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文档简介
1、描述运动的基本概念 考点考情:5年7考 参考系,质点(I)位移,速度和加速度(n)基础梳理一、 参考系1.参考系的定义在描述物体的运动时,假定不动,用来做参考的物体.2参考系的四性(1)标准性:选作参考系的物体都假定不动,被研究的物体都以参考系为标准.任意性:参考系的选取原则上是任意的.统一性:比较不同物体的运动应选择同一参考系.(4)差异性:对于同一物体选择不同的参考系结果一般不同.二、 质点1质点的定义用来代替物体的有质量的点它是一种理想化模型.2物体可看做质点的条件研究物体的运动时,物体的形状和大小对研究结果的影响可以忽略.三、 位移和路程定义区别联系位移位移表示质点位置的 变化, 可用
2、由初位置指 向末位置的有向线段 表示(1)位移是矢量,方向由初位置指向 末位置;路程是标量,没有方向(2)位移与路径无关,路程与路径有 关(1)在单向直线运动中,位移 的大小等于路程(2)一般情况下,位移的大小 小于路程路程路程是质点运动轨迹的长度四、速度和加速度考向一对质点的深入理解物体可被看作质点主要有三种情况:1平运的物体通常可以看作质点.2有转动但转动可以忽略不计时,可把物体看作质点.3同一物体,有时可以看作质点,有时不能当物体本身的大小对所研究问题的影响可以忽略不计时,可以把 物体看作质点;反之,则不行对“理想化模型”的理解理想化模型是分析、解决物理问题常用的方法,它是对实际问题的科
3、学抽象,可以使一些复杂的物理问题简 单化.(2)物理学中理想化的模型有很多,如“质点”、“轻杆”、“光滑平面”、“自由落体运动”、“点电荷”、 “纯电阻电路”等,都是突岀主要因素,忽略次要因素而建立的物理模型.考向二 平均速度与瞬时速度1平均速度与瞬时速度的区别:平均速度与位移和时间有关,表示物体在某段位移或某段时间内的平均快慢程 度;瞬时速度与位置或时刻有关,表示物体经过某一位置或在某一时刻运动的快慢程度.2平均速度与瞬时速度的关系:(1)瞬时速度是运动时间 t T0时的平均速度.(2)对于匀速直线运动,瞬时速度与平均速度相等.平均速度和瞬时速度的三点注意(1)求解平均速度必须明确是哪一段位
4、移或哪一段时间内的平均速度.x(2)v=X是平均速度的定义式,适用于所有的运动.(3)粗略计算时我们可以用很短时间内的平均速度来求某时刻的瞬时速度.考向三速度,速度变化量和加速度的关系速度、速度变化量和加速度的比较比较项目速度速度变化量加速度物理意义描述物体运动快慢和方 向的物理量,是状态量描述物体速度改变的物理量,是过程量描述物体速度变化快慢 和方向的物理量,是状态量定义式xtvtov vvovtat t单位m/sm/sm/s1 2方向与位移x同向,即物体运动的方向由vvV。或a的方向 决定与v的方向一致, 由F的方向决定,而与vo、v方向无关关系三者无必然联系,v很大,v可以很小,甚至为0
5、,a也可大可小,也可能为零根据a与v方向间的关系判断物体是在加速还是在减速1当a与v同向或夹角为锐角时,物体速度大小变大.2当a与v垂直时,物体速度大小不变.当a与v反向或夹角为钝角时,物体速度大小变小.类型题之(一)“用极限法求瞬时速度和瞬时加速度”1极限法:如果把一个复杂的物理全过程分解成几个小过程,且这些小过程的变化是单一的那么,选取全过 程的两个端点及中间的极限来进行分析,其结果必然包含了所要讨论的物理过程,从而能使求解过程简单、直观,这就是极限思想方法.极限法只能用于在选定区间内所研究的物理量连续、单调变化(单调增大或单调减小)的情况.2用极限法求瞬时速度和瞬时加速度x一、公式v=t
6、中当tT0时v是瞬时速度.v一、(2)公式a= 中当tT0时a是瞬时加速度.t匀变速直线运动的规律及应用考点考情:5年27考 匀变速直线运动的规律及其公式(n)基础梳理三个基本公式1位移公式:x=vot+2at2.位移速度公式:v2-v;=2ax.三个重要推论以上几个推论在实验中通过纸带求加速度时经常用到.3初速度为零的匀加速直线运动的特点(设T为等分时间间隔(1)1T末、2T末、3T末瞬时速度的比为v1:v2:v3:vn=1:2:3:n.(2) 1T内、2T内、3T内.位移的比为X1:X2:X3:Xn=1:2?:3?::(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内位移的比为X1:xn:x口:Xn
7、=-=1:3:5:(2n-1).(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为11:12:t3::tn=1:(“J21): (丫32):(飞;n.n-1).4.自由落体运动(1)定义:初速度为零,只在重力作用下的匀加速直线运动.(2)特点:w=0、a=g.(3)规律:v=qt_h=1/2qt2_v2=2qh考向二处理匀变速直线运动问题的常用方法方法应用说明(1)速度公式:v=Vo+at.(1)任意两个连续相等的时间间隔(T)内,位移之差是一个恒量,x=aT.或XmXn=(m- n)aT.某段时间内的平均速度等于该段时间的中间时刻的瞬时速度:t vo+vv=勺=丁x某段位移中点的瞬时速度vxv
8、0+v22基本公式法1基本公式指速度公式v=vo+at、位移公式x=vot+at3 4及速度位移关系式v2-V=2ax.它们均是矢量式,应用时要注意物理量的方向.平均速度法X1定义式v=x对任何性质的运动都适用,而V=(V0+V)只适用于匀变速直线运动.中间时刻速度法善=V适用于匀变速直线运动,在某些题目中应用它可以简化解题过程.比例法对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运动,可利用初速 度为零的匀加速直线运动的比例关系求解.逆向思维法即把运动过程的末态作为初态,反向研究问题一般用于末态已知,特别是末速 度为零的情况.图象法应用v-1图象,可把较复杂的问题转变为简单的数学问题
