本试题 “如图所示,一质量为M=3.0kg的平板车静止在光滑的水平地面上,其右侧足够远处有一障碍物A,质量为m=2.0kg的b球用长l=2m的细线悬挂于障碍物正上方,一质量也为m...” 主要考查您对匀变速直线运动的速度与时间的关系
向心力
牛顿第二定律
碰撞
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
匀变速直线运动:
物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内速度的变化相等,这种运动就叫做匀变速直线运动。也可定义为:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。
匀变速直线运动的速度公式:
Vt=V0+at。
公式说明:
3. 速度图象是对速度公式的直观体现.图象斜率表示加速度,图象与时间轴所围的面积表示位移。
向心力的定义:
在圆周运动中产生向心加速度的力。。
向心力的特性:
1、向心力
总是指向圆心,产生向心加速度,向心力只改变线速度的方向,不改变速度的大小,大小,方向总是指向圆心(与线速度方向垂直),方向时刻在变化,是一个变力。向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供。
2、轻绳模型
Ⅰ、轻绳模型的特点:
①轻绳的质量和重力不计;
②可以任意弯曲,伸长形变不计,只能产生和承受沿绳方向的拉力;
③轻绳拉力的变化不需要时间,具有突变性。
Ⅱ、轻绳模型在圆周运动中的应用
小球在绳的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动的临界问题:
①临界条件:小球通过最高点,绳子对小球刚好没有力的作用,由重力提供向心力:
②小球能通过最高点的条件:(当时,绳子对球产生拉力)
③不能通过最高点的条件:(实际上小球还没有到最高点时,就脱离了轨道)
3、轻杆模型:
Ⅰ、轻杆模型的特点:
①轻杆的质量和重力不计;
②任意方向的形变不计,只能产生和承受各方向的拉力和压力;
③轻杆拉力和压力的变化不需要时间,具有突变性。
Ⅱ、轻杆模型在圆周运动中的应用
轻杆的一端连着一个小球在竖直平面内做圆周运动,小球通过最高点时,轻杆对小球产生弹力的情况:
①小球能通过最高点的临界条件:(N为支持力)
②当时,有(N为支持力)
③当时,有(N=0)
④当时,有(N为拉力)
知识点拨:
向心力是从力的作用效果来命名的,因为它产生指向圆心的加速度,所以称它为向心力。它不是具有确定性质的某种类型的力。相反,任何性质的力都可以作为向心力。实际上它可是某种性质的一个力,或某个力的分力,还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。对一个物体进行受力分析的时候,是不需要画向心力的,向心力是效果力。
弹性碰撞及讨论:
质量为m1与质量为m2的物体分别以速度运动并发生对心碰撞,碰撞过程中无机械能损失(如图所示)。
设碰后两物体的速度分别为
据动量守恒得
据机械能守恒得
由①②两式得
由上述表达式可以看出:
(1)若
(2)若即速度交换。
(3)若,即m2的速度几乎不变。
“一动一静”模型:
(1)弹性正碰,如图所示,在光滑水平面上质量为 m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性正碰.
讨论碰后两球的速度根据动量守恒和机械能守恒有:
解上面两式可得:
碰后m1的速度
碰后m2的速度
讨论:
①若表示表示m1的速度不变,m2以2v1速度被撞出去。
②若都是正值,表示都与v1方向相同。
③若,则有即碰后两球速度互换。
④若为负值,表示方向相反, m1被弹回。
⑤若这时表示m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止。
⑥
两物体碰后的速度随两物体的质量比变化情况如图所示。
⑦能量传递:在弹性碰撞中,传递的能量跟两者质量比有关,即两球质量越接近,碰撞中传递的动能越大;在两种情况下,传递的动能相等。
(2)完全非弹性碰撞上例中m1与m2发生完全非弹性碰撞,则有,碰后的共同速度
损失的动能
“二合一”模型:
这种模型是指两个速度不同的物体通过发生相互作用,最终两物体粘在一起运动或以共同的速度运动的模型。
这种模型的主要特征是终态共速(也可以是只在某一时刻共速.而研究的过程是从初始到共速的过程),从能量角度来看,这种过程中能量损失是最大的,属于完全非弹性碰撞的类型,在一维碰撞中的方程有:
相互作用的两个物体在很多情况下皆可当成碰撞处理,那么对相互作用中两物体相距“恰最近”、相距 “恰最远”或“恰上升到最高点”等一类,临界问题,求解的关键都是“速度相等”。在“类碰撞”问题中,碰撞时间不一定很短,但遵守的规律却是相同的,例如下面几种情形。
(1)如图中,光滑水平面上的A物体以速度v0去撞击静止的B物体,A、B两物体相距最近时,两物体速度必定相等,此时弹簧最短,其压缩量最大,系统损失的动能等于弹簧获得的弹性势能,
(2)在图中,物体A以速度v0滑到静止在光滑水平面上的小车B上,当A在B上滑行的距离最远时,A、B相对静止,A、B的速度必定相等,系统损失的动能等于AB间摩擦产生的热量。
(3)在图中,子弹以速度v0射入静止在光滑的水平面上的木块中。当子弹不穿出时,子弹和木块的速度必定相等,系统损失的动能等于子弹与木块间摩擦产生的热量。
(4)如图所示,质量为M的滑块静止在光滑水平面上,滑块的光滑弧面底部与桌面相切,一个质量为m 的小球以速度v0向滑块滚来。设小球不能越过滑块,则小球到达滑块上的最高点时(即小球在竖直方向上的速度为零),两者的速度肯定相等(方向为水平向右),小球获得的重力势能等于系统损失的动能
碰撞合理性的判断方法:
碰撞的合理性要遵循动量守恒定律、能量关系和速度关系:
1.系统动量守恒
2.碰撞过程中系统的总动能不会增加
如果物体发生的是弹性碰撞,总动能不变;其他情况碰撞后会有部分动能转化为内能,系统的动能将减小。即
3.速度要符合情景如果碰前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面物体的速度,即否则无法实现碰撞。碰撞后,原来在前的物体速度一定增大,且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体速度,即否则碰撞没有结束。如果碰前两物体是相向运动,则碰后,两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零。
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