高中物理力學(xué)專(zhuān)題分析

1、適用于高考力學(xué)基礎(chǔ)鞏固和綜合型提升，總結(jié)方法，歸納解題！高中物理力學(xué)分析專(zhuān)題一、教學(xué)目標(biāo)正確分析物體的受力情況，作出物體的受力示意圖。二、重點(diǎn)與難點(diǎn)分析力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系模型；一個(gè)力不漏，一個(gè)力不多，一個(gè)力方向不錯(cuò)。三、專(zhuān)題引解1、正確地受力分析明確考察對(duì)象，并把它從周?chē)渌矬w中隔離出來(lái)，單獨(dú)畫(huà)出“隔離體”圖形。仔細(xì)分析考察對(duì)象除了受重力作用以外，還受到幾個(gè)彈力和幾個(gè)摩擦力的作用。沿順時(shí)針?lè)较蛞来螌?duì)每個(gè)接觸面和連接點(diǎn)作分析。畫(huà)出完整的受力圖：要注意，只考察對(duì)象所受外力，決不能同時(shí)畫(huà)上它施于其他物體的作用力。2、專(zhuān)題1、畫(huà)出圖中 a 物體的受力分析圖，已知a 靜止且各接觸面光滑。（彈力）afaaa

2、2、放在斜面上相對(duì)斜面靜止?fàn)顟B(tài)的磚， 受幾個(gè)力的作用？請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出并說(shuō)明各力施力物體。【答案】：nfg適用于高考力學(xué)基礎(chǔ)鞏固和綜合型提升，總結(jié)方法，歸納解題！由于物體受到重力，所以在斜面上產(chǎn)生了兩種作用效果，一是沿斜面下滑的效果，二是壓緊斜面的效果，從而使兩接觸面間有了彈力和摩擦力?！疽辍浚寒?dāng)物體沿斜面向上活動(dòng)時(shí)，受力情況有無(wú)變化？（物體受力隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同而有可能不同，所以具體情況具體分析）vnfg3、如圖所示，分別放在粗糙的水平面上和斜面上的磚 a 和 b 都處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么磚 a 和 b 都受到靜摩擦力的作用嗎？如果受到靜摩擦力的作用， 請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出磚受到的靜摩擦力。 （整體隔離法）

3、fab【答案】：f3（b 對(duì) a 的摩擦力）af（地面對(duì) b 的摩擦力） f1bf2（a 對(duì) b 的摩擦力）【分析】：第一步，先把 ab看作一個(gè)整體。則根據(jù)二力平衡可知整體除了受到力 f 還必須有一個(gè)摩擦力和 f 平衡，所以地面對(duì)整體的摩擦力作用在 b 表面上且大小等于 f。第二步，再把 ab隔離逐個(gè)分析。根據(jù)二力平衡同理可知 ab所受的摩擦力大小。練習(xí)：如圖所示，各圖中，物體總重力為g，請(qǐng)分析磚與墻及磚與磚的各接觸面間是否有摩適用于高考力學(xué)基礎(chǔ)鞏固和綜合型提升，總結(jié)方法，歸納解題！擦力存在？如有大小是多少？四、力學(xué)模型及方法1連接體模型是指運(yùn)動(dòng)中幾個(gè)物體疊放在一起、或并排在一起、或用細(xì)繩、細(xì)

4、桿聯(lián)系在一起的物體組。解決這類(lèi)問(wèn)題的基本方法是整體法 和隔離法。整體法 是指連接體內(nèi)的物體間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí), 可以把物體組作為整體，對(duì)整體用牛二定律列方程隔離法 是指在需要求連接體內(nèi)各部分間的相互作用( 如求相互間的壓力或相互間的摩擦力等) 時(shí)，把某物體從連接體中隔離出來(lái)進(jìn)行分析的方法。f12f1f2bafmma b2 斜面模型（搞清物體對(duì)斜面壓力為零的臨界條件）斜面固定：物體在斜面上情況由傾角和摩擦因素決定=tg物體沿斜面勻速下滑或靜止 tg物體靜止于斜面 v b= 2gr55所以 ab桿對(duì) b 做正功， ab桿對(duì) a 做負(fù)功若 v0gr，運(yùn)動(dòng)情況為先平拋，繩拉直沿繩方向的速度消失即是有能量損

