解決“追碰”問(wèn)題大致分兩類(lèi)方法,
即數(shù)學(xué)法(如函數(shù)極值法、圖象法等)和物理方法(參照物變換法、守恒法等).
●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練
1.(★★★★)兩輛完全相同的汽車(chē),沿水平直路一前一后勻速行駛,速度均為v0,若前車(chē)突然以恒定的加速度剎車(chē),在它剛停住時(shí),后車(chē)以前車(chē)剎車(chē)時(shí)的加速度開(kāi)始剎車(chē),已知前車(chē)在剎車(chē)過(guò)程中所行駛的距離為s,若要保證兩車(chē)在上述情況中不相撞,則兩車(chē)在勻速行駛時(shí)保持距離至少應(yīng)為多少?
2.“碰撞”問(wèn)題
碰撞過(guò)程作用時(shí)間短,相互作用力大的特點(diǎn),決定了所有碰撞問(wèn)題均遵守動(dòng)量守恒定律.對(duì)正碰,根據(jù)碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)能是否變化,又分為彈性碰撞和非彈性碰撞.
彈性碰撞:系統(tǒng)的動(dòng)量和動(dòng)能均守恒,因而有:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ ①
m1v12+
m2v22=
m1v1′2+
m2v2′2 ②
上式中v1、v1′分別是m1碰前和碰后的速度,v2、v2′分別是m2碰前和碰后的速度.
解①②式得
v1′=
③
v2′=
④
注意:如果兩物體質(zhì)量相等,代入③④得:
即:兩物體交換速度,不僅大小交換而且速度的方向也交換。
完全非彈性碰撞:m1與m2碰后速度相同,設(shè)為v,則
m1v1+m2v2=(m1+m2)v,v=
.
系統(tǒng)損失的最大動(dòng)能ΔEkm=
m1v12+
m2v22-
(m1+m2)v2.非彈性碰撞損失的動(dòng)能介于彈性碰撞和完全非彈性碰撞之間.
在處理碰撞問(wèn)題時(shí),通常要抓住三項(xiàng)基本原則:
(1)碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒原則.
(2)碰撞后系統(tǒng)動(dòng)能不增原則.
(3)碰撞后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的合理性原則.
碰撞過(guò)程的發(fā)生應(yīng)遵循客觀實(shí)際.如甲物追乙物并發(fā)生碰撞,碰前甲的速度必須大于乙的速度,碰后甲的速度必須小于、等于乙的速度或甲反向運(yùn)動(dòng).
1.“追及”問(wèn)題
討論追及、相遇的問(wèn)題,其實(shí)質(zhì)就是分析討論兩物體在相同時(shí)間內(nèi)能否到達(dá)相同的空間位置問(wèn)題.一定要抓住兩個(gè)關(guān)系:即時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系.一個(gè)條件:即兩者速度相等,它往往是物體間能否追上、追不上或(兩者)距離最大、最小的臨界條件,也是分析判斷的切入點(diǎn).
“追碰”問(wèn)題,包括單純的“追及”類(lèi)、“碰撞”類(lèi)和“追及碰撞”類(lèi),處理該類(lèi)問(wèn)題,首先要求學(xué)生有正確的時(shí)間和空間觀念(物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程總與時(shí)間的延續(xù)和空間位置的變化相對(duì)應(yīng)).同時(shí),要求考生必須理解掌握物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及規(guī)律,具有較強(qiáng)的綜合素質(zhì)和能力.該類(lèi)問(wèn)題綜合性強(qiáng),思維容量大,且與生活實(shí)際聯(lián)系密切,是高考選拔性考試不可或缺的命題素材,應(yīng)引起廣泛的關(guān)注.
6.
(★★★★★)如圖2-13所示,金屬桿a在離地h高處從靜止開(kāi)始沿弧形軌道下滑,導(dǎo)軌平行的水平部分有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,水平部分導(dǎo)軌上原來(lái)放有一金屬桿b,已知a桿的質(zhì)量與b桿的質(zhì)量為ma∶mb=3∶4,水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),不計(jì)摩擦,求:
(1)a和b的最終速度分別是多大?
(2)整個(gè)過(guò)程中回路釋放的電能是多少?
(3)若已知a、b桿的電阻之比Ra∶Rb=3∶4,其余電阻不計(jì),整個(gè)過(guò)程中a、b上產(chǎn)生的熱量分別是多少?
5.(★★★★)如圖2-12所示,一輕繩兩端各系一小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量分別為M和m(M>m),跨放在一個(gè)光滑的半圓柱體上.兩球從水平直徑AB的兩端由靜止釋放開(kāi)始運(yùn)動(dòng).當(dāng)m剛好達(dá)到圓柱體側(cè)面最高點(diǎn)C處時(shí),恰脫離圓柱體.則兩球質(zhì)量之比M∶m=?
4.(★★★★)如圖2-11所示,半徑為R的光滑圓柱體,由支架固定于地面上,用一條質(zhì)量可以忽略的細(xì)繩,將質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)可看作質(zhì)點(diǎn)的小球連接,放在圓柱體上,兩球和圓心O在同一水平面上,在此位置將兩物體由靜止開(kāi)始釋放,問(wèn)在什么條件下m2能通過(guò)圓
柱體的最高點(diǎn)且對(duì)圓柱體有壓力?
3.
(★★★★)如圖2-10,質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上,B與彈簧相連,它們一起在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧振動(dòng),振動(dòng)過(guò)程中A、B之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,當(dāng)物體離開(kāi)平衡位置的位移為x時(shí),A、B間摩擦力的大小等于
A.0 B.kx
C.(
)kx D.(
)kx
2.
(★★★)如圖2-9所示,A、B兩小球分別連在彈簧兩端,B端用細(xì)線(xiàn)固定在傾角為30°的光滑斜面上,若不計(jì)彈簧質(zhì)量,在線(xiàn)被剪斷瞬間,A、B兩球的加速度分別為
A.都等于![]()
B.
和0
C.
和0
D.0和
1.
(★★★)如圖2-8所示,質(zhì)量為M的框架放在水平地面上,一輕彈簧上端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球上下振動(dòng)時(shí),框架始終沒(méi)有跳起.當(dāng)框架對(duì)地面壓力為零瞬間,小球的加速度大小為
A.g
B.
g
C.0 D.
g
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