高中物理知识点讲义精析

第 页1 高考物理复习讲议教案高考物理复习讲议教案 课 题 第一单元第一单元 直线运动 类型 复习课 描述运动的基本概念描述运动的基本概念 一 机械运动一 机械运动 一个物体相对于另一个物体的位置的改变 叫做机械运动 简称运动 它包括平动 转动和振动等运动形式 运动是绝对的 静止是相对的 宏观 微观物体都处于永恒的运动中 二 参考系 参照物 二 参考系 参照物 参考系 在描述一个物体运动时 选作标准的物体 假定为不动的物体 1 描述一个物体是否运动 决定于它相对于所选的参考系的位置是否发生变化 由于所选的参考系并不是真正静止的 所以物 体运动的描述只能是相对的 2 描述同一运动时 若以不同的物体作为参考系 描述的结果可能不同 3 参考系的选取原则上是任意的 但是有时选运动物体作为参考系 可能会给问题的分析 求解带来简便 一般情况下如无说明 通常都是以地球作为参考系来研究物体的运动 三 质点三 质点 研究一个物体的运动时 如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素 对问题的研究没有影响或影响可以忽略 为使问题简化 就用一个有质量的点来代替物体 用来代替物体的有质量的点做质点 可视为质点有以下两种情况 物体的形状和大小在所研究的问题中可以忽略 可以把物体当作质点 作平动的物体由于各点的运动情况相同 可以选物体任意一个点的运动来代表整个物体的运动 可以当作质点处理 物理学对实际问题的简化 叫做科学的抽象 科学的抽象不是随心所欲的 必须从实际出发 像这种突出主要因素 排除无关因素 忽略次要因素的研究问题的思想方法 即为理想化方法 质点即是一种理想化模型 四 时刻和时间四 时刻和时间 时刻 是指某一瞬时 在时间轴上表示为某一点 如第 3s 末 3s 时 即第 3s 末 第 4s 初 即第 3s 末 均表示为时刻 时刻与状态量相对应 如位置 速度 动量 动能等 时间 两个时刻之间的间隔 在时间轴上表示为两点之间的线段长度 如 4s 内 即 0 至第 4 末 第 4s 是指 1s 的时间间隔 第 2s 至第 4s 均指时间 会时间间隔的换算 时间间隔 终止时刻 开始时刻 时间与过程量相对应 如 位移 路程 冲量 功等 五 位置 位移 路程五 位置 位移 路程 位置 质点的位置可以用坐标系中的一个点来表示 在一维 二维 三维坐标系中表示为 s x s x y s x y z 位移 表示物体的位置变化 用从初位置指向末位置的有向线段来表示 线段的长短表示位移的大小 箭头的方向表示位移的方向 相对所选的参考点 必一定是出发点 及正方向 位移是矢量 既有大小 又有方向 注意 位移的方向不一定是质点的运动方向 如 竖直上抛物体下落时 仍位于抛出点的上方 弹簧振子向平衡位置运动 时 单位 m 位移与路径无关 只由初末位置决定 路程 物体运动轨迹的实际长度 路程是标量 与路径有关 说明 一般地路程大于位移的大小 只有物体做单向直线运动单向直线运动时 位移的大小才等于路程 时刻与质点的位置对应 时间与质点的位移相对应 位移和路程永远不可能相等 类别不同 不能比较 物理量的表示 方向物理量的表示 方向 数值数值 单位单位 第第 1 1 课课 第 页2 六 速度 速率 瞬时速度 平均速度 平均速率六 速度 速率 瞬时速度 平均速度 平均速率 速度 表示质点的运动快慢和方向 是矢量 它的大小用位移和时间的比值定义 方向就是物体的运动方向 也是位移的变化方向 但不一定与位移方向相同 平均速度 定义 运动物体位移和所用时间的比值叫做平均速度 定义式 s t t s 一 v 平均速的方向 与位移方向相同 说明 矢量 有大小 有方向 平均速度与一段时间 或位移 相对应 平均速度与哪一段时间内计算有关 平均速度计算要用定义式 不能乱套其它公式 只有做匀变速直线运动的情况才有特殊 即是等于初末速度的一半 此时平均速度的大小等于中时刻的瞬时速度 并且一定小于中位移速度 瞬时速度 概念的引入 由速度定义求出的速度实际上是平均速度 它表示运动物体在某段时间内的平均快慢程度 它只能粗 略地描述物体的运动快慢 要精确地描述运动快慢 就要知道物体在某个时刻 或经过某个位置 时运动的快慢 因 此而引入瞬时速度的概念 瞬时速度的含义 运动物体在某一时刻 或经过某一位置 时的速度 叫做瞬时速度 瞬时速度是矢量 大小等于运动物体从该时刻开始做匀速运动时速度的大小 方向 物体经过某一位置时的速度方向 轨迹是曲线 则为该点的切线方向 瞬时速率 就是瞬时速度的大小 是标量 平均速率 表示运动快慢 是标量 指路程与所用时间的比值 七 匀速直线运动七 匀速直线运动 1 定义 在相等的时间里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动 2 特点 a 0 v 恒量 3 位移公式 S vt 八 加速度八 加速度 物理意义 描述速度变化快慢的物理量 包括大小和方向的变化 大小定义 速度的变化与所用时间的比值 定义式 a 即单位时间内速度的变化 t vv t v t0 加速度是矢量 方向 现象上与速度变化方向相同 本质上与质点所受合外力方向一致 质点作加速直线运动时质点作加速直线运动时 a 与 v 方向相同 作减速直线运动时 a 与 v 方向相反 匀变速直线运动概念 匀变速直线运动概念 物体在一条直线上运动 如果在相等时间内速度变化相等 这种运动叫匀变速直 线运动 可以往返 如竖直上抛 理解清楚 速度 速度变化 速度变化的快慢理解清楚 速度 速度变化 速度变化的快慢 V V a 无必然的大小决定关系 