高三物理第二轮复习—力和运动专题分析3

1、 K12教学同步资源/人教高三物理课标/资源版主/赵海波力和运动专题分析 一、考点透视1、本专题主要是结合平衡问题考查弹力、摩擦力及力的合成和分解等,考查弹力变化及摩擦力的分析是命题热点之一，有时结合牛顿第二定律进行综合性考查，题量一般只有一题，题型主要是选择题；因为本专题内容的基础性，所以在高考中也是考试的重点，近几年高考中，无论是单科还是综合考试，每年都有涉及：2000年胡克定律（选择），2001胡克定律、平衡、摩擦力（填空），2002年力的平衡（选择）,2004年胡克定律（选择）、平衡（选择）。因此力的平衡仍然是今年复习中重要的一个知识点。2、高考对匀加速直线运动的规律考查主要以选择、填

2、空的形式命题，且有减少的趋势，较多的是将匀加速直线运动的规律与牛顿运动定律综合考查。平抛运动的规律及其研究方法，圆周运动的角速度、线速度和向心加速度是近年高考的热点，且多数是与电场力、洛伦兹力联系起来综合考查。近几年对人造地球卫星问题考查频率较高，它是对万有引力定律的考查。卫星问题与现代科技结合密切，同时也是对学生进行爱国主义教育的教材，出应用型的试题，结合实际，正是今后高考命题所追求的一个趋向。 3、力和运动是高中物理的重点内容，也是高考命题的热点。总结近年高考的命题趋势，一是考力和运动的综合题，重点考查综合运用知识的能力，如为使物体变为某一运动状态，应选择怎样的施力方案；二是联系实际，以实

3、际问题为背景命题，如以交通、体育、人造卫星、天体物理和日常生活等方面的问题为背景，重点考查获取并处理信息，去粗取精，把实际问题转化成物理问题的能力。二、知识串讲竖直上抛运动自由落体运动F0F与v0在同一直线上F与v0成一夹角匀变速直线运动匀变速曲线运动平抛运动恒力FF=0匀速直线运动运动力牛顿运动定律变速直线运动简谐运动匀速圆周运动F的大小与相对于平衡位置的位移成正比，方向与位移相反F的大小不变，方向总与速度垂直F的方向始终与v0在同一直线上变力F（一）知识图解（二）重点讲解1力的作用效果可分为瞬时效果和积累效果（1）瞬时效果：物体在受力的同时所产生的效果。力与效果在原理上有因果关系但在时间上

4、无先后的关系。形变：一般情况下力都能使物体发生形变。大多数物体（除弹簧、弹性绳等弹性体）的形变可不计形变的时间。运动状态的改变：力是改变物体运动状态的原因，定量地说力是物体产生加速度的原因，且加速度与力同时产生、同时改变、同时消失，即牛顿第二定律的瞬时性。（2）积累效果：物体在受力的过程中（一段时间或一段位移）所积累起来的效果。力所产生的效果与这段时间或这段位移有关。冲量：力作用在物体上随时间过程所积累起来的效果。表达式：IFt 方向由F的方向决定。冲量与所积累的效果的关系，即动量定理。关系式：IP。功：力作用在物体上在力的方向上位移增大而积累起来的效果。表达式：WFs。功是标量，但有正负。功

5、与所积累的效果的关系，即动能定理。关系式：W合Ek。2力学所要解决的主要问题是力和运动的关系。本专题以牛顿第二定律为核心，以对物体的受力分析和对物体的运动分析为重点，从力和运动关系的角度研究有关规律。以下列出力和运动的关系：（1）若V0=0 F合=恒量时，物体做初速度为零的匀加速直线运动、自由落体运动等；(2)若V00 F合=恒量且V0与F合在一条直线上时，物体做初速度不为零的匀变速直线运动、竖直上抛运动、带电粒子在电场中的加速等；(3)若V00 F合=恒量且V0与F合垂直时，物体做初速度不为零的匀变速曲线运动平抛运动、带电粒子在电场中的偏转；(4)若V00 F合大小不变，但方向改变（向心力）

