2022年高一物理教科版必修一 .pdf

运动的描述运动学问题是力学部分的基础之一，在整个力学中的地位是非常 重要的， 本章是讲运动的初步概念，描述运动的位移、速度、加速度等，贯穿 了 几乎整个高中物理内容，尽管在前几年高考中单纯考运动学题目并不多，但力、 电、磁综合问题往往渗透了对本章知识点的考察。近些年高考中图像问题频频出现，且要求较高， 它属于数学方法在物理中应用的一个重要方面。内容要点课标解读认识运动1 理解参考系选取在物理中的作用，会根据实际选定2 认识质点模型建立的意义，能根据具体情况简化为质点时间时刻3 街道时间和时刻的区别和联系4 理解位移的概念，了解路程与位移的区别5 知道标量和矢量，位移是矢量，时间是标量6 了解打点计时器原理，理解纸带中包含的运动信息物体运动的速度7 理解物体运动的速度8 理解平均速度的意义，会用公式计算平均速度9 理解瞬时速度的意义速度变化的快慢加速度10 理解加速度的意义，知道加速度和速度的区别11 是解匀变速直线运动的含义用图象描述物体的运动12 理解物理图象和数学图象之间的关系13 能用图象描述匀速直线运动和匀变速直线运动14 知道速度时间图象中面积含义，并能求出物体运动位移专题一：描述物体运动的几个基本本概念知识梳理1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 、转动和振动等形式。 2 参考系：被假定为不动的物体系。对同一物体的运动，若所选的参考系不同，对其运动的描述就会不同，通常以地球为参考系研究物体的运动。 3 质点：用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时，为使问题简化，而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据，如：公转的地球可视为质点，而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。物体可视为质点主要是以下三种情形： (1)物体平动时； (2)物体的位移远远大于物体本身的限度时； (3)只研究物体的平动，而不考虑其转动效果时。 4 时刻和时间 (1)时刻指的是某一瞬时，是时间轴上的一点，对应于位置、瞬时速度、动量、动能等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 40 页状态量，通常说的“2 秒末 ”，“速度达 2m/s 时”都是指时刻。 (2)时间是两时刻的间隔，是时间轴上的一段。对应位移、 路程、 冲量、 功等过程量 通常说的 “几秒内 ”“ 第几秒内 ”均是指时间。 5 位移和路程 (1)位移表示质点在空间的位置的变化，是矢量。位移用有向线段表示，位移的大小等于有向线段的长度，位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时，可用带有正负号的数值表示位移，取正值时表示其方向与规定正方向一致，反之则相反。 (2)路程是质点在空间运动轨迹的长度，是标量。在确定的两位置间，物体的路程不是唯一的，它与质点的具体运动过程有关。 (3)位移与路程是在一定时间内发生的，是过程量，二者都与参考系的选取有关。一般情况下，位移的大小并不等于路程，只有当质点做单方向直线运动时，二者才相等。6速度（1） 速度：是描述物体运动方向和快慢的物理量。（2） 瞬时速度：运动物体经过某一时刻或某一位置的速度，其大小叫速率。（3） 平均速度：物体在某段时间的位移与所用时间的比值，是粗略描述运动快慢的。平均速度是矢量，方向与位移方向相同。平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。v=ts是平均速度的定义式，适用于所有的运动，（4）. 平均速率：物体在某段时间的路程与所用时间的比值，是粗略描述运动快慢的。平均速率是标量。v=ts是平均速率的定义式，适用于所有的运动。平均速度和平均速率往往是不等的，只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。 例题评析【例 1】物体沿直线向同一方向运动，通过两个连续相等的位移的平均速度分别为v1=10m/s和 v2=15m/s，则物体在这整个运动过程中的平均速度是多少？【分析与解答】设每段位移为s，由平均速度的定义有v=212121212/22vvvvvsvsstts=12m/s 点评 一个过程的平均速度与它在这个过程中各阶段的平均速度没有直接的关系，因此要根据平均速度的定义计算，不能用公式v=(v0+vt)/2，因它仅适用于匀变速直线运动。【例2】 一质点沿直线ox 方向作加速运动，它离开o 点的距离x 随时间变化的关系为x=5+2t3(m)，它的速度随时间变化的关系为v=6t2(m/s)，求该质点在t=0 到 t=2s 间的平均速度大小和t=2s 到 t=3s 间的平均速度的大小。