9、解决.用图象定性分析有时可避开繁杂的计算.推论法对一般匀变速直线运动问题,若岀现连续相等的时间间隔问题,应优先考虑用X=aT求解.3.处理方法(1)分段法几个特征物理量(2)全程法:全程看作初速度为vo(正方向),加速度a=-g的匀变速直线运动.4对称性特点(1)速度对称:上升和下降过程经过同一位置时速度等大反向.(2)时间对称:上升和下降过程经过同一段高度的时间相等.(3)能量对称:上升和下降过程中经过同一位置时的动能、重力势能及机械能分别相等.求解竖直上抛运动问题时应注意以下两点:竖直上抛运动可分为竖直向上的匀减速直线运动和竖直向下的自由落体运动两个阶段,解题时应注意以下两点:(1)可用整
10、体法,也可用分段法自由落体运动满足初速度为零的匀加速直线运动的一切规律及特点.(2)在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某一位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,因此这 类问题可能造成时间多解或者速度多解.类型题之(二)“巧用转换法解匀变速直线运动问题”思维转换法:在运动学问题的解题过程中,若按正常解法求解有困难时,往往可以通过变换思维方式、转换研考向三处理竖直上抛运动的方法究对象,使解答过程简单明了.(一)转换思维方式逆向思维法将匀减速直线运动至速度为零的过程转化为初速度为零的匀加速直线运动.(二)转换研究对象一一将多物体运动转化为单物体运动将“多个物体的运动”等效转化为“一个物体
11、的运动”.运动图象及追遇问题考点考情:5年26考 匀变速直线运动的图象(n)追及相遇问题(n)基础梳理一、x一t图象与v一t图象1.xt图象及认识(1)xt图象中,纵轴表示位置坐标X,横轴表示时间.(2)xt图象的斜率表示速度,斜率大小表示速度大小,正负代表速度方向.(3)xt图线中两图线交点表示两者在该处相遇.(4)若xt图象与t轴平行,则表示静止.(5)xt图象纵截距表示物体的岀发位置坐标,横截距表示位置坐标为零的时刻.2.vt图象及理解(1)vt图象中斜率表示物体的加速度,其大小表示加速度的大小,而正负代表加速度的方向.(2)vt图象与坐标轴围成的面积的意义是位移,t轴以上与t轴以下面积
12、所代表位移方向相反.(3)两图象交点表示该时刻速度相同.(4)图象纵截距表示物体的初速度,横截距表示速度为零的时刻.二、 追及问题中的临界条件1速度大者减速(如匀减速直线运动)追速度小者(如匀速运动);(1)当两者速度相等时,若追者位移仍小于被迫者位移,则永远追不上,此时两者间有最小距离.(2)若两者速度相等时,两者的位移也相等,则恰能追上,也是两者避免碰撞的临界条件.(3)若两者位移相等时,追者速度仍大于被追者的速度,则被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时两 者间距离有一个较大值.2速度小者加速(如初速度为零的匀加速直线运动)追速度大者(如匀速运动);(1)当两者速度相等时有最大距离
13、.(2)当两者位移相等时,即后者追上前者.考向一两种图象的比较比较内容xt图象vt图象图象物 体的 运动 性质表示从正位移处开始一直做反向匀速直线运动并超过零位移处表示先做正向匀减速运动,再做反向匀加速运动表示物体静止不动表示物体做正向匀速直线运动表示物体从零位移开始做正向匀速运动表示物体从静止开始做正向匀加速直线运动表示物体做匀加速直线运动表示物体做加速度增大的加速运动读取运(1)Xt图象和v-1图象中能反映的空间关系只有一维,因此xt图象和Vt图象只能描述直线运动,且图线都不表示物体运动的轨迹.(2)两个物体的运动情况如果用Xt图象来描述,从图象可知两物体起始时刻的位置;如果用Vt图象来描
14、述,则从图象中无法得到两物体起始时刻的位置关系.考向二对图象的理解及应用分析图象问题要“六看”一一点、线、面、轴、截、斜Xt图象纵轴表示位移(1)看“轴” 亠 一、Vt图象纵轴表示速度Xt图象上倾斜直线表示匀速直线运动看“线”Vt图象上倾斜直线表示匀变速直线运动Xt图象上斜率表示速度t图象上斜率表示加速度Xt图象上面积无实际意义*Vt图象上图线和时间轴围成的“面积”I表示位移.拐点?转折点?一般表示从一种运动变为另一种运动交点在Xt图象上表示相遇,在vt图F-象上表示速度相等考向三追及、相遇问题分析1.三种情景(1)初速度为零(或较小)的匀加速直线运动的物体追匀速运动的物体,在速度相等时二者间
15、距最大.(2)匀减速直线运动的物体追匀速运动的物体,若在速度相等之前未追上,则在速度相等时二者间距最小.(3)匀速运动的物体追匀加速直线运动的物体,若在速度相等之前未追上,则在速度相等时二者间距最小.2分析方法(1)物理分析法:抓好“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键认真审题挖掘题中的隐含条件,在头脑 中建立起一幅物体运动的图景.(2)数学分析法:设相遇时间为t.根据条件列方程,得到关于t的一元二次方程,用判别式进行讨论, 若厶。,即有两个解.(3)图象分析法:将两者的速度一时间图象在同一坐标系中画出,然后利用图象分析求解.类型题之(三)用vt图象法解决追遇问题1若用位移图象求解追遇问题,
16、应分别作出两个物体的位移图象,如果两个物体的位移图象相交,则说明两物图线与时间轴围成的“面积”的意义无实际意义表示相应时间内的位移看“斜率”看“面积”(5)看“纵截距”Xt图象表示初位置Vt图象表示初速度(6)看“特殊点”体相遇.2若用速度图象求解,则注意比较速度图线与时间轴包围的面积.利用vt图象解决追及相遇问题时, 应根据题目的已知条件将两物体的交点对应两物体速度相同的时刻,这是分析物体是否相撞的关键点;两图线与=0时两物体间距比较可判断两物体是否相撞.实验一研究匀变速直线运动基础梳理一、 实验目的1练习使用打点计时器,学会用打上点的纸带研究物体的运动情况.2会利用纸带求匀变速直线运动的速