加速度的符号表示方向 其正负只表示与规定的正方向比较的结果 为正值 表示加速度的方向与规定的正方向相同 但并不表示加速运动 为负值 表示加速度的方向与规定的正方向相反 但并不表示减速运动 判断质点作加减速运动加减速运动的方法 是加速度的方向与速度方向的比较 若同方向表示加速 并不是由加速度的正负来判断 有加速度并不表示速度有增加 只表示速度有变化 是加速还是减速由加速度的方向与速度方向是否相同去判断 a 的矢量性 a 在 v 方向的分量 称为切向加速度 改变速度大小变化的快慢 a 在与 v 垂直方向的分量 称为法向加速度 改变速度方向变化的快慢 所以 a 与 v 成锐角时加速 成钝角时减速 判断质点作直曲线运动直曲线运动的方法 加速度的 方向与速度方向是否在同一条直线上 第 页3 规律方法规律方法 1 1 灵活选取参照物 灵活选取参照物 说明说明 灵活地选取参照物 以相对速度求解有时会更方便 2 明确位移与路程的关系 明确位移与路程的关系 说明说明 位移和路程的区别与联系 位移是矢量 是由初始位置指向终止位置的有向线段 路程是标量 是物体运动轨迹的 总长度 一般情况位移的大小不等于路程 只有当物体作单向直线运动时路程才等于位移的大小 3 充分注意矢量的方向性 充分注意矢量的方向性 说明说明 特别要注意速度的方向性 平均速度公式和加速度定义式中的速度都是矢量 要考虑方向 本题中以返回A点时的 速度方向为正 因此AB段的末速度为负 注意注意 平均速度和瞬时速度的区别 平均速度是运动质点的位移与发生该位移所用时间的比值 它只能近似地描述变 速运动情况 而且这种近似程度跟在哪一段时间内计算平均速度有关 平均速度的方向与位移方向相同 瞬时速度是运动 物体在某一时刻 或某一位置 的速度 某时刻的瞬时速度 可以用该时刻前后一段时间内的平均速度来近似地表示 该 段时间越短 平均速度越近似于该时刻的瞬时速度 在该段时间趋向零时 平均速度的极限就是该时刻的瞬时速度 4 匀速运动的基本规律应用 匀速运动的基本规律应用 匀变速直线运动匀变速直线运动 基础知识基础知识 一 一 匀速直线运动 定义 物体在一条直线上运动 如果在相等的时间里位移相等 这种运动叫做匀变速直线运动 特点 速度的大小方向均不变 位移公式 s vt 匀速直线运动的 s t 和 v t 图线 s t 图线特点 一次函数图线 图线的斜率表示速度的大小 方向由图线特点决定 v t 图线特点 平行与时间轴的直线 面积 表示位移的大小 二二 匀变速直线运动 匀变速直线运动 1 定义 在相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫做匀变速直线运动 2 特点 a 恒量 即加速度是恒定的变速直线运动 a 恒量 且 a 方向与 v 方向相同 是匀加速直线运动 a 恒量 且 a 方向与 v 方向相反 是匀减速直线运动 基本公式 Vt V0 a t S vo t a t2 1 2 常用推论 常用推论 1 推论 Vt2 V02 2as 匀加速直线运动 a 为正值 匀减速直线运动 a 为正值 2 s 即 t vv t 2 0 2T ss t s 2 vv vv n1nt0 t 2 平 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 3 在任两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量 即 S S S aT2 恒量 说明 说明 1 以上公式只适用于匀变速直线运动 2 四个公式中只有两个是独立的 即由任意两式可推出另外两式 四个公式中有五个物理量 而两个独立方程只能解出两个未知量 所以解题时需要三个已知条件 才能有解 3 式中 v0 vt a s 均为矢量 方程式为矢量方程 应用时要规定正方向 凡与正方向相同者取正值 相反者取负值 所求矢量为正 值者 表示与正方向相同 为负值者表示与正方向相反 通常将 v0的方向规定为正方向 以 v0的位置做初始位置 4 以上各式给出了匀变速直线运动的普遍规律 一切匀变速直线运动的差异就在于它们各自的 v0 a 不完全相同 例如 a 0 时 匀速 直线运动 以 v0的方向为正方向 a 0 时 匀加速直线运动 a 0 时 匀减速直线运动 a g v0 0 时 自由落体应动 a g v0 0 第第 2 2 课课 第 页4 时 竖直抛体运动 5 对匀减速直线运动 有最长的运动时间 t v0 a 对应有最大位移 s v02 2a 若 t v0 a 一般不能直接代入公式求位移 几个重要推论 几个重要推论 初速无论是否为零的匀变速直线运动都具有的特点规律 在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数 s Sn 1一 Sn aT2 恒量 中时刻的即时速度等于这段位移的平均速度等于初末速度的一半 A B 段中间时刻的即时速度 Vt 2 VN 等于这段的平均速度 V VVt 0 2 s tT SS NN 2 1 AB 段位移中点的即时速度 Vs 2 如何推出 vv ot 22 2 S第 t 秒 St S t 1 vo t a t2 vo t 1 a t 1 2 V0 a t 1 2 1 2 1 2 4 初速为零的匀加速直线运动规律 在 1s 末 2s 末 3s 末 ns 末的速度比为1 2 3 n 在 1s 2s 3s ns 内的位移之比为12 22 32 n2 在第 1s 内 第 2s 内 第 3s 内 第 ns 内的位移之比为 1 3 5 2n 1 从静止开始通过连续相等位移所用时间之比为 