高三物理质点运动易错题
- 格式:doc
- 大小:541.50 KB
- 文档页数:9
备战2023年高考物理考试易错题易错点01 运动的描述匀变速直线运动易错总结(1)大的物体不一定不能看成质点,小的物体不一定能看成质点。
物体的大小、形状和运动状态在研究物体时可不考虑看作质点。
(2)选择不同的参考系,同一物体的运动情况可能不同,但也可能相同。
(3)参考系不一定是静止的,只是被假定为静止的物体。
地球是运动的,选取地面为参考系时,地球是假定静止的。
(4)不可忽视位移的矢量性,不可只强调大小而忽视方向。
速度具有矢量性,既有大小也有方向。
(5)物体做直线运动时,位移的大小不一定等于路程。
在有折返运动时,两者不相等。
(6)平均速度不是速度的平均大小,而是用总位移除以总时间得出的值。
平均速率不是平均速度的大小,而是用总路程除以总时间得出的值。
(7)物体的速度变化大,其加速度不一定大,反之亦然。
(8)物体的速度为零时,其加速度不一定为零,反之亦然。
(9)物体的速度变化大,其加速度不一定大。
速度的变化率越大,其加速度数值大。
(10)物体的加速度方向不一定与速度方向相同,物体也不一定做直线运动。
物体的加速度与速度的方向在同一条直线上,物体做直线运动。
物体的加速度与速度的方向不在同一条直线上,物体做曲线运动。
(11)速度、加速度的正、负仅表示方向,不表示大小。
(12)人们得出“重的物体下落快”的错误结论,主要是由于空气阻力的影响。
(13)自由落体运动中,加速度g是已知的,但有时题目中不点明这一点,我们解题时要充分利用这一隐含条件。
(14)自由落体运动是无空气阻力的理想情况,实际物体的运动有时受空气阻力的影响很大,这时就不能忽略空气阻力了。
不能忽略阻力时,一般题目中会说明空气阻力的大小。
(15)雨滴下落最后阶段,部分雨滴所受阻力与重力平衡,做匀速运动。
解题方法1.平均速度与瞬时速度的区别与联系类别平均速度瞬时速度对应关系与一段时间或位移对与某一时刻或某一位区别应置对应 物理意义粗略描述物体在一段时间内或一段位移内运动的平均快慢精确描述物体在某一时刻运动的快慢矢量性矢量,与位移的方向相同矢量,沿轨迹上某一点的切线方向联系(1)txv ∆∆=中,当0→∆t 时,平均速度可看作瞬时速度 (2)两者的大小无必然联系,即瞬时速度大,平均速度不一定大2.速度、速度的变化量及加速度的比较物理量 速度v 速度的变化量v ∆ 加速度a 物理意义表示位置变化的快慢或运动的快慢和方向,及位置x 的变化率表示速度变化的大小表示速度变化的快慢和方向及速度的变化率公式txv ∆∆=0v v v -=∆tv a ∆∆=单位 m/s m/sm/s 2关系三者无必然联系,v 很大,v ∆可能很小,甚至为0,a 可大可小3.极限法求瞬时物理量 (1)方法概述极限法是把某个物理量推向极端, D 极大或极小,并依此做出科学的推我分析。
高考物理最新力学知识点之动量易错题汇编及解析一、选择题1.从空中某一高度同时以大小相等的速度竖直上抛和水平抛出两个质量均为m 的小球,忽略空气阻力.在小球从抛出到落至水平地面的过程中 A .动能变化量不同,动量变化量相同 B .动能变化量和动量变化量均相同 C .动能变化量相同,动量变化量不同 D .动能变化量和动量变化量均不同2.如图所示,在光滑水平面上,有质量分别为2m 和m 的A B 、两滑块,它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与A B 、不拴连),由于被一根细绳拉着而处于静止状态.当剪断细绳,在两滑块脱离弹簧之后,下述说法正确的是( )A .两滑块的动量大小之比:2:1AB p p = B .两滑块的速度大小之比A B v v :2:1=C .两滑块的动能之比12::kA kB E E =D .弹簧对两滑块做功之比:1:1A B W W =3.自然界中某个量D 的变化量D ∆,与发生这个变化所用时间t ∆的比值Dt∆∆,叫做这个量D 的变化率.下列说法正确的是 A .若D 表示某质点做平抛运动的速度,则Dt∆∆是恒定不变的 B .若D 表示某质点做匀速圆周运动的动量,则Dt∆∆是恒定不变的 C .若D 表示某质点做竖直上抛运动离抛出点的高度,则Dt∆∆一定变大. D .若D 表示某质点的动能,则Dt∆∆越大,质点所受外力做的总功就越多 4.