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文檔簡介
第一章質(zhì)點的運動錯題集
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括位移、路程、時間、時亥IJ、平均速度、即時速度、線速度、角速度、加
速度等基本概念,以及勻變速直線運動的規(guī)律、平拋運動的規(guī)律及圓周運動的規(guī)律。在學(xué)習(xí)
中要注意準確理解位移、速度、加速度等基本概念,特別應(yīng)該理解位移與距離(路程)、速
度與速率、時間與時刻、加速度與速度及速度變化量的不同。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法有:利用運動合成與分解的方法研究平拋運動的問題,這
是將復(fù)雜的問題利用分解的方法將其劃分為若干個簡單問題的基本方法;利用物理量間的函
數(shù)關(guān)系圖像研究物體的運動規(guī)律的方法,這也是形象、直觀的研究物理問題的一種基本方法。
這些具體方法中所包含的思想,在整個物理學(xué)研究問題中都是經(jīng)常用到的。因此,在學(xué)習(xí)過
程中要特別加以體會。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:對要領(lǐng)理解不深刻,如加
速度的大小與速度大小、速度變化量的大小,加速度的方向與速度的方向之間常混淆不清;
對位移、速度、加速度這些矢量運算過程中正、負號的使用出現(xiàn)混亂:在未對物體運動(特
別是物體做減速運動)過程進行準確分析的情況下,盲目地套公式進行運算等。
例1汽車以10m/s的速度行使5分鐘后突然剎車。如剎車過程是做勻變速運動,加速
度大小為5m/s,,則剎車后3秒鐘內(nèi)汽車所走的距離是多少?
【錯解】因為汽車剎車過程做勻減速直線運動,初速v°=10m/s加速度
a==位移S=10X3-)x5*9=7.5(m)
【錯解原因】出現(xiàn)以上錯誤有兩個原因。一是對剎車的物理過程不清楚。當速度減為
零時、車與地面無相對運動,滑動摩擦力變?yōu)榱?。二是對位移公式的物理意義理解不深刻。
位移S對應(yīng)時間t,這段時間內(nèi)a必須存在,而當a不存在時,求出的位移則無意義。由于
第一點的不理解以致認為a永遠地存在;由于第二點的不理解以致有思考a什么時候不存在。
【分析解答】依題意畫出運動草圖「1。設(shè)經(jīng)時間儲速度減為零。據(jù)勻減速直線運動
速度公式vi=v「at則有0=10-5t解得t=2S由于汽車在2S時
就停下親,所以耳有SLS1=y/i帽=10X2-^X5X4=l0(m)
44E>
【評析】物理問題不是簡單的計算問題,當?shù)贸鼋Y(jié)果后,應(yīng)思考是否與
客展實際相符,題若要求利車后&內(nèi)的位移,據(jù)s=、t4丁會求出
s=-30m的結(jié)果,這個結(jié)果是與實際不相符的。應(yīng)思考在運用規(guī)律中是否出現(xiàn)與實際不符的
問題。
本題還可以利用圖像求解。汽車剎車過程是勻減速直線運動。據(jù)v。,a
可作出,其中tga=a=*其中t為,=峭座的時期,即汽車停下
棒啪t哼=2S
由此可知三角形VoOt所包圍的血積即為剎車3s內(nèi)的位移。
S=-¥et=10m?