1 21 32 nn 1 通过连续相等位移末速度比为 1 23n 5 匀减速直线运动至停可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动匀减速直线运动至停可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动 6 通过打点计时器在纸带上打点 或照像法记录在底片上 来研究物体的运动规律 是判断物体是否作匀变速直线运动的方法 s aT2 求的方法 VN V s tT SS NN 2 1 2T ss t s 2 vv vv n1nt0 t 2 平 求a方法 s aT2 一 3 aT2 Sm一 Sn m n aT2 m n 逐差法推理 3 N S N S 画出图线根据各计数点的速度 图线的斜率等于a 识图方法 一轴 二线 三斜率 四面积 五截距 六交点 求解时注意 弄清运动过程 分几个阶段 各阶段的运动性质 及联系各阶段的物理量 画出草图 在头脑中形成清晰的运动图景 选用适当的公式 特别是求位移时用平均速度乘以时间往往快捷 三 研究匀变速直线运动实验三 研究匀变速直线运动实验 右图为打点计时器打下的纸带 选点迹清楚的一条 舍掉开始比较密集的点迹 从便于测量的地方 取一个开始点 O 然后每 5 个点取一个计数点 A B C D 测出相邻计数点间的距离 s1 s2 s3 利用打下的纸带可以 求任一计数点对应的即时速度 v 如 T ss vc 2 32 其中 T 5 0 02s 0 1s 利用 逐差法 求 a 2 321654 9T ssssss a 利用上图中任意相邻的两段位移求 a 如 2 23 T ss a t s 0 T 2T 3T 4T 5T 6T v ms 1 B CD s1 s2s3 A 第 页5 利用 v t 图象求 a 求出 A B C D E F 各点的即时速度 画出 v t 图线 图线的斜率就是加速度 a 注意 a 纸带的记录方式 三种 相邻记数间的距离 各点距第一个记数点的距离 各点在刻度尺上对应的刻度值 b 时间间隔 计数周期计数周期 与选计数点的方式有关 50Hz 打点周期打点周期 0 02s 常以打点的常以打点的 5 个间隔作为一个记时单位个间隔作为一个记时单位 说法 每说法 每 5 个点取一个计数点或每两个计数点间还有四个点未画出 个点取一个计数点或每两个计数点间还有四个点未画出 c 注意单位 打点计时器打的点打点计时器打的点 和 人为选取的计数点人为选取的计数点 的区别 四 匀变速直线运动的四 匀变速直线运动的 v t 图线 图线 形象表达物理规律 直观描述物理过程 鲜明反映物理量之间的关系 v t 图线特点 一次函数图线 图线的斜率表示加速度的大小 面积 表示位移大小 s t 图线物理意义 图线上的坐标点 t s 表示某时刻的位置 图线的斜率表示速度的大小 图线在纵轴上的截距 表示物体的初位移 v t 图线物理意义 图线上的坐标点表示物体某时刻的速度 图线的斜率表示加速度的大小 图线在纵轴上的截距 表示物体的初速度 图线和横轴所夹的 面积 表示运动的位移大小 特别注意两种图线的区别比较 物理表述方式 文字语言 公式 及图象 规律方法规律方法 1 1 基本规律的理解与应用 基本规律的理解与应用 例 例 做匀变速直线运动物体的位移方程 s 5t 2t2 2 m 求该物体前 2s 的位移大小 s 2t 3t2 最后 1 为全程的 7 16 9 25 19 100 求全程 解题指导 解题指导 1 要养成根据题意画出物体运动示意图的习惯 特别对较复杂的运动 画出草图可使运动过程直观 物理图景 清晰 便于分析研究 2 要分析研究对象的运动过程 搞清整个运动过程按运动性质的特点可分为哪几个运动阶段 各个阶段遵循什么规律 各个阶段间存在什么联系 3 本章的题目常可一题多解 解题时要思路开阔 联想比较 筛选最简的解题方案 解题时除采用常规的公式法和解析法外 图像法 比例法 极值法 逆向转换法 如将一匀减速直线运动视为反向的匀加速直线运动等 等也是本章解题的常用的方法 4 列运动学方程时 每一个物理量都要对应于同一个运动过程 切忌张冠李戴 乱套公式 5 解题的基本思路 审题一画出草图一判断运动性质一选取正方向 或建在坐标轴 一选用公式列方程一求解方程 必要 时时结果进行讨论 2 2 适当使用推理 结论 适当使用推理 结论 3 分段求解复杂运动 分段求解复杂运动 说明说明 在一些力学题中常会遇到等差数列或等比数列等数学问题 每位同学应能熟练地使用这些数学知识解决具体的物理问题 4 借助等效思想分析运动过程 借助等效思想分析运动过程 说明 对于分阶段问题 应把握转折点对应的物理量的关系 亦可借助等效思想进行处 理 第 页6 匀变速直线运动规律的应用匀变速直线运动规律的应用 基础知识基础知识 一 自由落体运动一 自由落体运动 物体只受重力作用所做的初速度为零的匀加速直线运动 特点 l 只受重力 2 初速度为零 规律 1 vt gt 2 s gt2 3 vt2 2gs 4 s 5 t vt 2 gt t h v 2 1 二 竖直上抛二 竖直上抛 1 将物体沿竖直方向抛出 物体的运动为竖直上抛运动 抛出后只在重力作用下的运动 其规律为 其规律为 1 vt v0 gt 2 s v0t gt2 3 vt2 v02 2gh 几个特征量 几个特征量 1 上升最大高度 H V g o 2 2 2 上升的时间 t V g o 3 从抛出到落回原位置的时间 t 2V g o 4 上升 下落经过同一位置时的加速度相同 而速度等值反向 称速度对称性 5 上升 下落经过同一段距离的时间相等 