Transcript 力学讲课2
2014届石家庄高三复习教学研讨会——物理专场 打造心中的北斗—— 构建高考力学体系 河北藁城市第九中学 高立峰 邮箱：[email protected] 感言：肯·莱文第一个成功走出沙漠，靠的是指南 针、北斗星这些正确方向的指引。其实，现实中很多 的成功，也像上面这个小故事喻示的那样——许多时 候，仅有比赛尔人的热情和能力是远远不够的，重要 的是选准方向，只要朝着非常明晰的成功的方向努力 ，就一定会走出沙漠，找到生命的绿洲。 如果您是编剧、导演，该如何演绎“岳飞”？ 岳飞制敌策略： 1.“知己知彼，百战不殆。” 《孙子·谋攻篇》中说：“知己知彼，百战不殆；不知彼而知己，一胜一负 ；不知彼，不知己，每战必殆。” 意思是说，在军事纷争中，既了解敌人，又 了解自己，百战都不会有危险；不了解敌人而只了解自己，胜败的可能性各半 ；既不了解敌人，又不了解自己，那只有每战都有危险。 岳飞制敌策略： 1.“知己知彼，百战不殆。” 高考物理在考查知识的同时注重考查能力，并把对能力的考查放在首要位置。通过考查知识来鉴别 考生能力的高低，但不把某些知识与某种能力简单地对应起来。 1．理解能力 ①理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的 应用； ②能够清楚认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表述）； ③能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法； ④理解相关知识的区别和联系。 2．推理能力 ①能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论 或作出正确的判断； ②能把推理过程正确地表达出来。 3．分析综合能力 ①能够独立地对所遇的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境 ，找出其中起重要作用的因素及有关条件； ②能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系； ③能够提出解决问题的方法，运用物理知识综合解决所遇到的问题。 4．应用数学处理物理问题的能力 ①能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论； ②能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。 5．实验能力 ①能独立的完成表1、表2中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实 验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行 分析和评价； ②能发现问题、提出问题，并制定解决方案； ③能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。 岳飞制敌策略： 1.“知己知彼，百战不殆。” 以“动能定理”为例，看看高考能力怎么考出来 岳飞制敌策略： 1.“知己知彼，百战不殆。” 通过 读题， 获取 最有 用的 物理 信息 岳飞制敌策略： 1.“知己知彼，百战不殆。” 通过 审题， 要建 (2)问能在图中模 立起 拟出机动车的运 正确 动时间和人行横 的物 道信号灯变绿灯 理运 的时间关系吗？ 动模 型。 (1)问有没有问卡 车是否撞人？那 么，卡车制动距 离与撞人的信息， 是否有关，若司 机的反应时间为 0.3s，那么制动 距离为多少呢? 岳飞制敌策略： 2. “射人先射马，擒贼先擒王。” 唐·杜甫《前出塞》诗之六：“射人先射马，擒贼先擒王。”指作战要先抓 主要敌手。也比喻做事首先要抓关键。 （1）以2013年课标全国Ⅰ的理综为例，研究力学体系分值问题。 2013年高考新课标Ⅰ理综物理部分 能力要求 理解能力 题 号 14 推理能力 知识与方法 关键词 物理学史、归纳 伽利略斜面实验 15 矢量叠加、对称性 场强的合成 分析综合能力 16 动能定理、力电综合 用数学解决物 理问题的能力 17 电阻定律、电磁感应 电容器、带电粒子 在电场中运动 导体棒切割磁感线 用数学解决物 理问题的能力 18 带电粒子在磁场中的圆周运动、对称性 带电粒子在磁场中 的圆周运动 理解能力 19 x-t图象 图象、追及问题 理解能力 20 宇宙速度、超失重、卫星模型 用数学解决物 理问题的能力 21 v-t图象、力学综合 实验能力 22 光电门测速、牛顿 平均速度与瞬时速度、加速度、牛顿第二定律、 第二定律 整体隔离法 实验能力 23 万用表的基本原理、串并联电路 用数学解决物 理问题的能力 24 匀速直线运动与、匀变速直线运动、几何关系 分析综合能力 25 电磁感应、电容器、牛顿定律 天体运动 v-t图象 多用电表、测电源 的E、r 匀速直线运动与、 匀变速直线运动 电容器、导体棒的 匀变速运动 必修1 必修2 选修3-1 选修3-2 40分 12分 32分 11分 36.4% 10.9% 29.1% 10% 电学问题基本上是电学 唱戏，力学搭台。 可见，让学生在心中建 立起这样的北斗——力学体 系相当重要。 岳飞制敌策略： 2. “射人先射马，擒贼先擒王。” 唐·杜甫《前出塞》诗之六：“射人先射马，擒贼先擒王。”指作战要先抓 主要敌手。也比喻做事首先要抓关键。 （2 ）分析近几年高考，不难发现：力学体系贯穿整个高中物理，故构建高考力 学体系，为高考复习会打下坚实的根基。 岳飞制敌策略： 2. “射人先射马，擒贼先擒王。” 唐·杜甫《前出塞》诗之六：“射人先射马，擒贼先擒王。”