动一周所用的时间,叫周期;单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数,叫频率。即周期的倒数。
    4、 、 、 、 的关系
    v= =? r=2 rf
    点评: 、 、 ,若一个量确定,其余两个量也就确定了,而v还和r有关。
    5、向心加速度a:
    (1)大小:a = 2 f 2r
    (2)方向:总指向圆心,时刻变化
    (3)物理意义:描述线速度方向改变的快慢。
    【例1】如图所示装置中,三个轮的半径分别为r、2r、4r,b点到圆心的距离为r,求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比。
    解析:va= vc,而vb∶vc∶vd =1∶2∶4,所以va∶ vb∶vc∶vd =2∶1∶2∶4;ωa∶ωb=2∶1,而ωb=ωc=ωd ,所以ωa∶ωb∶ωc∶ωd =2∶1∶1∶1;再利用a=vω,可得aa∶ab∶ac∶ad=4∶1∶2∶4
    点评:凡是直接用皮带传动(包括链条传动、摩擦传动)的两个轮子,两轮边缘上各点的线速度大小相等;凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同步转动)的各点角速度相等(轴上的点除外)。
    【例2】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=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘接触。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=35cm,小齿轮的半径R2=4.0cm,大齿轮的半径R3=10.0cm。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,两轮边缘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。由这三次传动可以找出大齿轮和摩擦小轮间的转速之比n1∶n2=2∶175
    二、牛顿运动定律在圆周运动中的应用(圆周运动动力学问题)
    1.向心力
    (1)大小:
    (2)方向:总指向圆心,时刻变化
    点评:“向心力”是一种效果力。任何一个力,或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做圆周运动的,都可以作为向心力。“向心力”不一定是物体所受合外力。做匀速圆周运动的物体,向心力就是物体所受的合外力,总是指向圆心。做变速圆周运动的物体,向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力,合外力的另一个分力沿着圆周的切线,使速度大小改变。
    2.处理方法:
    一般地说,当做圆周运动物体所受的合力不指向圆心时,可以将它沿半径方向和切线方向正交分解,其沿半径方向的分力为向心力,只改变速度的方向,不改变速度的大小;其沿切线方向的分力为切向力,只改变速度的大小,不改变速度的方向。分别与它们相应的向心加速度描述速度方向变化的快慢,切向加速度描述速度大小变化的快慢。
    做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵从牛顿第二定律:Fn=man在列方程时,根据物体的受力分析,在方程左边写出外界给物体提供的合外力,右边写出物体需要的向心力(可选用 等各种形式)。
    如果沿半径方向的合外力大于做圆周运动所需的向心力,物体将做向心运动,半径将减小;如果沿半径方向的合外力小于做圆周运动所需的向心力,物体将做离心运动,半径将增大。如卫星沿椭圆轨道运行时,在远地点和近地点的情况。
    3.处理圆周运动动力学问题的一般步骤:
    (1)确定研究对象,进行受力分析;
    (2)建立坐标系,通常选取质点所在位置为坐标原点,其中一条轴与半径重合;
    (3)用牛顿第二定律和平衡条件建立方程求解。
    4.几个特例
    (1)圆锥摆
    圆锥摆是运动轨迹在水平面内的一种典型的匀速圆周运动。其特点是由物体所受的重力与弹力的合力充当向心力,向心力的方向水平。也可以说是其中弹力的水平分力提供向心力(弹力的竖直分力和重力互为平衡力)。
    【例3】 小球在半径为R的光滑半球内做水平面内的匀速圆周运动,试分析图中的θ(小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角)与线速度v、周期T的关系。(小球的半径远小于R。)
    解析:小球做匀速圆周运动的圆心在和小球等高的水平面上(不在半球的球心),向心力F是重力G和支持力N的合力,所以重力和支持力的合力方向必然水平。如图所示有:
    ,
    由此可得: ,
    (式中h为小球轨道平面到球心的高度)。
    可见,θ越大(即轨迹所在平面越高),v越大,T越小。
    点评:本题的分析方法和结论同样适用于圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等在水平面内的匀速圆周运动的问题。共同点是由重力和弹力的合力提供向心力,向心力方向水平。
    (2)竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类
    这类问题的特点是:由于机械能守恒,物体做圆周运动的速率时刻在改变,物体在最高点处的速率最小,在最低点处的速率最大。物体在最低点处向心力向上,而重力向下,所以弹力必然向上且大于重力;而在最高点处,向心力向下,重力也向下,所以弹力的方向就不能确定了,要分三种情况进行讨论。
    ①弹力只可能向下,如绳拉球。这种情况下有
    即 ,否则不能通过最高点。
    ②弹力只可能向上,如车过桥。在这种情况下有: ,否则车将离开桥面,做平抛运动。
    ③弹力既可能向上又可能向下,如管内转(或杆连球、环穿珠)。这种情况下,速度大小v可以取任意值。但可以进一步讨论:①当 时物体受到的弹力必然是向下的;当 时物体受到的弹力必然是向上的;当 时物体受到的弹力恰好为零。②当弹力大小F<mg时,向心力有两解:mg±F;当弹力大小F>mg时,向心力只有一解:F +mg;当弹力F=mg时,向心力等于零。
    【例4】 如图所示,杆长为L,球的质量为m,杆连球在竖直平面内绕轴O自由转动,已知在最高点处,杆对球的弹力大小为F=?mg,求这时小球的瞬时速度大小。
    解析:小球所需向心力向下,本题中F=?mg<mg,所以弹力的方向可能向上也可能向下。⑴若F向上,则   ⑵若F向下,则
    点评:本题是杆连球绕轴自由转动,根据机械能守恒,还能求出小球在最低点的即时速度。
    需要注意的是:若题目中说明小球在杆的带动下在竖直面内做匀速圆周运动,则运动过程中小球的机械能不再守恒,这两类题务必分清。
    【例5】 如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,以带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内作圆周运动。已知小球所受到电场力是其重力的3/4,圆滑半径为R,斜面倾角为θ,sBC=2R。若使小球在圆环内能作完整的圆周运动,h至少为多少?
    解析:小球所受的重力和电场力都为恒力,故可两力等效为一个力F,如图所示。可知F=1.25mg,方向与竖直方向左偏下37o,从图6中可知,能否作完整的圆周运动的临界点是能否通过D点,若恰好能通过D点,即达到D点时球与环的弹力恰好为零。
    由圆周运动知识得:
    即:
  

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