1、,高三物理讲义,索 引,模型化思维结构概述第一部分 物体的运动一、基本概念二、运动形式的判定三、情境图与时空关系四、匀速及匀变速直线运动规律与图像五、匀速圆周运动六、运动的合成与分解第二部分 牛顿运动定律一、力的基本概念二、物体的受力分析,三、物理过程的动态分析四、运用牛顿运动定律解题方法五、研究对象的选择六、物体受力的瞬时变化七、竖直弹簧问题八、失重与超重九、周期性变力作用下的物体运动第三部分 圆周运动 一、曲线运动二、圆周运动模型及规律三、天体运动,第四部分 功 机械能一、功 功率二、动能定理三、机械能守恒四、功能关系第五部分 动量 动量守恒一、基本概念二、动量定理三、动量守恒四、反冲、碰
2、撞与爆炸五、对模型的演绎六、复杂物理过程模型化拆分第六部分 振动和波一、简谐振动二、单摆的简谐振动三、简谐振动的图像,四、受迫振动与共振五、机械波六、波的干涉和衍射第七部分 电场一、静电场基本概念及性质二、电场中的电荷三、场分析四、电场中的导体五、电容器六、电荷在电场中的运动第八部分 稳恒电流一、电流、电压与电阻二、滑动变阻器的使用三、闭合电路欧姆定律四、电路的结构分析五、闭合电路的动态分析,六、闭合电路中的能量转化七、含容电路八、稳恒电路单元分组实验第九部分 磁场一、磁场的基本性质二、描述磁场的方法三、磁场对电流的作用四、带电粒子在磁场中的运动五、带电粒子在电磁复合场中的运动六、带电粒子交替
3、进入电场、磁场的运动七、带电质点在复合场中运动八、物理规律的优选策略第十部分 电磁感应*感生电动势与动生电动势,一、感应电动势方向的判断二、法拉第电磁感应定律三、电磁感应中的力电磁综合四、电磁感应中的图象问题五、自感六、正弦交流电的产生七、交流电的有效值八、变压器九、容抗与感抗十、电磁场与电磁波第十一部分 热学一、分子动理论二、内能、热和功三、气体四、与热现象有关的综合问题*水银柱的动态分析,第十二部分 光学一、光的直线传播*光的反射 二、光的折射与全反射三、色散与折射率四、简单光学元件五、光的本性学说的发展脉络六、光的波动性七、光的粒子性八、光的波粒二相性第十三部分 原子 原子核一、原子结构
4、模型二、光谱及光谱分析三、原子核第十四部分 物理实验一、高考实验分类考点及要求,二、实验基础三、高中物理分组实验（目录）四、传感器的简单应用,模型化思维结构概述,一、物理模型物理学是“模型”的科学。物理模型，往往是在对一些现实物理过程或对象进行科学地分析后，抓住事物的主要矛盾（决定性因素），忽略次要矛盾（次要性因素）后得到的，它能够更加清晰地反映事物的本质规律。物理模型的建构是在某些条件下抽象出来的简化近似结果。从某种意义上讲，物理学理论的发展进化过程，就是物理模型发展进化的过程。物理学概念、规律都是对物理模型而言的。我们在应用物理学知识解决实际问题时，就需要将实际问题简化为物理模型，再运用相
5、应的规律加以描述。,二、解决高中物理问题的一般方法分析和解决物理问题的过程，就是将现实情景中与对象或过程相关的种种条件和基本物理模型的特征、条件加以分析比对，从而判定出现实对象或过程与哪个物理模型是最为相近的，这样就能正确地判断它的核心规律并正确地加以描述与求解。 对于中学物理学习阶段，主要是要求学生能够对几种基本物理模型进行正确描述或能将一些简单的物理事件，抽象为几种已知的物理模型。对中学的众多物理习题分析发现，占有很大比重的，是运用演绎的思维过程分析求解问题。这是一个从“一般”到“特殊”的过程。即通过分析模型成立的一般条件，正确抽象基本物理模型，再依据题目中给定的时空关系条件、边界条件、临
6、界条件等特定条件，决策恰当的模型所,对应的物理规律，以建立已知条件和未知量间的关系，从而求解出特定的解。绝大多数高中物理问题的解决，都必然经历八个重要的思维过程，这八个思维环节构成了解决物理问题的“模型化思维结构”。掌握这样一种具有普遍意义的思维方法，会对你的物理学习水平的提高产生重要影响。,模型化思维结构,第一部分,物体的运动,一、基本概念,1、质点位置的描述位置：三维空间中的点坐标A（x0,y0,z0）,三维空间坐标系即运动参考系,2、质点运动变化的描述位移（矢量）： 反映质点空间位置的变化。P3.1大小：由初末位置决定。方向：由初位置指向末位置。路程（标量）：物体运动轨迹的长度。,速度增
7、运算遵从三角形法则，方向由初速度矢端指向末速度矢端。,速度增量（矢量）：反映质点速度的变化。速度增量的定义： v = vt - v0三种情况：大小变；方向变；大小、方向都变。,3、质点运动变化快慢的描述瞬时速度（矢量）：反映质点位置变化的快慢。定义：v=s/t（t趋近于0）速度的方向 质点运动轨迹的切线方向。瞬时速率（标量）（瞬时速度的大小）,平均速度和平均速率平均速度（矢量）：质点在单位时间内通过的位移。平均速率（标量）：质点在单位时间内通过的路程。,加速度：表达速度变化快慢。定义：a=v/t加速度的方向：与v的方向一致。 切向加速度与法向加速度,切向加速度改变速度的大小； 法向加速度改变速