5、失，繩拉緊后沿圓周下落機(jī)械能守恒。而不能夠整個(gè)過(guò)程用機(jī)械能守恒。求水平初速及最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力？換為繩時(shí) : 先自由落體 , 在繩瞬間拉緊 ( 沿繩方向的速度消失) 有能量損失 ( 即 v1 突然消失 ), 再 v2 下擺機(jī)械能守恒例：擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向30的位置由靜釋放，設(shè)繩子為理想輕繩，求：小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn) a 時(shí)繩子受到的拉力是多少？4超重失重模型系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度( 或此方向的分量ay )向上超重 ( 加速向上或減速向下)f=m(g+a) ；向下失重 ( 加速向下或減速上升)f=m(g-a)難點(diǎn)：一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)重心的運(yùn)動(dòng)1 到 2 到 3 過(guò)程

6、中 (1 、3 除外 ) 超重狀態(tài)繩剪斷后臺(tái)稱示數(shù)系統(tǒng)重心向下加速斜面對(duì)地面的壓力?地面對(duì)斜面摩擦力?導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運(yùn)動(dòng)？鐵木球的運(yùn)動(dòng)用同體積的水去補(bǔ)充fam圖 95碰撞模型 ：特點(diǎn)，動(dòng)量守恒；碰后的動(dòng)能不可能比碰前大；對(duì)追及碰撞，碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。彈性碰撞： m1v1+m2v2=m 1 v 1m 2 v 2(1)1 mv 121 mv 221 mv222 212(2 )12mv 2一動(dòng)一靜且二球質(zhì)量相等的彈性正碰：速度交換大碰小一起向前；質(zhì)量相等，速度交換；小碰大，向后返。一動(dòng)一靜的完全非彈性碰撞（子彈打擊木塊模型）mv+0=(m+m)v121m)v2+emv 0

7、 =(m損022e 損 =1mv 02 一 1(mm)v 2 =mm v02m1 mv02mek 0222(m m)(m m) 2mm適用于高考力學(xué)基礎(chǔ)鞏固和綜合型提升，總結(jié)方法，歸納解題！e 損 可用于克服相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能e 損 =fd 相 =mg d 相= 1mv 02 一 1(m m)v 222vl1v02smvav0v0abab“碰撞過(guò)程”中四個(gè)有用推論彈性碰撞除了遵從動(dòng)量守恒定律外，還具備：碰前、碰后系統(tǒng)的總動(dòng)能相等的特征，設(shè)兩物體質(zhì)量分別為m1 、m2，碰撞前速度分別為1 、 2，碰撞后速度分別為u1、 u2 ，即有：m1 1+m2 2=m1u1+m1u21 m11

8、2+ 1 m22 2= 1 m1u1 2+ 1 m1 u2 22222碰后的速度 u1 和 u2 表示為： u 1= m1m212m22 +m1m2m1 m2u2=2m1 1+ m2m1 2m1 m2m1m2推論一： 如對(duì)彈性碰撞的速度表達(dá)式進(jìn)行分析，還會(huì)發(fā)現(xiàn)：彈性碰撞前、后，碰撞雙方的相對(duì)速度大小相等，即 ： u 2u1= 1 2推論二： 如對(duì)彈性碰撞的速度表達(dá)式進(jìn)一步探討，當(dāng)m1=m2 時(shí)，代入上式得：u1 v2 ,u2 v1 。即當(dāng)質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰時(shí)，速度互換。推論三： 完全非彈性碰撞碰撞雙方碰后的速度相等的特征，即：u 1 =u2由此即可把完全非彈性碰撞后的速度u 和 u表

9、為：u=u =m11m221212m1m2例 3：證明：完全非彈性碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失最大。證明：碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失表為：12+121212 e= m1mmumu12221122222由動(dòng)量守恒的表達(dá)式中得：u 2= 1(m1 1+m2 2m1u1)m2代入上式可將機(jī)械能的損失e表為 u1 的函數(shù)為：m1 (m1m2 ) 2m1 (m1 1m2 2 )121m21+m)2 e=uu +(m+2) ( m 2m21m211121122222m2這是一個(gè)二次項(xiàng)系數(shù)小于零的二次三項(xiàng)式，顯然：當(dāng)um1 1m22時(shí)，=u =12m1m2即當(dāng)碰撞是完全非彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能的損失達(dá)到最大值適用于高考力

