2011高考一輪復(fù)習(xí)必須知曉的十五大物理錦囊
--力·運(yùn)動(dòng)·牛頓運(yùn)動(dòng)定律篇
錦囊一：勻變速直線運(yùn)動(dòng)基本公式和推論的應(yīng)用
1.對(duì)三個(gè)公式的理解
速度時(shí)間公式 、位移時(shí)間公式 、位移速度公式 ，是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的三個(gè)基本公式，是解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基石.三個(gè)公式中的四個(gè)物理量x、a、v0、v均為矢量(三個(gè)公式稱為矢量式)，在應(yīng)用時(shí)，一般以初速度方向?yàn)檎彩桥cv0方向相同的x、a、v均為正值，反之為負(fù)值，當(dāng)v0=0時(shí)，一般以a的方向?yàn)檎?這樣就將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算，使問(wèn)題簡(jiǎn)化.
2.巧用推論式簡(jiǎn)化解題過(guò)程
推論① 中間時(shí)刻瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，即 ;
推論② 初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，第1秒、第2秒、第3秒……內(nèi)的位移之比為1∶3∶5∶……;
推論③ 連續(xù)相等時(shí)間間隔T內(nèi)的位移之差相等Δx=aT2，也可以推廣到xm-xn=(m-n)aT 2(式中m、n表示所取的時(shí)間間隔的序號(hào)).
錦囊二：正確處理追及、圖像、表格三類問(wèn)題
1.追及類問(wèn)題及其解答技巧和通法
一般是指兩個(gè)物體同方向運(yùn)動(dòng)，由于各自的速度不同后者追上前者的問(wèn)題.追及問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是分析討論兩物體在相同時(shí)間內(nèi)能否到達(dá)相同的空間位置問(wèn)題.解決此類問(wèn)題要注意"兩個(gè)關(guān)系"和"一個(gè)條件"，"兩個(gè)關(guān)系"即時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系;"一個(gè)條件"即兩者速度相等，它往往是物體間能否追上或兩物體距離最大、最小的臨界條件，也是分析判斷問(wèn)題的切入點(diǎn).畫出運(yùn)動(dòng)示意圖，在圖上標(biāo)出已知量和未知量，再探尋位移關(guān)系和速度關(guān)系是解決此類問(wèn)題的通用技巧.
2.如何分析圖像類問(wèn)題
圖像類問(wèn)題是利用數(shù)形結(jié)合的思想分析物體的運(yùn)動(dòng)，是高考必考的一類題型.探尋縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所代表的兩個(gè)物理量間的函數(shù)關(guān)系，將物理過(guò)程"翻譯"成圖像，或?qū)D像還原成物理過(guò)程，是解此類問(wèn)題的通法.弄清圖線的形狀是直線還是曲線，截距、斜率、面積所代表的物理意義是解答問(wèn)題的突破口.
3.何為表格類問(wèn)題
表格類問(wèn)題就是將兩個(gè)或幾個(gè)物理量間的關(guān)系以表格的形式展現(xiàn)出來(lái)，讓考生從表格中獲取信息的一類試題.這也是近年來(lái)高考經(jīng)常出現(xiàn)的一類試題.既可以出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中也可以出現(xiàn)在計(jì)算題中.解決此類試題的通法是觀察表格中的數(shù)據(jù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式探尋相關(guān)物理量間的聯(lián)系，然后求解.
錦囊三：追及問(wèn)題中的多解問(wèn)題
1.注意追及問(wèn)題中的多解現(xiàn)象
在以下幾種情況中一般存在2次相遇的問(wèn)題：①兩個(gè)勻加速運(yùn)動(dòng)之間的追及(加速度小的追趕加速度大的);②勻減速運(yùn)動(dòng)追勻速運(yùn)動(dòng);③勻減速運(yùn)動(dòng)追趕勻加速運(yùn)動(dòng);④兩個(gè)勻減速運(yùn)動(dòng)之間的追及(加速度大的追趕加速度小的).
2.追及問(wèn)題中是否多解的條件
除上面提到的兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)外，兩物體間的初始距離s0是制約著能否追上、能相遇幾次的條件.
