运动学习题课
理论力学运动学习题课
1. 图示的曲柄滑道机构中，曲柄长OA =10cm ,绕O 轴转动。
当ϕ=30°时，其角速度ω=1rad/s ，角加速度α=1rad/s 2，求导杆BC 的加速度和滑块A 在滑道中的相对加速度。
解 取滑块A 为动点，动坐标系固连于导杆上。
切向加速度a a τ和法向加速度a a n ，其大小分别为a a τ=OA ·ε=10cm/s 2 a a n =OA ·ω2=10cm/s 2牵连运动为平动的加速度合成定理为a a = a a τ+ a a n = a e + a r将上式各矢量分别投影在x 轴和y 轴上，解得a r ==3.66cm/s 2 a e =13.66cm/s 2a e 即为导杆在此瞬时的平动加速度。
2. 滚压机构的滚子沿水平地面作纯滚动。
已知曲柄OA 长r ，以匀角速度ω转动。
连杆AB 长r L 3=, 滚子半径为R 。
求图示位置滚子的角速度和角加速度。
解 （1）分析运动，先选AB 杆为研究对象 （2）根据瞬心法求v B先找到速度瞬心Cv B =ωr 332 （3）利用加速度公式求a Bn BAt BA A B a a a a ρρρρ++= ωAB = v A /AC = rω/3r = ω/3a BA n = ABωAB 2= 3rω2/9a B = 2 rω2/9（4）再取滚子为研究对象，求ωB 和αBωB = v B /R =ωr R332 αB = dωB /dt =1/R ·dv B /dt = a B /R = 2 rω2/9R3. 图示的四连杆机构中，O 1A =r , AB =O 2B =3r ,曲柄以等角速度ω1绕O 1轴转动。
在图示位置时，O 1A ⊥AB ,∠O 2BA =60°。
求此瞬时杆O 2B 的角速度ω2和角加速度2α。
解 （1）先计算杆O 2B 的角速度杆O 1A 和O 2B 作定轴转动，连杆AB 作平面运动。
第一章质点运动学习题课
质点运动学
30
物理学
第五版
第一章习题课
9 一质点在半径为0.10m的圆周上运动，设t=0时 质点位于x轴上，其角速度为ω=12t2。试求
质点运动学
23
物理学
第五版
第一章习题课 5 一小轿车作直线运动，刹车时速度为v0，刹车 后其加速度与速度成正比而反向，即a=-kv，k 为正常量。
试求
（1）刹车后轿车的速度与时间的函数关系
（2）刹车后轿车最多能行多远？
解：
dv 1 kt 由 a kv kv dv kdt v Ce （1） dt v
（3） v R 25 1 25m s
1
a R m s 2
质点运动学
29
物理学
第五版
第一章习题课 8 一质点沿半径为R的圆周运动，质点所经过的弧 长与时间的关系为s=bt+ct2/2，其中b，c为常量， 且Rc>b2。 求切向加速度与法向加速度大小相等之前所经历的 时间 解：
答案：B
质点运动学
4
物理学
第五版
第一章习题课
4 如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一 定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动．设该人 以匀速率v0 收绳,绳不伸长且湖水静止,小船的速率 为v,则小船作( )
质点运动学
5
物理学
第五版
第一章习题课
v0 (A) 匀加速运动, v cos
(B) 匀减速运动,
第一章习题课
经典力学习题课1-质点运动学
y
v
a’τ
θ
θ
v0
g
θ0 o
题1.3图
ds dy
θ dx
x
【解】设驱动力与阻力所产生的加速度为a’，火箭的
加速度为 ar ar ' gr
其切向分量和法向分量分别为
a a ' g sin , an g cos
因为火箭的速率恒定，故有
a
dv dt
0
（1）
即有
a
a ' g sin 0, an
法向加速度 an a2 a2
得到 an
bv02
b2 y2 v02
(8)
3
Q
an
v2
(b2 y2 v02 ) 2 bv02
(9)
题1.5 一细杆绕o端点在平面内以匀角速旋转， 角速度为ω。在杆上套有一小环（可看作质点） 相对于杆作匀速运动，速率为u。时间t＝0时小 环位于端点o处。求小环的运动轨迹及在任意时 刻小环的速度和加速度。
v2
g cos
（2）
式中ρ是火箭所在处的曲率半径。
Q ds , cos dx
d
ds
d d ds 1 dx ds dx cos
代入（2）式得
d g
dx v2
（3）
将（3）式积分，考虑初始条件，当t＝0时，x＝0，
θ＝ θ0。可得
0
g v2
x
又因为
tan
dy , dy dx dx
(2r&& r&&)r 0
dt
Q &r& 0,&& 0 ar r&2rr 0 2r&&r 0
理论力学第18讲(运动学习题课)
x
定系－固连于机座。 因为
O'
OO ut , OM y a sin( kt ),
所以，笔尖 M 的相对运动方程:
x OO ut , y OM a sin( kt ).