6、且V0与F合总是垂直时，物体做匀速圆周运动、人造卫星的运动、带电粒子垂直进入磁场中的运动等；(5)若F合大小、方向都周期性改变（F合=kx），且V0与F合在一条直线上时，物体做简谐运动，如弹簧振子等。（三）技巧方法1力是物体运动状态变化的原因，反过来物体运动状态的改变反映出物体的受力情况。从物体的受力情况去推断物体运动情况；或从物体运动情况去推断物体的受力情况是动力学的两大基本问题。2处理动力学问题的一般思路和步骤是：领会问题的情景，在问题给出的信息中，提取有用信息，构建出正确的物理模型；合理选择研究对象；分析研究对象的受力情况和运动情况；正确建立坐标系；运用牛顿运动定律和运动学的规律列式求解

7、。在分析具体问题时，要根据具体情况灵活运用隔离法和整体法，要善于捕捉隐含条件，要重视临界状态分析。3分析物体的运动过程，确定物体的运动性质是解力学问题的基础。而判断一个物体做什么运动，一看物体受什么样的合外力，二看初速度与合外力之间的方向关系。找出物体受到的所有的外力，不添力，不漏力；只分析物体受到的力，不考虑物体给别的物体的力。三、考题分析【例1】(03理综) 如图1所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端系有质量为m1和m2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为600。两小球的质量比为

8、 图1A. B. C. D.【思路串讲】在选择本题的研究对象时，对m2小球有T= m2g，对m1小球受力分析时要注意碗对球的支持力N属于弹力，方向与接触面垂直，即沿碗的半径方向，而绳对小球的拉力T虽然也属于弹力，其方向总是沿绳并指向绳收缩的方向的。以质量为m1的小球为对象：重力m1g；方向向下，碗对球的支持力N，方向沿半径方向，绳对小球的拉力T，沿绳方向斜向上，T= m2g运用分解法或合成法处理三力平衡，由平衡条件 m2/ m1=。所以答案选A a b c m图2【例2】(04广东)用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图2所示.已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为和，则ac绳和bc绳中的拉

9、力分别为: A. B. C. D.ABC图3【思路串讲】本题考查了力的平衡条件的基本应用，只要学生画好受力图，找准角度关系即能解决问题。因此力学中的基础知识、基本方法仍是高考考查的重点。对物体进行受力分析，ac绳所受的拉力为Tac=mgcos300，Tbc= mgsin300，即ac绳和bc绳中的拉力分别为。所以答案选A。【例3】(04上海) 如图3物体B放在物体A上，A，B的上下表面均与斜面平行，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下CA，B之间的摩擦力为零DA，B之间是否存在摩擦力取决于A，B表面的性质【

10、思路串讲】本题考查了物体间存在摩擦力的条件，静摩擦力的分析较滑动摩擦力更为困难些，其原因是静摩擦力的大小在一定数值范围内变化，其方向与相对运动趋势的方向相反，而相对运动的趋势必然通过物体所受其他外力作用的状况或物体的运动状态来判定。本题A、B之间无相对运动趋势，即不存在摩擦作用。由于A，B的上下表面均与斜面平行而且斜面光滑，因此A、C之间摩擦力为零；而A、B之间相对静止，A、B的加速度均为gsin，无相对运动趋势，因此A，B之间的摩擦力为零。所以答案选C。ABa图4【例4】（04理综）一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图4,已知盘与桌布间的动摩擦因

11、数为 1，盘与桌面间的动摩擦因数为 2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？(以g表示重力加速度)【思路串讲】本题是典型的牛顿运动定律和运动学公式结合的问题，涉及到圆盘和桌布两个研究对象，所以必须熟练运用隔离法，而且本题的关键是要通过画运动过程示意图，找出两个研究对象运动满足临界条件的几何关系。【标准答案】设圆盘的质量为m，桌面边长为l，在桌布从圆盘下抽出的过程中，盘的加速度为a1；桌布抽出后，盘在桌面上做匀减速运动，以a2表示加速度的大小。对盘在桌布上有 1mg = ma1 在桌面上有2mg = ma2 设

12、盘刚离开桌布时速度为v1,移动的距离为s1,离开桌布后在桌面上再运动距离s2后便停下，其整个运动过程图如图5所示：s1s2asl 图512 =2a1s1 12 =2a2s2 盘没有从桌面上掉下的条件是s21 l - s1 设桌布从盘下抽出所经历的时间为t，在这段时间内桌布移动的距离为s，则有对桌布 s = 1 at2 对盘 s1 = 1 a1t2 而 s = 1 l + s1 由以上各式解得a( 1 + 2 2) 1g/ 2 【例5】(05南通调研)如图6所示，质量为M=4kge的木板静置于足够大的水平地面上，木板与地面间的动因数=0.01，板上最左端停放着质量为m=1kg可视为质点的电动小车

