高考物理专题复习讲义
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力知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:力的概念、三个性质力;力的合成和分解;共点力作用下物体的平衡。
其中重点是对摩擦力和弹力的理解、纯熟运用平行四边形定则进行力的合成和分解。
难点是受力分析。
力的概念 三种性质力一、力 1.概念力是是物体对物体的作用,不能离开实力物体和受力物体而存在。
(1)力不能离开物体而独立存在,有力就必然有“施力”和“受力”两个物体。
二者缺一不可。
(2)力的作用是彼此的。
(3)力的作用效果:力概念定义:力是物体对物体的作用,不能离开施力物体与受力物体而存在。
效果:要素:大小、方向、作用点(力的图示) 使物体发生形变改变物体运动状态分类效果:拉力、动力、阻力、支持力、压力性质:重力: 方向、作用点(关于重心的位置) 弹力: 产生条件、方向、大小(胡克定律) 摩擦力:(静摩擦与动摩擦)产生条件、方向、大小运算——平行四边形定则力的合成力的分解|F 1-F 2|≤F 合≤F 1+F 2①形变②改变运动形状(4)力的图示(课件演示)2.分类(1)按性质分重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力……注:按古代物理学理论,物体间的彼此作用分四类:长程彼此作用有引力彼此作用、电磁彼此作用;短程彼此作用有强彼此作用和弱彼此作用。
宏观物体间只存在前两种彼此作用。
(2)按效果分压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……(3)按产生条件分场力(非接触力)、接触力。
二、重力:1.定义:由于地球的吸引而使物体遭到的力。
2.方向:总是竖直向下3.大小:G=mg留意:重力是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力,在两极处重力等于万有引力。
由于重力远大于向心力,普通情况下近似认为重力等于万有引力。
4.重心:重力的等效作用点。
重心的地位与物体的外形及质量的分布有关。
重心不必然在物体上。
质量分布均匀、外形规则的物体,重心在几何中心上.薄板类物体的重心可用悬挂法确定。
动量复习辅导讲义(2)用动量定理解释现象①用动量定理解释的现象一般可分为两类:一类是物体的动量变化量一定,这种情况下力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小。
另一类是作用力一定,这种情况下力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越短,动量变化量越小。
分析问题时,要把哪个量一定、哪个量变化搞清楚。
①用动量定理解释现象时,关键分析清楚作用力、时间及动量变化量的情况。
3.应用动量定理解题的步骤(1)明确研究对象和研究过程研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的系统,系统内各物体可以是保持相对静止的,也可以是相对运动的。
研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段。
(2)进行受力分析只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,所有外力之和为合外力。
研究对象内部的相互作用力(内力)会改变系统内某一物体的动量,但不影响系统的总动量,因此不必分析内力。
如果在所选定的研究过程的不同阶段中物体的受力情况不同,则要分别计算它们的冲量,然后求它们的矢量和。
(3)规定正方向由于力、冲量、速度、动量都是矢量,在一维的情况下,列式前可以先规定一个正方向,与规定的正方向相同的矢量为正,反之为负。
(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和)。
(5)根据动量定理列式求解。
特别提醒(1)若各力的作用时间相同,且各外力为恒力,可以先求合力,再乘以时间求冲量,I合=F合·t。
(2)若各外力作用时间不同,可以先求出每个外力在相应时间的冲量,然后求各外力冲量的矢量和,即I 合=F1t1+F2t2+…零表达式p1+p2=p1′+p2′Ek1+Ep1=Ek2+Ep2表达式的矢标矢量式标量式性某一方向上应可在某一方向上独立使用不能在某一方向独立使用用情况运算法则矢量运算代数运算4.应用动量守恒定律的解题步骤(1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程);(2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒);(3)规定正方向,确定初末状态动量;(4)由动量守恒定律列出方程;(5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明。
高考物理一轮复习《原子结构》专题讲义[考点梳理]【考点一】阴极射线1.辉光放电现象(1)定义:放电管中若有气体,在放电管两级加上高电压可看到辉光放电现象。
但若管内气体非常稀薄即接近真空时,不能使气体,辉光放电现象消失。
(2)应用:如利用其发光效应制成的、,以及利用其正常辉光放电的电压稳定效应制成的。
2.阴极射线的产生如图所示,在研究0.1pa气压以下的气体导电的玻璃管内有阴、阳两级,当两级间加一定电压时,阴极便发出一种射线,这种射线能使玻璃管壁发出荧光,称为。
在稀薄气体的辉光放电实验中,若不断地抽出管中的气体,当管中的气压降到0.1pa的时候,管内已接近真空,不能使气体电离发光,这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光,如果在管中放一个十字形金属片,荧光中会出现十字阴影。
