《力与运动》PPT课件.ppt

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1、第二轮总复习专题讲练突破,第一单元 力与运动,运动与力是中学物理体系的一条重要主线，用动力学观点分析物理问题是中学物理重要的思维方法，运用牛顿运动定律与运动学公式不仅能解答相关的力学问题，而且能解答带电粒子在电场、磁场、复合场中及通电导体在磁场中的动力学问题对运动和力的考查一直以来是高考的重点，其题型有选择题和计算题，在高考中所占的比重约为30%.试题较注重知识的综合性与应用性，注重与生活、现代科技、社会热点的结合有关运动和力的内容可分为三个部分：(1)力的基础知识，主要包括重力、弹力、摩擦力、万有引力、分子力、电场力、安培力、洛伦兹力、受力分析、力的合成和分解等内容；,(2)运动的基础知识，

2、主要包括匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动等内容；(3)运动与力的关系，主要介绍了牛顿第一定律、第二定律及其应用，研究了超重与失重、力的平衡、圆周运动、天体运动、汽车启动过程、简谐运动等应用性问题预测2012年高考对运动与力的考查重点内容有：1物体的平衡问题(包括用正交分解法、合成法、效果分解法、三角形法、整体法与隔离法等解答物体的平衡问题)2运动图象问题(包括运动图象的意义、运用图象法分析物体的运动、运动图象与牛顿第二定律的综合等),3物体的运动问题(包括匀变速直线运动、相遇与追及、平抛与类平抛运动、匀速圆周运动)4运动与力的关系问题(包括运用正交分解法、整体法与

3、隔离法解答动力学问题、牛顿第一定律及惯性、超重与失重、牛顿第二定律与相对运动的综合、圆周运动和简谐运动的动力学问题、带电粒子在各种场中的动力学问题、通电导体在磁场中的动力学问题等)5天体运动问题(包括天体运动的动力学规律、天体运动模型、同步卫星与近地卫星、卫星的变轨与回收等),专题一物体的平衡,二、系统的平衡当系统内的每一个物体的加速度为0(静止或匀速直线运动)时，系统处于平衡状态，此时作用在系统上的外力之和为0，若将系统所受外力进行正交分解，则满足在求解系统平衡问题时，需要结合整体法与隔离法解答，通常是先用整体法求出相关的外力，再用隔离法求相关的内力1整体法：以分析系统所受外力为前提的解题方

4、法这种方法因无须考虑系统的内力而使解答过程简捷，其不足之处是不能直接求解系统的内力,2隔离法：以分析系统内的物体的受力为前提的解题方法这种方法通常要列方程组求解，因而比较繁琐，当涉及系统的内力时，一般要使用隔离法三、物体的动态平衡与极值问题在物体处于平衡状态前提下，让其中的某个力缓慢变化，使物体经历的过程中的每一个状态近似为平衡状态，这种平衡就是动态平衡这类问题也能利用平衡条件来处理求其中力的极值有两类方法1解析法：通常是利用正交分解法沿x、y方向列出力的平衡的方程组后，得出所求力与变量间的表达式，再利用数学方法进行分析，求出力的极值,2图解法：通常用来解答三力动态平衡问题它是利用三力平衡关系

5、构成封闭式三角形，根据三角形的边角变化趋势来分析力的大小或方向变化的方法在力的三角形的构成中，若某个力与另一个力垂直时，该力取极值,探究点一三力平衡问题,物体受三力平衡，可以将其中任意两个力合成，这两个力的合力与第三个力是一对平衡力的关系，这样就可以把三力平衡问题转化为二力平衡来处理如果不便于采用此法，可以将物体受到的三个力平移构建一个力的三角形来求解(如果是直角三角形或正三角形，则用三角形知识求解；若不是直角三角形或正三角形，可以考虑进一步挖掘题目中隐含的几何关系，利用相似三角形知识求解；此外还可以考虑用正弦定理、余弦定理、拉密定律等)当然，对于三力平衡问题，必要时也可以采用正交分解法,探究

6、点二多力平衡问题,当物体受四个以上作用力时，通常采用正交分解法进行分析应用正交分解法时要注意：(1)准确选取正方向，一般以能使更多的力落在坐标轴上为原则；(2)正交分解法是将多个矢量运算转化为两个互相垂直方向上代数运算的方法理解好其实质，有助于对该方法的准确应用,探究点三物体组的平衡问题,当涉及多个研究对象(或物体组)平衡时，适时采取整体法或隔离法是迅速解题的关键1整体法与隔离法的选用原则：当研究物体组内部物体间相互作用时，要采取隔离法；当研究物体组与外界的相互作用时，要采取整体法；,2只有构成“物体组”的每一个物体都处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)，才能说“物体组”处于平衡状态，才能把

