高一物理内容

1 高一物理上期期末复习专题 基本知识复习要点概述 高一物理上期期末复习专题 基本知识复习要点概述 一 力的概念一 力的概念 力是物体对物体的作用 力作用于物体可以使受力物体形状发生改变 可以使受力物 体运动状态 速度 发生改变 对于抽象的力的概念 通常可以用图示的方法使之形象化 以有向线段表示抽象的力 在研究与力相关的物理现象时 应该把握住力的如下基本特性 1 物质性 由于力是物体对物体的作用 所以力是不能脱离物体而独立存在的 任意 一个力必然与两个物体密切相关 一个是其施力物体 另一个是其受力物体 2 相互性 力的作用总是相互的 物体 A 施力于物体 B 的同时 物体 B 也必将施力于 物体 A 而两个物体间相互作用的这一对力总是满足大小相等 方向相反 作用点共线 分别作用于两个物体上 同时产生 同种性质等关系 3 矢量性 力不仅有大小 而且有方向 在相关的运算中所遵从的是平行四边形定则 也就是说 力是矢量 4 瞬时性 力作用于物体必产生一定的效果 力的瞬时性特征 指的是力与其作用效 果在同一瞬间产生的 5 独立性 力的作用效果是表现在受力物体上的 形状变化 或 速度变化 而对 于某一个确定的受力物体而言 它除了受到某个力作用外 可能还会受到其他力的作用 力的独立性特征指的是某个力的作用效果与其他力是否存在无关 只由该力的三要素来决 定 二 力的分类二 力的分类 1 按性质分 重力 弹力 摩擦力 分子力 电场力 磁场力 按现代物理学理论 物体间的 相互作用分四类 长程相互作用有引力相互作用 电磁相互作用 短程相互作用有强相互 作用和弱相互作用 宏观物体间只存在前两种相互作用 2 按效果分 压力 支持力 拉力 动力 阻力 3 按产生条件分 2 非接触力 接触力 三 力三 力 1 弹力的概念 发生弹性形变的物体 会对跟它接触并使它发生形变的另一物体产生 力的作用 这种作用力叫做弹力 2 弹力的产生条件是 两个物体直接接触 并发生弹性形变 3 弹力的方向 压力 支持力的方向总是垂直于接触面 绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向 杆对物体的弹力不一定沿杆的方向 如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态 则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向 4 弹力的大小 对有明显形变的弹簧 橡皮条等物体 弹力的大小可以由胡克定律计 算 对没有明显形变的物体 如桌面 绳子等物体 弹力大小由物体的受力情况和运动情 况共同决定 胡克定律可表示为 在弹性限度内 还可以表示成 即弹簧 弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比 硬 弹簧 是指弹簧的值大 同样的力作用下形变量小 一根弹簧剪断成两根后 每根的劲度k都比原来的劲度大 两根弹簧串联后总劲度 变小 两根弹簧并联后 总劲度变大 四 摩擦力四 摩擦力 1 摩擦力的概念 相互接触且发生形变的粗糙物体间 有相对运动 或相对运动趋势 时 在接触面上所受的阻碍相对运动 或相对运动趋势 的力 2 摩擦力产生条件为 两物体直接接触 相互挤压 接触面粗糙 有相对运动或相对 运动的趋势 这四个条件缺一不可 两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件 没有弹力不可能有摩擦力 3 滑动摩擦力大小 3 在接触力中 必须先分析弹力 再分析摩擦力 只有滑动摩擦力才能用公式 其中的表示正压力 不一定等于重力 4 静摩擦力大小 必须明确 静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律计算 只有当静摩擦力达到 最大值时 其最大值一般可认为等于滑动摩擦力 既 静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定 其可能的取值范围是 5 摩擦力方向 摩擦力方向和物体间相对运动 或相对运动趋势 的方向相反 摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度 通常情况下摩擦力方向可能和物 体运动方向相同 作为动力 可能和物体运动方向相反 作为阻力 可能和物体速度 方向垂直 作为匀速圆周运动的向心力 下学期将学到 在特殊情况下 可能成任意角 度 五 五 力的合成与分解力的合成与分解 1 矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则 可简化成三角形定则 平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法 一个矢量 合矢量 的作用效果和另 外几个矢量 