2016暑假学案-高三物理.pdf

高三物理暑期学案 1 目目 录录 一、匀变速直线运动.2 二、共点力的平衡.11 三、力矩平衡.21 四、牛顿定律.28 五、运动的合成分解.44 六、平抛运动.52 七、匀速圆周运动.59 八、曲线运动复习.67 九、机械振动.76 十、机械波.86 十一、机械振动和机械波复习.97 十二、动能定理.107 十三、动能定理.115 十四、动量定理.122 十五、机械能守恒.130 十六、分子动理论.139 十七、理想气体状态方程.147 十八、热学复习.154 高三物理暑期学案 2 一、匀变速直线运动一、匀变速直线运动【教学目标】【教学目标】知识和技能：知识和技能：（1）理解匀加速直线运动的概念和特征。（2）理解匀加速直线运动的速度公式和位移公式。（3）初步学会利用图像分析、归纳匀加速直线运动的特点及推导速度公式与位移公式。过程和方法：过程和方法：（1）通过处理实验数据、研究初速为零的匀加速直线运动的过程，认识猜测假设、分析验证的科学探究方法。（2）通过用图像推导匀加速直线运动位移公式的过程，感受转化、无限逼近的思想方法。情感态度和价值观情感态度和价值观:（1）在实验探究中，体验严谨认真的科学态度和团队协作的精神。（2）在通过探索发现匀加速直线运动的特征和规律的过程中，感悟求 真务实的科学精。【教学重点】：【教学重点】：匀加速直线运动的概念和特征，初速为零的匀加速直线运动的位移与速度公式。【教学难点】：【教学难点】：由速度图像探究初速为零的匀加速直线运动的位移公式。【考点链接】：【考点链接】：内容 知识点 学习 水平 说明 直线运动和机械运动 质点 物理模型 B 路程 位移 B 平均速度 瞬时速度 B 用 DIS 测定位移和速度（学生实验）B 运动的合成与分解 B 仅限于讨论相对于同一参照系的运动。加速度 B 用 DIS 测定加速度（学生实验）B 匀变速直线运动的规律 C 自由落体运动 B 伽利略对落体运动的研究 B 竖直上抛运动 B 【知识梳理】【知识梳理】1.公式：atvv0，2.匀加速直线运动平均速度：v20vv 2tv 高三物理暑期学案 3 3.公式：221attvS0 4.公式：aSvvt2202 5 5匀变速直线运动的推论匀变速直线运动的推论 s=aT 2，即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到 sm-sn=(m-n)aT 2 tsvvvtt202/，某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。3 22202/tsvvv，某段位移的中间位置的即时速度公式（不等于该段位移内的平均速度）。可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有2/2/stvv。（4）初速度为零的匀加速直线运动的几个比例式（则公式都可简化为：gtv ，221ats ，asv22，tvs2 ）设t0 开始计时，以T为时间单位，1T末、2T末、3T末瞬时速度之比为 123123 1T内、2T内、3T内位移之比为 S1S2Sx3122232 第一个T内，第二个T内，第三个T内，第n个T内位移之比为 SISIISIIISn135(2n-1)通过连续相同位移所用时间之比为（1）t1t2t3tn1:(2 1):(32):(1)nn【知识窗】【知识窗】为什么是这个宇宙？在不断追寻自然界基本规律的过程中，物理学家们一直试图在搞清楚一个长期悬而未决的问题：为什么宇宙是我们所看到的这个样子。为什么我们居住的空间是 3 维，而不是 2 维、10 维或者 25维？为什么光速是如此之快而音速是如此之慢？为什么原子是如此的渺小，而恒星又是如此的硕大？为什么宇宙是如此的年老？如果还存在其他的物理定律，那是不是意味着在其他地方还存在着不同的宇宙？高三物理暑期学案 4 “对于我们所处的宇宙来说，也许我们最终会发现它别无其他的可能，只能是这个样子，”美国加州理工学院的物理学家肖恩卡罗尔（Sean Carroll）说，“但我怀疑这并不正确。”很容易想象，如果自然界允许不同的宇宙拥有不同的物理规律，那么这个问题就变成了，在我们这个宇宙中为什么是这些物理定律而不是其他的？典型例题：典型例题：例 1、如图 X1-2 所示，在水平面上有一个质量为 m 的小物块，在某时刻给它一个初速度，使其沿水平面做匀减速直线运动，其依次经过 A、B、C 三点，最终停在 O 点A、B、C 三点到 O 点的距离分别为 L1、L2、L3，小物块由 A、B、C 三点运动到 O 点所用的时间分别为 t1、t2、t3.