高中物理各章的典型题目错解及说明与正解13章Word格式文档下载.docx
- 文档编号:6193503
- 上传时间:2023-05-06
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:108.84KB
高中物理各章的典型题目错解及说明与正解13章Word格式文档下载.docx
《高中物理各章的典型题目错解及说明与正解13章Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理各章的典型题目错解及说明与正解13章Word格式文档下载.docx(22页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
因为汽车刹车过程做匀减速直线运动,初速v0=10m/s加速度
a=5m/s2据s=v0t-
at2,则有位移:
s=10×
3-
×
5×
32=7.5(m)
说明:
1)当速度减为零时,车与地面无相对运动,滑动摩擦力变为零。
2)车子停来,a=0,S不再变化,再继续用公式计算位置,是错误的。
依题意画出运动草图1-1a。
设经时间t1速度减为零。
据匀减速直线运动速度公式v1=v0-at则有0=10-5t解得t=2s由于汽车在2s时就停下来,
所以则有:
s3=s2=v0t2-
at2=10×
2-
22=10(m)
物理问题不是简单的计算问题,当得出结果后,应思考是否与客观实际相符,如本题若要求刹车后10s内的位移,据s=v0t-
at2会求出
s=-150m的结果,这个结果是与实际不相符的。
应思考在运用规律中是否出现与实际不符的问题。
本题还可以利用图像求解。
汽车刹车过程是匀减速直线运动。
据v0,a可作出v-t图1-1b,tgα=a=
,其中t为v=0对应的时刻,即汽车停下来的时间t=
=2(s)
由此可知三角形v0Ot所包围的面积即为刹车3s内的位移。
s=
v0t=10(m)。
2、气球以10m/s的速度匀速竖直上升,从气球上掉下一个物体,经17s到达地面。
求物体刚脱离气球时气球的高度。
(g=10m/s2)
图2-2a
物体从气球上掉下来到达地面这段距离即为物体脱离气球时,气球的高度。
因为物体离开气球做自由落体运动,据h=
gt2则有
h=
gt2=
10×
172=1445(m)
所以物体刚脱离气球时,气球的高度为1445m。
由于学生对惯性定律理解不深刻,导致对题中的隐含条件即物体离开气球时具有向上的初速度视而不见。
误认为v0=0。
实际物体随气球匀速上升时,物体具有向上10m/s的速度当物体离开气球时,由于惯性物体继续向上运动一段距离,在重力作用下做匀变速直线运动。
本题既可以用整体处理的方法也可以分段处理。
方法一:
可将物体的运动过程视为匀变速直线运动。
根据题意画出运动草图如图2-2a所示。
规定向下方向为正,则V0=-10m/sg=10m/s2据
h=v0t+
gt2=-10×
17+
172=1275(m)
∴物体刚掉下时离地1275m。
方法二:
如图2-2b将物体的运动过程分为A→B→C和C→D两段来处理。
A→B→C为竖直上抛运动,C→D为竖直下抛运动。
在A→B→C段,据竖直上抛规律可知此阶段运动时间为
tAC=2tAB=2
=2×
由题意知tCD=17-2=15(s)
根据竖直下抛的规律hCD=v0t+
gt2=10
hCD=v0t+
gt2=10×
15+
152=1275(m)
方法三:
根据题意作出物体脱离气球到落地这段时间的V-t图(如图2-2b所示)。
图2-2b
其中△v0otB的面积为A→B的位移
△tBtcvc的面积大小为B→C的位移
梯形tCtDvDvC的面积大小为C→D的位移即物体离开气球时距地的高度。
tgα=g=
则tB=1s根据竖直上抛的规律tc=2stB-tD=17-1=16(s)
在△tBvDtD中则可求vD=160(m/s)
梯形tCtDvDvC的面积s=
15=1275(m)
在解决运动学的问题过程中,画运动草图很重要。
解题前应根据题意画出运动草图。
草图上一定要有规定的正方向,否则矢量方程解决问题就会出现错误。
如分析解答方法一中不规定正方向,就会出现
172=1615(m)的错误
3、经检测汽车A的制动性能:
以标准速度20m/s在平直公路上行使时,制动后40s停下来。
现A在平直公路上以20m/s的速度行使发现前方180m处有一货车B以6m/s的速度同向匀速行使,司机立即制动,能否发生撞车事故?