3.阴极射线的特点在真空中;碰到荧光物质能使其;本质上是。
4.判断阴极射线电性的方法阴极射线的本质是电子,在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力,故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时,一般不考虑重力的影响。
(1)粒子在电场中运动如图1所示。
带电粒子受电场力作用运动方向发生改变(粒子质量忽略不计)。
带电粒子在不受其他力的作用时,若沿电场线方向偏转,则粒子带电;若逆着电场线方向偏转,则粒子带电。
(2)粒子在磁场中运动,如图2所示。
粒子将受到洛伦兹力作用F=qvB,洛伦兹力方向始终与速度方向垂直,利用左手定则即可判断粒子的电性。
不考虑其他力的作用,如果粒子按图示方向进入磁场,且做顺时针的圆周运动,则粒子带电;若做逆时针的圆周运动,则粒子带电。
5.电子的发现(1)实验:英国物理学家在研究阴极射线时的实验装置如图所示,从阴极K发射出的带电粒子通过阳极A和小孔A’形成一束细射线,它穿过两片平行的金属板,到达右端带有标尺的荧光屏上,通过射线产生的荧光屏位置断定,它的本质是。
(2)意义:拉开了人们研究的序幕。
[典例1]关于阴极射线的本质,下列说法正确的是( )A.阴极射线本质是氢原子B.阴极射线本质是电磁波C.阴极射线本质是电子D.阴极射线本质是X射线[典例2]如图所示,一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流形成的射线,若在其下方放一通电直导线AB,射线发生如图所示的偏转,AB中的电流方向由B到A,则该射线的本质为( )A.电磁波B.带正电的高速粒子流C.带负电的高速粒子流D.不带电的高速中性粒子流【考点二】密里根“油滴实验”1.实验原理实验过程及原理:装置如图所示,两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接,使A板带正电,B板带负电,从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E中。
高考物理选修3—4复习辅导讲义(1)弹簧质量可忽略(1)摆线为不可伸缩的轻细线周期与振幅无关T=2π\f(l,g)能量转化弹性势能与动能的相互转化,机械能守恒重力势能与动能的相互转化,机械能守恒简谐运动的公式和图象1、简谐运动的表达式(1)动力学表达式:F=-kx,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。
(2)运动学表达式:x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,(ωt+φ)代表简谐运动的相位,φ叫做初相。
2。
简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时,函数表达式为x=Asinωt,图象如图甲所示。
(2)从最大位移处开始计时,函数表达式为x=Acosωt,图象如图乙所示。
受迫振动和共振1、三种振动形式的比较振动类型比较项目自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定,即固有周期或由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱T驱=T0或f驱=f0波长、波速、频率及其关系(1)波长λ在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离、(2)波速v波在介质中的传播速度,由介质本身的性质决定。
(3)频率f由波源决定,等于波源的振动频率、(4)波长、波速和频率的关系①v=λf;②v=错误!未定义书签。
波的干涉和衍射现象、多普勒效应1、波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔接着向前传播2、多普勒效应(1)定义:当波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接收到的波的频率会发生变化。
(2)规律①波源与观察者假如相互靠近,观察者接收到的频率增大; ②波源与观察者假如相互远离,观察者接收到的频率减小;③波源和观察者假如相对静止,观察者接收到的频率等于波源的频率。
(3)实质:声源频率不变,观察者接收到的频率变化。
专题强化九动力学和能量观点的综合应用(一)——多运动组合问题学习目标掌握运用动力学和能量观点分析复杂运动的方法,进而利用动力学和能量观点解决多运动组合的综合问题。
1.分析思路(1)受力与运动分析:根据物体的运动过程分析物体的受力情况,以及不同运动过程中力的变化情况。
(2)做功分析:根据各种力做功的不同特点,分析各种力在不同运动过程中的做功情况。
(3)功能关系分析:运用动能定理、机械能守恒定律或能量守恒定律进行分析,选择合适的规律求解。
2.方法技巧(1)“合”——整体上把握全过程,构建大致的运动情景。
(2)“分”——将全过程进行分解,分析每个子过程对应的基本规律。
(3)“合”——找出各子过程之间的联系,以衔接点为突破口,寻求解题最优方案。
例1(2022·浙江1月选考,20)如图1所示,处于竖直平面内的一探究装置,由倾角α=37°的光滑直轨道AB、圆心为O1的半圆形光滑轨道BCD、圆心为O2的半圆形光滑细圆管轨道DEF、倾角也为37°的粗糙直轨道FG组成,B、D和F为轨道间的相切点,弹性板垂直轨道固定在G点(与B点等高),B、O1、D、O2和F点处于同一直线上。
已知可视为质点的滑块质量m=0.1kg,轨道BCD和DEF的半径R=0.15m,轨道AB长度l AB=3m,滑块与轨道FG间的动摩擦因数μ=7 8。