17、度、加速度.3利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律,并能画岀小车运动的二、 实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、 复写纸片.三、实验步骤1把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸岀桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连 接好电路.2把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定 在小车的后面实验装置见上图,放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行.3把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,后放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打 下一系列的点,
18、换上新纸带,重复三次.4.从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点, 在后面便于测量的地方找一个开始点,以后依次每五个点取一个计数点,确定好计数始点,并标明0、1、2、3、4、,测量各计数点到0点的距离x,并记录填入表中.位置编号012345t/Sx/m一 1v/(ms)5.计算岀相邻的计数点之间的距离xi、X2、X3、6利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度,填入上面的表格中.7增减所挂钩码数,再做两次实验.四、注意事项1纸带、细绳要和长木板平行.2释放小车前,应使小车停在靠近打点计时器的位置.3实验时应先接通电源,
19、后释放小车;实验后先断开电源,后取下纸带.方法规律一、数据处理vt图象画在同一图中,两条图线的t轴所围面积之差为相对位移,与tvt图象,根据图象求加速度.1.匀变速直线运动的判断:沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为X1、X2、X3、X4、,若X=X2X1=X3X2=X4一X3二则说明物体在做匀变速直线运动,且x=aT2.(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度,作出物体运动的v-1图象若v-1图线是一条倾斜的直线,则说明物体的速度随时间均匀变化,即做匀变速直线运动.2求速度的方法:根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度Xn+Xn+ 1Vn2T3求加
20、速度的两种方法:逐差法:即根据X4xi=X5x2=X6X3=3aT(T为相邻两计数点之间的时间间隔),求出ai=X3;,a2=X3Xa3=3,再算出a、a2、a3的平均值a?+a31. X4xiX5X2X6X3、a=3=3X(3T+甘+)=?X4+X5+%6?刘+x2+x3?,即为物体的加速度.(2)图象法:以打某计数点时为计时起点,利用Vn=斗許求出打各点时的瞬时速度,描点得Vt图象,图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度.二、误差分析1纸带上计数点间距测量有偶然误差,故要多测几组数据,以尽量减小误差.2纸带运动时摩擦不均匀,打点不稳定引起测量误差,所以安装时纸带、细绳要与长木板平行,同
21、时选择符合 要求的交流电源的电压及频率.3用作图法作出的vt图象并不是一条直线为此在描点时最好用坐标纸,在纵、横轴上选取合适的单位, 用细铅笔认真描点.4.在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地,小车与滑轮碰撞.5.选择一条点迹清晰的纸带,舍弃点密集部分,适当选取计数点.6在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条平滑曲线,让各点尽量落到这条曲线上,落不到曲线上的各点应均匀分布在曲线的两侧.解题方法系列讲座(一)八法解决直线运动问题在处理直线运动的某些问题时,如果用常规解法,解答繁琐且易出错,如果从另外的角度巧妙入
22、手,反而能使 问题的解答快速、简捷,下面便介绍几种处理直线运动问题的方法和技巧.一、 假设法假设法是一种科学的思维方法,这种方法的要领是以客观事实(如题设的物理现象及其变化)为基础,对物理条件、物理状态或物理过程等进行合理的假设,然后根据物理概念和规律进行分析、推理和计算,从而使问题迎刃而 解.二、 逐差法在匀变速直线运动中,第M个T时间内的位移和第N个T时间内的位移之差XLXN=(M- NaT2.对纸带问题用此 方法尤为快捷.三、 平均速度法在匀变速直线运动中,物体在时间t内的平均速度等于物体在这段时间内的初速度Vo与末速度v的算术平均值,也等于物体在t时间内中间时刻的瞬时速度,即T=X=送
23、尹=v2.如果将这两个推论加以利用,可以使某些问题的 求解更为简捷.四、相对运动法以系统中的一个物体为参考系研究另一个物体运动情况的方法.五、 比例法对于初速度为零的匀加速直线运动需要牢记几个推论,这几个推论都是比例关系,在处理初速度为零的匀加速 直线运动时,首先考虑用比例关系求解,可以省去很多繁琐的推导或运算,简化运算注意,这几个推论也适应于 与刹车类似的减速到零的匀减速直线运动.六、 逆向思维法逆向思维是解答物理问题的一种科学思维方法,对于某些问题,运用常规的思维方法会十分繁琐甚至解答不岀,而采用逆向思维,即把运动过程的“末态”当成“初态”,反向研究问题,可使物理情景更简单,物理公式也得以
24、 简化,从而使问题易于解决,能收到事半功倍的效果.解决末速度为零的匀减速直线运动问题,可采用该法,即把它看作是初速度为零的匀加速直线运动这样,v=0的匀加速直线运动的位移公式、速度公式、连续相等时间内的位移比公式、连续相等位移内的时间比公式,都可 以用于解决此类问题了,而且是十分简捷的.七、 极值法有些问题用一般的分析方法求解难度较大,甚至中学阶段暂时无法求出,我们可以把研究过程推向极端情况来 加以分析,往往能很快得岀结论.八、 图象法图象法是物理研究中常用的一种重要方法,可直观地反映物理规律,分析物理问题,运动学中常用的图象为v-1图象在理解图象物理意义的基础上,用图象法分析解决有关问题(如