如图所示,光滑绝缘水平轨道上带正电的甲球,以某一水平速度射向静止在轨道上带正电的乙球,当它们相距最近时,甲球的速度变为原来的15.已知两球始终未接触,则甲、乙两球的质量之比是A .1:1B .1:2C .1:3D .1:45.如图所示,一个质量为M 的滑块放置在光滑水平面上,滑块的一侧是一个四分之一圆弧EF ,圆弧半径为R =1m .E 点切线水平.另有一个质量为m 的小球以初速度v 0从E 点冲上滑块,若小球刚好没跃出圆弧的上端,已知M =4m ,g 取10m/s 2,不计摩擦.则小球的初速度v0的大小为()A.v0=4m/s B.v0=6m/s C.v0=5m/s D.v0=7m/s6.如图所示,足够长的传送带以恒定的速率v1逆时针运动,一质量为m的物块以大小为v2的初速度冲上传送带,最后又滑回,已知v1<v2。
(名师选题)部编版高中物理必修一第一章运动的描述带答案易错题集锦单选题1、秦岭终南山公路隧道是我国最长双洞公路隧道。
如图隧道长18.020千米,设计行车速度为80千米/小时,下列描述中正确的是()A.18.020千米是指位移的大小B.80千米/小时是汽车通过隧道的平均速度C.80千米/小时是汽车在隧道中的最大速度D.80千米/小时是指汽车进入隧道或离开隧道时的瞬时速度2、2022年5月4日上午8点30分,高二(1)班举行“五四”青年节纪念活动,班主任讲了10分钟,团支书讲了30分钟,9点10分结束。
则下列说法正确的是()A.10分钟是时刻B.上午8点30分是时刻C.30分钟是时刻D.上午9点10分是时间间隔3、下列关于航天领域的说法正确的是()A.图甲,观察王亚平在“天宫课堂”做实验时,可将她看成质点B.图乙,“天舟四号”飞船与空间站自主对接时,可将飞船视为质点C.图丙,“神舟十四号”飞船发射后,在研究飞船与火箭分离过程时,飞船可以看成质点D.图丁,“问天”实验舱与空间站对接组合后,研究组合体轨迹时,组合体可视为质点4、一个小球从5m高处落下,被地面反弹后,在离地3m的位置被接住,则小球在这一过程中()A.位移的大小是8mB.位移的大小是3mC.位移的大小是2mD.路程的大小是2m5、下列计时数据指时间的是()A.中央电视台新闻联播节目每日19时开播B.某人用15s跑完100mC.唐山开往北京的4420次列车于16:40从唐山站发车D.我们下午2:00开始上课6、“爆竹声中一岁除”是传承千百年的中国春节习俗.如图所示,某一烟花燃放了绝美的焰火.有关烟花腾空的过程,下列说法中正确的是()A.烟花的速度越小,其加速度也越小B.烟花的速度变化越快,加速度一定越大C.烟花的速度变化量越大,加速度一定越大D.烟花某时刻速度为零,其加速度一定为零7、A、B两物体均做直线运动,其中A的加速度恒为a1=1.0 m/s2,B的加速度恒为a2=-2.0 m/s2.根据这些条件做出的以下判断,其中正确的是()A.A的加速度大于B的加速度B.B的加速度大于A的加速度C.A做的是加速运动,B做的是减速运动D.两个物体的运动方向一定相反8、关于参考系,下列说法中正确的是()A.参考系必须是静止不动的物体B.参考系必须是正在做匀速直线运动的物体C.参考系必须是固定在地面上的物体D.研究物体的运动,可选择不同的参考系,但选择不同的参考系对于研究同一物体的运动而言,有时会出现不同的结果多选题9、下列说法中,正确的是()A.分子很小,在任何时候都可以看成质点B.绕半径为r的圆形跑道跑了1.75圈的人,他的位移为3.5πrC.选取运动的火车为参考系,则坐在火车上的人是静止的D.速率就是瞬时速度的大小E.平均速率就是平均速度的大小F.速度为0时,加速度不一定为0G.加速度不为0时,速度大小一定变化10、一物体做匀变速直线运动,某时刻速度的大小为5m/s,1s后速度的大小变为8m/s。
易错点01 运动的描述例题1.一质点在x 轴上运动,初速度v 0>0,加速度a >0,当加速度a 的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到零,则该质点( )A .速度先增大后减小,直到加速度等于零为止B .速度一直在增大,直到加速度等于零为止C .位移先增大,后减小,直到加速度等于零为止D .位移一直在增大,直到加速度等于零为止 【答案】B【解析】由于加速度的方向始终与速度方向相同,质点速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值,A 错误,B 正确;位移逐渐增大,当加速度减小到零时,速度不再变化,位移将随时间继续增大,C 、D 错误。