滑块与弹性板作用后,以等大速度弹回,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放,图1(1)若释放点距B 点的长度l =0.7m ,求滑块到最低点C 时轨道对其支持力F N 的大小;(2)设释放点距B 点的长度为l x ,求滑块第1次经F 点时的速度v 与l x 之间的关系式;(3)若滑块最终静止在轨道FG 的中点,求释放点距B 点长度l x 的值。
答案(1)7N (2)v =12l x -9.6(m/s)(0.85m ≤l x ≤3m)(3)见解析解析(1)滑块从A 到C 的过程只有重力做功,机械能守恒,则mgl sin 37°+mgR (1-cos 37°)=12m v 2C 在C 点根据牛顿第二定律有F N -mg =m v 2CR代入数据解得F N =7N 。
专题7 感应电荷量的应用1.安培力的冲量大小感应电流通过直导线时,直导线在磁场中要受到安培力的作用,当导线与磁场垂直时,安培力的大小为F=BIL。
方法1 微元法由于感应电流通常变化,所以安培力为变力,求时间t内安培力的冲量必须用微元法,在极短时间∆t内认为安培力为定值,则安培力冲量大小为I i=BI i L∆t = BLq i,求和可得全过程安培力冲量大小为I = BL∆q,其中∆q为此过程流过导体棒任意截面的电荷量。
方法2 平均电流法设此过程电流对时间的平均值为I,则∆q=It,所以安培力冲量通用表达式为:BILt BL q=∆,即感应电荷量与时间和安培力的冲量相联系。
2.感应电荷量在前面利用平均感应电流I=ER与和平均感应电动势E nt∆Φ=解得感应电荷量q=I t = nR∆Φ。
如果是由于导体棒切割产生的感应电荷量,则B S BLxq n nR R∆==,其中x为导体棒运动的距离,即感应电荷量与空间距离相联系。
3.感应电荷量的时空联系感应电荷量连接空间距离和安培力的冲量,因此在非匀变速运动中,如果题目求导体棒的位移,通常用感应电荷量和动量定理求解。
在分析电磁感应问题中,往往求解物体的初速度v0、末速度v、时间t、位移x、电荷量q 这5个物理量的时候,通常采用安培力的冲量,按此模型处理方法进行处理。
4.实例分析以2022年6月浙江选考19题第3问为例,如图1所示,用于推动模型飞机的动子(图中未画出)与线圈绝缘并固定,线圈带动动子,可在水平导轨上无摩擦滑动。
线圈位于导轨间的辐向磁场中,其所在处的磁感应强度大小均为B 。
开关S 与1接通,恒流源与线圈连接,动子从静止开始推动飞机加速,飞机达到起飞速度时与动子脱离;此时S 掷向2接通定值电阻R 0,同时施加回撤力F ,在F 和磁场力作用下,动子恰好返回初始位置停下。
若动子从静止开始至返回过程的v -t 图如图2所示,在t 1至t 3时间内F =(800-10v )N ,加速度不变恒为a =160m/s 2,t 3时撤去F 。
高考物理一轮复习讲义—自由落体运动和竖直上抛运动、多过程问题考点一自由落体运动自由落体运动(1)运动特点:初速度为0,加速度为g 的匀加速直线运动.(2)基本规律:①速度与时间的关系式:v =gt .②位移与时间的关系式:x =12gt 2.③速度与位移的关系式:v 2=2gx .(3)方法技巧:①比例法等初速度为0的匀变速直线运动规律都适用.②Δv =g Δt .相同时间内,竖直方向速度变化量相同.③位移差公式:Δh =gT 2.1.重的物体总是比轻的物体下落得快.(×)2.同一地点,轻重不同的物体的g 值一样大.(√)3.自由落体加速度的方向垂直地面向下.(×)4.做自由落体运动的物体在1s 内速度增加约9.8m/s.(√)考向1自由落体运动基本公式的应用例1如图所示木杆长5m ,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力),木杆通过悬点正下方20m处的圆筒AB,圆筒AB长为5m,取g=10m/s2,求:(1)木杆通过圆筒的上端A所用的时间t1;(2)木杆通过圆筒AB所用的时间t2.答案(1)(2-3)s(2)(5-3)s解析(1)木杆由静止开始做自由落体运动,设木杆的下端到达圆筒上端A所用的时间为t下Agt下A2h下A=12h下A=20m-5m=15m=3s解得t下A设木杆的上端到达圆筒上端A所用的时间为t上Agt上A2h上A=12=2s解得t上A则木杆通过圆筒上端A所用的时间t1=t上A-t下A=(2-3)s(2)设木杆的上端到达圆筒下端B所用的时间为t上Bgt上B2h上B=12h上B=20m+5m=25m=5s解得t上B则木杆通过圆筒所用的时间t2=t上B-t下A=(5-3)s.考向2自由落体运动中的“比例关系”问题例2一石块从楼房阳台边缘做自由落体运动,到达地面,若把它在空中运动的距离分为相等的三段,如果它在第一段距离内所用的时间是1s ,则它在第三段距离内所用的时间是(g 取10m/s 2)()A .(3-2)s B.3sC.2sD .(3-1)s答案A解析根据由自由落体运动规律,石块下落连续相等距离所用时间之比为:1∶(2-1)∶(3-2),则它在第三段距离内所用的时间为(3-2)s ,故选A.考向3自由落体运动中的“两物体先后下落”问题例3从高度为125m 的塔顶先后自由释放a 、b 两球,自由释放这两个球的时间差为1s ,g 取10m/s 2,不计空气阻力,以下判断正确的是()A .b 球下落高度为20m 时,a 球的速度大小为20m/sB .a 球接触地面瞬间,b 球离地高度为45mC .在a 球接触地面之前,两球保持相对静止D .在a 球接触地面之前,两球离地的高度差恒定答案B解析b 球下落高度为20m 时t 1=2h g=2×2010s =2s ,则A 下降了3s ,A 的速度为v =30m/s ,故A 错误;A 球下降的总时间为:t 2=2×12510s =5s ,此时B 下降4s ,B 的下降高度为:h ′=12×10×42m =80m ,故B 离地面的高度为h B =(125-80)m =45m ,故B 正确;由自由落体的规律可得,在a 球接触地面之前,两球的速度差恒定,两球离地的高度差变大,故C 、D 错误.