25、往返运动、定性分析等)会显示出独特的优越性,解题既直观又方便需要注意的是在v-1图象中,图线和时间坐标轴围成的“面积”应该理解成物体在该段时间内发生的位移.第一课时 重力、弹力、摩擦力考点考情:5年13考1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力(I)形度、弹性胡克定律(I)基础梳理知识点一力1.力的概念:物体与物体之间的相互作用.2力的性质物质性力不能脱离物体而存在没有“施力物体”或“受力物体”的力是不存在的相互性力的作用是相互的施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体矢量性力是矢量,既有大小,又有方向独立性一个力作用于某个物体上产生的效果,与这个物体是否受到其他力的作用无关 _使物体发生形变.3
26、力的作用效果改变物体的运动状态4.力的图示:包括力的大小、方向、作用点三个要素. 知识点二 重力1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力.2大小:G=mg3.方向:总是竖直向下.4.重心(1)定义:为了研究方便认为各部分受到的重力集中作用的点.温馨提示1重力的方向总是与当地的水平面垂直,不同地方水平面不同,其垂直水平面向下的方向也就不同.2.重力的方向不一定指向地心.3并不是只有重心处才受到重力的作用.4.重力是万有引力的一个分力.知识点三弹力1.定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用.2.产生的条件两物体相互接触;(2)发生弹性形变.3.方向:弹力的方向总是与物
27、体形变的方向相反_4.大小(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律,其公式为F=kx;k为弹簧的劲度系数,单位:N/m.(2)非弹簧类弹力大小应由平衡条件或动力学规律求得.知识点四摩擦力1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动 _或相对运动趋势的力.2.产生条件:(1)接触面粗糙;(2)接触面间有弹力;(3)物体间有相对运动或相对运动趋势.3.大小:滑动摩擦力F=HN,静摩擦力0FW Fmax.4.方向:与相对运动或相对运动趋势方向相反.5.作用效果:阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势.温馨提示1.摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运
28、动趋势,但不一定阻碍物体的运动.2.受静摩擦力作用的物体不一定静止,受滑动摩擦力作用的物体不一定运动.3.接触面处有摩擦力时一定有弹力,且弹力与摩擦力方向总垂直,反之不一定成立考向一弹力方向的判断1根据物体产生形变的方向判断物体所受弹力的方向与施力物体形变的方向相反,与自身形变的方向相同.2根据物体的运动状态判断物体的受力必须与物体的运动状态符合,依据物体的运动状态由共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的 方向.3几种接触弹力的方向弹力弹力的方向面与面的接触垂直于接触面指向受力物体点与面的接触过接触点垂直于接触面指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上,指向受力物体球与球接触的弹力垂
29、直于过接触点的公切面,指向受力物体4.绳和杆的弹力的区别(1)绳只能产生拉力,不能产生支持力,且绳子弹力的方向一定沿着绳子收缩的方向.(2)杆既可以产生拉力,也可以产生支持力,弹力的方向可能沿着杆,也可能不沿杆.1有接触不一定有弹力,这是物理解决临界问题的关键.2杆的弹力要根据实际情况进行分析.判断弹力方向时需特别关注的是:1绳与杆的区别,绳的拉力一定沿绳,杆的弹力可沿任意方向.2.有形变才有弹力,只接触无形变时不产生弹力.3.利用牛顿运动定律,根据物体运动状态确定弹力的方向.考向二 滑轮模型与绳“死结”模型1跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等.2死结模型:如几个绳端有“结点”,
30、即几段绳子系在一起,谓之“死结”,那么这几段绳中的张力不一定相 等.3.同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向, 作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得, 而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向.考向三 摩擦力的判断与计算1静摩擦力的方向具有很强的隐蔽性,判定较困难,为此常用下面几种方法:假设法(2)反推法从研究物体表现岀的运动状态反推岀它必须具有的条件,分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用,就容 易判断摩擦力的方向了.(3)根据摩擦力的效果来判断其方向如平衡其他力、作动力、作阻力、提供向心力等.用牛顿第二定律判断,关键是先判断物体的运动状态(即加速度方向),再利用牛顿第二
31、定律(F=ma确定合力的方向,然后由受力分析判定静摩擦力的方向.例如, 如图中物块A(质量为m和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做匀加速直线运动时, 摩擦力 提供A物体的加速度,A、B之间的摩擦力大小为ma方向水平向右.(4)利用牛顿第三定律来判断此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的,先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向,再确定另一物体受到的 摩擦力方向.温馨提示摩擦力的方向与物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成一定夹角.2计算摩擦力的大小,首先要判断摩擦力是属于静摩擦力还是滑动摩擦力,然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的 特点计算其大小.(1)静摩擦力大小的计算1根据物体所受外力及所
