专题一力和运动.doc

专题一 力和运动本专题考查的主要内容有：共点力作用下物体的平衡条件、匀变速直线运动规律的应用及图象问题、动力学的两类基本问题、运动的合成与分解、平抛运动及圆周运动规律、万有引力定律在天体运动及航天中的应用；主要思想方法有：整体法与隔离法、假设法、合成法与分解法、图解法、图象法等。第一讲 力和物体平衡考点一 摩擦力分析与计算一、基础知识要记牢1分类(1)静摩擦力(大小0FFmax)。(2)滑动摩擦力(大小FFN)。2方向与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反，沿接触面的切线方向。3产生条件(1)相互接触且接触面粗糙；(2)有相对运动或相对运动趋势；(3)接触面间有弹力。二、方法技巧要用好1物体间静摩擦力的有无及方向判断方法(1)“假设法”和“反推法”。假设法：先假设没有摩擦力(即光滑)时，看相对静止的物体间能否发生相对运动。若能，则有静摩擦力，方向与相对运动方向相反；若不能，则没有静摩擦力。反推法：是从被研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件，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。(2)利用牛顿第二定律判断：先假设物体受摩擦力作用，并假设出方向，利用牛顿第二定律或平衡条件列式计算。若F静0，则有静摩擦力；F静0，说明其方向与假设方向相同；F静0，说明其方向与假设方向相反。(3)利用牛顿第三定律(即相互作用力的关系)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。2摩擦力大小的计算方法(1)滑动摩擦力大小：与正压力成正比，公式为FFN，其中FN表示正压力，而正压力不一定等于重力G。(2)静摩擦力大小：一般由受力物体所处的运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律来计算，其取值范围是0FFmax。(3)计算摩擦力大小时应注意的问题：在确定摩擦力大小之前，必须先分析物体的运动状态，判断物体所受的是静摩擦力还是滑动摩擦力。若是静摩擦力，则不能用FFN来计算，只能根据物体所处的状态(平衡或加速)，由平衡条件或牛顿第二定律求解。例1(2012浙江高考)如图所示，与水平面夹角为30的固定斜面上有一质量m1.0 kg的物体。细绳的一端与物体相连。另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N。关于物体受力的判断(取g9.8 m/s2)。下列说法正确的是(A) A斜面对物体的摩擦力大小为零B斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面向上C斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向竖直向上D斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面向上考点二 共点力作用下的平衡一、基础知识要记牢1平衡状态物体处于静止或匀速直线运动的状态。2动态平衡物体在缓慢移动过程中，可认为其速度、加速度均为零，物体处于平衡状态。3平衡条件F合0或4共点力平衡的几个重要推论(1)三个或三个以上的共点力平衡，某一个力(或其中某几个力的合力)与其余力的合力等大反向。(2)同一平面上的三个不平行的力平衡，这三个力必为共点力，且表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的矢量三角形。二、方法技巧要用好1求解共点力平衡问题常用的方法(1)力的合成法：对研究对象受力分析后，应用平行四边形定则(或三角形定则)求合力的方法。力的合成法常用于仅受三个共点力作用而平衡时。(2)正交分解法：把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上，然后分别列出两个方向上合力为零的方程求解。当物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时，一般采用正交分解法。(3)图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图(画在同一个图中)，然后根据有向线段(表示力)的长度变化情况判断各个力的变化情况。例2(2012新课标全国卷)如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为FN2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中(B) AFN1始终减小，FN2始终增大BFN1始终减小，FN2始终减小CFN1先增大后减小，FN2始终减小DFN1先增大后减小，FN2先减小后增大考点三 连接体的平衡一、基础知识要记牢1整体法当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时，则可以选整个系统为研究对象，而不必对系统内部物体一一隔离分析。