【误选警示】误选A 的原因:错误认为速度随加速度增大而增大,随加速度减小而减小。
误选C 的原因:错误认为位移随加速度增大而增大,随加速度减小而减小,加速度是零,位移是零。
误选D 的原因:错误认为加速度为零时,位移为零。
例题2.在一次蹦床比赛中,运动员从高处自由落下,以大小为8 m/s 的竖直速度着网,与网作用后,沿着竖直方向以大小为10 m/s 的速度弹回,已知运动员与网接触的时间Δt =1.0 s ,那么运动员在与网接触的这段时间内加速度的大小和方向分别为( )A .2.0 m/s 2,竖直向下B .8.0 m/s 2,竖直向上C .10.0 m/s 2,竖直向下D .18 m/s 2,竖直向上 【答案】 D【解析】规定竖直向下为正方向,v 1方向与正方向相同,v 2方向与正方向相反,根据加速度定义式得a =-10-81.0 m/s 2=-18 m/s 2,负号表示与正方向相反,即加速度方向竖直向上.故选D. 【误选警示】误选A的原因:忘记规定正方向。
求速度变化量,直接用末速度的大小减去初速度的大小。
一、物体“加速”“减速”的判断二、速度、速度变化量和加速度的比较比较项目速度速度变化量加速度物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量,是状态量描述物体速度改变的物理量,是过程量描述物体速度变化快慢和方向的物理量,是状态量定义式v=ΔxΔtΔv=v-v0a=ΔvΔt=v-v0t 决定因素v的大小由v0、a、Δt决定由a与Δt决定(Δv=aΔt)由F、m决定(a不是由v、t、v0决定的)方向与位移同向,即物体运动的方向由a的方向决定与Δv的方向一致,由F的方向决定,与v0、v的方向无关(1)物体的速度变化大,其加速度不一定大,反之亦然。
一、选择题1.质点是一个理想化模型,下列说法中正确的是()A.研究运动员110m栏比赛的跨栏技术时,其身体可看作质点B.研究地球的公转轨迹时,地球可看作质点C.研究火车通过隧道所需的时间时,火车可看作质点D.研究“嫦娥一号”在轨道上的飞行姿态时,“嫦娥一号”可看作质点2.一辆汽车沿直线从甲地开往乙地,前一半位移内的平均速度为30km/h,后一半位移内的平均速度为60km/h,这辆车全程的平均速度是()A.40km/h B.45km/h C.50km/h D.55km/h3.下列说法中正确的是()A.研究花样滑冰运动员的技术动作时,可将运动员看作质点B.研究绕地球运转的人造卫星的位置及其变化时,可将卫星看作质点C.“两岸青山相对出”中的运动所选取的参考系是“青山”D.“宁停三分,不抢一秒”中的“一秒”是时刻4.如图所示,乘坐索道缆车除了可以观赏怡人的风景,还能感受悬挂在高空的刺激感。
对于正在乘坐索追缆车观光的某游客来说,以下说法正确的是()A.以自己为参考系,同一缆车里的人是运动的B.以对面的山为参考系,自己静止不动C.以自己为参考系,看到对面的山迎面而来D.以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的绿树在向前运动5.智能手机的导航软件极大地方便了人们的出行,如图是某驾驶员利用手机导航的界面。
下列说法正确的是()A.图中1小时27分指的是时刻B.图中52.8公里指的是位移大小C.图中上午10:40到达指的是时间间隔D.交警在判断前方40米是否压线时,汽车不可看作质点6.甲、乙两物体在同一直线上运动,运动情况如图所示。
下列说法中正确的是()A.经过2.5s时间,甲、乙两物体相遇B.经过5s时间,甲物体达到乙物体的出发点C.甲、乙两物体速度大小相等,方向相反D.接近10s时,乙物体的速度接近零7.某校举行2020年度游泳运动会中,高一小明同学在50m自由泳比赛中游出了26.98s的成绩;高二小陈同学在100m蛙泳比赛中游出了70.84s的成绩,都获得了第一名,(学校泳池长度为25m),下列说法正确的是()A.小明的平均速度等于小陈的平均速度B.小明的速度一定比小陈的速度快C.在研究小陈和小明泳姿的时候,可以将他们俩当质点D.比赛过程中,以小明为参考系,他的对手一定向后运动8.近几年,国内房价飙升,在国家宏观政策调控下,房价上涨出现减缓。
第一章质点的运动错题集一、主要内容本章内容包括位移、路程、时间、时刻、平均速度、即时速度、线速度、角速度、加速度等基本概念,以及匀变速直线运动的规律、平抛运动的规律及圆周运动的规律。