8、度的方向。,运动参量的阶梯结构,例：下列说法正确的是A. 通过观测发现质点的位置没有改变，则质点没有运动B. 功应是力做功，但功的数值是相对的C.在赤道上空飞行的飞机，如果在向东飞行和向西飞行的过程中，飞行速度的大小和距离海面的高度均相同，两种情况相比较，飞机上的乘客对座椅的压力大小相等D. 平均速度就是速度的算术平均值E. 平均速度可能是速度的算术平均值F. 平均速率可能在某种情况下等于平均速度的大小,BEF,注：在通常情况下，默认地面为运动参考系。但在圆周运动中的线速度是个例外，线速度是相对转动中心的瞬时速度。,例：从高为h=25m的房顶上竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为H=20
9、m，最后到地面，在整个过程中：（1）小球平均速度大小是 ，方向 。（2）小球平均速率大小是 。,注意加强对匀变速折返运动的全程求解方法的掌握,注意矢量求解的规范,例：下列说法正确的是A.对于匀速圆周运动，运动物体速度的增量为零B.对于匀变速直线运动，运动物体的速度大小发生变化，但速度的方向始终不变C.对于竖直上抛运动，任意一段时间内，运动物体速度增量的方向相同D.对于平抛运动，任意一段时间内，运动物体速度增量相同E.对于匀速圆周运动，任意相等的时间内，运动物体速度增量相同F.如果物体在某段时间内速度的增量为零，则该段时间内物体一定做匀速运动,C,例：一物体作匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4
10、m/s，方向向右。2s后速度的大小变为10m/s。求在这2s内 (1) 物体速度的变化量 (2) 物体速度的变化率 (3) 物体运动的加速度,【6m/s或-14m/s】,【3m/s2或-7m/s2】,【3m/s2或-7m/s2】,例：关于速度和加速度的关系，判定下列说法是否正确，并举例说明A.速度越大，加速度一定越大B.速度的变化越大，加速度一定越大C.速度的变化越快，加速度一定越大D.速度为零，加速度一定为零E.加速度减小，速度一定减小F.速度方向为正，加速度方向可能为负G.速度变化方向为正，加速度方向可能为负,CF,例：一个点电荷沿虚线飞过电场，运动过程中只受电场力作用，如图所示。请判断：
11、 （1）这个点电荷的电性。 （2）比较点电荷飞过a、b两点时的速度大小。,答案： （1）负电 （2）a点速度大于b点速度,二、运动形式的判断（运动分析）,请完成下表,s,t,0,v,t,0,x,t,0,y,0,x,运动分析的判据当a与v共线时，质点做直线运动；当a与v同向时，质点做加速直线运动；当a与v反向时，质点做减速直线运动（反向加速直线运动）；当a与v成角度时，质点做曲线运动；当a与v成锐角时，质点做加速曲线运动；当a与v成钝角时，质点做减速曲线运动；当a与v成直角时，质点做匀速圆周运动；当a与x成正比时，质点做简谐振动。,在运动分析中首先要确定对象的初状态，包括初态的速度、加速度的方向
12、或大小，进而分析运动过程中的速度、加速度的方向及大小变化，其中加速度的分析应以受力分析为依据。一个对象的运动将由其初始运动条件及运动过程中的速度、加速度的关系决定。,例：质点在光滑水平面上以速度v匀速向东运动，突然受到水平力作用产生加速度a，且a=-kv-b，k、b均为正恒量。试对该质点作运动分析。,先向东作加速度减小的减速运动，再向西作加速度减小的加速运动，当加速度减小为零后，作匀速运动。,提示：该题运用图象作为辅助分析手段，能简化思维过程。与图象有关的数形结合、数理结合的能力是高考命题变化的发展方向！,例：质点在光滑水平面上以速度v匀速向东运动，突然受到水平力作用产生加速度a。加速度大小恒
13、定，方向向北。经过一段时间后加速度反向而大小不变。试对该质点作运动分析。,先作类平抛运动，再作类斜抛运动。,思考：若加速度变化前后经历的时间相同，则质点的末速度和初速度有怎样的关系？,相同,情景图的主要作用 key word： 明确环境 时空关系 抽象物理模型 确定临界状态 拆分物理过程,三、情景图与时空关系,情景是一个物理事件在头脑中的形象化反映，建立情景是解决物理问题的前提和重要的思维过程。构成情景的要素有：对象、环境、时间和空间，即：谁在什么时间出现在什么位置。建立正确的情景就是要分析发生的物理事件所处的环境及事件中的时空关系。环境主要指对对象产生影响或约束的物理结构，如：斜面、圆轨道、