则下列结论正确的是()图 X1-2 A.L1t1L2t2L3t3 B.L1t21L2t22L3t23 C.L1t1L2t2L3t3 D.L1t21L2t22L3t23 例 2、测速仪上装有超声波发射和接收装置，如图 X1-9 所示，B 为测速仪，A 为汽车，两者相距 335 m，某时刻 B 发出超声波，同时 A 由静止开始做匀加速直线运动，当 B 接收到反射回来的超声波信号时，A、B 相距 355 m已知声速为 340 m/s，则汽车的加速度大小为()图 X1-9 A20 m/s2 B.10 m/s2 C5 m/s2 D.无法计算 例 3、如图 X1-10 所示，物体从 O 点由静止开始做匀加速直线运动，途经 A、B、C 三点，其中|AB|2 m，|BC|3 m若物体通过 AB 和 BC 这两段位移的时间相等，则 O、A 两点之间的距离等于()高三物理暑期学案 5 图 X1-10 A.98 m B.89 m C.34 m D.43 m 例 4、题 7 图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图，首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月球表面高度为 h1处悬停(速度为 0，h1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为 h2处的速度为 v；此后发动机关闭，探测器仅受重力下落到月面，已知探测器总质量为 m(不包括燃料)，地球和月球的半径比为 k1，质量比为 k2，地球表面附近的重力加速度为 g，求：题 7 图(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；(2)从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化 思维思维训练：训练：1、以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比，下列分别用虚线和实线描述两物体运动的 vt 图像可能正确的是()A B 高三物理暑期学案 6 C D 2 质点做直线运动的速度时间图像如图所示，该质点()A在第 1 秒末速度方向发生了改变 B在第 2 秒末加速度方向发生了改变 C在前 2 秒内发生的位移为零 D第 3 秒末和第 5 秒末的位置相同 3 一质点在外力作用下做直线运动，其速度 v 随时间 t 变化的图像如图所示在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()At1 Bt2 Ct3 Dt4 4 甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶在 t0 到 tt1的时间内，它们的 vt 图像如图所示在这段时间内()A汽车甲的平均速度比乙的大 B汽车乙的平均速度等于v1v22 C甲乙两汽车的位移相同 D汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大 高三物理暑期学案 7 5 图 6 是物体做直线运动的 vt 图像，由图可知，该物体()A第 1 s 内和第 3 s 内的运动方向相反 B第 3 s 内和第 4 s 内的加速度相同 C第 1 s 内和第 4 s 内的位移大小不相等 D02 s 和 04 s 内的平均速度大小相等 6 一质点沿 x 轴做直线运动，其 vt 图像如图所示 质点在 t0 时位于 x5 m 处，开始沿 x 轴正向运动当 t8 s 时，质点在 x 轴上的位置为()Ax3 m Bx8 m Cx9 m Dx14 m 7、跳伞运动员从高空悬停的直升机上跳下，运动员沿竖直方向运动的v-t图像如图X1-6所示，下列说法正确的是()图 X1-6 A运动员在 010 s 的平均速度大于 10 m/s B15 s 末开始运动员处于静止状态 C10 s 末运动员的速度方向改变 D1015 s 运动员做加速度逐渐减小的减速运动 高三物理暑期学案 8 图 X1-7 8、如图 X1-7 所示，汽车以 10 m/s 的速度匀速驶向路口，当行驶至距路口停车线 20 m处时，还有 3 s 绿灯就要熄灭而该汽车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处，则汽车运动的速度时间图像可能是图 X1-8 中的()图 X1-8 9、现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示拍摄时频闪频率是 10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的 5 个连续影像间的距离依次为 x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度 h 和斜面的长度 s.数据如下表所示重力加速度大小 g 取 9.80 m/s2.