Vq=lDm/5■爺"乒VJ=O
一
Bi-i
例2氣球以10m/s的速度勻速豎直上升,從氣球上掉下一個物體,經(jīng)17s到達地面。
求物體剛脫離氣球時氣球的高度。(g=10m/s2)
【錯解】物體從氣球上掉下來到達地面這段距離即為物體脫離氣球時,氣球的高度。
因為物體離開氣球做自由落體運動?據(jù)h=3gti麗
4
h=|xiOX171=1445(m)
所以物體剛脫離氣球時,氣球的高度為1445m。
【錯解原因】山于學(xué)生對慣性定律理解不深刻,導(dǎo)致對題中的隱含條件即物體離開氣
球時具有向上的初速度視而不見。誤認為vO=O。實際物體隨氣球勻速上升時,物體具有向
上10m/s的速度當物體離開氣球時,由于慣性物體繼續(xù)向上運動?段距離,在重力作用下做
勻變速直線運動。
【分析解答】本題既可以用整體處理的方法也可以分段處理。
方法一:可將物體的運動過程視為勻變速直線運動。根據(jù)題意畫出運動草圖如圖1―3
所示。規(guī)定向下方向為正,WJVo=-lOm/sg=lOm/s2^h=vot+
=-10X17+1x10X173
.?.物體剛掉下時離地1275m。
圖1-3
方法二:如圖1一3將物體的運動過程分為A-BfC和C~D兩段來處理。A-B-C為豎
直上拋運動,C-D為豎直下拋運動。
在A-B-C段,據(jù)豎直上拋規(guī)律可知此階段運動時間為
%.2X10,?、
%=====2⑤
由題意知ta)=17-2=15(s)
據(jù)姿直下拋*B=,/+:8戶
=lOX154-ixiOXIS*
=1275(m)
方法三:根據(jù)題意作出物體脫離氣球到落地這段時間的V-t圖(如圖1—4所示)。
其中△vootB的面積為AfB的位移
△tBtcVc的面積大小為B-C的位移
梯形tctovwc的面積大小為C-D的位移即物體離開氣球時距地的高度。
lBa=g=—
則tB=ls根據(jù)豎直上拋的規(guī)律tc=2stBt0=17-l=16(s)
在△tiWuti)中則可求VD=160(m/s)
【評析】在解決運動學(xué)的問題過程中,畫運動草圖很重要。解題前應(yīng)根據(jù)題意畫出運
動草圖。草圖上一定要有規(guī)定的正方向,否則矢量方程解決問題就會出現(xiàn)錯誤。如分析解答
方法一中不規(guī)定正方向,就會出現(xiàn)
h='/+J審'=10X17X10X1/=1615(m)
例3經(jīng)檢測汽車A的制動性能:以標準速度20m/s在平直公路上行使時,制動后40s
停下來?,F(xiàn)A在平直公路上以20m/s的速度行使發(fā)現(xiàn)前方180m處有一貨車B以6m/s的速度
同向勻速行使,司機立即制動,能否發(fā)生撞車事故?
【錯解】設(shè)汽車A制動后40s的位移為s“貨車B在這段時間內(nèi)的位
移為&=^1有人物加越--。.*"1=34-
a
St=20X40-1x0.5X40=400(m)
S2二v2tz40=240(m)
兩車位移差為400-240=160(m)
因為兩車剛開始相距180m>160m
所以兩車不相撞。
【錯解原因】這是典型的追擊問題。關(guān)鍵是要弄清不相撞的條件。汽車A與貨車B同
速時,兩車位移差和初始時刻兩車距離關(guān)系是判斷兩車能否相撞的依據(jù)。當兩車同速時,兩
車位移差大于初始時刻的距離時,兩車相撞;小于、等于時,則不相撞。而錯解中的判據(jù)條
件錯誤導(dǎo)致錯解。
【分析解答】如圖1—5汽車A以v°=20m/s的初速做勻減速直線運動經(jīng)40s停下來。
據(jù)加速度公式可求出a=-0.5m/s2當A車減為與B車同速時是A車逼近B車距離最多的時刻,
這時若能超過B車則相撞,反之則不能相撞。
NaN及
(m)
IWf用內(nèi)移M=、t=6X28=168Cm)(t=,7=28s)
△S=364-168=196>180(m)
所以兩車相撞。
【評析】分析追擊問題應(yīng)把兩物體的位置關(guān)系圖畫好。如圖L5,通過此圖理解物理情
景。本題也可以借圖像幫助理解圖16中。陰影區(qū)是A車比B車多通過的最多距離,這段距
離若能大于兩車初始時刻的距離則兩車必相撞。小于、等于則不相撞。從圖中也可以看出A
車速度成為零時,不是A車比B車多走距離最多的時刻,因此不能作為臨界條件分析。
$2(相鹿)瞿色|不相逢
180m:
A車圖1-5
例4如圖1—7所示,一人站在岸上,利用繩和定滑輪,拉船靠岸,在某一時刻繩的速
度為v,繩A0段與水平面夾角為0,不計摩擦和輪的質(zhì)量,則此時小船的水平速度多大?
【錯解】將繩的速度按圖1—8所示的方法分解,則V,即為船的水平速度v,=v-cos6?
【錯解原因】上述錯誤的原因是沒有弄清船的運動情況。實際上船是在做平動,每一
時刻船上一各點都有相同的水平速度。而A0繩上各點運動比較復(fù)雜,既有平動又有轉(zhuǎn)動。以
連接船上的A點來說,它有沿繩的平動分速度v,也有與v垂直的法向速度a即轉(zhuǎn)動分速
度,A點的合速度VA即為兩個分速度的合。vA=v/cos9
【分析解答】方法一:小船的運動為平動,而繩A0上各點的運動是平動+轉(zhuǎn)動。以連
接船上的A點為研究對象,如圖1-9,A的平動速度為v,轉(zhuǎn)動速度為v。,合速度V.即與船
的平動速度相同。則由圖可以看出VFV/COS9。
【評析】方法二
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