高中物理必修1---讲义

1 高中物理必修一高中物理必修一 第一部分 知识组成与结构 1 1 知识概要 1 运动的描述 质点 参考系和坐标系 速度 平均速度和瞬时速度 加速度 实验 用打点计时器测速度 打点计时器 2 匀变速直线运动 匀变速直线运动的速度 时间和速度与时间的关系 匀变速直线运动的位移和位移与时间的关系 匀变速直线运动的位移与速度的关系 自由落体运动 重力加速度 打点计时器 3 相互作用 认识力 力的作用效果理解力的三要素 重力 弹力 胡克定律 摩擦力 静摩擦力 动摩擦力 力的合成与分解 4 牛顿运动定律 牛顿第一定律 又叫惯性定律是牛顿物理学的基石 惯性 牛顿第二定律 核心 F ma 牛顿第三定律 作用力和反作用力 牛顿定律应用 共点力作用下物体的平衡 超重和失重 2 2 概念地图 力和运动 3 第二部分 运动的描述 一 知识点睛 1 参考系 描述一个物体的运动时 选来作为标准的的另外的物体 运动是绝对的 静止是相对的 一个物体是运动的还是静止的 都是相对于参考系在而言 的 参考系的选择是任意的 被选为参考系的物体 我们假定它是静止的 选择不同的物体作 为参考系 可能得出不同的结论 但选择时要使运动的描述尽量的简单 通常以地面为参考系 2 质点 定义 用来代替物体的有质量的点 质点是一种理想化的模型 是科学的抽象 物体可看做质点的条件 研究物体的运动时 物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略 且物体能否看成质点 要具体问题具体分析 物体可被看做质点的几种情况 1 平动的物体通常可视为质点 2 有转动但相对平动而言可以忽略时 也可以把物体视为质点 3 同一物体 有时可看成质点 有时不能 当物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略 时 不能把物体看做质点 反之 则可以 3 时间和时刻 时刻是指某一瞬间 用时间轴上的一个点来表示 它与状态量相对应 时间是指起始时刻 到终止时刻之间的间隔 用时间轴上的一段线段来表示 它与过程量相对应 4 位移和路程 位移用来描述质点位置的变化 是质点的由初位置指向末位置的有向线段 是矢量 路程是质点运动轨迹的长度 是标量 5 速度 用来描述质点运动快慢和方向的物理量 是矢量 1 平均速度 是位移与通过这段位移所用时间的比值 其定义式为 方向与位移的v x t 方向相同 平均速度对变速运动只能作粗略的描述 2 瞬时速度 是质点在某一时刻或通过某一位置的速度 瞬时速度简称速度 它可以精确变 速运动 瞬时速度的大小简称速率 它是一个标量 6 加速度 用量描述速度变化快慢的的物理量 其定义式为 t v a 加速度是矢量 其方向与速度的变化量方向相同 注意与速度的方向没有关系 大小由 两个因素决定 1 核心讲解 1 对质点的理解 质点者 有质量的点也 质点模型是高中物理提出的第一个理想模型 1 不能以物体的大小和形状为标准来判断物体是否可以看做质点 关键要看所研究问题的 性质 当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时 物体可视为质点 2 质点并不是质量很小的点 2 对标量与矢量的理解 定义 只有大小的量是标量 不仅有大小 而且有方向的量是矢量 说明 4 矢量之间的运算要遵循特殊的法则 矢量加法一般可用平行四边形法则 矢量和标量的乘积仍为矢量 标量没有方向 但是可以有正负 3 对位移 轨迹和路程的理解 质点位置随时间的变化规律是运动学的核心问题 区别位置和位移 区别位移和路程 位移是矢量 路程是标量 位移只与起点 终点和他们之间的方向有 关 与具体路径无关 不一定是运动轨迹 路程就是运动轨迹的度量 汽车的里程表显示汽车 走过的路程 路程不是位移的大小 4 对速度的理解 速率是标量 它不能反映物体的运动方向 而速度是矢量 既有大小 又有方向 另外 物体在运动过程中的各个时刻 或各个位置 的 速度一般是不同的 故它还具有瞬时性 当选取不同的参考系时 物体的速度一般也不同 故 它还具有相对性 速度的单位是米 秒 物体运动通过的实际路程与通过该路程所用的时间之比 叫做物体在该段时间内的平均速率 即 v v s s s0s0 t t t0t0 平均速度与平均速率 运动物体经过的位移和发生这段位移所用时间的比值 叫做物体在这段时间内的平均速度 即 V S t S 位移 它是个矢量 而运动物体经过的路程和所用时间的比值叫做这段时间内的 平均速率 即 V S t S 指路程 它是个标量 平均速度和平均速率是从不同角度来描述物体在一段时间内运动快慢的 两者不仅有矢量与标 量的区分 就是大小也一般是不相同的 瞬时速度与瞬时速率 作变速运动的物体 在某一时刻 或某一位置 的速度 叫做瞬时速度 它是矢量 具有瞬 时的性质 能比较准确的反映物体的运动快慢 因而我们通常把瞬时速度的大小称为瞬时速 率 它是标量 5 对加速度的理解 1 定义 速度的变化量 v 与发生这一变化所用时间 t 的比值 2 公式 a a v t 3 单位 m s2 米每二次方秒 4 加速度是矢量 既有大小又有方向 加速度的大小等于单位时间内速度的改变量 加 速度的方向与速度变化量 V 方向始终相同 特别 在直线运动中 如果加速度的方向与速度 相同 速度增加 加速度的方向与速度相反 速度减小 5 物理意义 表示质点速度变化的快慢的物理量 注意 当物体的加速度保持大小不变时 物体就做匀变速运动 如自由落体运动 平抛 运动等 当物体的加速度方向与大小在同一直线上时 物体就做匀变速直线运动 如竖直上抛 运动 加速度可由速度的变化和时间来计算 但决定加速度的因素是物体所受合力 