32、处的状态(平衡或加速)可分为两种情况:平衡状态利用力的平衡条件来判断其大小变速运动若只有摩擦力提供加速度,则F=ma例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生 向心加速度若除摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma先求合力再求摩擦力最大静摩擦力并不一定是物体实际受到的力,物体实际受到的静摩擦力一般小于或等于最大静摩擦力最大 静摩擦力与接触面间的压力成正比一般情况下,为了处理问题的方便,最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处 理.(2)滑动摩擦力的计算滑动摩擦力的大小用公式F=卩 FN来计算,应用此公式时要注意以下几点:1卩为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间
33、的正压力,其大小不一定等于物体的重力.2滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面的大小也无关.温馨提示在分析摩擦力的方向时,要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”.关于计算摩擦力大小的三点注意(1)分清摩擦力的性质:静摩擦力或滑动摩擦力.(2)应用滑动摩擦力的计算公式Ff=FN时,注意动摩擦因数,其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关,FN为两接触面间的正压力,不一定等于物体的重力.(3)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关.类型题之(四)“摩擦力的突变模型”模型一 “静静”突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力
34、发生变化时,如果物体仍然保 持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变.模型二“静动”突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变成滑动摩擦力.模型三“动静突变在摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑行时,物体将不受摩擦力作用,或滑动摩擦力“突变 成静摩擦力.物体受到的外力发生变化时,物体受到的摩擦力的种类就有可能发生突变.解决这类问题的关键是:正确对物 体受力分析和运动状态分析,从而找到物体摩擦力的突变“临界点.第二课时力的合成与分解考点考情:5年10考1.矢量和标量(I) 2.力的合成和分解(n)基
35、础梳理知识点一力的合成1合力与分力:一个力如果它产生的作用效果跟几个力共同作用产生的作用效果相同,这个力就叫做那几个力 的合力,那几个力就叫做这一个力的分力.2.力的合成:求几个力的合力的过程叫做力的合成.3力的合成定则(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示P、F2的有向线段为邻边作平行四边形,它的对角线(在两个有向线段H F2之间)就表示合力的大小和方向,如图1所示.(2)三角形定则:求两个互成角度的共点力R、F2的合力,可以把表示R、F2的线段首尾顺次相接地画出, 把F、F2的另外两端连接起来,则此连线就表示合力F的大小和方向,如图2所示.知识点二力的分解
36、1.力的分解:求一个力的分力的过程叫做力的分解.2.力的分解定则:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则即把已知力作为平行四边形的对 角线,那么与已知力共点的平行四边形的两条邻边就表示已知力的两个分力.3.矢量与标量:既有大小又有方向的物理量叫做矢量,只有大小、没有方向的物理量叫做标量.温馨提示1合力不一定大于分力.2合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代关系,而不是力的本质上的替代.考向一共点力的合成1共点力合成的常用方法作图法(2)三角形法根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求合力,举例如下:2合力范围的确定(1)两个共点力的合成|Fi-F2|FR+F2即两个
37、力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两力反向时,合力最小,为|F-F2|,当两力同向时,合力最大,为Fi+F2.(2)三个共点力的合成1三个力共线且同向时,其合力最大,为Fi+F2+F3.2任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力在这个范围之内,则三个力的合力的最小值为零,如果第三 个力不在这个范围内,则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝对值.解答共点力的合成问题时的三点注意(1)合成力时,要正确理解合力与分力的大小关系:合力与分力的大小关系要视情况而定,不能形成合力总大于 分力的思维定势.(2)三个共点力合成时,其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的
