2021屆高考物理二輪復(fù)習專題八第1講1力與物體的運動學案

1、- 1 -力與物體的運動力與物體的運動臨考必背一、靜力學1物體平衡的條件f合0 或fx合0，fy合0。2三個共點力平衡，則任意兩個力的合力與第三個力大小相等，方向相反，多個共點力平衡時也有類似的特點。3兩個分力f1和f2的合力為f，若已知合力(或一個分力)的大小和方向，又知另一個分力(或合力)的方向，則第三個力與已知方向不知大小的那個力垂直時有最小值(如圖所示)。二、動力學1.勻變速直線運動的六個公式速度公式：vv0at。位移公式：xv0t12at2。速度與位移關(guān)系公式：v2v202ax。位移與平均速度關(guān)系公式：xvtv0v2t。勻變速直線運動的平均速度：vvt2v0v2x1x22t。勻變速直

2、線運動中間時刻、中間位置的速度：vt2vv0v2，vx2v20v22，且vx2vt2。2.初速度為零的勻加速直線運動(或末速度為零的勻減速直線運動)的常用比例(1)時間等分(t)：1t末、2t末、3t末、nt末的速度之比v1v2v3vn123n。第 1 個t內(nèi)、第 2 個t內(nèi)、第 3 個t內(nèi)、第n個t內(nèi)的位移之比x1x2x3xn135(2n1)。連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差xat2，進一步有xmxn(mn)at2，此結(jié)論常用于求加速度。(2)位移等分(x)：通過第 1 個x、第 2 個x、第 3 個x、第n個x所用時間之比- 2 -t1t2t3tn1( 21)( 3 2)(nn1)。3豎直上拋運動的

3、時間t上t下vg2hg，同一位置速度大小v上v下。4“剎車陷阱”，應(yīng)先求滑行至速度為零即停止的時間t0，如果題干中的時間t大于t0，用v202ax或xv0t02求滑行距離；若t小于t0時，用xv0t12at2求滑行距離。5牛頓運動定律(1)牛頓第一定律和慣性：一切物體總保持原來的靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)叫作慣性。質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關(guān)。(2)牛頓第二定律：f合mafx合max，fy合may。(3)牛頓第三定律：作用力和反作用力總是等大反向，同生同滅，同直線，作用在不同物體上。注意：作用力和反作用力與一對平衡力的比較。6動力學的四個二級結(jié)論(1)沿如

4、圖所示光滑斜面下滑的物體：(2)如圖所示，一起做加速運動的物體，若力是作用于m1上的，則m1和m2的相互作用力為fnm2fm1m2，與有無摩擦無關(guān)，在平面、斜面、豎直方向上都一樣。(3)下面幾種物理模型，在臨界情況下，agtan(如圖所示)。(4)下列各模型中，速度最大時合力為零，速度為零時，加速度最大。- 3 -三、曲線運動1小船過河問題(1)當船速大于水速時船頭的方向垂直于水流的方向，則小船過河所用時間最短，tdv船。合速度垂直于河岸時，航程s最短，sd。(2)當船速小于水速時船頭的方向垂直于水流的方向時，所用時間最短，tdv船。合速度不可能垂直于河岸，最短航程sdv水v船(如圖所示)。2

5、繩(桿)端速度分解(如圖所示)：沿繩(或桿)方向的速度分量大小相等。- 4 -3.平拋運動的規(guī)律(1)位移關(guān)系水平位移xv0t豎直位移y12gt2合位移的大小sx2y2，合位移的方向 tanyx。如圖所示。(2)速度關(guān)系水平速度vxv0，豎直速度vygt，合速度的大小vv2xv2y，合速度的方向 tanvyvx。(3)重要推論速度偏角與位移偏角的關(guān)系為 tan2tan。末速度反向延長線交于水平位移的中點(好像從中點射出)。4勻速圓周運動的規(guī)律(1)v、t、f及半徑的關(guān)系：t1f，2t2f，v2tr2frr。(2)向心加速度大?。篴v2r2r42f2r42t2r。(3)向心力大?。篺mamv2r

6、m2rm42t2r4m2f2r。5兩種典型轉(zhuǎn)動裝置(1)同軸轉(zhuǎn)動：角速度相等。(2)皮帶(或齒輪)相連：線速度大小相等。- 5 -6豎直軌道圓周運動的兩種模型(1)“繩”模型：最高點臨界條件v臨gr。(2)“桿”模型：最高點臨界條件vmin0。7萬有引力及天體勻速圓周運動(1)重力和萬有引力的關(guān)系在赤道上，有g(shù)mmr2mgmr2mr42t2。在兩極時，有g(shù)mmr2mg。不考慮自轉(zhuǎn)的重力加速度：某星球表面處(即距球心r)ggmr2；距離該星球表面h處(即距球心rh處)ggmr2gm（rh）2。(2)衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系衛(wèi)星運行關(guān)系式：gmmr2mv2rm2rm42t2rmam