单位：cm x1 x2 x3 x4 h s 10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00 根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度 a_m/s2(保留 3 位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的 高三物理暑期学案 9 10、质点做直线运动的速度时间图像如图所示，该质点()A在第 1 秒末速度方向发生了改变 B在第 2 秒末加速度方向发生了改变 C在前 2 秒内发生的位移为零 D第 3 秒末和第 5 秒末的位置相同 11、研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t00.4 s，但饮酒会导致反应时间延长在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以 v072 km/h 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离 L39 m，减速过程中汽车位移 s 与速度 v 的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动取重力加速度的大小 g 取 10 m/s2.求：图甲 图乙(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值 高三物理暑期学案 10 12、某人在相距 10 m 的 A、B 两点间练习折返跑，他在 A 点由静止出发跑向 B 点，到达 B 点后立即返回 A 点设加速过程和减速过程都是匀变速运动，加速过程和减速过程的加速度大小分别是 4 m/s2和 8 m/s2，运动过程中的最大速度为 4 m/s，从 B 点返回的过程中达到最大速度后即保持该速度运动到 A 点，求：(1)从 B 点返回 A 点的过程中以最大速度运动的时间；(2)从 A 点运动到 B 点与从 B 点运动到 A 点的平均速度的大小之比 高三物理暑期学案 11 二、共点力的平衡二、共点力的平衡【教学目标】【教学目标】知识和技能：知识和技能：（1）知道在共点力作用下物体平衡的概念。（2）理解物体在共点力作用下的平衡条件。（3）知道我国古代科学家张衡的相关科学成就。（4）学会应用实验方法研究物体在共点力作用下的平衡条件。过程和过程和方法：方法：（1）通过对共点的三力平衡问题的探究过程中，感受等效、图示、归纳推理等科学方法。（2）通过共点力平衡条件的探索过程，感受猜想、设计方案、实验探究、得出结论的科学探究过程。情感态度和价值观情感态度和价值观:（1）通过共同实验探究的过程，体验合作的愉悦，懂得合作重要，并乐于合作。（2）通过 DIS 实验数据处理，领略信息技术的简捷、快速、直观。【教学重点】：【教学重点】：物体在共点力作用下的平衡概念和平衡的条件。【教学难点】：【教学难点】：导出共点力的平衡条件的过程。【考点链接】：【考点链接】：力和物体平衡 形变 弹力 A 不要求利用胡克定律进行相关的计算。滑动摩擦力 B 静摩擦力；.A 互成角度两力的合成 平行四边形定则 B 研究共点力的合成（学生实验）B 力的分解 B 共点力的平衡 B 【知识梳理】：【知识梳理】：一、物体的受力分析物体的受力分析 物体的受力分析是解决力学问题的基础，同时也是关键所在，一般对物体进行受力分析的步骤如下：1明确 。在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体.在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简化.研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。2对研究对象进行 。高三物理暑期学案 12 必须是先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）.3选择合适的方法。列出 。4解方程，得到并验证答案。二、共点力作用下的物体的平衡共点力作用下的物体的平衡 1共点力：几个力如果作用在物体的 ，或者它们的作用线 ，这几个力叫共点力。2平衡状态：物体的平衡状态是指物体 。3平衡条件：推论：（1）共点的三力平衡时，表示三力的矢量可以形成封闭的矢量三角形.（2）物体受 n 个力处于平衡状态时，其中 n1 个的合力一定与剩下的那个力等大反向。三、共点力平衡的处理方法三、共点力平衡的处理方法 1三力平衡的基本解题方法 （1）力的合成、分解法：即分析物体的受力，把某两个力进行合成，将三力转化为二力，构成一对平衡力，二是把重力按实际效果进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡力。