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1、【思维导图】【考情报告】年份题号题型分值知识点15选择题6 分力与运动的关系21选择题6 分利用图象考查摩擦力和牛顿第二定律23实验题10 分匀变速直线运动规律、图象,并利用图象求加速度201124计算题13 分匀变速直线运动规律14选择题6 分惯性16选择题6 分受力分析、共点力的平衡条件201224计算题14 分物体的平衡条件、摩擦定律14选择题6 分物理学史、匀变速直线运动规律19选择题6 分考查直线运动的位置时间(x-t)图线21选择题6 分结合实际问题考查直线运动的位移、合外力、加速度等问题22实验题7 分测量加速度与动摩擦因数2013卷24计算题13 分匀变速直线运动规律14选择题
2、6 分牛顿第二定律15选择题6 分静摩擦力的临界平衡问题2013卷 25计算题18 分直线运动与牛顿运动定律综合问题【知能诊断】1.(2013 年高考新课标全国卷)如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置时间(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车的速率一直比a车的大【疑惑】(1)汽车b做直线运动还是曲线运动?(2)位置时间(x-t)图线与位移时间图象在什么条件下表示的意义相同?2.(2012 年高考安徽理综卷) 如图所示,放在固定斜面
3、上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则( ).A.物块可能匀速下滑B.物块仍以加速度a匀加速下滑C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑【疑惑】(1)在物块上再施加一个竖直向下的恒力F是不是相当于增加物体的质量? (2)在物块上再施加一个竖直向下的恒力F后,F、物体重力与增加的弹力、摩擦力的合力是不是仍沿斜面向下?3.如图所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态.m与M的接触面与竖直方向的夹角为,若不计一切摩擦,下列说法正确的是( ).A.水平面对正方体M的弹力大小大于(M+m)gB.水平
4、面对正方体M的弹力大小等于(M+m)gcos C.墙面对正方体M的弹力大小为mgcot D.墙面对正方体M的弹力大小为mgtan 【疑惑】(1)墙面对m的作用力的方向是怎样的?墙面对M的作用力方向是怎样的?(2)在分析水平面对正方体M的弹力时,能将M和m看成整体吗?在分析墙面对正方体M的弹力时,能将M和m看成整体吗?4.(2013 年高考新课标全国卷)如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上.若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20).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
5、斜面的正压力【疑惑】(1)外力F能与物体质量、斜面倾角建立联系吗?(2)物块与斜面间的最大静摩擦力是外力F最大值与最小值的平均值吗?5.甲、乙两车在一平直道路上同向运动,其图象如图所示,图中OPQ和OQt0的面积分别为s1和s2(s2s1).初始时,甲车在乙车前方s0处.下列说法正确的是( ).A.若s0=s1+s2,两车不会相遇B.若s0s1有什么意义?6.如图所示,半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖向挡板MN,在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态.若用外力使MN保持竖直且缓慢向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止,在此过程中( ).A.
6、MN对Q的弹力逐渐减小B.Q所受的合力逐渐增大C.地面对P的摩擦力逐渐增大D.P、Q间的弹力先减小后增大【疑惑】(1)在MN保持竖直且缓慢向右移动的过程中,Q受到挡板的弹力方向是否变化?Q所受P的弹力方向是否变化?(2)分析Q所受力的变化用哪个方法好?第一讲 受力分析与物体的平衡【高效整合】一、常见的五种性质的力产生原因或条件方向大小重力由于地球的吸引而产生总是竖直向下(铅直向下或垂直水平面向下),注意不一定指向地心,不一定垂直地面向下G重=mgG2地球表面附近一切物体都受重力作用,与物体是否处于超重或失重状态无关弹力接触弹性形变支持力的方向总是垂直于接触面而指向被支持的物体.压力的方向总是垂
7、直于接触面而指向被压的物体.绳的拉力总是沿着绳而指向绳收缩的方向弹簧弹力大小的计算:胡克定律F=kx其他弹力的大小往往利用平衡条件和牛顿第二定律求解滑动摩擦力接触,接触面粗糙存在正压力与接触面有相对运动与接触面的相对运动方向相反f=FN只与、FN有关,与接触面积、相对速度、加速度均无关摩擦力静摩擦力接触,接触面粗糙存在正压力与接触面存在相对运动的趋势与接触面相对运动的趋势方向相反与产生相对运动趋势的动力的大小相等.存在最大静摩擦力,最大静摩擦力的大小由粗糙程度、正压力决定电场点电荷间的库仑力:真作用力的方向沿两点电荷的连线,同种电F= 空中两个电荷之间的相互作用荷相互排斥,异种电荷相互吸引力电
8、场对处于其中的电荷的作用正电荷的受力方向与该处电场强度的方向一致,负电荷的受力方向与该处电场强度的方向相反F=qE (续表)产生原因或条件方向大小安培力:磁场对通电导线的作用力FB,FI,即安培力F垂直于电流I和磁感应强度B所确定的平面.安培力的方向可用左手定则来判断F=BIL安培力的实质是运动电荷受洛伦兹力作用的宏观表现磁场力洛伦兹力:运动电荷在磁场中所受到的力用左手定则判断洛伦兹力的方向.特别要注意四指应指向正电荷的运动方向;若为负电荷,则四指指向运动的反方向带电粒子平行于磁场方向运动时,不受洛伦兹力的作用;带电粒子垂直于磁场方向运动时,所受洛伦兹力最大,即f洛=qvB二、受力分析1.把指