分矢量 共同作用的效果相同 就可以用这一个矢量代替那几个矢量 也可 以用那几个矢量代替这一个矢量 而不改变原来的作用效果 由三角形定则还可以得到一个有用的推论 如果 n 个力首尾相接组成一个封闭多边形 则这 n 个力的合力为零 在分析同一个问题时 合矢量和分矢量不能同时使用 也就是说 在分析问题时 考 虑了合矢量就不能再考虑分矢量 考虑了分矢量就不能再考虑合矢量 矢量的合成分解 一定要认真作图 在用平行四边形定则时 分矢量和合矢量要画成 带箭头的实线 平行四边形的另外两个边必须画成虚线 如图 1 所示 4 各个矢量的大小和方向一定要画得合理 在应用正交分解时 两个分矢量和合矢量的夹角一定要分清哪个是大锐角 哪个是小 锐角 不可随意画成 45 当题目规定为 45 时除外 六 物体的受力分析六 物体的受力分析 1 明确研究对象 在进行受力分析时 研究对象可以是某一个物体 也可以是保持相对静止的若干个物 体 在解决比较复杂的问题时 灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决 研究对 象确定以后 只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力 既研究对象所受的外力 而不分析研究对象施予外界的力 2 按顺序找力 必须是先场力 重力 电场力 磁场力 后接触力 接触力中必须先弹力 后摩擦 力 只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力 3 只画性质力 不画效果力 画受力图时 只能按力的性质分类画力 不能按作用效果 拉力 压力 向心力等 画力 否则将出现重复 4 需要合成或分解时 必须画出相应的平行四边形 或三角形 在解同一个问题时 分析了合力就不能再分析分力 分析了分力就不能再分析合力 千万不可重复 七 七 共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡 1 共点力 几个力作用于物体的同一点 或它们的作用线交于同一点 该点不一定在 物体上 这几个力叫共点力 2 共点力的平衡条件是 合力为零 3 判定定理 物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡 则这三个力必为共点力 表示这三个力的矢量首尾相接 恰能组成一个封闭三角形 5 4 解题途径 当物体在两个共点力作用下平衡时 这两个力一定等值反向 当物体在三个共点力作 用下平衡时 往往采用平行四边形定则或三角形定则 当物体在四个或四个以上共点力作 用下平衡时 往往采用正交分解法 八 描述运动的基本概念八 描述运动的基本概念 1 质点 用来代替物体的有质量的点 当物体的大小 形状对所研究的问题的影响 可以忽略时 物体可作为质点 2 位移 描写物体位置变化的物理量 即由物体初位置指向末位置的有向线段 2 速度 描述运动快慢的物理量 是位移对时间的变化率 3 加速度 描述速度变化快慢的物理量 是速度对时间的变化率 九 匀变速直线运动公式九 匀变速直线运动公式 1 常用公式有以下四个 以上四个公式中共有五个物理量 这五个物理量中只有三个 是独立的 可以任意选定 只要其中三个物理量确定之后 另外两个就唯一确定了 每个 公式中只有其中的四个物理量 当已知某三个而要求另一个时 往往选定一个公式就可以 了 如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等 那么另外的两个物理量也一定对应 相等 6 以上五个物理量中 除时间 外 均为矢量 一般以的方向为正 方向 以时刻的位移为零 这时 t和 的正负就都有了确定的物理意义 2 匀变速直线运动中几个常用的结论 即任意相邻相等时间内的位移之差相等 可以推广到 某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度 某段位移的中间位置的即时速度公式 不等于该段位移内的平均速度 可以证明 无论匀加速还是匀减速 都有 3 初速度为零 或末速度为零 的匀变速直线运动 做匀变速直线运动的物体 如果初速度为零 或者末速度为零 那么公式都可简化为 以上各式都是单项式 因此可以方便地找到各物理量间的比例关系 4 初速为零的匀变速直线运动 前 1 秒 前 2 秒 前 3 秒 内的位移之比为 1 4 9 第 1 秒 第 2 秒 第 3 秒 内的位移之比为 1 3 5 前 1 米 前 2 米 前 3 米 所用的时间之比为 1 第 1 米 第 2 米 第 3 米 所用的时间之比为 1 7 对末速为零的匀变速直线运动 倒过来可以相应的运用这些规律 十 运动图象十 运动图象 1 s t图象 能读出s t v 的信息 斜率表示速度 2 v t图象 能读出s t v a的信息 斜率表示加速度 曲线下的面积表示位移 可见v