1、知识整合 演练高考,1.理想化实验:就是人们根据研究问题的需要,抓住主要因素,忽略次要因素,对物理过程进行科学抽象(或理想塑造),从而进行逻辑推理的思维过程,这种过程的抽象或塑造是建立在可靠的事实基础上的. 2.对比法:在研究作用力、反作用力与平衡力的区别时,就利用了对比法,作了全面的对照,从而加深了理解和认识. 3.控制变量法:当研究一个物理量与其他多个物理量之间的关系时,可先设定其他物理量中只有一个变化,再来研究其他物理量与该设定的变量之间的关系,同理依次研究与其他变量的关系.如探究物体的加速度与合外力和质量的关系时,我们就用了控制变量法.,4.图象法:在研究两个物理量之间的关系时,可利用
2、图象法将其关系直观地显示出来,以便更准确地研究它们之间相互依赖、相互制约的关系,如探究加速度a与合外力F的关系,可作a-F图象. 5.假设法:当物体的运动状态或受力情况不明确时,可以根据物理意义作出某一假设,从而根据物理规律进行推断、验证或讨论.如何设定加速度的方向,建立牛顿第二定律的方程,求出a,从而判断物体的运动情况. 6.极限分析法:用“放大”或“缩小”的思想把物理过程所蕴含的临界状态“暴露”出来的方法.,7.程序法:依顺序对研究对象或其物理过程进行分析研究的方法,要注意确定对象与对象之间、过程与过程之间的物理关系(F、a、v、t、s等关系). 8.“超重”、“失重”分析法:当物体具有向
3、上或向下的加速度a时,物体就“超重ma”或“失重ma”,这样就能够迅速快捷地判断物体对支持物的压力或对悬绳的拉力. 9.整体法与隔离法:在确定研究对象或物理过程时,经常使用的方法.整体法与隔离法是相对的. 10.二力合成与正交分解法:运用牛顿第二定律列方程时的两种思想方法.只受两个力作用时,运用二力合成法,受三个或三个以上力作用时,用正交分解法.,【例1】(2008全国15)如图所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是 ( )A.向右做加速运动
4、 B.向右做减速运动C.向左做加速运动 D.向左做减速运动解析 研究对象小球所受的合外力等于弹簧对小球的弹力,方向水平向右,由牛顿第二定律的同向性可知,小球的加速度方向水平向右.由于小球的速度方向可能向左,也可能向右,则小球及小车的运动性质为:向右的加速运动或向左的减速运动.,惯性的应用,AD,【例2】(2008宁夏20)有一固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与车顶相连.小球某时刻正处于如图所示状态.设斜面对小球的支持 力为N,细绳对小球的拉力为T,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的是 ( )A.若小车向左运动,N可能为零B.若小车向左运动,T可能为零C.若小车向右运动,N
5、不可能为零D.若小车向右运动,T不可能为零,用牛顿第二定律分析问题,解析 小球相对于斜面静止时,与小车具有共同加速度,如下图甲、乙所示,向左的加速度最大则T=0,向右的加速度最大则N=0,根据牛顿第二定律,合力与合加速度方向相同沿水平方向,但速度方向与力没有直接关系,故A、B正确. 答案 AB,【例3】(2007山东17)下列实例属于超重现象的是( )A.汽车驶过拱形桥顶端B.荡秋千的小孩通过最低点 C.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动D.火箭点火后加速升空解析 汽车驶过拱形桥顶端时,加速度方向向下,属于失重现象;荡秋千的小孩通过最低点时,加速度方向向上,属于超重现象;跳水运动员被弹起后
6、,只受重力作用,属于完全失重现象;火箭加速升空,加速度方向向上,属于超重现象.,超重与失重,BD,【例4】(2007江苏19)如图所示,一轻绳吊着粗细均匀的棒,棒下端离地面高H,上端套着一个细环.棒和环的质量均为m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(k1).断开轻绳,棒和环自由下落.假设棒足够长,与地面发生碰撞时,触地时间极短,无动能损失.棒在整个运动过程中始终保持竖直,空气阻力不计.求: (1)棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中,环的加速度.(2)从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间,棒运动的路程s.(3)从断开轻绳到棒和环都静止,摩擦力对环及棒做的总功W.,综合动力学问题,解析 (1)
7、设棒第一次上升过程中,环的加速度为a环环受合力F环=kmg-mg 由牛顿第二定律F环=ma环 由得a环=(k-1)g,方向竖直向上(2)设以地面为零势能面,向上为正方向,棒第一次落地的速度大小为v1由机械能守恒 2mv12=2mgH解得v1=设棒弹起后的加速度a棒由牛顿第二定律得a棒=-(k+1)g棒第一次弹起的最大高度H1=-解得H1=棒运动的路程s=H+2H1=,(3)解法一 棒第一次弹起经过t1时间,与环达到相同速度v1环的速度v1=-v1+a环t1棒的速度v1=v1+a棒t1环的位移h环1=-v1t1+ a环t12棒的位移h棒1=v1t1+ a棒t12s1=h环1-h棒1解得s1=-棒