指作战要先抓 主要敌手。也比喻做事首先要抓关键。 （2）分析近几年高考，不难发现：力学体系贯穿整个高中物理，故构建高考力 学体系，为高考复习会打下坚实的根基。 岳飞制敌策略： 2. “射人先射马，擒贼先擒王。” 情景分析 建模 根据公式列方程 唐·杜甫《前出塞》诗之六：“射人先射马，擒贼先擒王。”指作战要先抓 主要敌手。也比喻做事首先要抓关键。 分析近几年高考，不难发现：力学体系贯穿整个高中物理，故构建高考力学体 系，为高考复习会打下坚实的根基。 岳飞制敌策略： 3.“遇敌情形，勿忘恩师教诲。” 具体复习策略： 知识突破——理解 建模突破——方法 考点内容 1.参考系、质点 2.位移、速度和加 速度 3.匀变速直线运动 及其公式、图象 要求 Ⅰ Ⅱ Ⅱ 热点考向 1.本专题的基本概念和基本规律在高考 中很少单独考查，通常以选择题形式出 现，对理解能力要求很高． 2．运动图象、纸带问题一直是高考命题 的热点，尤其要熟练掌握速度图象、纸 带法求速度和加速度等知识点． 4.实验一：研究匀 3．与实际生产生活、高科技相联系是当 变速直线运动 今高考命题的一大趋势，例如命题可以 以体育、交通和自然现象等为背景. 高频考点 考点 2013 匀变直线运动 广东13 规律及其应用 2012 上海10、 23 四川9，课标全 运动图象及其 国Ⅰ19，四川 安徽22， 应用追及相遇 6，上海16， 江苏4 问题 海南4 考 情 分 析 2011 2010 天津3，安徽16，课 课标全国24 标全国24，重庆14 海南8，山东18 天津3，广东 17，福建16 1.从近三年高考试题来看，单独考查本章内容的试题并不太多，更多的是体现 在实际问题中，或者是与力、电场中带电粒子、磁场中通电导体、电磁感应 现象等结合起来，作为综合试题中的一个知识点加以体现． 2．将物理规律应用于实际问题，是近五年来突出体现的命题方向．在物理试 题，特别是综合考试的试题中，基本上都是将物体的运动形式与实际问题结 合在一起来命题的，所以将实际问题模型化，找到物理问题中适用的规律， 才是解决问题的关键. 知识突破 a v0 v 位移S 时间 t 方法突破 (2011·天津卷，3) 质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x＝ 5t＋t2(各物理量均采用国际单位制单位)，则 该质点( )． A．第1 s内的位移是5 m B．前2 s内的平均速度是6 m/s C．任意相邻的1 s内位移差都是1 m D．任意1 s内的速度增量都是2 m/s 审题流程 方法突破 规范解答 1 由 x＝v0t＋ at2 与 x＝5t＋t2 的对比可知：该质点做 2 匀加速直线运动的初速度 v0＝5 m/s， 加速度 a＝2 m/s2.将 t＝1 s 代入所给位移公式可求得第 1 s 内的位移是 6 m，A 错误；前 2 x 14 s 内的位移是 14 m，平均速度为v ＝ t ＝ m/s＝7 m/s；B 错误； 2 － 相邻 1 s 内位移差 Δx＝aT2＝2 m，C 错误；由加速度的物理意 义可得任意 1 s 内速度的增量都是 2 m/s.D 正确． 答案 D 方法突破 (2013·珠海模拟) 珠海航展现场空军八一飞行表演队两架“歼 10”飞机表演剪刀对冲，上演精彩空中秀．质 量为m的“歼10”飞机表演后返回某机场，降 落在跑道上减速过程简化为两个匀减速直线 运动．飞机以速度v0 着陆后立即打开减速阻 力伞，加速度大小为a1，运动时间为t1；随后 在无阻力伞情况下匀减速直至停下．在平直 跑道上减速滑行总路程为x.求：第二个减速阶 段飞机运动的加速度大小和时间． 审题流程 规范解答 如图，A 为飞机着陆点，AB、BC 分别为两个匀减 速运动过程，C 点停下． A 到 B 过程，依据运动学规律有： 1 2 x1＝v0t1－ a1t1，vB＝v0－a1t1， 2 1 2 B 到 C 过程，依据运动学规律有：x2＝vBt2－ a2t2，0＝vB－a2t2， 2 A 到 C 过程，有：x＝x1＋x2， v0－a1t12 2x＋a1t21－2v0t1 联立解得：a2＝ ，t2＝ . 2 2x＋a1t1－2v0t1 v0－a1t1 方法突破 某人站在高楼的平台边缘，以20 m/s的初速度 竖直向上抛出一石子．不考虑空气阻力，取g ＝10 m/s2.求： (1)物体上升的最大高度；回到抛出点所用的时 间； (2)石子抛出后通过距抛出点下方20 m处所需的 时间． 方法突破 解析 法一 (1)上升过程，匀减速直线运动，取竖直向上为正 方向，v0＝20 m/s，a1＝－g，v＝0，根据匀变速直线运动公式： v2－v20＝2ax，v＝v0＋at，得 －v20 v20 202 物体上升的最大高度：H＝ ＝ ＝ m＝20 m； 2a1 2g 2×10 －v0 v0 20 上升时间：t1＝ ＝g＝ s＝2 s a1 10 下落过程，自由落体运动，取竖直向下为正方向．v02＝0，a2 ＝g，回到抛出点时， 方法突破 x1＝H，到抛出点下方 20 m 处时，x2＝40 m，根据自由落体公 式，得：下落到抛出点的时间：t2＝ 2x1 g ＝ 2×20 s＝2 s， 10 回到抛出点所用的时间为 t＝t1＋t2＝4 s. (2) 下 落 到 抛 出 点 下 方 20 m 处 的 时 间 ： t2′ ＝ 2x2 g ＝ 2×40 s＝2 2 s. 10 从抛出到落到抛出点下方 20 m 处所经历时间为 t′＝t1＋t2′＝ 2(1＋ 2) s. 