2019高考物理總複習

2022-09-19 14:18:06 字數 4261 閱讀 8500

複習要點

1.力的概念及其基本特性

2.常見力的產生條件,方向特徵及大小確定

3.受力分析方法

4.力的合成與分解

5.平衡概念及平衡條件

6.平衡條件的應用方法

二、難點剖析

1.關於力的基本特性

力是物體對物體的作用。力作用於物體可以使受力物體形狀發生改變;可以使受力物體運動狀態(速度)發生改變。影響力的「使物體變形」和「使物體變速」效果的因素有:

力的大小、力的方向和力的作用點,我們反影響力的作用效果的上述三個因素稱為「力的三要素」。對於抽象的力概念,通常可以用圖示的方法使之形象化:以有向線段表示抽象的力。

在研究與力相關的物理現象時,應該把握住力概念的如下基本特性。

(1)物質性:由於力是物體對物體的作用,所以力概念是不能脫離物體而獨立存在的,任意乙個力必然與兩個物體密切相關,乙個是其施力物體,另乙個是其受力物體。把握住力的物質性特徵,就可以通過對形象的物體的研究而達到了解抽象的力的概念之目的。

(2)向量性:作為量化力的概念的物理量,力不僅有大小,而且有方向,在相關的運算中所遵從的是平行四邊形定則,也就是說,力是向量。把握住力的向量性特徵,就應該在定量研究力時特別注意到力的方向所產生的影響,就能夠自覺地運用相應的處理向量的「幾何方法」。

(3)瞬時性:力作用於物體必將產生一定的效果,物理學之所以十分注重對力的概念的研究,從某種意義上說就是由於物理學十分關注力的作用效果。而所謂的力的瞬時性特徵,指的是力與其作用效果是在同一瞬間產生的。

把握住力的瞬時性特性,應可以在對力概念的研究中,把力與其作用效果建立起聯絡,在通常情況下,了解表現強烈的「力的作用效果」往往要比直接了解抽象的力更為容易。

(4)獨立性:力的作用效果是表現在受力物體上的,「形狀變化」或「速度變化」。而對於某乙個確定的受力物體而言,它除了受到某個力的作用外,可能還會受到其它力的作用,力的獨立性特徵指的是某個力的作用效果與其它力是否存在毫無關係,只由該力的三要素來決定。

把握住力的獨立性特徵,就可以採用分解的手段,把產生不同效果的不同分力分解開分別進行研究。

(5)相互性:力的作用總是相互的,物體a施力於物體b的同時,物體b也必將施力於物體a。而兩個物體間相互作用的這一對力總是滿足大小相等,方向相互,作用線共線,分別作用於兩個物體上,同時產生,同種性質等關係。

把握住力的相互性特徵,就可以靈活地從施力物出發去了解受力物的

受力情況。

2.三種常見力的產生條件及方向特徵:

力學範圍內的三種常見力指的是重力、彈力和摩擦力。這三種常見的產生條件及方向特徵如下表所示:

力產生條件方向特徵重力物體處在地球附近總是豎直向下彈力物體與其他物體接觸接觸處因擠、壓、拉等作用而產生彈性形變總與接觸面垂直總與形變方向相反摩擦力物體與其他物體接觸接觸處因擠、壓、拉等作用而產生彈性形變相對於接觸的物體有沿切線方向的相對運動(或相對運動趨勢) 總與接觸面平行總與相對運動或相對運動趨勢方向相反

3.物體受力情況的分析

(1)物體受力情況分析的理解:把某個特定的物體在某個特定的物理環境中所受到的力乙個不漏,乙個不重地找出來,並畫出定性的受力示意圖。

(2)物體受力情況分析的方法:為了不使被研究物件所受到的力與所施出的力混淆起來,通常需要採用「隔離法」,把所研究的物件從所處的物理環境中隔離出來;為了不使被研究物件所受到的力在分析過程中發生遺漏或重複,通常需要按照某種順序逐一進行受力情況分析,而相對合理的順序則是按重力、彈力,摩擦力的次序來進行。

(3)物體受力情況分析的依據:在具體的受力分析過程中,判斷物體是否受到某個力的依據通常有如下三個。

①根據力的產生條件來判斷;

②根據力的作用效果來判斷;

③根據力的基本特性來判斷。

4.力的合成與分解的原則,定則與特徵我們可以用乙個力取代幾個力(合成),也可以用幾個力取代某乙個力(分解),所有這些代換,都不能違背等效的原則。而在等效原則的指導下,通常實驗可總結出力的合成與分解所遵循的共同定則:平行四邊形定則。

由力的合成所遵循的平行四邊形定則可知:兩個大小分別為f1和f2的力的合力大小f的取值範圍為

≤f≤f1+f2.

