高三物理教案081931.pdf
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1、欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!高三物理教案 第一讲 平衡问题 一、特别提示解平衡问题几种常见方法 1、力的合成、分解法:对于三力平衡,一般根据“任意两个力的合力与第三力等大反向”的关系,借助三角函数、相似三角形等手段求解;或将某一个力分解到另外两个力的反方向上,得到这两个分力必与另外两个力等大、反向;对于多个力的平衡,利用先分解再合成的正交分解法。2、力汇交原理:如果一个物体受三个不平行外力的作用而平衡,这三个力的作用线必在同一平面上,而且必有共点力。3、正交分解法:将各力分解到 x 轴上和 y 轴上,运用两坐标轴上的合力等于
2、零的条件(fx=0fy=0)多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得注意的是,对 x、y 方向选择时,尽可能使落在 x、y轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力。4、矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形法求得未知力。5、对称法:利用物理学中存在的各种对称关系分析问题和处理问题的方法叫做对称法。在静力学中所研究对象有些具有对称性,模型的对称往往反映出物体或系统受力的对称性。解题中注意到这一点,会使解题过程简化。6、正弦定理法:三力平衡时,三个力可构成一封闭三角形,若由题设条件寻找到角度关系,则可用
3、正弦定理列式求解。7、相似三角形法:利用力的三角形和线段三角形相似。二、典型例题 1、力学中的平衡:运动状态未发生改变,即 a=0。表现:静 止或匀速直线运动 (1)在重力、弹力、摩擦力作用下的平衡 施加一个拉力,使它做匀速直线运动,问拉力与水平方向成多大夹角 时这个力最小?解析 取物体为研究对象,物体受到重力 mg,地面的支持力 n,摩擦力 f 及拉力 t 四个力作用,如图 1-1 所示。(2)摩擦力在平衡问题中的表现 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!这类问题是指平衡的物体受到了包括摩擦力在内的力的作用。在共点力平衡中,当物
4、体虽然静止但有运动趋势时,属于静摩擦力;当物体滑动时,属于动摩擦力。由于摩擦力的方向要随运动或运动趋势的方向的改变而改变,静摩擦力大小还可在一定范围内变动,因此包括摩擦力在内的平衡问题常常需要多讨论几种情况,要复杂一些。因此做这类题目时要注意两点 由于静摩擦力的大小和方向都要随运动趋势的改变而改变,因此维持物体静止状态所需的外力允许有一定范围;又由于存在着最大静摩擦力,所以使物体起动所需要的力应大于某一最小的力。总之,包含摩擦力在内的平衡问题,物体维持静止或起动需要的动力的大小是允许在一定范围内的,只有当维持匀速运动时,外力才需确定的数值。静止在竖直墙面上,如图 1-2 所示,试求墙对物体 a
5、 的静摩擦力。分析与解答 这是物体在静摩擦力作用下平衡问题。首先确定研 究对象,对研究对象进行受力分析,画出受力图。a 受竖直向下的重 力 g,外力 f,墙对 a 水平向右的支持力(弹力)n,以及还可能有 静摩擦力 f。这里对静摩擦力的有无及方向的判断是极其重要的。物 从这里可以看出,由于静摩擦力方向能够改变,数值也有一定的变动范围,滑动摩擦力虽有确定数值,但方向则随相对滑动的方向而改变,因此,讨论使物体维持某一状态所需的外力 f 的许可范围和大小是很重要的。何时用等号,何时用不等号,必须十分注意。(3)弹性力作用下的平衡问题 例 3 如图 1-3 所示,一个重力为 mg 的小环套在竖直的半径
6、为 r 的光滑大圆环上,一劲度系数为 k,自然长度为 l(l2r)弹簧的一端 固定在小环上,另一端固定在大圆环的最高点 a。当小环静止时,略 去弹簧的自重和小环与大圆环间的摩擦。求弹簧与竖直方向之间的夹 角?分析 选取小环为研究对象,孤立它进行受力情况分析:小环受 重力 mg、大圆环沿半径方向的支持力 n、弹簧对它的拉力 f 的作用,显然,f=k(2rcos?-l)欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!解法 1 运用正交分解法。如图 1-4 所示,选取坐标系,以小环所 在位置为坐标原点,过原点沿水平方向为 x 轴,沿竖直方向为 y 轴