（2）相似三角形法:利用矢量三角形与几何三角形相似的关系，建立方程求解力的方法 应用这种方法，往往能收到简捷的效果。2.多力平衡的基本解题方法：正交分解法 利用正交分解方法解体的一般步骤：（1）明确研究对象；（2）进行受力分析；（3）建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；（4）x 方向，y 方向分别列平衡方程求解。知识窗：知识窗：世间万物由什么组成？现在已经清楚地知道，普通物质原子、恒星和星系只占据了整个宇宙的 4%。美国密歇根大学的物理学家凯瑟琳弗里兹（Katherine Freese）则致力于弄清楚其余的 96%是什么。每个星系都包含有暗物质，也正是这些不为人知的物质使得我们所居住的银河系免于瓦解。当暗物质聚集到相当数量的时候，它们就会发生碰撞湮灭，产生电子、质子、正电子和反质子。弗里兹非常兴奋，因为暗物质的性质即将被解开。美国宇航局费米射线空间望远镜的最新观测数据证实，银河系中暗物质粒子之间正在以能被我们观测到的速率在湮灭，这将揭 高三物理暑期学案 13 F2 F F1 C B A F 示出它们的性质。但是对驱动宇宙加速膨胀的暗能量的发现又带来了一系列新的难题，且在短时间恐怕难以有所进展。这些问题包括暗能量自身的特性是什么？为什么它是如此之小，能让星系和恒星得以形成以及生命出现在这个宇宙中？【典型例题】：【典型例题】：例 1、一个质点受到如图所示的五个共点力 F1、F2、F3、F4、F5 的作用，则物体所受合力大小为（）（A）2F4，（B）2F5，（C）F4F5，（D）F4F5 例 2、F 大小为 10 N，分解成 F1、F2，已知 F 和 F2 夹角为 30F1 的最小值为N，F1 最小时 F2 的值为N 例 3、如图所示，F 为共点力 F1 和 F2 的合力，且 F1F2，保持 F1、F2 大小不变，改变 F1 和 F2F1 和 F 间夹角达到最大_，F 和 F1_ 例 4、如图，轻杆 A 端用光滑水平铰链装在竖直墙上，B 端用水平绳系在墙上 C 点，并吊一重物 P，在用水平向右的力 F 缓慢拉起重物 P 的过程中，杆 AB 所受压力的变化是（）（A）变大，（B）变小，（C）不变，（D）先变小再变大 F1 F2 F3 F5 F4 高三物理暑期学案 14 A C B F 例 5、利用如图装置压榨固定气缸内的物体，杆 AB 和 BC 都用铰链相接，连线 AC 与气缸轴线平行，杆 AB 和 BC 与连线 AC 的夹角分别为B 点处施加一垂直于AC 的力 F，求对缸内物体的压力有多大？例 6、如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面，斜面上放一质量为 m 的光滑球。静止时，箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为 a 的匀减速运动直至静止，经过的总路程为 s，运动过程中的最大速度为 v。(1)求箱子加速阶段的加速度大小 a。(2)若 ag tan，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。思维训练：思维训练：1、如图 7 所示，水平地面上堆放着原木，关于原木 P 在支撑点 M、N 处受力的方向，下列说法正确的是()AM 处受到的支持力竖直向上 BN 处受到的支持力竖直向上 CM 处受到的静摩擦力沿 MN 方向 DN 处受到的静摩擦力沿水平方向 高三物理暑期学案 15 2、如图 X2-6 所示，两个梯形木块 A、B 叠放在水平地面上，A、B 之间的接触面倾斜，A 的左侧靠在光滑的竖直墙面上关于两个木块的受力，下列说法正确的是()AA、B 之间一定存在摩擦力 BA 可能受三个力作用 CA 一定受四个力作用 DB 受到地面的摩擦力的方向向右 3、在如图 X2-2 所示的甲、乙、丙、丁四幅图中，滑轮本身所受的重力忽略不计，滑轮的轴 O 安装在一根轻木杆 P 上，一根轻绳 ab 绕过滑轮，a 端固定在墙上，b 端下面挂一个质量都是 m 的重物，当滑轮和重物都静止不动时，甲、丙、丁图中木杆 P 与竖直方向的夹角均为，乙图中木杆 P 竖直假设甲、乙、丙、丁四幅图中滑轮受到木杆 P 的弹力的大小依次为 FA、FB、FC、FD，则以下判断中正确的是()图 X2-2 AFAFBFCFD BFDFAFBFC CFAFCFDFB DFCFAFBFD 4、体育器材室里，篮球摆放在如图 X2-4 所示的球架上已知球架的宽度为 d，每个篮球的质量为 m，直径为 D，不计球与球架之间的摩擦，则每个篮球对一侧球架的压力大小为()图 X2-4 高三物理暑期学案 16 A.12mg B.mgDd C.mgD2 D2d2 D.2mg D2d2D 5、如图 X2-8 所示，质量为 M、半径为 R 的半球形物体 A 放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为 m、半径为 r 的光滑球 B.