t图象提供的信息最多 应用也最广 十一 牛顿第一定律十一 牛顿第一定律 1 牛顿第一定律导出了力的概念 力是改变物体运动状态的原因 运动状态指物体的速度 又根据加速度定义 有速度变化就一定有加速度 所以可以说 力是使物体产生加速度的原因 不 能说 力是产生速度的原因 力是维持速度的原因 也不能说 力是改变加速度的 原因 2 牛顿第一定律导出了惯性的概念 一切物体都有保持原有运动状态的性质 这就是惯性 惯性反映了物体运动状态改变 的难易程度 惯性大的物体运动状态不容易改变 质量是物体惯性大小的量度 3 牛顿第一定律描述的是理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态 而不受外力的物体是不存在的 物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的 所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二 定律在时的特例 十二 牛顿第三定律十二 牛顿第三定律 1 区分一对作用力反作用力和一对平衡力 8 一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有 大小相等 方向相反 作用在同一条 直线上 不同点有 作用力反作用力作用在两个不同物体上 而平衡力作用在同一个物体 上 作用力反作用力一定是同种性质的力 而平衡力可能是不同性质的力 作用力反作用 力一定是同时产生同时消失的 而平衡力中的一个消失后 另一个可能仍然存在 十三 牛顿第二定律十三 牛顿第二定律 1 定律的表述 物体的加速度跟所受的外力的合力成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向跟合 力的方向相同 既 其中的和 必须相对应 特别要注意表述的第三句话 因为力和加速度都是矢量 它们的关系除了数量大小的关系外 还有方向之间的关系 明 确力和加速度方向 也是正确列出方程的重要环节 若F为物体受的合外力 那么a表示物体的实际加速度 若F为物体受的某一个方向 上的所有力的合力 那么a表示物体在该方向上的分加速度 若F为物体受的若干力中的 某一个力 那么a仅表示该力产生的加速度 不是物体的实际加速度 2 牛顿第二定律确立了力和运动的关系 牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系 联系物体的受力情 况和运动情况的桥梁或纽带的是加速度 3 应用牛顿第二定律解题的步骤 明确研究对象 可以以某一个物体为对象 也可以以几个物体组成的质点组为对象 设每个质点的质量为 对应的加速度为 则有 对这个结论可以这样理解 先分别以质点组中的 每个物体为研究对象用牛顿第二定律 将 以上各式等号左 右分别相加 其中左边所有力中 凡属于系统内力的 总是成对出现并 且大小相等方向相反的 其矢量和必为零 所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之 和 即合外力 对研究对象进行受力分析 同时还应该分析研究对象的运动情况 包括速度 加速 度 并把速度 加速度的方向在受力图旁边画出来 若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动 一般用平行四边形定则 或三角 形定则 解题 若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动 一般用正交分解 法解题 注意灵活选取坐标轴的方向 既可以分解力 也可以分解加速度 9 当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时 那就必须分阶段进行受力分 析 分阶段列方程求解 解题要养成良好的习惯 只要严格按照以上步骤解题 同时认真画出受力分析图 标 出运动情况 那么问题都能迎刃而解 10 高一物理上期期末复习专题 运动学的基本概念辨析 高一物理上期期末复习专题 运动学的基本概念辨析 学好物理 重在理解 理解物理概念 要搞清知识的来龙去脉 弄清其实质 掌握其 确切含义 这样才能辨别物理概念的似是而非的说法 而不仅仅是记住几个条文 例如对 质点概念 单单记住质点的定义是不够的 重要的是领会其实质 学会物理学的研究方法 即理想模型法 现就几组易混淆基本概念辨析如下 一 时刻和时间一 时刻和时间 时刻指的是某一瞬时 在时间轴上用一个点表示 如第 2 秒末 第 5 秒初等均为时刻 对应的是位置 速度等状态量 时间是两时刻间的间隔 在时间轴上用一段线段来表示 如 4 秒内 0 4s 末 第 4 秒内 3s 末 4s 末 等均为时间 对应的是位移 路程 平 均速度等过程量 如反映火车等进出车站时刻的表叫 列车时刻表 不能称为 列车时 间表 而反映我们学习 