称时间的对称性 6 适用全过程 S Vo t g t2 Vt Vo g t Vt2 Vo2 2gS S Vt的正 负号的理解 1 2 2 两种处理办法 两种思路解题 速度和时间的对称 1 分段法 上升阶段看做初速度为零 加速度大小为 g 的匀减速直线运动 下降阶段为自由落体运动 2 整体法 从整体看来 运动的全过程加速度大小恒定且方向与初速度 v0方向始终相反 因此可以把竖直上抛运动看作 是一个统一的减速直线运动 这时取抛出点为坐标原点 初速度 v0方向为正方向 则 a 一 g 用此解法特别注意 方向 3 上升阶段与下降阶段的特点 速度和时间的对称 l 物体从某点出发上升到最高点的时间与从最高点回落到出发点的时们相等 即 t上 v0 g t下 所以 从某点抛出后又回到同一点所用的时间为 t 2v0 g 2 上抛时的初速度 v0与落回出发点的速度 V 等值反向 大小均为 即 V V0 gH2gH2 注意注意 以上特点适用于竖直上抛物体的运动过程中的任意一个点所时应的上升下降两阶段 因为从任意一点向上看 物体的运动都是竖直上抛运动 且下降阶段为上升阶段的逆过程 以上特点 对于一般的匀减速直线运动都能适用 若能灵活掌握以上特点 可使解题过程大为简化 尤其要注意竖 直上抛物体运动的时称性和速度 位移的正负 规律方法规律方法 1 1 基本规律的理解与应用 基本规律的理解与应用 2 充分运用竖直上抛运动的对称性 充分运用竖直上抛运动的对称性 1 速度对称 上升和下降过程经过同一位置时速度等大反向 第第 3 3 课课 第 页7 2 时间对称 上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等 2004 杂技演员每隔 0 40s 抛出一球 空中总有四个球 最大高度是 A 1 6m B 2 4m C 3 2m D 4 0m 3 两种运动的联系与应用 两种运动的联系与应用 匀变速直线运动规律的思维方法匀变速直线运动规律的思维方法 1 平均速度的求解及其方法应用 用定义式 普遍适用于各种运动 t s 一 v 只适用于加速度恒定的匀变速直线运动v VVt 0 2 2 巧选参考系求解运动学问题 物体的运动都是相对一定的参考系而言 通常以地面作为参考系 有时选运动物体作为参考系 可以使得求解简便 3 追及和相遇或避免碰撞的问题的求解方法 关键 在于掌握两个物体的位置坐标及相对速度的特殊关系 基本思路 分别对两个物体研究 画出运动过程示意图 列出方程 找出时间 速度 位移的关系 解出结果 必要时进行讨论 追及条件 追者和被追者 v 相等是能否追上 两者间的距离有极值 能否避免碰撞的临界条件 讨论 1 匀减速运动物体追匀速直线运动物体 两者 v 相等时 S追 S被追 永远追不上 但此时两者的距离有最小值 若 S追V被追则还有一次被追上的机会 其间速度相等时 两者距离有一个极大值 2 初速为零匀加速直线运动物体追同向匀速直线运动物体 两者速度相等时有最大的间距 位移相等时即被追上 4 利用运动的对称性解题 有些运动具有对称性 利用对称性解时 有时比较方便 如竖直上抛运动的速度和时间的对称 5 逆向思维法解题 匀减速直线运动至停可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动 竖直上抛的上升过程的逆过程是自由落体运动 6 应用运动学图象解题 根据题述物理现象和发生的过程 建立函数表达式 建立坐标 并画出图象 7 用比例法解题 运用初速为零的匀变速直线运动的比例关系解题 使得问题简单易求 8 巧用匀变速直线运动的推论解题 某段时间内的平均速度 这段时间中时刻的即时速度 连续相等时间间隔内的位移差为一个恒量 位移 平均速度时间 解题常规方法 解题常规方法 公式法 包括数学推导 图象法 比例法 极值法 逆向转变法 试通过计算出的刹车距离的表达式说明公路旁书写 严禁超载 超速及酒后驾车 以及 雨天路滑车辆减速行驶 的原s 理 解 1 设在反应时间内 汽车匀速行驶的位移大小为 刹车后汽车做匀减速直线运动的 1 s 位移大小为 加速度大小为 由牛顿第二定律及运动学公式有 2 sa 4 3 2 2 1 21 2 2 0 001 sss asv m mgF a tvs 由以上四式可得出 5 2 2 0 00 g m F v tvs 超载超载 即增大 车的惯性大 由式 在其他物理量不变的情况下刹车距离就会增长 遇紧急情况不能及m 5 第第 4 4 课课 第 页8 时刹车 停车 危险性就会增加 同理超速 增大 酒后驾车 变长 也会使刹车距离就越长 容易发生事故 0 v 0 t 雨天道路较滑 动摩擦因数将减小 由式 在其他物理量不变的情况下刹车距离就越长 汽车较难停下来 因此为了提醒司机朋友在公路上行车安全 在公路旁设置 严禁超载 超速及酒后驾车 以及 雨天路滑车辆减速 行驶 的警示牌是非常有必要的 匀变速直线运动图象匀变速直线运动图象 基础知识基础知识一 对于运动图象要从以下几点来认识它的物理意义 一 对于运动图象要从以下几点来认识它的物理意义 a 从图象识别物体运动的性质 b 能认识图像的截距的意义 c 能认识图像的斜率的意义 d 能认识图线覆盖面积的意义 e 能说出图线上一点的状况 二 利用二 利用 v 一一 t 图象 不仅可极为方便地证明和记住运动学中的一系列基本规律和公式 还可以极为简捷图象 不仅可极为方便地证明和记住运动学中的一系列基本规律和公式 还可以极为简捷 地分析和解答各种问题 地分析和解答各种问题 1 s t 图象和 v t 图象 只能描述直线运动 单向或双向直线运动的位移和速度随时间的变化关系 