方法突破 法二 (1)全过程分析，取向上为正方向，v0＝20 m/s，a＝－g， 最大高度时 v＝0，回到原抛出点时 x1＝0 m，由匀变速运动公 式得 v20 202 最大高度：H＝ ＝ m＝20 m， 2 g 2×10 2v0 2×20 1 2 回到原抛出点：x1＝v0t－ gt ，t＝ g ＝ s＝4 s. 2 10 方法突破 1 2 (2)落到抛出点下方 20 m 处时，x＝－20 m：x＝v0t2－ gt2， 2 1 代入数据得：－20＝20t2－ ×10t22，解得 2 t ＝2＋2 2 s 2 t2′＝2－2 2 s.舍去. 所以石子落到抛出点下方 20 m 处所需时间 t2＝2(1＋ 2) s. 答案 (1)20 m 4s (2)(2＋2 2) s 以题说法 方法突破 1．处理竖直上抛运动的方法 (1)分段处理： ①上升阶段做匀减速直线运动；下降阶段做自由落体运动． ②几个特征物理量： v20 上升高度 h＝ 2g v0 上升时间 T＝ g 2v0 运动时间 t＝ g 落地速度 v＝－v0. (2)全程处理： 初速度为 v0(设为正方向)，加速度 a＝－g 的匀变速直线运动． 1 2 2 2 运动规律：v＝v0－gt，h＝v0t－ gt ，v －v0＝－2gh. 2 方法突破 在水平轨道上有两列火车A和B相距x，A车在后面做初速度为v0、加速度大小 为2a的匀减速直线运动，而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线 运动，两车运动方向相同．要使两车不相撞，求A车的初速度v0满足的条件． 解法一 (物理分析法)A、B车的运动过程(如图甲)利用位移公式、速度公式求解． 1 ×(－2a)×t2 2 对 A 车有 xA＝v0t＋ vA＝v0＋(－2a)×t 1 at2， 2 对 B 车有 xB＝ vB＝at 对两车有 x＝xA－xB 追上时，两车不相撞的临界条件是 vA＝vB 联立以上各式解得 v0＝ 6ax. 故要使两车不相撞，A 车的初速度 v0 应满足的条件是 v0≤ 6ax. 方法突破 在水平轨道上有两列火车A和B相距x，A车在后面做初速度为v0、加速度大小 为2a的匀减速直线运动，而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线 运动，两车运动方向相同．要使两车不相撞，求A车的初速度v0满足的条件． 解法二 (极值法)利用判别式求解，由解法一可知 1 1 xA＝x＋xB，即 v0t＋ ×(－2a)×t2＝x＋ at2 2 2 整理得 3at2－2v0t＋2x＝0 这是一个关于时间 t 的一元二次方程，当根的判别式 Δ ＝(2v0)2－4×3a×2x＜0，即 v0＜ 6ax时，t 无实数解，即两 车不相撞，所以要使两车不相撞，A 车的初速度 v0 应满足的 条件是 v0≤ 6ax. 方法突破 在水平轨道上有两列火车A和B相距x，A车在后面做初速度为v0、加速度大小 为2a的匀减速直线运动，而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线 运动，两车运动方向相同．要使两车不相撞，求A车的初速度v0满足的条件． 解法三 (图象法)利用速度—时间图象求解，先作 A、B 两车的速度 —时间图象，其图象如图乙所示，设经过 t 时间两车刚好不相撞，则 对 A 车有 vA＝v＝v0－2at， 对 B 车有 vB＝v＝at， v0 以上两式联立解得 t＝ 3a 经 t 时间两车发生的位移之差， 即为原来两车间的距离 x，它可用图中的阴影面积表示，由图象 v0 v2 1 1 0 可知 x＝ v0·t＝ v0· ＝ 2 2 3a 6a v0 ≤ 所 以 要 使 两 车 不 相 撞 ， A 车 的 初 速 度 v0 应 满 足 的 条 件 是 6ax. 方法突破 在水平轨道上有两列火车A和B相距x，A车在后面做初速度为v0、加速度大小 为2a的匀减速直线运动，而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线 运动，两车运动方向相同．要使两车不相撞，求A车的初速度v0满足的条件． (1)物理分析法的关键是确定各物体间位移、时间和速度的 关系． (2)极值法的关键是利用根的判别式确定方程中各系数间的 关系． (3)图象法能更直观地显示两物体的位移关系，要充分利用 图象所围“面积”． 方法突破 以题说法 1．追及和相遇问题的分析方法 (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)相对运动法：巧妙地选取参考系，然后找出两物体的运 动关系． (3)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Δ>0， 即有两个解，说明可以相遇两次；若Δ＝0，说明刚好 追上或相遇；若Δ<0，说明追不上或不能相碰． 方法突破 (4)图象分析法：将两者的速度－时间图象在同一坐 标系中画出，然后利用图象分析求解． 2．追及和相遇问题的解题方法 (1)在解决追及、相遇类问题时，要紧抓“一图、三 式”，即：过程示意图，时间关系式、速度关系 式和位移关系式，最后还要注意对结果的讨论分 析． (2)解决追及问题的思路： 方法突破 ↓ ↓ ↓ 方法突破 x-t图象和v-t图象主要区别 方法突破 方法突破 方法突破 方法突破 A A R R B B 方法突破 A A R R B B 考点内容 1.滑动摩擦力、动摩 擦因数、静摩擦力 2.形变、弹性、胡克 定律 3.矢量和标量 要求 热点考向 Ⅰ 1.力学部分三种不同性质力：重 力、弹力和摩擦力，一直是高考 常考内容．受力分析是解决力学 Ⅰ 问题的关键，是高考必考的内容. Ⅰ 2．本专题的高考热点主要有两 个：一是与摩擦力的大小和方向 有关的问题；二是共点力的平衡 问题． 续表 考点内容 要求 热点考向 4.力的合成与分 解 Ⅱ 3．