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2019-2020年高三物理第二輪專題復習 專題一力和運動教案 人教版 一、考點回顧 1豎直上拋運動 自由落體運動 F≠0 F與v0在同一直線上 F與v0成一夾角 勻變速直線運動 勻變速曲線運動 平拋運動 恒力F F=0 勻速直線運動 運動 力 牛頓運動定律 變速直線運動 簡諧運動 勻速圓周運動 F的大小與相對于平衡位置的位移成正比，方向與位移相反 F的大小不變，方向總與速度垂直 F的方向始終與v0在同一直線上 變力F ．物體怎么運動，取決于它的初始狀態(tài)和受力情況。牛頓運動定律揭示了力和運動的關系，關系如下表所示： 2．力是物體運動狀態(tài)變化的原因，反過來物體運動狀態(tài)的改變反映出物體的受力情況。從物體的受力情況去推斷物體運動情況，或從物體運動情況去推斷物體的受力情況，是動力學的兩大基本問題。 3．處理動力學問題的一般思路和步驟是： ①領會問題的情景，在問題給出的信息中，提取有用信息，構建出正確的物理模型； ②合理選擇研究對象； ③分析研究對象的受力情況和運動情況； ④正確建立坐標系； ⑤運用牛頓運動定律和運動學的規(guī)律列式求解。 4．在分析具體問題時，要根據具體情況靈活運用隔離法和整體法，要善于捕捉隱含條件，要重視臨界狀態(tài)分析。 二、經典例題剖析 1．長L的輕繩一端固定在O點，另一端拴一質量為m的小球，現(xiàn)使小球在豎直平面內作圓周運動，小球通過最低點和最高點時所受的繩拉力分別為T1和T2(速度分別為v0和v)。求證：(1)T1－T2＝6mg　　　(2)v0≥ 證明：(1)由牛頓第二定律，在最低點和最高點分別有： 　　T1－mg＝mv02/L　　 T2＋mg＝mv2/L 　　由機械能守恒得：mv02/2＝mv2/2＋mg2L 　　以上方程聯(lián)立解得：T1－T2＝6mg (2)由于繩拉力T2≥0，由T2＋mg＝mv2/L可得v≥ 代入mv02/2＝mv2/2＋mg2L得：v0≥ 點評：質點在豎直面內的圓周運動的問題是牛頓定律與機械能守恒應用的綜合題。加之小球通過最高點有極值限制。這就構成了主要考查點。 2．質量為M的楔形木塊靜置在水平面上，其傾角為α的斜面上,一質量為m的物體正以加速度a下滑。求水平面對楔形木塊的彈力N和摩擦力f。 　　　　　　　　　　　　　　 解析：首先以物體為研究對象，建立牛頓定律方程： 　　N1‘＝mgcosα　　mgsinα－f1’＝ma，得：f1‘＝m(gsinα－a) 　　由牛頓第三定律，物體楔形木塊有N1＝N1’，f1＝f1‘ 然后以楔形木塊為研究對象，建立平衡方程： 　　N＝mg＋N1cosα＋f1sinα＝Mg＋mgcos2α＋mgsin2α－masinα 　　 ＝(M＋m)g－masinα 　　f＝N1sinα－f1cosα＝mgcosαsinα－m(gsinα－a)cosα＝macosα 　　點評：質點在直線運動問題中應用牛頓定律，高考熱點是物體沿斜面的運動和運動形式發(fā)生變化兩類問題。受力分析、研究對象的選取和轉移(應用牛頓第三定律)，是這類問題的能力要求所在。 3．舉重運動是力量和技巧充分結合的體育項目。就“抓舉”而言，其技術動作可分為預備、提杠鈴、發(fā)力、下蹲支撐、起立、放下杠鈴等六個步驟。圖1所示照片表示了其中的幾個狀態(tài)?，F(xiàn)測得輪子在照片中的直徑為1.0cm。已知運動員所舉杠鈴的直徑是45cm，質量為150kg，運動員從發(fā)力到支撐歷時0.8s，試估測該過程中杠鈴被舉起的高度，估算這個過程中杠鈴向上運動的最大速度；若將運動員發(fā)力時的作用力簡化成恒力，則該恒力有多大？ 解析：題目描述的舉重的實際情景，要把它理想化為典型的物理情景。