【分析与解答】 当 t=0 时，对应 x0=5m，当 t=2s 时，对应 x2=21m，当 t=3s 时，对应 x3=59m，则:t=0 到 t=2s 间的平均速度大小为2021xxv=8m/s t=2s 到 t=3s 间的平均速度大小为1232xxv=38m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 40 页点评 只有区分了求的是平均速度还是瞬时速度，才能正确地选择公式。【例 3】一架飞机水平匀速地在某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声音从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方与地面成600角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍？【分析与解答】设飞机在头顶上方时距人h，则人听到声音时飞机走的距离为：3h/3 对声音： h=v声t 对飞机：3h/3=v飞t 解得： v飞=3v声/30.58v声点评 此类题和实际相联系，要画图才能清晰地展示物体的运动过程，挖掘出题中的隐含条件，如本题中声音从正上方传到人处的这段时间内飞机前进的距离，就能很容易地列出方程求解。【例 4】 如图所示， 声源 S和观察者 A都沿 x轴正方向运动， 相对于地面的速率分别为vS和vA 空气中声音传播的速率为vp设 vSvp， vAvp，空气相对于地面没有流动(1)若声源相继发出两个声信号，时间间隔为t，请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程，确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔t(2)请利用 (1)的结果，推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式【分析与解答】: (1)如图所示，设为声源 S发出两个信号的时刻，为观察者接收到两个信号的时刻则第一个信号经过时间被观察者 A接收到，第二个信号经过时间被观察者A接收到且设声源发出第一个信号时，S、A两点间的距离为 L，两个声信号从声源传播到观察者的过程中，它们运动的距离关系如图所示可得由以上各式，得图 1-1-1 例 4 图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 40 页(2)设声源发出声波的振动周期为T，这样，由以上结论，观察者接收到的声波振动的周期 T为。由此可得，观察者接受到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为fvvvvfspAp点评 有关匀速运动近几年高考考查较多，如宇宙膨胀速度、超声波测速等，物理知识极其简单， 但对理解题意、建立模型的能力要求较高。解本题时， 通过作图理解和表述运动过程最为关键。专题二 . 加速度知识梳理1加速度是描述速度变化快慢的物理量。2速度的变化量与所需时间的比值叫加速度。3公式： a=tvvt0，单位： m/s2是速度的变化率。4加速度是矢量，其方向与v的方向相同。5注意 v,tvv,的区别和联系。v大，而tv不一定大，反之亦然。例题评析【例 5】 一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为v1=4m/s， 1S 后速度大小为v2=10m/s，在这 1S 内该物体的加速度的大小为多少？【分析与解答】根据加速度的定义，tvvat0题中 v0=4m/s，t=1s 当 v2与 v1同向时，得14101a=6m/s2当 v2与 v1反向时，得14102a=-14m/s2点评 必须注意速度与加速度的矢量性，要考虑v1、v2的方向。【例 6】 某著名品牌的新款跑车拥有极好的驾驶性能，其最高时速可达330km/h， 0100km/h的加速时间只需要3.6s ，0200km/h 的加速时间仅需9.9s ，试计算该跑车在0100km/h的加速过程和0200km/h 的加速过程的平均加速度。【分析与解答】: 根据tvvat0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 40 页且smhkmvt/78.27/1001smhkmvt/56.55/2002故跑车在0100km/h 的加速过程2211011/72.7/6 .3078.27smsmtvvat故跑车在0200km/h 的加速过程2222022/61.5/9. 9056.55smsmtvvat专题三 . 运动的图线知识梳理1. 表示函数关系可以用公式，也可以用图像。 图像也是描述物理规律的重要方法，不仅在力学中， 在电磁学中、 热学中也是经常用到的。图像的优点是能够形象、直观地反映出函数关系。2. 位移和速度都是时间的函数，因此描述物体运动的规律常用位移一时间图像(s t 图) 和速度一时间图像(v 一 t 图) 。3. 对于图像要注意理解它的物理意义，即对图像的纵、横轴表示的是什么物理量，图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚。形状完全相同的图线，在不同的图像( 坐标轴的物理量不同 ) 中意义会完全不同。4. 下表是对形状一样的S一 t 图和 v 一 t 图意义上的比较。 S一t 图 v一t 图表示物体做匀速直线运动( 斜率表示速度v) 表示物体静止表示物体向反方向做匀速直线运动交点的纵坐标表示三个运动质点相遇时的位移tl时刻物体位移为s1表示物体做匀加速直线运动( 斜率表示加速度a) 表示物体做匀速直线运动表示物体做匀减速直线运动交点的纵坐标表示三个运动质点的共同速度t1时刻物体速度为v1( 图中阴影部分面积表示质点在O t1时间内的位移) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 40 页例题评析【例 7】右图为某物体做匀变速直线运动的图像，求：（1）该物体 3s 末的速度。（2）该物体的加速度。（3）该物体前 6s 内的位移。【分析与解答】: （ 1）由图可直接读出3s 末的速度为6m/s。（2）at 图中图线的斜率表示加速度，故加速度为22/1/639smsma。（3） at 图中图线与t 轴所围面积表示位移， 故位移为mmS36)39(62163。 点评 这部分内容关键要掌握速度- 时间图象及位移时间图象的意义, 包括载距 , 斜率 ,相交等 . 专题一 : 自由落体运动知识梳理1定义： 物体从静止开始下落，并只受重力作用的运动。2规律：初速为0 的匀加速运动，位移公式：221gth，速度公式：v=gt 3 两 个 重 要 比 值 ： 相 等 时 间 内 的 位 移 比1 ： 3 ： 5- ， 相 等 位 移 上 的 时 间 比(:1).23(: )12例题评析【例1】 建筑工人安装塔手架进行高空作业，有一名建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长 5m 的铁杆在竖直状态下脱落了，使其做自由落体运动，铁杆在下落过程中经过某一楼层面的时间为0.2s，试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度？（g10m/s2，不计楼层面的厚度）【分析与解答】铁杆下落做自由落体运动，其运动经过下面某一楼面时间t=0.2s，这个 t也就是杆的上端到达该楼层下落时间tA与杆的下端到达该楼层下落时间tB之差，设所求高度为 h，则由自由落体公式可得到：221Bgth2215AgthtAtB t解得 h28.8m 【例 2】 在现实生活中，雨滴大约在1.5km 左右的高空中形成并开始下落。计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多少？你遇到过这样快速的雨滴吗？据资料显精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 40 页示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m/s，为什么它们之间有这么大的差别呢？【分析与解答】根据：221gtsgtvt可推出smsmgsvt/10732.1/105.1102223可见速度太大，不可能出现这种现象。点评 实际上雨滴在下落过程所受空气阻力和其速度是有关的,速度越大所受阻力也越大,落到地面之前已做匀速运动., 专题二 : 匀变速直线运动的规律知识梳理1. 常用的匀变速运动的公式有: 1vt=v0+at 2s=v0t+at2/2 3vt2=v02+2as 42/02ttvvvv S=(v0+vt)t/2 52aTs（1） 说明：上述各式有V0，Vt，a，s，t 五个量，其中每式均含四个量，即缺少一个量，在应用中可根据已知量和待求量选择合适的公式求解。 式中 T 表示连续相等时间的时间间隔。（2） 上述各量中除t 外其余均矢量，在运用时一般选择取v0的方向为正方向，若该量与v0的方向相同则取为正值，反之为负。对已知量代入公式时要带上正负号，对未知量一般假设为正，若结果是正值，则表示与v0方向相同，反之则表示与V0方向相反。另外，在规定v0方向为正的前提下，若a 为正值，表示物体作加速运动，若a 为负值，则表示物体作减速运动；若 v 为正值，表示物体沿正方向运动，若v 为负值，表示物体沿反向运动； 若 s 为正值， 表示物体位于出发点的前方，若 S为负值， 表示物体位于出发点之后。（3） 注意：以上各式仅适用于匀变速直线运动，包括有往返的情况，对匀变速曲线运动和变加速运动均不成立。例题评析【例 3】从斜面上某一位置，每隔O.1s 释放一颗小球，在连续释放几颗后，对在斜面上滑动的小球拍下照片，如图所示，测得SAB=15cm ，SBC=20cm，试求： (1)小球的加速度 (2)拍摄时 B球的速度VB (3)拍摄时 SCD (4)A球上面滚动的小球还有几颗? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 40 页【分析与解答 】释放后小球都做匀加速直线运动，每相邻两球的时间问隔均为o.1s ，可以认为 A、B、C、D各点是一个球在不同时刻的位置。