高考物理第二轮复习专题一：力和运动.doc

专题一力和运动一、高中物理涉及的力1、力的本质特征及共性 2、常见的力万有引力(重力)弹力：F=kx摩擦力电场力(库仑力)：磁场力分子力：核力：二、典型的运动1、匀变速直线运动2、平抛运动(匀变速曲线运动) 3、匀速圆周运动(a大小不变方向改变)运动学公式：动力学公式：4、机械振动(简谐运动)运动特征：周期性动力学特征：三、牛顿运动定律及应用1、牛顿运动定律的概述.牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。揭示了力和运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。揭示出了物体具有惯性，且惯性是物体的固有属性，而质量是惯性大小的量度。例1、如图所示，运输液体的车厢内有一个乒乓球和一个金属球，当汽车向前开动和刹车时，它们分别向什么方向运动？.牛顿第二定律：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。瞬时性：力和加速度同时产生、同时变化、同时消失。矢量性：F合=ma是一个矢量方程，a的方向始终和物体所受的合外力F合相同。独立性：若a为物体实际的加速度，则F应为物体受到的合外力；而作用于物体上的每一个力各自产生的加速度也都遵从牛顿第二定律，与其它力无关，而物体实际的加速度则是每个力产生的加速度的矢量和。适用性：只适用于宏观低速运动的物体，而不适用于微观高速运动的物体。.牛顿第三定律：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等方向相反，而且在一条直线上。F=-F同时产生、同时变化、同时消失；同一种性质、作用在两个不同的物体上，各自产生效果，不会相互抵消，且与物体的运动状态无关。例2、有人做过这样一个实验：如图所示，把鸡蛋A向另一个完全一样的鸡蛋B撞去，结果每次都是被撞击的鸡蛋B被撞破。则下列说法中正确的是 (A、C、D)A.A对B的作用力的大小等于B对A的作用力的大小B. A对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小C.A蛋碰撞的瞬间，其内蛋黄和蛋白由于惯性会对A蛋壳产生向前的作用力D.A蛋的碰撞部位除受到B对它的作用力外，还受到A蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力，所以所受合力较小2、牛顿定律的应用四、解题方法及规律1、物体受力分析方法整体法：当连结体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑，分析其受力和运动情况，利用牛顿定律对整体列方程求解。隔离法：当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求连接体内物体间的相互作用力，则应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来，分析其受力情况和运动情况，再利用牛顿定律对隔离出来的物体列式求解。当连接体中各物体的加速度相同或求合外力时，优先考虑“整体法”；当连接体中各物体加速度不相同或要求物体间的作用力时，优先考虑“隔离法”。有时一个问题要两种方法结合起来使用才能解决。例3、如图所示，一质量不计的轻弹簧竖直立在地面上，弹簧的上端与盒子A连接在一起，下端固定在地面上。盒子内壁光滑，盒子内腔为正方体，一直径略小于此正方形边长的金属圆球B恰好能放在盒内，已知弹簧劲度系数为k=400N/m，弹簧弹力对物体做功的大小与弹簧形变量平方成正比，盒子A和金属球B质量均为2kg。将A向上提起，使弹簧从自然长度伸长10cm，从静止释放盒子A，不计阻力，A和B一起做竖直方向的简谐运动，g取10m/s，求：盒子A的振幅；盒子运动到最高点时，盒子对金属球B的作用力的大小和方向；金属球B的最大速度。盒子对金属球的最大作用力的大小和方向。盒子对金属球作用力为零在什么位置。2、力的处理方法3、共点力作用下物体的平衡物体保持匀速直线运动或静止叫做平衡状态，是加速度等于零的状态。若物体在共点力的作用下，状态发生缓慢变化，其过程可近似看做平衡过程，其中的每一个状态均可视为平衡状态，这就是准静态平衡。.合成法三角形法则：若三个不平行的共点力的合力为零，则三力首尾相连一定组成一个封闭的三角形。