3.養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣，謹(jǐn)防漏解
①認(rèn)真審題，分析兩物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，畫出物體間的運(yùn)動(dòng)示意圖.②根據(jù)兩物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，緊扣前面提到的"兩個(gè)關(guān)系"和"一個(gè)條件"分別列出兩個(gè)物體的位移方程，要注意將兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系，反映在方程中，然后由運(yùn)動(dòng)示意圖找出兩物體位移間的關(guān)聯(lián)方程.思維程序如圖所示.
錦囊四：受力分析的基本技巧和方法
對(duì)物體進(jìn)行受力分析，主要依據(jù)力的概念，分析物體所受到的其他物體的作用.具體方法如下：
1.明確研究對(duì)象，即首先確定要分析哪個(gè)物體的受力情況.
2.隔離分析：將研究對(duì)象從周圍環(huán)境中隔離出來(lái)，分析周圍物體對(duì)它施加了哪些作用.
3.按一定順序分析：口訣是"一重、二彈、三摩擦、四其他"，即先分析重力，再分析彈力和摩擦力.其中重力是非接觸力，容易遺漏;彈力和摩擦力的有無(wú)要依據(jù)其產(chǎn)生條件，切忌想當(dāng)然憑空添加力.如【調(diào)研1】容易錯(cuò)選D選項(xiàng)，認(rèn)為結(jié)點(diǎn)O受到運(yùn)動(dòng)員沖擊力F以及重力mg的作用.要搞清楚，重力mg是運(yùn)動(dòng)員所受的作用力，它不能作用在O上.
4.畫好受力分析圖.要按順序檢查受力分析是否全面，做到不"多力"也不"少力".
錦囊五：求解平衡問(wèn)題的三種矢量解法
1.合成法
所謂合成法，是根據(jù)力的平行四邊形定則，先把研究對(duì)象所受的某兩個(gè)力合成，然后根據(jù)平衡條件分析求解.合成法是解決共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的常用方法，此方法簡(jiǎn)捷明了，非常直觀.
2.分解法
所謂分解法，是根據(jù)力的作用效果，把研究對(duì)象所受的某一個(gè)力分解成兩個(gè)分力，然后根據(jù)平衡條件分析求解.分解法是解決共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的常用方法.運(yùn)用此方法要對(duì)力的作用效果有著清楚的認(rèn)識(shí)，按照力的實(shí)際效果進(jìn)行分解.
3.正交分解法
正交分解法，是把力沿兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸(x軸和y軸)進(jìn)行分解，再在這兩個(gè)坐標(biāo)軸上求合力的方法.由物體的平衡條件可知，F(xiàn)x = 0，F(xiàn)y= 0.
(1)正交分解法是解決共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的常用方法，尤其是當(dāng)物體受力較多且不在同一直線上時(shí)，應(yīng)用該法可以起到事半功倍的效果.
(2)正交分解法是一種純粹的數(shù)學(xué)方法，建立坐標(biāo)軸時(shí)可以不考慮力的實(shí)際作用效果.這也是此法與分解法的不同.分解的最終目的是為了合成(求某一方向的合力或總的合力).
(3)坐標(biāo)系的建立技巧.應(yīng)當(dāng)本著需要分解的力盡量少的原則來(lái)建立坐標(biāo)系，比如斜面上的平衡問(wèn)題，一般沿平行斜面和垂直斜面建立直角坐標(biāo)系，這樣斜面的支持力和摩擦力就落在坐標(biāo)軸上，只需分解重力即可.當(dāng)然，具體問(wèn)題要具體分析，坐標(biāo)系的選取不是一成不變的，要依據(jù)題目的具體情景和設(shè)問(wèn)靈活選取.
錦囊六：關(guān)于摩擦力的分析與判斷
1.摩擦力產(chǎn)生的條件
兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì).這四個(gè)條件缺一不可.兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件(沒(méi)有彈力不可能有摩擦力).