在学习中要注意准确理解位移、速度、加速度等基本概念,特别应该理解位移与距离(路程)、速度与速率、时间与时刻、加速度与速度及速度变化量的不同。
二、基本方法本章中所涉及到的基本方法有:利用运动合成与分解的方法研究平抛运动的问题,这是将复杂的问题利用分解的方法将其划分为若干个简单问题的基本方法;利用物理量间的函数关系图像研究物体的运动规律的方法,这也是形象、直观的研究物理问题的一种基本方法。
这些具体方法中所包含的思想,在整个物理学研究问题中都是经常用到的。
因此,在学习过程中要特别加以体会。
三、错解分析在本章知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:对要领理解不深刻,如加速度的大小与速度大小、速度变化量的大小,加速度的方向与速度的方向之间常混淆不清;对位移、速度、加速度这些矢量运算过程中正、负号的使用出现混乱:在未对物体运动(特别是物体做减速运动)过程进行准确分析的情况下,盲目地套公式进行运算等。
例1汽车以10 m/s的速度行使5分钟后突然刹车。
如刹车过程是做匀变速运动,加速度大小为5m/s2,则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少?【错解】因为汽车刹车过程做匀减速直线运动,初速v0=10 m/s加速度【错解原因】出现以上错误有两个原因。
一是对刹车的物理过程不清楚。
当速度减为零时,车与地面无相对运动,滑动摩擦力变为零。
二是对位移公式的物理意义理解不深刻。
位移S对应时间t,这段时间内a必须存在,而当a不存在时,求出的位移则无意义。
由于第一点的不理解以致认为a永远地存在;由于第二点的不理解以致有思考a什么时候不存在。
【分析解答】依题意画出运动草图1-1。
设经时间t1速度减为零。
据匀减速直线运动速度公式v1=v0-at则有0=10-5t解得t=2S由于汽车在2S时【评析】物理问题不是简单的计算问题,当得出结果后,应思考是否与s=-30m的结果,这个结果是与实际不相符的。
质点运动典型易错题例1、汽车以10 m/s的速度行驶5分钟后突然刹车。
如刹车过程是做匀变速运动,加速度大小为5m/s2,则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少?例2、一个物体从塔顶落下,在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25,求塔高(g=10m/s2)。
例3、气球以10m/s的速度匀速竖直上升,从气球上掉下一个物体,经17s到达地面。
求物体刚脱离气球时气球的高度。
(g=10m/s2)例4有一个物体在h高处,以水平初速度v0抛出,落地时的速度为v1,竖直分速度为v y,下列公式能用来计算该物体在空中运动时间的是[ ]例5、正在高空水平匀速飞行的飞机,每隔1s释放一个重球,先后共释放5个,不计空气阻力,则 [ ]A.这5个小球在空中排成一条直线B.这5个小球在空中处在同一抛物线上C.在空中,第1,2两个球间的距离保持不变D.相邻两球的落地间距相等例6、经检测汽车A的制动性能:以标准速度20m/s在平直公路上行驶时,制动后40s停下来。
现A在平直公路上以20m/s的速度行驶发现前方180m处有一货车B以6m/s的速度同向匀速行驶,司机立即制动,能否发生撞车事故?例7、如图1-10所示,一人站在岸上,利用绳和定滑轮,拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为v,绳AO段与水平面夹角为θ,不计摩擦和轮的质量,则此时小船的水平速度多大?例8、一条宽为L的河流,河水流速为v1,船在静水中的速度为v2,要使船划到对岸时航程最短,船头应指向什么方向?最短航程是多少?例9、物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q 点,若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带随之运动,如图1-16所示,再把物块放到P点自由滑下则 [ ]A.物块将仍落在Q点B.物块将会落在Q点的左边C.物块将会落在Q点的右边D.物块有可能落不到地面上。