7、“物体组”作为一个整体应用平衡条件来求解整体与外界的作用力如一个物体在斜面上匀速下滑，我们就可以说物体与斜面构成的“物体组”处于平衡状态；如果物体加速或减速下滑，则“物体组”不是处于平衡状态所以对物体组平衡状态的确定是准确应用整体法的前提,例3变式题A【解析】取斜劈和物块组成的整体为研究对象，因物块沿斜面匀速下滑、斜劈静止，故说明系统水平方向加速度为零，由牛顿第二定律可知，水平方向合外力为零，故地面与斜劈间没有摩擦力，A选项正确,二、恒力作用下的直线运动1基本公式：vtv0at；sv0t 2常用结论(1)任意相邻相等时间内的位移之差恒定，公式表示为saT2，可以推广到smsn(mn)aT2(2

8、)某段时间中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度，公式表示为 说明：运用这一公式解题，往往会使求解过程变得非常简捷,三、变力作用下的直线运动1简谐运动详见对应专题2收尾速度问题如果物体的受力情况与物体的运动速度有制约关系，一般是随着物体运动速度的增大，其受到的某个阻力(如空气阻力、摩擦力、安培力等)越大或者其受到的某个动力(如机车牵引力)越小，则物体受到的合外力_，加速度越小，当加速度减小到零时，速度达到最大，此速度也称为收尾速度高中阶段常见收尾速度情景主要有雨滴下落问题、机车启动问题、涉及洛伦兹力的变速直线运动问题、涉及电磁感应的变速直线运动问题,越小,探究点一运动的相关分析,追及和相遇

9、问题是常见的运动问题追及和相遇问题的实质是研究在同一直线上运动的两个物体的运动关系，所应用的规律是匀变速直线运动规律，分析此类问题应注意：(1)明确两物体的位移关系、时间关系、速度关系，这些关系是我们根据相关运动学公式列方程的依据；(2)追及、相遇问题常常涉及临界状态的分析，其中找出临界条件(速度相等是物体恰能追上或恰不能相碰、或间距最大或最小的临界条件)是解决这类问题的关键,探究点二运动图象问题,通过运动图象分析物体运动情况或追及相遇问题具有简捷直观的特点，考生必须要养成通过图象分析物理问题的习惯，逐步提高应用图象分析解决物理问题的能力在应用运动图象时要特别注意：(1)首先应看清图象性质，即

10、题目给出的是速度图象还是位移图象；(2)要理解图象的截距、斜率、面积、交点、拐点的物理含义并结合题意深入挖掘隐含条件，灵活解决问题,探究点三动力学综合问题,传送带问题是最常见的动力学综合问题对此类问题的分析要特别注意以下几点：(1)涉及传送带的运动问题中加速度是对地加速度，而速度一定要分清楚是对地的还是对传送带的，在运动学公式(速度公式和位移公式)中出现的运动参量必须都是对地的；(2)把物体轻放(指物体对地初速为零)到匀速传动的传送带上后，到物体和传送带获得共同速度的时间内物体的对地位移等于传送带传动位移的二分之一；(3)对倾斜传送带问题一定要注意受力分析和转折点的确定，例如物体速度和传送带速

11、度相等时刻就是物体和传送带间摩擦力发生突变的时刻,2只有构成“物体组”的每一个物体都处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)，才能说“物体组”处于平衡状态，才能把“物体组”作为一个整体应用平衡条件来求解整体与外界的作用力如一个物体在斜面上匀速下滑，我们就可以说物体与斜面构成的“物体组”处于平衡状态；如果物体加速或减速下滑，则“物体组”不是处于平衡状态所以对物体组平衡状态的确定是准确应用整体法的前提,一物体自t0时开始做直线运动，其速度图线如图所示下列选项正确的是()A在06 s内，物体离出发点最远为30 mB在06 s内，物体经过的路程为40 mC在04 s内，物体的平均速率为7.5 m/sD在