kx y a sin u
消去时间t 得笔尖在纸带上所描绘出的轨迹:
牵连运动－直线平动 。
23
例题
3. 速度分析
A M 绝对速度va： va＝v1 ，方向已知。
v2
B
v1
30
牵连速度ve： ve＝v2 ，方向水平向左 。 相对速度vr：大小和方向未知。
ve
60
应用速度合成定理
M β
va ve v r
vr
24
va
例题
va ve v r
A M v2 B 由几何关系
2
例题
例 题 1
振动仪中纪录振动的笔尖 M 沿铅直固定轴 Oy 作间谐振动
y=asin(kt+α)。纸带以水平匀速u向左运动，求笔尖在纸带上所描 绘出的轨迹。
y'
y u
x'
M
O
M
y'
x'
x
O'
O
3
例题
y' x' M
O
y
u
M O
解：
动点－笔尖M 。
动系－O´x´ y´，固连于工件上。
x'
y'
v1
x' x
v2
相对运动－沿AB的直线运动。
20
例题
O φ
y
3. 速度分析。 绝对速度va： va =v2，大小待求，方向沿OB。 牵连速度ve： ve = v1 ，方向沿轴Ox正向。
理论力学运动学习题练习
C．若物体在 10s 内的平均速度是 5m/s，则物体在其中 1s 内的位移一定是 5m
D．物体通过某位移的平均速度是 5m/s，则物体在通过这段位移一半时的速度一定
是 2.5m/s
4．对瞬时速度和平均速度，下列说法中正确的是（ ）
A．瞬时速度是物体在某一段时间内或某一段位移内的速度
B．瞬时速度和平均速度都能精确地描述变速运动
2．如果物体在相等时间内的位移不相等，这种运动叫做_______________，公式 v x t
求得的速度只能粗略地描述物体在 t 时间内运动的快慢，这个速度叫做_______________， 通常用符号____表示，它是一个______（填“矢量”或“标量”），其方向由__________决定。
*4．河水以恒定速率向下游流淌，某时刻从一逆水而行的游艇上掉下一只救生圈。过 10min 后船工才发现失落了救生圈，马上调转船头追赶，设调转船头所用时间不计，船对水 的速率始终不变，求从调转船头追赶到追上救生圈用时多少？
第 3 节 运动快慢与方向的描述——速度
【学习目标】 1．了解从平均速度的定义到瞬时速度概念的建立过程，理解瞬时速度才是准确描述物
3．在教材第 3 页图 1－1－1（a）中，研究的问题是地球绕太阳公转一周所需的时间， 这时__________（填“可以”或“不可以”）将地球看做质点；而图 1－1－1（b）中研究地 球绕太阳公转一周地球上不同地区季节的变化、昼夜长短的变化时__________（填“能”或 “不能”）将地球看做质点。
要精确描述物体在某时刻或经过某位置时的运动快慢就要知道运动物体在某时刻或经某位置的速度这种在某一时刻或某一位置的速度称为这是一个填矢量或标量它的大小称为简称
第一章 运动的描述
力学习题课
H H'
S u2t , H gt2 2 S u2 2H g 2 v2 碰撞为弹性碰撞, mu12 2 mu2 2 u1 u2
S 2 H H H H
S
取最大值时, H H 2
牛顿定律计算题
1．有一条单位长度质量为l的匀质细绳，开始时盘绕在 光滑的水平桌面上。现以一恒定的加速度竖直向上提绳， 当提起的高度为 y 时，作用在绳端的力为多少？若以一 恒定速度竖直向上提绳时，仍提到 y 高度，此时作用在 绳端的力又是多少？ 解:此题为变质量问题