高中物理常考易错题集(必修一)1.一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表,则此质点开始运动后(1)前几秒内的位移最大A.1s B.2s C.3s D.4s E.5s(2)第几秒内的位移最大A.第l s B.第2s C.第3s D.第4s E.第5s (3)前几秒内的路程最大A.1s B.2s C.3s D.4s E.5s(多选)2.有关瞬时速度、平均速度、平均速率,以下说法正确的是()A.瞬时速度是物体在某一位置或某一时刻的速度B.平常我们谈论平均速度一定要指明物体在哪段时间或哪段位移的平均速度C.由平均速率的公式 (l表示路程,t表示发生该路程所用的时间)知,平均速率与运动的路程成正比D.平均速度的方向沿物体的运动方向(多选)3.下列描述的运动中,可能正确的是()A.速度变化很大,加速度很小B.速度变化的方向为正,加速度方向为负C.速度变化越来越快,加速度越来越小D.速度越来越快,加速度越来越小4.某物体由静止开始做变加速直线运动,加速度a逐渐减小,经时间t物体的速度变为v,则物体在t时间内的位移()A.s<vt/2B. s=vt/2C. s>vt/2D.无法判断.5.一质点在x轴上运动,初速度V0>0,加速度a>0,当加速度a 的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到零,则该质点()A.速度先增大后减小,直到加速度等于零为止B.速度一直在增大,直到加速度等于零为止C.位移先增大,后减小,直到加速度等于零为止D.位移一直在增大,直到加速度等于零为止(多选)6.对匀变速直线运动而言,下列说法正确的是:( )A.在任意相等的时间内的速度变化相等.B.位移总是与时间的平方成正比.C.在任意两个连续相等的时间内的位移之差为一恒量.D.在某段位移内的平均速度,等于这段位移内的初速度与末速度之和的一半.7.一同学在使用打点计时器时,纸带上点不是圆点而是一些短线,这可能的原因是( )A.接在直流电源上B.电源电压不稳C.电源频率不稳D.打点针压得过紧.8.用打点计时器研究匀变速直线运动规律的实验中,得到一段纸带,如图所示,O为起点,取A点为第一个计数点,以后每隔4个点取一计数点.则(1)计数的时间间隔为_ s;(2)若测得OA=5.90cm,OB=6.4cm,OC=8.04cm,则V B=_ _ m/s,V C=_ m/s,a=_ m/s2.(多选)9.A、B两个物体由同一点出发沿直线运动,它们的速度一时间图像如图所示,由图像可知()A.t=ls时,B物体的运动方向发生改变.B.t=2s时,A、B两个物体的间距为2m.C.开始时A、B同时由静止出发作反向的直线运动.D.t=4s时,A、B两个物体相遇.10、从同一位置沿同一条直线运动的a、b两个质点,在0~t0时间内的v-t图象如图所示.根据图象,下列说法正确的是( )A、在0~t′时间内,a、b的位移相同B、t′时刻,a、b的位移相同C、质点a做周期性往返运动D、在0~t0时间内,a通过的路程是b通过路程的3倍,但位移相同(多选)11.一个做匀变速直线运动的物体,某时刻的速度大小为4m/s,ls后速度大小变为10m/s.在这1s内该物体的( )A.位移的大小可能大于10m.B.位移的大小可能小于4m.C.加速度的大小可能大于l0m/s2.D.加速度的大小可能小于4m/s2.(多选)12、雨滴从高空下落,由于空气阻力作用,其加速度逐渐减小,直到为零,在此过程中雨滴的运动情况是()A.速度不断减小,加速度为零时,速度最小B.速度不断增大,加速度为零时,速度最大C.速度一直保持不变 D.速度的变化率越来越小13、一物体以5m/s的初速度,-2m/s2的加速度在粗糙水平面上滑行,4s内物体通过的位移为()A.4m B.36m C.6.25m D.以上答案都不对14、跳伞运动员做低空跳伞表演,他从224m的高空离开飞机开始下落,最初未打开降落伞,自由下落一段距离打开降落伞,运动员以12.5m/s2的加速度匀减速下降,为了运动员的安全,要求运动员落地的速度不得超过5m/s(g=10m/s2).求:运动员打开降落伞时,离地面的高度至少为多少?15、羚羊从静止开始奔跑,经过50m的距离能加速到最大速度25m/s,并能维持一段较长的时间。
高中物理易错题分析解析之:质点运动[内容和方法]本单元内容包括位移、路程、时间、时刻、平均速度、即时速度、线速度、角速度、加速度等基本概念,以及匀变速直线运动的规律、平抛运动的规律及圆周运动的规律。
