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1、物 理 第二轮总 复习本专题 复习三个部分的内容:运动的描述、受力分析与平衡、牛顿运动定律的运用.运动的描述与受力分析是两个相互独立的内容,它们通过牛顿运动定律才能连成一个有机的整体.在近几年新课标地区的高考中,运动的描述、受力平衡以及动力学问题 都常在试卷 中出现,甚至同时出现,如2010年高考海南物理卷第5、8、16题、山东理综卷第16、17、24题、安徽理综卷第19、22题,可见本专题 在高考中的重要地位.在综合复习这 三个部分内容的时候,应该 把握以下几点:1.运动的描述是物理学的重要基础,其理论体系为用数学函数或图象的方法来描述、推断质点的运动规 律,公式和推论众多.其中,平抛运动、
2、追及问题 、实际 运动的描述应为 复习的重点和难点.2.无论是平衡问题 ,还是动力学问题 ,一般都需要进行受力分析,而正交分解法、隔离法与整体法相结合是最常用、最重要的思想方法,每年高考都会对其进行考查.3.牛顿运动定律的应用是高中物理的重要内容之一,与此有关的高考试题 每年都有,题型有选择题 、计算题等,趋向于运用牛顿运动定律解决生产、生活和科技中的实际问题 .此外,它还经 常与电场 、磁场结 合,构成难度较大的综合性试题 .一、匀变速直线运动的几个重要推论1.某段时间 内的平均速度等于这段时间 的中间时 刻的瞬时速度,即= .2.在连续 相等的时间间 隔T内的位移之差s为恒量,且s=aT2
3、.3.在初速度为零的匀变速直线运动中,相等的时间 T内连续 通过的位移之比为:s1s2s3sn=135(2n-1)通过连续 相等的位移所用的时间 之比为:t1t2t3tn=1( -1)( - )( - ).二、运动的合成与分解1.从已知的分运动来求合运动,叫做运动的合成.包括位移、速度和加速度的合成,由于它们都是矢量,所以遵循平行四边形定则.运动的合成的重点是判断合运动和分运动.一般地,物体的实际 运动就是合运动.求一个已知运动的分运动,叫运动的分解.解题时应 按实际 “效果”分解,或正交分解.2.平抛运动如图所示,物体从O处以水平初速度v0抛出,经时间 t到达P点.(1)加速度 (2)速度
4、合速度的大小v= = 设合速度的方向与水平方向的夹角为,有:tan = = ,即=arctan .(3)位移 合位移的大小s= = 合位移的方向与水平方向的夹角为,有:tan = = = ,即=arctan 要注意合速度的方向与水平方向的夹角不是合位移的方向与水平方向的夹角的2倍,即2,而是tan =2tan .(4)时间 :由sy= gt2得,t= ,平抛物体在空中运动的时间 t只由物体抛出时离地的高度sy决定,而与抛出时的初速度v0无关.(5)速度变化:平抛运动是匀变速曲线运动,故在相等的时间 内,速度的变化量相等(v=gt),且必沿竖直方向,如图所示.任意两时刻的速度与速度的变化量v构成
5、直角三角形,v沿竖直方向.注意:平抛运动的速率随时间 并不均匀变化,而速度随时间 是均匀变化的.(6)带电 粒子(只受电场 力的作用)垂直进入匀强电场 中的运动与平抛运动相似,出电场 后做匀速直线运动,如图所示.故有:y=(L+ )tan =(L+ ) .三、常见的五种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=mg=G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产生原因或条件方 向大 小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直于接触面而指向被压的物体绳的拉力总是沿着绳而指
6、向绳收缩的方向F=-kx弹力的大小往往利用平衡条件和牛顿第二定律求解摩擦力滑动摩擦力 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、正压力决定电场力点电荷间的库仑力:真空中两个点电荷之间的相互作用作用力的方向沿两点电荷的连线,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引F=k 电场对处 于其中的电荷的作用正电荷的受力方向与该处场强的方向一致,负电荷的受力方向
7、与该处场强的方向相反F=qE产生原因或条件方 向大 小(续表)磁场力安培力: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四、力的运算、物体的平衡1.力的合成与分解遵循力的平行四边形定则(或力的三角形定则).2.平衡状态是指
8、物体处于匀速直线运动或静止状态,物体处于平衡状态的动力学条件是:F合=0或Fx=0、Fy=0、Fz=0.注意:静止状态是指速度和加速度都为零的状态,如做竖直上抛运动的物体到达最高点时速度为零,但加速度等于重力加速度,不为零,因此不是平衡状态.3.平衡条件的推论(1)物体处于平衡状态时 ,它所受的任何一个力与它所受的其余力的合力等大、反向.(2)物体在同一平面上的三个不平行的力的作用下处于平衡状态时 ,这三个力必为共点力.五、深刻理解牛顿第一、第三定律1.牛顿第一定律(惯性定律)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.(1)理解要点运动是物体的一种属性,物
9、体的运动不需要力来维持.它定性地揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因.牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能认为 它是牛顿第二定律合外力为零时的特例.牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,第二定律定量地给出力与运动的关系.(2)惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性.惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关.质量是物体惯性大小的量度.2.牛顿第三定律(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,可用公式表示为F=-F.(2)作用力与反作用力一定是同种性质的力,作用效果不能抵消.(3)牛顿第
10、三定律的应用非常广泛,凡是涉及两个或两个以上物体的物理情境、过程的解答,往往都需要应用这一定律.六、牛顿第二定律1.定律内容物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比,跟物体的质量m成反比.2.公式:F合=ma理解要点因果性:F合是产生加速度a的原因,它们同时产 生,同时变 化,同时存在,同时消失.方向性:a与F合都是矢量,方向严格相同.瞬时性和对应 性:a为某时刻某物体的加速度,F合是该时 刻作用在该物体上的合外力.这类题 目侧重于考查学生应用数学知识处 理物理问题 的能力.对于追及问题 ,存在的困难在于选用哪些公式来列方程,作图求解,而熟记和运用好直线运动的重要推论往往是解决问题 的捷径.
