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高考力学解题利器之一

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高考力学解题利器之一
──例说应用牛顿运动定律解题
武汉市青山区钢城十六中 朱广林

  在物理高考试题中,各知识板块的内容比例大概为:力学、电磁学、其它部分(热学、光学、原子(核)物理)各占三分之一。而电磁学甚至热学的规律又几乎全部来自于力学,因此力学规律在整个物理知识体系中非常重要。

 

  高中力学是以牛顿运动定律为基础的经典力学。从牛顿三定律和运动学公式出发,可推导出另外两个重要规律:功能关系和动量关系,这也是力学解题的三把利器。笔者拟分三篇文章来分别例说。

 

  利器之一:牛顿运动定律规律

 

  1.牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。

 

  2.牛顿第二定律:物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。

 

  3.牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力,总是大小相等,方向相反,并且作用在同一条直线上。

 

  4.匀变速直线运动最重要的四个公式:

 

  ①速度公式:vt=v0+at;

 

  ②位移公式:s=v0t+at2/2;

 

  ③导出公式:vt2-v02=2as;

 

  ④平均速度公式:v=s/t。

 

  二、例说

 

  【例1】2007年理综试卷(全国卷I)23.(15分)

 

  甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现:甲经短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程;乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的,为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前S0=13.5 m处作了标记,并以V=9 m/s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时起跑,并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,已知接力区的长度为L=20m。

 

  求:(1)此次练习中乙在接棒前的加速度a。

 

  (2)在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。

 

  【参考解答】

 

  (1)在甲发出口令后,甲乙达到共同速度所用时间为

 

             ①

 

  设在这段时间内甲、乙的位移分别为S1和S2,则

 

           

 

  S1=Vt               ③

 

  S1=S2+S0

 

  联立①、、③、④式解得

 

  

 

  a=3m/s2                      ⑤

 

  (2)在这段时间内,乙在接力区的位移为

 

  

 

  S2=13.5m                    ⑥

 

  完成交接棒时,乙与接力区末端的距离为

 

  L-S2=6.5m         ⑦

 

  【简评】理综的第23题一般都不难,多数都是以牛顿运动定律和运动学公式来命题,只要正确理解题意,是很容易做对的。

 

  【例2】2007年理综试卷(全国卷I)18.(6分)

 

  如图所示,在倾角为30°的足够长的斜面上有一质量为的物体,它受到沿斜面方向的力F的作用。力F可按图(a)、(b)、(c)、(d)所示的四种方式随时间变化(图中纵坐标是Fmg的比值,为沿斜面向上为正)

 

 

  已知此物体在t=0时速度为零,若用分别表示上述四种受力情况下物体在3秒末的速率,则这四个速率中最大的是(  )

 

  A.               B.          C.          D.

 

  【参考解答】C

 

  【简评】此题结合图像来考察斜面上物体的运动和受力的关系,考察的重点还是牛顿第二定律和运动学公式。

 

  三、总结

 

  牛顿定律是整个经典物理学的基础。因此,在理综的第一个计算题(第23题)考察牛顿定律和运动学公式,成为命题的必然选择。考生要深刻理解力是产生加速度的原因,熟练运用匀变速直线运动的公式,争取在第一个大题中拿到满分!

2011-03-04  人教网


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