而不能直 接用来描述方向变化的曲线运动 2 当为曲线运动时 应先将其分解为直线运动 然后才能用 S t 或 v 一 t 图象进行描述 1 位移时间图象 位移时间图象反映了运动物体的位移随时间变化的关系 匀速运动的 S t 图象是直线 直线的斜率数值上等于运动物体 的速度 变速运动的 S t 图象是曲线 图线切线方向的斜率表示该点速度的大小 2 速度时间图象 1 它反映了运动物体速度随时间的变化关系 2 匀速运动的 V 一 t 图线平行于时间轴 3 匀变速直线运动的 V t 图线是倾斜的直线 其斜率数值上等于物体运动的加速度 4 非匀变速直线运动的 V 一 t 图线是曲线 每点的切线方向的斜率表示该点的加速度大小 规律方法规律方法 1 s t 图象和图象和 v t 图象的应用图象的应用 注意注意 平均速率不是平均速度的大小 对于图象问题 要求把运动物体的实际运动规律与图象表示的物 理含义结合起来考虑 2 2 速度 速度 时间图象的迁移与妙用时间图象的迁移与妙用 说明 利用图象的物理意义来解决实际问题往往起到意想不到的效果 在中学阶段某些问题根本无法借 助初等数学的方法来解决 但如果注意到一些图线的斜率和面积所包含的物理意义 则可利用比较直观 的方法解决问题 识图方法 一轴 二线 三斜率 四面积 五截距 六交点 第第 5 5 课课 第 页9 运动学典型问题及解决方法运动学典型问题及解决方法 基础知识基础知识 一 相遇 一 相遇 追及与避碰问题追及与避碰问题 对于追及问题的处理 要通过两质点的速度比较进行分析 找到隐含条件 即速度相同时 而质点距离 最大或最小 再结合两个运动的时间关系 位移关系建立相应的方程求解 必要时可借助两质点的速度 图象进行分析 二 追击类问题的提示二 追击类问题的提示 1 匀加速运动追击匀速运动 当二者速度相同时相距最远 2 匀速运动追击匀加速运动 当二者速度相同时追不上以后就永远追不上了 此时二者相距最近 3 匀减速直线运动追匀速运动 当二者速度相同时相距最近 此时假设追不上 以后就永远追不上 了 4 匀速运动追匀减速直线运动 当二者速度相同时相距最远 5 匀加速直线运动追匀加速直线运动 应当以一个运动当参照物 找出相对速度 相对加速度 相对位 移 规律方法规律方法 1 1 追及问题的分析思路 追及问题的分析思路 1 根据追赶和被追赶的两个物体的运动性质 列出两个物体的位移方程 并注意两物体运动时间之间的关系 2 通过对运动过程的分析 画出简单的图示 找出两物体的运动位移间的关系式 追及的主要条件是两个物体在追上时 位置坐标相同 3 寻找问题中隐含的临界条件 例如速度小者加速追赶速度大者 在两物体速度相等时有最大距离 速度大者减速追赶 速度小者 在两物体速度相等时有最小距离 等等 利用这些临界条件常能简化解题过程 4 求解此类问题的方法 除了以上所述根据追及的主要条件和临界条件解联立方程外 还有利用二次函数求极值 及应 用图象法和相对运动知识求解 点评点评 对追及类问题分析的关键是分析两物体运动的运动过程及转折点的条件 可见 在追赶过程中 速度相等是一个转 折点 要熟记这一条件 在诸多的物理问题中存在 隐蔽条件 这类问题往往是难题 于是 如何分析出 隐蔽条件 成为一个很重要的问题 一般是根据物理过程确定根据物理过程确定 该题中 隐蔽条件 就是当两车速度相同时距离最大 解析后 问题 就迎刃而解 2 相遇问题的分析思路 相遇问题的分析思路 相遇问题分为追及相遇和相向运动相遇两种情形 其主要条件是两物体在相遇处的位置坐标相同 1 列出两物体运动的位移方程 注意两个物体运动时间之间的关系 2 利用两物体相遇时必处在同一位置 寻找两物体位移间的关系 3 寻找问题中隐含的临界条件 4 与追及中的解题方法相同 点评点评 三种解法中 解法一注重对运动过程的分析 抓住两车间距有极值时速度应相等这一关键条件来求解 解法二中由位移关系得到一元二次方程 然后利用根的判别式来确定方程中各系数间的关系 这也是中学物理中常用的数 学方法 解法三通过巧妙地选取参照物 使两车运动的关系变得简明 说明说明 本题还可以有多种问法 如 以多大的加速度刹车就可以不相碰 两车距多少米就可以不相 碰 货车的速度为多少就可以不相碰 等 但不管哪一种问法 都离不开 两车速度相等 这个 条件 第第 6 6 课课 第 页10 课 题 第二单元 力 物体的平衡 类型 复习课 目的要求 通过强化基础训练 内化力的合成与分解 受力分析等解题思想 以形成解题能力 重点难点 力的合成与分解 受力分析 教 具 过程及内容 力 力学中常见的三种力力 力学中常见的三种力 基础知识基础知识 一 力一 力 1 定义 力是物体对物体的作用 说明 定义中的物体是指施力物体和受力物体 定义中的作用是指作用力与反作用力 2 力的性质 力的物质性 力不能离开物体单独存在 一谈到力 必然涉及两个物体 受力物体和施力物体 力不能离开物体而存在 找 不到施力物体和受力物体的力是不存在的 一提到力一定要知道其施力物体和受力物体 学好物理的功底 说明 分析力 首先要明确施力物体和受力物体 作用对象 对某一物体而言 可能有一个或多个施力物体 受力物体和施力物体总是同时成对出现 力的相互性 力的作用是相互的 施力物体给予受力物体作用的同时必受受力物体的反作用 即力是成对出现的 施力物 体同时也是受力物体 受力物体同时也是施力物体 我们把物体之间的作用称为作用力与反作用力 力的矢量性 力是矢量 既有大小也有方向 力的独立性 一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关 力的测量工具 