本专题的知识点常常与牛顿运动定律、 功能关系等内容综合考查，单纯考查本专 5.共点力的平衡 Ⅱ 题内容常以选择题为主，难度不大，而且 6.实验二：探究 弹力和弹簧伸长 命题多与体育运动、娱乐活动、生活、生 产相联系． 的关系 4．本专题备考策略：受力分析是物理学的 基础，复习时要强化对受力分析的训练； 7.实验三：验证 力的平行四边形 摩擦力是高考的热点和难点，要清楚其产 定则 是解决动力学问题的基础，应熟练掌握力 生的条件、方向的判断；力的合成与分解 的平行四边形定则和正交分解法. 高频考点 考点 2013 2012 2011 2010 滑动摩擦力、 动摩擦因素、 静摩擦力 上海8，江苏14， 浙江14，新课标 全国24，上海8 山东19，安徽 14，海南5 新课标全国18； 安徽19；山东16 受力分析和 共点力的平 衡 新课标全国Ⅰ21，安徽 14，上海18，福建21， 新课标全国Ⅱ15，天津 5，重庆1，广东20，重 庆8 广东16，山东 17，新课标全国 16、24 江苏1，广东 16，四川19 江苏3，广东13， 山东17 考 情 分 析 本部分中的弹力、摩擦力是高考中的常考内容，摩擦力的考查几率更高，是历年高考命题 的重点和热点，特别是有关摩擦力大小和方向的考查，由于考生在这上面常存在认识上的 误区，所以更能考查出考生理解、分析问题的能力．另外，共点力的平衡是本章的另一个 考查重点，命题点很多．以上内容在高考试题中常以选择题的形式出现，主要涉及摩擦 力、弹簧类问题、共点力的合成和分解、物体的平衡等，有时也与牛顿运动定律、电磁学 等相联系，还可以与实际相结合进行考查. 方法突破 小车上固定一根弹性直杆A，杆顶固定一个小 球B(如图所示)，现让小车从光滑斜面上自由下 滑，在下图的情况中杆发生了不同的形变，其 中正确的是 ( )． 方法突破 解析：小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a ＝gsin θ(θ为斜面的倾角)，由牛顿第二定律 可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面 向下，且小球的加速度等于gsin θ，则杆的 弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲， C正确． 答案 C 方法突破 以题说法 1．判断弹力有无的常用方法 (1)“条件法”：根据弹力产生的两个条件——接触和发 生弹性形变直接判断． (2)“状态法”：根据研究对象的运动状态进行分析，判 断物体是否需要弹力，才能保持现在的运动状态． (3)“假设法”：可先假设没有所接触的物体，若被研究 的物体不动，则二者之间无弹力． 方法突破 2．弹力方向的判断方法 (1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反，与 自身(受力物体)形变方向相同判断． (2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律进行判断． 3．弹力大小的计算方法 (1)根据力的平衡条件进行求解． (2)根据胡克定律进行求解． (3)根据牛顿第二定律进行求解． 4．杆的弹力：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． 方法突破 如图所示，用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的 墙上，A、B两物体均处于静止状态，下列判断正确的 是( )． A．B物体对A物体的静摩擦力方向向上 B．F增大时，A和墙之间的摩擦力也增大 C．若B的重力大于A的重力，则B受到的摩擦力大于墙对 A的摩擦力 D．不论A、B的重力哪个大，B受到的摩擦力一定小于墙 对A的摩擦力 方法突破 解析：将A、B视为整体，可以看出A物体受到墙的摩擦 力方向竖直向上．对 B受力分析可知B受到的摩擦力 方向向上，由牛顿第三定律可知 B对A的摩擦力方向 向下，A错误；由于A、B两物体受到的重力不变，根 据平衡条件可知B错误； A和墙之间的摩擦力与 A、 B 两物体重力平衡，故C错误、D正确． 答案 D 以题说法 判断静摩擦力的有无及方向的常用方法 1．假设法：利用假设法判断的思维程序如下 ： 2．状态法：明确物体的运动状态，分析物体的受力 情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦 力的大小和方向． 3．牛顿第三定律法：此法的关键是抓住“力是成对 出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦 力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体 受到的静摩擦力方向． 如图所示，物块 A 放在倾斜的木板上，已知木板的倾角 α 分 别为 30°和 45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和 木板间的动摩擦因数为 1 A. 2 3 B. 2 ( )． 2 C. 2 5 D. 2 方法突破 由题意可以判断出，当倾角 α＝30°时，物块受到的摩擦 解析 力是静摩擦力，大小为 Ff1＝mgsin 30°，当 α＝45°时，物块受 到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为 Ff2＝μFN＝μmgcos 45°，由 2 Ff1＝Ff2 得 μ＝ . 2 答案 C 方法突破 借题发挥 摩擦力大小的计算技巧 分析计算摩擦力的大小和方向时，应先分清是滑动 摩擦力还是静摩擦力． 