F 和物 体的质量 M 3 加速度与速度无必然联系 加速度很大时 速度可以很小 速度很大时 加速度也可 以很小 5 4 加速度为零时 物体静止或做匀速直线运动 相对于同一参考系 任何复杂的运动都 可以看作是无数的匀速直线运动和匀加速运动的合成 5 加速度因参考系 参照物 选取的不同而不同 一般取地面为参考系 6 当运动物体的速度方向与加速度 或合外力 方向之间的夹角小于90 时 速率将 增大 速度的方向将改变 当运动物体的速度方向与加速度 或合外力 方向之间的夹角大于 90 而小于或等于180 时 速率将减小 方向将改变 当运动物体的速度和方向与加速度 或合外力 方向之间的夹角等于90 时 速率将不变 方向改变 7 力是物体产生加速度的原因 说明当物体做加速运动 如自由落体运动 时 加速度 为正值 当物体做减速运动 如竖直上抛运动 时 加速度为负值 重力加速度 1 地球表面附近的物体因受重力产生的加速度叫做重力加速度 也叫自由落体加速度 用 g 表示 2 重力加速度 g 的方向总是竖直向下的 在同一地区的同一高度 任何物体的重力加速 度都是相同的 重力加速度的数值随海拔高度增大而减小 当物体距地面高度远远小于地球半 径时 g 变化不大 而离地面高度较大时 重力加速度 g 数值显著减小 此时不能认为 g 为常 数 3 距离地面同一高度的重力加速度 也会随着纬度的升高而变大 由于重力是万有引力 的一个分力 万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力 物体所处 的地理位置纬度越高 圆周运动轨道半径越小 需要的向心力也越小 重力将随之增大 重力 加速度也变大 地理南北两极处的圆周运动轨道半径为0 需要的向心力也为0 重力等于万有 引力 此时的重力加速度也达到最大 4 在纬度45 的海平面精确测得物体的重力加速度 g 9 80665m s2 作为重力加速度的标 准值 在解决地球表面附近的问题中 通常将 g 作为常数 在一般计算中可以取 g 9 80m s2 理论分析及精确实验都表明 随纬度增大 重力加速度 g 的数值逐渐增大 如 注 月球表面的重力加速度约为1 62 m s2 约为地球表面重力加速度的六分之一 2 打点计时器 1 原理简述 电磁打点计时器是一种使用交流电源 220伏交流电压 的计时仪器 其工作电压小于 6V 一般是4 6V 电源的频率是50Hz 它每隔0 02s 打一次点 即一秒打50个点 电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出墨迹而显示出点迹的计时仪器 使用220V 交流 电压 当频率为50Hz 时 它每隔0 02s 打一次点 电火花计时器工作时 纸带运动所受到的阻 力比较小 它比电磁打点计时器实验误差小 原因是 电火花打点计时器所受的阻力远远小于 电磁打点计时器 2 实验过程 操作步骤 1 把长木板平放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 2 把打点计时器固定在木板没有滑轮的一侧 并连好电路 3 把一条细绳栓在小车上 细绳跨过定滑轮 下边吊着合适的钩码 4 把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 5 使小车停在靠近打点计时器处 接通电源 放开小车 让小车运动 6 断开电源 取出纸带 7 换上新的纸带 再重做两次 注意 避免使用纸带的前两个点 纸带分析 6 1 自由落体运动初始点的分析 看纸带的前两个点的距离是否接近 2mm 接近 2mm 的纸 带才是由静止开始的自由落体运动实验纸带 2 实验纸带是否研究匀变速运动的分析 测量纸带上相邻各点的距离之差是否相等 若 相等就是匀变速运动 否则就不是 即匀变速运动的纸带相邻两点的距离差满足 s n 1 s n aT 2 3 计算匀变速运动中某点瞬时速度 由匀变速运动物体在某段位移的平均速度等于物体在该段位移中点时刻的瞬时速度 即 V n s n s n 1 2t s n 指第 N 1 个计时点到第 N 个计时点的位移 s n 1 指第 N 个计 时点到第 N 1 个计时点的位移 s n s n 1 指第 N 1 个计时点到第 N 1 个计时点的位移 即 把要求的点包括在了他们中间即 N 处 t 指发生两个相邻计数点 N 1 到 N N 到 N 1 之间的时 间间隔 2T 就是时间间隔总和 4 计算匀变速运动的加速度 a 理想纸带的加速度计算 由于理想纸带描述的相邻两个计数点间的距离之差完全相等 即有 S2 S1 S3 S2 Sn S n 1 S aT2 故其加速度 a S T2 b 实际的实验纸带加速度计算 由于实验过程中存在一定的误差 导致各相邻两个计数点 间的距离之差不完全相等 为减小计算加速度时产生的偶然误差 采用隔位分析法计算 可以 减小运算量 方法是 用 S1 S2 S3 表示相邻计数点的距离 两计数点间的时间间隔为 T 根据 S aT2有 S4 S1 S4 S3 S3 S2 S2 S1 3a1 T 2 同理 S5 S2 S6 S3 3a2 T 2 求出 a1 S4 S1 3T 2 a2 S5 S2 3T 2 a3 S6 S3 3T 2 再求平均值计算加速度 a a1 a2 a3 3 3 注意事项 实验前 应将打点计时器固定好 以免拉动纸带时晃动 并要先轻轻试拉纸带 应无明显 的阻滞现象 使用打点计时器 将打点计时器固定在实验台 应先接通电源 待打点计时器打点稳定后 再放开纸带 使时间间隔更准确 打点计时器使用的电源是交流电源 电磁打点计时器电压是4 6V 电火花打点计时器电压 是220V 