高三物理第二輪復(fù)習(xí)教案6

1、第三講 變加速運(yùn)動(dòng)一、特殊提示 所謂變加速運(yùn)動(dòng),即加速度（大小或方向或兩者同時(shí)）變化的運(yùn)動(dòng),其軌跡可以是直線,也可以是曲線；從牛頓其次定律的角度來(lái)分析,即物體所受的合外力是變化的；本章涉及的中學(xué)物理中幾種典型的變加速運(yùn)動(dòng)如：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng), 圓周運(yùn)動(dòng), 帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)等的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),原子核式結(jié)構(gòu)模型中電子繞原子核的圓周運(yùn)動(dòng)等；故涉及到力學(xué)、電磁學(xué)及原子物理中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；二、典型例題例 1 一電子在如圖3-1 所示按正弦規(guī)律變化的外力作用下由靜止釋放,就物體將：A、作往復(fù)性運(yùn)動(dòng) B、t1 時(shí)刻動(dòng)能最大 C、始終朝某一方向運(yùn)動(dòng) D、t1 時(shí)刻加速度為負(fù)的最大；評(píng)析 電子在如下列圖的

2、外力作用下運(yùn)動(dòng),依據(jù)牛頓其次定律知,先向正方向作加速度增大的加速運(yùn)動(dòng),歷時(shí)t1；再向正方向作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),歷時(shí)t 2t1；0t 2整段時(shí)間的速度始終在增大；緊接著在 t 2t3的時(shí)間內(nèi),電子將向正方向作加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),歷時(shí) t 3t2；t3t4的時(shí)間內(nèi),電子向正方向作加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)對(duì)稱性可知,t4 時(shí)刻的速度變?yōu)?0（也可以按動(dòng)量定理得,0t4 時(shí)間內(nèi)合外力的沖量為 0,沖量即圖線和坐標(biāo)軸圍成的面積）；其中（0t2）時(shí)間內(nèi)加速度為正；t2t4時(shí)間內(nèi)加速度為負(fù)；正確答案為： C；v 1留意at公式Fv 0ma中 F、 a 間的關(guān)系是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,一段時(shí)間內(nèi)可以是變力；而

3、公式v0或st1 at 22只適用于勻變速運(yùn)動(dòng),但在變加速運(yùn)動(dòng)中,也可以用之定性地爭(zhēng)論變加速運(yùn)動(dòng)速度及位移隨時(shí)間的變化趨勢(shì)；上題中,假如 F-t 圖是余弦曲線如圖3-2 所示,就情形又如何？假如 F-t 圖是余弦曲線,就答案為 A、B；例 2 如圖 3-3 所示,兩個(gè)完全相同的小球 a 和 b ,分別在光滑的水平面和淺凹形光滑曲面上滾過(guò)相同的水平距離,且始終不離開(kāi) 接觸面； b 球是由水平面運(yùn)動(dòng)到淺凹形光滑曲線面,再運(yùn)動(dòng)到水平面的,所用的時(shí)間分別為 t1 和 t2,試比較 t 1、t2 的大小關(guān)系：A、t1t 2 B、t1=t 2 C、t1t2 D、無(wú)法判定評(píng)析 b 小球滾下去的時(shí)候受到凹槽對(duì)

4、它的支持力在水平向分 力使之在水平方向作加速運(yùn)動(dòng)；而后滾上去的時(shí)候凹槽對(duì)它的支持力在水平方向分力使之在水平方向作減速運(yùn)動(dòng),依據(jù)機(jī)械能守恒定律知,最終滾到水平面上時(shí)速度大小與原先相等；故 b 小球在整個(gè)過(guò)程中水平方向平均速度大,水平距離一樣,就 b 所用時(shí)間短；答案： A；例 3 如圖 3-4 所示,輕彈簧的一端固定在地面上,另一端與木塊 B相連；木塊 A 放在 B 上；兩木塊質(zhì)量均為 m ,豎直向下的力 F 作用在 A上, A、B 均靜止,問(wèn)：（1）將力 F 瞬時(shí)撤去后, A、B 共同運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),此時(shí) B 對(duì) A 的彈力多大？（2）要使 A 、B 不會(huì)分開(kāi)、力 F 應(yīng)滿意什么條件？評(píng)析（ 1

5、）假如撤去外力后,A、B 在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中互不分別,就系統(tǒng)在豎直向上作簡(jiǎn)揩運(yùn)動(dòng),最低點(diǎn)和最高點(diǎn)關(guān)于平穩(wěn)位置對(duì)稱,如圖 3-5 所示,設(shè)彈簧自然長(zhǎng)度為 0l ,A、B 放在彈簧上面不外加壓力 F 且系統(tǒng)平穩(wěn)時(shí), 假如彈簧壓至 O 點(diǎn),壓縮量為 b,就：2 mg Kb；外加壓力 F 后等系統(tǒng)又處于平穩(wěn)時(shí),設(shè)彈簧又壓縮了 A,就：2 mg F K b A ,即：F KA；當(dāng)撤去外力 F 后,系統(tǒng)將以 O 點(diǎn)的中心,以 A 為振幅在豎直平面內(nèi)上下作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；在最低點(diǎn)：F 合 k b A 2 mg KA F,方向向上, 利用牛頓其次定律知,該瞬時(shí)加速度：a F,方向向上； 按對(duì)稱性知系統(tǒng)在最高點(diǎn)時(shí)：a

