【正文】 知識(shí)專(zhuān)題篇 【 思維導(dǎo)圖 】 力與直線運(yùn)動(dòng)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律均是歷年高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容。高考對(duì)這部分內(nèi)容的考查非常靈活 , 選擇、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等題型均可以考查。其中用整體法和隔離法處理問(wèn)題 , 牛頓第二定律與靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合問(wèn)題 , 物體的平衡條件等都是高考熱點(diǎn)。受力分析與物體的平衡問(wèn)題是力學(xué)的基本問(wèn)題 , 在高考中是 Ⅱ 級(jí) 要求 , 主要考查力的產(chǎn)生條件、力的大小和方向的判斷、力的合成與分解、平衡條件的應(yīng)用、動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的分析、連接體問(wèn)題的分析。對(duì)牛頓第一、第三定律的考查經(jīng)常以選擇題或融合到計(jì)算題中的形式呈現(xiàn)。另外 ,牛頓運(yùn)動(dòng)定律在實(shí)際中的應(yīng)用很多 , 如彈簧問(wèn)題、傳送帶問(wèn)題、傳感器問(wèn)題、超重失重問(wèn)題等 , 應(yīng)用非常廣泛?？疾闀r(shí)注重對(duì)物理思維與物理能力的考核 , 涉及的思想方法有整體法與隔離法、假設(shè)法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等。 本專(zhuān)題的考查有以下特點(diǎn) : 1 . 對(duì)受力分析、物體的平衡及其條件的考查通常傾向于應(yīng)用型 , 易與生產(chǎn)生活、軍事科 技等緊密聯(lián)系 , 還可以力、電綜合題形式出現(xiàn)。 2 . 對(duì)運(yùn)動(dòng)圖象的考查是高考命題熱點(diǎn)之一 , 從近幾年的高考試題看 , 考查的是圖象的物理意義。 3 . 對(duì)牛頓第二定律的理解和運(yùn)用的考查力度較大。除了常見(jiàn)的力學(xué)模型如物體在水平面、斜面、豎直平面上的直線運(yùn)動(dòng) , 超重和失重的應(yīng)用 , 傳送帶模型的應(yīng)用等外 , 還將牛頓運(yùn)動(dòng)定律與電磁學(xué)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行考查 , 考查考生分析情景 ,建立物理模型 , 然后運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題的能力。 4 . 舊題、陳題、常規(guī)題常常推陳出新 , 多數(shù)與信息、圖象相結(jié)合 , 考查考生提取信息的能力。 預(yù)計(jì)在 2022 年高考中 , 本專(zhuān)題內(nèi)容 仍然是高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。從近幾年的試題難度看 , 本專(zhuān)題如果是單獨(dú)命題 , 難度可能不大 , 命題方向還應(yīng)屬于基本應(yīng)用方面。 對(duì)本專(zhuān)題的復(fù)習(xí) , 應(yīng)把握“ 211 ”策略 : “ 2 ”是指 “兩個(gè)分析” , 即“受力分析”和“運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析” 。 一個(gè)“ 1 ”是指“一個(gè)橋梁” , 即聯(lián)系運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的橋梁 —— 加速度 。 另一個(gè)“ 1 ”是指“運(yùn)動(dòng)圖象” , 即物體的運(yùn)動(dòng)可借助圖象進(jìn)行分析。 【知能診斷】 1 . ( 2022 年178。全國(guó) Ⅰ 卷 ) 如圖甲 , 一物塊在 t= 0 時(shí)刻滑上一固定斜面 , 其運(yùn)動(dòng)的 v t 圖象如圖乙所示。若重力加速度及圖中的 v 0 、 v 1 、 t 1 均為已知量 , 則可求出 ( ) 。 A. 斜面的傾角 B. 物塊的質(zhì)量 C. 物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) D. 