【说明】利用推论结合基本公式求解运动学问题非常方便。【例 4】 跳伞运动员作低空跳伞表演，当飞机离地面224 m 时，运动员离开飞机在竖直方向做自由落体运动.运动一段时间后，立即打开降落伞，展伞后运动员以12.5 m/s2的平均加速度匀减速下降.为了运动员的安全， 要求运动员落地速度最大不得超过5 m/s.取 g=10 m/s2.求：（1）运动员展伞时，离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下? （2）运动员在空中的最短时间为多少? 【分析与解答 】 ：运动员跳伞表演的过程可分为两个阶段，即降落伞打开前和打开后.由于降落伞的作用，在满足最小高度且安全着地的条件下，可认为 vm=5 m/s 的着地速度方向是竖直向下的，因此求解过程中只考虑其竖直方向的运动情况即可.在竖直方向上的运动情况如图所示. （1）由公式vT2v022as可得第一阶段： v22gh1 第二阶段： v2vm22ah2 又 h1h2H 解式可得展伞时离地面的高度至少为h299 m. 设以 5 m/s 的速度着地相当于从高h处自由下落 .则hgv22=10252m1.25 m. （2）由公式s=v0t21at2可得：第一阶段： h121gt12 第二阶段： h2vt221at22 又 t=t1t2 解式可得运动员在空中的最短时间为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 40 页t=8.6 s. 说明：简要地画出运动过程示意图，并且在图上标出相对应的过程量和状态量，不仅能使较复杂的物理过程直观化，长期坚持下去，更能较快地提高分析和解决较复杂物理问题的能力. 【例 5】 以速度为 10 m/s 匀速运动的汽车在第2 s 末关闭发动机，以后为匀减速运动，第 3 s内平均速度是9 m/s， 则汽车加速度是_ m/s2， 汽车在 10 s 内的位移是 _ m. 【分析与解答 】 ：第 3 s 初的速度v010 m/s，第 3.5 s 末的瞬时速度vt=9 m/s推论（ 2） 所以汽车的加速度：a=tvvt0=5.0109m/s2 2 m/s2“”表示a 的方向与运动方向相反. 汽车关闭发动机后速度减到零所经时间：t2av00=2100s=5 s8 s 则关闭发动机后汽车8 s 内的位移为：s2av2020=）（221002m 25 m 前 2 s 汽车匀速运动：s1 v0t1102 m20 m 汽车 10 s内总位移：s=s1 s220 m25 m 45 m. 说明： （ 1）求解刹车问题时，一定要判断清楚汽车实际运动时间. （2）本题求s2时也可用公式s=21at2计算 .也就是说“末速度为零的匀减速运动”可倒过来看作“初速度为零的匀加速运动”. 专题三汽车做匀变速运动，追赶及相遇问题知识梳理在两物体同直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是：两物体能否同时到达空间某位置 .因此应分别对两物体研究，列出位移方程，然后利用时间关系、速度关系、位移关系解出 . （1）追及追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件. 如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时，若二者速度相等了，还没有追上，则永远追不上，此时二者间有最小距离.若二者相遇时（追上了），追者速度等于被追者的速度，则恰能追上， 也是二者避免碰撞的临界条件；若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度， 则被追者还有一次追上追者的机会，其间速度相等时二者的距离有一个较大值 . 再如初速度为零的匀加速运动的物体追赶同一地点出发同向匀速运动的物体时，当二者速度相等时二者有最大距离，位移相等即追上. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 40 页（2）相遇同向运动的两物体追及即相遇，分析同（1）. 相向运动的物体，当各自发生的位移的绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇. 【例 6】一列客车以v1的速度前进， 司机发现前面同一轨道上有一列货车正以v2(v2s1，所以乙车能追上甲车。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 40 页【例 8】 火车以速度v1匀速行驶，司机发现前方同轨道上相距s 处有另一列火车沿同方向以速度 v2（对地、且v1v2）做匀速运动，司机立即以加速度a 紧急刹车 .要使两车不相撞，a 应满足什么条件? 【分析与解答 】 ：此题有多种解法. 解法一：两车运动情况如图所示，后车刹车后虽做匀减速运动，但在其速度减小至和v2相等之前，两车的距离仍将逐渐减小；当后车速度减小至小于前车速度，两车距离将逐渐增大.