2.摩擦力的大小
(1)只有滑動(dòng)摩擦力才能用公式F=μFN，其中的FN表示正壓力，不一定等于重力G.(2)靜摩擦力大小不能用F=μFN計(jì)算，只有當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，即Fm=μFN.(3)靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定，其可能的取值范圍是：0
3.摩擦力的方向
(1)摩擦力方向總是沿著接觸面，和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))的方向相反.(2)摩擦力的方向和物體的運(yùn)動(dòng)方向可能相同(作為動(dòng)力)，可能相反(作為阻力)，可能垂直(作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力)，可能成任意角度.
錦囊七：學(xué)習(xí)牛頓第一定律必須要注意的三個(gè)問(wèn)題
1.牛頓第一定律包含了兩層含義：①保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)是物體的固有屬性;物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持;②要使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，必須施加力的作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.
2.牛頓第一定律導(dǎo)出了兩個(gè)概念：①力的概念.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即改變速度)的原因.又根據(jù)加速度定義 ，速度變化就一定有加速度，所以可以說(shuō)力是使物體產(chǎn)生加速度的原因(不能說(shuō)"力是產(chǎn)生速度的原因"、"力是維持速度的原因"，也不能說(shuō)"力是改變加速度的原因").②慣性的概念.一切物體都有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，這就是慣性.慣性反映了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度(慣性大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變).質(zhì)量是物體慣性大小的量度.
3.牛頓第一定律描述的是理想情況下物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.它描述了物體在不受任何外力時(shí)怎樣運(yùn)動(dòng).而不受外力的物體是不存在的.物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的，所以不能把牛頓第一定律當(dāng)成牛頓第二定律在F=0時(shí)的特例，因此不能說(shuō)牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律.
錦囊八：應(yīng)用牛頓第二定律的常用方法
1.合成法
首先確定研究對(duì)象，畫出受力分析圖，沿著加速度方向?qū)⒏鱾�(gè)力按照力的平行四邊形定則在加速度方向上合成，直接求出合力，再根據(jù)牛頓第二定律列式求解.此方法被稱為合成法，具有直觀簡(jiǎn)便的特點(diǎn).
2.分解法
確定研究對(duì)象，畫出受力分析圖，根據(jù)力的實(shí)際作用效果，將某一個(gè)力分解成兩個(gè)分力，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解.此方法被稱為分解法.分解法是應(yīng)用牛頓第二定律解題的常用方法.但此法要求對(duì)力的作用效果有著清楚的認(rèn)識(shí)，要按照力的實(shí)際效果進(jìn)行分解.
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3.正交分解法
確定研究對(duì)象，畫出受力分析圖，建立直角坐標(biāo)系，將相關(guān)作用力投影到相互垂直的兩個(gè)坐標(biāo)軸上，然后在兩個(gè)坐標(biāo)軸上分別求合力，再根據(jù)牛頓第二定律列式求解的方法被稱為正交分解法.直角坐標(biāo)系的選取，原則上是任意的.但建立的不合適，會(huì)給解題帶來(lái)很大的麻煩.如何快速準(zhǔn)確的建立坐標(biāo)系，要依據(jù)題目的具體情景而定.正交分解的最終目的是為了合成.
4.用正交分解法求解牛頓定律問(wèn)題的一般步驟
①受力分析，畫出受力圖，建立直角坐標(biāo)系，確定正方向;②把各個(gè)力向x軸、y軸上投影;③分別在x軸和y軸上求各分力的代數(shù)和Fx、Fy;④沿兩個(gè)坐標(biāo)軸列方程Fx=max，F(xiàn)y=may.如果加速度恰好沿某一個(gè)坐標(biāo)軸，則在另一個(gè)坐標(biāo)軸上列出的是平衡方程.
錦囊九：牛頓第二定律在兩類動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題中的應(yīng)用
不論是已知運(yùn)動(dòng)求受力，還是已知受力求運(yùn)動(dòng)，做好"兩分析"是關(guān)鍵，即受力分析和運(yùn)動(dòng)分析.受力分析時(shí)畫出受力圖，運(yùn)動(dòng)分析時(shí)畫出運(yùn)動(dòng)草圖能起到"事半功倍"的效果.解題思路可以概括為下面的流程圖：
錦囊十：滑塊與滑板類問(wèn)題的解法與技巧
1.處理滑塊與滑板類問(wèn)題的基本思路與方法是什么?