14、绳、杆、高台、场等。时空关系通常指某个运动对象在多个运动阶段的时间和空间位置关系，或多个运动对象在一个物理事件中的时间和空间位置关系。绘制情景图是建立物理情景的重要手段和过程。物理过程是由初、末状态确定的，因此在绘制情景图时要处理好过程与状态的关系。情景图是静态的，因此图中只有状态图不可能有过程图。对状态间的过程作受力与运动分析的目的是抽象过程模型，寻找临界条件，为选择对应的物理规律作好准备。长物理过程会由多个阶段组合而成，分割各阶段的是临界状态，因此准确无误地确定临界状态是拆分长过程的关键。,例：跳水运动员从离地面10m高的平台上跃起，举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长的中点。跃
15、起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水，从离开跳台到手接触水面这一过程中，求： (1)起跳的初速度。 (2)可用于完成动作的时间。,v0=3m/s t=1.75s,整体与局部的关系,单质点多阶段过程的时空关系,例：卡车车厢中装载的货物应该跟车厢固定好，以免发生事故，有一次一辆卡车只装运了一个质量为m=200kg的木箱，但没有固定，当卡车沿平直公路以v0=20m/s的速度匀速行驶时，司机发现前方有情况，立即紧急制动，制动后卡车以大小为a=6.0m/s2的加速度做匀减速运动，假定卡车制动开始，木箱就沿车厢底板向前滑动，木箱在车厢底板上滑动了l=2.0m后撞上车厢的前挡板，已知木
16、箱与底板间的动摩擦因数为0.40，取g10m/s2 ，求木箱刚要与挡板相撞时，（1）卡车的速度；（2）木箱的速度。,多质点单阶段过程的时空关系,例：在软绳两端各绑一石块，绳长3m，拿着上端石块使它与桥面相平，放手让石块自由下落，测得二石块落水声相隔0.1s，求桥面距水面的高度。,多质点多阶段过程的时空关系,四、匀速及匀变速运动规律与图像,v0,vt,t/2,在匀变速直线运动中，任意连续相等时间间隔的位移之差等于aT2。（a：加速度；T：时间间隔）,思考：sn-sn-2=？,图3,匀变速直线运动常用的运动学规律,v0=0的匀加速运动有下列数列关系：,第n秒位移比：s1:s2:s3=1:3:5(2
17、n-1),前N秒位移比：S1:S2:S3=1:4:9N2,第(前)n秒即时速度比：v1:v2:v3=1:2:3n,试利用运动学公式推导： 由静止开始做匀加速运动的物体，经过相等位移间隔的时间之比。,例：如图所示，有一个做匀加速直线运动的物体，从2s末至6s末的位移为24m，从6s末至10s末的位移为40m。 求：（1）运动物体的加速度为多大？（2）物体初速度为多大？,a=1m/s2 v=4m/s,例：卡车以54km/h的速度匀速行驶,司机发现前方有骑自行车的人跌倒，司机刹车的反映时间为0.6s,刹车后卡车以5m/s2的加速度做匀减速运动，求从司机发现情况经过5.0s卡车行驶的距离。,答案:设卡
18、车刹车后行驶的时间为t2. t2=(vt-v0)/a=3.0s4.4s 卡车匀速行驶的位移为 s1=v0t1=9.0m 卡车刹车后的位移为s2=(v0+vt)t/2=22.5m 卡车行驶的总距离为s=s1+s2=31.5m,图象初步图象的六字箴言,请比较3s末各质点位移大小。,函数表达式反映了应变量与自变量间的关系，或应变量随自变量的变化规律。每个函数均有图象与其对应。所以看函数可知图象，看图象可知函数。,数理结合函数与物理规律及情景的关系,当对应变量与自变量赋以物理意义时，函数具有了现实意义，函数就成为物理学中的某个物理规律的数学体现，因此函数是某个物理事件发展变化的数学描述。所以，通过函数
19、和其图象，我们能够复现相对应的物理情景，也可以将某个物理情景用函数和图象来表达。,数形结合函数与图象的关系,s,t,0,例：请说明下列各曲线反映的物理情景,例：两物体在同一直线上运动，相对同一位置的位移时间图象如图所示，则下列说法正确的有 A.两物体速度方向相同 B.两物体速度方向相反 C.甲物体的速度较大 D.t时刻两物体相遇,【BCD】,例：甲、乙两车在同一直线上沿同方向行驶，在t=0时刻，两车车头恰好齐平，它们的位移s(m)随运动时间t(s)变化规律如下：甲. s1=10t乙. s2=2t+t2 (1)甲、乙分别作什么运动，初速度和加速度各为多大？ (2)乙车追上甲车所需要的时间。 (3
