北京教育学院东城分院王钢谈高考物理专题复习课件.ppt

道可道 谈2008高考物理专题复习 北京教育学院东城分院王钢 道可道 道 道理 规律可 可以 能够道 理解 掌握 物理 物 物质理 规律 力与运动 力 贯穿整个物理学的一条重要主线运动 物理学研究的主要内容之一 力 力 加速度的原因力的分类 场力 万有引力 电场力 磁场力 弹力 摩擦力 分子力 核力等力的性质 相互性 作用力与反作用力具有同时性 矢量性 力不仅具有大小而且有方向 运算遵守平行四边形定则 作用的瞬时性 牛顿第二定律 对时间和空间的积累性 动能定理和动量定理 及作用的独立性等 运动 马克思 运动是绝对的 静止是相对的运动 匀速运动 匀变速直线运动 匀变速曲线运动 平抛运动 匀速圆周运动 简谐运动等 动力学三大定律之一 牛顿第一定律 亦称惯性定律 在作用力为零的情况下 物体保持静止状态或者匀速直线运动状态 主要应用 1 通过受力分析确定物体的受力为零 保持原来运动状态 2 由运动状态的性质确定物体受力 运动学三大定律之二 牛顿第二定律 加速度定律 物体运动的加速度与其所受力成正比 与其质量成反比 核心定律 力和运动的核心是二者的联系 而定理二给出了简单的联系式 运动学三大定律之三 牛顿第三定律 作用力与反作用力是大小相等 方向相反 应用方向 力的作用是相互的 只要知道其中一个 我们就可以确定另外一个 在受力分析中非常有用 力学问题的三个基本观点 力的观点动量的观点能量的观点 三大定律的应用例解 例1 一颗人造卫星以初速度v发射后 可绕地球做匀速圆周运动 若使发射速度为2v 则该卫星可能 bd 绕地球做匀速圆周运动不绕地球运动 成为太阳系的人造行星绕地球运动 轨道变为椭圆挣脱太阳引力的束缚 飞到太阳系以外的空间 例2 一质点在某段时间内做曲线运动 则在这段时间内 b 速度一定在不断地改变 加速度也一定在不断地改变速度一定在不断地改变 加速度可以不变速度可以不变 加速度一定不断地改变速度可以不变 加速度也可以不变 例3 一列简谐横波沿x传播 某时刻的波形图线如图中a所示 若从此时刻开始计时 即t 0 那么图b中所示的图线是表示a b c d哪个质点的振动图线 bd a 当波沿x轴正方向传播时 表示a质点的振动图线b 当波沿x轴正方向传播时 表示b质点的振动图线c 当波沿x轴负方向传播时 表示c质点的振动图线d 当波沿x轴负方向传播时 表示d质点的振动图线 典型的力与运动的关系 动力学分析原则 以静制动通过已知表示未知通过常量表示变量 动力学问题的一般思路和步骤 领会问题的情景 在问题给出的信息中 提取有用信息 构建出正确的物理模型 合理选择研究对象 分析研究对象的受力情况和运动情况 正确建立坐标系 运用牛顿运动定律和运动学的规律列式求解 例解 举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目 就 抓举 而言 其技术动作可分为预备 提杠铃 发力 下蹲支撑 起立 放下杠铃等六个步骤 图1所示照片表示了其中的几个状态 现测得轮子在照片中的直径为1 0cm 已知运动员所举杠铃的直径是45cm 质量为150kg 运动员从发力到支撑历时0 8s 试估测该过程中杠铃被举起的高度 估算这个过程中杠铃向上运动的最大速度 若将运动员发力时的作用力简化成恒力 则该恒力有多大 图示 点拨 题目描述的举重的实际情景 要把它理想化为典型的物理情景 抓举中 举起杠铃是分两个阶段完成的 从发力到支撑是第一阶段 举起一部分高度 该过程中 先对杠铃施加一个力 发力 使杠铃作加速运动 当杠铃有一定速度后 人下蹲 翻腕 实现支撑 在人下蹲 翻腕时 可以认为运动员对杠铃没有提升的作用力 这段时间杠铃是凭借这已经获得的速度在减速上升 