三力交汇原理：物体在同一平面内的三个力的作用下处于平衡状态，则这三个力不平行就共点。.分解(正交分解)法例4、重为G的均匀细杆的一端用水平细绳拉着，另一端放置在粗糙的水平面不动，已知杆与地面的夹角为，细绳拉力为T，如图所示。求地面对杆的作用力。.相似三角形对于受到三个共点力的作用而处于平衡状态的物体来说，这三个力可构成一个封闭的矢量三角形，我们可运用数学中解三角形的有关知识来求解。如正弦、余弦定理。有时还可以利用力的矢量三角形与物体所在空间构成的几何的相似来求解。例5、A、B为两个质量都是m的小球(球的大小不计)，A悬挂在长为L的绝缘线上，B球固定不动放在A球的平衡位置上，两球位置如图所示。如果让它们带上等量的异种电荷q，A球将被推开，当A球静止时，A、B两球球心之间的距离是多大？由于放电，A、B两球之间的距离逐渐减小，绳子的拉力如何变化？例6、如图所示，绳与杆均不计重力，A端与绞链固定，滑轮O在A点正上方，B端吊一重物P，现施拉力T将B点缓慢上拉，在杆达到竖直前，绳子拉力T及两绳对杆的作用力如何变化？注意：“轻杆”重力不计，既可对其它物体施加拉力也可施加压力。只有在两端受力的情况下，杆两端所受的一个力(或几个力的合力)的方向才会沿着杆的方向.图解法这种方法适用于三力平衡或力的分解、合成中已知一个力的大小、方向不变，另一个力的方向不变，判断因第三个力的方向变化而引起两个力的情况，以及另一个力的大小不变、方向改变而引起第三个力的变化情况。例6、如图所示，质量为M的球放在倾角为的光滑斜面上，试分析挡板AO与与斜面倾角多大时，AO所受压力最小？当逐渐增大时，球对斜面和挡板的压力如何变化？(几何法；解析法)4、动力学问题.整体法与隔离法(质心运动定理)内容：质点组所受到的合外力等于各个质点的质量与其对应的加速度的乘积的矢量和。其数学表达式为应用定律时应注意的几个问题a.分清内力和外力：质点组的内力满足牛顿第三定律，所以质点组中诸内力的总和必等于零。b.等号两边都是矢量和：c.定律所涉及到的力都是外力，所以不能用它来求质点间的相互作用力。例12、如图所示，倾角=300、质量M=34kg的斜面体始终停在粗糙的水平地面上，质量mA=14kg、mB=2kg的物体A和B，由细线通过定滑轮连接。若A以a=2.5m/s2的加速度沿斜面下滑，求此过程中地面对斜面体的摩擦力和支持力各是多大？.瞬时分析法牛顿定律中的合外力与加速度存在瞬时对应关系，即加速度是力作用在物体上的瞬时效果，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，与这一瞬时前后的力无关。物体相互作用力在有些情况下可以突变，解题时要特别注意轻线、轻绳与轻弹簧、橡皮绳的差别。“轻线”和“轻绳”是理想化模型，具有以下特点：a.轻绳和线的质量和重力均为零，则同一根绳或线的两端及其中间各点的张力大小相等。b.软绳和线只能承受拉力，不能承受压力。c.不可伸长。无论绳或线所受的拉力有多大，绳子的长度不变，故绳或线中的张力可以突变。“轻弹簧”和“橡皮绳”是理想模型，具有以下特点：a.轻弹簧或橡皮绳的质量和重力均为零，则同一根弹簧或橡皮绳的两端及中间各点的弹力大小相等。b.弹簧沿轴线既能承受拉力，也能承受压力；橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力。c.由于弹簧和橡皮绳受力时形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但如果弹簧或橡皮绳被剪断，其弹力将立即消失。桌面、斜面、墙壁以及坚硬的物体，它们受力时一般形变很小，故它们产生的弹力可以突变。例8、如图所示，一根轻弹簧的B端固定，另一端C与细绳的一端共同拉住一个质量为m的小球，细绳的另一端A也同样固定，且AC、BC与竖直方向的夹角分别为和。则烧断细绳的瞬间，小球的加速度是多少？弹簧在C处与小球脱开，则脱开瞬间小球的加速度又是多少？.巧选参考系高中阶段的位移、速度、加速度等物理量在多数情况下是选择地面或地面上静止不动的物体作为参考系，但有时也可以选取做加速运动的物体作为参考系，使解题过程更简捷。例9、如图所示，一质量为M、长为L的长方形木板B放在光滑的水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m<M。现在以地面为参考系，给A和B大小相等、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离B板。