则()图 X2-8 AA 对地面的压力等于(Mm)g BA 对地面的摩擦力方向向左 CB 对 A 的压力大小为RrRmg D细线对小球的拉力大小为rRmg 6、如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()AF1不变，F2变大 BF1不变，F2变小 CF1变大，F2变大 DF1变小，F2变小 7、如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球 A，细线与斜面平行小球 A 的质量为 m、电荷量为 q.小球 A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球 B，两球心的高度相同、间距为 d.静电力常量为 k，重力加速度为 g，两带电小球可视为点电荷小球 A 静止在斜面上，则()高三物理暑期学案 17 第 7 题图 A小球 A 与 B 之间库仑力的大小为kq2d2 B当qdmgsin k时，细线上的拉力为 0 C当qdmgtan k时，细线上的拉力为 0 D当qdmgktan 时，斜面对小球 A 的支持力为 0 9、如图 X2-11 所示，光滑金属球的重力 G40 N它的左侧紧靠竖直的墙壁，右侧置于倾角 37 的斜面体上 已知斜面体处于水平地面上保持静止状态，sin 37 0.6，cos 370.8.求：图 X2-11(1)墙壁对金属球的弹力大小；(2)水平地面对斜面体的摩擦力的大小和方向 10、在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图 1 连接起来进行探究 第 10 题图 1 高三物理暑期学案 18 钩码数 1 2 3 4 LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76 LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36 第 10 题表 1(1)某次测量如图 2 所示，指针示数为_ cm.(2)在弹性限度内，将 50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针 A、B 的示数 LA和 LB如表 1.用表 1 数据计算弹簧的劲度系数为_ N/m(重力加速度 g 取 10 m/s2)由表数据_(选填“能”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数 第 10 题图 2 11、某实验小组探究弹簧的劲度系数 k 与其长度(圈数)的关系实验装置如图(a)所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7 个指针 P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点 0、10、20、30、40、50、60 圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向 0 刻度设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为 x0；挂有质量为 0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为 x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s2)已知实验所用弹簧总圈数为 60，整个弹簧的自由长度为 11.88 cm.图(a)(1)将表中数据补充完整：_；_ 高三物理暑期学案 19 P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0(cm)2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x(cm)2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k(N/m)163 56.0 43.6 33.8 28.8 1k(m/N)0.0061 0.0179 0.0229 0.0296 0.0347(2)以 n 为横坐标，1k为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出1k n 图像 图(b)(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点若从实验中所用的弹簧截取圈数为 n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数 k 与其圈数 n 的关系的表达式为 k_N/m；该弹簧的劲度系数 k 与其自由长度 l0(单位为 m)的关系的表达式为 k_N/m.12、如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球 A，细线与斜面平行小球 A 的质量为 m、电荷量为 q.