抓舉中，舉起杠鈴是分兩個階段完成的，從發(fā)力到支撐是第一階段，舉起一部分高度。該過程中，先對杠鈴施加一個力（發(fā)力），使杠鈴作加速運動，當杠鈴有一定速度后，人下蹲、翻腕，實現(xiàn)支撐，在人下蹲、翻腕時，可以認為運動員對杠鈴沒有提升的作用力，這段時間杠鈴是憑借這已經獲得的速度在減速上升，最好的動作配合是，杠鈴減速上升，人下蹲，當杠鈴的速度減為零時，人的相關部位恰好到達杠鈴的下方完成支撐的動作。因此從發(fā)力到支撐的0.8s內，杠鈴先作加速運動（當作勻加速），然后作減速運動到速度為零（視為勻減速），這就是杠鈴運動的物理模型。 根據輪子的實際直徑0.45m和它在照片中的直徑1.0cm，可以推算出照片縮小的比例，在照片上用尺量出從發(fā)力到支撐，杠鈴上升的距離h′=1.3cm，按此比例可算得實際上升的高度為h=0.59m。 設杠鈴在該過程中的最大速度為， 有，得 減速運動的時間應為 加速運動的位移： 又 解得： 根據牛頓第二定律，有 解得： 點評：該題中，將舉重的實際情景抽象成物理模型，是解題的關鍵，這種抽象也是解所有實際問題的關鍵。這里，首先應細致分析實際過程，有了大致認識后，再做出某些簡化，這樣就能轉化成典型的物理問題。比如該題中，認為發(fā)力時運動員提升的力是恒力，認為運動員下蹲、翻腕時，對杠鈴無任何作用，認為杠鈴速度減為零時，恰好完全支撐，而且認為杠鈴的整個運動是直線運動。 4．如圖2所示為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機，P1、P3的連線與空間一固定坐標系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行，每臺發(fā)動機開動時，都能向探測器提供推力，但不會使探測器轉動。開始時，探測器以恒定的速率v0向x方向平動，要使探測器改為向正x偏負y60方向以原速率v0平動，則可以采取的措施是【 】 A．先開動P1適當時間，再開動P4適當時間 B．先開動P3適當時間，再開動P2適當時間 C．開動P4適當時間 D．先開動P3適當時間，再開動P4適當時間 解析：該題實際上是要校正探測器的飛行狀態(tài)，這在航天活動中，是很常見的工作，因此這也是很有意義的一道題。最后要達到的狀態(tài)是向正x偏負y60方向平動，速率仍為v0。如圖3所示，這個運動可分解為速率為v0cos60的沿正x方向的平動和速率為v0sin60的沿負y方向的平動，與原狀態(tài)相比，我們應使正x方向的速率減小，負y方向的速率增大。因此應開動P1以施加一負x方向的反沖力來減小正x方向的速率；然后開動P4以施加一負y方向的反沖力來產生負y方向的速率。所以選項A正確。 點評：建立坐標系，在兩個坐標軸的方向上分別應用牛頓運動定律，是研究動力學問題的常用方法。該題一入手，就在沿坐標軸的兩個方向上對兩個狀態(tài)進行比較，就使問題很快變得清晰。因此要熟練掌握這種分析方法。 5．2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點位置與東經98的經線在同一平面內，若把甘肅省嘉峪關處的經度和緯度近似取為東經98和北緯，已知地球半徑R，地球自轉周期為T，地球表面重力加速度為g（視為常量）和光速c。試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關處的接收站所需的時間（要求用題給的已知量的符號表示）。 解析：同步衛(wèi)星必定在地球的赤道平面上，衛(wèi)星、地球和其上的嘉峪關的相對位置如圖4所示，由圖可知，如果能求出同步衛(wèi)星的軌道半徑r，那么再利用地球半徑R和緯度就可以求出衛(wèi)星與嘉峪關的距離L，即可求得信號的傳播時間。 