2022年高中物理复习专题之绳子弹簧和杆产生的弹力特点绳拉物问题牛顿第二定律分析整体法与隔离法3.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 绳拉物问题【问题综述】此类问题的关键是:1.精确判定谁是合运动,谁是分运动;实际运动是合运动2.依据运动成效查找分运动;3.一般情形下,分运动表现在:沿绳方向的伸长或收缩运动;垂直于绳方向的旋转运动;4.依据运动成效仔细做好运动矢量图,是解题的关键;5.对多个用绳连接的物体系统,要牢记在绳的方向上各点的速度大小相等;6.此类问题仍常常用到微元法求解;1 汽车通过绳子拉小船,就()A、汽车匀速就小船肯定匀速B、汽车匀速就小船肯定加速C、汽车减速就小船肯定匀速D、小船匀速就汽车肯定减速分析:v v 1 v1v1v2 v v 甲 乙 丙 v2v 2(
2、 1)如图甲,被分解的速度应是实际的速度,即小船上系绳那一点的水平速度,而不应是沿绳子方向的分运动的运动,故甲图是错误的(2)如乙图, v 2 仍有沿绳方向的速度重量,仍需再将v2 分解,才能符合实际成效;但此法麻烦复杂;( 2)如丙图,将船在水平方向的运动分解为两个分运动,一个分运动沿绳方向,依据运动的合成与分解的独立性原理,当这个分运动消逝,表现为另一个分运动,可见是以滑轮为圆心的圆周运动,故另一个分运动方向与绳方向垂直;由图可知 v1=vcos ,v 1 不变, 当 增大时, v 增大, 故 B 正确; v 不变, 当 增大时, v 1 减小, 故 D 正确;留意它的逆推断不肯定,故 C
3、 错2:如图,汽车拉着重物 G,就(AcD )A、汽车向左匀速,重物向上加速B、汽车向左匀速,重物所受绳拉力小于重物重力C、汽车向左匀速,重物所受绳拉力大于于重物重力 G D、汽车向右匀速,重物向下减速3:如左图,如已知物体 A 的速度大小为 v A,求重物 B 的速度大小 v B? vA/cos4:如右图,如 角大于 角,就汽车 A 的速度 大于 汽车 B 的速度vA A B v B A B 5 如下列图, A、B 两物体用细绳相连,在水平面上运动, 当 =45 度, =30 度时,物体 A 的速度为 2 m/s,名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料
4、- - - - - - - - - 这时 B 的速度为; A B 6质量分别为 m和 M的两个物体跨过定滑轮如下列图,在 M沿光滑水平面运动的过程中,两物体速度的大小关系为( A )AV1 V2 BV1 V2CV1=V27如下列图,汽车以 v05.0m/s 的速度在水平路面上开动,通过绳子牵引重物 P;如汽车从 A 点开到 B 点, AB 20m;求:(1)此过程中重物P 的平均加速度; (2)如 H4m,物体 P 的平均速度;(1)A 点沿绳子的速度: V0*cos60=2.5 m/s B 点沿绳子的速度: V0*cos30=2.5 3 m/s所用时间从汽车上算 汽车是匀直运动 t=20/5
5、=4s a=2.5 3-2.5 /4 m/s2 我不化成小数了(2)H=4m 绳子走的距离:长绳子减短绳子 S=8-(8/3)*3平均速度: T=S/t= 8-(8/3)*3/4 结果我不化了解开绳拉物体问题的“ 死结”物体与轻绳连接这一种模型是高中物理中的一种常见模型,有关物体在绳子作用下的运动的问题是一种常见问题;下面主要就这类问题的主要情形及同学们易出错的地方加以分析剖析;一、有关运动的合成和分解问题绳拉物体问题在运动的合成与分解这一部分特别常见,处理这类问题应牢记两个原就;当物体的运动方向沿绳子方向(与绳子平行)时,物体的速度与绳子的速度相同;【例 1】如右图所示,A 、 B 两物体通
6、过一条跨过定滑轮的绳子相连接;A沿斜面下滑, B 沿水平面滑动;由于 A 、 B 的运动方向均沿绳子的方向,所以两物体的速度均和与它们相连接的绳子的速度相同;因而 A 、 B 两物体的速度大小相等;当物体的运动方向不沿绳子方向(与绳子不平行)时,物体的速度与绳子的速度不相同,此类问题应当用运动的合成和分解的学问解答;【例 2】如右图所示,人用绳子通过定滑轮拉物体 A ,当人以速度 0v 匀速前进时,求物体 A 的速度;第一要分析物体 A 的运动与人拉绳的运动之间有什么关系;物体 A 的运动(即绳的末端的运动)可看作两个分运动的合成:一是沿绳的方向被牵引,绳名师归纳总结 长缩短,绳长缩短的速度即
7、等于0v ;二是垂直于绳以定滑轮为圆心的摇摆,它不转变绳长;这样就可以求第 2 页,共 14 页得物体 A 的速度vAv0;当物体 A 向左移动,将逐步变大,v 逐步变大;虽然人做匀速运动,但cos物体 A 却在做变速运动;【例3】光滑水平面上有A 、 B 两个物体,通过一根跨过定滑轮的- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 轻绳子相连,如右图所示,它们的质量分别为m 和m ;当水平力 F 拉着 A 且绳子与水平方向的夹角为A 45,B 30 时, A 、 B 两物体的速度之比是多少?【解析】在此题中,由于 A 、 B 的速度方向均不沿绳子方向,所以两物体的