8、环一起下落至地面v22- =2gh棒1解得v2=,同理,环第二次相对棒的位移s2=h环2-h棒2=-sn=-环相对棒的总位移s=s1+s2+sn+W=kmgs 得W=-解法二 设环相对棒滑动距离为l,根据能量守恒mgH+mg(H+l)=kmgl摩擦力对棒及环做的总功W=-kmgl解得W=-答案 (1)(k-1)g，方向竖直向上(2) (3),1.(2008广东1)伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有 ( )A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比C.斜面长度一
9、定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时所需的时间与倾角无关,解析 设斜面的长度为L,倾角为.倾角一定时,小球在斜面上的位移s= gsint2,故选项A错误;小球在斜面上的速度v=gsint,故选项B正确;斜面长度一定时,小球到达底端时的速度v= ,小球到达底端时所需的时间t= ,即小球到达底端时的速度及所需时间与倾角有关,故选项C、D错误.答案 B,2.(2008广东理科基础12)质量为m的物体从高处由静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为f,加速度为a= g,则f的大小是 ( )A.f= mg B.f= mgC.f=mg D.f= mg解析
10、由牛顿第二定律得mg-f=ma,得f=mg-ma= mg.,B,3.(2008山东19)直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所示.设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态.在箱子下落过程中,下列说法正确的是 ( )A.箱内物体对箱子底部始终没有压力B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”解析 因为下落速度不断增大,而阻力fv2,所以阻力逐渐增大,当f=mg时,物体开始匀速下落.以箱和物体为整体:(M+m
11、)g-f=(M+m)a,f增大则加速度a减小.对物体:Mg-N=ma,加速度减小,则支持力N增大.所以物体后来受到的支持力比开始时要增大,不可能“飘起来”.,C,4.(2008江苏7)如图所示,两光滑斜面的倾角分别为30和45、质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦),分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两滑块位置,再由静止释放,则在上述两种情形中正确的有 ( )A.质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B.质量为m的滑块均沿斜面向上运动C.绳对质量为m的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D.系统在运动中机械能均守恒解析
12、因为斜面光滑,只有重力做功,机械能守恒.滑块不受沿斜面的下滑力.因为2mgsin 30mgsin 45,mgsin 302mgsin45,所以两种情况质量为m的滑块均沿斜面向上运动.绳对m滑块的拉力等于该滑块对绳的拉力.,BD,5.(2008天津20)一个静止的质点,在04 s时间内受到力F的作用,力的方向始终在同一直线上,力F随时间t的变化如图所示,则质点在 ( )A.第2 s末速度改变方向 B.第2 s末位移改变方向C.第4 s末回到原出发点D.第4 s末运动速度为零解析 由图象知物体在前2 s内加速,24 s内减速,因为前2 s与后2 s受力情况是大小相等、方向相反,所以 第4 s末速度
13、为零.物体前4 s内始终沿一个方向运动.,D,6.(2008北京20)有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断.例如从解的物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性.举例如下:如图所示,质量为M、倾角为的滑块A放于水平地面上.把质量为m的滑块B放在A的斜面上.忽略一切摩擦,有人求得B相对地面的加速度a= gsin,式中g为重力加速度.对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题.他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对
