新版高一物理竞赛讲义
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最新高中物理竞赛讲义(完整版)目录最新高中物理竞赛讲义(完整版) (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (5)第一部分力&物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (16)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (139)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际(International Physics Olympiad 简称IPhO)① 1967年第一届,(波兰)华沙,只有五国参加。
1. 固体,液体的热胀冷缩2. 液体的表面张力,浸润非浸润3. 分子运动论,理想气体的压强,温度4.理想气体状态方程知识精讲一.固体的热膨胀几乎所有的固体受热温度升高时,都要膨胀。
在铺设铁路轨时,两节钢轨之间要留有少许空隙,给钢轨留出体胀的余地。
一个物体受热膨胀时,它会沿三个方向各自独立地膨胀,固体的温度升高时,它的各个线度(如长、宽、高、半径、周长等)都要增大,这种现象叫固体的线膨胀。
我们把温度升高1℃所引起的线度增长跟它在0℃时线度之比,称为该物体的线胀系数。
线膨胀系数α的意义是温度每改变1K 时,其线度的相对变化。
即:t l l l a t 00-=式中a 的单位是1/℃,0l 为0℃时固体的长度,t l 为t ℃时固体的长度,一般金属的线胀系数大约在510-/℃的数量级。
上述线胀系数公式,也可以写成下面形式:)1(0at l l t +=对于各向同性的固体,当温度升高时,其体积的膨胀可由其线膨胀很容易推导出。
为简单起见,我们研究一个边长为l 的正方体,在每一个线度上均有:T al l ∆=∆)331()1()1(33223333T a T a T a l t a l l V t ++∆+=∆+=∆+=因固体的α值很小,则T a T a T a ∆∆∆3,33322与相比非常小,可忽略不计,则)31(3T a l V t ∆+= 即:T aV V ∆=∆3式中的3α称为固体的体膨胀系数。
随着每一个线度的膨胀,固体的表面积和体积也发生膨胀,其面膨胀和体膨胀规律近似是)1(0t S S t γ+= )1(0t V V t β+=第一讲 物质的热性质知识体系介绍A B C D外F考虑各向同性的固体,其面胀系数γ、体胀系数β跟线胀系数α的关系为γ=2α,β=3α。
例题精讲【例1】 有一摆钟在0℃时走时准确,它的周期是1s ,摆杆为钢质的,其质量与摆锤相比可以忽略不计,仍可认为是单摆。
当气温是25℃时,摆钟周期如何变化?一个昼夜24小时误差多少?已知钢的线胀系数 5102.1-⨯=a ℃-1。
高中物理竞赛讲义目录高中物理竞赛讲义 (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况.....................................错误!未定义书签。
二、知识体系....................................................错误!未定义书签。
第一部分力&物体的平衡 (5)第一讲力的处理 (13)第二讲物体的平衡 (15)第三讲习题课 (16)第四讲摩擦角及其它 (21)第二部分牛顿运动定律 (24)第一讲牛顿三定律 (24)第二讲牛顿定律的应用 (25)第二讲配套例题选讲 (35)第三部分运动学 (35)第一讲基本知识介绍 (35)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (37)第四部分曲线运动万有引力 (40)第一讲基本知识介绍 (40)第二讲重要模型与专题 (42)第五部分动量和能量 (52)第一讲基本知识介绍 (52)第二讲重要模型与专题 (55)第三讲典型例题解析 (70)第六部分振动和波 (70)第一讲基本知识介绍 (70)第二讲重要模型与专题 (75)第三讲典型例题解析 (86)第七部分热学 (86)一、分子动理论 (87)二、热现象和基本热力学定律 (89)三、理想气体 (91)四、相变 (98)五、固体和液体 (102)第八部分静电场 (103)第一讲基本知识介绍 (104)第二讲重要模型与专题 (107)第九部分稳恒电流 (120)第一讲基本知识介绍 (120)第十部分磁场 (134)第一讲基本知识介绍 (134)第二讲典型例题解析 (138)第十一部分电磁感应 (146)第一讲、基本定律 (146)第二讲感生电动势 (150)第三讲自感、互感及其它 (154)第十二部分量子论 (157)第一节黑体辐射 (158)第二节光电效应 (161)第三节波粒二象性 (168)第四节测不准关系 (172)第0部分绪言全国中学生物理竞赛内容提要--理论基础(2013年开始实行)说明:.