小球 A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球 B，两球心的高度相同、间距为 d.静电力常量为 k，重力加速度为 g，两带电小球可视为点电荷小球 A 静止在斜面上，则()第 12 题图 高三物理暑期学案 20 A小球 A 与 B 之间库仑力的大小为kq2d2 B当qdmgsin k时，细线上的拉力为 0 C当qdmgtan k时，细线上的拉力为 0 D当qdmgktan 时，斜面对小球 A 的支持力为 0 13、如图 X2-10 所示，质量为 m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为 O，轻绳 OB 水平且 B 端与站在水平面上的质量为 m2的人相连，轻绳 OA 与竖直方向的夹角 37，物体甲及人均处于静止状态(已知 sin 37 0.6，cos 37 0.8，g 取 10 m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1)轻绳 OA、OB 受到的拉力分别是多大？(2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若人的质量 m260 kg，人与水平面之间的动摩擦因数 0.3，欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量 m1最大不能超过多少？图 X2-10 高三物理暑期学案 21 三、力矩平衡三、力矩平衡【教学目标】【教学目标】知识和技能：知识和技能：1 1、了解转动平衡的概念，理解力臂和力矩的概念。2理解有固定转动轴物体平衡的条件 3会用力矩平衡条件分析问题和解决问题 过程和方法：过程和方法：（1）通过对力矩平衡问题的探究过程中，感受等效、图示、归纳推理等科学方法。（2）通过共力矩平衡条件的探索过程，感受猜想、设计方案、实验探究、得出结论的科学探究过程。情感态度和价值观情感态度和价值观:（1）通过共同实验探究的过程，体验合作的愉悦，懂得合作重要，并乐于合作。（2）通过 DIS 实验数据处理，领略信息技术的简捷、快速、直观。【教学重点】：【教学重点】：力矩平衡计算【教学难点】：【教学难点】：动态平衡问题的分析方法【考点链接】：【考点链接】：力和物体的平衡 力矩 B 有固定转动轴的物体的平衡 B 研究有周定转动轴的物体的平衡条件（学生实验）B 【知识梳理】：【知识梳理】：一转动平衡：有转动轴的物体在力的作用下，处于静止或 ，叫平衡状态。二力矩：1力臂：转动轴到力的作用线的 。2力矩：的乘积。（1）计算公式：；（2）单位：；（3）矢量：在中学里，只研究固定转动轴物体的平衡，所以只有顺时针和逆时针转动两种方向 三力矩平衡条件：力矩的代数和为零或所有使物体向 方向转动的力矩之和等于所有使物体向 方向转动的力矩之和。M0MM顺逆 或 知识窗：知识窗：复杂性是如何产生的？高三物理暑期学案 22 从金融市场的不可预测行为到生命的出现，美国芝加哥大学的物理学家和应用数学家利奥卡德纳诺夫（Leo Kadananoff）则致力于复杂系统的出现。他担心，如果粒子物理学家和宇宙学家仅仅关注最小和最大尺度的东西，那么他们将会错过非常重要的东西。“我们仍然不知道窗玻璃是如何保持它的形状的，”卡德纳诺夫说，“因此研究我们熟悉的事物也同样的重要。”只有弄清了简单的成分和简单的相互作用如何产生出复杂的现象之后，生命才有可能真正被了解。【典型例题】：【典型例题】：例1 一块均匀木板MN长L 15m，重1G 4 0 0 N，搁在相距D8m的两个支架AB、上，MANA，重2G600N的人从A点向B点走去，如图所示。求：人走过B点多远木板会翘起来？为使人走到N点时木板不翘起来，支架B应放在 离N多远处？例2如图所示，T形金属支架与固定转轴O相连，AB水平，CO与AB垂直，B端由竖直细线悬吊，ACCO0.2m，CB0.3m，支架各部分质量均匀分布，支架总质量为7kg小滑块质量m0.5kg，静止于A端时细线 恰不受力现给小滑块初速使其水平向右滑动，滑块与AB间的动摩擦因数0.5，取重力加速度2g10m/s，求：支架的重力相对转轴O的力矩；小滑块滑至C点时细线对B的拉力 高三物理暑期学案 23 例 3、一均匀的直角三直形木板 ABC，可绕过 C 点的水平轴转动，如右图所示。现用一始终沿直角边 AB 且作用在 A 点的力 F，使 BC 边慢慢地由水平位置转至竖直位置。