8、速度均不等于绳子伸长或缩短的速度;设沿绳子方向的分速度大小为v ,就由速度的合成与分解可得:vAvAv,v BvBvcoscos45coscos30可得:v Av B32;二、有关物体速度的突变问题 对于物体的速度方向与绳子不平行的此类问题,由前面的分析可知,物体的速度可分解为沿绳子方向的分速度和垂直于绳子方向的分速度;那么当绳子突然 停止伸长或缩短时,沿绳子方向的分速度突变为零,而垂直于绳子方向的分速度 保持不变;【例 4】如右图所示, 有一质量为 m 的小球 P 与穿过光滑水平板中心小孔O1的匀速圆周运动;求:的轻绳相连,用力拉着绳子另一端使P在水平板内绕O做半径为a、角速度为(1)此时
9、P 的速率多大?(2)如将绳子从这个状态快速放松后又拉直,使 这段过程经过了多长时间?P 绕 O 做半径为 b 的匀速圆周运动,从放松到拉直名师归纳总结 - - - - - - -(3) P 做半径为 b 的圆周运动的角速度2?【解析】(1)依据线速度与角速度的关系可知:v 1a1(2)如右图,绳子放松后,小球保持1v 的速度沿切线做匀速直线运动,从放开到拉紧这段位移为x ;xb2a2又由于xv t就可得:txb21a2;v 1a(3)在拉直过程中,P的速度1v 可分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的两个分速度;当绳子突然拉直时, 由于绳子弹力的作用,使沿绳子方向的分速度突变为零,而垂直于绳子方
10、向的分速度v 保持不变,所以小球 P 将以速度v 做半径为 b 的匀速圆周运动;所以有:v 2v 1cos,其中v 2b2,cosa;b就可解得:2a21b2【点评】此题的第(3)问是同学常常出错的地方,错误的缘由就在于,没有留意到小球的速度在绳第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 子拉直的瞬时会发生突变,而错误地认为小球的速率仍旧为 1v ;一、滑块问题1如下列图,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量为M=4kg ,长为 L=1.4m ;木板右端放 着 一 小 滑 块 , 小 滑 块 质 量 为 m=1kg , 其 尺 寸 远 小 于 L ;
11、小 滑 块 与 木 板 之 间 的 动 摩 擦 因 数 为20 4 g 10 m / s ( 1)现用恒力 F作用在木板 M 上,为了使得 m能从 M 上面滑落下来,问:F大小的范畴是什么?(2)其它条件不变,如恒力 F=22.8牛顿,且始终作用在 M 上,最终使得 m能从 M 上面滑落下来;问:m在M 上面滑动的时间是多大?解析:(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力fNmg小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a1f/mFgf4m s2木板在拉力 F和滑动摩擦力 f作用下向右匀加速运动的加速度a2 /M使m能从 M 上面滑落下来的条件是a2a 1即Ff/Mf/m解得FMm g20N(2
12、)设 m在M 上滑动的时间为t,当恒力 F=22.8N ,木板的加速度2a 2 F f / M 4 7 m / s)2小滑块在时间 t内运动位移S 1 a t / 22木板在时间 t内运动位移S 2 a t / 22 2因S 2 S 1 L 即 4 7. t / 2 4 t / 2 1 . 4 解得 t 2 s2长为 1.5m 的长木板 B 静止放在水平冰面上,小物块 A 以某一初速度从木板 B 的左端滑上长木板 B,直到 A、B 的速度达到相同,此时 A、B 的速度为 0.4m/s,然后 A、B 又一起在水平冰面上滑行了 8.0cm后停下 如小物块 A 可视为质点, 它与长木板 B 的质量相
13、同, A、B 间的动摩擦因数 1=0.25求:(取g=10m/s 2)v(1)木块与冰面的动摩擦因数A B (2)小物块相对于长木板滑行的距离(3)为了保证小物块不从木板的右端滑落,小物块滑上长木板的初速度应为多大?解析:(1)A、 B 一起运动时,受冰面对它的滑动摩擦力,做匀减速运动,加速度a2gv22 1.0m/s解得木板与冰面的动摩擦因数2=0.10 2s(2)小物块 A 在长木板上受木板对它的滑动摩擦力,做匀减速运动,加速度名师归纳总结 a1=1g=2.5m/s2做匀加速运动, 有 1mg小物块 A 在木板上滑动, 木块 B 受小物块 A 的滑动摩擦力和冰面的滑动摩擦力,第 4 页,共