设汽车A制动后40s的位移为s1,货车B在这段时间内的位移为s2。
a=
有A车的加速度a=-0.5m/s2s1=v0t-
at2
S1=20×
40-
0.5×
402=400(m)
S2=v2t=6×
40=240(m)
两车位移差为400-240=160(m),因为两车刚开始相距180m>160m,所以两车不相撞。
这是典型的追击问题。
关键是要弄清不相撞的条件。
汽车A与货车B同速时,两车位移差和初始时刻两车距离关系是判断两车能否相撞的依据。
当两车同速时,两车位移差大于初始时刻的距离时,两车相撞;
小于、等于时,则不相撞。
而错解中的判据条件错误导致错解。
如图2-3a汽车A以v0=20m/s的初速做匀减速直线运动经40s停下来。
据加速度公式可求出a=-0.5m/s2当A车减为与B车同速时是A车逼近B车距离最多的时刻,这时若能超过B车则相撞,反之则不能相撞。
据vt2-v02=2as可求出A车减为与B车同速时的位移s1=
=364(m)
此时间内B车位移为s2=v2t=6×
28=168(m)t=
=28(m)
△S=364-168=196>180(m),所以两车相撞。
分析追击问题应把两物体的位置关系图画好。
如图2-3a,通过此图理解物理情景。
本题也可以借图像帮助理解。
图2-3b中阴影区是A车比B车多通过的最多距离,这段距离若能大于两车初始时刻的距离则两车必相撞。
小于、等于则不相撞。
从图中也可以看出A车速度成为零时,不是A车比B车多走距离最多的时刻,因此不能作为临界条件分析。
图2-3a
图2-3b
4、一个物体从塔顶落下,在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25,求塔高(g=10m/s2)。
因为物体从塔顶落下,做自由落体运动。
最后1秒内的位移,根据h=
gt2,则有
H=
12(m)解得H=13.9m
物体从塔顶落下时,对整个过程而言是初速为零的匀加速直线运动。
而对部分最后一秒内物体的运动则不能视为初速为零的匀加速直线运动。
因为最后一秒内的初始时刻物体具有一定的初速,由于对整体和部分的关系不清,导致物理规律用错,形成错解。
分析解得:
根据题意画出运动草图,如图2-4a所示。
物体从塔顶落到地面所经历时间为t,通过的位移为H物体在t—1秒内的位移为h。
因为V0=0
则有H=
gt2①h=
g(t-1)2②
③
由①②③解得H=125m
解决匀变速直线运动问题时,对整体与局部,局部与局部过程相互关系的分析,是解题的重要环节。
如本题初位置记为A位置,t—1秒时记为B位置,落地点为C位置(如图所示)。
不难看出既可以把BC段看成整体过程AC与局部过程AB的差值,也可以把BC段看做是物体以初速度VB和加速度g向下做为时1s的匀加速运动,而vB可看成是局部过程AB的末速度。
这样分析就会发现其中一些隐含条件。
使得求解方便。
另外值得一提的是匀变速直线运动的问题有很多题通过v-t图求解既直观又方便简洁。
如本题依题意可以做出v-t图,由题意
可知
,所以
即落地时间为5s
图2-4a
图2-4b
第三章 牛顿运动定律
1、甲、乙两人手拉手玩拔河游戏,结果甲胜乙败,那么甲乙两人谁受拉力大?
因为甲胜乙,所以甲对乙的拉力比乙对甲的拉力大。
就像拔河一样,甲方胜一定是甲方对乙方的拉力大。
产生上述道理是学生凭主观想像,而不是按物理规律分析问题。
按照物理规律我们知道物体的运动状态不是由哪一个力决定的而是由合外力决定的。
甲胜乙是因为甲受合外力对甲作用的结果。
甲、乙两人之间的拉力根据牛顿第三定律是相互作用力,甲、乙二人拉力一样大。
甲、乙两人相互之间的拉力是相互作用力,根据牛顿第三定律,大小相等,方向相反,作用在甲、乙两人身上。
生活中有一些感觉不总是正确的,不能把生活中的经验,感觉当成规律来用,要运用物理规律来解决问题。
图3-1a
图3-1b
2、如图3-2a,物体静止在斜面上,现用水平外力F推物体,在外力F由零逐渐增加的过程中,物体始终保持静止,物体所受摩擦力怎样变化?
