高三物理必修一包括以下內容:
1. 運動的描述:研究機械運動的基本方法,如質點、位移、時間、時刻、速度、加速度等基本概念。
2. 勻變速直線運動的研究:包括勻變速直線運動的規律及其應用,自由落體運動和伽利略對自由落體運動的研究。
3. 相互作用:主要內容有重力、彈力、摩擦力,以及力的合成和力的平衡。
4. 牛頓運動定律的應用。
高三物理選修三包括《3-3》《3-4》等。其中,《3-3》包括氣體、液體、熱力學等內容,而《3-4》則包括相對論、動量守恒、振動和波等內容。這些內容是在必修一的基礎上進行的深入學習,對于學生的物理學知識體系構建具有重要意義。
題目:
一質量為 m 的小車放在水平地面上,小車上固定著一豎直擋板,擋板下方有一質量為 M 的物塊,小車和物塊一起在光滑的水平面上以速度 v 勻速運動。某時刻小車突然受到一大小為 F 的水平恒力作用,物塊和小車發生相對運動,但物塊始終沒有離開小車。已知物塊與小車之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且物塊始終在豎直擋板上,求 F 的取值范圍。
分析:
這道題主要考察了牛頓第二定律和運動學公式的應用。在分析過程中,我們需要考慮小車受到的力以及這個力如何影響小車的運動狀態。
解答:
首先,小車和物塊一起以速度 v 勻速運動時,它們之間的摩擦力為零,即:
F_{max}=f_{max}=μ(mg+Mg)
其中,μ 是摩擦系數,g 和 M 是重力加速度和物塊的質量。
1. 確定物塊相對于小車的加速度:根據牛頓第二定律,這個加速度為:a = F - μ(mg+Mg) / m
2. 確定物塊相對于小車的最大速度:這個速度可以通過運動學公式求解,即 v_{max} = at
3. 確定物塊從開始滑動到最大速度的時間:t = v_{max} / a
4. 確定小車的位移:這個位移可以通過運動學公式求解,即 s = vt + \frac{1}{2}at^{2}
5. 確定物塊相對于小車的位移:這個位移可以通過運動學公式求解,即 s_{rel} = s - s_{車}
當物塊與小車的位移相等時,物塊將不再滑動。因此,我們可以通過求解 s_{rel} = 0 來找到 F 的最大值。
綜上所述,當 F < μ(mg+Mg) + \frac{mv^{2}}{Mg} 時,物塊不會滑動;當 F > μ(mg+Mg) + \frac{mv^{2}}{Mg} 時,物塊會滑動。