考點(diǎn)1力和運(yùn)動(dòng)

1、PAGE PAGE 608年高三物理熱點(diǎn)專題考點(diǎn)1 力和運(yùn)動(dòng)命題趨勢(shì)力和運(yùn)動(dòng)是高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容，也是高考命題的熱點(diǎn)?？偨Y(jié)近年高考的命題趨勢(shì)，一是考力和運(yùn)動(dòng)的綜合題，重點(diǎn)考查綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，如為使物體變?yōu)槟骋贿\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)選擇怎樣的施力方案；二是聯(lián)系實(shí)際，以實(shí)際問(wèn)題為背景命題，如以交通、體育、人造衛(wèi)星、天體物理和日常生活等方面的問(wèn)題為背景，重點(diǎn)考查獲取并處理信息，去粗取精，把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成物理問(wèn)題的能力。知識(shí)概要豎直上拋運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)F0F與v0在同一直線上F與v0成一夾角勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)恒力FF=0勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)力牛頓運(yùn)動(dòng)定律變速直線運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)F的大小

2、與相對(duì)于平衡位置的位移成正比，方向與位移相反F的大小不變，方向總與速度垂直F的方向始終與v0在同一直線上變力F物體怎么運(yùn)動(dòng)，取決于它的初始狀態(tài)和受力情況。牛頓運(yùn)動(dòng)定律揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，關(guān)系如下表所示：力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因，反過(guò)來(lái)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變反映出物體的受力情況。從物體的受力情況去推斷物體運(yùn)動(dòng)情況；或從物體運(yùn)動(dòng)情況去推斷物體的受力情況是動(dòng)力學(xué)的兩大基本問(wèn)題。處理動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般思路和步驟是：領(lǐng)會(huì)問(wèn)題的情景，在問(wèn)題給出的信息中，提取有用信息，構(gòu)建出正確的物理模型；合理選擇研究對(duì)象；分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況；正確建立坐標(biāo)系；運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律列式求解。在分析具體問(wèn)

3、題時(shí)，要根據(jù)具體情況靈活運(yùn)用隔離法和整體法，要善于捕捉隱含條件，要重視臨界狀態(tài)分析。點(diǎn)撥解疑【例題1】 舉重運(yùn)動(dòng)是力量和技巧充分結(jié)合的體育項(xiàng)目。就“抓舉”而言，其技術(shù)動(dòng)作可分為預(yù)備、提杠鈴、發(fā)力、下蹲支撐、起立、放下杠鈴等六個(gè)步驟，圖1所示照片表示了其中的幾個(gè)狀態(tài)。現(xiàn)測(cè)得輪子在照片中的直徑為1.0cm。已知運(yùn)動(dòng)員所舉杠鈴的直徑是45cm，質(zhì)量為150kg，運(yùn)動(dòng)員從發(fā)力到支撐歷時(shí)0.8s，試估測(cè)該過(guò)程中杠鈴被舉起的高度，估算這個(gè)過(guò)程中杠鈴向上運(yùn)動(dòng)的最大速度；若將運(yùn)動(dòng)員發(fā)力時(shí)的作用力簡(jiǎn)化成恒力，則該恒力有多大？【點(diǎn)撥解疑】題目描述的舉重的實(shí)際情景，要把它理想化為典型的物理情景。抓舉中，舉起杠鈴是分

4、兩個(gè)階段完成的，從發(fā)力到支撐是第一階段，舉起一部分高度。該過(guò)程中，先對(duì)杠鈴施加一個(gè)力（發(fā)力），使杠鈴作加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)杠鈴有一定速度后，人下蹲、翻腕，實(shí)現(xiàn)支撐，在人下蹲、翻腕時(shí)，可以認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴沒(méi)有提升的作用力，這段時(shí)間杠鈴是憑借這已經(jīng)獲得的速度在減速上升，最好的動(dòng)作配合是，杠鈴減速上升，人下蹲，當(dāng)杠鈴的速度減為零時(shí)，人的相關(guān)部位恰好到達(dá)杠鈴的下方完成支撐的動(dòng)作。因此從發(fā)力到支撐的0.8s內(nèi)，杠鈴先作加速運(yùn)動(dòng)（當(dāng)作勻加速），然后作減速運(yùn)動(dòng)到速度為零（視為勻減速），這就是杠鈴運(yùn)動(dòng)的物理模型。根據(jù)輪子的實(shí)際直徑0.45m和它在照片中的直徑1.0cm，可以推算出照片縮小的比例，在照片上用尺量出從發(fā)力