11、一、直线运动高考中对直线运动规 律的考查一般以图象的应用或追及问题 出现.例1 如图甲所示,A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶.当B车在A车前s=84 m处时 ,B车的速度vB=4 m/s,且正以a=2 m/s2的加速度做匀加速运动;经过 一段时间 后,B车的加速度突然变为 零.A车一直以vA=20 m/s的速度做匀速运动,从最初相距84 m时开始计时 ,经过t0=12 s后两车相遇.问B车加速行驶的时间 是多少?【解析】设B车加速行驶的时间为 t,相遇时A车的位移为:sA=vAt0B车加速阶段的位移为:sB1=vBt+ at2B车匀速阶段的速度v=vB+at,匀速阶段的位移为:sB2=v(
12、t0-t)相遇时,依题意有:sA=sB1+sB2+s甲联立以上各式得:t2-2t0t- =0将题中数据vA=20 m/s,vB=4 m/s,a=2 m/s2,t0=12 s,代入上式有:t2-24t+108=0解得:t1=6 s,t2=18 s(不合题意,舍去)因此,B车加速行驶的时间为 6 s.答案6 s【点评】出现不符合实际 的解(t2=18 s)的原因是方程“sB2=v(t0-乙t)”并不完全描述B车的位移,还需加一定义域t12 s.解析后可以作出vA-t、vB-t 图象加以验证 .根据v-t图象与t围成的面积等于位移可得,t=12 s时,s= (16+4)6+46 m=84 m.二、平
13、抛运动平抛运动在高考试题 中出现的几率相当高,或出现于力学综合题中,如2008年北京、山东理综卷第24题;或出现于带电 粒子在匀强电场 中的偏转一类问题 中,如2008年宁夏理综卷第24题、天津理综卷第23题;或出现于此知识点的单独命题中,如2009年高考福建理综卷第20题、广东物理卷第 17(1) 题、2008年全国理综卷第14题.对于这一知识点的复习,除了要熟记两垂直方向上的分速度、 分位移公式外,还要特别理解和运用好速度偏转角公式、位移偏转角公式以及两偏转角的关系式(即tan =2tan ).例2 如图甲所示,一小球自平台上水平抛出,恰好落在临近平台的一倾角=53的光滑斜面顶端,并刚好沿
14、光滑斜面下滑.已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8 m,重力加速度g=10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6,问:(1)小球水平抛出的初速度v0是多少?(2)斜面顶端与平台边缘 的水平距离s是多少?(3)若斜面顶端高H=20.8 m,则小球离开平台后经多长时间 到达斜面底端?【解析】(1)由题意可知:小球落到斜面上并沿斜面下滑,说明此时小球的速度方向与斜面平行,否则小球会弹起,所以vy=v0tan 53, =2gh甲代入数据,得vy=4 m/s,v0=3 m/s.乙(2)由vy=gt1得t1=0.4 ss=v0t1=30.4 m=1.2 m.(3)小球沿斜面做匀加速直线运动
15、的加速度a= =8 m/s2初速度v= =5 m/s=vt2+ a 代入数据,整理得4 +5t2-26=0解得t2=2 s或t2=- s(不合题意舍去)所以t=t1+t2=2.4 s.答案(1)3 m/s (2)1.2 m (3)2.4 s【点评】本题中“刚好沿斜面下滑”说明小球刚落到斜面上时,小球的速度方向恰好沿斜面向下;本题很好地考查了平抛运动的各方面知识;本题还 可以结合机械能守恒定律或动能定理进行分析计算.同类拓展1 “抛石机”是古代战争中常用的一种设备 ,它实际 上是一个费力杠杆.如图甲所示,某研究小组用自制的抛石机演练抛石过程.所用抛石机长臂的长度L=4.8 m,质量m=10.0
16、kg的石块装在长臂末端的口袋中.开始时长 臂与水平面间的夹角=30,对短臂施力,使石块经较长 路径获得较大的速度,当长臂转到竖直位置时立即停止转动 ,石块被水平抛出,石块落地位置与抛出位置间的水平距离s=19.2 m.不计空气阻力,重力加速度取g=10 m/s2.求:(1)石块刚 被抛出时的速度大小v0.(2)石块刚 落地时的速度vt的大小和方向.甲竖直方向有:h= gt2h=L+Lsin 求得v0=16 m/s.乙(2)落地时,石块竖 直方向的速度为:vy=gt=12 m/s落地速度vt= =20 m/s设落地速度与水平方向间的夹角为,如图乙所示tan = = 【解析】(1)石块被抛出后做平抛运动水平方向有:s=v0t得=37或=arctan .答案(1)16 m/s (2)落地速度大小为20 m/s,方向与水平方向间的夹角为37