可见，当两车速度相等时，两车距离最近.若后车减速的加速度过小，则会出现后车速度减为和前车速度相等之前即追上前车， 发生撞车事故； 若后车减速的加速度过大，则会出现后车速度减为和前车速度相等时仍未追上前车，根本不可能发生撞车事故；若后车加速度大小为某值时，恰能使两车在速度相等时后车追上前车，这正是两车恰不相撞的临界状态，此时对应的加速度即为两车不相撞的最小加速度.综上分析可知，两车恰不相撞时应满足下列两方程：v1t21a0t2v2ts v1 a0tv2 解之可得： a0svv2212）（. 所以当 asvv2212）（时，两车即不会相撞. 解法二：要使两车不相撞，其位移关系应为v1t21at2 sv2t即21at2（ v2 v1） ts0 对任一时间t，不等式都成立的条件为（ v2v1）22as0 由此得 asvv2212）（. 解法三：以前车为参考系，刹车后后车相对前车做初速度v0 v1 v2、加速度为a的匀减速直线运动 .当后车相对前车的速度减为零时，若相对位移ss，则不会相撞.故由sav220=avv2221）（s得 asvv2212）（. 【例 9】一辆摩托车行驶的最大速度为30m/s 。现让该摩托车从静止出发，要在4 分钟内追上它前方相距1 千米、 正以 25m/s 的速度在平直公路上行驶的汽车，则该摩托车行驶时，至少应具有多大的加速度？【分析与解答 】：假设摩托车一直匀加速追赶汽车。则：221atV0t+S0 （ 1）a =24. 024010002240252222200tStV（m/s2） （ 2）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 40 页摩托车追上汽车时的速度：V = at = 0.24240 = 58 (m/s) （ 3）因为摩托车的最大速度为30m/s ，所以摩托车不能一直匀加速追赶汽车。应先匀加速到最大速度再匀速追赶。tVSttVatm0012121（ 4） Vm at1（ 5）由（ 4） （5）得： t1=40/3 （秒） a=40903/40302.25 (m/s) 总结： （ 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）要注意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转换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）由于本章公式较多，且各公式间有相互联系，因此，本章的题目常可一题多解.解题时要思路开阔，联想比较，筛选最简捷的解题方案.解题时除采用常规的公式解析法外，图象法、 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）等也是本章解题中常用的方法. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 40 页力 物体的平衡专题一 力的概念 、重力和弹力知识梳理要对力有深刻的理解，应从以下几个方面领会力的概念。 1 力的本质 (1)力的物质性：力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一施力物体和受力物体，力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。(2) 力的相互性：力是成对出现的，作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线，属同性质的力、分别作用在两个物体上，作用效果不能抵消. (3) 力的矢量性：力有大小、方向，对于同一直线上的矢量运算，用正负号表示同一直线上的两个方向， 使矢量运算简化为代数运算；这时符号只表示力的方向，不代表力的大小。 (4)力作用的独立性：几个力作用在同一物体上，每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响，这就是力的独立作用原理。 2 力的作用效果力对物体作用有两种效果：一是使物体发生形变_，二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生，也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。 3 力的三要素：大小、方向、作用点完整表述一个力时，三要素缺一不可。当两个力 F1、F2的大小、方向均相同时，我们说 F1=F2，但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。力的大小可用弹簧秤测量，也可通过定理、定律计算，在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号是N 。4力的图示和力的示意图 (1)力的图示：用一条有向线段表示力的方法叫力的图示，用带有标度的线段长短表示大小，用箭头指向表示方向，作用点用线段的起点表示。