5、到支撐，杠鈴上升的距離h=1.3cm，按此比例可算得實(shí)際上升的高度為h=0.59m。設(shè)杠鈴在該過(guò)程中的最大速度為，有，得減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間應(yīng)為加速運(yùn)動(dòng)的位移：又 解得 根據(jù)牛頓第二定律，有 解得 評(píng)注：該題中，將舉重的實(shí)際情景抽象成物理模型，是解題的關(guān)鍵，這種抽象也是解所有實(shí)際問(wèn)題的關(guān)鍵。這里，首先應(yīng)細(xì)致分析實(shí)際過(guò)程，有了大致認(rèn)識(shí)后，再做出某些簡(jiǎn)化，這樣就能轉(zhuǎn)化成典型的物理問(wèn)題。比如該題中，認(rèn)為發(fā)力時(shí)運(yùn)動(dòng)員提升的力是恒力，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員下蹲、翻腕時(shí)，對(duì)杠鈴無(wú)任何作用，認(rèn)為杠鈴速度減為零時(shí)，恰好完全支撐，而且認(rèn)為杠鈴的整個(gè)運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)?！纠}2】 （2000年全國(guó)卷）如圖2所示為一空間探測(cè)器的示意圖，

6、P1、P2、P3、P4是四個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，P1、P3的連線與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)開動(dòng)時(shí)，都能向探測(cè)器提供推力，但不會(huì)使探測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)。開始時(shí)，探測(cè)器以恒定的速率v0向x方向平動(dòng)，要使探測(cè)器改為向正x偏負(fù)y60方向以原速率v0平動(dòng)，則可A先開動(dòng)P1適當(dāng)時(shí)間，再開動(dòng)P4適當(dāng)時(shí)間B先開動(dòng)P3適當(dāng)時(shí)間，再開動(dòng)P2適當(dāng)時(shí)間C開動(dòng)P4適當(dāng)時(shí)間D先開動(dòng)P3適當(dāng)時(shí)間，再開動(dòng)P4適當(dāng)時(shí)間 【點(diǎn)撥解疑】 該題實(shí)際上是要校正探測(cè)器的飛行狀態(tài)，這在航天活動(dòng)中，是很常見的工作，因?yàn)檫@也是很有意義的一道題。最后要達(dá)到的狀態(tài)是向正x偏負(fù)y60方向平動(dòng)，速率仍為v0。如圖3所示，這個(gè)運(yùn)

7、動(dòng)可分解為速率為v0cos60的沿正x方向的平動(dòng)和速率為v0sin60的沿負(fù)y方向的平動(dòng)，與原狀態(tài)相比，我們應(yīng)使正x方向的速率減小，負(fù)y方向的速率增大。因此應(yīng)開動(dòng)P1以施加一負(fù)x方向的反沖力來(lái)減小正x方向的速率；然后開動(dòng)P4以施加一負(fù)y方向的反沖力來(lái)產(chǎn)生負(fù)y方向的速率。所以選項(xiàng)A正確。評(píng)注：建立坐標(biāo)系，在兩個(gè)坐標(biāo)軸的方向上分別應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，是研究動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的常用方法。該題一入手，就在沿坐標(biāo)軸的兩個(gè)方向上對(duì)兩個(gè)狀態(tài)進(jìn)行比較，很快就使問(wèn)題變得清晰。因此要熟練掌握這種分析方法?！纠}3】 （2000年全國(guó)卷）2000年1月26日我國(guó)發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點(diǎn)位置與東經(jīng)98的經(jīng)線在同一平面內(nèi)，若把