判斷滑塊與滑板間是否存在相對(duì)滑動(dòng)是思考問(wèn)題的著眼點(diǎn).方法有整體法隔離法、假設(shè)法等.即先假設(shè)滑塊與滑板相對(duì)靜止，然后根據(jù)牛頓第二定律求出滑塊與滑板之間的摩擦力，再討論滑塊與滑板之間的摩擦力是不是大于最大靜摩擦力.
2.滑塊與滑板存在相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是什么?
(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件：若兩物體速度和加速度不等，則會(huì)相對(duì)滑動(dòng).
(2)動(dòng)力學(xué)條件：假設(shè)兩物體間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，先用整體法算出一起運(yùn)動(dòng)的加速度，再用隔離法算出其中一個(gè)物體"所需要"的摩擦力f;比較f與最大靜摩擦力fm的關(guān)系，若ffm，則發(fā)生相對(duì)滑動(dòng).
3.滑塊滑離滑板的臨界條件是什么?
當(dāng)滑板的長(zhǎng)度一定時(shí)，滑塊可能從滑板滑下，恰好滑到滑板的邊緣達(dá)到共同速度是滑塊滑離滑板的臨界條件.
錦囊十一：求解平拋運(yùn)動(dòng)的基本思路和方法
1.求解平拋運(yùn)動(dòng)的基本思路和方法是什么?
將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，是處理平拋運(yùn)動(dòng)的基本思路和方法，而適用于這兩種基本運(yùn)動(dòng)形式的規(guī)律和推論，在這兩個(gè)方向上仍然適用，這為解決平拋運(yùn)動(dòng)以及電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)提供了極大的方便.
2.平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律.
水平分運(yùn)動(dòng)： ;豎直分運(yùn)動(dòng)：
平拋質(zhì)點(diǎn)在t秒末的合速度v：大小 ，方向 ( 為v與v0的夾角).
平拋質(zhì)點(diǎn)在t秒內(nèi)的合位移s：大小 ，方向tanθ = (θ為s與v0的夾角).
錦囊十二：豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)巧理解
1.豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩類模型的動(dòng)力學(xué)條件
在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，按運(yùn)動(dòng)至軌道最高點(diǎn)時(shí)的受力情況可分為兩類.一是無(wú)支撐(如球與繩連結(jié)，沿內(nèi)軌道的"過(guò)山車"等)，稱為"繩(環(huán))約束模型"，二是有支撐(如球與桿連接，在彎管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)等)，稱為"桿(管道)約束模型".
(1)對(duì)于"繩約束模型"，在圓軌道最高點(diǎn)，當(dāng)彈力為零時(shí)，物體的向心力最小，僅由重力提供， 由mg= ，得臨界速度 .當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度v
(2)對(duì)于"桿約束模型"，在圓軌道最高點(diǎn)，因有支撐，故最小速度可為零，不存在脫離軌道的情況.物體除受向下的重力外，還受相關(guān)彈力作用，其方向可向下，也可向上.當(dāng)物體速度 產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)，彈力應(yīng)向下;當(dāng) 彈力向上.
2.解答豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的基本思路和解題方法.
"兩點(diǎn)一過(guò)程"是解決豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路."兩點(diǎn)"，即最高點(diǎn)和最低點(diǎn).在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)對(duì)物體進(jìn)行受力分析，找出向心力的來(lái)源，列牛頓第二定律的方程;"一過(guò)程"，即從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，用動(dòng)能定理將這兩點(diǎn)的動(dòng)能(速度)聯(lián)系起來(lái).
錦囊十三："繩連"問(wèn)題的解法與技巧
1.求解"繩連"問(wèn)題的依據(jù)是什么?
"繩連"問(wèn)題，即繩子末端速度的分解問(wèn)題，是學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)的一個(gè)難點(diǎn)，問(wèn)題是搞不清哪一個(gè)是合速度，哪一個(gè)是分速度.求解"繩連"問(wèn)題的依據(jù)，即合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的效果相同，具有等效性.物體相對(duì)于給定參照物(一般為地面)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)的方向就是合運(yùn)動(dòng)的方向.物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，可以按照其實(shí)際效果，分解為兩個(gè)分運(yùn)動(dòng).