休息的作息表叫 作息时间表 不能称为 作息时刻表 例例 1 1 第四次提速后 出现了 星级列车 从其中的 T14 次列车时刻表可知 列车在 蚌埠到济南区间段运行过程中的平匀速率为 km h T14 次列车时刻表 停靠站到达时刻开车时刻里程 km 上海 18 00 0 蚌埠22 2622 34 484 济南03 1303 21 966 北京08 00 1643 解析 解析 由 T14 次列车时刻表可知 蚌埠到济南区间段运行时间为 路程为 则平均速率 二 位移 路程和距离二 位移 路程和距离 位移是描述质点位置变化的物理量 是矢量 既有大小又有方向 是由初位置指向末 位置的有向线段 位移的大小等于质点始末两位置间的距离 与具体运动的路径无关 位 移的方向则由初位置指向末位置 在规定正方向的情况下 与正方向相同的位移为正位移 反之为负位移 路程是质点运动轨迹的长度 是标量 只有大小 一般情况下 路程不等于位移的大 小 如质点沿曲线 ABC 从 A 到 C 路程是曲线 ABC 的长度 而位移大小是线段 AC 的长度 如图 1 甲所示 同样 质点沿直线从 A 点到 C 点 又从 C 点折回 B 点 质点通过和路程是 11 线段 AC 和长度加 CB 的长度 而质点的位移大小是线段 AB 的长度 方向由 A 指向 B 如图 1 乙所示 只有在质点做单向直线运动时 位移的大小才等于路程 否则 路程总是大于 位移的大小 距离是两点间直线的长度 显然 距离就是两点间位移的大小 例例 2 2 如图 2 所示 垒球场的内场是一个边长为的正方形 它的四个角分别设本垒 和一 二 三垒 一位击球运动员 由本垒经过一垒 再经过二垒直跑到三垒 他运动的 路程为 位移大小为 解析 解析 击球员所走过的路程为三倍边长 即 击球员的位移大小即为 从本垒指向三垒这条有向线段的长 即 三 速度和速率三 速度和速率 速度是表示物体运动快慢和方向的物理量 它等于位移跟发生这段位移所用时间 的 比值 公式为 是矢量 在变速运动中 随或的选取的不同而不同 这 一比值反映了平均速度 只能粗略地描述物体的运动情况 方向为这段时间内的位移方向 对于变速运动的物体 我们在它通过的某一位置附近选取一段很小的位移 只要足 够小 即通过该段小位移所用的时间足够短 使的比值在这段小位移上不再发生 变化 那么这段小位移上的平均速度 就是物体通过该位置的瞬时速度 即时 12 在匀速运动中 由于速度不变 即不变 所以是平均速度 也是各个 时刻的瞬时速度 平均速率是路程和时间的比值 是标量 仅能粗略地描述物体运动的快慢而不能描述 物体运动的方向 只有在无往复的直线运动中 平均速度的大小才等于平均速率 对于有 往复的直线运动和一切曲线运动 平均速度的大小均小于平均速率 瞬时速率精确描述物 体通过某位置或在某时刻的运动快慢 实质是瞬时速度的大小 例例 3 3 如图 3 所示 一质点沿半径为的圆周自 A 点出发 逆时针运动 运 动圆周到达 B 点 求质点的位移 路程 平均速度大小和平均速率 解析 解析 质点的位移是由 A 点指向 B 点的有向线段 位移大小为线段 AB 的长度 由图中 几何关系可知 位移方向由 A 指向 B 质点的路程为质点绕圆周的轨迹长度 则路程 均速度大小 方向由 A 指向 B 平均速率为 四 速度 速度变化和加速度四 速度 速度变化和加速度 速度的变化 描述速度变化的大小和方向 是矢量 当和同向时速 度增大 反之减小 13 加速度 是描述速度变化快慢与变化方向的物理量 是矢量 它与速度的变 化率 速度变化的快慢是同一个意思 当与同向时 增大 当与反向时 减小 速度 速度变化和加速度是不同的物理量 它们之间不存在因果关系的 例例 4 4 下列描述的运动中 可能的有 A 速度变化很大 加速度很小 B 速度变化方向为正 加速度方向为负 C 速度变化越来越快 加速度越来越小 D 速度越来越大 加速度越来越小 解析 解析 由得 尽管很小 只要足够长 可以很大 则 A 可能 加速度方向与速度变化的方向一定相同 则 B 不可能 加速度描述的是速度变化的快慢 速度变化快 加速度一定大 则 C 不可能 只要与同向 不管是变大还是变小 其速度都是越来越大 故 D 可能 所以答案为 AD 14 高一物理上期期末复习专题 匀变速直线运动问题的解法探析 高一物理上期期末复习专题 匀变速直线运动问题的解法探析 匀变速直线运动是运动学的核心内容 与现实生活联系紧密 几乎年年高考中都有考 查 近几年的命题趋向是 运用运动学基本公式及推论解决日常生活的实际问题 求解运 动学问题 公式 方法途径较多 因此在平时学习过程中 要注重各种解题方法培养 认 真审题 抓住给定条件的特征 找到最佳解决途径 一 一般公式法一 一般公式法 一般公式法指速度 位移和速度关系三式 它们都是矢量式 使用时注意方向性 一 般以的方向为正向 其余与正方向相同者为正 与之相反者取负 例例 1 1 汽球下挂一重物 以匀速上升 