本次拟修改的部分用楷黑体字表示,新补充的内容将用“※”符号标出,作为复赛题和决赛题增补的内容;※※则表示原属预赛考查内容,在本次修改中建议改成复赛、决赛考查的内容。
最新高中物理竞赛讲义(完整版)目录最新高中物理竞赛讲义(完整版) (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (5)第一部分力&物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (16)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (139)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际(International Physics Olympiad 简称IPhO)① 1967年第一届,(波兰)华沙,只有五国参加。
最新高中物理竞赛讲义(完整版)目录最新高中物理竞赛讲义(完整版) (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (6)第一部分力&物体的平衡 (7)第一讲力的处理 (7)第二讲物体的平衡 (10)第三讲习题课 (11)第四讲摩擦角及其它 (17)第二部分牛顿运动定律 (22)第一讲牛顿三定律 (22)第二讲牛顿定律的应用 (23)第二讲配套例题选讲 (37)第三部分运动学 (37)第一讲基本知识介绍 (37)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (40)第四部分曲线运动万有引力 (44)第一讲基本知识介绍 (44)第二讲重要模型与专题 (46)第五部分动量和能量 (59)第一讲基本知识介绍 (59)第二讲重要模型与专题 (62)第三讲典型例题解析 (82)第六部分振动和波 (82)第一讲基本知识介绍 (82)第二讲重要模型与专题 (88)第三讲典型例题解析 (102)第七部分热学 (102)一、分子动理论 (103)二、热现象和基本热力学定律 (106)三、理想气体 (108)四、相变 (119)五、固体和液体 (125)第八部分静电场 (127)第一讲基本知识介绍 (127)第二讲重要模型与专题 (132)第九部分稳恒电流 (148)第一讲基本知识介绍 (148)第二讲重要模型和专题 (155)第十部分磁场 (169)第二讲典型例题解析 (175)第十一部分电磁感应 (184)第一讲、基本定律 (184)第二讲感生电动势 (189)第三讲自感、互感及其它 (195)第十二部分量子论 (199)第一节黑体辐射 (199)第二节光电效应 (204)第三节波粒二象性 (214)第四节测不准关系 (218)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际(International Physics Olympiad 简称IPhO)①1967年第一届,(波兰)华沙,只有五国参加。
②几乎每年一届,参赛国逐年增加,每国代表不超过5人。
最新高中物理竞赛讲义(完整版)目录最新高中物理竞赛讲义(完整版) (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (5)第一部分力&物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (16)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (139)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际(International Physics Olympiad 简称IPhO)① 1967年第一届,(波兰)华沙,只有五国参加。
