高中物理力学和电磁学系统复习(8讲79页word文稿)

高中物理系统复习高中物理系统复习 直线运动直线运动 威戎中学威戎中学 胡占相胡占相 一一 知识梳理知识梳理 直线运动的规律是物理学的重要基础 其相关知识和方法将逐步渗透到运动和力 匀变速曲线运动 机械能及带电粒子在电场中的运动等内容之中 本专题主要围绕匀 变速直线运动学习描述物体运动的基本方法 物理量 图线等 掌握匀变速直线规律 特点及相关公式 并学会将直线运动知识应用于对实际问题的处理 1 描述运动的基本概念 1 参考系 在描述某物体运动时 被选作假定不动的物体 同一运动 相对不同 的参考系得到的观察结果可能不同 2 质点 在研究物体某一方面问题时 若不需考虑物体的体积大小和形状 即物 体的形状和体积对所研究过程没有影响或影响很小 则我们可将该物体处理为质点 3 时刻和时间 时刻指针对某一状态 或某一瞬间 在时间轴上某一点对应的值 时刻与物体运动过程中某一状态 或位置 对应 时间指两个时刻问的间隔长短 它对 应时间轴上两点间线段的长度 4 位移和路程 位移表示物体位置的变化 它是矢量 位移大小等于初位置到末 位置间距离 方向由初位置指向末位置 路程是物体运动轨迹的长度 它是标量 5 瞬时速度和平均速度 速度是描述物体运动的快慢 瞬时速度是描述物体在某 一时刻 或某一位置 的运动快慢 其方向就是物体经过该位置时的运动方向 平均速 度是描述某段过程中的平均运动快慢程度 它的大小等于这段过程的位移大小与时间 的比值 其方向沿位移方向 6 加速度 加速度是描述物体速度变化快慢的物理量 它的大小等于物体速度对 时间的变化率 其方向与速度变化量方向相同 即 2 直线运动形式及规律 I 匀速直线运动 物体沿直线运动 若在任何相等时间内发生的位移总相等 则 选种运动叫做匀速直线运动 匀速直线运动也可描述为 物体在运动中 若其瞬时速 度保持不变 则该运动为匀速直线运动 可简称为匀速运动 基本公式 s vt 2 匀变速直线运动 物体沿直线运动中 若在任何相等时间内速度改变量总相等 则这种运动叫做匀变速直线运动 基本公式 3 匀变速直线运动公式推导结论 a 做匀变速直线的物体 在任何两个连续相等时间内的位移之差总是一恒量 即 s s2 s1 s3 s2 s4 s3 aT2 b 做匀变速直线运动的物体 在某段时间内的平均速度 等于该段时间的中间时 刻的瞬时速度 二二 命题方向命题方向 本专题内容属于基础部分 在高考中将会出现的命题形式主要有以下几种 1 对运动图像的识别与转换 2 运用图线进行科学处理的探究能力 3 从内容的融合 上 将运动学规律渗透到动力学 匀变速曲线运动 机械能及带电粒子在静电场中的 运动等内容中进行考查 从命题方向上 将会把运动学方法应用到实际问题中进行考 查 三三 例题精析例题精析 题型一 准确辨析速度与加速度之间的关系 例 1 关于速度和加速度的关系 下列说法中正确的是 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 加速度大小保持不变 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 解析 加速度的定义是 物体速度变化量与时间的比值 加速度的方向与速度 变化量的方向是一致的 只要加速度不为零 物体的速度一定发生变化 速度变化得 多不表示加速度大 所以 A 错 B 对 若加速度大小保持不变 则物体可能做匀变速直 线运动 也可能做匀变速曲线运动 如自由落体 竖直上抛 匀速圆周运动 所以 C 错 加速度大小变化与速度大小变化间没有必然联系 加速度大小变化并不意味着速 度大小一定变化 也许只是速度方向发生变化 所以 D 错 答案 B 点评 对于加速度 我们应该从这样几个方面来理解 1 加速度是描述速度 变化快慢的物理量 不是描述速度大小的物理量 所以与速度的大小没有必然联系 2 加速度实质是由物体的受力和物体的质量共同决定的 从运动学的角度来看 加速 度由 速度的变化与变化所用时间的比值来度量 说明加速度不是仅仅由速度的变化决定的 3 加速度的方向与速度的方向没有必然联系 但与速度变化的方向一致 其实质是 与物体所受到的合外力方向一致 题型二 明确运动学公式 基本公式及推导式 只适用于匀变速直线运动 运用公式 时应认知对应的运动形式是否在条件上与之相符 例 2 在纽约举行的世界杯游泳比赛中 我国女蛙王罗雪娟在 50 m 蛙泳比赛中 以 30 68 的成绩获得金牌 高科技记录仪测得她冲刺终点的速度为 4 0 m s 则她 在 50m 的运动中平均速度约为 A 2 0m s B 1 63m s C 4 0m s D 1 70m s 解析 从题意来看 运动员在 50m 的运动过程中历时 3 68 故平均速度为 答案 B 点评 从题意可看出 运动员出发的初速度为零 冲刺终点速度为 4 0m s 有些学生会运用 v v0 vt 2 求得结果为 2m s 该运动员在比赛中所作的运动并不 是匀变速直线运动 所以不能运用推导式 v v0 vt 2 来解 在解答物理题时要先分析 所研究的运动形式 在被确认为匀变速直线运动的情况下才能正确应用公式解答 培 养严谨的分析习惯 逐步克服乱套物理公式的毛病尤为必要 题型三 正确识别运动图线 并准确理解其物理意义 例 3 如图 l l 所示是某物体做匀变速直线运动的速度图线 某同学根据图线 得出以下分析结论 