当到达离地高处时悬挂重 物的绳子突然断裂 那么重物经多长时间落到地面 落地时速度多大 空气阻力不计 取 解析 解析 从绳子断裂开始计时 经时间 后物体落至抛出点下方 规定初速度方向为正 方向 则物体在时间 内的位移 由位移公式得 代入数值整理得 解得 不合题意舍去 重物落地速度为 其负号表示方向向下 与初速度方向相 反 二 平均速度法二 平均速度法 在匀变速直线运动中 平均速度有如下特点 为中间时 刻的瞬时速度 在解题时若能灵活运用 不但简便易行 而且省时 准确 能大大提高解 题的速度和效率 15 例例 2 2 用长为的绳两端分别系一石块 使上端与桥面平 让石块自由下落 听到水声 间隔为 求桥面离水面的高度 解析 解析 一般解法用位移公式列方程求解 计算量大 仔细分析可知 上端石块在通过 落水前位移时间为 则上端石块在落水前时间内的平均速度为 为这段时间中间时刻的瞬时速度 为上端石块速度达到所需时间 则上端石块下落到水面的总时间为 设桥高为 由位移公式得 解得 三 逆向思维法三 逆向思维法 把运动过程的 末态 作为 初态 的反向研究问题的方法 一般用于末态已知的情 况 例例 3 3 物体以的加速度做匀减速直线运动至停止 求物体在停止运动前第 4s 内的 位移 解析 解析 本题按匀减速直线运动的思路去解 未知量较多 不好下手 但用逆向思维法 把它看作的匀加速运动 求第 4s 内的位移 问题就很简单了 第 1s 内的位移 因为初速度为零的匀加速直线运动在连续相等的时间内的位移比等于连续奇数比 即 16 则 四 图象法四 图象法 应用图象 可把较复杂的问题转变为简单的数学问题解决 尤其是用图象定性分析 可避开繁杂的计算 快速找出答案 例例 4 4 一个小球以的初速度竖直向上抛出 然后每隔时间 以同样 速度竖直上抛一个个小球 不计空气阻力 且小球在升降过程中不发生碰撞 试求第一个 小球在空中能与几个小球相遇 解析 解析 由竖直上抛运动位移公式知 竖直上抛运动位移 时间图象是一 条抛物线 小球在空中的运动时间为 定性地画出图象 如图 1 所示 图象中各图线的相交点表示位移相等 即为两球 相遇点 根据各球图象的交点 可以看出 第一个小球在空中能与 3 个小球相遇 二 巧选参考系法二 巧选参考系法 物体的运动是相对一定的参考系而言的 研究地面上物体的运动常以地面为参考系 有时为了研究问题方便 也可以巧妙地选用其他物体做参考系 甚至在分析某些较为复杂 的问题时 为了求解简洁 还需灵活地转换参考系 17 例例 5 5 一辆汽车在十字路口等候绿灯 当绿灯亮时汽车以的加速度开始行驶 恰 在这时一辆自行车以的速度匀速驶来 从后边超过汽车 试求汽车从路口开动后在 追上自行车之前两车相距最远的距离是多少 解析 解析 选匀速运动的自行车为参考系 则从运动开始到相距最远这段时间内 汽车相 对自行车的各个物理量为 初速 末速 加速度 所以相距最远 负号表示汽车落后 六 归纳法与演绎法六 归纳法与演绎法 从某些个别物理现象或特殊物理过程出发 可以推论出具有普遍意义的一般结论 这 种从个别到一般 从特殊到普遍的逻辑推理方式叫归纳法 与归纳法的思想程序相反 从 某个具有普遍意义的一般性结论出发 也可以推论出某一个别的物理现象或特殊的物理过 程 这种从一般到个别 从普遍到一般的推理方式叫做演绎法 归纳法与演绎法的交叉应 用 是我们解决问题的常用思维方法 例例 6 6 一弹性小球自高处自由下落 当它与水平桌面每碰撞一次后 速度减小到 碰前的 试计算小球从开始下落到停止运动所用的时间 解析 解析 每碰撞一次后小球均做竖直上抛运动 可分为上升和回落两个阶段 不计空气 阻力 这两段所用时间和行程相等 小球原来距桌面高度为 用表示 下落至桌 面时的速度应为 下落时间为 首先用演绎法 18 小球第一次和桌面碰撞后的速率 第一次碰撞后上升 回落需用时间 小球第二次和桌面碰撞后的速率 第二次碰撞后上升 回落需用时间 再用归纳法 依次类推可得 小球第次和桌面碰撞后上升 回落需用时间 所以小球从开始下落到经过次和桌面碰撞后静止所用总时间为 括号内为等比级数求和 首项 公比 因为 所以无穷递减等比 级数的和为 所以 19 高一物理上期期末复习专题 谈对牛顿运动定律的理解 高一物理上期期末复习专题 谈对牛顿运动定律的理解 牛顿运动定律是整个力学的精华 它贯穿了整个物理学 在高中物理中占有非常重要 的位置 是每年高考的必考内容之一 是力学的基础 现将如何理解牛顿运动定律作以下 阐述 供同学们学习时参考 一 牛顿第一定律一 牛顿第一定律 1 内容 一切物体总保持静止或匀速直线运动状态 直到有外力迫使它改变这种状态 为止 2 理解要点 该定律定性地揭示了力与运动的关系 运动不需要力来维持 力是改变物体运动状 态的原因 即力是使物体产生加速度的原因 该定律说明了任何物体都有惯性 即物体都有维持原运动状态不变的性质 惯性是 物体的本质属性 质量是物体惯性大小的唯一量度 