小车离滑轮端不能太近 向前的余地太小 会使纸带上留下的计时点过少 给测量带来不 便 产生较大的误差 滑轮位置不能太低 会使砝码与小车之间的连线与木板相接触 且线的拉力方向与板面不 平行 阻力大 误差大 手拉动纸带时速度应快一些 以防点迹太密集 使用电火花计时器时 应注意把纸带正确穿好 墨粉纸位于纸带上方 使用电磁打点计时 器时 应让纸带通过限位孔 压在复写纸下面 使复写纸和墨粉纸转动更灵活 打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点 如遇到打出的是小横线 重复点或点迹不 清晰 应调整振针距复写纸片的高度 使之大一点 复写纸不要装反 每打完一条纸带 应调整一下复写纸的位置 若点迹不够清晰 应考虑 更换复写纸 纸带应捋平 减小摩擦 从而起到减小误差的作用 打点器不能长时间连续工作 每打完一条纸带后 应及时切断电源 待装好纸带后 再次 接通电源并实验 7 对纸带进行测量时 不要分段测量各段的位移 正确的做法是一次测量完毕 可先统一测 量出各个测量点到起始点 O 之间的距离 读数时应该估读到毫米的下一位 处理纸带数据时 密集点的位移差值测量起来误差大 应舍去 一般以五个点为一个计数 点 描点作图时 应把尽量多的点连在一条直线 或曲线 上不能连在线上的点应分居在线的 两侧 误差过大的点可以舍去 五 习题精选 参考系与相对运动 1 两辆汽车在平直的公路上匀速并排行驶 甲车内一个人看见窗外树木向东移动 乙车内 一个人发现甲车没有动 以大地为参照物 上述事实说明 A 甲车向西运动 乙车不动 B 乙车向西运动 甲车不动 C 甲车向西运动 乙车向东运动 D 甲 乙两车以相同的速度同时向西运动 2 下列说法中与人们的日常习惯相吻合的是 A 测量三楼楼道内日光灯的高度 选择三楼地板为参考系 B 测量井的深度 以井底为参考系 井 深 为 0 米 C 以卡车司机为参考系 卡车总是静止的 D 以路边的房屋为参考系判断自己是否运动 3 2008 年的奥运圣火经珠穆朗玛峰传至北京 观察右 图中的旗帜和甲 乙两火炬手所传递的圣火火焰 关于甲 乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况 下列说法正确的是 旗杆和甲 乙两火炬手在同一地区 A 甲 乙两火炬手一定向左运动 B 甲 乙两火炬手一定向右运动 C 甲火炬手可能运动 乙火炬手向右运动 D 甲火炬手可能静止 乙火炬手向左运动 4 甲 乙 丙三人各乘一个热气球 甲看到楼房匀速上升 乙看到甲升 甲看到丙匀速上 升 丙看到乙匀速下降 那么从地面上看 甲 乙 丙的运动情况可能是 A 甲 乙匀速下降 V乙 V甲 丙停在空中 B 甲 乙匀速下降 V乙 V甲 丙匀速上升 C 甲 乙匀速下降 V乙 V甲 丙匀速下降 且 V丙 V甲 D 以上说法均不正确 5 一渔夫逆水行舟 水速是 V1 船在静水中的速度是 V2 V2 V1 某时刻从船上掉落一块 泡沫 T 时间后渔夫发觉 立即掉头追赶 经过 T1时间追上 忽略掉头时间 问 T1的值 6 一列长为 L 的队伍 行进速度为 v1 通讯员从队伍尾以速度 v2赶到排头 又立即以速 度 v2 返回队尾 求这段时间里队伍前进的距离 某同学的解法为 以队伍为参考系 则通讯员从队伍尾赶到排头需时间 L v2 从队伍头赶到 排尾需时间 L v2 总时间为 2L v2 所以这段时间里队伍前进的距离为 2L v1 v2 问该同学错 在哪里 8 判断物体能否看成质点 7 下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是 A 在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时 B 帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时 C 跆拳道比赛中研究运动员的动作时 D 铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时 8 下列情况中运动的物体不能被看做质点的是 A 研究绕地球运转的 神舟 七号飞船的运行情况 B 研究飞行中直升飞机上的螺旋桨的转动情况 C 研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱 D 研究飞行过程中的炮弹 9 下面关于质点的说法中正确的是 A 研究和观察日食时 可以把太阳看做质点 B 研究地球的公转时 可把地球看做质点 C 研究地球的自转时 可把地球看做质点 D 原子很小 所以在任何情况下都可把它看做质点 10 2009 年高考广东卷 2 做下列运动的物体 能当作质点处理的是 A 自转中的地球 B 旋转中的风力发电机叶片 C 在冰面上旋转的花样滑冰运动员 D 匀速直线运动的火车 时间和时刻 11 关于时刻和时间 下列说法正确的是 A 时刻表示时间短 时间表示时间长 B 时刻对应位置 时间对应路程 C 作息时间表上的数字表示时刻 D 1 min 只能分成 60 个时刻 12 关于时间和时刻 下列说法正确的是 A 时间很长 时刻很短 B 第 2s 内和 2s 都是指一段时间间隔 C 时光不能倒流 因此时间是矢量 D 北京时间 12 点整 指的是时刻 13 关于时间和时刻 下列说法正确的是 A 第 4s 末就是第 5s 初 指的是时刻 B 物体在 5s 时指的是物体在 5s 末时 指的是时刻 C 物体在 5s 内指的是物体在 4s 末到 5s 末这 1s 的时间 D 物体在第 5s 内指的是物体在 4s 末到 5s 末这 1s 的时间 位移和路程 14 关于位移和路程 