7、。fx=0,-fsin?+nsin2?=0 fy=0,-fcos?-mg-ncos2?=0 解得?=arcckl 2(kr-mg)解法 2 用相似比法。若物体在三个力 f1、f2、f3 作用下处于平衡状态,这三个力必组成首尾相连的三角形 f1、f2、f3,题述中恰有三角形 aom 与它相似,则必有对应边成比例。fmgn=2rcos?rr?=kl 2(kr-mg)(4)在电场、磁场中的平衡 例 4 如图 1-5 所示,匀强电场方向向右,匀强磁场方向垂直 于纸面向里,一质量为 m 带电量为 q 的微粒以速度 v 与磁场垂直、与电场成 45?角射入复合场中,恰能做匀速直线运动,求电场强度e 的大小,
8、磁感强度 b 的大小。解析 由于带电粒子所受洛仑兹力与 v 垂直,电场力方向与电 场线平行,知粒子必须还受重力才能做匀速直线运动。假设粒子带负 电受电场力水平向左,则它受洛仑兹力 f 就应斜向右下与 v 垂直,这样粒子不能做匀速直线运动,所以粒子应带正电,画出受力分析图根据合外力为零可得,mg=qvbsin45?(1)qe=qvbcos45?(2)由(1)式得 b=mg,由(1),(2)得 e=mg/q qv (5)动态收尾平衡问题 例 5 如图 1-6 所示,ab、cd 是两根足够长的固定平行金属导 平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感强度为 b。在 导轨的 a、c 端连接一个阻
9、值为 r 的电阻。一根垂直于导轨放置的金 属棒 ab,质量为 m,从静止开始沿导轨下滑。求 ab 棒的最大速度。解析 本题的研究对象为 ab 棒,画出 ab 棒的平面受力图,如图 1-7。ab 棒所受安培力 f 沿斜面向上,大小为 f=bil=b2l2v/r,则 ab 棒 下滑的加速度 ab 棒由静止开始下滑,速度 v 不断增大,安培力 f 也增大,加速度a 减小。当 a=0 时达到稳定状态,此后 ab 棒做匀速运动,速度达最大。欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!解得 ab 棒的最大速度 例 6 图 1-8 是磁流体发电机工作原理
10、图。磁流 体发电机由燃烧室(o)、发电通道(e)和偏转磁场 (b)组成。在 2500k 以上的高温下,燃料与氧化剂 在燃烧室混合、燃烧后,电离为正负离子(即等离子 体),并以每秒几百米的高速喷入磁场,在洛仑兹力 的作用下,正负离子分别向上、下极板偏转,两极板因 聚积正负电荷而产生静电场。这时等离子体同时受到方向相反的洛仑兹力(f)与电场力(f)的作用,当 f=f 时,离子匀速穿过磁场,两极板电势差达到最大值,即为电源的电动势。设两板间距为 d,板间磁场的磁感强度为 b,等离子体速度为 v,负载电阻为 r,电源内阻不计,通道截面是边长为 d 的正方形,试求:(2)发电通道两端的压强差?p?解析
11、根据两板电势差最大值的条件 设电源内阻不计,通道横截面边长等于 d 的正方形,且入口处压强为 p1,出口处的压 (bdv)2 根据能量的转化和守恒定律有 222p=fv-fv=pdv-pdv 121电 所以,通道两端压强差为 b2v?p=p1-p2=r (6)共点的三力平衡的特征规律 例 7 图 1-9 中重物的质量为 m,轻细线 ao 和 bo 的 a、b 解析 如图 1-10,三根细绳在 o 点共点,取 o 点(结点)为研究对象,分析 o 点受力如图 1-10。o 点受到 ao 绳的拉力 f1、bo 绳的拉力 f2 以及重物对它的拉力 t 三个力的作用。图 1-10(a)选取合成法进行研究
12、,将 f1、f2 合成,得到合力 f,由平衡条件知:f=t=mg 图 1-10(b)选取分解法进行研究,将 f2 分解成互相垂直的两个分力 fx、fy,由平衡条件知:fy=t=mg,fx=f1 问题:若 bo 绳的方向不变,则细线 ao 与 bo 绳的方向成几度角时,细线 ao 的拉力最小?结论:共点的三力平衡时,若有一个力的大小和方向都不变,另一个力的方向不变,则第三个力一定存在着最小值。欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!(7)动中有静,静中有动问题 如图 1-11 所示,质量为 m 的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上 着一个质
13、量为 m 的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球 沿杆下滑的加速度为重力加速度的二分之一,则在小球下滑的过程中,1mg。因为球加速下滑时,杆受向上的摩擦 2 1 力 f 根据第二定律有 mg-f=ma,所以 f=mg。对木箱进行受力 2 1 分析有:重力 mg、地面支持力 n、及球对杆向下的摩擦力 f=mg。由平衡条件有 2 1n=f+mg=mg+mg。2 木箱对地面的压力为 mg+2、电磁学中的平衡 (1)电桥平衡【篇二:人教版高三物理第一轮复习教学案(全部)】第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第 1 单元 直线运动的基本概念 1、机械运动:一个物体相对于另一物体位置的改变