2 1
3. 在一水平放置的质量为m、长度为l的均匀细杆上， 套着一质量也为m的套管B(可看作质点)，套管用细线 拉住，它到竖直的光滑固定轴OO＇的距离为l/2，杆和 套管所组成的系统以角速度w0绕OO＇轴转动，如图. 若 在转动过程中细线被拉断，套管将沿着杆滑动．在套管 滑动过程中，该系统转动的角速度w与套管离轴的距离 x的函数关系为_______________．(已知杆本身对OO＇ 轴的转动惯量为ml2/3)
2 解: 过程I，发射m1，机械能守恒。 kx2 2 mu10 2
过程II，弹性碰撞，动量守恒、机械能守恒。
m1 m2 m u20 u10
过程III，轨道运动。遵循牛 顿运动定律和机械能守恒。
m1 x
A 60° O
N
m2
G
2 2 过程I， kx2 2 mu10
过程II，
过程III，
1 2 1 1 2 kx 0 (m M )u k ( x0 x) 2 (m M ) gx 2 2 2
mg 2kh (1 1 ) 四式联立有， x k (M m) g
高一运动学习题
高一运动学习题运动学是物理学中研究物体运动的学科，它涉及到物体的位置、速度、加速度和运动轨迹等方面的问题。
在高一物理课程中，运动学是一个重要的内容模块。
通过解决各种运动学问题，学生可以深入理解物体的运动规律，提高分析和解决问题的能力。
下面是一系列的高一运动学学习题，供同学们进行练习：1. 一个自由落体物体从高度为20m的地方开始下落，求出它下落到地面所需的时间。
2. 一辆汽车以20 m/s 的速度行驶了5秒，计算它的位移。
3. 一辆汽车以10 m/s²的加速度从静止开始加速行驶，经过5秒后它的速度是多少？4. 一个飞机以60 m/s 的速度平飞，如果加速度为2 m/s²，求出它在10秒后的速度。
5. 一颗子弹以500 m/s 的速度射出，如果它以10 m/s²的减速度匀减速停下来，求出它共需要多少时间才能停下来。
6. 一辆火车以20 m/s²的加速度行驶，经过10秒后它的速度是30 m/s，求出它的初速度。
7. 一辆汽车以30 m/s 的速度在20秒内匀减速到停止，求出它的减速度。
8. 一个物体以15 m/s 的速度水平抛出，经过2秒后它的竖直位移是多少？9. 一个物体以40 m/s 的速度水平抛出，如果它以10 m/s²的竖直加速度上升，求出它上升到最高点所需的时间。
10. 一颗炮弹以80 m/s 的速度射出，以10 m/s²的竖直加速度下落，求出它射出点到落地点所需的时间。
以上是一些高一运动学学习题，通过这些题目的解答，可以提高对物体运动规律的理解，加深对运动学知识的记忆。
同时，通过解答这些题目，学生们可以锻炼分析和解决实际问题的能力，提高数学思维和逻辑思维的能力。
希望同学们能够认真思考题目，并通过实践掌握运动学的基本原理和解题方法。
质点运动学习题课
v2 11.17 m an
1 2 1 16 一质点沿半径为R的圆周按规律 s v0 t bt 运动, 2速度；
2 t 为何值时总加速度在数值上等于b？ 3 当加速度达到b时, 质点已沿圆周运行了多少圈？
解 （1）由速率定义式，得：
a
at
o
x
得： t v0 / b
（3）此时质点在圆周上运行了几圈?