错解一:
以斜面上的物体为研究对象,物体受力如图2-10,物体受重力mg,推力F,支持力N,静摩擦力f,由于推力F水平向右,所以物体有向上运动的趋势,摩擦力f的方向沿斜面向下。
根据牛顿第二定律列方程
f+mgsinθ=Fcosθ①
N-Fsinθ-mgcosθ=0②
由式①可知,F增加f也增加。
所以在变化过程中摩擦力是增加的。
错解二:
有一些同学认为摩擦力的方向沿斜面向上,则有F增加摩擦力减少。
上述错解的原因是对静摩擦力认识不清,因此不能分析出在外力变化过程中摩擦力的变化。
本题的关键在确定摩擦力方向。
由于外力的变化物体在斜面上的运动趋势有所变化,如图,当外力较小时(Fcosθ<mgsinθ)物体有向下的运动趋势,摩擦力的方向沿斜面向上。
F增加,f减少。
与错解二的情况相同。
如图2-11,当外力较大时(Fcosθ>mgsinθ)物体有向上的运动趋势,摩擦力的方向沿斜面向下,外力增加,摩擦力增加。
当Fcosθ=mgsinθ时,摩擦力为零。
所以在外力由零逐渐增加的过程中,摩擦力的变化是先减小后增加。
图3-2a
图3-2b
图3-2c
若斜面上物体沿斜面下滑,质量为m,物体与斜面间的摩擦因数为μ,我们可以考虑两个问题巩固前面的分析方法。
(1)F为怎样的值时,物体会保持静止。
(2)F为怎样的值时,物体从静止开始沿斜面以加速度a运动。
受前面问题的启发,我们可以想到F的值应是一个范围。
首先以物体为研究对象,当F较小时,如图,物体受重力mg、支持力N、斜向上的摩擦力f和F。
物体刚好静止时,应是F的边界值,此时的摩擦力为最大静摩擦力,可近似看成f静=μN(最大静摩擦力)如图建立坐标,据牛顿第二定律列方程
x:
mgsinθ-fmax-Fcosθ=0①
y:
N-mgcosθ-Fsinθ=0②
fmax=μN③
解得:
F=
·
mg
当F从此值开始增加时,静摩擦力方向开始仍然斜向上,但大小减小,当F增加到FCOSθ=mgsinθ时,即F=mg·
tgθ时,F再增加,摩擦力方向改为斜向下,仍可以根据受力分析图,列出方程
mgsinθ+f-Fcosθ=0④
N-mgcosθ-Fsinθ=0⑤
随着F增加,静摩擦力增加,F最大值对应斜向下的最大静摩擦力。
依据式④、①解得F=
要使物体静止F的值应为
≤F≤
关于第二个问题提醒读者注意题中并未提出以加速度a向上还是向下运动,应考虑两解,此处不详解此,给出答案供参考。
当F=
时,物体以a斜向下运动
时,物体以a斜向上运动
3、如图3-3a,m和M保持相对静止,一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑,则M和m间的摩擦力大小是多少?