對于同步衛(wèi)星，根據牛頓第二定律，有： 其中： 又 即： 由以上幾式解得： 由余弦定理得 微波信號傳到嘉峪關處的接收站所需的時間為 點評：選擇恰當?shù)慕嵌龋瑢㈩}目描述的情況用示意圖表示出來，可以是情景變得更加清晰，有利于分析和思考，要養(yǎng)成這種良好的解題習慣。在解答天體運動的問題時，根據得到這一關系是經常使用的。 t 4 29 25 5 0 v 6．礦井里的升降機，由靜止開始勻加速上升，經5s速度達到4m/s后，又以這個速度勻速上升20s，然后勻減速上升，經過4s停在井口，求礦井的深度？ 解析：作v—t圖，如圖所示，所圍梯形面積就是物體運動的位移。 d2 d1 d 7．一只老鼠從洞口爬出后沿一直線運動，其速度大小與其離開洞口的距離成反比。當其到達距洞口為d1的點A點時速度為v1，若B點離洞口的距離為d2（d2>d1），求老鼠由A運動至B所需的時間。 解析：建立坐標，畫出圖像。 分析得：之間所圍的面積等于老鼠由A運動至B所需的時間。 8．一個同學身高h1=1.8m，質量m=65kg，站立舉手摸高（指手能摸到的最大高度）h2=2.2m，g=10m/s2。 (1)該同學用力登地，經過時間t1=0.45s豎直離地跳起，摸高為h3=2.6m。假定他離地的力F1為恒力，求F1的大小。 (2)另一次該同學從所站h4=1.0m的高處自由落下，腳接觸地面后經過時間t2=0.25s身體速度降為零，緊接著他用力F2登地跳起，摸高h5=2.7m。假定前后兩個階段中同學與地面的作用力分別都是恒力，求該同學登地的作用力F2。 解：(1)第一階段：初速為0，時間為t1=0.45s豎直離地跳起，加速度為，速度為。 v 第二階段：初速度為，末速度為0，加速度為g，高度為0.4m/s。 對第一階段運動過程進行受力分析，并由牛頓第二定律得： 則 (2)由分析得第一階段的末速度為： 第二階段的運動位移為： 第四階段的初速度為： 第三階段的加速度為： 對第三階段運動過程進行受力分析，并由牛頓第二定律得： 則： 點評：此題的關鍵是將復雜的過程分解為幾個簡單的過程進行分析。 9．跳傘運動員從2000m高處跳下，開始下降過程中未打開降落傘，假設初速度為零，所受空氣阻力隨下落速度的增大而增大，最大降落速度為50m/s。運動員降落到離地面200m高處時，才打開降落傘，在1.0s時間內速度減小到5.0m/s，然后勻速下落到地面。試估算運動員在空中運動的時間。 解析：將整個運動分解為四個運動過程： 變加速所用時間為：10s 勻速所用時間為：31s 勻減速所用時間為：1s 勻速所用時間為：34.5s 所以整個時間為：10+31+1+34.5=76.5s 點評：此題的關鍵是將兩段變加速運動，近似看成勻變速運動，估算出加速度。 以上兩個例題，解題的關鍵是分析整個現(xiàn)象中的物理過程，分析力和運動，將它們分段考慮（物理的分解的思維方法）。如例題9中的第一段：阻力隨速度的增大而增大，合力隨速度的增大而減小，加速度減小，初速度為零，是加速度在減小的加速運動；第二段：合力為零，是勻速運動；第三段：突然打開降落傘增大了受力面積，阻力就增大，合力方向向上，是加速度在減小的減速運動；第四段：合力為零，是勻速運動。此題的關鍵是將兩段變加速近似看成勻加速，便可迎刃而解。 三、方法總結與xx年高考預測 （一）方法總結 高三復習的重點是打基礎，是澄清物理概念完善物理概念，同時是提高學生認識物理的能力，提高學生解決物理問題的能力。在復習中使學生建立解決物理問題的物理思維方式，如：微元法的思維方法、用圖像解決物理問題的方法和伽利略的“忽略”的方法等。使學生在解決物理問題時，能從力和運動的分析入手，分清每一個物理過程，同時讓學生規(guī)范的寫在解題過程中。 （二）xx年高考預測 力和運動是高中物理的重點內容，也是高考命題的熱點?？