20、)追上之前，什么时刻两车相距最远？最远距离为多大？,v1,t=0,t=t,v20 a,v a=0,v a,v1,v2t a,s1,s2,sm,图象分析法 临界条件：v2t=v1,例：（06全国理综）一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为 。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。,例：物体A、B均静止在同一水平面上，其质量分别为mA和mB，与水平面间的动摩擦因数分别为A和B。现用水平力F分
21、别拉物体A、B，它们的加速度a与拉力F的关系图象如图所示，由图象可知（ ）AAB，mAmB BAB，mAmB,C,例：一个子弹以水平速度穿入一个静止在光滑水平面上的均匀质地的木块，并从木块中飞出。若m弹m木，且子弹在木块中所受阻力恒定，则： （1）画出情景图 （2）请在同一个v-t图中画出子弹和木块速度随时间变化的图像。 （3）若提高子弹的入射速度，图像将有何变化？ （4）若两颗相同的子弹先后以同一初速度射入该木块，通过两个平行弹孔飞出，请比较两颗子弹洞穿木块的时间及子弹飞出木块时的速度大小。,v,例：汽车从A地由静止出发，沿平直公路驶向B地。A、B间的距离为s。汽车先以加速度a1做匀加速运动
22、，中间可做匀速运动，最后以大小为a2的加速度做匀减速运动，到B地恰好静止，求汽车运动所用的最短时间和行驶过程中的最大速度。,解：设汽车加速行驶时间为t1， 减速行驶时间为t2 ，总时间为t，行驶中最大速度为vm。,匀速圆周运动的加速度,五、匀速圆周运动,描述匀速圆周运动的运动参量,对转动中心的速度,反映转动快慢的物理量,例：两个匀速转动的转轮O、O的半径之比为1:2，轮面上有a、b、c三点，其中a、b两点在转轮边缘，c点在转轮半径中点。当两轮以皮带方式传动时，求三点的线速度之比、角速度之比和向心加速度之比。（两轮转动中与皮带不打滑）,在皮带传动或齿轮传动中，两轮的边缘线速度相等，同一轮上各点的
23、角速度相等。,答案： Va : Vb : Vc=2:2:1 a:b:c=2:1:1aa : ab : ac=4:2:1,若大齿轮角速度为,则摩擦小轮的角速度是多少?,依求解需要,在各轮边缘设置参考点,利用各点线速度与角速度关系求解。,答案：87.5,例： （2003全国理综25）曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图1为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点、与ab边平行，它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图2所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动。设线框由N
24、=800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S=20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B=0.010T，自行车车轮的半径R1=35cm，小齿轮的半径R2=4.0cm，大齿轮的半径R3=10.0cm（见图2）。现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）,例：（2006海淀模拟）某种变速自行车有六个飞轮和三个链轮，如图所示，链轮和飞轮的齿数如下表，前、后轮直径均为660mm，人骑自行车前进速度为4m/s时，脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度最小值约为（ ）A1.9rad/s B3.8rad/s C6.5ra
25、d/s D7.1rad/s,设车轮半径为R，链轮半径为r1，飞轮半径为r2，车速为v。,在不打滑情况下，车对地速率等于车轮边缘线速度的大小。,运动的合成与分解s、v、a的合成与分解 合成运动的轨迹1.两个匀速直线运动合成为匀速直线运动。2.两个匀速直线运动和匀变速直线运动合成为匀变速运动。在同一直线上且同向：匀加速直线运动。在同一直线上且反向：匀减速直线运动。不在同一直线上：匀变速曲线运动。,六、运动的合成与分解,例：河宽为d，河水流速为v水，船的静水航速为v船，且v船v水。请问： （1）船如何过河用时最短，最短时间是多少？ （2）船如何过河距离最短，最短距离是多少？ （3）若v船v水，又当如