38、力之差.(3)合力与它的分力是等效替代关系,在进行有关力的计算时,如果已计入了合力,就不能再计入分力如果已 计入了分力,就不能再计入合力.考向二力的分解1.力的效果分解法(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向;(2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形;(3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小.下表是高中阶段常见的按效果分解力的情形:实例分解思路拉力F可分解为水平分力F1=Feos a和竖直分力F2=Fsina重力分解为沿斜面向下的力F=mesina和垂直斜面向下的力R=mgosa重力分解为使球压紧挡板的分力F1=mgan a和使球压紧斜面的分力F2mgCOS a重力分解为
39、使球压紧竖直墙壁的分力F1=m(gan a和使球拉紧悬线的分亠mg力F2=cos-COS a小球重力分解为使物体拉紧A0线的分力F2和使物体拉紧BC线的分力P,大小都为Fi=F2=2sin a拉力分解为拉伸AB的分力F1=mgan a和压缩BC的分力F?= “罗巴cos a2.按问题的需要进行分解(1)已知合力F和两个分力的方向,可以唯一地作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的.(2)已知合力F和一个分力的大小与方向,力F的分解也是唯一的.(3)已知一个分力Fi的方向和另一个分力F2的大小,对力F进行分解,则有三种可能(Fi与F的夹角为0 ).如图 所示:1F2F时有一组解.3Fsi
40、n 0 F2V时,可能一直减速,也可能先减 速再匀速Vov返回时速度为V,当V0V1时,船头指向上游,垂直到达对岸.位移Xd,船头方向与河岸方向的夹角为e,那么V1cos eV2渡河时间t.d V2sin e以最短位移过河V2V1时,运动方向与船头方向垂直. 船头方向与河岸间的夹角为e,那E么cos e=V1-J渡河时间t-nV2sin e1小船过河问题分析思路2求解运动的合成与分解的三个技巧 求解运动的合成与分解问题,应抓住合运动和分运动具有等时性、 独立性、等效性的关系.小船过河时船头的指向与小船的航向不是一回事.第二课时抛体运动考点考情:5年26考平抛运动的规律及应用(n)基础梳理一、平
41、抛运动1特点(1)运动特点:初速度方向水 _(2)受力特点:只受重力作用.2性质平抛运动是加速度恒为重力加速度的匀变速曲线运动,轨迹为抛物线_3研究方法用运动的合成与分解方法研究平抛运动.水平方向:匀速直线运动竖直方向:自由落体运动.4.运动规律(如下表所示)水平方向Vx=Vox=Vot竖直方向12Vy=gt,y=gt合速度大小v=寸v;+v:=寸v0+g2t2方向Vygt与水平方向的夹角tan a= =VxV0合位移大小sF x2+y2方向与水平方向的夹角tan 6=-=学x2vo轨迹方程g2y=2二、斜抛运动1.概念以一定的初速度将物体沿与水平方向成一定角度斜向抛岀,物体仅在重力作用下所做
42、的曲线运动.2性质斜抛运动是加速度恒为重力加速度g的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线.3.基本规律以斜向上抛为例说明,如图所示.(1)水平方向:vx=Vocos_ 6,F合x=0.竖直方向:voy=vsin_ 6,F合y=mg因此斜抛运动可以看做是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动的合运动.考向一 平抛运动的规律1.基本规律落高度h有关.(4)速度改变量:物体在任意相等时间内的速度改变量V=gA t相同,方向恒为竖直向下,如图所示.(5)水平位移中点:因tan a=2tan B,所以OC=2BC即速度的反向延长线通过此时水平位移的中点(如图所示)考向二多体平抛问题1.多体平抛运动问题是
43、指多个物体在同一竖直平面内平抛时所涉及的问题.2.三类常见的多体平抛运动(1)若两物体同时从同一高度(或同一点)抛出,则两物体始终在同一高度,二者间距只取决于两物体的水平分运动.(2)若两物体同时从不同高度抛出,则两物体高度差始终与抛出点高度差相同,二者间距由两物体的水平分运动 和竖直高度差决定.(3)若两物体从同一点先后抛出,两物体竖直高度差随时间均匀增大,二者间距取决于两物体的水平分运动和竖 直分运动.考向三类平抛运动1.类平抛运动的受力特点物体所受合力为恒力,且与初速度的方向垂直.2.类平抛运动的运动特点在初速度Vo方向做匀速直线运动,在合外力方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度F合
44、a_m3.类平抛运动的求解方法(1)常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向 加速直线运动,两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性.(2)特殊分解法:对于有些问题,可以过抛岀点建立适当的直角坐标系,将加速度分解为 为到Xx、Vy,然后分别在x、y方向列方程求解.(3)类平抛运动问题的求解思路(即沿合力的方向)的匀ax、a,初速度V。分解物体做类平抛运动,其受力特点和运动特点类似于平抛运动,因此解决的方法可类比平抛运动一一采用运动的 合成与分解.关键的问题要注意:1.满足条件:受恒力作用且与初速度的方向垂直.2.确定两个分运动的速度方向和位移方向,分别
45、列式求解.类型题之(十二)常见平抛运动的四种模型(1)位移关系(2)速度关系2有用结论(1),取决于下落高度h,与初速度vo无关.水平射程:x=Vot=Vogh,由初速度Vo和下落高度h共同决定,与其他因素无关.落地速度:v=JvX+Vy=.、jVo+2gh,与水平方向的夹角tanaVy=亠型,所以落地速度只与初速度Vo和下VxVo飞行时间:模型一 半圆内的平抛运动如图所示,由半径和几何关系制约时间t:h=;gtR;Rh=vot.联立两方程可求t.模型二顺着斜面的平抛运动如图所示,方法:分解位移X=Vot1yy=2gt2,tan 0=,可求得t模型三对着斜面的平抛运动如图所示,方法:分解速度V