在学习中要注意准确理解位移、速度、加速度等基本概念,特别应该理解位移与距离(路程)、速度与速率、时间与时刻、加速度与速度及速度变化量的不同。
本单元中所涉及到的基本方法有:利用运动合成与分解的方法研究平抛运动的问题,这是将复杂的问题利用分解的方法将其划分为若干个简单问题的基本方法;利用物理量间的函数关系图像研究物体的运动规律的方法,这也是形象、直观的研究物理问题的一种基本方法。
这些具体方法中所包含的思想,在整个物理学研究问题中都是经常用到的。
因此,在学习过程中要特别加以体会。
[例题分析]在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:对要领理解不深刻,如加速度的大小与速度大小、速度变化量的大小,加速度的方向与速度的方向之间常混淆不清;对位移、速度、加速度这些矢量运算过程中正、负号的使用出现混乱:在未对物体运动(特别是物体做减速运动)过程进行准确分析的情况下,盲目地套公式进行运算等。
例1、汽车以10 m/s的速度行驶5分钟后突然刹车。
如刹车过程是做匀变速运动,加速度大小为5m/s2,则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少?【错解分析】错解:因为汽车刹车过程做匀减速直线运动,初速v=10 m/s加速度出现以上错误有两个原因。
一是对刹车的物理过程不清楚。
当速度减为零时,车与地面无相对运动,滑动摩擦力变为零。
二是对位移公式的物理意义理解不深刻。
位移S对应时间t,这段时间内a必须存在,而当a不存在时,求出的位移则无意义。
由于第一点的不理解以致认为a永远地存在;由于第二点的不理解以致有思考a什么时候不存在。
【正确解答】依题意画出运动草图1-1。
设经时间t1速度减为零。
据匀变速直线运动速度公式v1=v+at则有0=10-5t解得t=2S由于汽车在2S时【小结】物理问题不是简单的计算问题,当得出结果后,应思考是否与s=-30m的结果,这个结果是与实际不相符的。
第一单元:质点的运动[内容和方法]本单元内容包括位移、路程、时间、时刻、平均速度、即时速度、线速度、角速度、加速度等基本概念,以及匀变速直线运动的规律、平抛运动的规律及圆周运动的规律。
在学习中要注意准确理解位移、速度、加速度等基本概念,特别应该理解位移与距离(路程)、速度与速率、时间与时刻、加速度与速度及速度变化量的不同。
本单元中所涉及到的基本方法有:利用运动合成与分解的方法研究平抛运动的问题,这是将复杂的问题利用分解的方法将其划分为若干个简单问题的基本方法;利用物理量间的函数关系图像研究物体的运动规律的方法,这也是形象、直观的研究物理问题的一种基本方法。
这些具体方法中所包含的思想,在整个物理学研究问题中都是经常用到的。
因此,在学习过程中要特别加以体会。
[例题分析]在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:对要领理解不深刻,如加速度的大小与速度大小、速度变化量的大小,加速度的方向与速度的方向之间常混淆不清;对位移、速度、加速度这些矢量运算过程中正、负号的使用出现混乱:在未对物体运动(特别是物体做减速运动)过程进行准确分析的情况下,盲目地套公式进行运算等。
例1、汽车以10 m/s的速度行驶5分钟后突然刹车。
如刹车过程是做匀变速运动,加速度大小为5m/s2,则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少?【错解分析】错解:因为汽车刹车过程做匀减速直线运动,初速v0=10 m/s加速度出现以上错误有两个原因。
一是对刹车的物理过程不清楚。
当速度减为零时,车与地面无相对运动,滑动摩擦力变为零。
二是对位移公式的物理意义理解不深刻。
位移S对应时间t,这段时间内a必须存在,而当a不存在时,求出的位移则无意义。
由于第一点的不理解以致认为a永远地存在;由于第二点的不理解以致有思考a什么时候不存在。
【正确解答】依题意画出运动草图1-1。
设经时间t1速度减为零。
据匀变速直线运动速度公式v1=v0+at则有0=10-5t解得t=2S由于汽车在2S时【小结】物理问题不是简单的计算问题,当得出结果后,应思考是否与s=-30m的结果,这个结果是与实际不相符的。
应思考在运用规律中是否出现与实际不符的问题。