2隔离法为了弄清系统内某个物体的受力情况，一般采用隔离法。二、方法技巧要用好同一题目中，若采用隔离法，往往先用整体法，再用隔离法，用隔离法分析时，一般先从受力最少的物体入手。三、易错易混要明了正确区分内力和外力。对几个物体组成的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当隔离某一物体分析时，原来的内力变成了外力，要画在受力图上。例3(2012山东高考)如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则() AFf变小BFf不变CFN变小 DFN变大思路点拨(1)由系统的对称性可知，装置两侧木块与挡板间的摩擦力、压力大小均相等。(2)Ff为静摩擦力，与FN的大小无正比关系。解析选重物M及两个木块m组成的系统为研究对象，系统受力情况如图甲所示，根据平衡条件有2Ff(M2m)g，即Ff，与两挡板间距离无关，故挡板间距离稍许增大后，Ff不变，所以选项A错误，选项B正确；如图乙所示，将绳的张力F沿OO1、OO2两个方向分解为F1、F2，则F1F2，当挡板间距离稍许增大后，F不变，变大，cos 变小，故F1变大；选左边木块m为研究对象，其受力情况如图丙所示，根据平衡条件得FNF1sin ，当两挡板间距离稍许增大后，F1变大，变大，sin 变大，因此FN变大，故选项C错误，选项D正确。答案BD考点四 复合场中带电体的平衡一、基础知识要记牢1电场力FEq，方向与场强方向相同或相反。2安培力FBIl(BI)，方向用左手定则判定。3洛伦兹力FqvB(Bv)，方向用左手定则判定。说明：电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在磁场中不一定受磁场力作用。二、方法技巧要用好带电体在复合场中的平衡问题或导体棒在磁场中的平衡问题，无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或导体棒受的安培力，分析方法与力学中的平衡问题完全相同。三、易错易混要明了(1)分析电场力或洛伦兹力时，注意带电体的电性。(2)分析带电粒子受力时，要注意判断重力是否考虑。例4如图所示，质量m10.1 kg，电阻R10.3 ，长度l0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上，框架质量m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2，相距0.4 m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R20.1 的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T。垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。求框架开始运动时ab速度v的大小。 解析ab对框架的压力F1m1g框架受水平面的支持力FNm2gF1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F2FNab中的感应电动势EBlvMN中电流IMN受到的安培力F安IlB框架开始运动时F安F2由上述各式代入数据解得v6 m/s答案6 m/s针对考点强化训练一1(2012广东高考)如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45，日光灯保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为()AG和GB.G和GC.G和G D.G和G2.(2012重庆名校联考)如图所示，凹槽半径R30 cm，质量m1 kg的小物块在沿半径方向的轻弹簧挤压下处于静止状态。已知弹簧的劲度系数k50 N/m，自由长度L40 cm，一端固定在圆心O处，弹簧与竖直方向的夹角为37。取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。则() A物块对槽的压力大小是15 NB物块对槽的压力大小是13 NC槽对物块的摩擦力大小是6 ND槽对物块的摩擦力大小是8 N3.如图所示，绳OA、OB悬挂重物于O点，开始时OA水平。现缓慢提起A端而O点的位置保持不变，则()A绳OB的张力逐渐减小B绳OB的张力逐渐增大C绳OA的张力先变大，后变小 D绳OA的张力先变小，后变大4(2012天津高考)如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()A棒中的电流变大，角变大 B两悬线等长变短，角变小C金属棒质量变大，角变大D磁感应强度变大，角变小5.一小孩在广场玩耍时，将一充有氢气的气球用细绳系在一小石块上，并将其置于水平地面上，如图所示。设石块受到地面对它的支持力为FN，摩擦力为Ff，若水平风力逐渐增大而石块始终未动，则()AFN逐渐减小 BFN逐渐增大CFf逐渐减小 DFf逐渐增大6(2012莱州模拟)用轻绳将光滑小球P悬挂于竖直墙壁上，在墙壁和小球P之间夹着矩形物块Q，如图所示。