1．若是滑动摩擦力，则根据公式 Ff＝μFN或力的平 衡条件或牛顿第二定律进行分析计算，切记压力 FN一般情况下不等于重力． 2．若是静摩擦力，则只能根据力的平衡条件或牛顿 第二定律进行分析计算，切记不能用公式 Ff ＝ μFN计算静摩擦力． 方法突破 1．受力分析的顺序和方法 2．对于受力分析的三点提醒 (1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对 其他物体所施的力． (2)只分析性质力，不分析效果力． (3)每分析一个力，都应找出施力物体． 方法突破 3．受力分析的基本思路 2．共点力作用下物体平衡的一般解题思路 当采用整体法进行受力分析时，可用 “圆圈”将受力物体圈起来，所谓 “受力分析”就是圈外物体对圈内物 体的施加作用力的分析。 根据物体的受力特点，选择相应的方 程：1、共线力；2、三个非共线力； 3、四个以上的非共线力。 解决动态平衡问题的常用方法 1．图解法 2．解析法 考点内容 要求 1.运动的合成与分解 Ⅱ 2.抛体运动 Ⅱ 3.匀速圆周运动、角 速度、线速度、向心 Ⅰ 加速度 热点考向 1.本专题是牛顿运动定律在曲线运动中 的具体应用，而万有引力定律是力学中 一个重要的独立的基本定律．运动的合 成与分解是研究复杂运动的基本方法． 2．平抛运动的规律及其研究思想在前 4.匀速圆周运动的向 心力 5.离心现象 Ⅱ Ⅰ 几年高考题中都有所体现，在近两年的 考题中考查得较少，但仍要引起注意． 续表 考点内容 6.万有引力定 律及其应用 要求 热点考向 3．匀速圆周运动及其重要公式，特别是匀速圆周 Ⅱ 运动的动力学特点要引起足够的重视，对天体运 动的考查都离不开匀速圆周运动． 7.环绕速度 Ⅱ 4．万有引力定律及利用定律解决相关的一些实际 问题，特别是天体运动是近几年考查的热点，几 乎年年有题，年年翻新，特别以近几年中国及世 8.第二宇宙速 度和第三宇宙 Ⅰ 速度 界空间技术和宇宙探索为背景的题目备受青睐． 5．本专题的一些考题常是本章内容与电场、磁 场、机械能等知识的综合题和与实际生活、新科 9.经典时空观和 相对论时空观 Ⅰ 技、新能源等结合的应用性题，这种题难度较 大，学习过程中应加强综合能力的培养. 常见的三种传动方式及特点 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vA＝vB. 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. 3．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ωA＝ωB. (单选)如图所示， 2012年8月7日伦敦奥运会体操男子单杆 决赛，荷兰选手宗德兰德荣获冠军．若他的质量为60 kg，做“双臂大回环”，用双手抓住单杠，伸展身体，以 单杠为轴做圆周运动．此过程中，运动员到达最低点时手 臂受的总拉力至少约为(忽略空气阻力，g＝10 m/s2) ( A．600 N B．2 400 N C．3 000 N D．3 600 N )． 关键点：运动员以单杠为轴做圆周运动 属于竖直面内圆周运动的杆模型 牛顿第二定律和机械能守恒定律 2 mv FN－mg＝ R （牛顿第二定律方程） mg·2R＝ 1mv2（机械能守恒方程） 2 自己试一试哟！ 解析 设运动员在最低点受的拉力至少为 FN，此时运动 员的重心的速度为 v，设运动员的重心到手的距离为 R， v2 由牛顿第二定律得：FN－mg＝m R 1 2 又由机械能守恒定律得：mg·2R＝ mv 2 由以上两式代入数据得：FN＝5mg，运动员的重力约为 G ＝mg＝600 N，所以 FN＝3 000 N，应选 C. 答案 C “竖直平面内圆周运动的绳、杆”模型 在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动至轨道最高点时的 受力情况可分为两类．一是无支撑(如球与绳连接，沿内轨道 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(管道)约束模 型”． 物体在竖直平面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运 动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”“最小”“刚 好”等词语，现就两种模型分析比较如下： 轻绳模型 轻杆模型 常见类型 过最高点的 临界条件 v2 由 mg＝m r 得 v 临＝ gr 由小球恰能做圆周运动 即得v临＝0 (1)过最高点时，v≥ gr，FN＋mg＝ v m ，绳、轨道对球 r 产生弹力 FN (2)不能过最高点 v 2 讨 论 分 析 ＜ 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，FN 为支 持力，沿半径背离圆心 (2)当 0＜v＜ gr时，－FN＋mg v2 ＝m ，FN 背离圆心，随 v 的增 r 大而减小 (3)当 v＝ gr时，FN＝0 v2 (4)当 v＞ gr时，FN＋mg＝m ， r FN 指向圆心并随 v 的增大而增大 建模指导 1．解题时先分清是绳模型还是杆模型，抓住绳模型中最高 点 v≥ gR及杆模型中 v≥0 这两个条件，然后利用牛顿 第二定律求解． 2．注意题目中“恰好通过”等关键词语． 1．研究平抛运动的方法 (1)“化曲为直”的思想方法——运动的合成与分解． (2)常用的分解方法： ①分解速度 ②分解位移． 2．