9、定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力图,这个过程就是受力分析.2.受力分析的一般顺序:先分析场力(重力、电场力、磁场力),再分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析其他力.3.受力分析的步骤明确研究对象:研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体的集合.隔离物体分析:将研究对象从周围的物体中隔离出来,然后分析周围物体有哪些对它施加了力的作用.画出受力示意图,标明各力的符号.检查画出的每一个力能否找出它的施力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,防止发生漏力、添力或错力现象.受力分析过程如下图所示:三、力的合成和分解1.力的合成(1
10、)求合力的方法作图法(其要求如图甲)甲计算法:根据平行四边形定则画出示意图,然后利用解三角形的方法求出合力.几种特殊情况(如图乙).乙(2)合力范围的确定两个共点力的合力范围:|F1-F2|FF1+F2,两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小.当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两力同向时,合力最大,为F1+F2.三个共点力的合成范围:最大值为Fmax=F1+F2+F3;最小值为Fmin=0 或Fmin=|F1-(F2+F3)|(F1为三个力中最大的力).2.力的分解分解方法:(1)按力产生的效果分解;(2)正交分解.把力按实际效果分解的一般思路四、物体的平衡1.共点力及共点力
11、的平衡共点力力的作用点在物体上的同一点或力的延长线交于一点的几个力叫作共点力平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态,叫作平衡状态(该状态下物体的加速度为零)平衡条件物体受到的合外力为零二力平衡如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反,为一对平衡力三力平衡如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等、方向相反2.共点力作用下物体平衡的一般解题思路实际问题确定研究对象对研究对象受力分析画受力图作出平行四边形列平衡方程求解【解题精要】一、
12、整体法与隔离法、假设法的应用1.整体法与隔离法对物体进行受力分析、处理平衡问题等,最常用的方法就是整体法与隔离法.整体法与隔离法比较如下表:整体法隔离法概念将相对静止或是加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开,单独分析的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体注意:整体法与隔离法不是相互对立的,在一般问题的求解中,随着研究对象的转化,往往两种方法交叉运用,相辅相成.所以,两种方法的取舍并无绝对的界限,必须具体分析,灵活运用.无论用哪种方法均以
13、尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量,如非待求的力、非待求的中间状态或过程等)的出现为原则.2.假设法在受力分析中不能直接判断某一个力的有无时,可以先假设该力存在,并结合平衡条件或牛顿第二定律分析判断此力是否存在.有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑.AO上面套有小环P,OB上面套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并静止在某一位置平衡(如图所示).现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力T的变化情况是( ).A.FN不变,T变大 B.FN不
14、变,T变小C.FN变大,T变大 D.FN变大,T变小二、处理静态平衡问题的一般方法如果一个物体受到三个不平行的外力的作用而平衡,那么这三个力的作用线必在同一平面上而且必为共点力(三力汇交原理).此时三个力中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反,表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的矢量三角形;也可根据平行四边形定则,利用直角三角形、相似三角形(或正、余弦定理)等知识,采用合成法、效果分解法、正交分解法、矢量三角形法等求解.当物体受四个及以上共点力的作用而平衡时,一般采用正交分解法求解.1.合成法所谓合成法,是根据力的平行四边形定则,先把研究对象所受的某两个力合成,然后根据平衡条件分析
15、求解.合成法是解决共点力平衡问题的常用方法,此方法简捷明了,非常直观.2.分解法所谓分解法,是根据力的作用效果,把研究对象所受的某一个力分解成两个分力,然后根据平衡条件分析求解.分解法是解决共点力平衡问题的常用方法.运用此方法要对力的作用效果有着清楚的认识,按照力的实际效果进行分解.3.正交分解法正交分解法是把力沿两个相互垂直的坐标轴(x轴和y轴)进行分解,再由物体的平衡条件Fx=0、Fy=0,在这两个坐标轴上分别求合力的方法.正交分解法是解决共点力平衡问题的常用方法,尤其是当物体受力较多且不在同一直线上时,应用该法可以起到事半功倍的效果.正交分解法是一种纯粹的数学方法,建立坐标轴时可以不考虑
16、力的实际作用效果,这也是此法与分解法的不同.分解的最终目的是为了合成(求某一方向的合力或总的合力).坐标系的建立技巧:应当本着需要分解的力尽量少的原则来建立坐标系,比如斜面上的平衡问题,一般沿平行斜面和垂直斜面建立直角坐标系,这样斜面的支持力和摩擦力就落在坐标轴上,只需分解重力即可.当然,具体问题要具体分析,坐标系的选取不是一成不变的,要依据题目的具体情景和设问灵活选取.如图所示,一根弹性细绳原长为l,劲度系数为k,将其一端穿过一个光滑小孔O(其在水平地面上的投影点为O),系在一个厚度不计、质量为m的滑块A上,滑块A放在水平地面上.小孔O离弹性细绳固定端的竖直距离为l,离水平地面的高度为h(h),滑块A与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的倍.问: (1)当滑块A与O点距离为r时,弹性细绳对滑块A的拉力为多大?(2)滑块A处于怎样的区域内时可以保持静止状态?三、共点力作用下的动态平衡“动态平衡”是指物体所受的力一