2.求解"繩連"問(wèn)題的具體方法是什么?
解決"繩連"問(wèn)題的具體方法可以概括為：繩端的速度是合速度，繩端的運(yùn)動(dòng)包含了兩個(gè)分效果：沿繩分運(yùn)動(dòng)(伸長(zhǎng)或縮短)，垂直繩的分運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))，故可以將繩端的速度分解為，沿繩(伸長(zhǎng)或收縮)方向的分速度和垂直于繩的分速度.另外，同一條繩子的兩端沿繩的分速度大小相等.
錦囊十四：三種宇宙速度巧分辨
1.第一宇宙速度
第一宇宙速度是衛(wèi)星在星球表面附近勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)必須具有的線速度，是所有做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星中最大的線速度.理解第一宇宙速度，要抓住兩個(gè)要點(diǎn)，一是"在星球表面附近"，衛(wèi)星的軌跡半徑r與星球的半徑R相等;二是"勻速圓周運(yùn)動(dòng)"，衛(wèi)星所受的向心力由萬(wàn)有引力提供，即 ，得 ，又星球表面萬(wàn)有引力約等于重力，即 ，故 .地球的第一宇宙速度約為7.9km/s，月球的第一宇宙速度約為1.8km/s.
2.第二宇宙速度
第二宇宙速度，是指在星球表面附近發(fā)射飛行器，使其克服該星球的引力永遠(yuǎn)離開該星球所需的最小速度，也是能繞該星球做橢圓運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星在近地點(diǎn)的最大速度.地球的第二宇宙速度vⅡ=11.2km/s.我國(guó)發(fā)射"嫦娥一號(hào)"探月衛(wèi)星時(shí)，衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道的近地點(diǎn)(離地面高度約600km)時(shí)的速度約為10km/s.
3.第三宇宙速度.
第三宇宙速度，是指在地面附近發(fā)射飛行器，能夠掙脫太陽(yáng)引力的束縛飛到太陽(yáng)系外的最小速度.地球的第三宇宙速度vⅢ=16.7km/s.
4.三個(gè)宇宙速度之間的對(duì)比
以地球?yàn)槔齻�(gè)宇宙速度和相應(yīng)軌道間的關(guān)系如圖所示.當(dāng)衛(wèi)星在地面附近做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)行速度即為第一宇宙速度7.9km/s，當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介于7.9km/s--11.2 km/s之間，則衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng);當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介于11.2km/s--16.7 km/s之間，則衛(wèi)星沿橢圓軌道飛離地球，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星;當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度超過(guò)16.7 km/s，則衛(wèi)星能飛出太陽(yáng)系成為太陽(yáng)系外的衛(wèi)星.
錦囊十五：天體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中基本參量的比較
描述天體運(yùn)動(dòng)的物理量主要有軌跡半徑r、線速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a等.萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律是討論這些物理量的基本依據(jù).將天體(行星或衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，天體所需的向心力由萬(wàn)有引力提供，則天體的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系總結(jié)如下：
(1)由 得， ，所以r越大，v越小.
(2)由 = mω2r得，ω= ，所以r越大，ω越小.
(3) = 得，T= ，所以r越大，T越大.
(4) =ma得，a= ，所以r越大，a越大.
以上是在復(fù)習(xí)力·運(yùn)動(dòng)·牛頓運(yùn)動(dòng)定律中需要知曉的方法技巧，關(guān)于能量·電場(chǎng)·電路;磁場(chǎng)·電磁感應(yīng)·交流電的復(fù)習(xí)方法技巧請(qǐng)關(guān)注后續(xù)文章或分別關(guān)注《試題調(diào)研》第2輯、第3輯。同時(shí)，在復(fù)習(xí)力·運(yùn)動(dòng)·牛頓運(yùn)動(dòng)定律這一知識(shí)模塊時(shí)還有有很多技巧可以幫助我們更好地學(xué)習(xí)的，欲了解更多技巧，請(qǐng)關(guān)注《試題調(diào)研》物理第1輯。內(nèi)容來(lái)自《試題調(diào)研》第1輯，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處。