高一物理竞赛课程1-6次课讲义1. 固体,液体的热胀冷缩2. 液体的表面张力,浸润非浸润3. 分子运动论,理想气体的压强,温度4.理想气体状态方程知识精讲一.固体的热膨胀几乎所有的固体受热温度升高时,都要膨胀。
在铺设铁路轨时,两节钢轨之间要留有少许空隙,给钢轨留出体胀的余地。
一个物体受热膨胀时,它会沿三个方向各自独立地膨胀,固体的温度升高时,它的各个线度(如长、宽、高、半径、周长等)都要增大,这种现象叫固体的线膨胀。
我们把温度升高1℃所引起的线度增长跟它在0℃时线度之比,称为该物体的线胀系数。
线膨胀系数α的意义是温度每改变1K 时,其线度的相对变化。
即:t l l l a t 00-=式中a 的单位是1/℃,0l 为0℃时固体的长度,t l 为t ℃时固体的长度,一般金属的线胀系数大约在510-/℃的数量级。
上述线胀系数公式,也可以写成下面形式:)1(0at l l t +=对于各向同性的固体,当温度升高时,其体积的膨胀可由其线膨胀很容易推导出。
为简单起见,我们研究一个边长为l 的正方体,在每一个线度上均有:T al l ∆=∆)331()1()1(33223333T a T a T a l t a l l V t ++∆+=∆+=∆+=因固体的α值很小,则T a T a T a ∆∆∆3,33322与相比非常小,可忽略不计,则)31(3T a l V t ∆+= 即:T aV V ∆=∆3第一讲 物质的热性质知识体系介绍式中的3α称为固体的体膨胀系数。
随着每一个线度的膨胀,固体的表面积和体积也发生膨胀,其面膨胀和体膨胀规律近似是)1(0t S S t γ+= )1(0t V V t β+=考虑各向同性的固体,其面胀系数γ、体胀系数β跟线胀系数α的关系为γ=2α,β=3α。
例题精讲【例1】 有一摆钟在0℃时走时准确,它的周期是1s ,摆杆为钢质的,其质量与摆锤相比可以忽略不计,仍可认为是单摆。
当气温是25℃时,摆钟周期如何变化?一个昼夜24小时误差多少?已知钢的线胀系数 5102.1-⨯=a ℃-1。
1. 相变,饱和蒸汽计算2. 小量法在热力学中应用知识点睛一.相变相以及相变的概念比较复杂,这里我们仅仅是引入这个概念用以取代初中课本上的物态变化而已,随着我们同学处理的问题越来越多,大家会逐渐的领会。
相变产生时具有两个共同特点:第一:物质发生相变时,体积要发生显著的变化。
例如,在一个大气压下,1kg 的水沸腾而变成蒸气时,体积由1.043× 10-3m 3变为1.673m 3。
对大多数物质来说由液相变为固相时,体积要减小,但也有少数物质体积增大(如水、锑等)。
第二,相变时,伴有相变潜热(latent heat )。
所谓相变潜热是指单位物质由1 相转变为2 相时所吸收的热量。
例如但当1kg 冰溶解成水时,要吸收3.36×105J 的热量(溶解热)对潜热的解释:根据分子运动论,固态溶解为液态时体积增加,即分子间距增加,这样就需要反抗分子间的引力作功,从而使分子的势能增加。
根据能量守恒定律,吸收的潜热使分子势能增加,又热力学第一定律知道,吸收的热量等于内能的增加和克服外界压强作功之和。
因此,相变潜热l 等于单位质量物质的内能的增量 (U 2- U 1) . 和克服外界压强作功p ( v 2- v 1) . 之和, 即:)()(1212υυ-+-=p U U l式中第一部分称为内潜热;后一部分是相变时克服外界压强作的功,称为外潜热。
式中v 2与v 1为单位质量(或者摩尔量)的体积,即比容(或体积度)。
二.饱和蒸汽计算:气液相变 物质由液态转变为气态叫汽化,由气态转化为液态的过程叫液化。
在一定压强下,单位质量液体变为同温度气体时所吸收的热量称为汽化热,一般用L 表示;相应的一定压强下,单位质量的气体凝结为同温度液体时所放出的热量称为凝结热,数值也是L ,在汽化和凝结过程中,吸收或放出的热量为:Q=mL液体的汽化 ①蒸发在密闭的容器中,随着蒸发的不断进行,容器内蒸汽的密度不断增大,这时返回液体中的蒸气分子数也不断增多,直到单位时间内跑出液面的分子数与反回液面的分子数相等时,宏观上看蒸发现象就停止了。