8、甘肅省嘉峪關(guān)處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)98和北緯，已知地球半徑R，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面重力加速度為g（視為常量）和光速c。試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號(hào)傳到嘉峪關(guān)處的接收站所需的時(shí)間（要求用題給的已知量的符號(hào)表示）?！军c(diǎn)撥解疑】 同步衛(wèi)星必定在地球的赤道平面上，衛(wèi)星、地球和其上的嘉峪關(guān)的相對(duì)位置如圖4所示，由圖可知，如果能求出同步衛(wèi)星的軌道半徑r，那么再利用地球半徑R和緯度就可以求出衛(wèi)星與嘉峪關(guān)的距離L，即可求得信號(hào)的傳播時(shí)間。對(duì)于同步衛(wèi)星，根據(jù)牛頓第二定律，有： 其中 又 即由以上幾式解得：由余弦定理得微波信號(hào)傳到嘉峪關(guān)處的接收站所需的時(shí)間為評(píng)注：選擇恰當(dāng)?shù)慕嵌龋瑢㈩}目描述的情況用示意圖

9、表示出來(lái)，可以是情景變得更加清晰，有利于分析和思考，要養(yǎng)成這種良好的解題習(xí)慣。在解答天體運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí)，根據(jù)得到這一關(guān)系是經(jīng)常使用的。針對(duì)訓(xùn)練1手提一根不計(jì)質(zhì)量的、下端掛有物體的彈簧上端，豎直向上作加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)后的極短時(shí)間內(nèi)，物體將（ ）A立即處于靜止?fàn)顟B(tài)B向上作加速運(yùn)動(dòng)C向上作勻速運(yùn)動(dòng)D向上作減速運(yùn)動(dòng)2（1991年高考上海卷）如圖5所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A運(yùn)動(dòng)到B，這時(shí)突然使他所受力反向，大小不變，即由F變?yōu)?F。在此力作用下，物體以后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A物體可能沿曲線Ba運(yùn)動(dòng)B物體可能沿直線Bb運(yùn)動(dòng)C物體可能沿曲線Bc運(yùn)動(dòng)D物體可能沿原曲線由B返回3

10、汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)，可以明顯的看出滑動(dòng)的痕跡，即常說(shuō)的剎車線，由剎車線長(zhǎng)短可以得知汽車剎車前的速度大小，因此剎車線的長(zhǎng)度是分析交通事故的一個(gè)重要依據(jù)。若汽車輪胎跟地面的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.7，剎車線長(zhǎng)14m，則可治汽車在緊急剎車前的速度的大小是 m/s。4空間探測(cè)器從某一星球表面豎直升空。已知探測(cè)器質(zhì)量為1500Kg，發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)力為恒力。探測(cè)器升空后發(fā)動(dòng)機(jī)因故障突然關(guān)閉，圖6是探測(cè)器從升空到落回星球表面的速度隨時(shí)間變化的圖線，則由圖象可判斷該探測(cè)器在星球表面達(dá)到的最大高度Hm為多少m？發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力F為多少N？5中子星是恒星演化過(guò)程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中子星

11、，觀測(cè)到它的自轉(zhuǎn)周期為T=s。問(wèn)該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計(jì)算時(shí)星體可視為均勻球體。(引力常數(shù)G=6.6710m/kg.s)6（1998年全國(guó)卷）宇航員站在某一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一小球。經(jīng)過(guò)時(shí)間t，小球落到星球表面，測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)。若拋出時(shí)的初速度增大到2倍，則拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)。已知兩落地點(diǎn)在同一水平面上，該星球的半徑為R，萬(wàn)有引力常數(shù)為G。求該星球的質(zhì)量M。參考答案1B2C3144Hm=480m F= 11250 N5解析：設(shè)想中子星赤道處一小塊物質(zhì)，只有當(dāng)它受到的萬(wàn)有引力大于或等于它隨星體所需的向心力時(shí)，中子星才不會(huì)瓦解。設(shè)中子星的密度為，質(zhì)量為M ，半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，位于赤道處的小物塊質(zhì)量為m，則有 由以上各式得，代入數(shù)據(jù)解得：。評(píng)注：在應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解題時(shí)，經(jīng)常需要像本題一樣先假設(shè)某處存在一個(gè)物體再分析求解是應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解題慣用的一種方法。6解析：設(shè)拋出點(diǎn)的高度為h，第一次平拋的水平射程為x，則有x+y=L （1）由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)