物体始终沿正方向运动 物体先向负方向运动 在 t 2s 后开 始向正方向运动 在 t 2s 前物体位于出发点负方向上 在 t 2s 后位于出发点正方 向上 在 t 2s 时 物体距出发点最远 以上分析结论正确的是 A 只有 B 只有 C 只有 D 只有 解析 物体 运动方向即为速度方向 从图上可知物体在 2s 前速度为负值 即物体向负方向运 动 2s 后速度为正值 即物体向正方向运动 故 是错误 是正确的 物体的位置要通过分析位移来确定 物体在某段时间内的位移等于速度 时间图 线中对应图线所包围的面积的代数和 由图可知物体在 2s 时有最大的负位移 虽然 2s 后 在 4s 前 运动方向改为正方向 但它的位置仍在位置坐标值负值处 4s 末物体回到 原点 故 是错误的 是正确的 答案 C 点评 1 在速度 时间图像中各点纵坐标值实际是表示速度的代数值 它的 正 负值分别表示速度方向沿正方向 负方向 所以要分析运动方向是否发生改变就 直接去了解其纵坐标值是正值还是负值 2 物体加速度大小和方向从图线斜率的正 负值来体现 在整个 4s 中 图线斜率不变 说明物体加速度一直不变 3 物体在某 段时间内的位移大小和方向从图线和坐标轴包围的面积来体现 但该 包围面 在横 轴之上表示正方向位移 包围面 在横轴之下表示负方向位移 四四 摸拟操练摸拟操练 1 若物体做减速运动 则意味着 速度变化量方向一定取负值 其意义为速 度的变化率减少 速度变化量方向可能取负值 也可能取正值 速度的变化量方向 与初速度的方向相反 加速度的方向取负值 表示加速度在逐渐减小 加速度的 方向与初速度的方向相反 以上说法正确的是 A B C D 2 物体做匀变速直线运动 某时刻速度的大小为 4m s 1s 后速度大小变为 10m s 在这 1s 内物体的 位移大小可能小于 4m 位移大小可能大于 10m 加速度大小可能小于 4m s2 加速度大小可能大于 10m s2 以上结论正确的有 A B C D 3 从 20m 高的楼房的阳台上以 20 m s 的初速度竖直上抛出一个小球 不计空气 阻力 小球运动到离抛出点 15m 处所经历的时间可能是 1s 2s 3s 2 s 以上结论正确的是 A 只有 B 只有 C 只有 D 以上都对 4 汽车以 20m s 的速度作匀速直线运动 刹车后的加速度大小为 5m s2 刹车 后 6s 内汽车的位移是 g 取 10 m s2 A 30m B 40m C 10m D 0m 5 火车在平直轨道上做匀加速直线运动 车头通过某路标时的速度为 v1 车尾通 过该路标时的速度为 v2 则火车的中点通过该路标时的速度为 6 如图 1 2 所示为打点计时器记录一辆做匀加速直线运动的小车的纸带一部分 D1是任选的第一点 D11和 D21是第 11 点和第 21 点 若小车加速度是 10cm s2 则该 计时器的打点频率是 A l0Hz B 20Hz C 30Hz D 40Hz 7 某同学身高 1 8m 在校运动会上参加跳高比赛 他起跳后身体横着越过 1 8m 高度的横杆 据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为 取 g 10m s2 A 2m s B 4m s C 6m s D 8m s 8 某人从楼顶由静止释放一颗石子 若忽略空气对石子的阻力 利用下面的哪些 己知测量值无法间接计算这栋楼的高度 H 的是 重力加速度 g 已知 A 石子落地时的速度 B 石子下落的时间 C 石子最初 1s 内下落的位移 D 石子最后 1s 内下落的位移 9 一枚小火箭由地面竖直向上发射的速度 时间图线如图 l 3 所示 则火箭上升到最高点的位置对应图中的 A 点 o B 点 a C 点 b D 点 c l0 如图 l 4 所示 甲 乙两质点在同一直线上的图 以 甲的出发点为原点 以甲出发时刻为计时起点 有下列说法 甲开始运动时 乙 在它前面 甲 乙是从同地点开始运动的 甲在 途中停止运动 最后甲还是追上了乙 甲追上乙时甲 运动时间比乙少 以上说法正确的是 A 只有 B C 只有 D 答案点拨答案点拨 1 D 当加速度方向与速度方向相反时做减速运动 当加速度方向与速度方向相 同时做加速运动 物体减速 只能说明它的加速度方向与速度方向相反 加速度方向 本身可能沿负方向 也可能沿正方向 2 C 关键是位移 速度 加速度的矢量性 若取初速度方向为正方向 则做匀 变速直线运动的物体 1s 后速度可能为 10m s 也可能为 10m s 3 C 与抛出点相距 15m 有上方和下方的两个位置 因而对应有三种不同时间 4 B 计算汽车从刹车到静止所用的时间 to v0 a 4s 汽车刹车 6s 内的位移也 就是 4s 内的位移 即汽车在 6s 前就已经停了 故 6s 内的位移 s v02 2a 40m 5 D 可以从另一角度等效地分析 火车不动 路标从火车头向火车尾匀加速运 动 已知路标经过车头和车尾时的速度 求路标经过火车中间时的速度为多大 设火车 全长为 2l 中点速度为 v 加速度为 a 根据匀变速运动规律得 由这两式可求得 D 选项正确 6 A 做匀变速直线运动的物体在相邻的连续相等时间内的位移差相等且等于 aT2 由此可得 s aT2 a 10 1 f 2 所以频率为 f 100a s 1 2 10Hz 7 B 将跳高看作竖直上抛运动 他达到最高处时重心升高约 