高中物理競賽輔導(dǎo)力學(xué)部分專用講義

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1、高中物理《競賽輔導(dǎo)》力學(xué)部分目錄第一講：力學(xué)中的三種力第二講：共點(diǎn)力作用下物體的平衡第三講：力矩、定軸轉(zhuǎn)動物體的平衡條件、重心第四講：一般物體的平衡、穩(wěn)度第五講：運(yùn)動的基本概念、運(yùn)動的合成與分解第六講：相對運(yùn)動與相關(guān)速度第七講：勻變速直線運(yùn)動第八講：拋物的運(yùn)動第九講：牛頓運(yùn)動定律（動力學(xué)）第十講：力和直線運(yùn)動第十一講：質(zhì)點(diǎn)的圓周運(yùn)動、剛體的定軸轉(zhuǎn)動第十二講：力和曲線運(yùn)動第十三講：功和功率第十四講：動能定理第十五講：機(jī)械能、功能關(guān)系第十六講：動量和沖量第十七講：動量守恒《動量守恒》練習(xí)題第十八講：碰撞《碰撞》專題練習(xí)題1

2、38第十九講：動量和能量《動量與能量》專題練習(xí)題第二十講：機(jī)械振動《機(jī)械振動》專題練習(xí)第二十一：講機(jī)械波第二十二講：駐波和多普勒效應(yīng)第一講：力學(xué)中的三種力【知識要點(diǎn)】（一）重力重力大小G=mg，方向豎直向下。一般來說，重力是萬有引力的一個(gè)分力，靜止在地球表面的物體，其萬有引力的另一個(gè)分力充當(dāng)物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力，但向心力極小。（二）彈力1．彈力產(chǎn)生在直接接觸又發(fā)生非永久性形變的物體之間(或發(fā)生非永久性形變的物體一部分和另一部分之間)，兩物體間的彈力的方向和接觸面的法線方向平行，作用點(diǎn)在兩物體的接觸面上．2．彈力的方向

3、確定要根據(jù)實(shí)際情況而定．3．彈力的大小一般情況下不能計(jì)算，只能根據(jù)平衡法或動力學(xué)方法求得．但彈簧彈力的大小可用．f=kx(k為彈簧勁度系數(shù)，x為彈簧的拉伸或壓縮量)來計(jì)算．在高考中，彈簧彈力的計(jì)算往往是一根彈簧，而競賽中經(jīng)常擴(kuò)展到彈簧組．例如：當(dāng)勁度系數(shù)分別為k1,k2,…的若干個(gè)彈簧串聯(lián)使用時(shí)．等效彈簧的勁度系數(shù)的倒數(shù)為：138，即彈簧變軟；反之．若以上彈簧并聯(lián)使用時(shí)，彈簧的勁度系數(shù)為：k=k1+…kn，即彈簧變硬．(k=k1+…kn適用于所有并聯(lián)彈簧的原長相等；彈簧原長不相等時(shí)，應(yīng)具體考慮)長為的彈簧的勁度系數(shù)為k

4、，則剪去一半后，剩余的彈簧的勁度系數(shù)為2k（三）摩擦力1．摩擦力一個(gè)物體在另一物體表面有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢時(shí)，產(chǎn)生的阻礙物體相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力叫摩擦力。方向沿接觸面的切線且阻礙物體間相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢。2．滑動摩擦力的大小由公式f=μN(yùn)計(jì)算。3．靜摩擦力的大小是可變化的，無特定計(jì)算式，一般根據(jù)物體運(yùn)動性質(zhì)和受力情況分析求解。其大小范圍在0＜f≤fm之間，式中fm為最大靜摩擦力，其值為fm=μsN，這里μs為最大靜摩擦因數(shù)，一般情況下μs略大于μ，在沒有特別指明的情況下可以認(rèn)為μs=μ。4．摩擦角NFfm

5、f0αφ將摩擦力f和接觸面對物體的正壓力N合成一個(gè)力F，合力F稱為全反力。在滑動摩擦情況下定義tgφ=μ=f/N，則角φ為滑動摩擦角；在靜摩擦力達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，定義tgφ0=μs=fm/N，則稱φ0為靜摩擦角。由于靜摩擦力f0屬于范圍0＜f≤fm，故接觸面作用于物體的全反力同接觸面法線的夾角≤φ0，這就是判斷物體不發(fā)生滑動的條件。換句話說，只要全反力的作用線落在（0，φ0）范圍時(shí)，無窮大的力也不能推動木塊，這種現(xiàn)象稱為自鎖。本節(jié)主要內(nèi)容是力學(xué)中常見三種力的性質(zhì)。在競賽中以彈力和摩擦力尤為重要，且易出錯(cuò)。彈力和摩擦力都是

6、被動力，其大小和方向是不確定的，總是隨物體運(yùn)動性質(zhì)變化而變化。彈力中特別注意輕繩、輕桿及胡克彈力特點(diǎn)；摩擦力方向總是與物體發(fā)生相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢方向相反。另外很重要的一點(diǎn)是關(guān)于摩擦角的概念，及由摩擦角表述的物體平衡條件在競賽中應(yīng)用很多，充分利用摩擦角及幾何知識的關(guān)系是處理有摩擦力存在平衡問題的一種典型方法。138【典型例題】θF【例題1】如圖所示，一質(zhì)量為m的小木塊靜止在滑動摩擦因數(shù)為μ=的水平面上，用一個(gè)與水平方向成θ角度的力F拉著小木塊做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)θ角為多大時(shí)力F最小？【例題2】如圖所示，有四塊相同的滑塊

7、疊放起來置于水平桌面上，通過細(xì)繩和定滑輪相互聯(lián)接起來.如果所有的接觸面間的摩擦系數(shù)均為μ，每一滑塊的質(zhì)量均為m，不計(jì)滑輪的摩擦.那么要拉動最上面一塊滑塊至少需要多大的水平拉力?如果有n塊這樣的滑塊疊放起來，那么要拉動最上面的滑塊，至少需多大的拉力?【例題3】如圖所示，一質(zhì)量為m=1㎏的小物塊P靜止在傾角為θ=30°的斜面上，用平行于斜面底邊的力F=5N推小物塊，使小物塊恰好在斜面上勻速運(yùn)動，試求小物塊與斜面間的滑動摩擦因數(shù)（g取10m/s2）。θFP【練習(xí)】ABFC1、138如圖所示，C是水平地面，A、B是兩個(gè)長方形物

8、塊，F(xiàn)是作用在物塊B上沿水平方向的力，物塊A和B以相同的速度作勻速直線運(yùn)動，由此可知，A、B間的滑動摩擦因數(shù)μ1和B、C間滑動摩擦因數(shù)μ2有可能是：（）A、μ1=0，μ2=0；B、μ1=0，μ2≠0；C、μ1≠0，μ2=0；D、μ1≠0，μ2≠0；V0F2、如圖所示，水平面上固定著帶孔的兩個(gè)擋板，一平板穿過擋板的孔勻速向右運(yùn)動，槽