最新高中物理竞赛讲义(完整版)目录最新高中物理竞赛讲义(完整版) (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (5)第一部分力&物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (15)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (139)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际(International Physics Olympiad 简称Ipoh)① 1967年第一届,(波兰)华沙,只有五国参加。
目录中学生全国物理竞赛章程 (2)全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要 (5)专题一力物体的平衡 (10)专题二直线运动 (12)专题三牛顿运动定律 (13)专题四曲线运动 (16)专题五万有引力定律 (18)专题六动量 (19)专题七机械能 (21)专题八振动和波 (23)专题九热、功和物态变化 (25)专题十固体、液体和气体的性质 (27)专题十一电场 (29)专题十二恒定电流 (31)专题十三磁场…………………………………………………………………………33专题十四电磁感应 (35)专题十五几何光学 (37)专题十六物理光学原子物理 (40)中学生全国物理竞赛章程第一章总则第一条全国中学生物理竞赛(对外可以称中国物理奥林匹克,英文名为Chinese PhysicOlympiad,缩写为CPhO)是在中国科协领导下,由中国物理学会主办,各省、自治区、直辖市自愿参加的群众性的课外学科竞赛活动,这项活动得到国家教育委员会基础教育司的正式批准。
竞赛的目的是促使中学生提高学习物理的主动性和兴趣,改进学习方法,增强学习能力;帮助学校开展多样化的物理课外活动,活跃学习空气;发现具有突出才能的青少年,以便更好地对他们进行培养。
第二条全国中学生物理竞赛要贯彻“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的精神,竞赛内容的深度和广度可以比中学物理教学大纲和教材有所提高和扩展。
第三条参加全国中学生物理竞赛者主要是在物理学习方面比较优秀的学生,竞赛应坚持学生自愿参加的原则.竞赛活动主要应在课余时间进行,不要搞层层选拔,不要影响学校正常的教学秩序。
第四条学生参加竞赛主要依靠学生平时的课内外学习和个人努力,学校和教师不要为了准备参加竞赛而临时突击,不要组织“集训队”或搞“题海战术”,以免影响学生的正常学习和身体健康。
学生在物理竞赛中的成绩只反映学生个人在这次活动中所表现出来的水平,不应当以此来衡量和评价学校的工作和教师的教学水平。
高中物理《竞赛辅导》力学部分目录第一讲:力学中的三种力第二讲:共点力作用下物体的平衡第三讲:力矩、定轴转动物体的平衡条件、重心第四讲:一般物体的平衡、稳度第五讲:运动的基本概念、运动的合成与分解第六讲:相对运动与相关速度第七讲:匀变速直线运动第八讲:抛物的运动第九讲:牛顿运动定律(动力学)第十讲:力和直线运动第十一讲:质点的圆周运动、刚体的定轴转动第十二讲:力和曲线运动第十三讲:功和功率第十四讲:动能定理第十五讲:机械能、功能关系第十六讲:动量和冲量第十七讲:动量守恒《动量守恒》练习题第十八讲:碰撞《碰撞》专题练习题第十九讲:动量和能量《动量与能量》专题练习题第二十讲:机械振动《机械振动》专题练习第二十一:讲机械波第二十二讲:驻波和多普勒效应第一讲: 力学中的三种力【知识要点】(一)重力重力大小G=mg ,方向竖直向下。
一般来说,重力是万有引力的一个分力,静止在地球表面的物体,其万有引力的另一个分力充当物体随地球自转的向心力,但向心力极小。
(二)弹力1.弹力产生在直接接触又发生非永久性形变的物体之间(或发生非永久性形变的物体一部分和另一部分之间),两物体间的弹力的方向和接触面的法线方向平行,作用点在两物体的接触面上.2.弹力的方向确定要根据实际情况而定.3.弹力的大小一般情况下不能计算,只能根据平衡法或动力学方法求得.但弹簧弹力的大小可用.f=kx(k 为弹簧劲度系数,x 为弹簧的拉伸或压缩量)来计算 .在高考中,弹簧弹力的计算往往是一根弹簧,而竞赛中经常扩展到弹簧组.例如:当劲度系数分别为k 1,k 2,…的若干个弹簧串联使用时.等效弹簧的劲度系数的倒数为:nk k k 1...111+=,即弹簧变软;反之.若以上弹簧并联使用时,弹簧的劲度系数为:k=k 1+…k n ,即弹簧变硬.(k=k 1+…k n 适用于所有并联弹簧的原长相等;弹簧原长不相等时,应具体考虑) 长为0L 的弹簧的劲度系数为k ,则剪去一半后,剩余2L 的弹簧的劲度系数为2k (三)摩擦力 1.摩擦力一个物体在另一物体表面有相对运动或相对运动趋势时,产生的阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。