物塊沿斜面向上滑行的最大高度 【疑惑】 ( 1 ) v t 圖象的截距、斜率、面積各表示什么 ? ( 2 ) 物塊沿斜面向上滑行和向下滑行時(shí)受力有什么不同 ? 【解析】由題圖乙可以求出物塊上升過(guò)程中的加速度a 1 =??0??1, 下降過(guò)程中的加速度 a 2 =??1??1。物塊在上升和下降過(guò)程中 ,由牛頓第二定律得 mg sin θ +f=ma 1 , mg sin θ f=ma 2 , 由以上各式可求得 sin θ =??0+ ??12 ??1g, 滑動(dòng)摩擦力 f=?? ( ??0 ??1)2 ??1, 而 f= μF N = μ mg cos θ , 由以上分析可知 , 選項(xiàng) A 、 C 正確。由 v t 圖象中橫軸上方的面積可求出物塊沿斜面上滑的最大距離 , 可以求出物塊沿斜面向上滑行的最大高度 , 選項(xiàng) D 正確。 【答案】 ACD 2 . ( 2022 年178。新課標(biāo)全國(guó) Ⅰ 卷 ) 如圖所示 , 用橡皮筋將一小球懸掛在小車(chē)的架子上 , 系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)使小車(chē)從靜止開(kāi)始向左加速 , 加速度從零開(kāi)始逐漸增大到某一值 , 然后保持此值 , 小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度 ( 橡皮筋在彈性限度內(nèi) ) 。與穩(wěn)定在豎直位置時(shí)相比 , 小球的高度 ( ) 。 A. 一定升高 B. 一定降低 C. 保持不變 D. 升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定 【疑惑】 ( 1 ) 小車(chē)從靜止開(kāi)始向左加速后 , 小球怎樣運(yùn)動(dòng) ? ( 2 ) 小車(chē)在做變加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 , 如何確定小球受到的力的大小 ? 【解析】設(shè)橡皮筋原長(zhǎng)為 l 0 , 小球靜止時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng) x 1 ,由平衡條件有 kx 1 =mg , 小球距離懸點(diǎn)高度 h=l 0 +x 1 =l 0 +?? ????, 設(shè)加速時(shí)橡皮筋與水平方向夾角為 θ , 此時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng) x 2 , 小球在豎直方向上受力平衡 , 有 kx 2 sin θ =mg , 小球距離懸 點(diǎn)高度 h39。= ( l 0 +x 2 ) sin θ =l 0 sin θ +?? ????, 因此小球高度升高了。 【答案】 A 【疑惑】 ( 1 ) 小車(chē)從靜止開(kāi)始向左加速后 , 小球怎樣運(yùn)動(dòng) ? ( 2 ) 小車(chē)在做變加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 , 如何確定小球受到的力的大小 ? 【解析】設(shè)橡皮筋原長(zhǎng)為 l 0 , 小球靜止時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng) x 1 ,由平衡條件有 kx 1 =mg , 小球距離懸點(diǎn)高度 h=l 0 +x 1 =l 0 +?? ????, 設(shè)加速時(shí)橡皮筋與水平方向夾角為 θ , 此時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng) x 2 , 小球在豎直方向上受力平衡 , 有 kx 2 sin θ =mg , 小球距離懸 點(diǎn)高度 h39。= ( l 0 +x 2 ) sin θ =l 0 sin θ +?? ????, 因此小球高度升高了。 【答案】 A 3 . ( 2022 年高考178。新課標(biāo)全國(guó) Ⅱ 卷 ) 如圖 , 在固定斜面上的一物塊受到一外力 F 的作用 , F 平行于斜面向上。若要物塊在斜面上保持靜止 , F 的取值應(yīng)有一定范圍 , 已知其最大值和最小值分別為 F 1 和 F 2 ( F 2 0 ) 。由此可求出 ( ) 。 A. 物塊的質(zhì)量 B. 斜面的傾角 C. 物塊與斜面間的最大靜摩擦力 D. 物塊對(duì)斜面的正壓力 【疑惑】 ( 1 ) 外力 F 能與物塊質(zhì)量、斜面傾角建立聯(lián)系嗎 ? ( 2 ) 物塊與斜面間的最大靜摩擦力是 外力 F 最大值與最小值的平均值嗎 ? 