26、何？,分运动与合成运动的同时性。,（3）若v船v水，无论船以何方向过河，合成运动都不可能垂直于河岸，所以只有当合成运动方向与水流方向的夹角最大时，过河距离最短。由图可知，当合速度与船的静水速度方向垂直时，夹角最大。,例：如图1-11,河宽AB=16m,河水向右匀速流动,速度大小为v1=1.5m/s.有只小机动船,在静水中的行驶速度v2=2.0m/s.现此船从A点开始渡河。求： (1)为使船在最短时间达到对岸，其船头应朝哪个方向行驶？ (2)渡河最短时间是多少？若水流速度突然增加，渡河的最短时间是否改变？ (3)行驶中船相对岸的速度是多大？方向如何？,船头始终与河岸垂直行驶，可在最短时间到达对岸
27、。,8 s ，小船渡河最短时间不变。,v=2.5m/s，其方向与水流方向v1的夹角=53o,例：在封闭的玻璃管中注满清水，水中放一蜡球（直径略小于玻璃管内径），将蜡球调至管的最低点，使玻璃管竖直放置,在蜡球上升的同时将玻璃管水平向右移动。假设从某时刻t=0开始，蜡球在玻璃管内每1 s上升的高度都是5 cm，从t=0开始，玻璃管向右匀加速平移，每隔1 s通过的水平位移依次是4 cm，12 cm，20 cm，28 cm，试分析、计算： (1)蜡球实际做直线运动还是曲线运动，简述你的理由。 (2)蜡球在t=2 s时的运动速度。,例：人用绳通过定滑轮以速度v0匀速拉船。定滑轮紧靠岸边，距水面高H，当船
28、距离岸边H时，求船的速度。,如果人和物体互换位置呢？,（类）平抛运动模型,牛二律+运动学,力在空间上的积累,机械能守恒,平抛运动的运动学描述,两图、八方程、一推论：,例：一架以速度V水平匀速飞行的轰炸机先后间隔t秒向下投放两颗炸弹（投弹时炸弹的速度与飞机速度相同）。请分别画出投放第一颗时、第二颗时及之后又经过t秒时的情景图，并在图中明确时空关系（炸弹始终没有落地）。,例：如图1-6所示，A、B两球用长6m的细线相连，从高台边缘同一点以4.5m/s的初速度先后相隔0.8s水平抛出，则B球抛出后经 s，A、B两球间的绳被拉直（g取10m/s2）。,时间关系：tA=tB+0.8 空间关系： (xA-
29、 xB)2+(yA- yB)2=62,答案：0.2s,例：在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格边长为l。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，(当地重力加速度为g)，求： (1)小球平抛的初速度v0。 (2)小球在c点的速度。,例：如图所示，A、B两质点以相同的水平速度v0沿x轴正方向抛出，A在竖直平面内运动，落地点为P1，B沿倾角为 的光滑斜面运动，落地点为P2。P1和P2在同一水平面上，不计空气阻力。试比较：（1）A、B的运动时间；（2）A、B落地时的速率；（3）A、B沿x轴方向的位移。,在斜面内，B的运动可分解为OX轴向的匀速直线运动和垂直
30、OX轴向的初速度为零的匀加速直线运动，合运动为类平抛运动。,例：如图所示，从倾角为的斜面上某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出，小球均落在斜面上。当抛出的速度为v1时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为1；当抛出速度为v2时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为2，下列说法中正确的是 A当v1v2时12 B当v1v2时12 C无论v1、v2关系如何均有1=2 D1、2 的关系与斜面的倾角有关,例：如图1-26所示，A、B两小球的质量均为m。小球A以O为圆心，R为半径做周期为T的匀速圆周运动，当小球通过P点时，对在Q点的小球B施加水平恒力F，使B从静止开始做匀加速运动。试分析要使A、B的速
31、度在某一时刻相同，则A应在什么位置？力F的大小应满足什么条件？,例：甲，乙两物体相距s，同时同向运动。乙在前面做加速度为a1，初速度为0的匀加速直线运动。甲在后做加速度为a2，初速度为v0的匀加速直线运动，则 ( ) A 若a1=a2 ,只能相遇一次 B 若a1a2 ,可能相遇两次 C 若a1a2 , 不可能相遇,AB,例：如图1-27所示，甲从离地h高处以水平初速v0抛出一物体A，在同一时刻，乙从地面以大小相同的初速v0竖直上抛一物体B，且它们的初速是在同一个竖直平内若不计空气阻力，为了使A和B在空中相遇，设甲、乙两人抛出点的水平距离为s，则h、v0、s应满足什么条件?,第二部分,牛顿运动定