方向沿接触面的切线且阻碍物体间相对运动或相对运动趋势。
2.滑动摩擦力的大小由公式f=μN 计算。
3.静摩擦力的大小是可变化的,无特定计算式,一般根据物体运动性质和受力情况分析求解。
其大小范围在0<f≤f m 之间,式中f m 为最大静摩擦力,其值为f m =μs N ,这里μs 为最大静摩擦因数,一般情况下μs 略大于μ,在没有特别指明的情况下可以认为μs =μ。
4.摩擦角将摩擦力f 和接触面对物体的正压力N 合成一个力F ,合力F 称为全反力。
在滑动摩擦情况下定义tgφ=μ=f/N ,则角φ为滑动摩擦角;在静摩擦力达到临界状态时,定义tgφ0=μs =f m /N ,则称φ0为静摩擦角。
由于静摩擦力f 0属于范围0<f≤f m ,故接触面作用于物体的全反力F '同接触面法线的夹角⎪⎭⎫⎝⎛=-N f tg 01α≤φ0,这就是判断物体不发生滑动的条件。
换句话说,只要全反力F '的作用线落在(0,φ0)范围时,无穷大的力也不能推动木块,这种现象称为自锁。
本节主要内容是力学中常见三种力的性质。
在竞赛中以弹力和摩擦力尤为重要,且易出错。
弹力和摩擦力都是被动力,其大小和方向是不确定的,总是随物体运动性质变化而变化。
弹力中特别注意轻绳、轻杆及胡克弹力特点;摩擦力方向总是与物体发生相对运动或相对运动趋势方向相反。
另外很重要的一点是关于摩擦角的概念,及由摩擦角表述的物体平衡条件在竞赛中应用很多,充分利用摩擦角及几何知识的关系是处理有摩擦力存在平衡问题的一种典型方法。
【典型例题】【例题1】如图所示,一质量为m 的小木块静止在滑动摩擦因数为μ=33的水平面上,用一个与水平方向成θ角度的力F 拉着小木块做匀速直线运动,当θ角为多大时力F 最小?【例题2】如图所示,有四块相同的滑块叠放起来置于水平桌面上,通过细绳和定滑轮相互联接起来.如果所有的接触面间的摩擦系数均为μ,每一滑块的质量均为m ,不计滑轮的摩擦.那么要拉动最上面一块滑块至少需要多大的水平拉力?如果有n 块这样的滑块叠放起来,那么要拉动最上面的滑块,至少需多大的拉力?【例题3】如图所示,一质量为m=1㎏的小物块P 静止在倾角为θ=30°的斜面上,用平行于斜面底边的力F=5N 推小物块,使小物块恰好在斜面上匀速运动,试求小物块与斜面间的滑动摩擦因数(g 取10m/s 2)。
θF PθF【练习】1、如图所示,C 是水平地面,A 、B 是两个长方形物块,F 是作用在物块B 上沿水平方向的力,物块A 和B 以相同的速度作匀速直线运动,由此可知,A 、B 间的滑动摩擦因数μ1和B 、C 间滑动摩擦因数μ2有可能是:( )A 、μ1=0,μ2=0;B 、μ1=0,μ2≠0;C 、μ1≠0,μ2=0;D 、μ1≠0,μ2≠0;2、如图所示,水平面上固定着带孔的两个挡板,一平板穿过挡板的孔匀速向右运动,槽中间有一木块置于平板上,质量为m ,已知木板左、右两侧面光滑,底面与平板之间摩擦因数为μ,当用力F 沿槽方向匀速拉动物体时,拉力F 与摩擦力μmg 大小关系是( )A 、F >μmgB 、F=μmgC 、F <μmgD 、无法确定3、每根橡皮条长均为l =3m ,劲度系数为k =100N/m ,现将三根橡皮条首尾相连成如图所示的正三角形,并用同样大小的对称力拉它,现欲使橡皮条所围成的面积增大一倍,则拉力F 应为多大?4、两本书A 、B 交叉叠放在一起,放在光滑水平桌面上,设每页书的质量为5克,两本书均为200页,纸与纸之间的摩擦因数为0.3,A 固定不动,用水平力把B 抽出来,求水平力F 的最小值。
5、(90国际奥赛题)(哥伦比亚)一个弹簧垫,如图所示,由成对的弹簧组成。
所有的弹簧具有相同的劲度系数10N/m,一个重为100N的重物置于垫上致使该垫的表面位置下降了10cm,此弹簧垫共有多少根弹簧?(假设当重物放上后所有的弹簧均压缩相同的长度)。
6、(第三届全国预赛)如图所示用力F推一放在水平地面上的木箱,质量为M,木箱与地面间摩擦因数为μ问:当力F与竖直成夹角ϕ多大时,力F再大也无法推动木箱?第二讲:共点力作用下物体的平衡(一)力的运算法则1、力的平行四边形定则:是所有矢量合成与分解所遵循的法则。
