高考力學(xué)解題利器之一 ──例說應(yīng)用牛頓運動定律解題 武漢市青山區(qū)鋼城十六中 朱廣林 在物理高考試題中,各知識板塊的內(nèi)容比例大概為:力學(xué)、電磁學(xué)、其它部分(熱學(xué)、光學(xué)、原子(核)物理)各占三分之一。而電磁學(xué)甚至熱學(xué)的規(guī)律又幾乎全部來自于力學(xué),因此力學(xué)規(guī)律在整個物理知識體系中非常重要。
高中力學(xué)是以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)。從牛頓三定律和運動學(xué)公式出發(fā),可推導(dǎo)出另外兩個重要規(guī)律:功能關(guān)系和動量關(guān)系,這也是力學(xué)解題的三把利器。筆者擬分三篇文章來分別例說。
利器之一:牛頓運動定律規(guī)律
1.牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
2.牛頓第二定律:物體的加速度跟物體所受的合外力F成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
3.牛頓第三定律:兩個物體之間的作用力和反作用力,總是大小相等,方向相反,并且作用在同一條直線上。
4.勻變速直線運動最重要的四個公式:
?、偎俣裙剑簐t=v0+at;
?、谖灰乒剑簊=v0t+at2/2;
?、蹖?dǎo)出公式:vt2-v02=2as;
?、芷骄俣裙剑簐=s/t。
二、例說
【例1】2007年理綜試卷(全國卷I)23.(15分)
甲乙兩運動員在訓(xùn)練交接棒的過程中發(fā)現(xiàn):甲經(jīng)短距離加速后能保持9m/s的速度跑完全程;乙從起跑后到接棒前的運動是勻加速的,為了確定乙起跑的時機,需在接力區(qū)前適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置標記,在某次練習(xí)中,甲在接力區(qū)前S0=13.5 m處作了標記,并以V=9 m/s的速度跑到此標記時向乙發(fā)出起跑口令,乙在接力區(qū)的前端聽到口令時起跑,并恰好在速度達到與甲相同時被甲追上,完成交接棒,已知接力區(qū)的長度為L=20m。
求:(1)此次練習(xí)中乙在接棒前的加速度a。
?。?)在完成交接棒時乙離接力區(qū)末端的距離。
【參考解答】
?。?)在甲發(fā)出口令后,甲乙達到共同速度所用時間為
?、?/span>
設(shè)在這段時間內(nèi)甲、乙的位移分別為S1和S2,則
②
S1=Vt ③
S1=S2+S0④
聯(lián)立①、②、③、④式解得
a=3m/s2 ⑤
?。?)在這段時間內(nèi),乙在接力區(qū)的位移為
S2=13.5m ⑥
完成交接棒時,乙與接力區(qū)末端的距離為
L-S2=6.5m ⑦
【簡評】理綜的第23題一般都不難,多數(shù)都是以牛頓運動定律和運動學(xué)公式來命題,只要正確理解題意,是很容易做對的。
【例2】2007年理綜試卷(全國卷I)18.(6分)
如圖所示,在傾角為30°的足夠長的斜面上有一質(zhì)量為的物體,它受到沿斜面方向的力F的作用。力F可按圖(a)、(b)、(c)、(d)所示的四種方式隨時間變化(圖中縱坐標是F與mg的比值,為沿斜面向上為正)
已知此物體在t=0時速度為零,若用分別表示上述四種受力情況下物體在3秒末的速率,則這四個速率中最大的是( ?。?/span>
A. B. C. D.
【參考解答】C
【簡評】此題結(jié)合圖像來考察斜面上物體的運動和受力的關(guān)系,考察的重點還是牛頓第二定律和運動學(xué)公式。
三、總結(jié)
牛頓定律是整個經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。因此,在理綜的第一個計算題(第23題)考察牛頓定律和運動學(xué)公式,成為命題的必然選擇??忌羁汤斫饬κ钱a(chǎn)生加速度的原因,熟練運用勻變速直線運動的公式,爭取在第一個大題中拿到滿分! 2011-03-04 人教網(wǎng) 下載:
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