【解析】當(dāng)力取 F 1 時(shí) , 物塊有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) , 其受到的最大靜摩擦力 f m 沿斜面方向向下 , 有 F 1 mg sin θ f m = 0 。當(dāng)力取 F 2 時(shí) , 物塊有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) , 其受到的最大靜摩擦力 f m 沿斜面方向向上 , 有 F 2 +f m mg sin θ = 0 , 解得 f m =??1 ??22, 選C 。 【答案】 C 4 . 甲、乙兩車(chē)在一平直道路上同向運(yùn)動(dòng) , 其圖象如圖所示 ,圖中△ OPQ 和△ OQt 0 的面積分別為 s 1 和 s 2 ( s 2 s 1 ) 。初始時(shí) ,甲車(chē)在乙車(chē)前方 s 0 處。下列說(shuō)法正確的是 ( ) 。 A. 若 s 0 =s 1 +s 2 , 兩車(chē)不會(huì)相遇 B. 若 s 0 s 1 , 兩車(chē)相遇 2 次 C. 若 s 0 =s 1 , 兩車(chē)相遇 1 次 D. 若 s 0 =s 2 , 兩車(chē)相遇 1 次 【疑惑】 ( 1 ) s 1 和 s 2 分別表示什么 ? 它們與 s 0 有聯(lián)系嗎 ? ( 2 ) 題中給的條件 s 2 s 1 有什么意義 ? 【解析】初始時(shí) , 甲車(chē)在前 , 乙車(chē)在后 , 甲從靜止啟動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng) , 而乙車(chē)以一定的初速度勻加速追趕甲車(chē) ,在 t 0 時(shí)刻兩車(chē)速度相等 , 此后甲車(chē)速度大于乙車(chē) , 所以如果在 t 0 時(shí)刻乙車(chē)還沒(méi)有追上甲車(chē) , 兩車(chē)就不可能相遇 。 根據(jù)題圖 , 在 0 ~t 0 時(shí)間內(nèi) , 甲車(chē)的位移為 s 2 , 乙車(chē)位移為 s 1 +s 2 , 乙車(chē)相對(duì)于 甲車(chē)的追趕距離為 s 1 , 若 s 0 =s 1 +s 2 , 則追趕距離 s 1 s 0 ,所以?xún)绍?chē)不會(huì)相遇 , 選項(xiàng) A 正確 。 若 s 0 s 1 , 說(shuō)明在 t 0 時(shí)刻乙車(chē)已經(jīng)超過(guò)了甲車(chē) , 此后因?yàn)榧总?chē)速度大于乙車(chē) , 所以?xún)绍?chē)會(huì)再次相遇 , 即兩車(chē)共相遇 2 次 , 選項(xiàng) B 正確 。 若 s 0 =s 1 , 即在 t 0時(shí)刻 , 追趕距離 s 1 剛好等于 s 0 , 兩車(chē)剛好相遇 1 次 , 選項(xiàng) C 正確 。 若 s 0 =s 2 , 則在 t 0 時(shí)刻 , 追趕距離 s 1 s 2 =s 0 , 所以?xún)绍?chē)不會(huì)相遇 , 選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。本題答案為 ABC 。 【答案】 ABC 5 . 如圖甲所示 , 固定斜面 c 上放有兩個(gè)完全相同的物體 a 、b , 兩物體間用一根細(xì)線連接 , 在細(xì)線的中點(diǎn)加一與斜面垂直的拉力 F , 使兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是( ) 。 A .c 受到地面的摩擦力向左 B .a 、 b 兩物體的受力個(gè)數(shù)一定相同 C .a 、 b 兩物體對(duì)斜面的壓力相同 D . 當(dāng)逐漸增大拉力 F 時(shí) , 物體 b 受到斜面的摩擦力一定逐漸增大 甲 【疑惑】 ( 1 ) 對(duì) a 、 b 、 c 整體分析受哪些力 ? ( 2 ) 對(duì) a 、 b 隔離分析 , a 、 b 兩物體的受力個(gè)數(shù)一定相同嗎 ? 對(duì)斜面的壓力相同嗎 ? 乙 【解析】對(duì) a 、 b 、 c 整體分析 , 受重力、拉力、支持力和靜摩擦力 , 根據(jù)平衡條件 , 地面對(duì)整體的靜摩擦力一定向右 , 選項(xiàng) A 錯(cuò)誤 。 對(duì) a 、 b 進(jìn)行受力分析 , 如圖乙所示 , b 物體處于靜止?fàn)顟B(tài) , 當(dāng)繩子沿斜面向上的分量與重力沿斜面向下的分量相等時(shí) , 摩擦力為零 , 所以 b 可能只受 3 個(gè)力作用 , 而a 物體必定受到摩擦力作用 , 肯定受 4 個(gè)力作用 , 選項(xiàng) B 錯(cuò)誤 。 