专题一--力和运动

专题一 力和运动考纲解读：1重力、弹力、摩擦力、电场力、安培力和洛仑兹力是高中阶段经常涉及的力。对这些力产生的原因、特点、方向及大小的计算，力的合成与分解，平衡条件的应用是重点内容，是历年高考的热点。对各种力的大小、方向的判断是解决此类问题的关键；解题时除进行受力分析外，还要进行运动分析，才能真正弄清物体的运动情况，这就要求我们熟练掌握各种力的特点，深刻理解力和运动的关系，从而找到解决问题的有效而双简便的方法。2将物理规律应用于实际问题是高考命题的方向，要求我们注意观察生产、生活、科技、体育比赛中的现象，并用所学的物理知识加以解释，预计在今年高考中对力学基本概念和基本原理的考查将渗透在实际问题当中，对考生理解能力、识图能力、依据题目设定的情景抽象出物理模型的能力、灵活运用数学工具解决物理问题的能力将是考查的重点。3高考对力和受力分析的考查多渗透在力学的综合问题中，对共点力作用下的平衡问题，牛顿运动定律与直线运动，牛顿运动定律与曲线运动的考查既有独立命题的形式，也有与电学、磁学、电磁感应综合命题的形式，题型以计算题为主，而独立考查共点力平衡问题往往以选择题为主。合力的大小和方向均匀变化合力的大小不变方向变化合力为零合力恒定运动轨迹是圆周静止或匀速直线运动状态三力平衡用矢量三角形多力平衡用正交分解法与初速度共线匀变速直线运动自由落体运动竖直上抛运动实例此类问题往往应用动能定理或能量守恒定律求解已知力求运动已知运动求力力和运动状态变化F=ma解决两类问题与初速度不共线匀变速曲线运动平抛、斜抛运动带电粒子在电场中的类平抛运动实例带电粒子在磁场中的运动天体运动实例匀速圆周运动方向总与速度垂直方向做周期性变化做周期性加速、减速运动图象法解答运动轨迹不是圆周的曲线此类问题往往应用能量守恒定律和牛顿第二定律求解力和运动知识网络复习线索力和运动的关系是力学部分的重点内容，这部分内容概念多、规律多，又都是今后复习的基础。应特别注意对基本概念、基本规律的理解，掌握几种重要的物理方法，如隔离法和整体法、假设法、特殊值法、正交分解法、状态分析法和过程分析法等。本专题内容简称为“三四五”。“三”指牛顿三大定律（即牛顿第一、第二、第三定律）、“四”指四种作用力（即万有引力、弹力、摩擦力、电磁力）、“五”指五个运动模型即匀速直线运动（含静止）、匀变速直线运动、匀变速曲线运动、匀速圆周运动、简谐运动。复习过程中需要形成以下几条线索线索一 运动反映受力1匀速直线运动运动规律（s=vt，a=0）受力特征（F合=0）2匀变速直线运动（特例：自由落体运动、竖直上抛运动）运动规律（vt=v0+at，s=v0t+at2/2，vt2-v02=2as，s=(v0+vt)t/2）受力特征（F合=恒量，且F合与v共线）3匀变速曲线运动（特例：平抛运动、斜抛运动）运动规律（水平方向：vx=v0，x=v0t；竖直方向：vy=gt，y=gt2/2）受力特征（F合=恒量，且F合与v不共线）4圆周运动（特例：匀速圆周运动、天体运动）运动规律（对匀速圆周运动有v=2r/T=r，a=v2/r=2r）受力特征（合力方向总是指向圆心，对于匀速圆周运动来说，合力大小不变）线索二 受力决定运动对物体的受力情况和运动情况作出正确的分析是解答运动学和动力学问题的前提，物体做何种形式的运动，还与物体的初始运动状态（初速v0）有关。因此可以从合外力和初速度的关系入手把握运动学和动力学部分的知识。力与运动的关系如下网络所示。匀加速直线运动自由落体运动竖直上抛运动匀变速曲线运动平抛、斜抛运动合外力FF=0v00静止匀速运动v0=0F=恒量a，v0同向时或v0=0a，v0反向时匀减速直线运动a，v0间有夹角F大小不变且始终垂直于v0匀速圆周运动天体及卫星运动F与x成正比简谐运动线索三 加速度a是联系力和运动的桥梁加速度力和运动的问题集中体现在牛顿第二定律上，无论哪种问题（知力求动和知动求力），正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析物体的受力情况和运动是解题的关键，而加速度是联系力和运动的桥梁，其关系如下运动学公式物体运动状态及其变化牛顿第二定律物体受力情况及其分析精讲一 质点的直线运动考纲呈现：主题内容要求说明质点的直线运动参考系、质点位移、速度和加速度匀变速直线运动及其公式、图象匀变速直线运动的图象只限于vt图象命题趋势本部分内容是高中物理的基础，也是历年来高考的主干内容。考查的题型涉及选择、实验和计算，试题设计新颖，难度中等。考查频率较高的和知识点有匀变速直线运动的规律、运动图象、加速度等，既有对它们的单独考查，也有与牛顿定律、功能关系相结合考查等。以交通运输、体育运动、现代科技等与现实生活相联系的素材为背景，考查运动图像、物体的多过程运动问题。预计今年高考试题中，利用图像对物体进行分析或计算的题目仍将受到命题人的青睐。应对策略1知道参考系、坐标系、理解物体能看成质点的条件。2准确理解和掌握位移、速度、加速度的概念，领会其实质，能在实际问题中区分时间与时刻、位移和路程、速率与速率、平均速度与平均速率、速度变化量与速率变化率等，并进行计算。