偨Y近年高考的命題趨勢，一是考力和運動的綜合題，重點考查綜合運用知識的能力，如為使物體變?yōu)槟骋贿\動狀態(tài)，應選擇怎樣的施力方案；二是聯(lián)系實際，以實際問題為背景命題，如以交通、體育、人造衛(wèi)星、天體物理和日常生活等方面的問題為背景，重點考查獲取并處理信息，去粗取精，把實際問題轉化成物理問題的能力。 四、強化訓練 （一） 選擇題 1．一物體作勻變速直線運動，某時刻速度的大小為4m/s，1s后速度的大小變?yōu)?0m/s。在這1s內該物體的【 】 A．位移的大小可能小于4m C．加速度的大小可能小于4m/s2 B．位移的大小可能大于10m D．加速度的大小可能大于10m/s2 2．如圖所示，位于斜面上的物塊M在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止狀態(tài)。則斜面作用于物塊的靜摩擦力【 】 A．方向可能沿斜面向上 B．方向可能沿斜面向下 C．大小可能等于零 D．大小可能等于F 3．一木塊從高處自由下落，在空中某處與一顆水平向北射來的子彈相遇，子彈穿過木塊繼續(xù)飛行。下面的說法中正確的是【 】 A．木塊落地時間與未遇到子彈相比較，將稍變長 B．木塊落地位置與未遇到子彈相比較，將稍偏向北 C．子彈落地時間與未遇到木塊相比較，將保持不變 D．子彈落地位置與未遇到木塊相比較，將稍稍偏向北 4．物體在如圖所示的一個大小和方向按正弦規(guī)律變化的水平力F作用下，由靜止開始沿光滑水平面向右運動，則下列說法正確的是【 】 A．物體在0--時間內向右加速運動，在--時間內向左減速運動 B．物體在0--時間內向右加速運動，在--時間內向右減速運動 C．時刻物體速度最大，時刻物體速度為0 D．時刻物體速度和加速度都最大，時刻物體加速度最大 5．某人在地面以20m／s的速度豎直向上拋出一物，此物經過拋出點上方15m處所經歷的時間可能是（g取10m／）【 】 A．1s　　　 B．2s　　　 C．3s　　　 D．4s 6．一根張緊的水平彈性繩上的a，b兩點，相距14.0m，b點在a點的右方。如圖所示，當一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正向最大時，b點的位移恰為零，且向下運動，經過1.0s后，a點的位移為零且向下運動，而b點的位移恰達到負最大，則這列簡諧橫渡的波速可能等于【 】 A．2m/s B．4.67m/s C．6m/s D．10m/s 7．木塊A的動量大小為p，動能大小為E，木塊B的動量大小為p/2，動能大小為3E，有【 】 A．若將它們放在水平面上，受到的阻力相同時，則B運動時間較長 B．若將它們放在水平面上，所通過的路程相同時，則B受到的阻力較大 C．若將它們放在水平面上，與水平面的動磨擦因數(shù)相同時，A運動的時間較短 D．若使它們沿著同一光滑斜面上升，則A上升的距離較短 8．由于地球自轉，地球上的物體都隨地球一起轉動。所以【 】 A．在我國各地的物體都具有相同的角速度 B．位于赤道地區(qū)的物體的線速度比位于兩極地區(qū)的小 C．位于赤道地區(qū)的物體的線速度比位于兩極地區(qū)的大 D．地球上所有物體的向心加速度方向都指向地心 9．如圖所示，兩根豎直的輕質彈簧a和b(質量不計)，靜止系住一球，若撤去彈簧a，撤去瞬間球的加速度大小為2m/s2，若撤去彈簧b，則撤去瞬間球的加速度可能為【 】 A．8 m/s2，方向豎直向上 B．8 m/s2，方向豎直向下 C．12 m/s2，方向豎直向上 D．12 m/s2，方向豎直向下 10．人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，設地球半徑為R，地面處的重力加速度為g，則人造地球衛(wèi)星【 】 11．一個做勻速率運動的物體，有人給出了以下一些結論，哪些結論是正確的【 】 A．