同樣,由力的分解所遵循的平行四邊形定則可知:如不加任何限制而將某個力分解為兩個分力,則可以得到無數種分解的方式,這是毫無意義的。通常作力的分解時所加的限制有兩種:

按照力的作用效果進行分解,按照所建立的直角座標將力作正交分解。

5.平衡概念的理解及平衡條件的歸納

(1)對平衡概念的準確理解:平衡是相對於運動提出的概念;有一種運動相應就有一種平衡與之對應;平衡實際上是運動在某種特殊的條件下所達到的某種特殊的狀態;而某種運動處於平衡狀態實際上是意味著這種運動的狀態保持不變,或描述這種運動的狀態參量恆定。把平衡與運動建立起聯絡應該說是對平衡概念的準確理解。

教材中中所提到的「某個物理量的平衡」,實際上也應理解為「某個物體所參與的某種運動的平衡」;而教材中所提到的「某個物理量的平衡」,實際上也應理解為「某個物理量所制約著的某種運動的平衡」。

(2)關於平衡條件的歸納。

①在共點力作用下的物體的平衡條件。

平動平衡狀態是靜止或勻速直線運動狀態;其共同的物理本質是描述平動狀態的速度這一物理量保持恆定;而能夠迫使物體運動速度發生變化的只有力,所以在共點力的作用下的物體的平衡條件是:物體所受到的合外力為零,即

=0.②有固定轉動軸的物體的平衡條件★

轉動平衡狀態是靜止或勻速轉動狀態;其共同的物理本質是描述轉動狀態的角速度這一物理量保持恆定;而能夠迫使物體轉動角速度發生變化的只有力矩,所以在有固定轉動軸的物體的平衡條件是:物體所受到的合力矩為零,即

=0.6.平衡條件的應用技巧形如 =0的平衡條件從本質上看應該是處於平衡狀態下的物體所受到的各個外力之間的某種向量關係,準確把握平衡條件所表現出的向量關係,就能在平衡條件的應用中充分展現其應用的技巧。

(1)正交分解法:這是平衡條件的最基本的應用方法。其實質就是將各外力間的向量關係轉化為沿兩個座標軸方向上的力分量間的關係,從而變複雜的幾何運算為相對簡單的代數運算。即

=0→作為基本的應用方法,正交分解法的應用步驟為:

①確定研究物件;

②分析受力情況;

③建立適當座標;

④列出平衡方程.

(2)合成(分解)法:如果物體受到力f和 (i=1,2,…,n)的作用而處於平衡狀態,則在利用平衡條件處理各個力之間的關係時可分別採用以下兩種方法。

①合成法:把各個 (i=1,2,…,n)合成為

= .則必有

②分解法:把f分解為fi(i=1,2,…,n),即

f= 總可以使

fi =-f1(i=1,2,…,n).

(3)拉密定理法.

如果物體受到如圖所示的共面的三個力作用而處於平衡狀態,則平衡條件所給出的各個力間的關係可以表示為這就是所謂的拉密定理。

(4)多邊形(三角形)法。

如果物體受到n個共面的力而處於平衡狀態,則表示這n個力的n條有向線段可以依次首尾相接而構成乙個封閉的「力的n邊形」,特別是當n=3時,則將構成乙個封閉的「力的三角形」。

(5)相似形法。

如果物體受到共面的力的作用而處於平衡狀態,一方面表示這些力的有向線段將構成封閉的「力的多邊形」,另一方面若存在著與之相似的「幾何多邊形」,則可以利用相似

多邊形的「對應邊成比例」的特性來表現平衡條件中的各個力之間的關係。

(6)共點法。

物體受到共面的力的作用而處地平衡狀態,若表示這些力的有向線段彼此間不平行,則它們必將共點。

三、典型例題例、質量為m的物塊與水平面間的動摩擦因數為μ,為使物塊沿水平面做勻速直線運動,則所施加的拉力至少應為多大?

解析取物塊為研究物件,在與水平面夾θ角斜向右上方的拉力f作用下,物塊沿水平面向右做勻速直線運動,此時,物塊的受力情況如圖所示,建立起水平向右為x軸正方向、豎直向上為y軸正方向的直角座標系,沿兩座標軸方向列出平衡方程為

fcosθ-f=0

fsinθ+n-mg=0.

考慮到動摩擦力f與正壓力n間的關係,又有

f=μn.

由上述三個方程消去未知量n和f,將f表示為θ的函式,

得f=μmg/(cosθ+μsinθ),

對上述表示式作變換,又可表示為

f其中tanα=μ.

由此可知,當θ=arctanμ時,拉力f可取得最小值

fmin=μmg/ .

解:其實,此例題可用「幾何方法」分析求解:對物塊做勻速直線運動時所受的四個力來說,重力mg的大小、

方向均恆定;拉力f的大小和方向均未確定;由於支援力

n與動摩擦力f的比值是確定的,做其合力r的大小未確定而方向是確定的(與豎直線夾α角),於是,把n與f合成為乙個力r,物塊所受的四個力即可等效地視為三個力

r、mg和f,而這三個力的向量關係可由圖來表示由圖便很容易得出結論:當拉力f與水平面夾角為tg—1μ

時,將取得最小值

fmin=mgsinα=

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