考点二竖直上抛运动竖直上抛运动(1)运动特点:初速度方向竖直向上,加速度为g,上升阶段做匀减速运动,下降阶段做自由落体运动.(2)基本规律①速度与时间的关系式:v=v0-gt;②位移与时间的关系式:x=v0t-12 gt2.1.物体做竖直上抛运动,速度为负值时,位移也一定为负值.(×)2.做竖直上抛运动的物体,在上升过程中,速度变化量方向是竖直向下的.(√)1.重要特性(如图)(1)对称性①时间对称:物体上升过程中从A→C所用时间t AC和下降过程中从C→A所用时间t CA相等,同理t AB=t BA.②速度对称:物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等.(2)多解性:当物体经过抛出点上方某个位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,造成多解,在解决问题时要注意这个特性.分段法上升阶段:a=g的匀减速直线运动下降阶段:自由落体运动全程法初速度v0向上,加速度为-g的匀变速直线运动,v=v0-gt,h=v0t-12gt2(以竖直向上为正方向)若v>0,物体上升;若v<0,物体下落若h>0,物体在抛出点上方;若h<0,物体在抛出点下方考向1竖直上抛运动的对称性例4一个从地面上竖直上抛的物体,它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s,两次经过一个较高点B的时间间隔是3s,则A、B之间的距离是(不计空气阻力,g=10m/s2)() A.80m B.40mC.20m D.无法确定答案C解析物体做竖直上抛运动,根据运动时间的对称性得,物体从最高点自由下落到A点的时间为t A2,从最高点自由下落到B点的时间为t B2,A、B间距离为:h AB=12g[(t A2)2-(t B2)2]=12×10×(2.52-1.52)m=20m,故选C.考向2竖直上抛运动的多解性例5(多选)从高为20m的位置以20m/s的初速度竖直上抛一物体,g取10m/s2,当物体到抛出点距离为15m时,所经历的时间可能是()A.1s B.2sC.3s D.(2+7)s解析取竖直向上方向为正方向,当物体运动到抛出点上方离抛出点15m 时,位移为x =15m ,由竖直上抛运动的位移公式得x =v 0t -12gt 2,解得t 1=1s ,t 2=3s ;当物体运动到抛出点下方离抛出点15m 时,位移为x ′=-15m ,由x ′=v 0t -12gt 2,解得t =(2+7)s 或t =(2-7)s(负值舍去),选项A 、C 、D 正确,B 错误.考向3竖直上抛和自由落体运动相遇问题例6(多选)如图所示,乙球静止于地面上,甲球位于乙球正上方h 处,现从地面上竖直上抛乙球,初速度v 0=10m/s ,同时让甲球自由下落,不计空气阻力.(取g =10m/s 2,甲、乙两球可看作质点)下列说法正确的是()A .无论h 为何值,甲、乙两球一定能在空中相遇B .当h =10m 时,乙球恰好在最高点与甲球相遇C .当h =15m 时,乙球能在下落过程中与甲球相遇D .当h <10m 时,乙球能在上升过程中与甲球相遇答案BCD解析设两球在空中相遇,所需时间为t ,根据运动学公式可得12gt 2+v 0t -12gt 2=h ,可得t =h v 0,而乙球的落地时间t 1=2v 0g ,两球在空中相遇的条件是t <t 1,整理得h <20m ,A 错误;若乙球恰好在最高点与甲球相遇,满足的条件是t =12t 1,代入数据整理得h =10m ,B 正确;由于10m<h =15m<20m ,可得乙球能在下落过程中与甲球相遇,C 正确;当h <10m 时,乙球还没有上升到最高点就与甲球相遇,D 正确.考点三多过程问题1.一般的解题步骤(1)准确选取研究对象,根据题意画出物体在各阶段运动的示意图,直观呈现物体运动的全过程.(2)明确物体在各阶段的运动性质,找出题目给定的已知量、待求未知量,设出中间量.(3)合理选择运动学公式,列出物体在各阶段的运动方程及物体各阶段间的关联方程.2.解题关键多运动过程的连接点的速度是联系两个运动过程的纽带,因此,对连接点速度的求解往往是解题的关键.例7在一次低空跳伞演练中,当直升机悬停在离地面224m高处时,伞兵离开飞机做自由落体运动.运动一段时间后,打开降落伞,展伞后伞兵以12.5m/s2的加速度匀减速下降.为了伞兵的安全,要求伞兵落地速度最大不得超过5m/s.(g取10m/s2)求:(1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少;(2)以5m/s着地时相当于从多高处自由落下;(3)伞兵在空中的最短时间为多少.答案(1)99m(2)1.25m(3)8.6s解析(1)设伞兵展伞时,离地面的高度至少为h,此时速度为v0,则有v2-v02=-2ahv02=2g(H-h)联立解得h=99m,v0=50m/s(2)以5m/s的速度落地相当于从h1高处自由落下h1=v22g=1.25m(3)落地时速度刚好为5m/s时在空中的时间最短.设加速时间为t1,减速时间为t2,t 1=v0g =5st 2=v 0-v a=3.6s总时间为t =t 1+t 2=8.6s.例8(2022·黑龙江牡丹江一中月考)一物体(可视为质点)以4m/s 的速度滑上光滑固定斜面,做加速度大小为2m/s 2的匀减速直线运动,经过一段时间后上滑到最高点C 点速度恰好减为零,途经A 、B 两点,然后又以相同大小的加速度下滑到斜面底端D 点,已知BC =25cm ,求:(1)物体第一次经过B 点的速度;(2)物体由底端D 点滑到B 点所需要的时间.