(2) 力的示意图：不需画出力的标度，只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。5力的分类 (1)性质力：由力的性质命名的力。如；重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。(2) 效果力：由力的作用效果命名的力。如：拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力：合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。6重力（1） 重力的产生：重力是由于地球的吸收而产生的, 重力的施力物体是地球。（2） 重力的大小：1由 G=mg 计算， g 为重力加速度，通常在地球表面附近，g 取 9.8 米秒2，表示质量是 1 千克的物体受到的重力是9.8 牛顿。2由弹簧秤测量：物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。（3） 重力的方向：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 40 页重力的方向总是竖直向下的，即与水平面垂直，不一定指向地心. 重力是矢量。（4） 重力的作用点 重心1物体的各部分都受重力作用，效果上, 认为各部分受到的重力作用都集中于一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。2重心跟物体的质量分布、物体的形状有关，重心不一定在物体上。质量分布均匀、 形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。（5） 重力和万有引力重力是地球对物体万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力， 同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同，但由此引起的重力变化不大，一般情况可近似认为重力等于万有引力，即：mg=GMm/R2。除两极和赤道外，重力的方向并不指向地心。重力的大小及方向与物体的运动状态无关，在加速运动的系统中，例如： 发生超重和失重的现象时，重力的大小仍是mg 7弹力1产生条件： (1)物体间直接接触； (2)接触处发生形变( 挤压或拉伸 ) 。 2 弹力的方向：弹力的方向与物体形变的方向相反，具体情况如下： (1)轻绳只能产生拉力，方向沿绳指向绳收缩的方向. (2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。(3) 轻杆既可产生压力，又可产生拉力，且方向沿杆。3弹力的大小弹力的大小跟形变量的大小有关。1弹簧的弹力，由胡克定律F=kx,k 为劲度系数， 由本身的材料、长度、截面积等决定，x 为形变量，即弹簧伸缩后的长度L 与原长 Lo 的差： x=|L-L0| ，不能将 x 当作弹簧的长度L 2一般物体所受弹力的大小，应根据运动状态，利用平衡条件和牛顿运动定律计算，例2 小车的例子就说明这一点。例题评析【例 1】下列关于力的说法中，正确的是( ) A只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用 B力是不能离开物体而独立存在的，一个力既有施力物体，又有受力物体 C一个物体先对别的物体施加力后，才能受到反作用力 D物体的施力和受力是同时的【分析与解答】力是物体间的相互作用，不一定发生在直接接触的物体间，直接接触而发生的作用叫接触力，如弹力、摩擦力；通过场发生的作用叫场力，如重力、电场力、磁场力等。物体的施力和受力不分先后，总是同时的。正确答案为B、D 【例 2】关于物体的重心，以下说法正确的是 A物体的重心一定在该物体上 B形状规则的物体，重心就在其中心处 C用一根悬线挂起的物体静止时，细线方向一定通过物体的重心D重心是物体上最重的一点【分析与解答】重心是物体各部分的重力的合力的作用点，薄板物体的重心位置可以精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 40 页用悬挂法确定， 其他形状的物体重心位置也可以用悬挂法想象的讨论。重心不一定在物体上，也当然不是物体中最、重的一点，故AB错， ( 如一根弯曲的杆，其重心就不在杆上) 用悬线挂起物体处于静止时，由二力平衡原理知细线拉力必与重力等大、反向、共线，故C正确。【例 3】如图所示，小车上固定一根折成角的曲杆，杆的另一端一固定一质量为m的球，则当小车静止时和以加速度a 向右加速运动时杆对球的弹力大小及方向如何? 【分析与解答】当小车静止时，根据物体平衡条件可知，杆对球的弹力方向竖直向上，大小等于mg 。