平抛运动的几个推论 (以抛出点为起点) (1)速度关系：任意时刻速度均与初速度、速度的变化量组 成一直角三角形，如图所示． (2)角度关系：任意时刻速度偏向角的正切值是位移偏向 角正切值的2倍．如图所示． tan θ＝2tan α (3)中点关系：任意时刻速度的反向延长线必通过该段时间内 1 发生的水平位移的中点．如图中 OP＝ x. 2 v v v 1．卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系 做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供所需向 心力，即F引＝F向 高频考点 考点 2013 2012 2011 2010 福建21 江苏3、 14，四川 22 江苏1 运动的合成和分解 安徽18 抛体运动 课程全国15，北京 北京19，江苏7， 22，山东22(2)，江 上海19 苏6，上海12 海南15， 广东17 天津9，北 京22 圆周运动中向心力 课标Ⅱ21，江苏 2，北京18， 广东17 安徽17， 北京22， 天津10 重庆24，安 徽24，四川 25 万有引定律及其应 用 江苏1，福建13， 山东20，上海9， 课标Ⅰ21，浙江 18，广东14 北京18，广东21， 山东15，浙江15， 安徽14，天津3， 上海22B 广东20， 山东17， 海南12 山东18，浙 江20，海南 10 考纲要求 高频考点 1.预计在2014年的高考中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仍是高考的 热点． 2．与实际应用和与生产、生活、科技相联系的命题已经 考情 成为一种命题的趋向，特别是神舟系列飞船的发射成功 分析 、探月计划的实施，更会结合万有引力进行命题． 3．在今后的高考中由于题目数量的限制，本章单独命题 的可能性较小，但与其他知识结合的综合题出现的可能 性大大增加. (单选)(2012·安徽卷，14)我国发射的“天宫一号”和“神舟八 号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350 km， “神舟八号”的运行轨道高度为343 km.它们的运行轨道均 视为圆周，则 ( )． A．“天宫一号”比“神舟八号”速度大 B．“天宫一号”比“神舟八号”周期长 C．“天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D．“天宫一号”比“神舟八号”加速度大 解析 由题知“天宫一号”运行的轨道半径 r1 大于“神舟八 号”运行的轨道半径 r2，天体运行时万有引力提供向心力． v2 Mm GM 根据 G 2 ＝m ，得 v＝ .因为 r1>r2，故“天宫一号” r r r 2π Mm 2 的运行速度较小，选项 A 错误；根据 G 2 ＝m r 得 T＝2 r T r3 π ，故“天宫一号”的运行周期较长，选项 B 正确；根 GM Mm GM 2 据 G 2 ＝mω r，得ω ＝ ，故“天宫一号”的角速度较 r r3 Mm GM 小，选项 C 错误；根据 G 2 ＝ma，得 a＝ 2 ，故“天宫一号” r r 的加速度较小，选项 D 错误． 答案 B 考点内容 要求 热点考向 1.牛顿运动定律及其应用是高考命题的 1.牛顿运动定律 及其应用 Ⅱ 热点，几乎年年必考，考查形式也非常 灵活，选择题、实验题和计算题都可． 2．高考考查牛顿运动定律只有两种情 况：已知受力求运动和已知运动求受 2.超重和失重 Ⅰ 力．在这两类问题中，加速度 a 都起着 桥梁的作用．对物体进行正确的受力分 3.单位制 析和运动状态及运动过程分析是解决这 类问题的突破口和关键． 续表 考点内容 要求 热点考向 3．高考命题中，牛顿运动定律及其应用 更多的是与功和能、动量、电场与磁场 等知识点结合起来，通过连接体、弹簧、 4.实验四：验证 牛顿运动定律 皮带、碰撞、爆炸等方式构建一定的问 题情景，着重考查考生根据题设问题情 景构建适当的物理模型，并运用物理知 识分析问题、解决实际问题的能力. 作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”． 同大小 (1)三同同时产生、变化、消失 同性质 方向不同 (2)三异作用的对象不同 作用的效果不同 与物体的种类无关 (3)三无关与相互作用的两物体的运动状态无关 与是否与另外物体相互作用无关 1. 2．物体处于超重或失重状态，由加速 度的方向决定，与速度方向无关． 求解图象问题的思路 高频考点 考点 2013 2012 2011 2010 牛顿运动定 律 牛顿运动定 律的应用 新课标全国 Ⅱ14，新课 标全国 Ⅰ14，山东 14，重庆4， 福建17，广 东19，山东 22、15，新 课标全国 Ⅱ25 新课标卷14，江 苏4、5，海南6， 上海30，浙江 23，安徽17、 22，天津8，重庆 25 浙江14，天津2， 上海19，江苏9， 山东24，新课标 卷21 海南3、6， 山东5，安 徽22，福建 16 超重和失重 浙江19 北京23(1)，山东 16 北京18，天津9 浙江14，海 南5 考 情 分 析 牛顿运动定律是力学的基本规律，是力学的核心知识，在整个物理学中占有 非常重要的地位．因此： 1．预计本章知识在2014年的高考中仍是命题的热点，同时还需要注意与实际 生活、生产和科学实验中有关问题相联系． 2．预计2014年高考中单独考查牛顿运动定律的题目多为选择题，而与曲线运 动、万有引力、电学等相结合的题目出现在计算题中的可能性较大. 相对运动中的动力学问题 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,如图所 示为一水平传送带装置示意图。