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2021-2022学年高中物理 模块复习课教案 教科版必修1

2021-2022学年高中物理 模块复习课教案 教科版必修1

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模块复习课
[核心知识回顾]
一、运动的描述
1．质点：用来代替物体的有质量的点，它是一种理想化模型．
2．参考系：为了研究物体的运动而选定用来作为参考的物体，参考系可以任意选取，通常以地面或相对于地面不动的物体为参考系来研究物体的运动．
3．坐标系：为了定量地描述物体的位置及位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系．
4．位移：表示质点的位置变化，它是质点由初位置指向末位置的有向线段．
5．平均速度：运动物体的位移和运动所用时间的比值，叫作这段时间内的平均速度，即＝，平均速度是矢量，其方向跟位移的方向相同．
6．瞬时速度：运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度，叫作瞬时速度；瞬时速度能精确描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢．
7．平均速率：路程与时间的比值，一般不等于平均速度的大小．
8．瞬时速率：简称速率，等于瞬时速度的大小，是标量．
9．匀变速直线运动：沿着一条直线且加速度不变的运动．
10．匀变速直线运动的基本规律：
(1)速度与时间的关系式：v＝v0＋at
(2)位移与时间的关系式：x＝v0t＋at2
(3)位移与速度的关系式：v2－v＝2as
11．自由落体运动规律：
(1)速度公式：v＝gt
(2)位移公式：h＝gt2
(3)速度—位移关系式：v2＝2gh
12．对x­t图像的理解：
(1)物理意义：反映了做直线运动的物体位移随时间变化的规律．
(2)图线斜率的意义：
①图线上某点切线的斜率大小表示速度的大小．
②图线上某点切线的斜率正负表示速度的方向．
13．对v­t图像的理解
(1)物理意义：反映了做直线运动的物体速度随时间变化的规律．
(2)图线斜率的意义：
①图线上某点切线的斜率大小表示物体运动的加速度的大小．
②图线上某点切线的斜率正负表示加速度的方向．
(3)图线与坐标轴围成的“面积”的意义：
①图线与坐标轴围成的“面积”表示位移的大小．
②若此面积在时间轴的上方，表示这段时间内的位移方向为正方向，若此面积在时间轴的下方，表示这段时间内的位移方向为负方向．
14．追及与相遇问题的概述：当两个物体在同一直线上运动时，由于两物体的运动情况不同，所以两物体之间的距离会不断发生变化，两物体间距越来越大或越来越小，这时就会涉及追及、相遇和避免碰撞等问题．
15．追及问题的两类情况：
(1)若后者能追上前者，则追上时，两者处于同一位置；
(2)若后者追不上前者，则当后者的速度与前者的速度相等时，两者相距最近．
二、力
1．力的概念：物体与物体之间的相互作用．
2．力的作用效果：使物体发生形变；改变物体的运动状态．
3．重力：由于地球的吸引而使物体受到的力，大小：G＝mg，方向：总是竖直向下．
4．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：①两物体相互接触；②发生弹性形变．
(3)方向：与物体形变方向相反．
5．胡克定律：
(1)内容：弹簧的弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比．
(2)表达式：F＝kx，①k是弹簧的劲度系数，单位为：N/m；k的大小由弹簧自身性质决定．②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度．
6．摩擦力：(1)产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有相对运动或相对运动趋势时，在接触面上所受的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：①滑动摩擦力f＝μN；
②静摩擦力：与外力有关，范围：0或作用线的延长线交于一点的力．
9．力的运算法则
(1)平行四边形定则：求互成角度的两个力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向．
(2)三角形定则：把两个力(或矢量)首尾相连从而求出合力(或合矢量)的方法．
10．力的分解方法：①按力产生的效果分解；②正交分解．
三、牛顿运动定律：
1．牛顿第一定律：
(1)内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．
(2)意义：①揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律．
②揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因．
2．惯性：(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．
(2)表现：物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或匀速直线运动状态；物体受外力作用时，其惯性表现在反抗运动状态的改变．
(3)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，运动状态不易改变；质量小的物体惯性小，运动状态容易改变．
3．牛顿第三定律：
(1)内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．
(2)表达式：F＝－F′
4．牛顿第二定律：
(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．
(2)表达式：F＝ma
(3)适用范围：①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系．
②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况．
5．两类动力学问题：
(1)已知受力确定运动情况；
(2)已知运动确定受力情况．
6．解决两类基本问题的思路：以加速度为桥梁，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解．
7．单位制：(1)单位制由基本单位和导出单位共同组成．
(2)力学单位制中的基本单位有：米、千克、秒；
(3)导出单位有牛顿、米/秒、米/秒2等．
8．超重和失重：
(1)视重：物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力称为视重．
(2)超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受的重力的现象．
(3)失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体所受的重力的现象．
(4)完全失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象．
四、物体的平衡：
1．共点力作用下物体的平衡：
(1)平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态．
(2)共点力的平衡条件：F合＝0或者
2．共点力平衡的几条推论：
(1)二力平衡：如果物体在两个力作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．
(2)三力平衡：如果物体在三个共点力作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反．
(3)多力平衡：如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任意一个力一定与其余力的合力大小相等，方向相反．
[易错易混辨析]
1．研究物体的运动时，只能选地面或相对地面静止的物体作为参考系．
(×)
[提示]　参考系的选取是任意的．
2．研究体操运动员的比赛动作时，不能把运动员看作质点． (√)
3．作息时间表中“早读7：30－8：15”中的“7：30”指的是时间． (×)
[提示]　“7：30”指的是某一时刻，“作息时间表”应该为“作息时刻表”．
4．高速公路上的限速标志上的数值是指平均速度． (×)
5．物体的速度很大，加速度不可能为零． (×)
[提示]　物体做速度很大的匀速直线运动，加速度为零．
6．甲的加速度a甲＝2 m/s2，乙的加速度a2＝－2 m/s2，则a甲>a乙． (×)
[提示]　矢量的正负表示方向，不表示大小．
7．匀变速直线运动是加速度均匀变化的运动． (×)
[提示]　匀变速运动是加速度不变的运动．
8．匀变速直线运动的位移是均匀增加的． (×)
[提示]　匀变速直线运动的位移与时间是二次函数关系．
9．在匀变速直线运动中，中间时刻的速度一定小于这段时间内位移中点的速度． (√)
10．物体由某高度静止下落一定做自由落体运动． (×)
[提示]　自由落体运动是指物体在只受重力作用下，由静止开始的运动．
11．无论是x­t图像还是v­t图像都只能描述直线运动． (√)
12．v­t图像中两条图线的交点表示两物体相遇． (×)
[提示]　v­t图像中两条图线的交点表示两物体在该时刻瞬时速度相同．
13．两物体在追及过程中，物体之间的距离总是逐渐减小． (×)
[提示]　当v前>v后时间距会逐渐增大，当v前受到静摩擦力的作用． (×)
[提示]　静摩擦力产生于两个存在相对运动趋势的接触物体之间，与物体是否运动无关．
17．合力与分力是等效替代的关系． (√)
18．互成角度的两个力的合力一定大于每一个力． (×)
19．物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用． (×)
[提示]　物体不受下滑力的作用，其仅仅是重力产生的效果．
20．若三个力F1、F2、F3平衡，将F1转动90°时，三个力的合力大小为F1. (√)
21．物体不受外力时一定处于静止状态． (×)
[提示]　平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态．
22．物体速度为零，物体一定处于平衡状态． (×)
[提示]　平衡状态是指a＝0的状态，与v无关．
23．人在松软的的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力． (×)
[提示]　作用力和反作用力总是大小相等．
24．对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，施力瞬间，物体立即获得加速度． (√)
25．物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系． (√)
26．减速上升的升降机内的物体，其对地板的压力大于重力． (×)
[提示]　减速上升时，物体处于失重状态，物体对地板的压力小于重力．
27．加速度大小等于g的物体处于完全失重状态，此时的重力为零．
(×)
[提示]　完全失重状态下，重力大小并不改变．
28．物体处于超重或失重状态，完全由物体的加速度决定，与速度方向无关． (√)
29．整体法和隔离法是选取研究对象的方法． (√)
30．求物体之间的相互作用力应采用隔离法． (√)
[提示]　整体法常用来求系统的外力，而求系统内各部分间作用力应采用隔离法．
[高考真题感悟]
1．(多选)如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N.初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α(α>)．现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变．在OM由竖直被拉到水平的过程中(　　)
A．MN上的张力逐渐增大
B．MN上的张力先增大后减小
C．OM上的张力逐渐增大
D．OM上的张力先增大后减小
AD　[设重物的质量为m，绳OM中的张力为TOM，绳MN中的张力为TMN.开始时，TOM＝mg，TMN＝0.由于缓慢拉起，则重物一直处于平衡状态，两绳张力的合力与重物的重力mg等大、反向．
如图所示，已知角α不变，在绳MN缓慢拉起的过程中，角β逐渐增大，则角(α－β)逐渐减小，但角θ不变，在三角形中，利用正弦定理得：
＝，
(α－β)由钝角变为锐角，则TOM先增大后减小，选项D正确；
同理知＝，在β由0变为的过程中，TMN一直增大，选项A正确．]