2、力的三角形定则:两个矢量相加将两个力首尾相连,连接剩余的两个端点的线段表示合力的大小,合力的方向由第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端(如图1-1-1所示);两个矢量相减,将这两个力的始端平移在一起,连接剩余的两个端点的线段即为这两个力的差矢量的大小,差矢量的方向指向被减..矢量(如图1-1-2所示)。
(二)平行力的合成与分解同向平行力的合成:两个平行力F A 和F B 相距AB ,则合力ΣF 的大小为F A +F B ,作用点C 满足F A ×AC=F B ×BC 的关系。
反向平行力的合成:两个大小不同的反向平行力F A 和F B (F A >F B )相距AB ,则合力ΣF 的大小为F A -F B 同向,作用点C 满足F A ×AC=F B ×BC 的关系。
(三)共点力作用下物体平衡条件:这些力的合力为零,即ΣF=0。
(四)三力汇交原理若一个物体受三个非平行力作用而处于平衡状态,则这三个力必为共点力。
(五)受力分析1、受力分析的地位:物体的受力分析是高中物理中一个至关重要的知识,它贯穿高中物理的全过程,是学好力学知识的基础。
2、受力分析的顺序:一重二弹三摩擦(四其它),要防多画、少画、错画。
F AΣF图1-1-3ΣFB 图1-1-4F→ F 1→ F 2 → F→F 1→ F 2→ 图1-1-1图1-1-221F F F +=12F F F -=3、受力分析时常用方法:整体法、隔离法、假设法。
4、受力分析时常用的计算工具:平行四边形定则、正交分解法、二力平衡、作用力与反作用力定律。
本节内容重点是充分运用共点力平衡条件及推论分析和计算处于平衡态下物体受力问题,竞赛中还应掌握如下内容和方法:①力的矢量三角形法:物体受三个共点力作用而平衡时,这三力线相交,构成首尾相连封闭的三角形,问题化为解三角形,从而使问题得以简化;②摩擦平衡问题,由临界状态寻求突破口;③竞赛中物体受力由一维向二维或三维拓展,空间力系平衡问题转化为平面力系平衡问题求解。
【例题1】如右图所示,匀质球质量为M 、半径为R ;匀质棒B 质量为m 、长度为l 。
求它的重心。
【解】第一种方法是:将它分隔成球和棒两部分,然后用同向平行力合成的方法找出重心C 。
C 在AB 连线上,且AC ·M=BC ·m ;第二种方法是:将棒锤看成一个对称的“哑铃”和一个质量为-M 的球A '的合成,用反向平行力合成的方法找出重心C ,C 在AB 连线上,且BC ·(2M+m )=C A '·M 。
不难看出两种方法的结果都是mM l R M BC +⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2。
【例题2】如图所示,一轻绳跨过两个等高的轻定滑轮(不计大小和摩擦),两端分别挂上质量为m 1=4kg 和m 2=2kg 的物体,如图,在滑轮间绳上悬挂物体m 为了使三个物体能保持平衡,则m 的取值范围多大?(M+m )g(2M+m )g【例题3】如图所示,直角斜槽间夹角为90°,对水平面的夹角为θ,一横截面为正方形的物块恰能沿此槽匀速下滑。
假定两槽面的材料和表面情况相同,试求物块与槽面间的滑动摩擦因数μ多大?【例题4】如图所示,三个相同的光滑圆柱体,半径为r ,推放在光滑圆柱面内,试求下面两个圆柱体不致分开时,圆柱面的半径R 应满足的条件。
【练习】1、如图所示,长为L=5m 的细绳两端分别系于竖直地面上相距X=4m 的两杆的顶端A 、B ,绳上挂一光滑的轻质挂钩,下端连着一个重为G=12N 的重物,平衡时绳中张力T 等于多少牛顿?2、如图所示,小圆环重为G,固定的大环半径为R轻弹簧原长为l(l<2R),其劲度系数为k,接触光滑,则小环静止时弹簧与竖直方向的夹角θ应为多大?3、如图所示,一轻杆两端固结两个小球A和B,A、B两球质量分别为4m和m,轻绳长为L,求平衡时OA、OB分别为多长?(不计绳与滑轮间摩擦)4、如图所示,n个完全相同的正方体木块一个紧挨一个排列成一条直线放在水平地面上,正方体木块与水平地面的滑动摩擦因数为μ,现用一水平力F推第一块木块,使这n块木块一起做匀速直线运动,则第k块木块对第k+1块木块的作用力为多大?5、如图所示,物体m在与斜面平行的拉力F作用下,沿斜面匀速上滑,在这过程中斜面在水平地面上保持静止。