下列说法正确的是 A 沿直线运动的物体 位移和路程是相等的 B 质点沿不同的路径由 A 到 B 其路程可能不同而位移是相同的 C 质点通过一段路程 其位移可能是零 D 质点运动的位移大小可能大于路程 15 关于位移和路程 下列说法中正确的是 A 在某段时间内 质点运动的位移为零 该质点不一定是静止的 B 在某段时间内 质点运动的路程为零 该质点不一定是静止的 C 在直线运动中 质点位移的大小一定等于路程 D 在曲线运动中 质点位移的大小一定小于路程 16 坐标系 某质点沿一直线做往返 9 运动 如右图所示 OA AB OC CD 1m O 点为原点 且质点由 A 点出发向 x 轴的正方向运动至 B 点再返回沿 x 轴的负方向运动 规定坐标轴方向为正方向 以下说法正确的是 A 质点在 A B C 的时间内发生的位移为 2 m 路程为 4 m B 质点在 B D 的时间内发生的位移为 4 m 路程为 4 m C 当质点到达 D 点时 其位置可用 D 点的坐标 2 m 表示 D 当质点到达 D 点时 相对于 A 点的位移为 3 m 速度 17 关于速度 下列说法正确的是 A 是路程与发生这段路程的时间的比值 B 速度越大 物体的位移越大 C 速度有大小和方向 对于不同的观察者来说 速度的大小和方向是可能变化的 D 速度越大 物体在单位时间内的位移越大 平均速度与平均速率 18 某人爬山 从山脚爬上山顶 然后又沿原路返回到山脚 上山的平均速度为 1 下山 的平均速度为 2 则往返的平均速度的大小和平均速率分别是 A 1 2 2 1 2 2 B 1 2 2 1 2 2 C 0 1 2 1 2 D 0 2 1 2 1 2 19 某质点由 A 出发做直线运动 前 5 s 向 东行了 30m 到达 B 点 又经过 5 s 前者了 60m 到 达 C 点 在 C 点停了 4 s 后又向西返回 经历 6 s 运动 120 m 到达 D 点 如右图示 求 1 全过程的平均速度 2 全过程的平均速率 20 下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是 A 若物体在某段时间内各个时刻的瞬时速度都等于零 则在这段时间内的平均速度一定等 于零 B 若物体在某段时间内的平均速度等于零 则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等 于零 C 匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度 D 变速直线运动中任意一段时间内的平均速度一定不等于它某一时刻的瞬时速度 E 当 t 0 时 物体的瞬时速度等于平均速度 21 在平静的水面上 停放着一条长为 5m 的小船 一个人在 2s 时间内从船尾走到船头 船向后移动了 1m 以河岸为参考系 则在这 2s 时间内 以人的运动方向为正方向 A 人的平均速度是 2 m s B 人的平均速度是 2 5 m s C 船的平均速度是 2 m s D 船的平均速度是 3 m s 打点计时器 10 22 关于打点计时器的使用 下列说法正确的是 A 电磁打点计时器必须水平固定 B 在测量物体速度时 先让物体运动 后接通打点计时器的电源 C 纸带上打的点迹不均匀 说明物体做变速运动 D 纸带上打的点迹越密 说明物体运动的越快 23 一同学在用打点计时器做实验时 纸带上打出的不是 圆点 而是如图所示的一些短线 这可能是因为 A 打点计时器错接在直流电源上 B 电源电压不稳定 C 电源的频率不稳定 D 振针压得过紧 加速度 24 有下列几种情景 请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的说法 点火后即将升空的火箭 高速公路上高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车 磁悬浮 列车在轨道上高速行驶 太空的空间站在绕地球做匀速转动 A 因火箭还没运动 所以加速度一定为零 B 轿车紧急刹车 速度变化很快 所以加速度很大 C 高速行驶的磁悬浮列车 因速度很大 所以加速度也一定很大 D 尽管空间站匀速转动 加速度也不为零 25 关于速度和加速度的关系 下列说法正确的是 A 速度变化得越多 加速度就越大 B 速度变化得越快 加速度就越大 C 加速度方向保持不变 速度方向也保持不变 D 加速度大小不断变小 速度大小也不断变小 26 一质点自原点开始在 x 轴上运动 其初速度 0 o 加速度 a o 当加速度 a 值不断减 小至零时 质点的 A 速度不断减小 位移不断减小 B 速度不断减小 位移不断增大 C 速度不断增大 当 a 0 时速度达到最大 位移不断增大 D 速度不断增大 当 a 0 时位移到达最大值 27 下表是通过测量得到的一辆摩托车沿直线加速运动时速度随时间的变化 t s051015202530 m s 1 010203020100 请根据测量数据 1 画出摩托车运动的 v t 图象 2 求摩托车在第一个 10 S 内的加速度和在最后 15 s 内的加速度 28 2008 广东理科基础改编 如图是某物体做直线运动的 t 图象 由图象可得到的正确结果是 A t 1s 时物体的加速度大小为 1 0 m s2 B t 5s 时物体的加速度大小为 0 75 m s2 C 第 3s 内物体的位移为 1 5 m D 物体在加速过程的速度变化率比减速过程的速度变化大 11 29 如图所示是汽车的速度计 某同学在汽车中观察速度计 指针位置的变化 开始时指针指示在如图甲所示位置 经过 8 S 后指针指示在如图乙所示位置 若汽车做匀加速直线运动 那么 