0 9m 因而初速度 为 v0 4m s 8 C H v2 2g 已知 v 可求 H H 1 2gt2 已知 t 可求 H 无论物体从多高位置下 落 最初 1s 内的位移为 1 2g 若已知最后 1 秒内的位移为 h 则 可求出 H 9 D 速度 时间图线上点的纵坐标值的正 负值表示其运动方向 由图线可知 在点 c 之前的各点纵坐标都是正 说明火箭一直向上运动的 l0 B 位移一时间图线中各点纵坐标值表示质点相对原点的位移值 另外 甲在 运动途中有一段停止 高中物理力学系统复习高中物理力学系统复习 力与共点力作用下物体的平衡力与共点力作用下物体的平衡 一一 知识梳理知识梳理 对力的分析是学习高中物理力学的基础和开端 在本专题中 我们将在分析三种 基本力的作用的基础上 进一步掌握力的合成和分解 并结合共点力作用下物体的平 衡条件来熟练地分析力 1 力 力是物体与物体间的相互作用 力有其共性和个性 1 力的共性 所有的力都离不开物体而单独存在 即每个力都对应有施力物体和受力物体 所 有的力都具有力的大小 方向和作用点 因此 所有的力都可以运用力的有向线段法 取定正方向后的代数表示法等方式来表示 2 力的个性 不同的力有不同的形成原因 重力是由于地球对物体的吸引而使之受到的力 弹 力是由于物体发生弹性形变而对使之形变的 与之接触的 另一个物体产生的力 摩擦 力是两个物体间存在相对运动 或相对运动趋势 时 接触面间阻碍相对运动 或相对运 动趋势 的力 不同情景中的力可能产生出不同的效果 如同样是摩擦力 它有时与受力物体的 运动方向相反 我们称之为阻力 它有时可能与物体的运动方向相同 我们称之为动 力 3 弹力的分析 弹力的产生条件 相互接触的物体发生弹性形变 弹力的方向 发生形变的绳 或橡皮条 产生的弹力方向总是沿绳 或橡皮条 指向 恢复形变方向 相互接触体间产生的弹力方向总是垂直接触处的公切面而指向恢复形 变的方向 弹力大小 弹力大小可运用运动和力的关系 如共点力作用下物体的平衡条件 来 分析之 若要分析弹簧弹力 则除运用运动和力间关系之外还可利用胡克定律分析之 4 摩擦力的分析 摩擦力的大小 根据公式 Ff N 求解之 除此之外还可运用运动和力的关系 如共 点力作用下物体的平衡条件 来分析之 2 力的合成和分解 1 力的合成和分解遵循力的平行四边行定则 两个力的合力有唯一的结果 若仅 从理论上处理某一个力的两个分力有无数组 但是根据合力产生的效果来分解只有唯 一的两个分力 2 在两个分力一定 方向可变的情况下 合力范围为 3 共点力作用下的物体的平衡条件 1 平衡状态 物体所处的保持不变的状态为平衡状态 如匀速直线运动状态和保持静止状态 2 平衡条件 处于平衡状态的物体的受力须满足的条件 即处于平衡状态的物体所受到的合外 力为零 3 运用共点力作用下的物体的平衡条件分析时 先要选定分析对象 选取对象有 隔离法和整体法 二二 命题方向命题方向 从知识方面运用共点力下物体的平衡条件 从对力的处理方式上运用力的合成和 分解 从分析对象的选择角度运用隔离法和整体法 从命题背景方面选取与摩擦力 弹簧弹力有关的且与实际情景相结合 因此 综合考查知识 方法运用能力的应用问 题是目前考查比较集中的内容和方向 例题精析例题精析 题型一 从决定滑动摩擦力大小和方向因素的角度分析摩擦力 例 1 如图 2 1 所示 物块 m 在静止的传送带上以速度 v 匀速下滑时 传送带突 然启动 方向图 2 1 中箭头方向所示 若传送带的速度大小也为 v 则传送带启动之后 A m 将静止在传送带上 B m 可能沿斜面向上运动 C m 下滑的速度变小 D m 的下滑速度不变 解析 传送带突然启动 只是改变物块与传送带之间的相对速度大小 而相对 速度大小的改变并不影响物块与传送带之间的摩擦因数 同时接触面处压力大小不变 故摩擦力大小不变 与此同时 物块相对传送带的运动方向不变 故滑动摩擦力方向 也不变 因此 在传送带突然启动时物块受到合力仍为零 它仍作匀速下滑 答案 D 点评 部分同学分析该问题时 没有依据物理规律进行推理分析 而是 凭空 想象 认为传送带启动后摩擦力增大 题型二 从运动和力的关系的角度 运用力的平衡分析物体受力情况 例 2 如图 2 2 所示 竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上 另一端与斜面体 P 连接 P 与斜放的挡板 MN 接触且处于静止状态 则斜面体 P 此时受到外力的个数可 能为 2 个 3 个 4 个 5 个 以上说法正确的是 A B C D 解析 虽然档板 MN 与斜面体接触 但不一定对斜面体产生弹力 若挡板没有对 斜面体产生弹力 则对斜面体也就不会产生摩擦力 此情况下斜面体只受到弹簧的支 持力和重力 若档板对斜面体产生弹力 则对斜面体也就会产生摩擦力 此情况下除 受到以上两个力外 斜面体还受到弹簧的支持力 重力 故斜面体可能受到 2 个力的 作用 也可能受到 4 个力的作用 答案 C 题型三 运用力的合成和分解处理合力和分力间关系 例 3 三段不可伸长的细绳 OA OB OC 能承受的最大拉力相同 它们结点 O 悬 挂一重物 如图 2 3 所示 其中 OB 是水平的 A 端 B 端固定 若逐渐增加 C 端所挂 物体的质量 则最先断的绳 A 必定是 OA B 必定是 OB C 必定是 OC D 可能是 OB 也可能是 OC 解析 