本题还可以利用图像求解。
汽车刹车过程是匀减速直线运动。
据v0,a由此可知三角形v0Ot所包围的面积即为刹车3s内的位移。
例2、一个物体从塔顶落下,在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25,求塔高(g=10m/s2)。
【错解分析】错解:因为物体从塔顶落下,做自由落体运动。
解得H=13.9m物体从塔顶落下时,对整个过程而言是初速为零的匀加速直线运动。
而对部分最后一秒内物体的运动则不能视为初速为零的匀加速直线运动。
因为最后一秒内的初始时刻物体具有一定的初速,由于对整体和部分的关系不清,导致物理规律用错,形成错解。
【正确解答】根据题意画出运动草图,如图1-3所示。
物体从塔顶落到地面所经历时间为t,通过的位移为H物体在t—1秒内的位移为h。
因为V0=0由①②③解得H=125m【小结】解决匀变速直线运动问题时,对整体与局部,局部与局部过程相互关系的分析,是解题的重要环节。
如本题初位置记为A位置,t—1秒时记为B位置,落地点为C位置(如图1-2所示)。
不难看出既可以把BC段看成整体过程AC与局部过程AB的差值,也可以把BC段看做是物体以初速度V B和加速度g向下做为时1s的匀加速运动,而v B可看成是局部过程AB的末速度。
这样分析就会发现其中一些隐含条件。
使得求解方便。
另外值得一提的是匀变速直线运动的问题有很多题通过v-t图求解既直观又方便简洁。
如本题依题意可以做出v-t图(如图1-4),由题意例3、气球以10m/s的速度匀速竖直上升,从气球上掉下一个物体,经17s到达地面。
求物体刚脱离气球时气球的高度。
(g=10m/s2)【错解分析】错解:物体从气球上掉下来到达地面这段距离即为物体脱离气球时,气球的高度。
所以物体刚脱离气球时,气球的高度为1445m。
由于学生对惯性定律理解不深刻,导致对题中的隐含条件即物体离开气球时具有向上的初速度视而不见。
误认为v0=0。
实际物体随气球匀速上升时,物体具有向上10m/s的速度当物体离开气球时,由于惯性物体继续向上运动一段距离,在重力作用下做匀变速直线运动。
【正确解答】本题既可以用整体处理的方法也可以分段处理。
方法一:可将物体的运动过程视为匀变速直线运动。
根据题意画出运动草图如图1-5所示。
规定向下方向为正,则V0=-10m/s,g=10m/s2∴物体刚掉下时离地1275m。
方法二:如图1-5将物体的运动过程分为A→B→C和C→D两段来处理。
A→B→C为竖直上抛运动,C→D为竖直下抛运动。
在A→B→C段,据竖直上抛规律可知此阶段运动时间为由题意知t CD=17-2=15(s)=1275(m)方法三:根据题意作出物体脱离气球到落地这段时间的V-t图(如图1-6所示)。
其中△v0ot B的面积为A→B的位移△t B t c v c的面积大小为B→C的位移梯形t C t D v D v C的面积大小为C→D的位移即物体离开气球时距地的高度。
则t B=1s根据竖直上抛的规律tc =2s,t B-t D= 17-1=16(s)在△t B v D t D中则可求v D=160(m/s)【小结】在解决运动学的问题过程中,画运动草图很重要。
解题前应根据题意画出运动草图。
草图上一定要有规定的正方向,否则矢量方程解决问题就会出现错误。
如分析解答方法一中不规定正方向,就会出现例4有一个物体在h高处,以水平初速度v0抛出,落地时的速度为v1,竖直分速度为v y,下列公式能用来计算该物体在空中运动时间的是[ ]形成以上错误有两个原因。
第一是模型与规律配套。
V t=v0+gt是匀加速直线运动的速度公式,而平抛运动是曲线运动,不能用此公式。
第二不理解运动的合成与分解。
平抛运动可分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动。
每个分运动都对应自身运动规律。
【正确解答】本题的正确选项为A,C,D。
平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体,分运动与合运动时间具有等时性。
水平方向:x=v0t ①据式①~⑤知A,C,D正确。
【小结】选择运动公式首先要判断物体的运动性质。
运动性质确定了,模型确定了,运动规律就确定了。
判断运动性要根据合外力和初速度的关系。
当合外力与初速度共线时,物体做直线运动,当合外力与v不共线时,物体做曲线运动。