7、g。結(jié)論由gmmr2mv2r，得vgmrm2r，得gmr3m42t2r，得t42r3gm軌道越高環(huán)繞越慢衛(wèi)星由近地點到遠地點，萬有引力做負功。8估算中心天體質(zhì)量和密度的兩條思路(1)利用天體表面的重力加速度和天體半徑估算由gmmr2mg得mgr2g，再由mv，v43r3得3g4gr。(2)已知天體做勻速圓周運動的軌道半徑和周期，由gmmr2m42t2r得m42r3gt2，再結(jié)合mv，v43r3得3r3gt2r3天體表面3gt2。9第一宇宙速度(1)第一宇宙速度v1grgmr7.9 km/s 是人造衛(wèi)星沿地面切線的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大環(huán)繞速度。- 6 -(2)地表附近

8、的人造衛(wèi)星：rr6.4106m，若v運v1，則最短運行周期t2rg84.7分鐘。(3)地球同步衛(wèi)星t24 小時，h5.6r，v3.1 km/s。(4)重要變換式：gmgr2(r為地球半徑)，gm星g星r2星(r星為星球半徑)。10衛(wèi)星變軌(1)當衛(wèi)星的速度突然增大時，gmmr2mv2r， 即萬有引力大于所需要的向心力， 衛(wèi)星將做近心運動，當衛(wèi)星進入新的軌道穩(wěn)定運行時其運行速度比原軌道時增大。(3)航天器在不同軌道上運行時機械能不同，軌道半徑越大，機械能越大。(4)航天器經(jīng)過不同軌道相交的同一點時加速度相等，外軌道的速度大于內(nèi)軌道的速度。(5)同一軌道對接，應(yīng)先減速到低軌再加速回高軌，實現(xiàn)與目標

9、航天器對接。11雙星模型(1)“向心力等大反向”兩顆行星做勻速圓周運動的向心力由它們之間的萬有引力提供，故f1f2，且方向相反，分別作用在兩顆行星上，是一對作用力和反作用力。(2)“周期、角速度相同”兩顆行星做勻速圓周運動的周期、角速度相等。(3)“半徑反比”圓心在兩顆行星的連線上，且r1r2l(如圖所示)，兩顆行星做勻速圓周運動的半徑與行星的質(zhì)量成反比。(4)關(guān)系式：gm1m2l2m12r1m22(lr1)。臨考必練1如圖所示，教室內(nèi)的講臺放在水平地面上，講臺上放置一個整理箱。某同學在衛(wèi)生清掃時，站在講臺上用斜向左上方的力拉整理箱，三者均保持靜止。講臺和同學的質(zhì)量均為m，整理箱的質(zhì)量為 0.

10、2m，重力加速度為g。下列說法正確的是()- 7 -a該同學對講臺的壓力大小為mgb講臺對地面的壓力大小為 2.2mgc整理箱受到的摩擦力的方向水平向左d地面對講臺的摩擦力的方向水平向左解析：同學在衛(wèi)生清掃時，站在講臺上用斜向左上方的力拉整理箱，整理箱對人的拉力斜向右下方，所以該同學對講臺的壓力大小大于mg，故 a 錯誤；以人、整理箱和講臺整體為對象，受到地面的支持力和重力，二力平衡，講臺對地面的壓力大小為三者總重力，fnmgmg0.2mg2.2mg，地面對講臺沒有摩擦力，故 b 正確，d 錯誤；同學在衛(wèi)生清掃時，站在講臺上用斜向左上方的力拉整理箱，整理箱受到的摩擦力的方向水平向右，故 c 錯

11、誤。答案：b2一輛汽車在平直公路上做剎車實驗，t0 時刻起運動過程的位移與速度的關(guān)系為x100.1v2(各物理量均采用國際單位)。下列分析正確的是()a上述過程的加速度大小為 0.2 m/s2b剎車過程持續(xù)的時間為 2 sct0 時刻的速度為 5 m/sd剎車過程的位移為 5 m解析： 根據(jù)速度位移公式有xv2v202av202av22a， 對應(yīng)題中關(guān)系式中的系數(shù)可得v202a10 m，12a0.1 m1s2，解得加速度a5 m/s2，t0 時刻的速度v010 m/s，故剎車持續(xù)時間t0v0a2 s，剎車過程中的位移x0v202a10 m，b 正確。答案：b3從地面上以初速度v0豎直上拋一個小