13、，车与木板的挡板相距L=5m车由静止开始从木板左端向右做匀加速运动，经时间t=2s，车与挡板相碰，碰撞时间极短且碰后电动机的电源切断，车与挡板粘合在一起，求碰后木板在水平地上滑动的距离MmL图6【思路串讲】本题考查了牛顿运动定律、匀变速直线运功、动量守恒定律的知识内容，体现了考试大纲要求的分析综合能力，解此题关键要分析木板的受力情况，本题中在电动车匀加速运动的过程中，木板也要运动，且向左运动。 【标准答案】设木板不动，电动车在板上运动的加速度为a0。 由 L = a0t2 得 a0 = 2.5m/s2 此时木板使车向右运动的摩擦力 F = ma0 = 2.5N 木板受车向左的反作用力 F =

14、F = 2.5N木板受地面向右最大静摩擦力 Ff = (M + m)g = 0.5NFFf所以木板不可能静止，将向左运动 设电动车向右运动加速度为a1，木板向左运动加速度为a2，碰前电动车速度为1，木板速度为2，碰后共同速度为，两者一起向右运动s而停止，则 a1t2 + a2t22 = L 对木板 F (m + M )g = Ma2 对电动车 F = F = ma 而 1 = a1t 2 = a2t 两者相碰时动量守恒，以向右为正方向，有 m1 - M2 = (m + M ) 由动能定理得 (m + M )gs = 0 (m + M )2 解得 s = 0.2m 【例6】(2002年高考上海卷

15、)一卫星绕某行星作匀速圆周运动，已知行星表面的重力加速度为g行，行星的质量M与卫星的质量m之比 M/m81，行星的半径R行与卫星的半径R卫之比R行/R卫3.6，行星与卫星之间的距离r与行星的半径R行之比r/R行60。设卫星表面的重力加速度为g卫，则在卫星表面有：经过计算得出：卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的三千六百分之一。上述结果是否正确？若正确，列式证明；若错误，求出正确结果。【思路串讲】卫星运动的向心力是由万有引力提供的，万有引力可表述为，g是卫星所在高度处的重力加速度。另外在天体问题中巧妙运用比例关系有时能起到简化解题的目的。所得的结果是错误的。式中的g卫并不是卫星表面的重力

16、加速度，而是卫星绕行星作匀速圆周运动的向心加速度。正确解法是:卫星表面g卫 行星表面g行 ()2 g卫0.16g行【例7】（03上海）如图7所示，一高度为h=0.2m的水平面在A点处与一倾角为=30的斜面连接，一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右运动。求小球从A点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑，取g=10m/s2）。某同学对此题的解法为：Ahv0图7小球沿斜面运动，则，由此可求得落地时间t。你同意上述解法吗？若不同意，求出所需时间；若不同意则说明理由并求出你认为正确的结果。【思路串讲】本题要求学生掌握平抛运动的特点，平抛运动的分析方法较为统一，都是将平抛运动分解为水平方向的匀速运动

17、和竖直方向的自由落体来研究。不同意。小球应在A点离开平面做平抛运动，而不是沿斜面下滑，正确做法为：落地点与A点的水平距离，而斜面底宽l=hcot=0.35m，sl，小球离开A点后不会落到斜面，因此落地时间即为平抛运动时间，=0.2s 【例8】（04连云港模拟）国家飞碟射击队在进行模拟训练时用如图8所示装置进行，被训练的队员在高H20m的塔顶，在地面上距塔水平距离为s处有一个电子抛靶装置，圆形靶可被以速度v2竖直抛出，当靶被抛出的同时立即用特制手枪沿水平射击，子弹速度v1100m/s。不计人的反应时间、抛靶装置的高度及子弹在枪膛中的运动时间，且忽略空气阻力及靶的大小（g10m/s2）v2v1Hs