若初速度的大小未知，求小木块A向左运动到达最远处(从地面上看)时离出发点的距离。.临界条件分析法当一种物理现象变为另一种物理现象，或物体的一种物理特征变为另一种特征时，存在着一种状态向另一种状态过渡的转折点，这个转折点的状态常被称为临界状态，转折所需的条件称为临界条件。解决临界问题的关键是：认真分析题中的物理情境或转折的“临界点”，然后分析出这些“临界点”应符合的临界条件，并将其转化为物理条件。例10、如图所示，质量为M=4kg的木板长L=1.4m，静止在光滑的水平地面上，其上端右侧静置一个质量为m=1kg的小滑块，小滑块与木板间的动摩擦因数=0.4。今用一水平力F=28N向右拉木板，要使小滑块从木板上掉下来，求此力作用时间至少要多大？.图象法物理学问题的表达方式通常有文字、数字、字母、表格、函数、图象等，其中图象是常见且直观的一种方式。在动力学问题中，常见的图象有位移时间图象、速度时间图象和力时间图象等。利用图象分析动力学问题时，关键是要将题目中的物理情境与图象结合起来分析，利用物理规律或公式列式求解或做出正确判断。如必须弄清位移、速度、加速度等物理量和图象中斜率、截距、交点、折点、面积等对应关系。 st图象例 在地面上以初速度2V0竖直上抛物体A后，又以初速度V0在同一地点竖直上抛另一物体B，若要使两物体分别在物体B上升和下降过程中相遇，则两物体上抛的间隔时间分别应满足什么条件？解析： b点坐标为 要使两物体在B上升时相遇，则时间应介于b与c之间，因此时间间隔应为 要使两物体在B下降时相遇，则时间应介于a与b之间，时间间隔为 例 某杂技演员一只手把四个球依次向上抛出，为了使节目能够持续表演下去，该演员必须让回到手中的小球每隔一个相等的时间，再向上抛出，假如抛出每个小球上升的最大高度1.25都是m，那么每个小球在手中停留的最长时间是多少？(不考虑空气阻力，演员抛球的同时接球)解析：每个小球从抛出到回到手中，在空中经历的时间为： 若手中始终有三个球，则空中始终有一个球，如图所示，每个球在手中停留的时间均为3秒。若手中始终只有二个球，则空中始终有二个球，如图所示每个球在手中停留的时间均为1秒。若手中始终只有一个球，则空中始终有三个球，如图所示，每个球在手中停留的时间均为1/3秒。若手中始终无球，则空中始终有四个球，如图所示，每个球在手中停留的时间均为0。vt例11、例4、如图所示，在光滑水平面上放着两块长度相同，质量分别为M1、M2的木板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，开始时，各物块均静止，今在两物块上各作用一水平恒力F1、F2，当物块和木板分离时，两木板的速度为V1、V2。物块和木板间的动摩擦因数相同，下列说法正确的是：(解析法、图象法：选B、D)A.若F1=F2，M1>M2，则V1>V2B.若F1=F2，M1<M2，则V1>V2C.若F1>F2，M1=M2，则V1>V2D.若F1<F2，M1=M2，则V1>V2 例 一水平飞行的子弹恰能穿过用经质销钉钉住、并置于光滑水平面上的A、B两木块，如图所示，设此时木块B获得的动能为EK1，子弹穿过时在两木块中运动的总时间为t1；若拔去销钉C，仍让这颗子弹水平射入A、B两木块，木块B获得的动能为EK2，在两木块中运动的总时间为t2，则下例结论正确的是A.子弹不能穿过木块B，且EK1<EK2B.子弹仍能穿过木块B，且EK1>EK2C.总时间t1大于t2D.总时间t1小于t2S1/V图象巧妙地变曲线为直线例 一只蜗牛从地面开始沿竖直电线杆向上爬，它上爬的速度V与离地面的高度之间满足的关系是，其中常数L=20cm，V0=2cm/s。求它上爬20cm所用的时间。解析： EKh图象例 滑块以速率V1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率变为V2，且V2<V1，若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则A.上升时机械能减小，下降时机械能增大B.上升和下降时机械能都减小C.上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方D.上升过程中动能和势能相等的位置在A点正方5、圆周运动.确定研究对象运动的轨道平面，找圆心，半径。.对研究对象进行受力分析，作出受力示意图。分析向心力的来源。力的合成法：当物体做匀速圆周运动时，将其所受的力进行合成，则合力就是向心力。