测力计 可以用弹簧称测量 单位 牛顿 简称牛 符号 N SI 制中 kgm s2 意义 意义 使质量为 1 千克的物体产生 1 米 秒 2加速度力的大小为 1 牛顿 力的表示方法 三要素表示 力的图示和示意图 力的三要素是 大小 方向 作用点 力的图示 用一根带箭头的线段表示出力的三要素 称为力的图示 要选择合适的比例 标度 要求严格 说明 改变任 一方面作用效果都改变 力的示意图 若只要求正确地表示出物体的受力个数和受力的方向 按大致比例画出力的大小 称为力的示意图 示意图着重于受力个数和各力的方向画法 不要求作出标度 力的作用效果 静力效果 使物体的形状发生改变 形变 拉伸 压缩 弯曲 扭转等 动力效果 使物体的运动状态发生改变 改变物体的速度 即是产生加速度 3 力的分类 按性质分类 重力 弹力 摩擦力 分子力 电磁力 核力等 受力分析时一定要分析的力 一定有施 受力物体 按效果分类 拉力 压力 支持力 动力 阻力 向心力 回复力 下滑力 分力 合力 斥力 吸力 浮力等 按研究对象分类 内力和外力 按作用方式分类 重力 电场力 磁场力等为场力 即非接触力 弹力 摩擦力为接触力 第第 1 1 课课 第 页11 说明 性质不同的力可能有相同的效果 效果不同的力也可能是性质相同的 是牛顿 二 重力二 重力 1 产生原因 由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力 说明 重力是由于地球的吸引而产生的力 但它并不就等于地球时物体的引力 重力是地球对物体的万有引力的一个分 力 另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力 由于物体随地球自转所需向心力很小 所以计算时一般可近似 地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力 其一个分力使得物体随地球自转所需的向心力 赤道处较大 另一个力为重力 在南北两极较大 地球附近的物体都受重力作用 重力的施力物体是地球 重力的大小与纬度和距地面的高度有关 重力在不同纬度的地方不同 南北两极较大 赤道处较小 离地面不同高度的地方不同 离地越高的地方越小 但是在处理物理问题时 在地球表面和地球表面附近某一高度的地方 一般认为物体受的重力不变 一个物体受的重力不受运动状态的影响 与是否还受其它力作用也无关 在超重 矢重和卫星上也还受重力作用 2 大小 G mg 可以认为牛顿第二定律 说明 物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关 此公式可认为牛顿第二定律 g 9 8 N kg 可以用弹簧测力计测量 3 方向 竖直向下 说明 不可理解为跟支承面垂直 不等同于指向地心 只有赤道和两极处重力的方向才指向地心 4 重心 物体各部分都受重力作用 效果上认为集中到一个点上 这个点就叫重心 即是说重 力的作用点 即 重心是物体各部分所受重力合力的作用点 说明 l 重心可以不在物体上 物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系 重心是一个等效的概念 重心是一个 等效替代点 不要认力只有重心处受重力 物体的其它部分不受重力 2 有规则几何形状 质量均匀的物体重心在它的几何中心 质量分布不均匀的物体 其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同 3 薄物体的重心可用悬挂法求得 三 弹力三 弹力 弹力产生原因 发生形变的物体想要恢复原状而对迫使它发生形变的物体产生的力 1 定义 直接接触的物体间由于发生弹性形变 即是相互挤压 而产生的力 2 产生条件 直接接触 有弹性形变 3 方向 弹力的方向与施力物体的形变方向相反 与形变恢复方向相同 作用在迫使物体发生形变的 物体上 弹力是法向力 力垂直于两物体的接触面 具体说来 弹力方向的判断方法弹力方向的判断方法 1 弹簧两端的弹力方向 与弹簧中心轴线重合 指向弹簧恢复原状的方向 其弹力可为拉力 可为压力 对弹簧秤只为拉力 2 轻绳对物体的弹力方向 沿绳指向绳收缩的方向 即只为拉力 3 点与面接触时弹力的方向 过接触点垂直于接触面 或接触面的切线方向 而指向受力物体 4 面与面接触时弹力的方向 垂直于接触面而指向受力物体 5 球与面接触时弹力的方向 在接触点与球心的连线上而指向受力物体 6 球与球相接触的弹力方向 沿半径方向 垂直于过接触点的公切面而指向受力物体 7 轻杆的弹力方向可能沿杆也可能不沿杆 杆可提供拉力也可提供压力 这一点跟绳是不同的 8 根据物体的运动情况 利用平行条件或动力学规律判断 说明 压力 支持力的方向总是垂直于接触面 若是曲面则垂直过接触点的切面 指向被压或被支持的物体 绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向 杆既可产生拉力 也可产生压力 而且能产生不同方向的力 这是杆的受力特点 杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向 4 弹力的大小 第 页12 弹簧 橡皮条类 它们的形变可视为弹性形变 在弹性限度内 弹力的大小跟形变关系符合胡克定律遵从胡克定律力 F kX 上式中 k 叫弹簧劲度系数 单位 N m 跟弹簧的材料 粗细 直径及原长都有关系 X 是弹簧的形变量 拉伸或压缩量 切不可认为是弹簧的原长 一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等 