答案(1)1m/s ,方向沿斜面向上(2)第一次滑到B 点用时1.5s ,第二次滑到B 点用时2.5s解析(1)从B 到C 是匀减速直线运动,末速度为零,逆向思维,从C 到B 是初速度为零的匀加速直线运动,以沿斜面向下为正方向,加速度a 1=2m/s 2,位移大小为x BC =25cm =0.25m 根据位移—时间关系式,有x BC =12a 1t 12解得t 1=0.5s再根据速度-时间关系式,有v 1=a 1t 1解得v 1=1m/s故第一次经过B 点时速度大小为1m/s ,方向沿斜面向上(2)以沿斜面向上为正方向,对从D 到B 过程,由v 1=v 0+at 可得从D 上滑第一次到达B 点所用时间为:t =v 1-v 0a =1-4-2s =1.5s 由对称性可知:t BC =t CB =t 1=0.5s则t ′=t +2t BC =1.5s +0.5×2s =2.5s.课时精练1.伽利略为了研究自由落体的规律,将落体实验转化为著名的“斜面实验”,从而创造了一种科学研究的方法.利用斜面实验主要是考虑到实验时便于测量小球运动的()A .速度B .时间C .路程D .加速度答案B2.(多选)物理图象能直观地反映物理量间的变化关系.关于自由落体运动的规律,下列各物理量的图象正确的是(g 取10m/s 2)()答案AC解析根据速度与时间的关系式,有v =gt =10t ∝t ,故A 正确,B 错误;自由落体运动的加速度始终等于重力加速度g ,故C 正确;根据位移与时间的关系式,有x =12gt 2=5t 2,x ∝t 2,故D 错误.3.一名宇航员在某星球上做自由落体运动实验,让一个质量为2kg 的小球从一定的高度自由下落,测得在第4s 内的位移是42m ,球仍在空中运动,则()A .小球在2s 末的速度大小是16m/sB .该星球上的重力加速度为12m/s 2C .小球在第4s 末的速度大小是42m/sD .小球在0~4s 内的位移是80m 答案B解析设该星球的重力加速度为g ,第4s 内的位移是42m ,有12gt 42-12gt 32=42m ,t 4=4s ,t 3=3s ,解得g =12m/s 2,所以小球在2s 末的速度大小为v 2=gt 2=24m/s ,故A 错误,B 正确;小球在第4s 末的速度大小是v 4=gt 4=48m/s ,故C 错误;小球在0~4s 内的位移是x 4=12gt 42=96m ,故D 错误.4.(多选)物体以初速度v 0竖直上抛,经3s 到达最高点,空气阻力不计,g 取10m/s 2,则下列说法正确的是()A .物体的初速度v 0为60m/sB .物体上升的最大高度为45mC .物体在第1s 内、第2s 内、第3s 内的平均速度之比为5∶3∶1D .物体在前1s 内、前2s 内、前3s 内的平均速度之比为9∶4∶1答案BC解析物体做竖直上抛运动,有h =v 0t -12gt 2①v =v 0-gt ②联立①②可得v 0=30m/s ,h =45m ,故A 错误,B 正确;物体在第1s 内、第2s 内、第3s 内的位移分别为25m 、15m 、5m ,已知v =xt ,故在相等时间内的平均速度之比为v 1∶v 2∶v 3=x 1∶x 2∶x 3=5∶3∶1,物体在前1s 内、前2s 内、前3s 内的平均速度之比为v 1′∶v 2′∶v 3′=251∶402∶453=5∶4∶3,故C 正确,D 错误.5.(2019·全国卷Ⅰ·18)如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H .上升第一个H 4所用的时间为t 1,第四个H 4所用的时间为t 2.不计空气阻力,则t2t 1满足()A .1<t2t 1<2B .2<t 2t 1<3C .3<t 2t 1<4D .4<t 2t 1<5答案C解析由逆向思维和初速度为零的匀加速直线运动比例式可知t 2t 1=14-3=2+3,即3<t2t 1<4,选项C 正确.6.如图所示,地面上方离地面高度分别为h 1=6L ,h 2=4L ,h 3=3L 的三个金属小球a 、b 、c .若先后释放a 、b 、c ,三球刚好同时落到地面上,不计空气阻力,重力加速度为g ,则()A .b 与a 开始下落的时间差等于c 与b 开始下落的时间差B .三小球运动时间之比为6∶2∶1C .a 比b 早释放的时间为2Lg(3-2)D .三小球到达地面时的速度大小之比是6∶4∶3答案C解析由h =12gt 2,可得t a =12Lg,t b =8Lg,t c =6Lg,则(t a -t b )>(t b -t c ),三小球运动时间之比为6∶2∶3,a 比b 早释放的时间为Δt =t a -t b =2Lg(3-2),选项A 、B 错误,C 正确;根据v 2=2gh 可计算出三小球到达地面时的速度大小之比是6∶2∶3,选项D 错误.7.为了测一口枯井的深度,用一把玩具小手枪从井口竖直向下打出颗弹珠,1s 后听到弹珠撞击井底的声音,然后再用玩具小手枪从井口竖直向上打出另一颗弹珠,2s 后听到弹珠从井口落回井底撞击的声音,假设弹珠从枪口射出速度大小不变,忽略声音传播时间及空气阻力.g =10m/s 2,则()A .枯井的深度为5mB .弹珠从枪口射出速度大小为10m/sC .向下打出一颗弹珠运动过程平均速度为5m/sD .两次打出弹珠方式,弹珠到达井底的速度都为15m/s 答案D解析由h =v 0t 1+12gt 12,h =-v 0t 2+12gt 22,解得v 0=5m/s ,h =10m ,故A 、B 项错误;向下打出一颗弹珠运动过程平均速度v =10m/s ,C 项错误;根据对称性,两次打出弹珠方式,弹珠到达井底的速度一样,都为v t =15m/s ,D 项正确.8.屋檐离地面的高度为45m ,每隔相等时间滴下一滴水,当第7滴水刚滴下时,第一滴水恰好落到地面上,则第3滴水与第5滴水的高度差为()A .5mB .10mC .15mD .20m答案C解析根据题意画出雨滴下落过程的示意图如图所示,根据自由落体运动的规律可知,在连续相等的时间内位移之比为1∶3∶5…,所以第3滴水与第5滴水的高度差h =5+71+3+5+7+9+11H =1236H =15m ,故C 正确,A 、B 、D 错误.9.