当合外力与v0垂直且恒定时,物体做平抛运动。
当物体总与v垂直时,物体做圆运动。
例5、正在高空水平匀速飞行的飞机,每隔1s释放一个重球,先后共释放5个,不计空气阻力,则 [ ]A.这5个小球在空中排成一条直线B.这5个小球在空中处在同一抛物线上C.在空中,第1,2两个球间的距离保持不变D.相邻两球的落地间距相等【错解分析】错解:因为5个球先后释放,所以5个球在空中处在同一抛物线上,又因为小球都做自由落体运动,所以C选项正确。
形成错解的原因是只注意到球做平抛运动,但没有理解小球做平抛的时间不同,所以它们在不同的抛物线上,小球在竖直方向做自由落体运动,但是先后不同。
所以C选项不对。
【正确解答】释放的每个小球都做平抛运动。
水平方向的速度与飞机的飞行速度相等,在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,只是开始的时刻不同。
飞机和小球的位置如图1-7可以看出A,D选项正确。
【小结】解这类题时,决不应是想当然,而应依据物理规律画出运动草图,这样会有很大的帮助。
如本题水平方向每隔1s过位移一样,投小球水平间距相同,抓住特点画出各个球的轨迹图,这样答案就呈现出来了。
例6、经检测汽车A的制动性能:以标准速度20m/s在平直公路上行驶时,制动后40s 停下来。
现A在平直公路上以20m/s的速度行驶发现前方180m处有一货车B以6m/s的速度同向匀速行驶,司机立即制动,能否发生撞车事故?【错解分析】错解:设汽车A制动后40s的位移为s1,货车B在这段时S2= v2t = 6×40=240(m)两车位移差为400-240=160(m)因为两车刚开始相距180m>160m所以两车不相撞。
这是典型的追击问题。
关键是要弄清不相撞的条件。
汽车A与货车B同速时,两车位移差和初始时刻两车距离关系是判断两车能否相撞的依据。
当两车同速时,两车位移差大于初始时刻的距离时,两车相撞;小于、等于时,则不相撞。
而错解中的判据条件错误导致错解。
【正确解答】如图1-8汽车A以v0=20m/s的初速做匀减速直线运动经40s停下来。
据加速度公式可求出a=-0.5m/s2当A车减为与B车同速时是A车逼近B车距离最多的时刻,这时若能超过B车则相撞,反之则不能相撞。
△S=364-168=196>180(m)所以两车相撞。
【小结】分析追击问题应把两物体的位置关系图画好。
如图1—8,通过此图理解物理情景。
本题也可以借图像帮助理解图1-9中。
阴影区是A车比B车多通过的最多距离,这段距离若能大于两车初始时刻的距离则两车必相撞。
小于、等于则不相撞。
从图中也可以看出A车速度成为零时,不是A车比B车多走距离最多的时刻,因此不能作为临界条件分析。
例7、如图1-10所示,一人站在岸上,利用绳和定滑轮,拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为v,绳AO段与水平面夹角为θ,不计摩擦和轮的质量,则此时小船的水平速度多大?【错解分析】错解:将绳的速度按图1-11所示的方法分解,则v1即为船的水平速度v1= v·cosθ。
上述错误的原因是没有弄清船的运动情况。
实际上船是在做平动,每一时刻船上各点都有相同的水平速度。
而AO绳上各点运动比较复杂,既有平动又有转动。
以连接船上的A点来说,它有沿绳的平动分速度v,也有与v垂直的法向速度v n,即转动分速度,A点的合速度v A即为两个分速度的和。
v A=v/cosθ【正确解答】方法一:小船的运动为平动,而绳AO上各点的运动是平动+转动。
以连接船上的A点为研究对象,如图1-12,A的平动速度为v,转动速度为v n,合速度v A即与船的平动速度相同。
则由图可以看出v A=v/cosθ。
【小结】方法二:我们可以把绳子和滑轮看作理想机械。
人对绳子做的功等于绳子对船做的功。
我们所研究的绳子都是轻质绳,绳上的张力相等。
对于绳上的C点来说即时功率P人绳=F·v。
对于船上A点来说P绳船=Fv A cos解答的方法一,也许学生不易理解绳上各点的运动。
从能量角度来讲也可以得到同样的结论。
还应指出的是要有实际力、实际加速度、实际速度才可分解。
例8、一条宽为L的河流,河水流速为v1,船在静水中的速度为v2,要使船划到对岸时航程最短,船头应指向什么方向?最短航程是多少?【错解分析】错解:要使航程最短船头应指向与岸垂直的方向。