10、學(xué)基礎(chǔ)鞏固和綜合型提升，總結(jié)方法，歸納解題！12 12(m1 1m2 2 ) 2 em= m1 1+ m2 22( m1m2 )22推論四： 碰撞過(guò)程中除受到動(dòng)量守恒以及能量不會(huì)增加等因素的制約外，還受到運(yùn)動(dòng)的合理性要求的制約，比如，某物體向右運(yùn)動(dòng)，被后面物體追及而發(fā)生碰撞，被碰物體運(yùn)動(dòng)速度只會(huì)增大而不應(yīng)該減小并且肯定大于或者等于（不小于）碰撞物體的碰后速度。6人船模型 ：一個(gè)原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，在此方向遵從動(dòng)量守恒： mv=mv ms=ms s+s=ds=mm/l md m/m=lmm載人氣球原靜止于高 h 的高空， 氣球質(zhì)量為 m，人的質(zhì)量為 m若人沿繩梯

11、滑至地面，則繩梯至少為多長(zhǎng)？mo2s1smr20m7彈簧振子模型 ： f=-kx （ x、f、a、v、a、 t、f 、e 、e豎直型kp等量的變化規(guī)律）水平型8單擺模型 ：t=2l（類(lèi)單擺）利用單擺測(cè)重力加速度g9波動(dòng)模型：特點(diǎn) : 傳播的是振動(dòng)形式和能量, 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)并不隨波遷移。各質(zhì)點(diǎn)都作受迫振動(dòng)，起振方向與振源的起振方向相同，離源近的點(diǎn)先振動(dòng)，沒(méi)波傳播方向上兩點(diǎn)的起振時(shí)間差=波在這段距離內(nèi)傳播的時(shí)間波源振幾個(gè)周期波就向外傳幾個(gè)波長(zhǎng)。波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì), 頻率不改變 ,波速 v=s/t=/t=f波速與振動(dòng)速度的區(qū)別波動(dòng)與振動(dòng)的區(qū)別：波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向

12、（同側(cè)法 ）知波速和波形畫(huà)經(jīng)過(guò)t 后的波形（ 特殊點(diǎn)畫(huà)法和去整留零法）物理解題方法：如整體法、假設(shè)法、極限法、逆向思維法、物理模型法、等效法、物理圖像法等模型法常常有下面三種情況（ 1）物理對(duì)象模型：用來(lái)代替由具體物質(zhì)組成的、代表研究對(duì)象的實(shí)體系統(tǒng)，稱為對(duì)象模型（也可稱為概念模型），即把研究的對(duì)象的本身理想化常見(jiàn)的如“力學(xué)”中有質(zhì)點(diǎn)、剛體、杠桿、輕質(zhì)彈簧、單擺、彈簧振子、彈性體、絕熱物質(zhì)等；（ 2）條件模型：把研究對(duì)象所處的外部條件理想化，排除外部條件中干擾研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)變化的次要因素，突出外部條件的本質(zhì)特征或最主要的方面，從而建立的物理模型稱為條件模型（ 3）過(guò)程模型：把具體過(guò)理過(guò)程純粹化、理

13、想化后抽象出來(lái)的一種物理過(guò)程，稱過(guò)程模型其它的碰撞模型：abc12av0cab適用于高考力學(xué)基礎(chǔ)鞏固和綜合型提升，總結(jié)方法，歸納解題！力計(jì)算題專(zhuān)題訓(xùn)練1（ 15 分）一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個(gè)小球a 和 b（中央有孔），a、b間由細(xì)繩連接著，它們處于如圖中所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。此情況下，b 球與環(huán)中心o處于同一水平面上，ab 間0的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成30 夾角。已知b 球的質(zhì)量為m，求：（ 1）細(xì)繩對(duì) b 球的拉力和 a球的質(zhì)量；（ 2）若剪斷細(xì)繩瞬間 a 球的加速度；（ 3）剪斷細(xì)繩后， b 球第一次過(guò)圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)圓環(huán)的作用力（ 15 分）（ 1）對(duì) b 球