12、球，已知小球在運動過程中所受空氣阻力與速度大小成正比，則小球從拋出到落回地面的過程中，以下其速度與時間關(guān)系的圖像正確的是()- 8 -解析：物體上升過程中mgkvma上，則隨速度的減小，加速度減?。晃矬w下降過程中mgkvma下，則隨速度的增加，加速度減小。因vt圖像的斜率等于加速度，可知圖像 d 符合題意。答案：d4.如圖所示，在物體做平拋運動的軌跡上取水平距離s相等的三點a、b、c，量得s0.2m；又量出它們之間的豎直方向的距離分別為h10.1 m，h20.2 m，g取 10 m/s2。利用這些數(shù)據(jù)，可得()a物體從a到b的時間小于從b到c的時間b若tabtbct，則h2h1gt2c物體拋出

13、時的初速度為 1 m/sd物體經(jīng)過b點時豎直分速度為 1 m/s解析：做平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動，a到b和b到c的水平距離相等，則運動的時間相等，a 錯誤；在豎直方向上物體做自由落體運動且tabtbct，故根據(jù)自由落體運動規(guī)律有h2h1gt2，解得th2h1g0.1 s，則物體拋出時的初速度v0st2 m/s，b 正確，c 錯誤；物體經(jīng)過b點時其豎直分速度vbyh1h22t1.5 m/s，d 錯誤。答案：b5如圖所示，用一小車通過輕繩提升一貨物，某一時刻，兩段繩恰好垂直，且拴在小車一端的繩與水平方向的夾角為，此時小車的速度為v0，則此時貨物的速度為()- 9 -av0bv0si

14、ncv0cosdv0cos解析：將車和貨物的速度進行分解，如圖所示，車的速度等于沿繩子方向和垂直于繩子方向速度的合速度，根據(jù)平行四邊形定則，有v0cosv繩，而貨物的速度等于沿繩子方向和垂直于繩子方向速度的合速度，則有v貨cosv繩。由于兩段繩相互垂直，所以。由以上兩式可得，貨物的速度等于小車的速度，a 正確。答案：a6(2020北京朝陽區(qū) 5 月模擬)中國探月工程三期主要實現(xiàn)采樣返回任務(wù)，部分過程可簡化如下： 探測器完成樣本采集后從月球表面升空， 沿橢圓軌道在遠月點與繞月圓軌道飛行的“嫦娥五號”完成對接。 已知地球表面的重力加速度g取10 m/s2， 地球的第一宇宙速度為7.9 km/s。月

15、球半徑按地球半徑的14算，月球質(zhì)量按地球質(zhì)量的1100算，下列說法正確的是()a探測器從月球表面發(fā)射時的速度至少為 7.9 km/sb對接前“嫦娥五號”飛行的加速度小于 1.6 m/s2c若對接后“嫦娥五號”在原來的圓軌道上運行，則其速度比對接前的大d對接前探測器在橢圓軌道上運行的周期大于“嫦娥五號”的運行周期解析：在地球表面，有g(shù)mm1r2m1g，在月球表面，有g(shù)m月m2r2月m2g月，聯(lián)立解得g月1.6 m/s2，- 10 -對接前“嫦娥五號”在距離月球表面一定高度的圓軌道上飛行，由gm月m（r月h）2ma，可知其飛行的加速度a小于 1.6 m/s2，選項 b 正確；探測器從月球表面發(fā)射時

16、的速度至少為月球的第一宇宙速度，v月 1g月r月，地球的第一宇宙速度v1gr7.9 km/s，則v月 1v1，選項 a錯誤；由萬有引力提供向心力有g(shù)m月mr2mv2r，可得“嫦娥五號”的線速度vgm月r，若對接后“嫦娥五號”在原來的圓軌道上運行，則其速度與對接前相等，選項 c 錯誤；對接前探測器在橢圓軌道上運行，其軌道半長軸小于“嫦娥五號”圓軌道的軌道半徑，根據(jù)開普勒第三定律r3嫦t2嫦r3探t2探可知，對接前探測器在橢圓軌道上運行的周期小于“嫦娥五號”的運行周期，選項 d 錯誤。答案：b7.如圖所示，一長l0.45 m 的輕繩一端固定在o點，另一端連接一質(zhì)量m0.10 kg 的小球，懸點o距離水平地面的高度h0.90 m。 開始時小球處于a點， 此時輕繩拉直處于水平方向上，讓小球從靜止釋放，當小球運動到b點時，輕繩碰到懸點o正下方一個固定的釘子p時立刻斷裂。不計輕繩斷裂的能量損失，重力加速度g取 10 m/s2。(1)輕繩斷裂后小球從b點拋出并落在水平地面的c點，求c點與b點之間的水平距離；(2)已知o