(多选)矿井中的升降机以5m/s的速度竖直向上匀速运行,某时刻一螺钉从升降机底板松脱,经过3s升降机底板上升至井口,此时松脱的螺钉刚好落到井底,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是()A.螺钉松脱后做自由落体运动B.矿井的深度为45mC.螺钉落到井底时的速度大小为25m/sD.螺钉随升降机从井底出发到落回井底共用时6s答案BC解析螺钉松脱时具有与升降机相同的向上的初速度,故螺钉脱落后做竖直上抛运动,选项A错误;取竖直向下为正方向,由运动学公式可得,螺钉自脱落至井底的位移h1=-v0t+1gt22=30m,升降机这段时间的位移h2=v0t=15m,故矿井的深度为h=h1+h2=45m,选项B 正确;螺钉落到井底时速度大小为v=-v0+gt=25m/s,选项C正确;螺钉松脱前运动的位移为h1=v0t′,解得t′=6s,所以螺钉运动的总时间为t+t′=9s,选项D错误.10.在某星球表面,t=0时刻小球以初速度v0开始做竖直上抛运动,取抛出位置位移x=0,以v0方向为正方向,则小球位移x随速度的平方v2变化的x-v2图象如图所示,下列说法正确的是()A.小球的初速度为100m/sB .小球位移x =5m 时对应的运动时间为2sC .小球加速度与初速度方向相反D .图中m 点坐标值为-7.2答案C解析t =0时x =0,由题图知v 02=100(m/s)2,所以小球的初速度v 0=10m/s ,选项A 错误;由v 2-v 02=2ax 得x =v 22a -v 022a ,图线斜率k =12a =-5100,解得a =-10m/s 2,小球位移x =5m时v =0,所以对应运动时间t =0-v 0a =1s ,选项B 错误,C 正确;由题图可知-m 5=144-100100,解得m =-2.2,选项D 错误.11.(2022·陕西省黄陵县中学月考)某消防员在一次执行任务过程中,遇到突发事件,需从10m 长的直杆顶端先从静止开始匀加速下滑,加速度大小a 1=8m/s 2,然后立即匀减速下滑,减速时的最大加速度a 2=4m/s 2,若落地时的速度不允许超过4m/s ,把消防员看成质点,求该消防员下滑全过程的最短时间.答案2s解析设匀加速直线运动的最大速度为v ,加速下滑部分长为h 1,减速下滑部分长为h 2,最大速度为v ,落地速度为v 1,由速度位移公式h 1=v 22a 1,h 2=v 2-v 122a 2,h 1+h 2=h ,v =a 1t 1联立以上各式解得v =8m/s ,t 1=1s 落地前的速度为v 1=4m/s 由v 1=v -a 2t 2解得t 2=1s该消防员下滑全过程的最短时间为t =t 1+t 2=2s.12.某人从同一点P 以相同的速度先后竖直向上抛出两小球A 、B ,两球的v -t 图象分别如图中A 、B 所示,不计空气阻力,不考虑两球相撞,g 取10m/s 2.下列说法正确的是()A .B 球上升0.15m 时和A 球相遇B .若抛出两球的时间差合适,A 球可以在上升过程中和B 相遇C .t =0.2s 和t =0.3s 时,两球的间距相等D .t =0到t =0.3s ,A 球运动的平均速度大小为56m/s 答案C解析由题图可知,小球初速度为v 0=2m/s ,上升时间为t 0=0.2s ,上升最大高度为H =v 022g=0.2m ,B 球比A 球晚Δt =0.1s 抛出.B 球上升0.15m 时,有h B =v 0t B -12gt B 2,代入数据解得t B =0.1s 或t B =0.3s(舍去),则可知A 球抛出时间为t A =t B +Δt =0.2s ,则可知此时A 球上升到最大高度0.2m 处,故两球没有相遇,故A 错误;因两球初速度相同,故A 球不可能在上升过程中和B 球相遇,故B 错误;当t =0.2s 时,两球间距为Δh 1=(12×2×0.2-0.15)m =0.05m ,当t =0.3s 时,B 球上升到最大高度,A 球从最大高度下降h ′=12×10×0.12m =0.05m ,则两球间距为Δh 2=0.05m ,故C 正确;t =0到t =0.3s ,A 球的位移为h =v 0t -12gt 2=0.15m ,则A 球运动的平均速度大小为v =ht=0.5m/s ,故D 错误.。
动量知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成两部分,即:动量、冲量、动量定理;动量守恒定律。
其中重点是动量定理和动量守恒定律的应用。
难点是对基本概念的理解和对动量守恒定律的应用。
动量冲量动量定理教学目标:1.理解和掌握动量及冲量概念;2.理解和掌握动量定理的内容以及动量定理的实际应用;3.掌握矢量方向的表示方法,会用代数方法研究一维的矢量问题。
教学重点:动量、冲量的概念,动量定理的应用教学难点:动量、冲量的矢量性教学方法:讲练结合,计算机辅助教学教学过程:一、动量和冲量1.动量按定义,物体的质量和速度的乘积叫做动量:p=mv(1)动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。
(2)动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。
(3)动量的相对性:由于物体的速度与参考系的选取有关,所以物体的动量也与参考系选取有关,因而动量具有相对性。
题中没有特别说明的,一般取地面或相对地面静止的物体为参考系。
2.动量的变化:=∆p-'pp由于动量为矢量,则求解动量的变化时,其运算遵循平行四边形定则。
(1)若初末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算。
(2)若初末动量不在同一直线上,则运算遵循平行四边形定则。