32、律,知识结构,惯性概念,质量m,牛顿第一定律,第一层含义,第二层含义,平衡力F=0,平衡态a=0,静止,匀直,非平衡力F 0,非平衡态a 0,运动状态改变,运动状态不改变,速度大小改变,速度方向改变,速度大小方向匀改变,力不是维持物体运动的原因（ v与 a无决定关系）,力是物体运动状态改变的原因（F与a有决定关系）,牛顿第二定律,必然 对应,必然 对应,原因,表象,量度,定量关系,or,牛顿第三定律,多质点间的相互作用,作用力与反作用力,特点,a=F/m,惯性：物体有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。一切物体都具有惯性。,牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力
33、迫使它改变这种状态为止。,牛顿第二定律：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。,牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。,作用力与反作用力特点： .等大.反向.同时性.同质性5.异体性,一、力的基本概念,力的概念：力是物体与物体的相互作用。 力的相互性：力的作用是相互的，发生力的作用的物体互为施力物体和受力物体。 力的矢量性：力有大小和方向，力的运算遵从四边形法则。 力的分类：以效果分类，如：动力、阻力、向心力、回复力以性质分类，如：重力、弹力、摩擦力,重力,重力的概念：由于地球对物体的吸引，而使
34、物体受到的力。 重力的大小：G=mg（g=9.8m/s2）g随海拔高度的增加或地理纬度的减小而减小。 重力的方向：竖直向下 产生重力的条件：一切近地物体都受到重力。,弹力,弹力的概念：发生弹性形变的物体，试图恢复形变时而使与其接触的物体受到的力。 弹簧弹力的大小：F=kx（k：劲度系数；x：弹簧形变量） 弹力的方向：垂直于接触面指向恢复形变的方向。 产生弹力的条件：物体相互接触，并发生弹性形变。,静摩擦力,静摩擦力的概念：物体间有相对运动趋势时，在接触面上产生的力的作用。 静摩擦力的大小：由引起运动趋势的主动力及物体的运动状态决定。 静摩擦力的方向：与相对运动趋势方向相反。 产生静摩擦力的条件
35、：物体表面粗糙，有正压力，有相对运动趋势。,滑动摩擦力,滑动摩擦力的概念：物体间有相对滑动时，在接触面上产生的力的作用。 滑动摩擦力的大小：f=N （：滑动摩擦因数，由物体表面特征决定） 滑动摩擦力的方向：与相对运动方向相反。 产生滑动摩擦力的条件：物体表面粗糙，有正压力，有相对运动。 最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系,力的合成与分解,例：已知两个力F1和F2，F1F2，它们的合力的最大值是28N，最小值是4N。当二力的互相垂直时， (1)合力的大小为 . (2)方向是 .,20N,F与F1成37,合力与分力的关系：等效,例：刀、斧、凿、刨等切削工具的刃部叫做劈，劈的纵截面是一个等腰三角形，劈背
36、的宽度是d，劈的侧面的长度是L，如图所示。使用劈的时候，在劈背上加力F， 试证明劈的侧面对物体的压力f1=f2=(L/d)F。并由此说明为什么越锋利的切削工具越容易劈开物体。,例：物体A沿光滑的斜面下滑；物体B放在光滑的斜面体上，在水平力的作用下，共同向左加速运动，物体B与斜面之间相对静止。斜面的倾角都是。求物体A和物体B的加速度。,正交分解法,直角坐标系的建立应以便利为原则：当研究对象处于平衡状态时，应将更多的力落在坐标轴上。当研究对象处于非平衡状态时，通常在加速度方向建立坐标轴。,二、物体的受力分析,受力分析的步骤1. 选取并隔离研究对象。2.以重力、弹力、摩擦力的顺序，根据力的基本概念分
37、析受力。3.依据物体的运动状态，运用牛顿三定律判断物体的受力情况。,例：如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P相连，P与斜放其上的固定档板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻受到的外力个数有可能为 A. 2个 B. 3个 C. 4 个 D. 5个,AC,分析下列情况中，静止的光滑小球受到的弹力。,例：图中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于平衡状态。 A.有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态 B.有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态 C.有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态 D. 有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不