物体的质量越大 运动状态越难改变 物体的惯性也越大 惯性不是力 惯性是物体维持原运动状态不变的性质 而力是物体对 物体的作用 它们是两个不同的概念 由于不受力的物体是不存在的 所以牛顿第一定律不能用实验来验证 它是在大量 实验现象的基础上通过逻辑推理而发现的 不是实验定律 第一定律是第二定律的基础 不是第二定律的特例 第一定律定性的给出了力与运 动的关系 第二定律定量的给出了力与运动的关系 例例 1 1 一个劈形物 M 各面均光滑 放在固定的斜面上 上表面水平 在上表面上放一光 滑小球 m 劈形物从静止开始释放 则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 A 沿斜面向下的直线 B 竖直向下的直线 C 无规则曲线 20 D 抛物线 解析 解析 由于 M 与 m 间是光滑接触 故它们间无水平方向上的摩擦力 即 m 在水平方向 上的运动状态不会发生改变 在 m 的运动过程中 除其所受重力外 还受 M 对它向上的支 持力 两者共同作用使之在竖直方向上的运动状态发生改变 因此其运动轨迹是竖直向下 的直线 即选 B 例例 2 2 在地球赤道上的 A 处静止放置一个小物体 现在设想地球对小物体的引力突然消 失 则在数小时内 小物体相对于 A 点的地面来说 将 A 水平向东飞去 B 原地不动 物体对地面的压力消失 C 向上并逐渐偏西方飞去 D 向上并逐渐偏东方飞去 解析 解析 若地球对小物体的引力突然消失 小物体将不受力的作用 由于惯性将沿直线 AC 飞出 并做匀速直线运动 设经数小时运动到点 B 该时段内地面已转至 D 点 则地面 上 D 点 的观察者观察到 小物体将向上并偏西方向飞出 故选 C 例例 3 3 一水箱车内有 A B 二球用线拴在车内 当车以速度 V 匀速向右运动时 悬线均竖 直 则在车突然停止的过程中两悬线的偏离情况是 A A 左偏 B 右偏 B A 左偏 B 左偏 C A 右偏 B 右偏 D A 右偏 B 左偏 21 解析 解析 由于 A 被上顶板拉着 表明它比同体积的水重 B 被下顶板拉着 表明它比同 体积的水轻 则当车突然停止的过程中 AB 两球和水都有维持原运动状态的惯性 且质量越 大惯性也越大 因此 A 球由于惯性比同体积的水大而将水推开向右偏 B 球由于惯性比同 体积的水小而被水推击向左偏 因此正确答案应选择 D 二 牛顿第二定律二 牛顿第二定律 1 内容 物体的加速度跟它所受的合外力成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方 向与合外力的方向相同 2 理解要点 定律的公式形式为F ma 其中a是物体的加速度 m是物体的质量 F为物体所受 的合外力 这里 受是指研究对象的被动性 即只考虑周围物体对它的作用而不考虑它对 周围物体的反作用 合是指研究对象所受各力的整体效果 外是指系统以外物体对研究对 象的作用而不考虑系统内物体间的相互作用 例例 4 4 有一箱装得很满的土豆 以一定的初速度在动摩擦因数为 的水平地面上做匀减 速运动 不计其他外力及空气阻力 则中间一质量为 m 的土豆 A 受到其他土豆对它的作用 力大小应是 A mg B mg C mg D mg 解析 解析 由于整箱土豆在水平方向上匀减速直线运动 于是土豆 A 的加速度跟整箱土豆 的加速度相同 大小均为 g 故土豆 A 周围的土豆对它的作用力有两个作用效果 竖直 向上的分力使之与其所受的重力相平衡 水平方向分力产生加速度 g 故其他土豆对它 的作用力合力为 mg 所以选项 C 正确 22 定律的 五性 对应性 牛顿第二定律公式F ma中 F必须对应的是m所受的力 反之m必须是受力 F的物体的质量 运用定律时不可张冠李戴 例例 5 5 如图所示 质量为 M 的长木板放在光滑的水平地面上 今有一质量为 m 的小物体 以一定的初速度 V0从其左端滑上长木板 若设小物体与长木板间的动摩擦系数为 试求 小物体滑动过程中长木板的加速度 解析 解析 许多同学直接运用第二定律求出这个错误答案 其关键原因是没有理 解定律的对应性 以 M 为研究对象 在水平方向上只受摩擦力作用 大小为 mg 即 mg 对应 M 而非对应 M m 故其加速度为 矢量性 公式F ma是一个矢量方程 公式不仅表示了a与F的数量关系 也指明了a 与F的方向关系 加速度的方向总与合外力的方向相同 在一维情况下应用时应规定正方 向 凡与正方向相同的力或加速度均取正值 反之取负值 一般常取加速度的方向为正方 向 例例 6 6 质量为 m 的球从轻弹簧的正上方某一高处自由下落并压缩弹簧到最低点 试分析 小球从刚接触弹簧到最低点过程中的运动性质 解析 解析 球接触弹簧后 因有向下的速度由于惯性而继续下压缩弹簧 形变了的弹簧就 会产生向上的弹力 F kx 当 mg kx 时 小球所受的合外力向下 加速度向下 速度也向下 即做加速度逐渐减小的加速运动 