方法一 运用力的分解法 OC 的拉力等于重物的重力 将此力 F 按力的 作用效果可分解为如图 2 4 所示的两个分力 F1和 F2 它们分别等于 OA OB 的拉力 由图中几何关系可知三段绳中 OA 的拉力最大 故逐渐增加重物的质量时 最先断的是 OA 方法二 运用力的合成法 作结点 O 的受力图 设绳 OA OB 的拉力分别为 FA FB 它们的合力为 F 由于结点 O 质量不计 所以它受到的力 F 与 OA 张力大小相等 方 向相反 如图 2 5 所示 从力的平行四边形图可知 OA 绳中张力最大 若逐渐增加重 物重力 则 OA 中张力先达到最大拉力 故最先断的绳是 OA 答案 A 点评 力的分解法和合成法是对力从两个角度来思考的处理方法 这两种方法 是对力进行处理的重要方法 运用时可将图解法和数学计算结合在一起分析合力与分 力之间的关系 题型四 灵活运用隔离法和整体法选择对象分析受力 例 4 如图 2 6 所示 两个质量均为 m 的小球 A B 用轻杆连接后斜放在墙上处 于平衡状态 已知墙面光滑 水平地面粗糙 现将 A 球向上移动小段距离 两球再次 处于平衡状态 那么将移动后的平衡状态与原来的平衡状态比较 地面对 B 球的支持 力 N 及轻杆对 A 的作用力 F 变化情况是 A N 不变 F 变大 B N 不变 F 变小 C N 变大 F 变大 D N 变大 F 变小 解析 将两球与轻杆看成一个整体 它们在竖直方向上只受重力和地面对 B 球 的支持力作用 所以支持力 N 不变 隔离 A 球 其受力分析图如图所示 随着 A 球上 升 杆对 A 球作用力与竖直方向夹角 减小 但 A 球在竖直方向有 Fcos mg 0 故轻杆对 A 的作用力变小 答案 B 四四 摸拟操练摸拟操练 1 用大小为 100N 的握力握住一个重为 40N 的瓶子 瓶子竖直处于静止状态 已 知手掌与瓶子间动摩擦因数 0 5 则 瓶子受到的摩擦力大小为 50N 瓶子 受到的摩擦力大小为 40N 当握力进一步增大时 瓶子受到的摩擦力将成正比增大 当握力减小时 瓶子受到的摩擦力大小可能先保持不变后逐渐减小 以上说法正确 的是 A B C D 2 街下儿童仰面时 清明妆点正堪宜 游丝一断浑无力 莫向东风怨别离 这是 红楼梦 中咏风筝的诗 风筝在风力 F 线的拉力 T 以及重力 G 的作用下 能够 稳定在蓝天上 图 2 7 是某同学关于风筝此时在空中的受力分析的四种可能性 其中 可能正确的是 3 如图 2 8 所示 物体的质量为 m 在恒力作用下沿水平天花板作匀速直线运动 物体与天花板之间的动摩擦因数为 则物体受到天花板的摩擦力大小为 Fsin Fcos Fsin mg mg Fsin 以上说法正确的是 A B C D 4 如图 2 9 所示 这是斧头劈木柴的剖面图 图中 BC 边为斧头背 AB AC 为斧 头的刃面 要使斧头更容易劈开木柴 则应该 A BC 边短一些 AB 边更短一些 B BC 边长一些 AB 边更短一些 C BC 边短一些 AB 边长一些 D AB 边长一些 BC 边更长一些 5 如图 2 10 所示 某同学做引体向上时处于图示位置静止 两手臂间的夹角为 60 已知该同学体重为 60kg 则该同学手臂的拉力约为 A 30N B 200N C 300N D 600N 6 作用在一个物体上的两个共点力的合力的大小随两力之间夹角变化的关系如图 2 l 1 所示 现有以下说法 这两个分力的合力的最大值为 30N 这两个分力的 合力的最小值为 10N 结合图像可计算两个分力的大小值 结合图像只能计算这两 个分力的大小范围 无法确定其具体值 以上说法正确的有 A 只有 B 只有 C 只有 D 只有 7 一直电线杆上有小松鼠 设松鼠沿杆运动速度为 v 运动位移为 s 它受到的 合外力为 F 现用图线表示与该松鼠的有关情况 如图 2 12 所示 在以下所表示的情 况中 松鼠处于平衡状态的是 A 只有 B 只有 C 只有 D 8 如图 2 13 所示 物块 P 在沿平行斜面向上的拉力 F 作用下 沿斜面体 Q 匀速 下滑 此过程中斜面体 P 仍静止 则水平面对斜面体 Q 有水平向左的摩擦力 有水平向右的摩擦力 无摩擦力 支持力小于物体和斜面的总重力 以上说法正 确的是 A B C 只有 D 9 如图 2 14 所示 表面粗糙的固定斜面顶端安装有滑轮 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 放在斜面上 均处于静止状 态 当用水平力向左的恒力推 Q 时 P Q 仍静止不动 则 A Q 受到的摩擦力一定变小 B Q 受到的摩擦力一定变大 C 轻绳上的拉力一定变小 D 轻绳上的拉力一定不变 10 如图 2 15 所示 C 是水平地面 A B 是两个叠放在一起的方形物块 F 是作 用于物块 B 上沿水平方向的力 物块 A 和 B 以相同的速度做匀速直线运动 由此可知 A B 间的摩擦因数 1和 B C 间的摩擦因数 2有可能是 1 0 2 0 1 0 2 0 1 0 2 0 1 0 2 0 以上结论正确的是 A 只有 B C D 答案点拨答案点拨 1 C 瓶子静止时手对瓶子的摩擦力是静摩擦力 增大握力时摩擦力仍等于重 力 当减小握力时 瓶子可能先仍受到静摩擦力 后受到滑动摩擦力 2 A 风对风筝的作用力 F 应垂直风筝平面向上 故 B D 错误 又风筝在三力作 用下处于平衡状态 