P、Q均处于静止状态，则下列说法正确的是()A物块Q受到3个力B小球P受4个力C若绳子变长，则绳子的拉力将变小D若绳子变短，则Q受到墙壁的静摩擦力将增大针对考点强化训练二一、单项选择题1(2012天水检测)如图所示，一轻质弹簧只受一个拉力F1时，其伸长量为x，当弹簧同时受到两个拉力F2和F3作用时，伸长量也为x，现对弹簧同时施加F1、F2、F3三个力作用时，其伸长量为x，则以下关于x与x关系正确的是()AxxBx2xCxx2x Dxv1，则()At1时刻，小物块离A处的距离达到最大Bt2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向始终向右D0t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用三、非选择题9(2012北京高考)摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米，电梯的简化模型如图甲所示。考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在t0时由静止开始上升，at图象如图乙所示。电梯总质量m2.0103 kg。忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2。(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；(2)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动，教科书中讲解了由vt图象求位移的方法。请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图乙所示at图象，求电梯在第1 s内的速度改变量v1和第2 s末的速率v2。解析：10(2012武汉调考)如图所示，水平面上有一固定着轻质定滑轮O的木块A，它的上表面与水平面平行，它的右侧是一个倾角37的斜面。放置在A上的物体B和物体C通过一轻质细绳相连，细绳的一部分与水平面平行，另一部分与斜面平行。现对A施加一水平向右的恒力F，使A、B、C恰好保持相对静止。已知A、B、C的质量均为m，重力加速度为g，不计一切摩擦，求恒力F的大小。(sin 370.6，cos 370.8)解析：针对考点强化训练一参考答案1、D 2、C 3、CD 4、解析： (1)设弹性球第一次下落过程中的加速度大小为a1，由图知a1 m/s28 m/s2根据牛顿第二定律，得mgfma1fm(ga1)0.2 N(2)由题图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为v14 m/s，设球第一次离开地面时的速度大小为v2，则v2v13 m/s第一次离开地面后，设上升过程中球的加速度大小为a2，则mgfma2，a212 m/s2于是，有0v2a2h解得h m。答案：(1)0.2 N(2) m针对考点强化训练二参考答案1、C 2、C 3、A 4、A 5、BC 6、AC 7、ACD 8、ABC 9、AD 10、解析：(1)由牛顿第二定律，有Fmgma由at图象可知，F1和F2对应的加速度分别是a11.0 m/s2，a21.0 m/s2，F1m(ga1)2.0103(101.0)N2.2104 NF2m(ga2)2.0103(101.0)N1.8104 N(2)类比可得，所求速度变化量等于第1 s内at图线下的面积v10.5 m/s同理可得v2v2v01.5 m/sv00，第2 s末的速率v21.5 m/s答案：(1)F12.2104 NF21.8104 N(2) v10.5 m/sv21.5 m/s 11、解析：设绳的张力为FT，斜面对物体C的支持力为FN，系统加速度为a，以B为研究对象FTma以C为研究对象FNsin FTcos maFNcos FTsin mg联立解得a以A、B、C为整体F3ma，故Fmg。答案：mg第三讲 抛体运动与圆周运动考点一 运动的合成与分解一、基础知识要记牢1合运动与分运动的关系等时性各分运动经历的时间与合运动经历的时间相等独立性一个物体同时参与几个分运动，各个运动独立进行不受其他分运动的影响等效性各个分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果说明合运动是物体的实际运动2物体做曲线运动的特点F合与v不在同一直线上。(1)F合恒定：做匀变速曲线运动。(2)F合不恒定：做非匀变速曲线运动。(3)做曲线运动的物体受的合力总是指向曲线的凹侧。二、方法技巧要用好1解决运动合成和分解的一般思路(1)明确合运动或分运动的运动性质。(2)明确是在哪两个方向上的合成或分解。(3)找出各个方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。(4)运用力与速度的关系或矢量的运算法则进行分析求解。2小船过河的两类问题的分析方法(1)要求最短时间过河，则船头必须垂直指向