质点从t = 0 到 t = v0/b 沿圆周运动的路程为
2 s v0t bt2 / 2 v0 / 2b
2 v0 s n 2R 4R
(v0 bt) 2 an R a b
1 18 一质点在半径为0.10 m的圆周上运动 , 其角位置为θ 2 4t 3 , 式中θ的单位为rad , t的单位为s． ｓ时质点的法向加速度和切向加速度． 1 求在t＝2.0 2 当切向加速度的大小恰等于总加速度大小的一半时 , θ值为多少？ 3 t为多少时 , 法向加速度和切向加速度的值相等？
(1)根据以上情况，有 (B )
(B) r s r,当t 0时，有 dr ds dr (C) r s r,当t 0时，有 dr ds dr (D) r s r,当t 0时，有 dr ds dr
d r 4.80 m s 2 dt
2 dv v a et en dt r v r d r et 2 ren dt
3 要使an at , 则 3 24rt
t＝0.55 ｓ
2
r 12t
2
2 4
1 2 一运动质点在某瞬时位于位矢r x, y 的端点处, 对其速度的大小有四种意见, 即 2 2 d r dr ds dx dy 1 ； 2 ； 3 ； 4 ． dt dt dt dt dt 下述判断正确的是 ( D)
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运动学习题课刚体平移：每一瞬时，各点的速度、加速度相同；刚体定轴转动：)(t ϕϕ=，dt d ϕω=，dt d ωα=ωr v =αωτr dtd r dt dv a === 22ωr rva n == 4222ωατ+=+=r a a a n绝对运动、相对运动、牵连运动点的速度合成定理： e r a v v v+=点的加速度合成定理：e r a a a a+=en r r n a a a a a a a ++=+ττ刚体的平面运动：随基点的平移（牵连运动）+绕基点的转动（相对运动）、 刚体绕不同基点转动的角速度ω、角加速度α相同 求速度：基点法 BA A B v v v+= 速度投影定理AB A AB B v v )()( =瞬心法 某一瞬时，平面图形上唯一存在的一个速度为零的点 求加速度：基点法n BA BA A B a a a a ++=τ5、∥AC BD ，AC 长度为l ,以及杆AC 的角速度ω、角加速度ε的转向，计算三角板上M 点的速度与加速度的大小，并画出M 点的速度方向与加速度方向。
2,ntc c a l a l εω=⋅=（1分）l v ⋅=ω (1分)a =(2分)(图3分)速度分析：.(/cos )0.1/e V OM OB m s ωϕω=== (3分) 300.173/M a e V V ctg V m s ==︒= (4分)四、计算题（15分）曲柄滚轮机构，滚轮半径R = OA = 15cm ，曲柄OA 的转数n = 60 r/min ，试求当60ϕ= 时 (OA ⊥ AB )，滚轮的角速度和角加速度。
/3060/302 rad/s n ωπππ===一、简单计算题（30分，每个小题6分）2图示机构中，OA 杆的角速度为ω，r OA r 2AB ==,。
求在图示瞬时，AB 杆中点C 的速度大小及杆AB 的角速度。
AB 杆作平面运动，B 点为瞬心ωrr ωv ωr r ωω,v AB C ABB ,2220=⋅==⋅==四、计算题（15分）质量为M的平板，质心在C处，与曲柄OA、DB铰接, OA∥DB, OA=DB＝R, 两曲柄的质量不计。
图示瞬时OA的角速度ω和角加速度α,1）平板作什么运动，刚体的这种运动有什么特点2）求平板上质心C的速度、加速度大小及方向五、计算题（15分）平面机构如图所示，已知OA 杆长为R ，并以匀角速度ω转动。
轮作纯滚动，AB ＝2R ，轮心与O 点在同一水平线上。
试求在图示瞬时，（1）B 点的速度与加速度； （2）轮的角速度与角加速度。