三力必围成一个封闭的矢量三角形 故 C 错 A 对 3 B 将力沿水平方向和竖直方向正交分解 根据平衡条件解 4 C 根据力 F 的作用效果将其分解 作出分力 F 1 F2 的矢量图 如右图 F 一定时 越小 F 1 F2 就越大 5 B 人受到三个力作用 重力 两臂拉力 可以将两个拉力合成 求拉力的合 力 该合力与重力大小相等 也可以按重力产生的效果采用分解法 6 A 从图像可得出当两个分力夹角为 0 时合力最大 且最大值为 30N 当两个分 力夹角为时合力最小 且最小值为 10N 因而根据力的合成能得出两个分力的大小 7 B 物体处于平衡状态的情况有匀速直线运动和保持静止两种情况 图线 和 表示松鼠匀速滑行 图线 表示松鼠停在电线杆上 而图线 表示松鼠沿电线杆 匀变速滑行 并非处于平衡状态 8 A 运用整体法分析其受力情况 再将力沿水平方向和竖直方向正交分解 9 D 除运用隔离法以 P 为对象得知轻绳拉力大小不变外 更关键的是要从绳对 它的拉力大小与它受到的下滑力大小间关系的不确定因素出发 分析物块 Q 受到的静 摩擦力方向不确定情景 10 C 运动时 A B 间没有摩擦力 而 B 一定受到地面摩擦力作用 高中物理力学系统复习高中物理力学系统复习 运动和力的关系运动和力的关系 一一 知识梳理知识梳理 运动是物体的属性 并不是由于力的作用而产生的 力不是物体运动的原因 力 是使物体运动状态改变的原因 物体的运动形式由两个因素决定 物体的速度和物体 受到的合外力 1 几种常见运动形式中的运动与力的关系 1 若物体所受到的合外力为零 则物体运动状态将保持不变 即物体保持静止或 作匀速直线运动 反过来 若物体处于匀速运动或保持静止时 其受到的合外力一定 为零 2 当物体运动速度方向与合外力方向共线时 物体作直线运动 若速度方向与合 外力方向相同 则物体作加速直线运动 若速度方向与合外力方向相反 则物体作减 速直线运动 2 加速度与合外力间的关系 速度与加速度 合外力 间的关系 1 由牛顿第二定律可知 加速度方向总与合外力方向相同 加速度大小与合外力 大小成正比 它们间存在因果关系 矢量关系 同时关系 对应关系等多角度的联系 2 速度是描述物体运动快慢的物理量 加速度是描述速度变化快慢的物理量 即 加速度是速度对时间的变化率 一个物体速度大 即运动得快 不一定速度要变或速度 变化快 即加速度大 反过来 一个物体速度变化快 速度变化率大 但其运动速度 不一定大 3 牛顿运动定律的应用 1 在以上两种情况的分析中 都需要选择分析对象 选择对象的方法有隔离法和 整体法 隔离法 当以几个物体之中的某一个或一部分物体为对象进行分析时 这种选择 方法为隔离法 整体法 当以几个物体组成的整体为对象进行分析时 这种选择方法为整体法 2 牛顿运动定律应用于动力学有两种情形 a 已知物体受力情况 分析物体的运动情况 处理该情形的思路和步骤如下 b 已知物体运动情况 分析物体的受力情况 处理该情形的思路和步骤如下 3 超重和失重 a 当物体具有竖直向上的加速度或具有竖直向上的加速度分量时 物体处于超重 状态 在物体处于超重状态时 只是对物体重力的测量值大于重力真实值 物体真实 重力并没有增大 b 当物体具有竖直向下的加速度或具有竖直向下的加速度分量时 物体处于失重 状态 当物体具有加速度为重力加速度时 物体处于完全失重状态 在物体处于失重 状态或完全失重状态时 只是对物体重力的测量值小于重力真实值 物体真实重力并 没有减 少或重力失去 二二 命题预测命题预测 从知识方面 命题可以对加速度与力 速度与加速度 合外力 的关系进行考查 从方法方面 命题可以对隔离法和整体法进行考查 从情景方面 命题可以将牛顿第 二定律与运动学公式联系在一起处理动力学问题及应用于超重和失重现象等 三三 例题精析例题精析 题型一 物体速度与合外力方向关系决定物体是作加速还是减速的运动形式 例 1 如图 3 1 所示 一木块在光滑水平面上受到一恒力作用而运动 前方固 定有一劲度系数足够大的水平弹簧 当木块接触弹簧后 将 A 立即作减速运动 B 立即作匀减速运动 C 在一段时间内速度继续增大 D 当弹簧处于最大压缩量时 物体速度为零 加速度也为零 解析 当木块刚接触弹簧后 弹簧压缩量不大 物块所受到的合外力方向与物 块速度方向仍然相同 故开始一段时间内仍然加速 随着弹力的增大 当弹簧弹力大 于推力时物块速度方向与它受到的合外力方向相反 物块开始作减速运动 最后速度 为零时 物块受到的合外力不为零 其方向向左 答案 C 点评 解答这一类型的问题时要注意物体速度增大还是减小取决于速度方向与 合外力方向的关系 另外有些同学认为物块在刚接触弹簧时就开始减速 其错误原因 是只看到弹力而漏掉推力 或者认为只要物块接触弹簧它受到的合外力立即向左 题型二 熟练运用隔离法和整体法的技巧 灵活选择受力分析对象 例 2 如图 3 2 所示装满土豆的木箱 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 则木箱中某一质量为 m 的土豆 图中阴影部分 受到其它土豆 对它的作用力为 解析 以木箱和装满的土豆组成的整体为对象 根据牛顿第二定律得 设它们 的加速度为 a 由 mg ma 得 a g 它的方向水平向左 以木箱中质量为 m 的被指定的土豆为研究对象 它随木箱向右作减速运动 它的 加速度方向也水平向左 