在此过程中，力 F 的大小与 角变化的图线是（）思维训练：1如右图所示，T 形架子可绕底端转动，现在分别在左右端施加拉力12FF、，则关于12FF、的力矩12MM、可知（）A都是顺时针的 B都是逆时针的 C1M是顺时针所的，2M是逆时针的 D1M是逆时针的，2M是顺时针所的 2如图所示是一种钳子，O 是它的转动轴，在其两手柄上分别加大小恒为 F、方向相反的两个作用力，使它钳住长方体工件 M，工件的重力可忽略不计，钳子对工件的压力大小为FN，当另外用沿虚线方向的力把工件向左拉动时，钳子对工件的压力大小为 FN1，而另外用沿虚线方向的力把工件向右拉动时，钳子对工件的压力大小为 FN2，则（）A12NNNFFF B12NNNFFF C12NNNFFF，D12NNNNFFFF，3如图所示，重为 G 的物体 A 靠在光滑竖直墙上，一端用铰链铰在另一墙上的匀质棒支持物体 A，棒重为 G，棒与竖直方向的夹角为，则（）A物体 A 对棒端的弹力、摩擦力的合力方向必沿棒的方向。B增大棒重 G，物体 A 对棒的摩擦力将增大。C增大物重 G，且棒仍能支持 A，则 A 对棒的摩擦力将增大，而弹力不 变。D水平向右移动铰链，使 角增大，但棒仍能支持 A，则 A 对棒的弹 力将增大。4如图所示是单臂斜拉桥的示意图，均匀桥板 aO 重为 G，三根平行钢索与桥面成 30 角，间距 ab=bc=cd=dO.若每根钢索受力相同，左侧桥墩对桥板无作用力，则每根钢索的拉力大小是().F O 90 F O 90 F O 90 90 F O A B C D F A B C F M O F A 高三物理暑期学案 24 A B O AG B6G3 C3G D32G 5如图所示，一根轻质木棒 AO，A 端用光滑铰链固定于墙上，在 O 端下面吊一个重物，上面用细绳 BO 系于顶板上，现将 B 点逐渐向右移动，并使棒 AO 始终保持水平，则下列判断中正确的是（）ABO 绳上的拉力大小不变。BBO 绳上的拉力先变大后变小。CBO 绳上的拉力对轻杆的力矩先变大后变小。DBO 绳上的拉力对轻杆的力矩不变。6均匀板重 300 N，装置如图，AO 长 4 m，OB 长 8 m，人重 500 N，绳子能承受的最大拉力为 200 N，求：人能在板上安全行走的范围。7 如图所示，质量为 m 粗细均匀的均质细杆 AB 在 B 点用铰链与墙连接，杆与竖直墙面的夹角为 37，A 端固定一轻质光滑小滑轮，墙上 C 点固定轻绳的一端，轻绳水平跨过滑轮另一端悬挂有质量为 M 的物体 G。目前杆 AB 与物体 G 都处于静止状态，求：杆的质量与物体的质量的比值；若略微增加物体 G 的质量，仍要使整个系统处于平衡状态，需如何调 整 角度。C A O 30 B A B C G 高三物理暑期学案 25 8如右图所示是用电动砂轮打磨工件的装置，砂轮的转轴通过图中 O 点垂直于纸面，AB是一长度0.60ml、质量1m0.50kg的均匀刚性细杆，可绕过 A 端的固定轴在竖直面(图中纸面)内无摩擦地转动，工件 C 固定在 AB 杆上，其质量2m1.5kg，工件的重心、工件与砂轮的接触点 P 以及 O 点都在过 AB 中点的竖直线上，P 到 AB 杆的垂直距离d0.1m，AB 杆始终处于水平位置，砂轮与工件之间的动摩擦因数0.6.(1)当砂轮静止时，要使工件对砂轮的压力0F100N，则施于 B 端竖直向下的力 FB 应是多大?(2)当砂轮逆时针转动时，要使工件对砂轮的压力仍为 F0=100N，则施于 B 端竖直向下的力FB应是多大?挑战自我挑战自我：1如图，竖直轻质悬线上端固定，下端与均质硬棒 AB 中点连接，棒长为线长的二倍。棒的 A 端用铰链墙上，棒处于水平状态。改变悬线的长度，使线与棒的连接点逐渐右移，并保持棒仍处于水平状态。则悬线拉力（）A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小 2如图所示是一个单边斜拉桥模型，均匀桥板重为 G，可绕通过 O 点的水平固定轴转动。7 根与桥面均成 30角的平行钢索拉住桥面，其中正中间的一根钢索系于桥的重心位置，其余成等距离分布在它的两侧。若每根钢索所受拉力大小相等，则该拉力大小为（）A 17G B27G C37G D47G 3如图所示，一根木棒 AB 在 O 点被悬挂起来，已知 AOOC，在 A、C 两点分别挂有 2 个和 3 个质量相等的砝码，木棒处于平衡状态现在木棒的 A、C 点各增加 3 个同样的砝码，关于木棒的运动状态下列说法正确的是（）A绕 O 点顺时针方向转动 B绕 O 点逆时针方向转动 C平衡可能被破坏，转动方向不定 D仍能保持平衡状态 高三物理暑期学案 26 4棒 AB 的一端 A 固定于地面，可绕 A 点无摩擦地转动，B 端靠在物C 上，物 C 靠在光滑的竖直墙上，如图所示.