解：ωω====RV B AB RV V BB A B 对于圆轮加速度分析：)(33302顺时针，ωε===B A B tg a a四、计算题（10分）机构如右上图所示，1O 和2O 在一条竖直线上，长度mm A O 2001=的曲柄A O 1的一端A 与套筒A 用铰链连接，当曲柄A O 1以匀角速度s rad /21=ω绕固定轴1O 转动时，套筒A 在摇杆B O 2上滑动并带动摇杆B O 2绕固定轴2O 摆动。
在图示瞬时，曲柄A O 1为水平位置，02130=∠B O O 。
试求此瞬时：摇杆B O 2的角速度2ω；解：选套筒A 为动点，动系与摇杆B O 2相固连。
由动点的速度合成定理：r e A a v v v v +==，作速度平行四边形，因此有：s m A O v v v A a e /2.0212130sin 11=⨯===ω，s m v v A r /32.030cos == ，摇杆B O 2的角速度/s)(5.04.02.022rad A O v e ===ω（逆时针）。
（10分）一、是非题（正者打√，误者打×，每题2分，共10分） 本题得分1.受力不变形的物体，称为刚体。
（ √ ）2.平面任意力系向任意一点简化得到的主失和主矩均为零，则力系平衡。
（ √ ）3.平面任意力系，只要主矢0F R ≠，最后必可简化为一合力。
（ √ ）4.刚体平面运动，其瞬心的速度和加速度均为零。
（ × ）4. 图示四连杆机构中，O 1O 2=CD ，曲柄O 1C=O 2D=r ，在所示位置曲柄的角速度为ω，角加速度为α，则该瞬时CD 上A 点和B 点的速度大小和加速度大小的关系是 （ ）A. v A ≠v B a A ≠a BB. v A =v B a A ≠a BC. v A ≠v B a A =a BD. v A =v B a A =a B答案：D四、计算题（12分）本题得分 图示运动机构，已知：OA 杆长度为l ，以角速度ω，角加速度α转动，当45=φ。
求小车的速度v 和加速度a 。
解：动点：A(OA)动系：小车 绝对运动：圆周 相对运动：直线 牵连运动：平动r e a v v v +=l v a ω= ，l v v e ω22== r e n aa a a a a +=+τl a aατ=，l a n a 2ω= ， 向X 轴投影：()22.2l l a eωα-=五、计算题（12分）本题得分如图所示平面机构，直角三角形板与杆OA 和BD 铰接，杆OA 以匀角速度ω=6rad ／s 绕轴O 转动，带动板ABC 和摇杆BD 运动。
已知OA =10cm ，AC =15cm ，BC =45cm ，在图示瞬时，OA ⊥AC ，CB⊥BD .试求该瞬时，三角形板ABC 的角速度和点C 的速度。
解：scm CP v s rad APv APv P ABC s cm OA v OB OA ABC C A ABCABC A A /87.3845156/33.145/60/6010622=+⨯=====∴=∴=⨯==ωωωω点平面运动，瞬心在三角板定轴转动，、P三、计算题(15分)小环同时套在半径的半圆环和固定的直杆AB 上。
半圆环沿水平线向右运动，当时，其速度是，加速度是，求此瞬时小环的相对速度、相对加速度、绝对速度和绝对加速度。
解: 动点：M ； 动系：半圆环 绝对运动：直线 相对运动：圆周 牵连运动：直线 速度：r e av v v +=scm v scm v v r e a 3203103===加速度：nr r e a a a a a ++=τ向x 轴投影：︒︒--=30sin 60sin 30nrr a a τ向y 轴投影：︒︒-=30cos 60cos n rr aa a a τ 此外：22100s cm rv a rn r ==解得：22.54scm a r=τ，274.113scm a a =所以：22278.113scm aa a n rr r =+=τM cm r 12=060=∠MOC s cm 3023s cmMτra n raea aa二、选择填空题（本题共4小题，各小题4分，共16分）本题得分3. 图示圆盘半径为R ，绕垂直于盘面的定轴O 转动。