根据牛顿第二定律可知 该土豆所受到的合外力方向也是水 平向左 根据力的平行四边形定则可知 它受到的重力 G 其它土豆作用力 F 与合外力 F 合之间关系如图 3 3 所示 该土豆所受到的其它土豆作用力 F 大小为 答案 C 点评 运用牛顿第二定律解决问题时 要养成分析物体受力的好习惯 而分析 受力的前提是选准研究对象 并针对同一对象分析合外力 质量和加速度 当然 这 里所指的同一对象可以是某一物体 也可以是多个物体组成的整体 处理时灵活地运 用隔离法和整体法 另外 本题所要分析的是该土豆受到其它土豆的作用力 而不是 求解它受到的合外力 题型三 对物体所处的超重和失重状态的分析 例 3 某同学正在体重计上 在他迅速下蹲的过程中体重计示数将 A 始终变小 B 始终变大 c 先变大 后变小 最后等于他的重力 D 先变小 后变大 最后等于他的重力 解析 该同学下蹲过程中先加速下降 后减速下降 在加速下降过程中 其加 速度方向向下 人处于失重状态 体重计示数小于人的重力 在人减速下降过程中 其加速度方向向上 人处于超重状态 体重计示数大于人的重力 人最后蹲在体重计 上静止时示数等于人的重力 答案 D 点评 解决该问题有两个关键点 首先搞清楚人下蹲的运动形式 从而掌握人 的加速度方向 再就是掌握判断物体处于超重或失重的本质方法 直接观察人的加速 度方向 从而得出结论 四四 摸拟操练摸拟操练 1 跳高运动员从地面上跳起 是由于 地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力 运动员对地面的压力大于运动员受到的重力 地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力 运动员给地面的压力等于地面给运动员的支持力 以上说法正确的是 A B C D 2 某航天探测器完成对月球的探测任务后 在离开月球过程中 由静止开始沿着 与月球表面成一倾角的直线飞行 先加速 后匀速 探测器通过喷气而获得动力 以 下关于喷气方向的描述中正确的是 A 探测器加速时 沿直线向后喷气 B 探测器加速时 沿竖直向下方向喷气 C 探测器匀速运动时 沿竖直向下方向喷气 D 探测器匀速运动时 不需要喷气 3 如图 3 4 所示 在水平传送带上放一个质量为 10kg 的工件 当传送带与工件 一起以加速度 a 1 5m s2向右加速运动时 设工件与传送带之间动摩擦因数为 0 2 则传送带受到的静摩擦力为 A 大小为 20N 方向向右 B 大小为 20N 方向向左 C 大小为 15N 方向向右 D 大小为 15N 方向向左 4 如图 3 5 所示 车厢中的弹簧处于拉伸状态 车厢地板上的木块和车厢都处 于静止状态 现使车厢向右加速运动 木块仍相对车厢静止 此时木块受到的摩擦力 的大小 A 一定增大 B 一定减小 C 一定不变 D 可能增大也可能减小 5 质点所受到的合外力 F 随时间变化如图 3 6 所示 力的方向始终在某一直线 上 已知 t 0 时质点的速度为零 在图中的 t1 t2 t3和 t4各时刻中 哪一时刻质点 的速度最大 A t1 B t2 C t3 D t4 6 如图 3 7 所示 在光滑水平桌面上有甲 乙两个用一细线相连的物体 在水 平力 F1和 F2的作用下运动 已知 F1 F2 则以下说法不正确的是 A 若撤去 F1 则甲的加速度一定变大 B 若撤去 F1 则细线上的拉力一定变小 C 若撤去 F2 则乙的加速度一定变大 D 若撤去 F2 则细线上的拉力一定变小 7 航天员为了适应升空 在轨道上运动及返回时所要经历超重 失重状态 在地 面必须经受艰苦的训练 神舟六号 在升空与返回时都要穿过大气层 关于穿过大 气层时的超重 失重情况 下列说法正确的是 A 升空过程处于超重状态 返回过程处于失重状态 B 升空过程处于失重状态 返回过程处于超重状态 C 无论升空还是返回 都处于失重状态 D 无论升空还是返回 都处于超重状态 8 如图 3 8 所示 水平传送带保持速度 v 2 0m s 匀速运动 现将一质量为 m 0 5kg 的小工件在传送带的左端轻轻放下 设物体与传送带之间的动摩擦因数为 0 1 传送带的两端点间距离为 L 8 0m 则小工件从传送带左端传到右端的时间 为 A 4 0s B 1 0s C 5s D 1 41s 9 将一物体竖直向上抛出 最后又落回原处 若考虑空气阻力 且设阻力在整个 过程中大小不变 下列说法正确的是 A 上升过程的加速度大小一定等于下降过程中的加速度的大小 B 上升过程最后 1s 内位移的大小一定等于下降过程中最初 1s 内的位移 C 上升过程所需要的时间一定小于下降过程所需要的时间 D 上升过程的平均速度一定小于下降过程的平均速度 10 如图 3 9 所示 一足够长的传送带以恒定速率 v1沿顺时针转动 传送带右侧 有一与传送带等高的光滑水平面 一物体以速率 v2沿直线向左滑上传送带后 经过一 段时间又返回光滑水平面 其速率为 v2 则 A 若 v1 v2 则 v2 v1 C 不管 v2多大 总有 v2 v1 D 只有 v1 v2 才有 v2 v1 答案点拨答案点拨 高中物理力学系统复习高中物理力学系统复习 抛体运动抛体运动 一一 知识梳理知识梳理 1 曲线运动 1 曲线运动的速度方向 曲线上该点的切线方向 其速度方向时刻改变 是变速 运动 2 物体做曲线运动的条件 物体所受合外力不为零 且合外力的方向 