38、缩状态,AD,例：一质量为m的物体受到水平向左和水平向右的力F1 、F2的作用，静止在水平地面上。两力大小分别为2N和8N。地面与物体的摩擦因数为。（1）若撤去F2 ，物体会怎样？摩擦力是多少牛？（2）若再将F1变为6N，物体会怎样？摩擦力是多少牛？（3）若再将F1变为8N，物体会怎样？摩擦力是多少牛？,例：如图，两物体 m1 、m2由绳连接，粗糙斜面（摩擦系数为）与地面固定，倾角为 。 （1）若物体静止，试分析m1的摩擦力。 （2）若物体m1沿斜面匀速上滑，试分析m1的摩擦力。,m1,m2,静摩擦力是被动力，大小由主动力及物体运动状态决定。 滑动摩擦力大小由、N决定。,例：A、B两物体始终相
39、对静止，一起在粗糙水平地面上向右运动。请分别对下列四种情况中的A、B两个物体做受力分析。,只有运用牛顿三定律作为受力分析的理论依据，才能得出正确结果。规范的符号与角标操作是做出正确分析的重要保证。,动态分析与临界状态的确定 一个物理事件的进行，通常伴随着一些相关物理量的变化，称之为动态过程。分析过程中物理量的变化情况，是建立物理情景，明确物理过程，确定临界状态及临界条件的重要方法。在一个动态过程中，经常会出现由量变的积累发展到质变的情况，而划分量变到质变的中间状态即临界状态，出现临界状态时的物理学特征称为临界条件。动态分析方法主要包括：图形分析法、函数分析法、图象分析法。,三、物理过程的动态分
40、析,动态分析方法一： 图形分析法：在物理事件进行的过程中，有关的矢量几何图形（如：平行四边形）、运动轨迹或环境结构对象等的几何形状会发生变化，这种变化可能导致几何临界条件的出现。,例：如图2-18所示 ，m在三细绳悬吊下处于静止状态，现用手持绳OB的B端，使OB缓慢向上转动，且始终保持结点O的位置不动，分析AO，BO的拉力如何变化。,例：在下列几种情况下，分析受力的变化。,平衡态的动态分析往往是一个理想化的动态平衡过程：“缓慢”意味着每时每刻均认为是平衡状态。共点力平衡（静止或匀速直线运动）条件：F合=0或Fx=0且Fy=0在三力平衡中，任意两个力的合力与第三个力等大反向。,例：三段不可伸长细
41、绳OA、OB、OC共同悬挂一质量为m的重物。其中OB是水平的，OA绳与竖直方向的夹角为。 (1)求OA，OB两绳的拉力。,OA,TA=mg/cos TB=mg tan,(2)若三绳承受的最大拉力相同，逐渐增加C端所挂物体的质量则最先断的绳是 。,(3) 保持OB水平，将A点缓慢上移， TA、TB分别怎样变化?,(4)保持OA绳方向不变，将B点缓慢上移，TA、TB分别怎样变化?,均减小,TA减小，TB先减小再增大。,例：光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方h高处有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一个靠放在半球形物体上的A点的、重为G的小球，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示。现
42、缓慢地拉动绳子，在小球沿球面从A向B滑动的过程中，拉力F和球面弹力N的大小变化情况为 AF变小，N变大 BF变小，N不变CF变大，N不变 DF变大，N变小,B,“不变”：结构三角形与力矢量三角形的相似关系不变 一根绳上拉力处处相等。,正确运用图形分析法的关键： 分清主动与被动，万变之中找不变。,动态分析方法二： 函数分析法：选择关键物理量为自变量，在合理区间内取值，依据物理规律分析其他物理量随自变量的变化情况，在量变到质变的过程中，发现临界状态，确定临界条件。高中阶段常见的物理临界（边界）条件有：a=0，v=0，F=0，f=fM，va=vb,例：如图所示，光滑平面有一小车B，其上放一物体A。水
43、平拉力F施于物体A上。已知物体及小车的质量分别为MA、MB以及A，B之间最大静摩擦力为fm。为使A与B不发生相对运动，求拉力F的最大值。,以F为自变量在(0,)取值，由牛二律可知：F= (MA+MB)af=MBa当F增大时有：f增大。,所以，当f=fm=MAg时的F为不发生相对运动的最大值。此题得解。,例：光滑水平地面上有一倾角为，质量为M的斜面，将质量为m的物体放置在斜面上，物体与斜面之间的摩擦因数为。（1）若物体静止在斜面上，求物体受到的摩擦力。（2）若对斜面施加一个水平向左的恒力F，为使物体在斜面上发生滑动，F至少是多大？,f静=0是摩擦力方向的临界条件；f静= fM是是否发生相对滑动的