物體受到的合外力一定為零 B．物體受到的合外力不一定為零，但合外力做的功一定為零 C．物體的動量增量一定為零 D．物體的動量增量不一定為零，而動能增量一定為零 12．如圖為一物體的振動圖象，在四個時刻，物體動能相同的時刻是【 】 （二） 填空題 13．如圖所示是演示沙擺振動圖像的實驗裝置在木板上留下的實驗結果。沙擺的運動可看作是簡諧運動。若手用力F向外拉木板作勻速運動，速度大小是0.20m/s．右圖所示的一段木板的長度是0.60m，那么這次實驗所用的沙擺的擺長為________cm。(答案保留2位有效數(shù)字，計算時可以?。絞) 14．已知(i)某電動玩具小車在水平面上運動過程中所受的阻力與速度成正比；(ii)打開電源則以額定功率運動，某同學為了測定其額定功率，首先用彈簧秤以2N的水平力，在水平面上拉動小車，小車尾部粘有紙帶，運動的過程中打點計時器打出的紙帶如圖1所示。AB、BC、CD……，每兩點之間還有4個點未畫出，電源頻率為50Hz． 之后仍在小車尾部粘上紙帶，再在該水平面上，打開小車的電源，打點計時器打出的紙帶，如圖2所示．、、每兩點之間仍有4個點未畫出。 由以上兩步操作可知： (1)小車阻力與速度的比例系數(shù)為________； (2)小車的額定功率為________。 （三） 解答題 15．一艘宇宙飛船飛近某一個不知名的小行星，并進入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員著手進行預定的考察工作。宇航員能不能僅僅用一只普通的手表通過測定時間來測定該行星的平均密度。 16．如圖所示，物塊由傾角為的斜面上端由靜止滑下，最后停在水平面上，設物塊與斜面及平面間的動摩擦因數(shù)都為μ，試求物塊在斜面上滑行的距離s1與在平面上滑行的距離s2的比值。 17．質量為m的滑塊與傾角為θ的斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，μ＜tgθ。斜面底端有一個和斜面垂直放置的彈性擋板，滑塊滑到底端與它碰撞時沒有機械能損失，如圖所示。若滑塊從斜面上高為h處以速度v開始下滑，設斜面足夠長，求： (1)滑塊最終停在什么地方？ (2)滑塊在斜面上滑行的總路程是多少？ 18．列車在水平鐵路上行駛，在50s內速度由36km/h增加到54km/h，列車的質量是1.0103t，機車對列車的牽引力是1.5105N，求列車在運動過程中所受到的阻力。 19．一物塊從傾角為θ，長為s的斜面頂端由靜止開始下滑，物塊與斜面的動摩擦因數(shù)為μ，求物塊滑到斜面底端所需的時間。 20．質量為m的小球B（可視為質點），放在半徑為R的光滑球面上，如圖所示，有懸點到球面的最短距離為AC=s，A點在球心的正上方。求：（1）小球對球面的壓力；（2）細線上的張力。 （四） 創(chuàng)新試題 21．一次實驗是這樣進行的，用錘敲擊一下橋端，在橋的另一端的測量員聽到間隔△t=3.4s的兩次聲響，這是由于聲音在空氣中傳播快慢不同所致，已知空氣中聲速為340m/s，鋼鐵中聲速為5.0103m/s，請你計算一下該橋有多長。 22．如圖所示為光滑的平直軌道上分布著間距為L的物塊，其中M=4m，其余的質量均為m．當一水平恒力F作用于M上，M將與物塊1碰后形成一整體，再與物塊2 碰后又形成一整體，如此繼續(xù)碰下去，求M的最大速度? 設軌道足夠長，小物塊足夠多。 解析答案： 一、選擇題 1．AD 試題提示：題結合勻變速直線運動的規(guī)律，考查對于概念和規(guī)律的理解能力。位移、速度和加速度等量都是矢量，若規(guī)定物體在某一時刻的速度4m/s的方向為坐標的正方向，1s后速度大小變?yōu)?0m/s，就有兩種可能：方向與初速度同向，為10m/s；方向與初速度反向，為-10m/s。