3理解匀速直线运动和匀变速直线运动的规律，会熟练应用匀变速直线运动的基本公式（速度公式、位移公式、速度位移关系式）、推导公式（判断式、平均速度公式、时间中点和位移中点公式）、初速为零的匀加速直线运动的推论（共4个），会用图像（如xt图像、vt图像、Ft图像）研究物体的运动。练习1（2015新课标全国卷，24题）公路上行驶的两汽车之间保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m，设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5，若要求安全距离仍为120m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。abtxt1t2o练习2（2013新课标全国卷，多选）如图，直线a和曲线b分别是在平直公路上形式行驶的汽车a和b的位置一时间（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车的大精讲二 力与物体的平衡考纲呈现：主题内容要求说明相互作用滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力形变、弹性、胡克定律矢量和标量力的合成和分解共点力的平衡命题趋势历年高考试题中，本部分的题目较多，包括重力、弹力、摩擦力、电场力、安培力、矢量与标量、力的合成与分解、共点力的平衡等知识1本部分的热点有四：一是物体的受力分析；二是有关摩擦力的问题；三是共点力的平衡问题；四是电磁场中的平衡问题。2高考涉及本部分试题题型全面，选择题，计算题都可能出现，但单纯考查本部分内容的试题多以选择题为主，难度中等。应对策略1深刻理解力的概念，明确各种不同力的特点，掌握受力分析的方法，紧紧把握平衡这一特殊状态，正确对物体进行受力分析，运用平衡条件，选用适当的方法解决问题。2共点力作用下平衡条件的应用，考查的主要思想和方法有：整体法和隔离法；假设法；合成法；正交分解法；矢量三角形法；相似三角形法；等效思想；分解思想。3分析摩擦力是先要判断是动还是静，静、动摩擦力的大小和方向都可发生突变4知道轻绳、轻杆、轻弹簧在不同情景下的弹力情况精讲三 力与直线运动考纲呈现：主题内容要求说明牛顿运动定律牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用超重和失重处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已知运动方向的情况命题趋势本部分内容是整个高中物理的基础，是物理学探究和解决问题的重要方法，是历年高考的热点，命题率是百分之百，在高考中分值约占18，命题形式不但有选择题，还有计算题。命题方向倾向于应用型、综合型和能力型。多数试题是和匀变速直线运动规律相结合的综合题，其中超重、失重问题、求解摩擦力和弹力的问题、结合图象的试题在各地高考中屡屡见到，试题以中等难度为主。应对方法1深刻理解牛顿第二定律的具体含义（即8性），能够在具体问题中熟练运用。2物体的运动轨迹与它的受力和初速度有关：二者共线时轨迹是直线，不共线时是曲线。3从几种典型运动模型入手，掌握各种运动规律及受力情况。匀速直线 匀变速直线 平抛运动 匀速度圆周运动4理解运动学、动力学图象：常见的运动学图象有st图象、vt图象、at图象；动力学图象有Ft图象、Fx图象。能认识图象的斜率、截距、交点、拐点、面积等的物理意义。5以加速度为桥梁，分析动力学的综合问题。无论哪种问题，正确理解题意，把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析受力情况和运动情况是解题的关键，而加速度是联系力和运动的桥梁。图(a)图(b)v0v-v1tt12t10练习1 （2015新课标全国卷，多选）如图（a），一物块在t=0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图线如图（b）所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出A斜面的倾角B物块的质量C物块和斜面间的动摩擦因数D物块沿斜面向上滑到的最大高度练习2（2015新课标全国卷，25题）一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图(a)所示。t=0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t=1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的图线如图(b)所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求图（b）t(s)v(m/s)21024（1）木板与地面间的动摩擦因数及小物块与木板间的动摩擦因数；（2）木板的最小长度；图（a）（3）木板右端离墙壁的最终距离。 