6、F,2 m 2 m方向向下；此時(shí)以 B 為爭(zhēng)論對(duì)象進(jìn)行受力分析,如圖 3-6 所示,按牛頓其次定律得：mgNBmaNBm ga mgF2（2）A、B 未分別時(shí),加速度是一樣的,且A 、B 間有彈力,同時(shí)最高點(diǎn)最簡(jiǎn)單分別；分離的臨界條件是：N B 0 N B mg F 0 F 2 mg（或者：在最高點(diǎn)兩者恰好分別2時(shí)對(duì) A 有 ：mg ma,表 明在最 高點(diǎn)彈簧 處于自 然長(zhǎng)度 時(shí)將要開(kāi) 始分別 ,即只 要：F 2 mgA b F 2 mg 時(shí) A、B 將分別） ；所以要使 A、B 不分別, 必需：F 2 mg；K K例 4 如圖 3-7 所示,在空間存在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）和方向豎

7、直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中已畫出）,電場(chǎng)強(qiáng)度為 E,磁感強(qiáng)度為 B；在某點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶電液滴a ,它運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)恰與一個(gè)原先處于靜止?fàn)顟B(tài)的帶電液滴 b 相撞,撞后兩液滴合為一體,并沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),如下列圖,已知a 的質(zhì)量為 b 的 2 倍, a 的帶電量是 b 的 4 倍（設(shè) a 、b 間靜電力可忽視）；（1）試判定 a 、b 液滴分別帶何種電荷？（2）求當(dāng) a 、b 液滴相撞合為一體后,沿水平方向做勻速直線的速度 v 及磁場(chǎng)的方向；（3）求兩液滴初始位置的高度差 h ；評(píng)析（ 1）設(shè) b 質(zhì)量為 m ,就 a 帶電量為 4q,由于假如 a 帶正電, a 要向下偏轉(zhuǎn),就必須：2 mg

8、 4 qE；而對(duì) b 原先必需受力平穩(wěn),就：mg qE；前后相沖突,說(shuō)明 a 帶負(fù)電, b帶正電；有：（2）設(shè)uA為 a 與 b 相撞前 a 的速度, a 下落的過(guò)程中重力、電場(chǎng)力做正功,由動(dòng)能定理 4 qE2 mg h1.2 mv2；由于 b 原先處于靜止?fàn)顟B(tài)：mgqE；A2由以上兩式可得：vA6gha 、b 相撞的瞬時(shí)動(dòng)量守恒：2mvA2mm v；得v2vA3 mg,就：v2 E；3而電荷守恒,故：q總4qq3 q負(fù)電a 、b 碰撞后粘在一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),按平穩(wěn)條件得：3 qvB3qEB所以：h3E22gB2例 5 如圖 3-8 所示,一單匝矩形線圈邊長(zhǎng)分別為a 、b,電阻為R,質(zhì)量為

9、m,從距離有界磁場(chǎng)邊界h 高處由靜止釋放,試爭(zhēng)論并定性作出線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中感應(yīng)電流隨線圈下落高度的可能變化規(guī)律；評(píng)析線圈下落高度時(shí)速度為：mgh1mv 0 2v 02gh2下 邊 剛 進(jìn) 入 磁 場(chǎng) 時(shí) 切 割 磁 感 線 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) ：EBlv0Bb2gh；產(chǎn)生的感應(yīng)電流：I=EBb2 gh,受到的,RR安培力：F安BIlB2b22ghR爭(zhēng)論（1）假如mgF安,即：mgB2b22gh,R就：線圈將勻速進(jìn)入磁場(chǎng),此時(shí)：mgBI0bI0mgBb（變化規(guī)律如圖3-9 所示）（2）假如mgF安,表明 h 較小,就：線圈加速進(jìn)入磁場(chǎng),但隨著vF安a有三種可能：線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)仍

10、未達(dá)到穩(wěn)固電流I0（變化規(guī)律如圖3-10 所示）線圈剛?cè)窟M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)達(dá)到穩(wěn)固電流I0（變化規(guī)律如圖3-11 所示）線圈未全部進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)已達(dá)到穩(wěn)固電流I0（變化規(guī)律如圖3-12 所示）（3）假如mgF 安,就：線圈減速進(jìn)入磁場(chǎng),但隨著vF 安aF安mmg故線圈將作 a 減小的減速運(yùn)動(dòng)；有三種可能：線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)仍未達(dá)到穩(wěn)固電流 I 0（變化規(guī)律如圖 3-13 所示）線圈剛?cè)窟M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)達(dá)到穩(wěn)固電流 I0（變化規(guī)律如圖 3-14 所示）線圈未全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)已達(dá)到穩(wěn)固電流 I0（變化規(guī)律如圖 3-15 所示）例 6 光從液面到空氣時(shí)的臨界角 C 為 45 ,如圖 3-16所示, 液面上有一點(diǎn)光源 S 發(fā)出一束光垂直入射到水平放置于液體中且到液面的距離為 d 的平面鏡 M 上,當(dāng)平面鏡 M 繞垂直過(guò)中心 O 的軸以角速度 做逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),觀看者發(fā)覺(jué)水面上有一光斑拂過(guò),就觀看者們觀看到的光斑的光斑在水面上拂過(guò)的最大速