【例1】一个质量为m=40g的乒乓球自高处落下,以速度v=1m/s碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为v'=0.5m/s。
求在碰撞过程中,乒乓球动量变化为多少?2.冲量按定义,力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I=Ft(1)冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。
(2)冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。
如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。
如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。
对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。
(3)高中阶段只要求会用I=Ft计算恒力的冲量。
对于变力的冲量,高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求。
(4)要注意的是:冲量和功不同。
恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。
【例2】质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?m 点评:特别要注意,该过程中弹力虽然不做功,但对物体有冲量。
二、动量定理1.动量定理物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。
既I=Δp(1)动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
(2)动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。
(3)现代物理学把力定义为物体动量的变化率:tP F ∆∆=(牛顿第二定律的动量形式)。
(4)动量定理的表达式是矢量式。
在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向为正。
点评:要注意区分“合外力的冲量”和“某个力的冲量”,根据动量定理,是“合外力的冲量”等于动量的变化量,而不是“某个力的冲量” 等于动量的变化量。
这是在应用动量定理解题时经常出错的地方,要引起注意。
【例3】以初速度v 0平抛出一个质量为m 的物体,抛出后t 秒内物体的动量变化是多少?点评:有了动量定理,不论是求合力的冲量还是求物体动量的变化,都有了两种可供选择的等价的方法。
本题用冲量求解,比先求末动量,再求初、末动量的矢量差要方便得多。
当合外力为恒力时往往用Ft 来求较为简单;当合外力为变力时,在高中阶段只能用Δp 来求。
2.动量定理的定性应用【例4】 鸡蛋从同一高度自由下落,第一次落在地板上,鸡蛋被打破;第二次落在泡沫塑料垫上,没有被打破。
这是为什么?【例5】某同学要把压在木块下的纸抽出来。
第一次他将纸迅速抽出,木块几乎不动;第二次他将纸较慢地抽出,木块反而被拉动了。
这是为什么?【例6】 一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷人泥潭中。
若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ,进人泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ, 则( )A 、过程I 中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B 、过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程I 中重力的冲量的大小C 、I 、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零3.动量定理的定量计算利用动量定理解题,必须按照以下几个步骤进行:(1)明确研究对象和研究过程。
研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的质点组。
质点组内各物体可以是保持相对静止的,也可以是相对运动的。
研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段。
(2)进行受力分析。
只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力。
所有外力之和为合外力。
研究对象内部的相互作用力(内力)会改变系统内某一物体的动量,但不影响系统的总动量,因此不必分析内力。
如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同,就要分别计算它们的冲量,然后求它们的矢量和。
F(3)规定正方向。
由于力、冲量、速度、动量都是矢量,在一维的情况下,列式前要先规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负。
(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和)。
(5)根据动量定理列式求解。
【例7】质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里。
求:(1)沙对小球的平均阻力F ;(2)小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I 。
点评:这种题本身并不难,也不复杂,但一定要认真审题。
要根据题意所要求的冲量将各个外力灵活组合。