加速度方 向 与速度方向不在一条直线上 若物体所受合外力为恒力 做匀变速曲线运动 合外 力为变力 做加速度改变的曲线运动 当物体受到的合外力与速度方向成锐角时 物 体运动速率将增大 当合外力方向与速度方向成钝角时 物体运动速率将减小 2 运动的合成与分解 1 分运动与合运动是一种等效替代关系 运动的合成与分解是研究曲线运动的一 种基本方法 2 合运动与分运动的关系 等时性 各分运动经历的时间与合运动经历的时间相等 独立性 一个物体同时参与几个分运动 各分运动独立进行 不受其他分运动影 响 3 运动的合成分解运算法则 运动的合成分解即物体运动的位移 速度 加速度 的合成分解 因它们都是矢量 都遵从平行四边形定则 3 平抛运动的规律 平抛运动 将一物体水平抛出 物体只在重力作用下的运动 性质 加速度为当地重力加速度 g 的匀变速曲线运动 运动过程中水平速度不变 只是竖直速度不断增大 合速度大小 方向时刻改变 设平抛运动的初速度为 v0 建立坐标系如图 4 1 4 斜抛运动 1 定义 将物体用一定的初速度沿斜上方抛出去 仅在重力作用下物体所做的运 动 2 做斜抛运动的条件 初速度不为零 且与水平方向成一定角度 90 只受重力作用 3 斜抛运动的分解 斜抛运动可以看作是一个水平方向上的匀速直线运动和一个 竖直方向上的竖直上抛运动的合运动 4 斜抛运动的规律 以抛出点为坐标原点 竖直向上为 Oy 轴 水平方向为 Ox 轴 抛体就在 Oxy 平面上做具有恒定加速度的曲线运动 如图 4 2 所示 设抛体的初速度为 v0 抛射角为 则可把 v0在所建立的坐标系中分解为水平方 向的分速度 v0cos 和竖直方向的分速度 v0sin 位置坐标 在抛出后 t 秒末的时刻 物体的位置坐标为 两个分速度公式 vx v0cos vy v0sin gt 合速度 合速度方向跟水平方向的夹角 由 tan 决定 5 射程与射高 在斜抛运动中 从物体被抛出的地点到落地点的水平距离叫射程 从抛出点的水平面到物体运动轨迹最高点的高度叫射高 从物体被抛出到落地所用的时间叫飞行时间 飞行时间 斜抛物体从被抛出到落地 在空中的飞行时间 T 可以根据位置坐标 方程求得 因为当 t T 时 y 0 则 v0Tsin 1 2gT2 0 解得 T 2v0sin g 射高 用 Y 表示 显然射高等于竖直上抛分运动的最大高度 即 Y v02sin 2 2g 射程 用 X 表示 由水平方向分运动的位移公式 可得射程为 X v0cos T 即 X v02sin2 g 以上三式表明 斜抛物体飞行时间 射高和射程均由抛射的初始量 v0 所决定 只要初速度 v0的大小和方向已经确定 那么该斜抛物体的飞行时间 T 射高 Y 射程 X 也就惟一确定了 二二 命题预测命题预测 1 运用曲线运动产生的条件来分析判断物体运动的可能性 2 运用运动的合成与分解对曲线运动分析 如小船渡河问题 3 分析抛体运动与生活 生产 科学技术等联系的简单问题 如飞车表演 炮弹 发射 跳伞 跳高 跳远 例题精析 题型一 曲线运动的判断 例 1 如图 4 3 所示 物体在恒力 F 作用下沿曲线从 A 运动到 B 这时突然使 它所受的力反向而大小不变 即由 F 变为 F 在此力作用下 物体以后的运动情况 下列说法正确的是 A 物体可能沿曲线 Ba 运动 B 物体可能沿直线 Bb 运动 C 物体可能沿曲线 Bc 运动 D 物体可能沿原曲线由 B 返回 A 解析 物体在 A 点时的速度 vA沿 A 点的切线方向 物体在恒力 F 作用下沿曲线 AB 运动 此力 F 必有垂直于 vA的分量 即力 F 只可能为图中所示的各种方向之一 当 物体到达 B 点时 即时速度 vB沿 B 点的切线方向 这时受力 F F 即 F 只可能 为图中所示的方向之一 可知物体以后只可能沿曲线 Bc 运动 答案 C 点评 做曲线运动的物体 其轨迹向合外力所指的一方弯曲 若已知物体的运 动轨迹 可判断出合外力的大致方向 题型二 运用运动的合成与分解分析曲线运动 例 2 在抗洪抢险中 战士驾驶摩托艇救人 假设江岸是平直的 洪水沿江向下 游流去 水流速度为 v1 摩托艇在静水中的航速为 v2 战士救人的地点 A 离岸边最近处 O 的距离为 d 如战士想在最短时间内将人送上岸 则摩托艇登陆的地点离 O 点的距离 为 解析 摩托艇要想在最短时间内到达对岸 其划行方向要垂直于江岸 摩托艇 实际的运动是相对于水的划行运动和随水流的运动的合运动 垂直于江岸方向的运动 速度为 v2 到达江岸所用时间 t d v2 沿江岸方向的运动速度是水速 v1在相同的时间 内 被 水冲下的距离 即为登陆点距离 0 点距离 s v1t d v1 v2 答案 C 题型三 平抛运动规律及应用 例 3 平抛一物体 当抛出 1 秒后它的速度方向与水平方向成 45 角 落地时 的速度方向与水平方向成 60 角 则 A 初速度为 10 m s B 落地速度 15 m s C 开始抛出时距地面的高度 20 m D 水平射程 13 m 答案 A 题型四 斜抛运动物体的射程和射高 例 4 物体以速度 v0抛出做斜抛运动 则 A 在任何相等的时间内速度的变化量是相同的 B 可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 C 射高和射程都取决于 v0的大小 D v0很大 射高和射程可能很小 解析 斜抛运动整个过程中加速度恒为 