高一物理必修1期末复习知识概况及典型例题80583(14页).doc
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1、-高一物理必修1期末复习知识概况及典型例题80583-第 14 页高一物理必修1知识集锦及典型例题牛顿运动定律:二、超重和失重1. 弹簧秤是测量力的仪器,用弹簧秤来测量物体的重力。只有在物体处于平衡时,弹簧的弹力才等于物体重力的大小。2. 超重:当物体具有向上的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬线的拉力)大于物体所受的重力的现象称为超重现象。由此可知:产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度,它与物体运动速度的大小和方向无关。超重包括加速上升和减速下降两种情况。3. 失重:当物体具有向下的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的现象,称为失重(weightless
2、ness)现象。由此可知:产生失重现象的条件是物体具有向下的加速度,它与物体运动速度的大小和方向无关。失重现象包括加速下降和减速上升两种情况。4. 完全失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于0的状态,叫做完全失重状态。产生完全失重现象的条件:当物体竖直向下的加速度等于g 时,就产生完全失重现象。如何正确理解“超重”、“失重”的本质超重不是重力增加,失重不是重力减小,完全失重不是重力消失。在超、失重现象中,重力不变,仅是“视重”的变化。在完全失重状态下,平常重力产生的一切物理现象都不存在。三、关于轻绳、轻弹簧的问题1. 轻绳(1)拉力的方向一定沿绳。(2)同一根绳上各处的拉力大小都相等
3、。(3)认为受力形变极微,看作不可伸长。(4)弹力可作瞬间变化。2. 轻弹簧(1)各处的弹力大小相等,方向与弹簧形变的方向相反。(2)弹力的大小遵循Fkx的关系。(3)弹簧的弹力不能发生突变。典型例题例l. 在下图甲中时间轴上标出第2s末,第5s末和第2s,第4s,并说明它们表示的是时间还是时刻。解析:如图乙所示,第2s末和第5s末在时间轴上为一点,表示时刻甲乙第2s在时间轴上为一段线段,是指第1s末到第2s末之间的一段时间,即第二个1s,表示时间。第4s在时间轴上也为一段线段,是指第3s末到第4s末之间的一段时间,即第四个ls,表示时间。答案:见解析例2. 关于位移和路程,下列说法中正确的是
4、A. 在某一段时间内质点运动的位移为零,该质点不一定是静止的B. 在某一段时间内质点运动的路程为零,该质点一定是静止的C. 在直线运动中,质点位移的大小一定等于其路程D. 在曲线运动中,质点位移的大小一定小于其路程解析:位移的大小为起始与终了位置的直线距离,而与运动路径无关。路径是运动轨迹的长度。路程为零,质点肯定静止。选项B正确。位移为零,在这段时间内质点可以往返运动回到初始位置,路程不为零,所以选项A正确。位移大小在非单向直线运动中总小于路程,所以选项D正确。直线运动包括单向直线运动和在直线上的往返运动,所以选项C错误。答案:A、B、D例5. 一个物体做直线运动,前一半时间的平均速度为,后
5、一半时间的平均速度为,则全程的平均速度为多少?如果前一半位移的平均速度为,后一半位移的平均速度为,全程的平均速度又为多少?解析:(1)设总的时间为2t,则(2)设总位移为2x,例6. 打点计时器在纸带上的点迹,直接记录了A. 物体运动的时间B. 物体在不同时刻的位置C. 物体在不同时间内的位移D. 物体在不同时刻的速度解析:电火花打点计时器和电磁打点计时器都是每隔在纸带上打一个点。因此,根据打在纸带上的点迹,可直接反映物体的运动时间。因为纸带跟运动物体连在一起,打点计时器固定,所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置。虽然用刻度尺量出各点迹间的间隔,可知道物体在不同时间内的位移,再根
6、据物体的运动性质可算出物体在不同时刻的速度,但这些量不是纸带上的点迹直接记录的。综上所述,正确的选项为AB。答案:A、B例7. 如图所示,打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图所示,纸带在A、C间的平均速度为 ms,在A、D间的平均速度为 ms,B点的瞬时速度更接近于 ms。解析:由题意知,相邻两点间的时间间隔为。AC间的距离为14mm,AD间的距离为。 由公式得答案:例8. 关于加速度,下列说法中正确的是A. 速度变化越大,加速度一定越大 B. 速度变化所用时间越短,加速度一定越大C. 速度变化越快,加速度一定越大 D. 速度为零,加速度一定