当小车加速运动时，设小球受的弹力F 与竖直方向成角，如图所示， 根据牛顿第二定律，有： Fsin =ma Fcos =mg 解得： F=22)()(mamg tan=a/g 可见，杆对球弹力的方向与加速度大小有关，只有当加速度a=gtan 、且方向向右时，杆对球的弹力才沿着杆；否则不沿杆的方向。(4) 面与面、点与面接触的压力或支持力的方向总垂直于接触面，指向被压或被支持的物体，如图所示，球和杆所受弹力的示意图。【例 4】在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和 m2的木块 1 和 2，中间用一原长为 、 劲度系数为k 的轻弹簧连接起来， 如图甲所示 木块与地面间的动摩擦因数为，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 ( ) 【分析与解答】: 方法一选连接体为研究对象，对它进行受力分析，其受力如图乙所示对连接体整体，由三力平衡得F-Fl-F2=0，其中， F1=m1g，F2=m2g选木块2 为研究对象，其受力如图丙所示，由三力平衡得F-F2-F弹=O ，其中， F弹为弹簧的弹力综合以上各式得，F弹=m1g设弹簧的伸长长度为，由胡克定律得F弹=kx 即 x=m1g/k 所以当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离为+x= +m1g/k. 因而选项 A正确可以说，这一解法被不少同学所采用方法二选木块 l 为研究对象，其受力如图丁所示，由二力平衡得F弹-F1=0，而 F1=m1g，由以上两式得F弹=mlg参照方法一， 所求距离是 +mlg/k 显然， 这一创新的解法比较简单，而第一种解法是常规的却是较麻烦的解法它们是由选择的研究对象不同而出现的专题二摩擦力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 40 页知识梳理摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种，它们的产生条件和方向判断是相近的。1产生的条件： (1)相互接触的物体间存在压力； (2)接触面不光滑； (3)接触的物体之间有相对运动( 滑动摩擦力 ) 或相对运动的趋势( 静摩擦力 ) 。注意：不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力，运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。 静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力，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滑动的两个物体之间的摩擦力，受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。2摩擦力的方向：沿接触面的切线方向( 即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直) ， 与物体相对运动( 或相对：运动趋势 ) 的方向相反。例如：静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面( 斜面 ) 向上。注意：相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动，与以地面为参考系的运动不同，故摩擦力是阻碍物体间的相对运动，其方向不一定与物体的运动方向相反。例如：站在公共汽车上的人，当人随车一起启动( 即做加速运动 ) 时，如图所示，受重力G、支持力N、静摩擦力f 的作用。 当车启动时， 人相对于车有向后的运动趋势，车给人向前的静摩擦力作用；此时人随车向前运动，受静摩擦力方向与运动方向相同。3摩擦力的大小： (1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关，只能根据物体所处的状态( 平衡或加速 ) 由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值-最大静摩擦力，即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小( 最大静摩擦力与正压力成正比) 。(2) 滑动摩擦力与正压力成正比，即f=N, 为动摩擦因数，与接触面材料和粗糙程度有关； N指接触面的压力，并不总等于重力。例题评析【例 5】如右图所示， 质量为 m的木块在倾角为的斜面上沿不同方向以不同速度Vl、 V2、 V3滑行时， 小木块受到的滑动摩擦力多大?斜面受到的滑动摩擦力多大?( 已知木块与斜面间的动摩擦因数为) 【分 析与解答】：( 公式法 ) 不管小木块沿斜面向哪个方向运动，其受到斜面支持力N都等于 mgcos，故小木块受到的滑动摩擦力均为： f= N= mgcos木块受斜面的滑动摩擦力为f= mgcos，则由牛顿第三定律知，斜面受木块的滑动摩擦力大小也为f= mgcos【例 6】如下图所示，拉力F 使叠放在一起的A、B两物体以共同速度沿 F 方向做匀速直线运动，则 ( ) A 甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用，方向与F 方向相同。 