g 为匀变速运动 故相等时间内速度变 化一定相同 由斜抛运动的两分运动特点知 B 错误 射高与射程不仅取决于 v0的大小 还取决于抛出速度 v0与水平方向的夹角大小 故 C 错误 D 正确 答案 AD 点评 把握好斜抛运动的特点 理解斜抛运动的两分运动的规律 本类题目是 不难分析的 题型五 平抛运动实验的探究 例 5 如图 4 4 所示 在研究平抛运动时 小球沿轨道滑下 离开轨道末端时撞 开轻质接触式开关 S 被电磁铁吸住的小球 B 同时自由下落 改变整个装置的高度 H 做 同样的实验 发现位于同一高度的 A B 两球总是同时落地 该实验现象说明了 A 球在 离开轨道后 A 水平方向的分运动是匀速直线运动 B 水平方向的分运动是匀加速直线运动 C 竖直方向的分运动是自由落体运动 D 竖直方向的分运动是匀速直线运动 解析 改变高度做实验 并发现 A B 两球仍同时落地 只能说明 A 球的竖直分 运动与 B 球自由落体运动的情况相同 故 C 正确 答案 C 点评 该题的设计思路及题型的变形辨析 正是 2007 年高考题型的流行设计 请予以特别品味 平抛运动的分析方法 用运动的合成和分解方法研究平抛运动 要 根据运动的独立性理解平抛运动的两个分运动 即水平方向的匀速直线运动和竖直方 向的自由落体运动 四四 摸拟操练摸拟操练 1 物体在大小不变的合外力作用下运动 那么关于这个物体的运动 下列说法错 误的是 A 可能做匀变速直线运动 B 可能做匀变速曲线运动 C 可能做非匀变速运动 D 可能做匀速直线运动 2 一个质点只受一个恒力作用 其不可能的运动状态为 A 类斜抛运动 B 变速直线运动 C 匀速圆周运动 D 作类平抛运动 3 下面关于两个互成夹角 0 0 所以 v 即物体通过最高点的速度的临界值为 v临界 当物体速度 v 时 物体能通过最高点 当 v 时 杆对物体为拉力 当 v 时 杆对物体为支持力 当 v 时 杆对物体无作用 力 3 若是图 5 3 的小球 当 v 时 它将脱离轨道做平抛运动 因为轨道对 小球不能产生拉力 2 把人造卫星运动看作匀速圆周运动 则卫星运动所需要的向心力由万有引力提 供 则 由此可求得卫星的绕行线速度 角速度 周期与半径 r 的关系为 人造卫星越靠近地表运行 线速度越大 角速度越大 周期越小 近地卫星运行 速度最大 为第一宇宙速度 7 9km s 周期最小 约为 84min 三三 例题精析例题精析 题型一 匀速圆周运动各物理量间的关系 例 1 关于做匀速圆周运动的物体的线速度 角速度 周期的关系 下列说法正 确的是 A 线速度大角速度一定大 B 线速度大周期一定大 C 角速度大的半径一定小 D 角速度大周期一定小 解析 由 2 T v 2 r T r 可知 1 T D 选项正确 答案 D 题型二 对竖直平面内圆周运动的分析 例 2 如图 5 4 汽车以速度 v 通过一半圆形的拱桥顶端时 在下列有关汽车受力 的说法正确的是 A 汽车的向心力就是它所受的重力和支持力的合力 方向指向圆心 B 汽车的向心力就是它所受的重力 C 汽车受重力 支持力 牵引力 摩擦力和向心力的作用 D 以上均不正确 解析 此时汽车不一定受到牵引力作用 更没有 向心力 作为新出现的力 答案 A 题型三 对水平面内匀速圆周运动的分析 例 3 如图 5 5 所示 用细绳吊着一个质量为 m 的小球 使小球在水平面内做 圆锥摆运动 关于小球受力正确的是 A 受重力 拉力 向心力 B 受重力 拉力 C 受重力 D 以上均不正确 解析 属于水平面内匀速圆周运动 小球受到重力 拉力 其合力充当向心力 指向圆心 答案 B 点评 向心力是按力的作用效果命名的力 它可以是重力 弹力 摩擦力等各 种性质的力 也可以是几个力的合力或某一个力的分力 只要其效果是提供向心力 使物体产生向心加速度 其关键是分析向心力的来源 题型四 利用开普勒三定律分析天体运动 例 4 关于行星的运动 以下说法正确的是 A 行星轨道的半长轴越长 自转周期就越大 B 行星轨道的半长轴越长 公转周期就越小 C 水星的半长轴最短 公转周期最大 D 冥王星离太阳 最远 绕太阳运动的公转周期最长 解析 由 R3 T2 k 可知 R 越大 T 越大 故 D 正确 B C 错误 公式中的 T 是公转周期而非自转周期 故 A 错 答案 D 点评 对公式中的每个量一定要把握其物理意义 R 是椭圆轨道的半长轴 T 是 行星绕中心天体转动的公转周期 k 是一个与行星无关 与中心天体质量有关的常量 题型五 天体质量 密度的计算 例 5 有一行星的密度跟地球密度相同 但它表面处的重力加速度是地面上重力 加速度的 4 倍 则该行星的质量是地球质量的 A 1 4 B 4 倍 C 16 倍 D 64 倍 答案 D 题型六 天体 包括人造卫星 运动规律的基本思路 例 6 在圆轨道上运动的质量为 m 的人造地球卫星 它到地面的距离等于地球半 径 R 地面上的重力加速度为 g 则 A 卫星运动的速度为 B 卫星运动的周期为 C 卫星运动的加速度为 g 2 D 卫星的动能为 mgR 4 答案 D 点评 解答天体 包括人造卫星 运动规律相关问题的基本思路 1 万有引力 全部提供人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力 因此所有的人造地球卫星的轨道 圆心都必定在地心 2 人造卫星的轨道半径与它的高度不同但有关系