最好的动作配合是 杠铃减速上升 人下蹲 当杠铃的速度减为零时 人的相关部位恰好到达杠铃的下方完成支撑的动作 因此从发力到支撑的0 8s内 杠铃先作加速运动 当作匀加速 然后作减速运动到速度为零 视为匀减速 这就是杠铃运动的物理模型 理科综合中的物理 力学内部知识的综合力学与电学的综合力学与光学的综合力学与原子物理学的综合力学与生物学的综合 力学内部知识的综合 牛顿运动定律及运动学公式 动量定理及动量守恒定律 动能定理及机械能守恒定律是力学的核心内容 也是解决力学问题的三条基本途径运动和力的关系是力学的中心问题 例解 如图1所示 在光滑地面上并放两个相同的木块 长度皆为 在左边的木块的左上端放一小金属块 它的质量和一个木块的质量相等 现令小金属块以初速度 开始向右滑动 金属块与木块间的动摩擦因数 取 求右边木块的最后速度 分析 若金属块最后停在左边的木块上 则两木块和金属块以相同的速度运动 设共同的速度为 表示金属块最后距左边木块的左端的距离 则 方法一 达共同速度 历时为 两木块移动距离为 金属块及两木块的加速度分别为 和b 由牛顿第二定律和运动学公式可得 b b b 方法二 由动量守恒及功能关系可得 以上两法代入数据均可解得 不合理 证明金属块最后不能停在左边的木块上 设金属块最后停在右边木块上距离左端为 处 令 和 表示两木块最后的速度 表示金属块到达左边木块右端时的速度 力学与热学的综合 压强是气体的状态参量之一 又是一个力学量 因此 以压强为桥梁 可构建气体状态变化的力 热综合问题 根据与气体相关联的物体 如活塞 气缸和液柱等 的不同运动状态可将气体的状态变化与物体平衡 匀变速直线运动 圆周运动 功和能甚至简谐运动等力学问题联系在一起 另外 分子动理论的有关内容 如布朗运动 分子间的相互作用力及分子力的功 气体压强的微观解释等 以及热和功的问题 也都要涉及力学知识 例解 两端封闭的均匀细玻璃管水平放置 管的正中央有一段长 的水银柱 其两侧的空气柱中的压强均为 现将玻璃直管旋至竖直位置 若欲使玻璃管中上 下两段空气柱的长度保持为 则玻璃管沿竖直方向做什么样的运动 设整个过程中 温度保持恒定 说明 本例涉及玻意耳定律和牛顿第二定律 求解时应注意两部分气体与水银柱间的联系和单位的统一 切不可将气体压强的厘米水银柱数值直接代入牛顿第二定律表达式进行计算 力学与电学的综合 带电物体在电场中的静止及在电场 磁场中的运动 通电导体在磁场中的静止和运动 这类问题除了应用电场 磁场和电磁感应等方面的知识外 还需要应用相应的力学规律 当电场是由连接在电路中的电容器产生时 当导体切割磁感线产生感应电动势而又形成闭合回路时 问题还可与恒定电流或交流电的知识联系在一起 力 电综合问题是历年高考的一个热点 正确分析物体的受力情况 是求解的关键 例解 如图3所示 两根相距为 的足够长的平行金属导轨位于水平的 o 平面内 一端接有阻值为 的电阻 在 的一侧存在沿竖直方向的非均匀磁场 磁感强度b随 的增大而增大 式中的 是一常量 一金属直杆与金属导轨垂直 可在导轨上滑动 当 时位于 处 速度为 方向沿 轴的正方向 在运动过程中 有一大小可调节的外力 作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定 大小为 方向沿 轴的负方向 设除外接的电阻r外 所有其他电阻都可以忽略 问 说明 本例涉及金属杆切割磁感线的电磁感应问题 电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用 因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起 要运用力学和电磁学的综合知识来解答 