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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、追
2、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.在初速
3、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 合
4、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
5、化量v构成直角三角形,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,(续表),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,
6、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
7、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
8、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.,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
9、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=vAt0 B车加速阶段的位移为:sB1=vBt+ at2 B车匀速阶段的速度v=vB+at,匀速阶段的位移为: sB2=v(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
10、=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
11、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1 4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
12、=0.8,cos 5 3=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 s s=v0t1=30.4 m=1.2 m. (3)小球沿斜面做匀加速直线运动的加速度a= =8 m/s2 初速度v= =5 m/s =vt2+ a 代入
13、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 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
14、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= gt2 h=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
15、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37,1.正交分解法是分析平衡状态物体受力时最常用、最主要的方法. 即当F合=0时有: Fx合=0,Fy合=0,Fz合=0.,三、正交分解法、平行四边形法则的应用,2.平行四边形法有时可巧妙用于定性分析物体受力的变化或确定相 关几个力之比.,例3 举重运动员在抓举比赛中为了减小杠铃上升的高度和发力, 抓杠铃的两手间要有较大的距离.某运动员成功抓举杠铃时,测得两 手臂间的夹角为120,运动员的质量为75 kg,举起的杠铃的质量为12 5 kg,如图甲所示.则该运动员每只手臂对杠铃的作用力大小
16、为(取g= 10 m/s2) ( ),A.625 N B.1250 N C.2500 N D.625 N 【分析】由手臂的肌肉、骨骼构造以及平时的用力习惯可知,伸 直的手臂主要沿手臂方向发力.取手腕、手掌为研究对象,握杠的 手掌对杠有竖直向上的弹力和沿杠向外的静摩擦力,其合力沿手 臂方向,如图乙所示.,甲,乙,丙,【解析】手臂对杠铃的作用力的方向沿手臂的方向,设该作用力 的大小为F,则杠铃的受力情况如图丙所示 由平衡条件得: 2Fcos 60=mg,解得:F=1250 N.,答案B,例4 如图所示,倾角=30的斜面体放在水平地面上,一个重为G 的球在水平力F的作用下静止在光滑斜面上,则水平力F的大小为 ;若将力F从水平方向逆时针转过某一角度后,仍保持F的大 小不变,且小球和斜面也仍旧保持静止,则此时水平地面对斜面体的 摩擦力f= .,【解析】根据题