44、临界条件。,例：如图2-19所示，一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在倾角=53的斜面顶端，斜面静止时球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以5m/s2的加速度向右加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力。（球未离开斜面）,解答：在水平方向建立x坐标轴，在竖直方向建立y坐标轴，根据牛顿第二定律则有：Tcos-Nsin=ma (1)Tsin+Ncos-mg=0 (2)代如数据解得T=2.2N N=0.4N。,分析：斜面如何运动，使斜面对球的弹力为零？斜面如何运动，使绳拉力为零？,7.5m/s2，右,13.3m/s2，左,动态分析方法三： 图象分析法：在物理图象中，依据图象的物理意义分析
45、图象随物理事件发展过程的变化，利用数形结合、数理结合寻找临界状态确定临界条件。 例：一平直传送带以v=2m/s的速率匀速运动，把工件由A处运送到B处，A、B相距L=10m，从A处将工件放到传送带上，经过t=6s能到B处， （1）求传送带与工件间的摩擦因数是多少？ （2）如果提高传送带的运送效率，工件能较快地从A处传送到B处，要让工件用最短时间从A处传送到B处，说明并计算传送带的运行速率至少应多大？,四、运用牛顿运动定律解题方法,主要题型可概括为两类：已知运动求解物体受力；已知物体受力求解运动。求解的关键是加速度。 解题的一般步骤： （1）选取并隔离研究对象（整体法、隔离法）。 （2）根据解题需
46、要，画出情景图，明确时空关系。 （3）对研究对象做受力分析和运动分析，抽象物理过程模型。 （4）建立动力学方程和运动学方程。 （5）求解方程。 （6）对结果做必要的讨论与分析。,逻辑思维中的演绎与归纳：“演绎”是由“一般”到“特殊”的思维过程。即运用普遍性的一般规律对物理过程加以描述后，再赋予其一定的特殊条件（如：初始条件、临界条件、边界条件等），从而得到特殊的解的过程。“归纳”是“演绎”的逆向思维过程。即从一些特殊的解寻找共有规律，进而推定这些解遵循的普遍规律的过程。,例： 如图所示，置于水平面上的木箱的质量为m=10kg，它与水平面间的动摩擦因数=0.1。在水平拉力F=20N的作用下，木箱
47、由静止开始运动，经1s后将拉力F反向而大小不变。再经过1s后，木箱的速度是多大？距离初始位置多远？（取g=10m/s2）,例：质量M=1.5kg的小金属块从光滑固定斜面的顶端由静止滑下。斜面底端成水平状态，金属块滑到底端时，冲上质量m=1kg的长木板上，如图所示。已知斜面顶端到木板上表面高度h=20cm，金属块和木板上表面的动摩擦因数10.4，木板与水平面间的动摩擦因数20.4。要使金属块不从木板右端滑出，木板的长度至少是多少？,若20.2又如何？,例：（03，北京）如图所示，平板A长L=5m，质量为M=5kg，放在水平桌面上，板右端与桌边相齐，在A上距其右端s=3m放一个质量m=2kg的小物
48、体B，已知A与B之间的动摩擦因数1=0.1，A、B两物体与桌面间的动摩擦因数均为2=0.2，最初系统静止，现在对板A右端施加一水平恒力F后，将A从B下抽出，且恰使B停在桌右边缘。试求F的大小。（g=10m/s2）,例：两质量相同且带有等量异种电荷的小球由细线连接在天花板上，现有一水平向左的匀强电场，当小球重新平衡时，正确的情况是（ ）,五、研究对象的选择,C,当系统重新平衡时，系统中各对象有相同的速度和加速度（均为零），因此采用先整体后隔离的方法。,例：光滑水平地面上的两个物体m1、m2在水平力F的作用下运动， m1与m2接触面无摩擦，则m1对m2的作用力多大。,力不可以“传递”！,例：跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图所示，已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。取重力加速度g=10m/s2，当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为（ ）Aa =1.0m/s2 ，F =260NBa =1.0m/s2 ， F =330NCa =3.0m/s2 ，F =110NDa =3.0m/s2 ， F =50N,B,在运动过程中，系统中各对象有相同的速度和加速度，因此采用先整体后隔离的方法。,