若本题目给出小球自由下落的高度,可先把高度转换成时间后再用动量定理。
当t 1>> t 2时,F >>mg 。
【例8】 质量为M 的汽车带着质量为m 的拖车在平直公路上以加速度a 匀加速前进,当速度为v 0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现。
若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为μ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?点评:这种方法只能用在拖车停下之前。
因为拖车停下后,系统受的合外力中少了拖车受到的摩擦力,因此合外力大小不再是()a m M +。
【例9】 质量为m =1kg 的小球由高h 1=0.45m 处自由下落,落到水平地面后,反跳的最大高度为h 2=0.2m ,从小球下落到反跳到最高点经历的时间为Δt =0.6s ,取g =10m/s 2。
求:小球撞击地面过程中,球对地面的平均压力的大小F 。
【例10】 一个质量为m =2kg 的物体,在F 1=8N 的水平推力作用下,从静止开始沿水平面运动了t 1=5s ,然后推力减小为F 2=5N ,方向不变,物体又运动了t 2=4s 后撤去外力,物体再经 过t 3=6s 停下来。
试求物体在水平面上所受的摩擦力。
点评:遇到涉及力、时间和速度变化的问题时,运用动量定理解答往往比运用牛顿运动定律及运动学规律求解简便。
由解法2可知,合理选取研究过程,能简化解题步骤,提高解题速度。
本题也可以用牛顿运动定律求解。
4.在F -t 图中的冲量: F -t 图上的“面积”表示冲量的大小。
m M v 0 v/tFO Ft【例11】如果物体所受空气阻力与速度成正比,当以速度v1竖直上抛后,又以速度v2返回出发点。
这个过程共用了多少时间?点评:该题是利用物理图象解题的范例,运用物理图象解题形象直观,可以使解题过程大大简化。
【例12】跳伞运动员从2000m高处跳下,开始下落过程未打开降落伞,假设初速度为零,所受空气阻力与下落速度大小成正比,最大降落速度为v m=50m/s。
运动员降落到离地面s=200m高处才打开降落伞,在1s内速度均匀减小到v1=5.0m/s,然后匀速下落到地面,试求运动员在空中运动的时间。
三、针对训练1.对于力的冲量的说法,正确的是()A.力越大,力的冲量就越大B.作用在物体上的力大,力的冲量也不一定大C.F1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2,则这两个冲量相同D.静置于地面的物体受到水平推力F的作用,经时间t物体仍静止,则此推力的冲量为零2.下列关于动量的说法中,正确的是()A.物体的动量改变,其速度大小一定改变B.物体的动量改变,其速度方向一定改变C.物体运动速度的大小不变,其动量一定不变D.物体的运动状态改变,其动量一定改变3.如图所示为马车模型,马车质量为m,马的拉力F与水平方向成θ角,在拉力F的拉力作用下匀速前进了时间t,则在时间t内拉力、重力、阻力对物体的冲量大小分别为()A.Ft,0,FtsinθB.Ftcosθ,0,FtsinθC.Ft,mgt,FtcosθD.Ftcosθ,mgt,Ftcosθ4.一个质量为m的小钢球,以速度v1竖直向下射到质量较大的水平钢板上,碰撞后被竖直向上弹出,速度大小为v2,若v1 = v2 = v,那么下列说法中正确的是()A.因为v1 = v2,小钢球的动量没有变化B.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向上C.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向下D.小钢球的动量变化了,大小是mv,方向竖直向上5.物体动量变化量的大小为5kg·m/s,这说明()A.物体的动量在减小B.物体的动量在增大C.物体的动量大小也可能不变D.物体的动量大小一定变化6.初动量相同的A、B两个滑冰者,在同样的冰面上滑行,已知A的质量大于B的质量,并且它们与冰面的动摩擦因数相同,则它们从开始到停止的滑行时间相比,应是()A.t A>t B B.t A=t B C.t A<t B D.不能确定7.质量为m的钢球自高处落下,以速率v1碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为v2。
在碰撞过程中,地面对钢球的冲量方向和大小为()A.向下,m(v1-v2) B.向下,m(v1+v2) C.向上,m(v1-v2) D.向上,m(v1+v2)8.如图所示,用弹簧片将在小球下的垫片打飞出去时,可以看到小球正好落在下面的凹槽中,这是因为在垫片飞出的过程中()A.垫片受到的打击力很大B.小球受到的摩擦力很小C.小球受到的摩擦力的冲量很小D.小球的动量变化几乎为零9.某物体以-定初速度沿粗糙斜面向上滑,如果物体在上滑过程中受到的合冲量大小为I上,下滑过程中受到的合冲量大小为I下,它们的大小相比较为()A.I上> I下B.I上<I下C.I上=I下D.条件不足,无法判定10.对下列几个物理现象的解释,正确的有()A.击钉时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻B.跳高时,在沙坑里填沙,是为了减小人落地时地面对人的冲量C.在车内推车推不动,是因为外力冲量为零D.初动量相同的两个物体受相同制动力作用,质量小的先停下来11.质量相等的A、B两个物体,沿着倾角分别为α和β的两个光滑斜面,由静止从同一高度h 2开始下滑到同样的另一高度h 1的过程中(如图所示),A、B两个物体相同的物理量是()A.所受重力的冲量B.所受支持力的冲量C.所受合力的冲量D.动量改变量的大小12.三颗水平飞行的质量相同的子弹A、B、C以相同速度分别射向甲、乙、丙三块竖直固定的木板。