46、x=VoVy=gttan 0VoVo=Vy=gt可求得Vot=gtan 0模型四对着竖直墙壁的平抛运动水平初速度Vo不同时,虽然落点不同,但水平位移相同运动时间为第三课时圆周运动考点考情:5年18考 匀速圆周运动,角速度,线速度,向心力速度基础梳理一、描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、转速、向心加速度、向心力等,现比较如下表:定义、意义公式、单位线速度1描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量(V)2是矢量,方向和半径垂直,和圆周相切厂、s2nr1V=tT2单位:m/s角速度1描述物体绕圆心转动快慢的物理量(3 )2中学不研究其方向02n1tT2单位:rad/s周期和转速1周期是物体
47、沿圆周运动一圈的时间(T)2转速是物体在单位时间内转过的圈数(n),也叫频率(f)2nr、,1T=;单位:sV2n的单位:r/s、r/min3f的单位:Hz1f=T向心加速度1描述速度方向变化快慢的物理量(an)2方向指向圆心2小V213n= =3rr2单位:m/s2向心力1作用效果是产生向心加速度,只改变线速度的方向,不改变线速度的大小2方向指向圆心2v24n21Fn=m3rmrr2单位:N2votan 0t=VVo(I)向心力(n)离心现象(I)相互关系2nr1v=r3=T=2nrf乡V24nr022an=r3=3v= $ =4nf rrT2A2_v24n r2 23Fn= mr = mr
48、3= m于=mwv= m4n f r、离心运动定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,所做的逐渐 远离圆心的运动.(2)本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向.(3)受力特点:1当F=mto2r时,物体做匀速圆周运动;2当F=0时,物体沿切线方向飞出;3当Fmto2r时,物体逐渐远离圆心,做离心运动.考向一圆周运动的运动学分析问题1对公式v=Wr的理解当r一定时,v与3成正比当3定时,v与r成正比当v一定时,3与r成反比2vo2对a= =3r=3v的理解r在v一定时,a与r成反比;在3定时,a与r成正比. 常见的三种
49、传动方式及特点(1)皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大小相等,即(2)摩擦传动:如图甲所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象时,两轮边缘线速度大小相等,即VA=VB.同轴传动:如图乙所示,两轮固定在一起绕同一转轴转动,两轮转动的角速度大小相等,即考向二圆周运动的动力学问题分析1匀速圆周运动的受力特点物体所受合外力大小不变,方向总是指向圆心.2解答匀速圆周运动问题的方法考向三 圆周运动中的临界问题分析除了竖直平面内圆周运动的两类模型,有些题目中也会出现“恰好”、“最大”、“至少”等字眼,说明题述 过程存在临界点,还有些题目中岀现“取值范围”、“函数关系”等词语,
50、说明题述过程存在起止点,而这些点往 往就是解决问题的突破口.解决圆周运动问题的主要步骤(1)审清题意,确定研究对象.(2)明确物体做圆周运动的平面是至关重要的一环.分析物体的运动情况,即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等.分析物体的受力情况,画出受力示意图,确定向心力的来源.(5)根据牛顿运动定律及向心力公式列方程.类型题之(十三)竖直平面内圆周运动的两种模型1在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳连3A=3B.接、沿内轨道运动的过山车等),称为“绳(环)约束模型”,二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等),称为 “杆(
51、管道)约束模型”.2绳、杆模型涉及的临界问题绳模型杆模型常见类型过最高点的临界条件2由mg= ?得v临=pgr由小球恰能做圆周运动得v临=0讨论分析2(1)过最高点时,v寸示,FN+mg= mr,绳、圆轨道对球产生弹力FN不能过最高点时,v/gr,在到达最高点前小球 已经脱离了圆轨道(1)当v=0时,FN=mg R为支持力, 沿半径背离圆心2(2)当0vyfgr时,FN+mg= mr,FN背离圆心,随v的增大而减小(3)当v=vgr时,FN=o2当vgr时,FN+mg= mr,FN指向圆心并随v的增大而增大第四课时万有引力与航天考点考情:5年29考 开普勒定律(I)万有引力定律应用(II)相对
52、论简介(I)基础梳理、万有引力定律1.开普勒行星运动定律(1)开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,空阳处在椭圆的一个焦点上._(2)开普勒第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积.3(3)开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等,表达式:旱k.2.万有引力定律公式:F=G?,其中G=6.67xio11Nm7kg2,叫引力常量.(2)公式适用条件:此公式适用于质点间的相互作用当两物体间的距离远远大于物体本身的大小时,物体可视为质点均匀的球体可视为质点,r是两球心间的距离一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也适
53、用,其中r为球心到质点间的距离.二、宇宙速度1第一宇宙速度(1)第一宇宙速度又叫环绕速度.2推导过程为:由mg=詈GM得:(2)第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度.(3)第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度,也是人造地球卫星的最小发射速度.2第二宇宙速度(脱离速度):V2=11.2 km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.3第三宇宙速度(逃逸速度):v3=16.7 km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.三、相对论简介1.经典时空观(1)在经典力学中,物体的质量是不随速度的改变而改变的.(2)在经典力学中,同一物理过程发生的位移和对应时间的测