7、为零解析例9. 如图所示是某矿井中的升降机由井底到井口运动的图象,试根据图象分析各段的运动情况,并计算各段的加速度。解析:(1)02s,图线是倾斜直线,说明升降机是做匀加速运动,根据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度。(2)2s4s,图线是平行于时间轴的直线,说明升降机是做匀速运动,根据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度。(3)4s5s,图线是向下倾斜的直线,说明升降机是做匀减速运动,根据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度。答案:见解析 例10. 一质点从静止开始以1ms2的加速度匀加速运动,经5s后做匀速运动,最后2s的时间质点做匀减速运动时的速度是多大?减速运动直至静止,则质点匀减速
8、运动时的加速度是多大?解析:质点的运动过程包括加速匀速减速三个阶段,如图所示。 图示中AB为加速,BC为匀速,CD为减速,匀速运动的速度即为AB段的末速度,也是CD段的初速度,这样一来,就可以利用公式方便地求解了,由题意画出图示,由运动学公式知:由应用于CD段()得负号表示方向与方向相反答案:2说明:解决运动学问题要善于由题意画出运动简图,利用运动简图解题不论是从思维上还是解题过程的叙述上都变得简洁,可以说能起到事半功倍的作用。事实上,能够正确地画出运动简图说明你对题目中交待的物理过程有了很清楚的认识,这是对同学们要求比较高而且难度比较大的基本功,务必注意这一点。例11. 汽车以l0ms的速度
9、在平直公路上匀速行驶,刹车后经2s速度变为6ms,求: (1)刹车后2s内前进的距离及刹车过程中的加速度;(2)刹车后前进9m所用的时间;(3)刹车后8s内前进的距离。解析:(1)汽车刹车后做匀减速直线运动,由可求得。,再由,可求得。(2)由可得解得,。要注意汽车刹车后经停下,故时间应为1s。(3)由(2)可知汽车经5s停下,可见在8s时间内,汽车有3s静止不动,因此 例12. 证明 (1)在匀变速直线运动中连续相等时间(T)内的位移之差等于一个恒量。证明: 所以(即为恒量) 由此结论可用来求匀变速直线运动的加速度,即2. 在匀变速直线运动中,某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速
10、度。证明:如图所示:所以3. 在匀变速直线运动中,某段位移中点位置处的速度为证明:如图所示:由两式结合的:例13. 一个作匀速直线运动的质点,在连续相等的两个时间间隔内,通过的位移分别是24m和64m,每一个时间间隔为4s,求质点的初速度和加速度。解析:匀变速直线运动的规律可用多个公式描述,因而选择不同的公式,所对应的解法也不同。如:解法一:基本公式法:画出运动过程示意图,如图所示,因题目中只涉及位移与时间,故选择位移公式:将24m、64m,代入上式解得:解法二:用平均速度公式:连续的两段时间t内的平均速度分别为B点是AC段的中间时刻,则得 解法三:用推论式:由得再由解得:答案:1说明:对一般
11、的匀变速直线运动问题,若出现相等的时间间隔问题,应优先考虑公式求解例14. 物体从静止开始做匀加速直线运动,已知第4s内与第2s内的位移之差是12m,则可知: A. 第1 s内的位移为3 m B. 第2s末的速度为8 ms C. 物体运动的加速度为2ms2 D. 物体在5s内的平均速度为15 ms解析:本题全面考查匀变速直线运动规律的应用,以及掌握的熟练程度,本题涉及到四个物理量的确定,要求对这些物理量的关系能融会贯通,并能抓住加速度这一关键。由题意,可利用先求出a。 设第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内的位移分别为x1、x2、x3、x4,则 x3x2aT2, x4x3aT2 所以
12、x4x22aT2 故a6m/s2 又x1aT2/261/23m 第2s末的速度v2at26212m/s 5s内的平均速度15m/s 答案:AD例15. 一滑块由静止开始,从斜面顶端匀加速下滑,第5s末的速度是6m/s。求:(1)第4s末的速度;(2)头7s内的位移;(3)第3s内的位移。解析:根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系求解。 (1)因为 所以 第4s末的速度为 (2)由得前5s内的位移为: 因为 所以 前7s内的位移为: (3)由(2)可得 因为1:5: 所以1:5 第3s内的位移例16. 汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶,突然发现前方xm处有一辆自行车正以4m/s的速
13、度同方向匀速行驶,汽车司机立即关闭油门并以6m/s2的加速度做匀减速运动。如果汽车恰好撞不上自行车,则x应为多大?解析:这是一道很典型的追及问题,开始阶段汽车的速度大,在相同时间内汽车的位移大于自行车的位移,所以它们之间的距离逐渐减小,到速度相等时距离最小,如果此时汽车恰好没碰上自行车,以后它们的距离就会变大,再也不会碰上了。解法1:利用速度相等这一条件求解。当汽车的速度v1和自行车的速度v2相等时二者相距最近,v1v0at v2v自当v1v2时,即v0at v自,即时间为t1s若此时恰好相撞,则位移相等,x1v0tat2 x2 v自tx由x1 x2得v0tat2 v自tx解得 x3m所以汽车