某瞬时同一半径上两点A 、B （OB=R/2）的加速度分别为A a、B a，则A a、B a与半径OA 的夹角θ、ϕ间关系，以及A a、B a的大小间关系应为 ( ) A ．θ=2ϕ，αA =2αB B ．θ=ϕ，αA =2αB C ．θ=2ϕ，αA =αB D ．θ=ϕ，αA =αB答案：B42222ωαωατττ+===+=→+→=→r a r a r a a a a a a a n n n五、计算在图与圆角φ（1）（2）解：以v 以B v v A算题（12分）示平面机构盘的盘缘铰接60=，分析AB 杆求该瞬时滑圆盘O 为研v O B =AB 杆为研22AP v BPAB =22v BP AP =）本题得分 中，半径为接，A 端与可杆和圆盘的运滑块A 的速度研究对象，r ω=研究对象，速2r B ω=r 的圆盘以匀可沿水平直槽运动，画出速度。
速度瞬心在速度瞬心在匀角速度ω沿槽运动的滑块速度图，并找在P1点 在P2点沿水平直线轨块铰接。
在图出平面运动物P2轨道向右作纯图示瞬时，杆物体的瞬心。
V BV A纯滚动；杆AB 杆AB 处于水。
P1V BB 的B 端水平位置，V o四、计算题（15分）如图所示曲柄，以匀角速度绕轴逆时针转向转动。
由于曲柄的A 端推动水平板，而使滑杆沿铅直方向上升。
求当曲柄与水平线间的夹角时，滑杆的速度和加速度。
解: 以OA 杆上的A 点为动点，滑杆为动系 绝对运动：定轴转动 相对运动：直线 牵连运动：平动r e a v v v +=sm r v OA a 2.0==ωsm v v v a e c 173.0cos ===θ，方向向上加速度：r e na a a a a a a a +=+=τ0=τa a22/1.0sm r a OA n a==ω205.0sin s m a a a na e c ===θ，方向向下m OA 4.0=0.5rad s ω=O BC C 030θ=C一、选择题（本题共5小题，每题4分，共20分）1、图示平面机构，AB 杆作平面运动，则该瞬时此杆的速度瞬心在（ ）。
（A ）A 点 （B ） O 点 （C ）B 点 （D ） 无穷远处答案：C二、简单计算题（本题共3小题，第三小题8分，其余每小题6分，共20分）3. 已知：凸轮半径R，以0v 向右运动。
求： 60=ϕ时, 顶杆AB 的速度。
解：动点：A 点，动系凸轮C 绝对运动：直线 相对运动：圆周 牵连运动：向右平动r e a v v v +=332sin /33v v v v ctg v v e r e a ====ϕϕVeVrVa三、计算题（本题15分）1、三角板在滑动过程中,其顶点A 和B 始终与铅垂墙面以及水平地面相接触。
已知b BC AC AB ===，0v v B =为常数。
在图示位置，AC 水平。
求：（1）此时三角板的角速度；（2）顶点C 的速度；（3）三角板的角加速度。
解：三角板ABC 平面运动，1C 为速度瞬心,30cos b v B =ω, 32B C vb v ==ω由加速度速度合成定理:n AB AB B A a a a a ++=τ其中0=B a ，所以nAB AB A a a a +=τ,其中b a nAB2ω=b a ABατ=b b αω=332τAB n ABa a =30tan所以 bv 20293433==ωα一、填空题（本题共4小题，每题5分，共20分）3图示折杆OAB 在铅垂面内绕轴O 作定轴转动，其OA 段和AB 段的长度均为l .已知某瞬时折杆上B 点的加速度大小为a a B =，方向沿BA 边，则该瞬时折杆的角速度大小为______，角加速度大小为______。
解：nB B B a a a +=τa a a B B 2360sin ==τa a a B n B 2160cos == 此外，ατOB Br a =2ωOB n B r a =解得：la23=αla 22=ω二、简单计算题（本题共3小题，第一小题8分，其余每小题6分，共20分）O==BOO,O OAAOBOABO//R三、计算题（本题15分）图示平面机构。