非弹簧类的弹力是形变量越大 弹力越大 一般应根据物体所处的运动状态 利用平衡条件或动力学规律 牛顿定律 来计算 重难点突破重难点突破 一 弹力有无判断 弹力的方向总跟形变方向相反 但很多情况接触处的形变不明显 这给判断弹力是否存在带来困难 可用以下方法解决 1 拆除法 即解除所研究处的接触 看物体的运动状态是否改变 若不变 则说明无弹力 若改变 则说明有弹力 2 分析主动力和运动状态是判断弹力有无的金钥匙 分析主动力就是分析沿弹力所在直线上 除弹力以外其它力的合力 看该合力是否满足给定的运动状态 若不满足 则存在弹力 若满足则不存在弹力 二 弹力方向判定 1 对于点与面 面与面接触的情形 弹力的方向总跟接触面垂直 对于接触面是曲面的情况 要先画出通过接触点的 切面 弹力就跟切面垂直 2 对于杆的弹力方向问题 要特别注意不一定沿杆 沿杆只是一种特殊情况 当杆与物体接触处情况不易确定时 应 根据物体的运动状态 利用平衡条件或动力学规律来判断 三 弹力的计算 弹力是被动力 其大小与物体所受的其它力的作用以及物体的运动状态有关 所以可根据物体的运动状态和受力情况 利用平衡条件或牛顿运动定律求解 非弹簧类弹力的大小计算 只能根据物体的运动状态 利用 F合 0 或 F合 ma 求解 四 摩擦力四 摩擦力 1 定义 当一个物体在另一个物体的表面上相对运动 或有相对运动的趋势 时 受到的阻碍相对运动 或阻碍相对运动趋 势 的力 叫摩擦力 可分为静摩擦力和滑动摩擦力 2 产生条件 接触面粗糙 相互接触的物体间有弹力 接触面间有相对运动 或相对运动趋势 说明 三个条件缺一不可 特别要注意 相对 的理解 3 摩擦力的方向 静摩擦力的方向总跟接触面相切 并与相对运动趋势方向相反 滑动摩擦力的方向总跟接触面相切 并与相对运动方向相反 说明 1 与相对运动方向相反 不能等同于 与运动方向相反 滑动摩擦力方向可能与运动方向相同 可能与运动方向相反 可能与运动方向成一夹角 2 滑动摩擦力可能起动力作用 也可能起阻力作用 4 摩擦力的大小 1 静摩擦力的大小 与相对运动趋势的强弱有关 趋势越强 静摩擦力越大 但不能超过最大静摩擦力 即 0 f fm 但跟接触面相互挤压力 FN无直接关系 具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力 在中学阶段讨论问题时 如无特殊说明 可认为它们数值相等 效果 阻碍物体的相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 可以是动力 也可以是阻力 第 页13 2 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力跟压力成正比 也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比 公式 F FN F 表示滑动摩擦力大小 FN表示正压力的大小 叫动摩擦因数 说明 FN表示两物体表面间的压力 性质上属于弹力 不是重力 更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定 与接触面的材料 接触面的情况有关 无单位 滑动摩擦力大小 与相对运动的速度大小无关 5 效果 总是阻碍物体间的相对运动 或相对运动趋势 但并不总是阻碍物体的运动 可能是动力 也可能是阻力 说明 滑动摩擦力的大小与接触面的大小 物体运动的速度和加速度无关 只由动摩擦因数和正压力两个因素决定 而动 摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关 五 静摩擦力五 静摩擦力 静摩擦力定义 发生在两个相对静止的物体之间 由于存在有相对的运动趋势而产生的阻碍相对运动趋势的力叫做静摩擦力 1 产生条件 相互接触的物体间存在弹力 两物体间有相对运动的趋势 接触面粗糙 2 方向 跟接触面相切 并且跟相对运动趋势方向相反跟相对运动趋势方向相反 属于教学难点 静摩擦力的方向可能与运动方向相同 也可能与运动方向相反 或与运动方和成一夹角 3 作用效果 总是阻碍物体间的相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 可以是动力 也可以是阻力 4 大小 没有确定的取也值无确定的运算公式 只能在零到最大值之间取值 静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关 趋势越强 静摩擦力越大 但不能超过最大静摩擦力 即 0 f fm 具体 大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解 5 静摩擦力是被动力 其作用效果是阻碍物体的相对运动趋势 并不是阻碍运动 与发生趋势的力大小相等 方向相反 相互平衡 说明 说明 摩擦力总是起阻碍相对运动的作用 并不是阻碍物体的运动 因为有此时候摩擦力的方向与物体运动方向相同 绝对不能说 静止的物体受到的摩擦力是静摩擦力 运动物体受到的摩擦力是滑动摩擦力 静摩擦力是相对静止的物体之间的摩擦力 受静摩擦力作用的物体不一定静止受静摩擦力作用的物体不一定静止 滑动摩擦力是具有相对运动的物体之间的摩擦力 受滑动摩擦力作用的物体不一定都滑动 一个物体滑动另一个物体静止是常见的现象 摩擦力和弹力都是接触力 有摩擦力时必定有弹力 有弹力不一定有摩擦力 分析摩擦力时 参考系 的选择 条件是相互接触物体之间产生相对运动或相对运动的趋势 重难点突破重难点突破 