12、56 s内，物体所受的合外力做负功,【解析】BC由速度图象可知，物体的运动情况为：02 s向正方向做匀加速直线运动，24 s做匀速直线运动，45 s做匀减速直线运动，5 s末速度减为零，56 s向负方向做匀加速直线运动因速度图线与t轴围成图形的面积表示物体发生的位移，所以可知物体在6 s内的路程为40 m，第5 s时物体离出发点最远，为35 m,04 s内的平均速率为 7.5 m/s，56 s物体做加速运动，动能增加，由动能定理知合外力做正功，综上分析BC选项正确,【备选理由】本题为典型的运动图象问题，通过本题进一步巩固学生分析图象问题的方法和技巧,专题三曲线运动,一、平抛运动如图131所示，

13、平抛运动可分解为水平方向的匀速运动与竖直方向的自由落体运动，物体所受的合外力为_，故产生的加速度为g.,重力,1速度：vxv0，vygt，v合速度方向：tan 2位移：xv0t，ygt2，合位移大小：s方向：tan 3下落时间：t初速度：v04以上规律可以推广到类平抛运动,二、匀速圆周运动1描述圆周运动的基本参量,2.同一转动物体上各点的角速度相等，皮带传动轮子边缘各点的线速度大小相等3匀速圆周运动的向心力由物体所受_提供，两者存在着下列关系：F合F向或F合，但变速圆周运动一般情况下不满足上述关系,合外力,三、竖直平面内的变速圆周运动中的临界条件1如图132所示，轻绳系一小球在竖直平面内做圆周

14、运动小球能到达最高点(刚好做圆周运动)的条件是小球在最高点时所受的重力恰好提供向心力，即：mg，这时的速度是做圆周运动的最小速度vmin我们可称此前情景为“线球模型”,2如图133所示，一轻杆系一小球在竖直平面内做圆周运动小球能到达最高点(刚好做圆周运动)的条件是小球在最高点处v0.我们分情况讨论：当v0时，杆对小球的支持力等于小球的重力；当0v时，杆对小球的支持力小于小球的重力；当v时，杆对小球的支持力等于零；当v时，杆对小球提供_我们可称此前情景为“杆球模型”,拉力,3由重力场与电场组成的复合场中的圆周运动如图134所示，要求细线拴着的小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则在最高点的速度至

15、少为多大？,此时小球受重力和电场力，平衡位置A偏离竖直位置角，在同一直径上另一点为B，物体受到的合力为F类比重力场中运动，相当于等效“重力加速度”g，A为“最低点”，B为“最高点”，故小球能在竖直平面内做完整的圆周运动的条件：小球通过B点时的速度vB,探究点一运动的合成与分解,运动的合成与分解是求解曲线运动的基本方法运动的合成与分解实质是对描述运动的物理参量(速度、加速度、位移)进行合成与分解合运动与分运动的关系：合运动是物体的实际运动，分运动是合运动的两个效果,例如，平抛运动是一个合运动，是水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动，所以平抛运动的位移为合位移、速度为合速度、加速度为

16、合加速度准确进行运动参量的合成与分解是解决平抛运动问题的关键，同时又要注意合运动与分运动的独立性、等时性等时性是高考命题间接给出时间关系的科学依据，所以及时利用等时性特点便成了一个解题诀窍,探究点二平抛与类平抛运动,1平抛运动的处理方法是将其分解为水平方向和竖直方向的两个分运动(1)水平方向：做匀速直线运动，vx v0，x v0t；(2)竖直方向：做自由落体运动，vygt，ygt2.2类平抛运动(如带电粒子在匀强电场中的偏转问题)的处理方法与平抛运动类似，可将类平抛运动分解为沿初速度v0方向(不一定水平)的匀速运动(vx v0，xv0t)和合力方向(合力大小恒定且与初速度v0方向垂直)的匀加速

17、运动(vyat，yat2)注意加速度方向不一定竖直向下，大小也不一定等于g.,【高考命题者说】本题考查考生的分析能力，涉及知识内容为平抛运动的基本规律，要求考生能够根据具体物理情境，灵活运用平抛运动规律分析解决问题，避免机械套用公式设小球抛出至与斜面接触时经历的时间为t，速度大小为 v，则水平分速度vxvsin，竖直分速度vyvcos.由抛体运动的规律，vygt，小球在竖直方向和水平方向通过的距离分别为ygt2和xvxt，两者之比 选项B正确,本题抽样统计难度为0.672，对物理得分在40分到70分的考生有较好的区分.7.8%的考生错选A,13%的考生错选B,11.5%的考生错选C项(引自教育