以m为研究对象,如图3-3a,物体受重力mg、支持力N、摩擦力f,如图建立坐标有
mgsinθ-f=ma①
N-mgcosθ=0②
再以m+M为研究对象分析受力,如图3-3b,
(m+M)g·
sinθ=(M+m)a③
据式①,②,③解得f=0
所以m与M间无摩擦力。
要分析摩擦力就要找接触面,摩擦力方向一定与接触面相切,这一步是堵住错误的起点。
犯以上错误的客观原因是思维定势,一见斜面摩擦力就沿斜面方向。
归结还是对物理过程分析不清。
因为m和M保持相对静止,所以可以将(m+M)整体视为研究对象。
受力,如图2-14,受重力(M十m)g、支持力N′如图建立坐标,根据牛顿第二定律列方程
x:
(M+m)gsinθ=(M+m)a①
解得a=gsinθ
沿斜面向下。
因为要求m和M间的相互作用力,再以m为研究对象,受力如图。
f=max②
N2-mg=may③
因为m,M的加速度是沿斜面方向。
需将其分解为水平方向和竖直方向如图。
ax=asinθ④
ay=acosθ⑤
由式②,③,④,⑤解得f=mgsinθ·
cosθ
方向沿水平方向m受向左的摩擦力,M受向右的摩擦力。
图3-3c
图3-3a
图3-3b
图3-3d
图3-3e
此题可以视为连接件问题。
连接件问题对在解题过程中选取研究对象很重要。
有时以整体为研究对象,有时以单个物体为研究对象。
整体作为研究对象可以将不知道的相互作用力去掉,单个物体作研究对象主要解决相互作用力。
单个物体的选取应以它接触的物体最少为最好。
如m只和M接触,而M和m还和斜面接触。
另外需指出的是,在应用牛顿第二定律解题时,有时需要分解力,有时需要分解加速度,具体情况分析,不要形成只分解力的认识。
4、如图3-4a,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上。
A,B质量分别为mA=6kg,mB=2kg,A,B之间的动摩擦因数μ=0.2,开始时F=10N,此后逐渐增加,在增大到45N的过程中,则()
A.当拉力F<12N时,两物体均保持静止状态
B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12N时,开始相对滑动
C.两物体间从受力开始就有相对运动
D.两物体间始终没有相对运动
因为静摩擦力的最大值近似等于滑动摩擦力。
fmax=μN=0.2×
6=12(N)。
所以当F>12N时,A物体就相对B物体运动。
F<12N时,A相对B不运动。
所以A,B选项正确。
错解分析:
产生上述错误的原因一致是对A选项的理解不正确,A中说两物体均保持静止状态,是以地为参考物,显然当有力F作用在A物体上,A,B两物体对地来说是运动的。
二是受物体在地面上运动情况的影响,而实际中物体在不固定物体上运动的情况是不同的。
首先以A,B整体为研究对象。
受力如图2-18,在水平方向只受拉力F,根据牛顿第二定律列方程:
F=(mA+mB)a①
再以B为研究对象,如图,B水平方向受摩擦力:
f=mBa②
当f为最大静摩擦力时,式①、②得a=
=6(m/s2)
代入式①F=(6+2)×
6=48N
由此可以看出当F<48N时A,B间的摩擦力都达不到最大静摩擦力,也就是说,A,B间不会发生相对运动。
所以D选项正确。
物理解题中必须非常严密,一点的疏忽都会导致错误。
避免错误发生的最好方法就是按规范解题。
每一步都要有依据。
图3-4a
图3-4b
图3-4c
5、如图3-5a,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。
两小球均保持静止。
当突然剪断细绳时,上面小球A与下面小球B的加速度为[]
A.a1=ga2=g
B.a1=ga2=g
C.a1=2ga2=0
D.a1=0a2=g
剪断细绳时,以(A+B)为研究对象,系统只受重力,所以加速度为g,所以A,B球的加速度为g。
故选A。
出现上述错解的原因是研究对象的选择不正确。
由于剪断绳时,A,B球具有不同的加速度,不能做为整体研究。
分别以A,B为研究对象,做剪断前和剪断时的受力分析。
剪断前A,B静止。
如图2-26,A球受三个力,拉力T、重力mg和弹力F。
B球受三个力,重力mg和弹簧拉力F′
A球:
T-mg-F=0①
B球:
F′-mg=0②
由式①,②解得T=2mg,F=mg
图3-5
剪断时,A球受两个力,因为绳无弹性剪断瞬间拉力不存在,而弹簧有形米,瞬间形状不可改变,弹力还存在。
如图,A球受重力mg、弹簧给的弹力F。
同理B球受重力mg和弹力F′。
-mg-F=maA③
F′-mg=maB④
由式③解得aA=-2g(方向向下)
由式④解得aB=0
故C选项正确。
(1)牛顿第二定律反映的是力与加速度的瞬时对应关系。
合外力不变,加速度不变。
合外力瞬间改变,加速度瞬间改变。
本题中A球剪断瞬间合外力变化,加速度就由0变为2g,而B球剪断瞬间合外力没变,加速度不变。
(2)弹簧和绳是两个物理模型,特点不同。
弹簧不计质量,弹性限度内k是常数。
绳子不计质量但无弹性,瞬间就可以没有。
而弹簧因为有形变,不可瞬间发生变化,即形变不会瞬间改变,要有一段时间。
6、如图3-6a,有一水平传送带以2m/s的速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带上,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,则传送带将该物体传送10m的距离所需时间为多少?