练习3（2013全国新课标卷，25题）一长木板在水平地面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度-时间图像如图所示。己知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。取重力加速度的大小g=10m/s2，求：v/(ms-1)t/s0150.5物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；从t=0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小。练习4（2015新课标全国卷，单选）一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将A.打到下极板上 B.在下极板处返回变 C.在距上极板处返回 D.在距上极板d处返回练习5（2013新课标全国卷，多选）2012年11曰，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图（a）为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止.某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度一时间图线如图(b)所示。假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m。已知航母始终静止，重力加速度的大小为g。则A. 从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10B. 在0.4s-2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C. 在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5 gD. 在0.4s-2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变精讲四 力与曲线运动考纲呈现：主题内容要求说明抛体运动与圆周运动运动的合成和分解抛体运动匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度匀速圆周运动的向心力离心现象斜抛运动只作定性分析命题趋势本部分知识主要是从动力学和运动学角度研究曲线运动的条件和方法。考点分两部分：一是利用运动的合成和分解研究抛体运动；二是利用牛顿第二定律研究匀速圆周运动。本部分内容是牛顿力学的重要组成部分，包含重要的物理分析思想合成与分解，是高考的重点内容。题型可以为选择题，实验题和计算题。曲线运动经常结合带电体在电场、磁场中的偏转考查，着重考查综合分析能力。万有引力定律与天体问题是历年高考必考内容，常以天体问题或人类航天为背景考查向心力、万有引力、圆周运动等知识。近年来我国在航天方面迅猛发展，高考命题中会出现各类天体运动方面的问题。例如航天器的变轨、对接等。应对方法1遇到平抛运动、类平抛运动的问题时，一定要将其运动分解。从而将曲线运动转化为直线运动，注意合运动与分运动的等时性、等效性和独立性，会巧用平均速度公式、动能定理。2对匀速圆周运动的问题，所受各力的合力一定是向心力。3对变速圆周运动的问题，所受各力的合力不一定指向圆心（竖直面内最高点和最低点指向圆心），可将各力分解到切线方向和半径方向，半径方向的合力提供向心力（只改变速度的方向，不改变速度的大小）；切线方向的合力只改变速度的大小，不改变速度的方向。4对天体运动的问题，要掌握开普勒三定律（轨道、面积、周期）；涉及到天体匀速圆周运动时，万有引力提供向心力(当半径r增大时，v、a、f变小，T、E增大)；理解三种宇宙速度v1=7.9km/s（是发射的最小速度，环绕的最大速度）、v2=11.2km/s、v1=16.7km/s，用两个公式及一个推论巧解问题万有引力提供向向心力黄金代换式GM=gR2天体密度的计算：发射点球网3hL1L2乒乓球5对变轨问题：要分析向心力的供（）需（）关系：当供大于需时，环绕天体做近心运动；当供小于需时，环绕天体做离心运动练习1（2015新课标全国卷，单选）一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2，中点球网高度为h。发射机安装于台面右侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h，不计空气阻力，重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球球网右侧的台面上，则v的最大取值范围是（D）练习2（2015新课标全国卷，多选）我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近