它的加速度约为 A 11m s2 B 5 0m s2 C 1 4m s2 D 0 6m s2 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时 你就不要去睡觉 12 第三部分 匀变速直线运动 1 知识点睛 一 匀变速直线运动 1 定义 在任意相等的时间内速度的变化都相等的直线运动 2 匀变速直线运动的基本规律 可由下面四个基本关系式表示 1 速度公式atvvt 0 2 位移公式 2 0 2 1 attvs 3 速度与移式asvvt2 2 0 2 4 平均速度公式 2 0t vv t s v 3 几个常用的推论 1 任意两个连续相等的时间 T 内的位移之差为恒量 x x x x2 2 x x1 1 x x3 3 x x2 2 x xn n x xn 1 n 1 2 aT 2 某段时间内时间中点瞬时速度等于这段时间内的平均速度 2 0 2 t t vv v 3 一段位移内位移中点的瞬时速度 v 中与这段位移初速度 v0 和末速度 vt 的关系为 2 22 0 2 t s vv v 4 初速度为零的匀变速直线运动中的几个重要结论 1T 末 2T 末 3T 末 瞬时速度之比为 v v1 1 v v2 2 v v3 3 v vn n 1 2 3 n1 2 3 n 1T 内 2T 内 3T 内 位移之比为 s s1 1 s s2 2 s s3 3 s sn n 1 3 5 1 3 5 2n2n 1 1 第一个 T 内 第二个 T 内 第三个 T 内 第 n 个 T 内的位移之比为 s s s s s s s sN N 1 4 9 n1 4 9 n2 2 通过连续相等的位移所用时间之比 1 23 12 1 321 nntttt n 2 自由落体运动 1 定义 只在重力作用下由静止开始的下落运动 因为忽略了空气的阻力 所以是一种理想的 运动 是初速度为零 加速度为 g 的匀加速直线运动 2 自由落体运动规律 速度公式 gtvt 位移公式 2 2 1 gth 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时 你就不要去睡觉 13 速度 位移公式 ghvt2 2 下落到地面所需时间 ght2 3 竖直上抛运动 1 说明 可以看作是初速度为 v0 加速度方向与 v0方向相反 大小等于的 g 的匀减速直线运动 可 以把它分为向上和向下两个过程来处理 2 竖直上抛运动规律 速度公式 t0 vvgt 位移公式 2 0 1 h v t 2 gt 速度 位移公式 22 t0 vv2gh 两个推论 上升到最高点所用时间gvt 0 上升的最大高度 gvh2 2 0 3 竖直上抛运动的对称性 1 时间对称性 物体上升过程中从A C所用时间tAC和下降过程中从C A所用时间tCA相等 同理tAB tBA 2 速度对称性 物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等 在竖直上抛运动中 当物体经过抛出点上方某一位置时 可能处于上升阶段 也可能处于 下降阶段 因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解 2 习题精选 一 选择题 1 甲的重力是乙的 3 倍 它们从同一地点同一高度处同时自由下落 则下列说法正确的是 A 甲比乙先着地 B 甲比乙的加速度大 C 甲乙同时着地 D 无法确定谁先着地 2 一个石子从高处释放 做自由落体运动 已知它在第 1 s 内的位移大小是 s 则它在第 3s 内的位移大小是 A 5sB 7s C 9sD 3s 3 从某高处释放一粒小石子 经过 1 s 从同一地点释放另一小石子 则它们落地之前 两 石子之间的距离将 A 保持不变B 不断变大 C 不断减小D 有时增大有时减小 4 匀变速直线运动是 位移随时间均匀变化的运动 速度随时间均匀变化的运动 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时 你就不要去睡觉 14 加速度随时间均匀变化的运动 加速度的大小和方向恒定不变的运动 A B C D 5 做匀加速运动的列车出站时 车头经过站台某点 O 时速度是 1 m s 车尾经过 O 点时 的速度是 7 m s 则这列列车的中点经过 O 点时的速度为 A 5 m sB 5 5 m s C 4 m sD 3 5 m s 6 物体由静止开始运动 加速度恒定 在第 7s 初的速度是 2 6m s 则物体的加速度是 A 0 4m s2B 0 37m s2C 2 6m s2D 0 43m s2 7 做匀加速直线运动的物体的加速度为 3 m s2 对任意 1s 来说 下列说法中不正确的是 A 某 1 s 末的速度比该 1 s 初的速度总是大 3 m s B 某 1 s 末的速度比该 1 s 初的速度总是大 3 倍 C 某 1 s 末的速度比前 1 s 末的速度大 3 m s D 某 1 s 末的速度比前 1 s 初的速度大 6 m s 8 a b 两个物体从同一地点同时出发 沿同一方向做匀变速直线运动 若初速度不同 加速度相同 则在运动过程中 a b 的速度之差保持不变 a b 的速度之差与时间成正比 a b 的位移之差与时间成正比 a b 的位移之差与时间的平方成正比 A B C D 9 自由落体运动第 5 个 0 5 s 经过的位移是第 1 个 0 5 s 经过的位移的倍数为 A 5 B 9 C 10 D 25 10 甲乙两个质点同时同地向同一方向做直线运动 它们的 v t 图象如图所示 则 A 乙比甲运动的快 B 2 s 乙追上甲 C 甲的平均速度大于乙的平均速度 D 