直至 mg kx0时 a 0 速度达到最大值 尽管小球所受的 合外力为零 但速度不为零而继续向下运动压缩弹簧 然后有 mg kx 小球所受的合外力 向上 加速度向上 速度向下 即做加速度逐渐增加的减速运动 直到速度减为零时达最 低点 综上分析知 小球先做加速度逐渐减小的加速运动 后做加速度逐渐增加的减速运 动 瞬时性 力是产生加速度的原因 也就是说加速度与力之间存在即时直接的因果关系 被研究对象什么时刻受力 什么时刻产生加速度 什么时刻力消失 什么时刻加速度就等 23 于零 这称作加速度与力的关系的同时性 或称为瞬时性 即公式F ma中加速度和力的关 系是瞬时对应关系 a与F同时产生 同时变化 同时消失 例例 7 7 一条轻弹簧和一根细绳共同拉着一个质量为 m 的小球 平衡时细绳水平 弹簧与 竖直方向的夹角为 求在突然剪断细绳的瞬间 小球的加速度 解析 解析 剪断前小球受重力 细绳的张力和弹簧的弹力而平衡 由平衡条件知细线的拉 力为 T mgtan 在细绳被剪断时 因弹簧的形变尚未来得及改变 故弹簧的弹力不变 只是细绳的张力突然消失 因此小球所受合力的大小变为 mgtan 于是小球加速度的大 小为 a gtan 方向水平向右 独立性 作用在物体上的每一个力都将独立地产生各自的加速度 合外力产生的加速 度即是这些加速度的矢量和 例例 8 8 若 F1独立作用于物体产生加速度 a1 2m s2 若 F2独立作用于物体产生加速度 a2 4m s2 则 F1 F2共同作用于该物体时产生的加速度可能是 A 2m s2 B 4m s2 C 6m s2 D 8m s2 解析 解析 根据力的独立作用原理 F1 F2共同作用于该物体时 分别使物体产生加速度 a1 2m s2 a2 4m s2而互不影响 但由于 a1 a2方向关系方向未知 所以合加速度 a 值范 围是 2m s2 a 6m s2 所以选项为 ABC 相对性 利用F ma求解问题时 式中的a相对的参考系一定是惯性系 一般以大地为 参考系 若取的参考系本身有加速度 那么所得的结论将是错误的 例例 9 9 如图所示 质量为 M 的斜面 倾角为 放在光滑水平面上 斜面上放有质量为 m 的物体 斜面光滑 当物体 m 沿斜面下滑时 求 M 对 m 的正压力 24 解析 解析 有的同学误选加速运动的 M 为参考系 考虑到物体沿垂直于斜面的方向上没有 加速度而得出 N mgcos 这一错误结果 若设 M 的加速度为 a1 m 相对于 M 的加速度的两 个分量为 ax和 ay 以地面为参考系对 m 有 mg Ncos may和 Nsin m ax a1 成立 对 M 有 Nsin Ma1成立 且 解得 三 牛顿第三三 牛顿第三定律定律 1 内容 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等 方向相反 作用在一条直 线上 用公式表示为 2 对定律的理解要点 作用力与反作用力 力的作用总是相互的 换言之 发生相互作用的物体其间的作用力总是成对出现的 我们把成对出现的作用力中的一个叫作用力 另一个就叫反作用力 它们俩是结伴而行的 一方的存在是另一方存在的前提和基础 作用力与反作用力之间的区别与联系 关于作用力与反作用力 要掌握它们之间 三个相同和两个不相同 三个相同指作 用力与反作用力大小相同 力的性质相同 力的出现与消失的时间及变化情况相同 两个 不同指作用力与反作用力的方向相反 施力物体和受力物体不同 作用力 反作用力与一对平衡力的区别 从受力物体上看 作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上 而平衡力作用在 同一物体上 即受力物体是同一个物体 从力的性质上看 作用力与反作用力属于同一性质的两个力 而一对平衡力可以是性 质不同的力 从力的作用效果上看 作用力与反作用力对物体的作用效果不能相互抵消 它们对不 同的物体产生不同的效果 而一对平衡力对物体的作用效果使物体保持平衡状态 25 从力的相互关系看 作用力与反作用力同时出现 同时消失 同时发生变化 作用力 与反作用力相互制约 而一对平衡力是彼此独立的两个力 理解时要防止两个错误 A 一个力的反作用力跟一个力的平衡力是两个不同的概念 不能把一个力的 平衡力 认为是该力的 反作用力 如放在桌面上的物体受桌面的支持力是物体所受重力的平衡 力 但不是重力的 反作用力 B 压力和重力是不同的 物体放在水平桌面上 物体对桌面有一压力 其方向向下 有人认为重力就是压力 这是错误的 重力是地球吸引而产生的 压力是物体与桌面相互 作用引起物体发生弹性形变而产生的 两者是有本质区别的 计算压力时 一些人就认为 压力的数值等于物体所受重力的数值 这只是在特殊情况下才成立的 而压力永远与其反 作用力 支持力 的大小相等 这是普遍规律 3 应用 牛顿第三定律既可单独考查又可与其他知识联合考查 在实际应用中 