紧绷的传送带AB 始终保持恒定的速率v=1m/s运行。一质量为m=4kg 的行李无初速度地放在A处,传送带对行李的滑动 摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又 以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李 与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,A、B间的距离 L=2m,g取10m/s2。 相对运动中的动力学问题 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,如图所 示为一水平传送带装置示意图。紧绷的传送带AB① 始终保持恒定的速率v=1m/s运行。一质量为m=4kg 的行李②无初速度地放在A处,传送带对行李的滑动 摩擦力使行李③开始做匀加速直线运动,随后行李 又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行 李与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,A、B间的距 离L=2m,g取10m/s2。 (1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与 加速度的大小; (2)求行李做匀加速直线运动的时间; (3)如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快 地传送到B处,求行李从A处传送到B处的最短时间 和传送带对应的最小运行速率。 (1)求行李刚开始运动时所受④滑动摩擦力的大小 与加速度的大小; (2)求行李做⑤匀加速直线运动的时间; (3)如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快 地传送到B处,求行李从A处传送到B处的⑥最短时 间和传送带对应的最小运行速率。 【审题——抓住信息，快速推断】 关键信息 ①始终保持恒定 的速率v=1m/s运 行 ②无初速度地放 题 在A处 干 ③开始做匀加速 信息挖掘 说明传送带的运行速率保持 不变 说明行李相对传送带向左滑 动,受到向右的滑动摩擦力 说明行李在传送带上先做初 直线运动,随后行 速度为零的匀加速直线运动, 李又以与传送带 与传送带共速后,相对传送带 相等的速率做匀 静止,做匀速直线运动 速直线运动 【审题——抓住信息，快速推断】 关键信息 信息挖掘 ④滑动摩擦力的 分析行李的受力情况,由Ff=μFN 大小与加速度的 求滑动摩擦力,由牛顿第二定律 大小 问 题 ⑤匀加速直线运 动的时间 ⑥最短时间和传 送带对应的最小 运行速率 求加速度 匀加速运动的末速度即为传送 带的运行速度,由速度公式求解 加速时间 行李由A到B位移一定,加速运动 的加速度大小一定,行李始终匀 加速时间最短,其末速度即为传 送带的最小运行速率 【答题——规范解题，步步得分】 (1)行李刚开始运动时,受力如图所示, 滑动摩擦力:Ff=μmg=4N (2分) 由牛顿第二定律得:Ff=ma 解得:a=1m/s2 (2分) (1分) (2)行李达到与传送带相同速率后不 再加速,则:v=at v 解得t= a =1s (2分) (1分) (3)行李始终匀加速运行时间最短,且加速度仍为 a=1m/s2,当行李到达右端时,有:vmin2=2aL (2分) 解得:vmin= 2aL =2m/s (1分) 故传送带的最小运行速率为2m/s (1分) v min 行李运行的最短时间:tmin= a =2s 答案:(1)4N 1m/s2 (2)1s (3)2s (2分) 2m/s 考点内容 要求 热点考向 1.功、功率 Ⅱ 1.关于功和功率的考查，多以选择题形 2.动能和动能定理 Ⅱ 式出现． 3.重力做功与重力 势能 Ⅱ 2．功和能的关系、机械能守恒、能量 的转化和守恒是解决物理问题的一种 重要途径．从近几年高考来看，经常以 多过程、多状态形式出现，常与平抛运 4.功能关系、机械能 守恒定律及其应用 Ⅱ 动、圆周运动、电场、磁场、电磁感应 等知识结合出题，考查的综合性强，能 力要求较高． 续表 考点内容 要求 热点考向 5.实验五：探究动能 3．近几年高考试题与生产、生活实际 定理 相结合是一种命题趋势．本专题知识与 实际生产、生活联系紧密，所以高考题 往往将本专题知识，放在一些实际问题 6.实验六：验证机械 能守恒定律 相结合的情景中考查，要求学生从实际 情景中找出物理过程和状态，并正确运 用物理原理来解决问题. 高频考点 考点 2013 2012 2011 2010 功和功率 浙江17 四川21，浙江18，江 江苏4，海南9，上 课标全国16 苏3，上海18 海15 动能定理 江苏9，天 津10，浙 江23 福建21，北京22，全 山东18，广东36 国26 功能关系、 机械能守恒 守律 课标Ⅱ20， 山东22，福建 广东17，安徽16，福 课标全国16，北京 江苏5，山 17，江苏8， 建17，海南7，上海 22，福建21，上海 东16，北 山东22，上海 15、16，江苏14 33，浙江14 30 京23, 上海31，浙江 22 1.从考纲要求及近几年高考试题看本章内容是必修部分的重点内容，在今后 的高考中出题的几率非常大，考查的热点包括功和功率、重力势能、机械能 考情 守恒、能的转化和守恒、动能定理等． 分析 2．预计在2014年的高考中对本章的考查以选择题和计算题形式出现的几率较 大，很可能是与牛顿运动定律、圆周运动及电磁学等知识相联系的综合题， 复习中应特别重视. 1．