B 甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用，方向与，方向相反 C 甲、乙图中A物体均不受静摩擦力作用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 40 页 D 甲图中A物体不受静摩擦力作用，乙图中A物体受静摩擦力作用，方向与F 方向相同【分 析与解答】：假设甲图中A物体受静摩擦力作用，则它在水平方向上受力不平衡，将不可能随B物体一起做匀速直线运动，所以A 物体不受静摩擦力作用，这样就排除了A、B两项的正确性 c、D两项中哪个正确，由乙图中A物体是否受静摩擦力判定假设乙图中A物体不受静摩擦力作用，则它将在其重力沿斜面的分力作用下向下滑不能随 B物体保持沿斜面向上的匀速直线运动因此乙图中A物体一定受静摩擦力作用，且方向与F方向相同，c 项是不正确的答案： D 专题三力的合成与分解知识梳理1力的合成利用一个力 ( 合力 ) 产生的效果跟几个力( 分力 ) 共同作用产生的效果相同，而做的一种等效替代。力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。（1）合力和分力 : 如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力。合力与分力的关系是等效替代关系，即一个力若分解为两个分力，在分析和计算时，考虑了两个分力的作用，就不可考虑这个力的作用效果了；反过来，若考虑了合力的效果，也就不能再去重复考虑各个分力的效果。（2） 共点力物体同时受几个力作用，如果这些力的作用线交于一点，这几个力叫共点力。如图 (a) 所示，为一金属杆置于光滑的半球形碗中。杆受重力及A、 B 两点的支持力三个力的作用； N1作用线过球心，N2作用线垂直于杆，当杆在作用线共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时，这三力的作用线必汇于一点，所以重力G 的作用线必过 N1、N2的交点 0；图 (b) 为竖直墙面上挂一光滑球，它受三个力：重力、墙面弹力和悬线拉力，由于球光滑，它们的作用线必过球心。（3）力的合成定则：1 平行四边形定则：求共点力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的线段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，如图a。2 三角形定则：求F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的有向线段首尾相接，从F1的起点指向 F2的末端的有向线段就表示合力F 的大小和方向，如图b。2合力的计算(1) 合力的大小：若两个共点力F1， F2的夹角为，根据余弦定理, 其合力大小为: 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 40 页cos2212221FFFF. 合力的范围是：|F1-F2| FF1+F2，还可以看出：合力可能大于分力，可能小于分力，也可能等于分力。( 合力与分力的关系就是平行四边形的对角线与邻边的关系；对角线可以大于邻边，也可以小于邻边，还可以等于邻边；合力与分力的关系还可以看成是三角形三边的关系，任意两边之和大于第三边，任意两边之差小于第三边) (2)合力的方向：若F 与 F1的夹角为，则： tan=cossin212FFF, 当090时tan=12FF(3) 同一直线上的矢量运算：几个力在一条直线上时，先在此直线上选定正方向，与其同向的力取正值，反之取负值，然后进行代数运算求其合力。这时 “+”或“- ”只代表方向，不代表大小。(4) 同一根轻绳中各处张力相等，此外当大小相等的两力夹角为1200时，合力大小等于两分力大小3力的分解 (1)在分解某个力时，要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要_进行分解 (2)有确定解的条件：已知合力和两个分力的方向，求两个分力的大小( 有唯一解 ) 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( 有一组解或两组解) 已知合力、一个分力F1的大小与另一分力F2的方向，求F1的方向和F2的大小 ( 有两个或唯一解 ) (3)力的正交分解：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法利用力的正交分解法可以求几个已知共点力的合力，它能使不同方向的矢量运算简化为同一直线上的矢量运算力的分解问题的关键是根据力的作用效果，画出力的平行四边形，接着就转化为一个根据知边角关系求