乙追上甲时距出发点 40 m 远 11 下列关于匀变速直线运动的说法正确的是 A 相同的时间内位移变化相同 B 相同的时间内速度变化相同 C 相同的时间内加速度变化相同且不为 0 D 任意时刻速度的变化率相同 12 如图所示 以 8m s 匀速行驶的汽车即将通过路口 绿灯还有 2 s 将熄灭 此时汽车距 离停车线 18m 该车加速时最大加速度大小为 减速时最大加速度大小为 此路 2 2 m s 2 5m s 段允许行驶的最大速度为 下列说法中正确的有 12 5m s A 若立即做匀加速运动 在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线 B 若立即做匀加速运动 绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速 C 若立即做匀减速运动 在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车 线 D 若距停车线处减速 汽车能停在停车线处 5m 13 质点从 A 到 B 沿直线运动 已知初速度为零 从 A 到中间某点点 C 的加速度为 a1 方向 与运动相同 从 C 到 B 加速度为 a2 方向与运动相反 到达 B 点时速度刚好为零 已知 AB L 则下列说法正确的是 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时 你就不要去睡觉 15 A 从 A 到 B 的平均速度0 2 ba vv v B 从 A 到 B 的平均速度 2 2 1 2121 aaLaav C 通过 C 点时的速度 vc 2 2121 aaLaa D 位移之比 AC CB a2 a1 14 一质点沿直线运动时的速度 时间图线如图所示 则以下说法正确的是 A 第 1 末质点的位移和速度都改变方向 B 第 2 末质点的运动方向改变 C 第 4 末质点的位移为零 D 第 3 末和第 5 末质点的位置相同 15 物体的初速度为 v0 以加速度 a 做匀加速直线运动 如果要 它的速度增加到初速度的 n 倍 则物体的位移是 A B a vn 2 1 2 0 2 a vn 2 2 0 2 C D a vn 2 1 2 0 a vn 2 1 2 0 2 16 某质点做匀变速直线运动 在连续两个 2 s 内的平均速度分别是 4 m s 和 10 m s 该 质点的加速度为 A 3 m s2B 4 m s2 C 5 m s2 D 6 m s2 二 填空题 17 如图所示是研究物体做匀变速直线运动规律时得到的一条纸带 实验中打点计时器所 接低压交流电源的频率为 50Hz 从 O 点后开始每 5 个计时点取一个记数点 依照打点的先后 顺序依次编号为 0 1 2 3 4 5 6 测得 S1 5 18cm S2 4 40cm S3 3 60cm S4 2 78cm S5 2 00cm S6 1 20cm 结果保留 两位有效数字 1 物体的加速度大小 a m s2 2 打点计时器打记数点 3 时 物体的速度大小为 v3 m s 18 设宇航员在某行星上从高 32m 处自由释放一重物 测得在下落 最后 1s 内所通过的距离为 14m 则重物下落的时间是 s 该星 球的重力加速度是 m s2 19 从空中某点竖直上抛的物体经 8s 落地 其 v t 图象如图所示 抛 出后经 s 到达最大高度 最高点离地面高度是 m 抛出点的高度是 m o 1 1 1234 v m s 1 t s 5 14 题 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时 你就不要去睡觉 16 20 某市规定 卡车在市区内行驶速度不得超过 40 km h 一次一辆卡车在市区路面紧急刹 车后 经 1 5 s 停止 量得刹车痕迹 s 9 m 问这车是否违章 20 一物体从离地 H 高处自由下落 h 时 物体的速度恰好是着地时速度的一半 则它落下的位移 h 等于 21 一物体从斜面顶端由静止开始匀加速下滑 它到达斜面底端时的速度是m s 则经 2 过斜面中点时的速度是 m s 22 一质点在 Ox 坐标轴上运动 t 0 时 位于坐标原点 图为 质点做直线运动的 v t 图线 则由图线可知 该质点的位移 时间关 系式为 在时刻 t 时 质点与坐 标原点有最大距离 从 0 到 t 20 s 质点位移为 通过路程为 三 解答题 23 矿井里的升降机 由静止开始匀加速上升 经 5s 速度达到 6m s 后 又以此速度匀速度上升 10s 然后匀减速上升 又经 10s 停在井口 求矿井的深度 24 小球从斜面的顶点 以 v0 2 m s a 2 m s2向下匀加速滑行 在到达底端前一秒内所通 过的路程是斜面长度的 7 15 求 1 斜面的长度 2 小球到达底端的速度 25 08 全国 I 已知 O A B C 为同一直线上的四点 AB 间的距离为 l1 BC 间的距离 为 l2 一物体自 O 点由静止出发 沿此直线做匀加速运动 依次经过 A B C 三点 已知物体 通过 AB 段与 BC 段所用的时间相等 求 O 与 A 的距离 26 火车以速度 30m s 向前行驶 司机突然发现在其前方同一轨道上距车为 100m 处有另 一列火车 它正沿着相同的方向以较小的速度 20m s 做匀速运动 于是他立即做匀减速运动 要使两车不致相撞 后面火车的加速度应满足什么条件 27 跳伞运动员做低空跳伞表演 他离开飞机后先做自由落体运动 当距离地面 125 m 时 打开降落伞 伞张开后运动员就以 14 3 m s2 的加速度做匀减速运动 到达地面时速度为 5 m s 问 1 