14、 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 22mg=ma2 解得加速度a2=0.50m/s2设小物块滑上木板时的初速度为v10,经时间 t 后 A、B 的速度相同为v0.96m由长木板的运动得v=a2t,解得滑行时间tv0.8s2a2小物块滑上木板的初速度v10=va1t=2.4m/s 小物块 A 在长木板 B 上滑动的距离为ss 1s 2v 01 t1a t 121a t 222(3)小物块 A 滑上长木板的初速度越大,它在长木板B 上相对木板滑动的距离越大,当滑动距离等于木板长时,物块A 达到木板 B 的最右端,两者的速度相等(设为v ,这种情形
15、下A 的初速度为保证不从木板上滑落的最大初速度,设为v0有v t 01a t 121a t 22L22v 0va tva t由以上三式解得,为了保证小物块不从木板的右端滑落,小物块滑上长木板的初速度不大于最大初速度v02a 1a 2L3.0m/s动力学中的传送带问题 一、传送带模型中要留意摩擦力的突变滑动摩擦力消逝滑动摩擦力突变为静摩擦力滑动摩擦力转变方向二、传送带模型的一般解法 确定讨论对象;分析其受力情形和运动情形,(画出受力分析图和运动情形图),留意摩擦力突变对物体运动的影响;分清晰讨论过程,利用牛顿运动定律和运动学规律求解未知量;难点疑点: 传送带与物体运动的牵制;牛顿其次定律中a 是
16、物体对地加速度,运动学公式中S 是物体对地的位移,这一点必需明确;分析问题的思路:初始条件相对运动判定滑动摩擦力的大小和方向分析出物体受的合外力和加速度大小和方向由物体速度变化再分析相对运动来判定以后的受力及运动状态的转变;一、水平放置运行的传送带1如下列图,物体A 从滑槽某一高度滑下后又滑上粗糙的水平传送带,传送带静止不动时,A 滑至传送 v2,需时间 t2,带最右端的速度为v1,需时间 t1,如传送带逆时针转动,A 滑至传送带最右端的速度为就()Av 1v 2,t 1t2Bv 1v 2,t 1t2Cv 1v2,t 1t2Dv 1v 2,t 1t22如图 7 所示,一水平方向足够长的传送带以
17、恒定的速度v1沿顺时针方向转动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定速度 沿直线向左滑向传送带后,经过一段时间又反回光滑水平面,速率为v2 v 2 ,就以下说法正确选项: ()A 只有 v1= v 2时,才有 v2 = v 1C如 v 1 v 2时 , 就 v2 = v 2D不管 v2多大 ,v2 = v 2. 3物块从光滑斜面上的P 点自由滑下通过粗糙的静止水平传送带后落P 到地面上的Q 点如传送带的皮带轮沿逆时针方向匀速转动,使传送带随之运动,如下列图,物块仍从P 点自由滑下,就()Q 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - -
18、 - - - - - - A 物块有可能落不到地面B物块将仍落在Q 点C物块将会落在Q 点的左边D物块将会落在Q 点的右边4(2003 年 江苏理综)水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查右图为一水平传送带装置示意图,绷紧的传送带 A、B 始终保持 v=1m/s 的恒定速率运行;一质量为 m=4kg 的行李无初速地放在 A 处,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开头做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动 .设行李与传送带间的动摩擦因数 =0.1,AB 间的距离 l=2m,g 取 10m s 2(1)求行李刚开头运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大
19、小;(2)求行李做匀加速直线运动的时间;(3)假如提高传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到B处求行李从 A 处传送到 B 处的最短时间和传送带对应的最小运行速率5(16 分)如图17 所示,水平传送带的长度L=5m,皮带轮的半v0/rad/s 径 R=0.1m,皮带轮以角速度顺时针匀速转动; 现有一小物体 (视为质点)以水平速度v0 从 A 点滑上传送带,越过B 点后做平抛运动,其水平位移为S;保持物体的初速度v0不变,多次转变皮带轮的角速度,依次测量水平位移S,得到如图18 所示的 S图图 17 像;回答以下问题:S/m (1)当 010rad/s 时,物体在A、B 之间做什么运动?3
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