18、图8(1)当s取值在什么范围时，无论v2为何值都不能被击中？（2）若s100m，v220m/s，试通过计算说明靶能否被击中？【思路串讲】本题考查了竖直上抛运动、平抛运动等知识，以体育运动为背景，通过考核知识及其把知识运用到体育生活，以此来鉴别考生能力的高低。解决本题要求学生掌握平抛运动的特点，平抛运动的分析方法较为统一，都是将平抛运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体来研究。（1）把抛靶装置在子弹的射程以外，则不论抛靶速度为何值，都无法击中。由，得，Sx=200m (2)若靶能被击中，则击中处应在抛靶装置的正上方，设经历的时间为t1，则， 靶恰好被击中【例9】（05南通模拟）一地球探

19、测飞船在地球赤道上空绕地球作圆周运动，用摄像机拍摄地球表面图片。已知地球的密度为，飞船的运行周期为T(小于24h)试求摄像机所能拍摄的总面积与地球表面积之比(万有引力恒量为G，球冠面积为s=2rh，r为球半径，h为球冠高)【思路串讲】本题考查了万有引力定律的应用，并且给出了公式信息，要求学生应用数学处理物理问题的能力，解决本题关键是要从题中得到球冠的公式信息，通过画地球极地平面图，形象直观地表现出摄像机所能拍摄总面积应等于球的表面积减去两个球冠的面积，从而利用万有引力公式求解。本题还要注意球冠的公式在高中数学已被删除，此题中是作为信息给与的，要弄清公式s=2rh中r是指球的半径，而不是球冠中小

20、园的半径。图9如图9所示，地球半径为r，卫星的轨道半径为R图中两个阴影部分球冠是不能拍到的区域，其面积S=2rh h=r(1-cos) cos= 卫星绕地球运动有 地球表面积S=4r2 解得摄像机所能拍摄的总面积与地球表面积之比为 四、错题诊断滑动摩擦力的大小可由=FN求出，对正压力FN很多学生易产生误解，应通过举多种情况研究。静摩擦力的分析比滑动摩擦力更为困难些，其原因是静摩擦力的大小在一定数值范围内变化，其方向与相对运动趋势的方向相反，而相对运动的趋势必然通过物体所受其他外力作用的状况或物体的运动状态来判定。因此分析静摩擦力，从物体的运动状态和牛顿运动定律来进行，更为方便。在本专题知识应用

21、的过程中，错误主要表现在：对要领理解不深刻，如加速度的大小与速度大小、速度变化量的大小，加速度的方向与速度的方向之间常混淆不清；对位移、速度、加速度这些矢量运算过程中正、负号的使用出现混乱：在未对物体运动（特别是物体做减速运动）过程进行准确分析的情况下，盲目地套公式进行运算等。对物体做圆周运动时的受力情况不能做出正确的分析，特别是物体在水平面内做圆周运动，静摩擦力参与提供向心力的情况；对牛顿运动定律、圆周运动的规律及机械能守恒定律等知识内容不能综合地灵活应用，如对于被绳（或杆、轨道）束缚的物体在竖直面的圆周运动问题，由于涉及到多方面知识的综合，表现出解答问题时顾此失彼。图10【例10】如图10

22、所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力，F1，F2和摩擦力，处于静止状态。其中F1=10N，F2=2N。若撤去力F1则木块在水平方向受到的合外力为（ ）A.10N向左 B.6N向右 C.2N向左 D.0误点：因为木块在三个力作用下保持静止。当撤去F1后，另外两个力的合力与撤去力大小相等，方向相反。故A正确。辨析：此种说法是错误的，造成上述错解的原因是不加分析生搬硬套运用“物体在几个力作用下处于平衡状态，如果某时刻去掉一个力，则其他几个力的合力大小等于去掉这个力的大小，方向与这个力的方向相反”的结论的结果。实际上这个规律成立要有一个前提条件，就是去掉其中一个力，而其他力不变。本题中去

23、掉F1后，由于摩擦力发生变化，所以结论不成立。FFFFF图11答案：由于木块原来处于静止状态，所以所受摩擦力为静摩擦力。由平衡条件有F1-F2-f=0，此时静摩擦力为8N方向向左。撤去F1后，木块水平方向受到向左2N的力，有向左的运动趋势，由于F2小于最大静摩擦力，所以所受摩擦力仍为静摩擦力。此时F2+f=0即合力为零。故D选项正确。【例11】如图11所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上，中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌

24、面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以L1、L2、L3 、L4依次表示四个弹簧的伸长量，则有：AL2L1; B. L4L3;CL1L3; D. L2=L4.误点：由于中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动，而中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，所以有 L4L3，即B选项正确。辨析：命题者将常见的四种不同的物理情景放在一起，让学生判别弹簧的伸长量的大小，不少学生不加思考的选择B答案。没有良好思维习惯的学生是不能正确解答本题的。这正是命题人的独具匠心！本题实际上就是判断四种情景下弹簧所受弹力的大小。答案：由于弹簧的质量不计，所以不论弹簧做何种运动，弹簧各处的弹力大小都相等。因此

25、这四种情况下弹簧的弹力是相等，即四个弹簧的伸长量是相等。只有D选项正确。【例12】某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为r1，后来变为r2， r2r1，以Ek1、Ek2表示卫星在这两个轨道上的动能，T1、T2表示卫星在这两个轨道上绕地运动的周期，则AEk2Ek1，T2T1 BEk2Ek1，T2T1CEk2Ek1，T2T1 DEk2Ek1，T2T1误点：常会有同学因为考虑到有阻力作用，就简单地判断动能将减小，其实这样的分析是不周密的，结论也是错误的，因为有阻力作用的同时，半经减小，引力将做正功。辨析：

26、当阻力作用使轨道半径从r1减小为r2时，其动能将从Ek1增大为Ek2，周期将从T1减小为T2，即Ek2Ek1，T2T1，由于引力充当向心力，所以有=mr于是可得动能和周期分别为：Ek=mv2= T=2 答案：C正确五、巩固训练1(02广东)跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图13所示，已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，图13绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。取重力加速度g =10m/s2，当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为 a =1.0m/s2 , F =260N a =1.0m/s2 , F =330N a =3.0m/

27、s2 , F =110N a =3.0m/s2 , F =50N 2(04江苏)若人造卫星绕地球作匀速圆周运动，则下列说法正确的是A.卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大B.卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小C.卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越大D.卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越小3(04广东)一杂技演员,用一只手抛球.他每隔0.40s抛出一球,接到球便立即把球抛出,已知除抛、接球的时刻外，空中总有四个球，将球的运动看作是竖直方向的运动，球到达的最大高度是（高度从抛球点算起，取） A. 1.6m B. 2.4m C. 3.2m D.4.0m4(04理综北京)

28、1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径R6400km，地球表面重力加速度为g。这个小行星表面的重力加速度为A.400g B. C.20g D. 参考答案1 B 2 B、D 3 C 4 BFFo图14六、高考预测1如图14所示，一根轻绳上端固定在O点，下端挂一个重为G的钢球A，球处于静止状态。现对球施加一个方ocosT图15向向右的外力F使球缓慢偏移，在移动过程中的每一刻，都可以认为球处于平衡状态。如果外力F方向始终水平，最大值为2G，试分析：（1）轻绳张力

29、T的大小取值范围；（2）在图中画出轻绳张力T与cos的关系图象。ocosT1GG图16思考：当水平拉力F0时，轻绳处在竖直位置时，轻绳张力T1G，当水平拉力F2G时，由平衡条件得轻绳张力T2，因此轻绳张力范围为：GT.因为球的各位置均处于平衡状态，由平衡条件得Tcos=G,T=G/cos,即T1/cos,则T与cos的关系如图16所示。答案：GT，如图。2如图17所示，有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上，木板质量为M4Kg,长为L1.4m；木板右端放着一个小滑块，小滑块质量为m1Kg，其尺寸远小于L，小滑块与木块之间的动摩擦因数为0.4（g10m/s2）（1）现用恒力F作用在木板M上，为了

30、使得m能从M上面滑落下来，问：F大小的范围是什么？NMF图17（2）其它条件不变，若恒力F=22.8N,且始终作用在M上，最终使得m能从M上面滑落下来。问：m在M上面滑动的时间是多大？ 思考：(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力f=N=mg，它在f作用下向右匀加速运动的加速度a1=f/m=g=4m/s2，木板在拉力F和f作用下向右匀加速运动的加速度a2=(F-f)/M。而要使m能从M上面滑落下来的条件是a2a1，即（F-f）/M，所以得F(M+m)g=20N (2)设m在M上面滑动的时间为t，当恒力F=22.8N，木板的加速度a2=(F-f)/M=4.7m/s2,小滑块在时间t内运动的位移S1=a1t2/2,木板在时间t内运动位移S