运动员离开飞机时距地面的高度为多少 v m s 1 t s5101520 10 5 5 10 0 第 22 题 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时 你就不要去睡觉 17 2 离开飞机后 经过多少时间才能到达地面 g 10 m s2 28 屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水 当第 5 滴正 欲滴下时 第 1 滴已刚好到达地面 而第 3 滴与第 2 滴分别位 于高为 1 m 的窗户的上 下沿 如图所示 问 1 此屋檐离地面多高 2 滴水的时间间隔是多少 g 取 10 m s2 三 真题 1 2016 全国新课标理综 1 第 19 题 如图 直线 a 和曲线 b 分别是在平直公路上形式的 汽车 a 和 b 的位置一时间 x t 图线 由图可知 A 在时刻 t1 a 车追上 b 车 B 在时刻 t2 a b 两车运动方向相反 C 在 t1到 t2这段时间内 b 车的速率先减少后增加 D 在 t1到 t2这段时间内 b 车的速率一直不 a 车大 2 2015 高考广东理综第 13 题 某航母跑道长为 200m 飞机在航母上滑行的最大加速度 为 6m s2 起飞需要的最低速度为 50m s 那么 飞机在滑行前 需要借助弹射系统获得的最小 初速度为 A 5m s B 10m s C 15m s D 20m s 3 2013 全国高考大纲版理综第 19 题 将甲乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高 度处竖直向上抛出 抛出时间相隔 2 s 它们运动的图像分别如直线甲乙所示 则 A t 2 s 时 两球的高度相差一定为 40 m B t 4 s 时 两球相对于各自的抛出点的位移相等 C 两球从抛出至落到地面所用的时间间隔相等 D 甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等 4 2014 高考四川理综第 6 题 甲 乙两物体在 t 0 时刻经过同一位置沿 x 轴运动 其 v t 图像如图所示 则 A 甲 乙在 t 0s 到 t 1s 之间沿同一方向运动 B 乙在 t 0 到 t 7s 之间的位移为零 C 甲在 t 0 到 t 4s 之间做往复运动 D 甲 乙在 t 6s 时的加速度方向相同 5 15 分 2014 全国高考大纲版理综第 24 题 一 客运列车匀速行驶 其车轮在轨道间的接缝处会产生周期性的撞击 坐在该客车中的某旅客测 得从第 1 次到第 16 次撞击声之间的时间间隔为 10 0 s 在相邻的平行车道上有一列货车 当 该旅客经过货车车尾时 火车恰好从静止开始以恒定加速度沿客车行进方向运动 该旅客在此 后的 20 0 s 内 看到恰好有 30 节货车车厢被他连续超过 已知每根轨道的长度为 25 0 m 每 节货车车厢的长度为 16 0 m 货车车厢间距忽略不计 求 1 客车运行的速度大小 v m s 1 t s 13 45 甲 乙 0 1 0 2 0 3 0 1 0 m s 1 0 t s v0 v0 2v 0 1 234567乙 甲 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时 你就不要去睡觉 18 2 货车运行加速度的大小 博学之 审问之 慎思之 明辨之 笃行之 19 第四部分 相互作用 1 知识点睛 1 力 力是物体之间的相互作用 有力必有施力物体和受力物体 力的大小 方向 作用点叫力的 三要素 用一条有向线段把力的三要素表示 出来的方法叫力的图示 按照力命名的依据不同 可以把力分为 按性质命名的力 例如 重力 弹力 摩擦力 分子力 电磁力等 按效果命名的力 例如 拉力 压力 支持力 动力 阻力等 力的作用效果 形变 改变运动状态 2 重力 由于地球的吸引而使物体受到的力 重力的大小 G mg 方向竖直向下 作用点叫物体的重 心 重心的位置与物体的质量分布和形状有关 质量均匀分布 形状规则的物体的重心在其几 何中心处 薄板类物体的重心可用悬挂法确定 3 弹力 1 内容 发生形变的物体 由于要恢复原状 会对跟它接触的且使其发生形变的物体产生力 的作用 这种力叫弹力 2 条件 接触 形变 但物体的形变不能超过弹性限度 3 弹力的方向和产生弹力的那个形变方向相反 平面接触面间产生的弹力 其方向垂直于 接触面 曲面接触面间产生的弹力 其方向垂直于过研究点的曲面的切面 点面接触处产 生的弹力 其方向垂直于面 绳子产生的弹力的方向沿绳子所在的直线 4 大小 弹簧的弹力大小由 F kx 计算 一般情况弹力的大小与物体同时所受的其他力及物体的运动状态有关 应结合平衡条件或牛 顿定律确定 4 摩擦力 1 摩擦力产生的条件 接触面粗糙 有弹力作用 有相对运动 或相对运动趋势 三者缺一不 可 2 摩擦力的方向 跟接触面相切 与相对运动或相对运动趋势方向相反 但注意摩擦力的方向 和物体运动方向可能相同 也可能相反 还可能成任意角度 3 摩擦力的大小 滑动摩擦力 fN 静摩擦 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解 与正压力无关 大小范围 00 由此可求出 A 物块的质量B 斜面的倾角 C 物块与斜面间的最大静摩擦力D 物块对斜面的压力 2 2013 高考重庆理综第 1 题 如图所示 某人静躺在椅子上 椅子的靠背与水平面之间有固 定倾斜角 若此人所受重力为 G 则椅子各个部分对他作用力的合力 大小为 A G B Gsin C Gcos D Gtan 3 2013 