54、量结果在不同的参考系中是相同的.2.相对论时空观同一过程的位移和时间的测量与参考系有关,在不同的参考系中不同.3.经典力学有它的适用范围只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界.考向一天体质量和密度的估算问题1.解决天体(卫星)运动问题的基本思路2 2(1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力,即GMma=mr=m2r=叶(2)在中心天体表面或附近运动时, 万有引力近似等于重力, 即呛=mgg表示天体表面的重力加速度).R2.天体质量和密度的计算(1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径R2由于GM=mg故天体质量M= gR,=M= M =3gP= V=43=
55、4n GR3nR(2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和轨道半径r.22Mm4n4n r1由万有引力等于向心力,即Gp=m丁r,得出中心天体质量M=GT2若已知天体半径R,则天体的平均密度3=M_M_ =3n rP=V=4=GTR3;3nR见,只要测岀卫星环绕天体表面运动的周期T,就可估算岀中心天体的密度.考向二卫星运行规律1.四个分析“四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半径的关系.天体密度若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动,可认为其轨道半径r等于天体半径R,则天体密度p=GT,可7.9km/s.2四个比较(1)同步卫星的周期、轨道平面、高度、线速度、角
56、速度绕行方向均是固定不变的,常用于无线电通信,故又称 通信卫星.(2)极地卫星运行时每圈都经过南北两极,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆盖.(3)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径, 其运行线速度约为7.9 km/s.(4)赤道上的物体随地球自转而做匀速圆周运动,由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力),它的运动规律不同于卫星,但它的周期、角速度与同步卫星相等.考向三卫星变轨问题分析(1)圆轨道上的稳定运行2Mm V2丿2n、2=m=mw r=mH rr rT(2)变轨运行分析当V增大时,所需向心
57、力2增大,即万有引力不足以提供向心力,卫星将做离心运动,脱离原来的圆轨道,样会脱离原来的圆轨道,轨道半径变小,进入新轨道运行时由V=,;雪口运行速度将增大,但引力势能、机械能均减少.(卫星的发射和回收就是利用了这一原理)1.一切卫星的轨道的圆心都与地心重合.2地球同步卫星的六个“一定”.(1)轨道平面一定:轨道平面与赤道面共面.(2)周期一定:与地球自转周期相同,即T=24h.(3)角速度一定:与地球自转的角速度相同.GMmma a越高越慢4n2mrTT=轨道半径变大,但卫星一旦进入新的轨道运行,由当卫星的速度突然减小时,向心力2mv丁减小,即万有引力大于卫星所需的向心力,因此卫星将做向心运动
58、,同其运行速度要减小,但引力势能、机械能均增加.类型题之(十四)(4)高度一定:离h=GMT4P -R(5)速率一定:v= GM,R+(6)向心加速度一定:GM宇宙中的双星模型1双星模型(1)模型构建在天体运动中,将两颗彼此相距较近,且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆 周运动的行星称为双星.(2)模型条件1两颗星彼此相距较近.2两颗星靠相互之间的万有引力做匀速圆周运动.3两颗星绕同一圆心做圆周运动.(3)模型特点1“向心力等大反向”一一两颗星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供,故Fi=F2,且方向相反,分别作用在两颗行星上,是一对作用力和反作用力.2“周
59、期、角速度相同”一一两颗行星做匀速圆周运动的周期、角速度相等.3“半径反比”一一圆心在两颗行星的连线上,且ri+r2=L,两颗行星做匀速圆周运动的半径与行星的质量成反比.2三星模型系数三星系统(正三角形排列)三星系统(直线等间距排列)图示向心力的来源另外两星球对其万有引力的合力另外两星球对其万有引力的合力第一课时功和功率考点考情:5年18考 功的判断与计算(n)功率的理解与计算(n)基础梳理一、 功1定义:如果作用于某物体的恒力大小为F,该物体沿力的方向运动,经过位移丨,则F与丨的乘积叫做恒力F的功,简称功.2.做功的两个不可缺少的因素:力和力的方向上发生的位移._3公式:W Flcos_ a
60、 .4.单位:焦耳,1 J=1 Nm5.功的正负的意义(1)功是标量,但有正负之分,正功表示动力对物体做功,负功表示阻力对物体做功.(2)一个力对物体做负功,往往说成是物体克服这个力做功(取绝对值).6.功的正负的确定公式W=FlCOS a中,a为F与丨的夹角(1)若a90,则W。,表示力对物体做正功.(2)若a=90,贝UW=0,表示力对物体不做功.(3)若90a180,_则W0,表示力对物体做负功.二、 功率1.定义:功跟完成这些功所用时间的比值.2.物理意义:功率表示做功的快慢,功率大则表示力对物体做功快,功率小则表示力对物体做功慢.3._功率:是标量,只有大小,没有方4计算式W(1)P
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