14、的”.但是,其中有一项是错误的.请你指出该项 ( ),A.当=0时,该解给出a=0,这符合常识,说明该解可能是对的B.当=90时,该解给出a=g,这符合实验结论,说明该解可能是对的C.当Mm时,该解给出agsin,这符合预期的结果,说明该解可能是对的D.当mM时,该解给出a ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的解析 B沿斜面下滑的过程中,B的加速度大小ag,选项D中a= g,这与实际情况不符,故正确选项为D.答案 D,7.(2008上海5)在伽利略羊皮纸手稿中发现的斜面实验数据如下表所示,人们推测第二、三列数据可能分别表示时间和长度.伽利略的一个长度单位相当于现在的 mm,假设一个时间单位相
15、当于现在的0.5 s.由此可以推算实验时光滑斜面的长度至少为 m;斜面的倾角约为 度.(g取10 m/s2)表:伽利略手稿中的数据,解析 斜面的最小长度为L=2 104 mm=2.034 m;求出连续相等时间内的位移差依次为70、60、70、70、40、96.可见位移差接近70(后面两个误差大,舍去).由s=gT2sin得sin=所以=1.50答案 2.034 1.5,8.(2008海南15)科研人员乘气球进行科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg.气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降速度为1 m/s,且做匀加速运动,4 s内下降了12
16、m.为使气球安全着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少3 m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g取9.89 m/s2,求抛掉的压舱物的质量.解析 设堵住漏洞后,气球的初速度为v0,所受的空气浮力为F,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为m,由牛顿第二定律得mg-F=ma 式中a是气球下降的加速度,以此加速度在时间t内下降了h,则h=v0t+ at2 ,当向舱外抛掉质量为m的压舱物后,有F-(m-m)g=(m-m)a 式中a是抛掉压舱物后气球的加速度,由题意,此时a方向向上v=at 式中v是抛掉压舱物后在t时间内下降速度的减少量.由
17、得m=m 将题设数据m=990 kg,v0=1 m/s,t=4,h=12 m,t=300 s,v=3 m/s,g=9.89 m/s2代入式得m=101 kg答案 101 kg,9.(2008上海21)总质量为80 kg的跳伞运动员从离地500 m的直升机上跳下,经过2 s拉开绳索开启降落伞,如图所示是跳伞过程中的v-t图象,试根据图象求:(g取10 m/s2)(1)t=1 s时运动员的加速度和所受阻力的大小.(2)估算14 s内运动员下落的高度及克服阻力做的功.(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间.解析 (1)由v-t图线的斜率可知加速度:a= m/s2=8 m/s2根据牛顿第二定律:m
18、g-f=ma,阻力为:f=mg-ma=160 N(2)v-t图线与横轴所包围的面积表示位移,该位移的大小为所求的下落高度,格子数为39.5h=39.54 m=158 m根据动能定理:mgh-Wf= mv2克服阻力做的功为:Wf=mgh- mv2=80 J=1.25105 J(3)14 s末开始做匀速直线运动H=h+vt2,t=t1+t2总时间为t=14 s+57 s=71 s答案 (1)8 m/s2 160 N (2)158 m 1.25105 J (3)71 s,10.(2007海南16)如图所示,一辆汽车A拉着装有集装箱的拖车B,以速度v1=30 m/s进入向下倾斜的直车道.车道每100
19、m下降2 m.为使汽车速度 在s=200 m的距离内减到v2=10 m/s,驾驶员必须刹车.假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力,且该力的70%作用于拖车B,30%作用于汽车A.已知A的质量m1=2 000 kg,B的质量m2=6 000 kg.求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力.重力加速度g取10 m/s2.解析 汽车沿倾斜车道做匀减速运动,用a表示加速度的大小,有v22-v12=-2as 用F表示刹车时的阻力,根据牛顿第二定律有F-(m1+m2)gsin=(m1+m2)a ,式中sin= =210-2 设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f,根据题意f= 方向与汽车前进方向相反:用fN表示拖车作用于汽车的力,设其方向与汽车前进方向相同.以汽车为研究对象,由牛顿第二定律有f-fN-m1gsin=m1a 由式得fN= (m1+m2)(a+gsin)-m1(a+gsin) 由以上各式,代入有关数据得fN=880 N答案 800 N,返回,