2．(2017·全国丙卷·T17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)(　　)
A．86 cm　　　　　　 B．92 cm
C．98 cm D．104 cm
B　[轻质弹性绳的两端分别固定在相距80 cm的两点上，钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm，以钩码为研究对象，受力如图所示，由胡克定律F＝k(l－l0)＝0.2k，由共点力的平衡条件和几何知识得F＝＝；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，设弹性绳的总长度变为l′，由胡克定律得F′＝k(l′－l0)，由共点力的平衡条件F′＝，联立上面各式解得l′＝92 cm，选项B正确．]
3．(2017·全国甲卷·T16)如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动．物块与桌面间的动摩擦因数为(　　)
A．2－　　　　　　 B.
C. D.
C　[设物块的质量为m.据平衡条件及摩擦力公式有
拉力F水平时，F＝μmg①
拉力F与水平面成60°角时，Fcos 60°＝μ(mg－Fsin 60°)②
联立①②式解得μ＝.故选C.]
4．(2016·全国卷Ⅲ·T17)如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球．在a和b之间的细线上悬挂一小物块．平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径．不计所有摩擦．小物块的质量为(　　)
A. B.m
C．m D．2m
C　[如图所示，由于不计摩擦，线上张力处处相等，且轻环受细线的作用力的合力方向指向圆心．由于a、b间距等于圆弧半径，则∠aOb＝60°，进一步分析知，细线与aO、bO间的夹角皆为30°.取悬挂的小物块研究，悬挂小物块的细线张角为120°，由平衡条件知，小物块的质量与小球的质量相等，即为m.故选项C正确．]
5．(2016·全国卷Ⅰ·T21)(多选)甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v ­t图像如图所示．已知两车在t＝3 s时并排行驶，则(　　)
A．在t＝1 s时，甲车在乙车后
B．在t＝0时，甲车在乙车前7.5 m
C．两车另一次并排行驶的时刻是t＝2 s
D．甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m
BD　[由题图知，甲车做初速度为0的匀加速直线运动，其加速度a甲＝10 m/s2.乙车做初速度v0＝10 m/s、加速度a乙＝5 m/s2的匀加速直线运动.3 s内甲、乙车的位移分别为：
x甲＝a甲t＝45 m
x乙＝v0t3＋a乙t＝52.5 m
由于t＝3 s时两车并排行驶，说明t＝0时甲车在乙车前，Δx＝x乙－x甲＝7.5 m，选项B正确；t＝1 s时，甲车的位移为5 m，乙车的位移为12.5 m，由于甲车的初始位置超前乙车7.5 m，则t＝1 s时两车并排行驶，选项A、C错误；甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为52.5 m－12.5 m＝40 m，选项D正确．]
6．(2016·全国卷Ⅰ·T19) (多选)如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态．若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则(　　)
A．绳OO′的张力也在一定范围内变化
B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化
C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化
D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
BD　[因为物块b始终保持静止，所以绳OO′的张力不变，连接a和b的绳的张力也不变，选项A、C错误；拉力F大小变化，F的水平分量和竖直分量都发生变化，由共点力的平衡条件知，物块b受到的支持力和摩擦力在一定范围内变化，选项B、D正确．]
7．(2016·全国卷Ⅱ·T14)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示．用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中(　　)
A．F逐渐变大，T逐渐变大
B．F逐渐变大，T逐渐变小
C．F逐渐变小，T逐渐变大
D．F逐渐变小，T逐渐变小
A　[以O点为研究对象，受力如图所示，当用水平向左的力缓慢拉动O点时，则绳OA与竖直方向的夹角变大，由共点力的平衡条件知F逐渐变大，T逐渐变大，选项A正确．]
8．(2017·全国丙卷·T25)如图，两个滑块A和B的质量分别为mA＝1 kg和mB＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.求：