力的正交分解法：当物体做变速圆周运动时，将其所受的力沿切向和法向进行正交分解，在法向上的合力提供向心力。在中学阶段研究天体运动时，将行星绕恒星或卫星绕行星的运动近似看作匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供，即： 例 在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，且范围足够大，其俯视图如图所示，若小球运动到某点时，绳子突然断开，则关于绳子断开后，小球可能的运动情况是：A.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小B.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，半径不变C.小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径不变D.小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径减小 6、万有引力定律的应用.人造卫星人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道中心和地心重合，所需向心力由万有引力提供。第一宇宙速度（环绕速度）是卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，是最小的发射速度，也是最大的环绕速度。第二宇宙速度（脱离速度）在地面上（R）发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人造行星或飞到其它行星上去所必须的最小了射速度。当7.9/V11.2/时，卫星绕地球旋转，轨迹是椭圆，地球位于一个焦点上。第三宇宙速度（逃逸速度）在地面上发射物体，使之能够脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所必须的最小速度。16.7/当16.7/V11.2/时，卫星脱离地球的束缚成为太阳系的一颗小行星。当V16.7/时，脱离太阳系不同星球上的宇宙速度不同环绕速度与发射速度轨道半径越大，即卫星离地面越高，环绕速度越小，但由于在了射过程中要克服引力做功，所以发射速度就越大。.地球同步卫星特点：a.只能定点在赤道上空，轨道与赤道重合。b.与地球自转具有相同的角速度和周期（T248.64×104）c.相对地面静止d.高度一定向东发射在赤道附近顺着地球自转方向，即向东发射，就可以充分利用地球自转的惯性，节省推力。至少要三颗同步卫星对称分布在赤道上方，才能覆盖整个赤道，但不能覆盖整个地球。发射同步卫星时，先将卫星了射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后在远地点P再次点火，将卫星送入同步轨道3。例14、比较卫星在轨道1和2上运动通过Q时的速度与加速度的大小；比较卫星在轨道2和3上运动时通过P点时速度和加速度的大小。太阳同步轨道卫星a.卫星绕地球运转的轨道平面经过转轴b.轨道平面与赤道垂直c.与公转平面垂直.“黑洞”问题是由一颗或多颗星体由于相互吸引而塌缩成体积无限小而密度无限大的状态。星体此时表现为非常强的引力场，星体附近的任何物质，包括光子也逃不出这个引力场，因此在外面看不见该星体。黑洞并无有形的表层，黑洞的半径应理解黑洞中心到“事件水平面”的距离，在这个距离以内，光子也无法逃脱。能量为E=mc2的光子在黑洞中不能脱离黑洞的束缚，需满足： 第一种方法没有考虑以光速行进的光子的相对论效应；第二种方法中光子的质量考虑了相对论效应的质量。在近似估算时这两种方法均可使用。7、牛顿运动定律在电磁学中的应用带电粒子在重力场与电场组成的复合场中做变速圆周运动时，应用等效法处理此类问题比较简捷。对在匀强电场、匀强磁场、重力场中的带电体，其做匀速圆周运动的条件是带电体所受恒力的合力为零。例14、长为L的细线一端系有一带正电的小球，另一端栓有空间的O点，另一大小恒定的匀强电场，使小球受到的电场力总是重力的倍，当电场取不同的方向时，可以使小球绕O点以半径为L分别在水平面内、竖直面内、倾斜平面内做完整的圆周运动。小球在竖直平面内做圆周运动时，求其最小速率。当小球恰好能在与水平面成300角的倾斜平面内做圆周运动时，求电场的方向用心 爱心 专心 116号编辑