14、撞不上自行车的条件是:x3m解法2:利用二次方程判别式求解如果两车相撞,则v0tat2 v自tx 带入数据并整理得 3t26tx0t有解即能相撞的条件是 0即6243x0 x3m所以二者不相撞的条件是:x3m例17. 公共汽车由停车站从静止出发以2的加速度作匀加速直线运动,同时一辆汽车以36km/h的不变速度从后面越过公共汽车。求:(1)经过多长时间公共汽车能追上汽车?(2)后车追上前车之前,经多长时间两车相距最远,最远是多少?解析:(1)追上即同一时刻二者处于同一位置,由于它们出发点相同,所以相遇时位移相同,即 x汽x公 at2/2v汽t t2v公/a240s (2)在汽车速度大于公共汽车速
15、度过程中,二者距离逐渐增大,速度相等时距离最大,之后公共汽车速度将大于汽车速度,二者距离就会减小,所以速度相等时相距最远。 则 v汽v公 at v汽 t v汽/a20s 最远距离x v汽t at2/21020202/2100m例18. 下列说法中正确的是A. 同学甲用力把同学乙推倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用B. 只有有生命的物体才会施力,无生命的物体只能受到力,不会施力C. 任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体D. 在几组力的图示中,长的线段所对应的力一定比短的线段所对应的力大解析:力的作用是相互的。但效果可以不同,故A错。 不管物体是否有生命,当它与别的物体发生相
16、互作用时,它既是施力物体,同时也是受力物体。不存在只施力不受力的物体,也不存在只受力不施力的物体,故B错。 自然界中的物体都不是孤立的,而是相互联系着的,每一个物体总会受到别的物体的作用,是受力体,同时也对别的物体施加力的作用,又是施力体,故C正确。 在同一个标度下,说法D没有错,但在没有指明力的标度或采用不同标度时,线段的长度就失去了表示力的大小的意义,故D错。 答案:C 说明:本题考查了力的概念。力是物体间的相互作用。一方面说明了力不能脱离物体而存在,另一方面说明了力的相互性,一个物体既是施力物体,同时也是受力物体。例19. 请在下图画出杆和球所受的弹力。(a)杆在重力作用下对A、B两处都
17、产生挤压作用,故A、B两点处对杆都有弹力,弹力方向与接触点的平面垂直,如下图(a)所示。(b)杆对C、D两处有挤压作用,因C处为曲面,D处为支撑点,所以C处弹力垂直其切面指向球心,D处弹力垂直杆向上。如下图(b)所示。(c)挤压墙壁且拉紧绳子,所以墙对球的弹力与墙面垂直;绳子对球的弹力沿绳斜向上。如下图(c)所示。说明:面接触时的压力和支持力与接触面垂直,但不一定竖直,点接触的压力和支持力与过切点的切面垂直,沿球面的半径方向。例20. 用水平推力F20N把一个质量为5kg的物体压在竖直墙壁上下滑,墙壁与物体的动摩擦因数为,判断物体所受摩擦力的方向,求摩擦力的大小。解析:物体对墙壁的压力FNF2
18、0N,所受摩擦力FFN20N4N,物体相对于墙下滑,物体受到的摩擦力的方向向上。答案:向上 4N说明:物体对接触面的压力不一定等于物体受的重力。例21. 如图所示,地面上叠放着A、B两个物体,力F分别作用于A、B两物体上时,A、B静止不动,试分别分析A、B受到的摩擦力的情况。解析:(1)F作用于A物体,A相对B有向右的运动趋势,B相对A有向左的运动趋势,故A受到向左的静摩擦力,其大小等于F。B受到A给它的向右的静摩擦力,其大小也等于F。由于A、B相对静止,B有向右运动的趋势,因此B受到地面给它的向左的静摩擦力,大小也等于F,如下图所示。(2)F作用于B物体上,B相对地有向右的运动趋势,故B受到
19、地面给它的向左的静摩擦力,大小等于F。而A物体若受到B物体给它的摩擦力,则不可能静止,故A、B之间没有摩擦力的作用。如下图所示。答案:见解析。说明:在判断物体之间有无静摩擦力时,也可以先假设两物体之间有静摩擦力的作用,而实际情况与判断的结果不符,则无此静摩擦力。例22. 关于两个力的合力,下列说法错误的是 A. 两个力的合力一定大于每个分力 B. 两个力的合力可能小于较小的那个分力 C. 两个力的合力一定小于或等于两个分力D. 当两个力大小相等时,它们的合力可能等于分力大小解析:设分力F1与分力F2的夹角为,根据力的平行四边形定则,合力为F,以F1、F2为邻边的平行四边形所夹的对角线,如图所示
20、。当时,FF1F2;当时,F|F1F2|,以上分别为合力F的最大值和最小值。当F1F2且夹角时,合力F0,小于任何一个分力,当F1F2,夹角时,合力F F1F2,故本题的正确答案为AC。答案:A C例23. 在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上(如图)。如果钢丝绳与地面的夹角,每条钢丝绳的拉力都是300N,求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力。 解析:由图可知,两根钢丝绳的拉力F1和F2之间的夹角为,可根据平行四边形定则用作图法和解三角形法求出电线杆受到的合力。 方法一:作图法。 自O点引两条有向线段OC和OD,夹角为。设定每单位长度表示100N,则OC和OD的长度都是3个单位长度,作出平行四边
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