14、，受力分析如圖所示。t sin 300mgt2mg ( 1分 )對(duì) a 球，受力分析如圖所示。在水平方向t cos300n a sin 300 ( 1分 )在豎直方向： n a cos30 0ma gt sin 300 ( 2分)由以上方程解得：m a2m( 1分 )（ 2）剪斷細(xì)繩瞬間，對(duì)a 球： f合ma g sin 30 0ma a( 2 分)ag / 2( 2分 )(3)設(shè) b 球第一次過(guò)圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，壓力為 n，圓環(huán)半徑為 r.則：mgr1 mv2( 2分 )nmgm v2( 2分)2r聯(lián)解得： n 3mg( 1分 )由牛頓第三定律得b 球?qū)A環(huán)的壓力n/ n 3mg 方向

15、豎直向下( 1分)2.（ 20 分）如圖甲所示， 一質(zhì)量為2 . 0kg 的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20 。從 t= 0時(shí)刻起，物體受到水平方向的力f 的作用而開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，8s內(nèi) f 隨時(shí)間 t變化的規(guī)律如圖乙所示。求：（ g 取 10m / s2）（ 1） 4s 末物體速度的大??；（ 2）在圖丙的坐標(biāo)系中畫(huà)出物體在8s 內(nèi)的 v- t 圖象；（要求計(jì)算出相應(yīng)數(shù)值）（ 3）在 8s 內(nèi)水平力 f 所做的功。（ 20分）解：（ 1）（ 6分）物體 受到水平力和摩擦力f的作用，由 靜f止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng) ，設(shè)加速度為 a1，4s末速度為 v1，由 牛頓第二定律：

16、f 1- mg = ma1（ 2分）a 1 = 3m/s 2（ 2分 ）v1 = at 1 = 12m/s（2分）（ 2）（ 8 分）由圖知，4-5s 內(nèi)物體受到水平力f 的大小不變，方向改變，設(shè)加速度為a2， 5s 末速度為 v222a2= -7m/ s2（ 2分）-(f+mg) = mav2= v1 + a 2t 2 = 5m/s（ 2 分）a ，速度為 v由圖知， 5-8s 內(nèi)物體只受摩擦力f 的作用，設(shè)加速度為33=3a3= -2m/ s2（1 分）- mgma適用于高考力學(xué)基礎(chǔ)鞏固和綜合型提升，總結(jié)方法，歸納解題！t 3= -v2=2.5s在 t = 7.5s時(shí)物體停止運(yùn)動(dòng)，v3=0

17、（ 1a3分）物體運(yùn)動(dòng)的 v-t圖象如圖所示（2 分）（ 3）（ 6 分）由 v- t圖可知（或計(jì)算得出）0-4s內(nèi)s1= 24m（ 1 分）4-5s 內(nèi)s2= 8.5 m（ 1 分）水平力 f 做功w = f s -f s（2 分）f1 12 2解得：w =155j（ 2 分）f3（ 20分）如圖所示，光滑水平地面上停著一輛平板車(chē)，其質(zhì)量為 2m ，長(zhǎng)為 l，車(chē)右端（ a 點(diǎn)）有一塊靜止的質(zhì)量為m 的小金屬塊金屬塊與車(chē)間有摩擦，與中點(diǎn)c為界， ac 段與 cb段動(dòng)摩擦因數(shù)不同現(xiàn)給車(chē)施加一個(gè)向右的水平恒力，使車(chē)向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)金屬塊在車(chē)上開(kāi)始滑動(dòng)，當(dāng)金屬塊滑到中點(diǎn)c 時(shí)，即撤去這個(gè)力已知撤去力的瞬間，金屬塊的速度為v0 ，車(chē)的速度為 2v ，最后金屬塊恰停在車(chē)的左端（b 點(diǎn)）。如果金屬塊c與 車(chē)0ba的 ac段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1 ，與 cb段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為f2 ，求1 與2 的比值l（ 20 分）由于金屬塊和車(chē)的初速度均為零，且經(jīng)過(guò)相等時(shí)間 加速后車(chē)速