高考物理受力規律主要包括以下幾方面:
1. 牛頓第一定律:描述了力和運動的關系,揭示了力是產生加速度的原因。
2. 牛頓第二定律:描述了物體的加速度與物體質量、合外力之間的關系,即加速度與合外力成正比,與質量成反比。
3. 牛頓第三定律:描述了物體之間的相互作用力,即作用力和反作用力總是大小相等、方向相反,且作用在同一條直線上。
此外,還有摩擦力、萬有引力、彈性力等非保守力,以及能量守恒定律(包括動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律等)。這些受力規律在高考物理中占據重要地位,需要考生熟練掌握。
題目:一個質量為 m 的小球,在光滑的水平桌面上以速度 v 繞 O 點做勻速圓周運動,現突然給小球一個水平方向的力,使小球開始偏離原來的軌道做曲線運動。已知小球在運動過程中受到的空氣阻力與速度大小成正比(比例系數為 k),求小球的運動軌跡和最終狀態。
解析:
1. 小球在光滑的水平桌面上以速度 v 繞 O 點做勻速圓周運動時,受到重力(萬有引力)和桌面的支持力(彈力)的作用,這兩個力的合力提供向心力,使小球做勻速圓周運動。
2. 當給小球一個水平方向的力后,小球受到重力、桌面的支持力、水平力以及空氣阻力四個力的作用。由于空氣阻力與速度大小成正比,所以隨著小球速度的增大,空氣阻力也會增大。
3. 當小球的速度增大到一定程度后,空氣阻力會大于小球所受的重力和支持力的合力,此時小球開始偏離原來的軌道做曲線運動。
4. 根據牛頓第二定律,我們可以得到小球在任意時刻的加速度大小為:a = mg + kv - kv2/m。其中,第一個和最后一個項是恒定的,而中間一項會隨著速度的變化而變化。
5. 小球的運動軌跡為拋物線的一部分,其軌跡方程為:x = vt - kvt2/2g + C。其中 C 為初始條件下的坐標值。
最終狀態:當小球的速度減小到零時,空氣阻力會完全消耗掉所有其他力(重力、支持力和水平力),此時小球將靜止在桌面上。
答案:
1. 小球的運動軌跡為拋物線的一部分。
2. 最終狀態是小球靜止在桌面上。
3. 小球受到重力、桌面的支持力和空氣阻力三個力的作用。其中重力大小為 mg,方向豎直向下;支持力大小為 N = mg + kv - kv2/m,方向與水平方向成一定的角度;空氣阻力大小為 kv,方向與速度方向相反。
4. 根據牛頓第二定律和初始條件可以求得最終狀態時小球的坐標值 C。
希望這個例題能夠幫助您理解高考物理受力規律的相關知識。