由于物体轻放在传送带上,所以v0=0,物体在竖直方向合外力为零,在水平方向受到滑动摩擦力(传送带施加),做v0=0的匀加速运动,位移为10m。
据牛顿第二定律F=ma有f=μmg=ma,a=μg=5m/s2
据初速为零的匀加速直线运动位移公式
可知,
上述解法的错误出在对这一物理过程的认识。
传送带上轻放的物体的运动有可能分为两个过程。
一是在滑动摩擦力作用下作匀加速直线运动;
二是达到与传送带相同速度后,无相对运动,也无摩擦力,物体开始作匀速直线运动。
关键问题应分析出什么时候达到传送带的速度,才好对问题进行解答。
图3-6a
图3-6b
以传送带上轻放物体为研究对象,如图3-6b在竖直方向受重力和支持力,在水平方向受滑动摩擦力,做v0=0的匀加速运动。
据牛二定律F=ma
有水平方向:
f=ma①
竖直方向:
N-mg=0②
f=μN③
由式①、②、③解得a=5m/s2
设经时间tl,物体速度达到传送带的速度,据匀加速直线运动的速度公式
v0=v0+at④
解得t1=0.4s
时间t1内物体的位移
物体位移为0.4m时,物体的速度与传送带的速度相同,物体0.4s后无摩擦力,开始做匀速运动
S2=v2t2⑤
因为S2=S-S1=10—0.4=9.6(m),v2=2m/s
代入式⑤得t2=4.8s
则传送10m所需时间为t=0.4+4.8=5.2s。
本题是较为复杂的一个问题,涉及了两个物理过程。
这类问题应抓住物理情景,带出解决方法,对于不能直接确定的问题可以采用试算的方法,如本题中错解求出一直做匀加速直线运动经过10m用2s,可以拿来计算一下,2s末的速度是多少,计算结果v=5×
2=10(m/s),已超过了传送带的速度,这是不可能的。
当物体速度增加到2m/s时,摩擦力瞬间就不存在了。
这样就可以确定第2个物理过程。
7、如图3-7a,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可以不计,盘内放一个物体P处于静止。
P的质量为12kg,弹簧的劲度系数k=800N/m。
现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速运动。
已知在前0.2s内F是变化的,在0.2s以后F是恒力,则F的最小值是多少,最大值是多少?
图3-7a
F最大值即N=0时,F=ma+mg=210(N)
道理是对题所叙述的过程不理解。
把平衡时的关系G=F+N,不自觉的贯穿在解题中。
解题的关键是要理解0.2s前F是变力,0.2s后F的恒力的隐含条件。
即在0.2s前物体受力和0.2s以后受力有较大的变化。
以物体P为研究对象。
物体P静止时受重力G、称盘给的支持力N。
因为物体静止,∑F=0
N=G=0①
N=kx0②
设物体向上匀加速运动加速度为a。
此时物体P受力如图2-31受重力G,拉力F和支持力N′
图3-7b
图3-7c
据牛顿第二定律有
F+N/-G=ma③
当0.2s后物体所受拉力F为恒力,即为P与盘脱离,即弹簧无形变,由0~0.2s内物体的位移为x0。
物体由静止开始运动,则
②
将式①,②中解得的x0=0.15m代入式③解得a=7.5m/s2
F的最小值由式③可以看出即为N′最大时,即初始时刻N′=N=kx。
代入式③得
Fmin=ma+mg-kx0
=12×
(7.5+10)-800×
0.15
=90(N)
本题若称盘质量不可忽略,在分析中应注意P物体与称盘分离时,弹簧的形变不为0,P物体的位移就不等于x0,而应等于x0-x(其中x即称盘对弹簧的压缩量)。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中物理 各章 典型 题目 说明 正解 13
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)