往往把第二和 第三定律综合运用 当计算某个力的已知条件太少时 通常用第三定律转换研究对象 先 求其反作用力 再求其作用力就较简便 例例 1010 跳高运动员从地面起跳的瞬间 下列说法中正确的是 A 运动员给地面的压力大于运动员受到的重力 B 地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力 C 地面给运动员的支持力大于运动员对地面的压力 D 地面给运动员的支持力等于运动员对地面的压力 解析 解析 地面给运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力 永远 大小相等 方向相反 作用在一条直线上 与运动员的运动状态无关 故 C 错 D 对 跳高 运动员从地面起跳的瞬间 必有向上的加速度 这是因为地面给运动员的支持力大于运动 员受到的重力 运动员所受合外力竖直向上的结果 即 B 正确 依据牛顿第三定律可知 选项 A 正确 故选 ABD 26 例例 1111 甲乙两队进行拔河比赛 结果甲队获胜 则在比赛过程中 A 甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力 B 甲队拉绳子的力等于绳子拉甲队的力 C 甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力 D 甲乙两队与地面间的摩擦力大小相等 方向相反 解析 解析 对甲乙两队进行受力分析可画出其受力图如右图所示 若以两队整体为研究对 象 水平方向上的外力就是地面给两队的摩擦力 只有在地面给甲队的摩擦力大于地面给 乙队的摩擦力时甲队才能获胜 即 C 对 D 错 以绳子为对象 整体向甲运动 相当于有向 甲方向上的加速度 故甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力 若是轻绳则二拉力相等 实 际的绳子有质量 即 A 对 其中甲队拉绳子的力与绳子拉甲队的力是一对作用力反作用 力 两者一定是大小相等方向相反的 即 B 也对 故选 ABC 例例 1212 日常生活中打鸡蛋时总是用鸡蛋与较硬物体的一条棱相碰 将鸡蛋打碎 而高 级厨师在打鸡蛋时 总是用一个鸡蛋去打击另一个鸡蛋 假若两鸡蛋的抗破强度是相同的 那么出现的现象应该是 A 主动打击的鸡蛋破 B 被打击的鸡蛋破 C 两个鸡蛋同时破 D 无法确定哪个鸡蛋破 解析 解析 如图所示甲所示 假设右侧的鸡蛋以一定的速度 V 向左运动并与另一鸡蛋相碰 则它们间必存在相互作用的一对作用力和反作用力 对左侧鸡蛋而言 它在右侧鸡蛋的打 击下受到一个向左的作用力 若该力大于其抗破强度 就会被击破 而右侧的鸡蛋 由于整体向左运动 受到打击而突然停下时 其中的液体蛋清由于惯性而继续向左运动 给蛋壁一个向左的作用力 F 同时左侧蛋壳还给它一个向右的撞击力 N 如图乙所示 由于 N 和 F 两个力的方向相反 其合力就较小 当合力小于鸡蛋的抗破强度时就完好不碎 故 在作用力不是太大的情况下应选 B 答案 27 28 高一物理上期期末复习专题 牛顿运动定律应用中的思维方法 高一物理上期期末复习专题 牛顿运动定律应用中的思维方法 牛顿运动定律的应用问题 知识综合性强 能力要求高 是高中物理的核心内容之一 穿插其中的研究问题的基本思维方法 如研究对象的选取法 受力分析的处理法及物理情 景分析法等 将贯穿于整个物理学中 是我们今后学习物理学的基础 应注意掌握并灵活 运用 一 研究对象的选取方法一 研究对象的选取方法 1 整体法 把一组加速度相同的连接体作为整体看待 由于中的是合外力 连接体中 的作用力是内力 在列式时不予考虑而简化了受力情况 2 隔离法 把连接体中的某一部分从整体中隔离出来进行研究的方法 其他部分对其作用力变成 外力 常在求连接体间的作用力时用隔离法 在实际解题过程中整体法和隔离法经常交替使用 一般是选用整体法求加速度 再用 隔离法求物体间的相互作用力 例例 1 1 如图 1 所示 某长方形物体被锯成 A B C 三块 然后再拼在一起 放在光滑的 水平面上 各块质量分别为 现以的水平推力沿对 称轴方向推 C 使 A B C 三块保持矩形整体沿力的方向平动 在运动过程中 C 对 A 作用 的摩擦力大小为 A 10N B 2 17N C 2 5N D 1 25N 解析 解析 本题单独用整体法或隔离法都不能最终解决问题 必须两者结合起来 以 A B C 三块为研究对象 求出整体的加速度 29 隔离 A A 在水平方向受到 C 的弹力 N 和摩擦力f两个力作用 如图 2 所示 由图 1 1 易知 二 物体受力分析的处理法二 物体受力分析的处理法 1 合成法 若物体只受两个力作用而产生加速度时 应用力的合成法较简单 合外力的方向就是 加速度方向 解题时只要知道合外力的方向 就可以知道加速度的方向 反之亦然 解题 时要准确画出力的