(1)B与木板相对静止时，木板的速度；
(2)A、B开始运动时，两者之间的距离．
[解析]　(1)滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB，木板相对于地面的加速度大小为a1，在物块B与木板达到共同速度前有
f1＝μ1mAg ①
f2＝μ1mBg ②
f3＝μ2(m＋mA＋mB)g ③
由牛顿第二定律得
f1＝mAaA ④
f2＝mBaB ⑤
f2－f1－f3＝ma1 ⑥
设在t1时刻，B与木板达到共同速度，其大小为v1，由运动学公式有
v1＝v0－aBt1 ⑦
v1＝a1t1 ⑧
联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得
v1＝1 m/s ⑨
(2)在t1时间间隔内，B相对于地面移动的距离为
sB＝v0t1－aBt ⑩
设在B与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2，
对于B与木板组成的体系，由牛顿第二定律有
f1＋f3＝(mB＋m)a2 ⑪
由①②④⑤式知，aA＝aB；再由⑦⑧式知，B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反．由题意知，A和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为v2，设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2，则由运动学公式，对木板有
v2＝v1－a2t2 ⑫
对A有
v2＝－v1＋aAt2 ⑬
在t2时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为
s1＝v1t2－a2t ⑭
在(t1＋t2)时间间隔内，A相对地面移动的距离为
sA＝v0(t1＋t2)－aA(t1＋t2)2 ⑮
A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同，因此A和B开始运动时，两者之间的距离为
s0＝sA＋s1＋sB ⑯
联立以上各式，并代入数据得
s0＝1.9 m
(也可用如图所示的速度—时间图线求解)

[答案]　(1)1 m/s　(2)1.9 m