a 、 b 兩個(gè)物體 , 垂直于斜面方向受力都平衡 , 則有 N+T sin θ=mg cos θ , 解得 N=mg cos θ T sin θ , 則 a 、 b 兩物體對(duì)斜面的壓力相同 , 選項(xiàng) C 正確 。 當(dāng)逐漸增大拉力 F 時(shí) , 若 T cos θ mg sin θ , 則物體 b 受到的摩擦力可能先減小后反向增大 , 選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。 【答案】 C 6 . ( 2022 年高考178。新課標(biāo)全國(guó) 卷 Ⅱ ) 2022 年 10 月 , 奧地利極限運(yùn)動(dòng)員菲利克斯178。鮑姆加特納乘氣球升至約 39 km 的高空后跳下 , 經(jīng)過(guò) 4 分 20 秒到達(dá)距地面約 1 . 5 km 高度處 , 打開(kāi)降落傘并成功落地 , 打破了跳傘運(yùn)動(dòng)的多項(xiàng)世界紀(jì)錄。重力加速度的大小 g 取 10 m/s2。 ( 1 ) 若忽略空氣阻力 , 求該運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始下落至 1 . 5 km高度處所需的時(shí)間及其在此處速度的大小。 ( 2 ) 實(shí)際上 , 物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到空氣的阻力 , 高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力的大小可近似表示為 f=kv2, 其中 v 為速率 , k為阻力系數(shù) , 其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān)。已知該 運(yùn)動(dòng)員在某段時(shí)間內(nèi)高速下落的 v t 圖象如圖所示。若該運(yùn)動(dòng)員和所帶裝備的總質(zhì)量 m= 100 kg , 試估算該運(yùn)動(dòng)員在達(dá)到最大速度時(shí)所受阻力的阻力系數(shù)。 ( 結(jié)果保留 1位有效數(shù)字 ) 疑惑】 ( 1 ) v t 圖象最后趨于水平 , 說(shuō)明什么 ? ( 2 ) v t 圖象在水平段 , 滿(mǎn)足什么條件 ? 【解析】 ( 1 ) 設(shè)該運(yùn)動(dòng)員從開(kāi)始自由下落至 1 . 5 km 高度處的時(shí)間為 t , 下落距離為 s , 在 1 . 5 km 高度處的速度大小為v , 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 v=gt s=12gt2 根據(jù)題意有 s= 3 . 9 179。 104 m 179。 103 m 聯(lián)立解得 t= 87 s , v = 8 . 7 179。 102 m/s 。 ( 2 ) 該運(yùn)動(dòng)員達(dá)到最大速度 v max 時(shí) , 加速度為零 , 根據(jù)牛頓第二定律有 mg=k ?? ma x2 由所給的 v t 圖象可讀出 v max ≈ 360 m/s 由上式得 k= 0 . 008 kg/m 。 【答案】 ( 1 ) 87 s 8 . 7 179。 102 m/s ( 2 ) 0 . 008 kg/m 【診斷參考】 一、知識(shí)缺陷 1 . 圖線知識(shí)存在偏差 , 不能正確認(rèn)識(shí) x t 圖象、 v t 圖象的物理意義 , 不理解截距、斜率、面積、交點(diǎn)的意義。不能正確研判圖象表達(dá)的信息 , 例如第 1 題。 2 . 思維缺乏深刻性 , 不能正確分析物體受 到的力 , 分析問(wèn)題的能力不夠。 3 . 不能對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情景作出正確分析 , 不能深刻領(lǐng)會(huì)牛頓第二定律的特性。 4 . 不能正確理解與運(yùn)用平衡條件 , 特別是涉及受力分析、力的分解、牛頓第二定律等知識(shí)點(diǎn)的綜合問(wèn)題 , 如果對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)理解不深刻 , 掌握不牢固 , 則很難正確解題。 5 . 不能根據(jù)速度圖線進(jìn)行基本信息的分析與判斷 , 不能把握追及問(wèn)題的臨界條件。速度圖線與時(shí)間軸所圍面積表示位移 , 理解這一