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高中三年级物理

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    质量为2 kg的物体(可视为质点)在水平外力F的作用下,从t=0时刻开始在平面直角坐标系xOy(未画出)所决定的光滑水平面内运动。运动过程中x方向的位移时间图象如图甲所示,y方向的速度时间图象如图乙所示,则下列说法正确的是

    [     ]

    A.t=0时刻,物体的速度大小为10 m/s
    B.物体的初速度方向和外力F的方向垂直
    C.物体所受外力F的大小为5N
    D.2 s末,外力F的功率为25 W
    本题信息:2011年湖南省模拟题物理不定项选择难度一般 来源:马凤霞
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本试题 “质量为2 kg的物体(可视为质点)在水平外力F的作用下,从t=0时刻开始在平面直角坐标系xOy(未画出)所决定的光滑水平面内运动。运动过程中x方向的位移时间图...” 主要考查您对

v-t图像

s-t图像

从运动情况确定受力

功率

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v—t图像:

物体的运动速度与时间的关系可以用图像来描述。以速度V为纵轴、时间T为横轴建立坐标系,再根据相关数据进项描点,用平滑的曲线将连依次连接起来,就建立了速度时间图象,也就是VT图像。


v—t图像的含义:

1、v-t图象描述速度随时间的变化规律;
2、在速度图像中,可以读出物体在任何时刻的速度;
3、在速度图像中,物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值;
4、在速度图像中,物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率;
5、图线与横轴交叉,表示物体运动的速度反向;
6、图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动;图线是曲线表示物体做变加速运动。

知识点拨:

图一
图一是匀速直线运动的v—t的图像,其函数关系式为:v=v,匀速直线运动的物体的速度v是个恒量与路程S和时间t没关系。一段时间(t)内,走过的路程(S),满足关系式:S=vt,在图像中为一矩形包围的面积。

图二
图二是初速度不为0的匀加速直线运动的v—t图像,其函数关系式为:,匀加速直线运动的物体运动的加速度a(直线的斜率)是个恒量,初速度也是恒量,与路程S和时间t没关系。一段时间(t)内,走过的路程(S),满足关系式:,在图像中为“矩形+三角形”所包围的面积。


v-t图像的基本类型:


 s-t图像:

s-t图像表示运动物体的位置坐标x随时间变化的规律,是运动物体的位置坐标x与时刻t的函数关系图像。位移时间图像是x-t函数图像,而不是物体的运动轨迹。


位移与时间图像的基本意义:

1、s-t图象描述位移随时间的变化规律;
2、图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度;
3、图像是直线表示物体做匀速直线运动,图像是曲线则表示物体做变速运动;
4、图像与横轴交叉,表示物体从参考点的一边运动到另一边。


知识点拨:

图一
图一是匀速直线运动的S—t图像,为正比例函数的图像的一部分,其函数关系式为:S=vt,匀速直线运动的物体的速度v(直线的斜率)是个恒量与路程S和时间t没关系。在速度一定的条件下,路程S和时间t成正比。

图二
图二是初速度不为0的匀加速直线运动的S—v图像,匀加速直线运动的物体运动的加速度a是个恒量,初速度也是恒量,与路程S和时间t没关系。一段时间(t)内,走过的路程(S),满足关系式:


位移—时间图象(s-t图像):

横轴表示时间,纵轴表示位移;静止的s-t图像在一条与横轴平行或重合的直线上(如右图1①);匀速直线运动的s-t图像在一条倾斜直线上,所在直线的斜率表示运动速度的大小及符号(如右图1②);匀变速直线运动的s-t图像为抛物线(如右图1③)。


从运动情况确定受力:

1、知道物体的运动情况,应用运动学公式求出物体的加速度,再应用牛顿第二定律,推断或者求出物体的受力情况。
2、分析这类问题的关键是抓住受力情况和运动情况的桥梁——加速度。
3、求解动力学这两类问题的思路,可由下面的框图来表示。


瞬时加速度问题的解决方法:

分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。此类问题应注意以下两种基本模型。
(1)刚性绳(或接触面):可认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体。若剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要考虑形变恢复时间。一般题目中所给的细绳(线)和接触面,在不加特殊说明时,均可按此模型处理。解决此模型的关键在于分析情景突变后的过程,利用过程的初状态分析求解状态突变后的瞬时加速度。
(2)弹簧(或橡皮绳):此类物体的特点是形变量大,形变恢复需要较长时间。在瞬时问题中,其弹力的大小往往可以看成不变。但当弹簧的一端不与有质量的物体连接时,轻弹簧的形变不需要时间,弹力可以突变。解决此类问题时需利用情景突变前的受力来确定情景突变后瞬间的受力及加速度。

动力学范围的整体法与隔离法:

处理连接体问题的方法有整体法和隔离法。
1.整体法将一组连接体作为一个整体看待,牛顿第二定律中是整体受的合外力,只分析整体所受的外力即可(因为连接体的相互作用力是内力,可不分析),简化了受力分析。在研究连接体时,连接体各部分的运动状态可以相同,也可以不同。当连接体各部分运动状态不同时,整体的合外力等于各部分质量与各部分加速度乘积的矢量和,即F写成分量形式有:

如果待求的问题不涉及系统内部的相互作用时,就可以采用整体法。
2.隔离法在求解连接体的相互作用力时采用,将某个部分从连接体中分离出来,其他部分对它的作用力就成了外力。
整体法与隔离法在研究连接体问题时经常交替使用。


功率:

1、功率的定义:功与完成这些功的所用时间的比值叫做功率,功率是表示力做功快慢的物理量,是标量。
2、功率的定义式:,所求出的功率是时间t内的平均功率(功率的单位瓦特,简称瓦,符号W)。
3、功率的计算
,表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用。
②P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:
求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率;
当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率。
4、机车功率问题:交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。
①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动;
②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。


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