判断力是否做功及做功正负的方法 (1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角α——常用于 恒力做功的情形． (2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角α——常用于 曲线运动的情形． (3)根据动能的变化：动能定理描述了合外力做功与动能 变化的关系，即W合＝Ek末－Ek初，当动能增加时合外力做 正功；当动能减少时，合外力做负功． 2．一对作用力和反作用力做功的情况 (1)两个力均不做功； (2)其中一个力做功，另一个力不做功； (3)其中一个力做正功，另一个力做负功； (4)两个力均做正功或均做负功． 1．计算做功的一般思路 “机车的启动”模型 模型特点 物体在牵引力(受功率和速度制约)作用下，从静止开始 克服一定的阻力，最后达到最大速度的整个加速过程， 可看作“机车的启动”模型． (1)恒定功率启动(所受阻力一定) 先做变加速(a减小)运动，再做匀速(a＝0)运动，在此过 程中，F牵、v、a的变化情况是： (2)恒定加速度启动(所受阻力一定) 先做匀加速运动，再做变加速运动，最后匀速运动，具体 变化过程如下 (3)启动过程满足的运动规律 机车的功率 P＝Fv F－Ff 机车的加速度 a＝ m P 当机车的速度达到最大时，F＝Ff，a＝0，最大速度 vm＝ Ff (4)v－t图象(如图所示) 无论哪种运行过程，机车的最大速度都等于其匀速运 P P 动时的速度，即 vm＝ ＝ (式中 Fmin 为最小牵引力， Fmin Ff 其值等于阻力 Ff)． 典例 如图所示为修建高层建筑常用的塔式起 重机．在起重机将质量m＝5×103 kg的 重物竖直吊起的过程中，重物由静止开 始向上做匀加速直线运动，加速度a＝ 0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许 的最大值时，保持该功率直 到重物做vm＝1.02 m/s的匀速运动．取g＝10 m/s2，不计 额外功．求： (1)起重机允许输出的最大功率； (2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的 输出功率． 教你审题 解析 (1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大 速度时，拉力F0的大小等于重力．P0＝F0vm ① F0＝mg ② 代入数据，有：P0＝5.1×104 W ③ (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设 此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为 t1，有：P0＝Fv1 ④ F－mg＝ma ⑤ v1＝at1 ⑥ 由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s ⑦ 当时间为t＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度的 大小为v2，输出功率为P，则v2＝at ⑧ P＝Fv2 ⑨ 由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W. 答案 (1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W 动能定理 W合 =Ek a v0 v 位移S 时间 t a v 位移S 时间 t a a v a 针对上升过程， 而建立的方程。 针对上升过程， 而建立的方程。 针对状态，而 建立的方程。 针对下降过程， 而建立的方程。 针对状态，而 建立的方程。 判断机械能是否守恒的方法 1．利用机械能的定义判断：分析动能与势能的和是否变化．如： 匀速下落的物体动能不变，重力势能减少，物体的机械能必减 少． 2．用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或 有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，机械能守恒． 3．用能量转化来判断：若系统中只有动能和势能的相互转化，而 无机械能与其他形式的能的转化，则系统的机械能守恒． 4．对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题机械能一般不 守恒，除非题中有特别说明或暗示． 应用机械能守恒定律的基本思路 常见的功能关系 2．运用能量守恒定律解题的基本思路 考点内容 1.动量、动量守恒 定律及其应用 要求 热点考向 Ⅱ 1.动量守恒定律的应用是本专题的 重点、高考热点． 2．动量守恒定律常与能量转化与 2.弹性碰撞和非弹 性碰撞 Ⅰ 守恒定律结合，解决碰撞、打击、 反冲、滑块摩擦等问题，还要重视 动量守恒与圆周运动的结合． 3.实验七：验证动 量守恒定律 3．本专题知识在物理学中占有重 要地位，但近几年高考中有所弱化. 重视审题能力的培养 关键词语的理解 隐含条件的挖掘 干扰因素的排除 能说会道的图形 培养审题能力，教师要做的四件事： 第一，要明确审题能力是学生通过训练形成的能力 第二，教师要做好学生模仿的示范 第三，教师要教给学生模仿的方法 第四，教师要给学生留时间去思考、模仿 2014届石家庄高三复习教学研讨会——物理专场 打造心中的北斗—— 构建高考力学体系 基本知识 建模 高频考点 基本方法 状态 高频模型 基本规律 过程 高频数学 1．理解能力 1．理解能力 2．推理能力 3．分析综合能力 1．理解能力 2．推理能力 3．分析综合能力 4．应用数学处理物理问题