14、(平动、转动、直线、曲线、圆周)运动的描述 速度、速率、平均速度 加速度 直线运动的条件:a、v0 共线 匀速直线运动 s=vt,s-t 图,(a0)1vt=v0+at,s=v0t+at2 典型的直线运动 匀变速直线运动 规律 v-t 图 特例 2vt2-v0=2as,s=直线运动 2v0+vtt 2 自由落体(ag)竖直上抛(ag)参考系:假定为不动的物体 (1)参考系可以任意选取,一般以地面为参考系 (2)同一个物体,选择不同的参考系,观察的结果可能不同 (3)一切物体都在运动,运动是绝对的,而静止是相对的 2、质点:在研究物体时,不考虑物体的大小和形状,而把物体看成是有质量的点,或者说
15、用一个有质量的点来代替整个物体,这个点叫做质点。欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!(1)质点忽略了无关因素和次要因素,是简化出来的理想的、抽象的模型,客观上 不存在。(2)大的物体不一定不能看成质点,小的物体不一定就能看成质点。(3)转动的物体不一定不能看成质点,平动的物体不一定总能看成质点。(4)某个物体能否看成质点要看它的大小和形状是否能被忽略以及要求的精确程 度。3、时刻:表示时间坐标轴上的点即为时刻。例如几秒初,几秒末。时间:前后两时刻之差。时间坐标轴线段表示时间,第 n 秒至第n+3 秒的时间为 3 秒(对应于坐标系中的
16、线段)4、位移:由起点指向终点的有向线段,位移是末位置与始位置之差,是矢量。路程:物体运动轨迹之长,是标量。路程不等于位移大小 (坐标系中的点、线段和曲线的长度)5、速度:描述物体运动快慢和运动方向的物理量,是矢量。平均速率:为质点运动的路程与时间之比,它的大小与相应的平均速度之值可能不相同(粗略描述运动的快慢)即时速度:对应于某一时刻(或位置)的速度,方向为物体的运动方向。(v=lim?s)?t0?t 即时速率:即时速度的大小即为速率;【例 1】物体 m 从 a 运动到 b,前半程平均速度为 v1,后半程平均速度为 v2,那么全 程的平均速度是:(d)2v12+v22v1v2a(v1+v2)
17、/2b1?v2 c d v1+v2v1+v2 【例 2】某人划船逆流而上,当船经过一桥时,船上一小木块掉在河水里,但一直航行至上游某处时此人才发现,便立即返航追赶,当他返航经过 1 小时追上小木块时,发现小木块距离桥有 5400 米远,若此人向上和向下航行时船在静水中前进速率相等。试求河水的流速为多大?解析:选水为参考系,小木块是静止的;相对水,船以恒定不变的速度运动,到船“追上”小木块,船往返运动的时间相等,各为 1 小时;小桥相对水向上游运动,到船“追上”小木块,小桥向上游运动了位移 5400m,时间为 2 小时。易得水的速度为 0.75m/s。欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整
18、理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!6、平动:物体各部分运动情况都相同。转动:物体各部分都绕圆心作圆周运动。7、加速度:描述物体速度变化快慢的物理量,a=v/t(又叫速度的变化率),是矢量。a 的方向只与 v 的方向相同(即与合外力方向相同)。(1)加速度与速度没有直接关系:加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时);加速度很小,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时);(2)加速度与速度的变化量没有直接关系:加速度很大,速度变化量可以很小、也可以很大;加速度很小,速度变化量可以很大、也可以很小。加速度是“变化率”表示变化的快慢,不表示变化的大小。(3)当加
19、速度方向与速度方向相同时,物体作加速运动,速度增大;若加速度增大,速度增大得越来越快;若加速度减小,速度增大得越来越慢(仍然增大)。当加速度方向与速度方向相反时,物体作减速运动,速度减小;若加速度增大,速度减小得越来越快;若加速度减小,速度减小得越来越慢(仍然减小)。8 匀速直线运动和匀变速直线运动 【例 3】一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为 4m/s,经过1s 后的速度的大小为 10m/s,那么在这 1s 内,物体的加速度的大小可能为 (6m/s 或 14m/s)【例 4】关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是(b)a速度变化越大,加速度就越大 b速度变化越快,加速度越大 c加速
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