若在 C 物上再放上一个小物体，整个装置仍保持平衡，则 B 端与 C 物之间的弹力大小将().A变大 B变小 C不变 D无法确定 5如图所示，均匀细杆 AB 的质量为 mAB=5kg，A 端装有固定转轴，B 端连接细线通过滑轮和重物 C 相连，若杆 AB 呈水平，细线与水平方向的夹角为 q=30时恰能保持平衡，则重物 C 的质量 mC_；若将滑轮水平向右缓缓移动，则杆 AB将_（选填“顺时针”、“逆时针”或“不”）转动，并在新的位置平衡。（不计一切摩擦）6如图所示，质量为 m 的运动员站在质量为 m 的均匀长板 AB的中点，板位于水平地面上，可绕通过 A 点的水平轴无摩擦转动.板的 B 端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后，握在运动员的手中.当运动员用力拉绳子时，滑轮两侧的绳子都保持在竖直方向，则要使板的 B 端离开地面，运动员作用于绳的最小拉力是_。7重为 80N 的均匀直杆 AB 一端用铰链与墙相连，另一端用一条通过光滑的小定滑轮 M 的绳子系住，如图所示，绳子一端与直杆 AB 的夹角为 30，绳子另一端在 C 点与 AB垂直，16ACAB。滑轮与绳重力不计。则 B 点处绳子的拉力的大小是_N，轴对定滑轮 M 的作用力大小是_N。8某同学用实验方法测力矩盘的重心，如图，是一个半径为 8cm的力矩盘，重 4N，但重心不在圆心 O 处，圆心套在转轴上后处于如图静止状态（OA 呈水平）。在 A 点悬挂一个 1N 的砝码后，半径 OA 将顺时针转过 30角后保持静止，则该盘重心离 O 点 cm。若在 A 处改挂一个 3N 的砝码后，则 OA 将转过 度才能平衡。.O A 高三物理暑期学案 27 9如图所示，直角形轻支架两端分别连接质量为 m 和 2m的小球 A 和 B。支架的两直角边长度均为 L，可绕固定轴 O在竖直平面内无摩擦转动，空气阻力不计。设 A 球带正电，电荷量为 q，B 球不带电，处在竖直向下的匀强电场中。若杆 OA 自水平位置由静止释放，当杆 OA 转过 37时，小球 A的速度最大，则匀强电场的场强 E 的大小为_；若 A 球、B 球都不带电，重复上述操作，当 A 球速度最大时，杆 OA 转过的角度将_（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（已知 sin370.6，cos370.8）.10如图所示，ABCD 是一个 T 型支架，AC 与 BD 垂直，且 ABBC。已知整个支架的质量为 M9kg，重心在 BD 上离 D 点为 l0.4m 的 O 点处，BD长为 d0.6m，支架可绕位于水平地面上且过 D 点的水平轴无摩擦地转动，AC 为一斜面，与水平地面间的夹角为37，C 处搁在地面上，现有两个质量均为 m2kg 的小滑块由位于 C 处的弹射器（图中未画出）以 v06m/s 的初速度沿斜面相继弹出而滑上 AC 斜面，两个滑块弹出的时间差为t0.1s，小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.5。求：（1）小滑块沿斜面向上滑的加速度大小；（2）第二个滑块弹出多少时间时支架将翻转。E B A L L O +q A B v0 O D C 高三物理暑期学案 28 四、牛顿定律四、牛顿定律【教学目标】【教学目标】知识和技能：知识和技能：（1）知道国际单位制。知道基本单位和导出单位。理解力学中的三个基本单位。（2）学会导出单位的推演方法并能进行单位换算。（3）掌握用牛顿运动定律解决力学问题的一般规律和方法。（4）知道超重和失重现象。（5）学会用牛顿第二定律分析超重、失重现象。过程和方法：过程和方法：（1）通过创设情景、实例分析和练习的过程，认识引入国际单位制的重要性和必要性。（2）通过对典型示例的分析、讨论过程，认识分析、比较、等效、演绎、归纳、验证等科学方法。（3）通过对电梯中进行的超重失重实验的定性观察和学生小实验，感受用牛顿运动定律解决实际问题的一般规律和方法。情感态度和价值观情感态度和价值观:（1）通过应用牛顿运动定律解决实际问题的过程，感悟物理学在社会发展中的重要作用。（2）通过学生实验的过程，激发求知欲，获得成就感。【教学重点】：【教学重点】：怎样应用牛顿运动定律解决力学问题。【教学难点】：【教学难点】：对超重失重视现象的认识。【考点链接】：【考点链接】：牛顿定律 牛顿第一定律 B 牛顿第二定律 C 只限于单个物体，且物体质量和合外力都不发生变化的情况。牛顿第三定律 B 牛顿定律的应用 D 仅要求解决单个物体的问题，不要求讨论摩擦力做动力的问题。用 DIS 研究加速度与力的关系，加速度与质量的关系(学生实验)C 国际单位制 A 牛顿对科学的贡献 A 经典力学的局限性 A 爱因斯坦对科的贡献 A 【知识梳理】：【知识梳理】：高三物理暑期学案 29 （3）牛顿第一定律 B两千