18、部考试中心2011高考理科试题分析第344页),探究点三圆周运动及其相关问题,匀速圆周运动是高考要求的另一个典型曲线运动形式对匀速圆周运动的分析应特别注意以下几点：(1)准确理解描述匀速圆周运动的参量，准确进行运动分析，找出其圆心和半径；(2)准确进行受力分析，明确向心力由谁提供；(3)应用牛顿第二定律建立动力学方程,专题四天体运动,一、开普勒三定律1第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于所有椭圆的一个焦点上2第二定律：对于每一颗行星而言，太阳和行星之间的连线在相等的时间内扫过的面积相等3第三定律：所有行星轨道半长轴的_与其公转周期的_的比值都相等,立方,平方,二、万有引力定律1

19、定律内容：自然界的一切物体都相互吸引，两个物体间的引力的大小，跟它们的质量乘积成正比，跟它们的_成反比2公式形式：F(G6.671011 Nm2/kg2)3适用条件：适用于相距很远，可视为质点的两物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中r指球心间距离,距离的平方,三、天体问题分析1一般情况下，我们将天体的运动简化为匀速圆周运动，且轨道平面的圆心与环绕星球的中心重合，天体运动的向心力由天体所受的万有引力提供：mv ma.2天体运动的模型(以人造地球卫星为例)当卫星稳定运行时，轨道半径r越大，则卫星环绕速v_、角速度_、运行周期T_、所受万有引力_、其向心加速度_；同一圆周轨道内

20、正常运行的所有卫星的速度、角速度、周期、向心加速度均相等,越小,越小,越大,越小,越小,3三种特殊卫星(1)近地卫星：沿半径约为地球半径的轨道运行的地球卫星其发射速度与环绕速度相等，均等于第一宇宙速度，v7.9 km/s.(2)同步卫星：运行时相对于地面静止，T24 h；同步卫星只有一个运行轨道，它一定位于赤道正上方，且距地面高度为h3.6104 km，运行时的速率v3.1 km/s.(3)极地卫星：指轨道经过地球南北极极点的卫星，侦察卫星和气象卫星一般是极地卫星,探究点一万有引力定律及其应用,(1)研究重力加速度g随离地面高度h的变化情况：物体的重力近似为地球对物体的引力，即mg所以重力加速

21、度g可见，g随h的增大而减小(2)求天体的质量和密度：通过某天体的卫星的运动周期T和轨道半径r就可以求出天体的质量M；通过某天体表面的重力加速度g和天体半径R也可以求出天体的质量M.求得天体质量自然就可以求天体密度,例1变式题D【解析】由近地卫星万有引力提供向心力可知(R为地球半径)，联立可得：解得地球的密度16.0103 kg/m3，而该行星的体积是地球的5倍，质量是地球的25倍，则该行星的平均密度2513.0104kg/m3，选项D正确,探究点二人造地球卫星,研究人造卫星运动时，我们进行了以下近似：地球是不动的，卫星以地球球心为圆心做匀速圆周运动；卫星只受地球的万有引力作用，这个引力提供人

22、造卫星环绕地球做圆周运动的向心力其动力学方程为：进而得到卫星的线速度、角速度、加速度、周期和轨道半径的关系：,【点评】(1)理解好同步卫星(通讯卫星)、近地卫星、极地卫星等概念，有助于准确理解题意；根据题意画出示意图有助于迅速找出题目中所隐含的几何关系(2)对于卫星变轨问题要特别注意以下结论的理解和应用：卫星由低空轨道进入高空轨道，需要进行两次点火(向着运动的反方向喷出气体)加速，进入高空轨道后其运行线速度、角速度、动能均减小，而轨道半径、引力势能、周期、总机械能均增大；卫星由高空轨道进入低空轨道的过程和变轨前后其运行参量变化规律与结论刚好相反,探究点三宇宙探测问题,双星和黑洞是宇宙探测问题中出现几率较高的两个话题1所谓“双星”是两颗相距较近，它们之间的万有引力对两者运动都有显著影响，而其他天体的作用力影响可以忽略的特殊天体系统它们之所以没有被强大的引力吸引到一起而保持距离L不变，是因为它们绕着共同“中心”以相同的角速度做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力,2“黑洞”是近代引力理论预言的一种特殊天体，它的密度巨大，以至于其脱离速度超过光速，因此任何物体都不能脱离它的束缚，即光子也不能射出已知物体从地球上的脱离速度(即第二宇宙速度)是v故一个质量为M的天体，若它是一个黑洞，则其半径R应有：,