在這1s內的加速度和位移有兩種可能的值，即a1=6m/s2，s1=7m；a2=-14m/s2，s2=-3m，“-”號表示其方向跟初速度相反。由此可以判斷位移的大小可能小于4m，加速度的大小可能大于10m/s2。 2．ABCD 試題提示：本題從物體受到的靜摩擦力入手，考查理解能力和推理能力。 物塊M所受靜摩擦力的方向和大小，與物塊的受力及運動情況有關．物塊在斜面上處于靜止，除了可能受到的沿斜面方向的靜摩擦力以外，它還受重力mg和斜面的支持力N以及力F．力F和重力的下滑分力mgsin α的大小，決定了它與斜面間的相對運動趨勢： 如果mg sinα＝F　則物塊和斜面之間沒有相對運動趨勢，其間的靜摩擦力大小為0； 如果mg sinα＞F　則物塊相對于斜面有向下的運動趨勢，其間的靜摩擦力方向向上； 如果mg sinα＜F　則物塊相對于斜面有向上的運動趨勢，其間的靜摩擦力方向向下． 物塊處于靜止，有F＋Fs＝mgsinα?。ㄔOFs的方向沿斜面向上） 此刻可能有Fs＝F＝mg sinα 3．AB 試題提示：子彈穿過木塊的過程，由于時間很短，相互作用的內力遠大于外力（重力），因此系統(tǒng)的動量守恒。水平方向，子彈的動量變小而木塊的動量變大；豎直方向木塊的動量變小而子彈的動量變大。 4．BC 5．AC 6．ABD 試題提示：命題意圖：本題考查簡諧振動和機械波有關知識． 試題詳解：巧解分析：本題是通過描述一列波中兩個質點振動情況及其關系來了解整列波特性的題，其方法是先在波形圖上找到a點與其對應的可能的b點，再把題中a，b兩點的距離與波長聯(lián)系起來，時間與周期聯(lián)系起來，找到λ，再用公式v＝λ/T求得波速。 依題可畫出波形圖，a點位移達正向最大，b點可能位置用，代表，正經平衡位置向下．可見a，b間距與波長關系為： ＝(n＋)λ，(n＝0，1，2，…) ∴λ＝＝m． 時間Δt＝1.0s與周期關系為：Δt＝(k＋)T，(k＝0，1，2，…) ∴T＝＝s 波速v＝＝m/s 當n＝0，k＝0時，v＝4.67m/s，故B選項正確； 當n＝1，k＝0時，v＝2m/s，故A選項正確； 當n＝1，k＝1時，v＝10m/s，故D選項正確； 試題錯析：思維診斷：部分學生建立不起距離與波長、時間與周期的聯(lián)系，寫不出速度表達式來。處理這類問題時，畫出波形圖，找出以上關系是關鍵。部分學生沒有注意到周期，漏選A，D項，或者沒有用好自然數(shù)k與n，或者認為k＝n而漏選A項。 7．BCD 8．AC 9．BD 10．AB 11．BD 12．ABCD 二、填空題 13．56 14．0.50；4.5W 三、解答題 15．試題提示：宇航員用手表測出飛船繞行星運行的周期T，飛船在行星的近地軌道上做勻速圓周運動，有，得到，G為萬有引力常量，這樣測出周期T，即可求得行星的密度ρ。 16．解：由動能定理，即 得 17．答案：(1)停在擋板前(2) 18．答案：5.0104N 19．解：ma=mgsinθ-μmgcosθ，∴a=gsinθ-μgcosθ 而s=at2 ∴t=． 20．解：對球受力分析．如圖：N與G的合力與T大小相等，方向相反，則由三角形相似，有， ∴N=，T= 四． 創(chuàng)新試題 21．17.1240m 22．解： 五、復習建議 力學在高考中占36％的分數(shù)比例，是高考的重點內容之一。力學知識可概括為三個主要關系及其相應的定理、定律，即力與運動的關系及相應的牛頓定律；功和能的關系及相應的動能定理、機械能定恒定律；沖量與動量的關系及相應的動量定理、動量守恒定律。它們又都是從不同角度討論力的作用效果--力的瞬時作用效果和力的效果作用效果。因此力的概念的建立及其發(fā)展、力的合成、分解是基礎。 力與運動的關系的討論及牛頓定律的運用，既是高考的重點，又是基礎。一次高考涉及這部分知識的試題總有三個以上的試題。