本例的解答便综合运用了运动学公式 牛顿第二定律 感应电动势 安培力计算及欧姆定律等知识 力学与光学的综合 物体和光具 如平面镜 透镜 的平移 旋转及振动 可将光路 成像和运动交织在一起 构成力学与几何光学的综合题 物理光学中有关光源的功率 物体对光能的吸收等问题 也常常涉及力学的功能概念 例解 如图4所示 临界角c为 的液面上有一点光源s发出一束光垂直入射到水平放置于液体中且距液面为 的平面镜m上 当平面镜m绕垂直过中心o的轴以角速度 做逆时针匀速转动时 观察者发现水面上有一光斑掠过 则观察者们观察到的光斑在水面上掠过的最大速度为多少 说明 本例涉及平面镜旋转 光的反射及全反射现象 需综合运用反射定律 速度的分解 线速度与角速度的关系等知识求解 确定光斑掠移速度的极值点及其与平面镜转动角速度间的关系 是求解本例的关键 力学与原子物理学的综合 原子物理学中也不乏与力学的综合问题 例如 氢原子核外电子的绕核运动 粒子的散射以及核反应中的动量守恒与能的转化和守恒 都是力学与原子物理学综合的典型问题 例解 云室处在磁感强度为b的匀强磁场中 一静止质量为m的原子核在云室中发生一次 衰变 粒子的质量为 电量为 其运动轨迹在与磁场垂直的平面内 现测得 粒子运动的轨道半径为 试求在衰变过程中的质量亏损 注 涉及物理问题时 亏损的质量可忽略不计 说明 本例涉及原子核在匀强磁场中的衰变 求解时需综合运用洛伦兹力计算式 牛顿第二定律 动量守恒定律和爱因斯坦质能方程等知识 力学与化学的综合 化学反应中固态或液态物质的质量发生变化 气态物质的压强发生变化 这些都将引起相关物体的运动状态发生改变 由此可将力学知识与化学知识揉合在一起 构成力学与化学的综合问题 另外 化学反应中的热量与做功问题也是与力学密切相关的 例解 一个气球中充满了 的 气球体积为 气球内放了一个内装 的小容器 小容器与气球本身重量忽略不计 在 0时刻放手 气球向上飘起 假设上升 后 小容器自动弹开放出 又过了 反应完毕 此时气球的速率为 方向向上 且在此 内 气球上升高度为 问过多久气球重新回到地面 气球内 的平均反应速率为多少 空气阻力不计 空气密度为 气球可自由收缩 说明 本例涉及气球的运动和 的反应 求解时需综合运用硫的自身氧化方程式 化学反应速率和运动学公式 牛顿第二定律等知识 力学与生物学的综合 生物学中亦有不少与力学相关的内容 如信号沿动物神经传播的速率及人的反应时间 人体运动的力学原理 运动与体能的消耗 航天过程对人体生理及作物育种与生长的影响等 都是力学与生物学综合的常见问题 例解 森林里一只 的小猴为逃避敌害 从地面竖直向上一跃抓住了离地面 的树枝 若小猴抓树枝时的速度恰好为零 在不考虑小猴身体高度的情况下 回答下列问题 1 小猴刚刚离开地面时的速度多大 2 小猴向上跳跃由骨骼肌收缩引起 骨骼肌收缩所消耗的能量由哪种物质直接提供 若骨骼肌收缩时能量的利用率为90 小猴向上跳跃时 至少要消耗多少克葡萄糖 说明 本例涉及小猴起跳时体能的消耗 需综合运用运动学公式 动能的计算及动物体内能量的转移等知识求解 解析 1 由匀变速运动速度与位移的关系式得 v0 5 6 m s 2 骨路肌收缩消耗的能量由三磷酸腺苷atp直接提供 小猴向上跳跃时的动能ek 三磷酸腺苷 atp 应提供能量e 174 2 j 而每摩尔葡萄糖完全氧化释放的能量有1255 kj 转移到atp 据此可计算出消耗葡萄糖物质的量 n 1 39 mol 从而消耗葡萄糖的质量m 180 1 39 10 4 0 025g本例综合运用运动学公式 动能的计算及动物体内生物中能量转移等知识求解 具有跨学科的 跨越式 信息读取 拼盘式解题的特点 在解这类题中 应注重抓学科 结合点 本题的 结合点 是动能的计算 命题趋势 力和运动