一 正确理解动摩擦力和静摩擦力中的 动 与 静 的含义 动 和 静 是指研究对象相对于跟它接触的物体而言的 而不是相对于地面的运动和静止 所以受滑动摩擦力作用 的物体可能是静止的 反之 受静摩擦力作用的物体可能是运动的 二 滑动摩擦力方向的判断 几乎所有的同学认为滑动摩擦力方向判断要比静摩擦力方向的判断容易 因而忽视了对滑动摩擦力方向判断方法的深刻理解 滑动摩擦力方向总是跟相对运动的方向相反 要确定滑动摩擦力的方向首先要判断出研究对象跟它接触的物体的相对运动方向 三 静摩擦力的有无 方向判断及大小计算 判断相互作用的物体之间是否存在静摩擦力 确实是一个难点 原因在于静摩擦力是被动出现的 再加上静摩擦力中 的 静 字 就更增加了它的隐性 为了判断静摩擦力是否存在 几乎所有的参考资料都有给出了 假设法 目的是想化 静 为 动 即假设接触面光滑无摩擦力 看研究对象是否会发生相对滑动 这种方法对受其它力较少的情况是可以的 但对物体受力较多的情况 这说是一种 中听不中用 的方法了 根据物体的运动状态来分析静摩擦力的有无 判断其方向 计算其大小 这是最基本的也是最有效的方法 第 页14 若物体处于平衡状态 分析沿接触面其它力 除静摩擦力 的合力 若合力为零 则静摩擦力不存在 若合力不为 零 一定存在静摩擦力 且静摩擦力的大小等于合力 方向与合力方向相反 若物体处于非平衡状态 则利用牛顿运动定律来判断静摩擦力的有无 方向及大小 四 计算摩擦力大小 首先要弄清要计算的是静摩擦力还是滑动摩擦力 只有滑动摩擦力才可以用 F FN计算 而静摩擦力是被动力 当它 小于最大静摩擦力时 取值要由其它力情况及运动状态来分析 跟正压力的大小无关 特别是有些情况中物体运动状态发生了变化 如先动后静或先静后动 时 更要注意两种摩擦力的转化问题 规律方法规律方法 1 1 对重力的正确认识 对重力的正确认识 2 2 弹力方向的判断方法 弹力方向的判断方法 3 3 弹簧弹力的计算与应用 弹簧弹力的计算与应用 4 4 摩擦力方向的判断与 摩擦力方向的判断与 应用 应用 5 5 摩擦力大小的计算与应用 摩擦力大小的计算与应用 散 力的合成与分解力的合成与分解 一 合力与分力一 合力与分力 1 一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的效果相同 这个力就叫做那几个力的合力 那几个力就叫做这个力的分力 2 合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代关系 3 共点力 几个力如果作用在物体的同一个点 或者它们的作用线相交于同一个点 这几个力做共点力 二 力的合成与分解二 力的合成与分解 1 求几个已知力的合力叫力的合成 求一个力的分力叫力的分解 分解某个力时 要根据这个力产生的实际效果进行分解 同一个力可以分解成无数对大小 方向不同的分力 下面是有确定解的几种常见情况 1 已知合力和两个分力的方向 求两个分力的大小 有一组解 2 已知合力和一个分力的大小与方向 求另一个分力的大小和方向 有一组解 3 已知合力及一个分力 F1的大小和 F2的方向求 F1的方向和 F2的大小 有一组解或两组解 合力和分力是一种等效代替关系 分解是用分力代换合力 合成则是用合力代换分力 注意 力的合成是唯一的 而力的分解有时不是唯一的 只有在下列两种情形下 力的分解才是唯一的 1 已知合力和两个分力的方向 2 已知合力和一个分力大小和方向 2 运算法则 1 平行四边形法则 求两个互成角度的共点力 F1 F2的合力 可以把 F1 F2的线段作为邻边作平行四边形 它的对角线即表示合力的大小和方 向 2 三角形法则 合力和两个分力通过平移 构成一个首尾相接的封闭三角形 这就是三角形法则 求两个互成角度的共点力 F1 F2的合力 可以把 F1 F2首尾相接地画出来 把 F1 F2的另外两端连接起来 则此连线 就表示合力 F 的大小和方向 3 共点的两个力 F1 F2的合力 F 的大小 与它们的夹角 有关 越大 合力越小 越小 合力越大 合力可能比分力大 也可能比分力小 F1与 F2同向时合力最大 F1与 F2反向时合力最小 合力大小的取值范围是 F1 F2 F合 F1 F2 求 F F2两个共点力的合力的公式 1 COSFFFF 21 2 2 2 1 2 合力的方向与 F1成 角 tg F FF 2 12 sin cos 注意 力的合成和分解都均遵从平行四边行法则 第第 2 2 课课 F2 F F1 第 页15 两个力的合力范围 F1 F2 F F1 F2 合力大小可以大于分力 也可以小于分力 也可以等于分力 当 F1 F2大小一定 在 0 1800范围内变化时 增大 F 减小 减小 F 增大 F1 F2垂直 正交 时 F 的大小 F 的方向 tan 2 2 2 1 FFF 1 2 F F 当 F1 F2大小相等 夹角为 1200时 合力为 F F1 F2 方向与两分力匀为 600 4 三个力或三个以上的力的合力范围在一定的条件下可以是 0 F F1 F2 Fn 三 力的分解计算三 力的分解计算 力的分解是力的合成的逆运算 同样遵守平行四边形法则 关于力分解的讨论 1 己知合力的大小和方向 有无数多组解 即可分解为无数对分力 2 己知合力的大小和方向 又知 F1 F2的方向 有确定的解 又知 F1 F2大小 有确定的解 又知 F1的大小和方向 有确定的解 又知 F1的方向及 F2的大小 当 F F2 Fsin时 有两组解 当 F2 Fsin时 有一组解 当 F2 F 时 有确定的解 在实际问题中 分力的求解方法 根据力产生