高考上海物理第 8 题 如图 质量mA mB的两物体 A B 叠放 在一起 靠着竖直墙面 让它们由静止释放 在沿粗糙墙面下落过 程中 物体 B 的受力示意图是 4 2013 高考上海物理第 18 题 两个共点力Fl F2大小不同 它们的合力大小为F 则 A F1 F2同时增大一倍 F也增大一倍 B F1 F2同时增加 10N F也增加 10N C F1增加 10N F2减少 10N F一定不变 D 若F1 F2中的一个增大 F不一定增 大 5 2013 高考山东理综第 14 题 如图所示 用完全相同的轻弹簧 A B C 将两个相同的小球 连接并悬挂 小球处于静止状态 弹簧 A 与竖直方向的夹角为 30o 弹簧 C 水平 则弹簧 A C 的伸长量之比为 A 4 B 4 33 C 1 2 D 2 1 6 2013 高考北京理综第 16 题 倾角为 质量为 M 的斜面体静止在水平 桌面上 质量为 m 的木块静止在斜面体上 下列结论正确的是 A 木块受到的摩擦力大小是 mgcos B 木块对斜面体的压力大小是 mg sin C 桌面对斜面体的摩擦力大小是 mg sin cos D 桌面对斜面体的支持力大小是 M m g 7 2013 高考天津理综物理第 5 题 如图所示 小球用细绳系住 绳 的另一端固定于 O 点 现用水平力 F 缓慢推动斜面体 小球在斜面上 无摩擦地滑动 细绳始终处于直线状态 当小球升到接近斜面顶端时 细绳接近水平 此过程中斜面对小球的支持力 FN以及绳对小球的拉力 FT的变化情况是 A FN保持不变 FT不断增大B FN不断增大 FT不断减小 C FN保持不变 FT先增大后减小D FN不断增大 FT先减小后增大 8 2013 高考广东理综第 20 题 如图 8 物体 P 静止于固定的斜面上 P 的上表面水平 现把 物体 Q 轻轻地叠放在 P 上 则 博学之 审问之 慎思之 明辨之 笃行之 29 A P 向下滑动B P 静止不动 C P 所受的合外力增大D P 与斜面间的静摩擦力增大 9 19 分 2013 高考福建理综第 21 题 质量为 M 长为L 的杆水平放置 3 杆两端 A B 系着长为 3L 的不可伸长且光滑的柔软轻绳 绳上套着一质量为 m 的 小铁环 已知重力加速度为 g 不计空气影响 1 现让杆和环均静止悬挂在空中 如图甲 求绳中拉力的大小 2 若杆与环保持相对静止 在空中沿 AB 方向水平向右做匀加速直线运动 此时 环恰好悬于 A 端的正下方 如图乙所示 求此状态下杆的加速度大小 a 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力 方向如何 博学之 审问之 慎思之 明辨之 笃行之 30 小专题 受力分析中几种典型问题及处理方法 1 1 整体法与隔离法的应用整体法与隔离法的应用 1 如图所示 两相互接触的物块放在光滑的水平面上 质量分别为 m1和 m2 且 m1 m2 现对 两物块同时施加相同的水平恒力 F 设在运动过程中两物块之间的相互作用力大小为 FN 则 A N 0F B N 0FF C N 2FFF D N 2FF 2 如图所示 质量为 M 的三角形木块 A 静止在水平面上 一质量为 m 的物体 B 正沿 A 的斜面下滑 三角形木块 A 仍然保持静止 则下列说法中正确的是 A A 对地面的压力大小一定等于gmM B 水平面对 A 的静摩擦力可能为零 C 水平面对 A 静摩擦力方向不可能水平向左 D 若 B 沿 A 的斜面下滑时突然受到一沿斜面向上的力 F 的作用 如果力 F 的大小满足一 定条件 三角形木块 A 可能会立刻开始滑动 3 如图所示 一质量为 M 的直角劈 B 放在水平面上 在劈的斜面上放一质量为 m 的物体 A 用一沿斜面向上的力 F 作用于 A 上 使其沿斜面匀速上滑 在 A 上滑的过程中直角劈 B 相 对地面始终静止 则关于地面对劈的摩擦力 f 及支持力 N 正确的是 A f 0 N Mg mg B f 向左 N Mg mg C f 向右 N db 将 a b 球依次放入一 竖直放置的平底圆筒内 如图所示 设 a b 两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为 f1和 f2 筒底所受的压力大小为 F 已知重力加速度大小为 g 若所有接触都是光滑的 则 A F ma mb gf1 f2 B F ma mb gf1 f2 C mag F ma mb gf1 f2 D mag F 2 m1 m2 g 时 长木板将开始运动 D 无论怎样改变 F 的大小 长木板都不可能运动 4 如图所示 表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮 两物块 P Q 用轻绳连接并跨过滑轮 不计滑 轮的质量和摩擦 P 悬于空中 Q 放在斜面已均处于静止状态 当肘水平向左的恒力推 O 时 P Q 仍静止不动 则 A Q 受到的摩擦力一定变小 B Q 受到的摩擦力 定变大 C 轻绳上拉力一定变小 D 轻绳上拉力一定不变 5 如图所示 物体 P 放在粗糙水平面上 左边用一根轻弹簧与竖直墙相连 物体静止时弹簧的 长度小于原长 若再用一个从 0 开始逐渐增大的水平力 F 向右拉 P 直到拉动 那么在 P 被拉 动之前的过程中 弹簧对 P 的弹力 T 的大小和地面对 P 的摩擦力f的大小的变化情况是 A 始终减小始终增大 fT B 始终增大保持不变 fT 博学之 审问之 慎思之 明辨之 笃行之 32 C 先减小后增大保持不变 fT D 先增大后减小先不变后增大 fT 5 题 6 题 8 题 6 如图所示 用力 F 把物体紧压在竖直的墙上不