【高中物理课件】力学与运动定律应用（期末考试复习）课件

高中物理期末复习力学与运动定律应用力学是物理学的基础分支，研究物体的运动规律和受力关系在高中物理学习中，力学部分占据着举足轻重的地位，是后续学习电磁学、热学等内容的重要基础本次期末复习课程将系统梳理力学核心知识点，帮助同学们构建完整的知识框架目录12运动描述匀变速直线运动质点、参考系、位移、速度、加速度等基本概念的理解与运动学公式推导、自由落体运动、运动图像分析等核心内应用容34力与相互作用牛顿运动定律重力、弹力、摩擦力的特点及力的合成分解方法三大定律的内容、联系及在实际问题中的综合应用5运动定律应用与题型期末常考题归纳动力学问题的解题方法、常见模型及易错点分析质点与参考系质点概念理解参考系选择质点是物理学中的理想化模型，当物体的形状和大小对所研究的参考系是描述物体运动时选定的标准物体同一物体相对于不同问题影响可以忽略时，就可以将物体看作质点这是一种重要的参考系可能表现出不同的运动状态，这体现了运动的相对性科学抽象方法在研究火车过桥问题时，由于桥长与火车长度相当，不能将火车地面参考系是最常用的参考系在地面上的人看来，行驶的汽车看作质点；但研究火车从北京到上海的运动时，火车的长度相对是运动的；但对汽车内的乘客来说，汽车是静止的选择合适的于运行距离可以忽略参考系可以简化问题的分析位移与路程位移的矢量性质路程的标量特征位移是从初位置指向末位置的有路程是物体运动轨迹的长度，是向线段，是矢量它只与始末位标量，永远为正值路程与物体置有关，与具体路径无关位移的实际运动路径密切相关，路径可以为正、负或零不同则路程不同实际计算对比一个人从家出发，向东走100米再向西走60米位移为40米向东，路程为160米这个例子清楚地展示了两者的本质区别速度的理解平均速度定义平均速度等于位移与时间的比值，反映物体在某段时间内的平均运动快慢平均速度是矢量，方向与位移方向相同瞬时速度概念瞬时速度是物体在某一时刻的速度，等于平均速度在时间趋于零时的极限值瞬时速度的大小叫做瞬时速率公式推导应用平均速度公式v̄=Δx/Δt适用于任何运动；瞬时速度可通过v-t图像中某点的切线斜率求得，在匀变速运动中可用平均值定理计算加速度的物理意义定义与单位加速度是速度变化量与时间的比值，单位为m/s²它描述物体速度变化的快慢程度，是联系力与运动的重要物理量方向性理解加速度的方向与速度变化量方向相同当加速度与速度同向时物体加速，反向时物体减速加速度为零表示匀速运动正负号含义在直线运动中，加速度的正负号表示方向选定正方向后，加速度为正表示沿正方向加速或沿负方向减速运动的基本图像1v-t图像特点速度-时间图像的斜率表示加速度，图像与时间轴围成的面积表示位移直线表示匀变速运动，曲线表示变加速运动2图像斜率意义v-t图像中斜率为正表示加速运动，斜率为负表示减速运动斜率大小反映加速度大小，水平线表示匀速运动3面积计算方法v-t图像下方的面积代表位移，可分割成简单几何图形计算正面积表示正方向位移，负面积表示负方向位移运动实验经典例题纸带实验原理利用打点计时器在纸带上打出一系列点，通过测量相邻点间距离和已知的打点周期，可以计算出物体在不同时刻的瞬时速度实验体现了极限思想的应用数据处理方法选择清晰的连续点进行测量，利用中间时刻速度公式v_n=x_{n+1}+x_n/2T计算瞬时速度通过多次测量减小偶然误差，提高实验精度误差分析要点主要误差来源包括打点不均匀、纸带与限位孔间摩擦、测量读数误差等可通过选取多个测量点、多次实验取平均值等方法减小误差匀变速直线运动简介基本特征1加速度恒定不变运动学公式2三个基本公式的合理运用解题思路3明确已知量，选择合适公式匀变速直线运动是最重要的运动形式之一，其特点是物体的加速度大小和方向都保持不变在这种运动中，速度随时间均匀变化，位移随时间的平方变化掌握三个基本运动学公式及其适用条件是解决此类问题的关键许多实际运动都可以近似看作匀变速直线运动，如汽车启动、自由落体等速度与时间的关系公式推导物理意义12v=v₀+at，从加速度定义出发任意时刻速度等于初速度加上速度增量常见考点应用技巧43结合图像分析、多阶段运动问题已知初速度、加速度和时间求末速度位移与时间速度的关系/位移-时间公式速度-位移公式公式选择原则x=v₀t+½at²描述位移与时间的v²-v₀²=2ax建立了速度与位移的根据已知条件和待求量选择最简便二次函数关系当a0时，位移-时直接关系这个公式在解决不涉及的公式三个公式中包含五个物理间图像为开口向上的抛物线；当时间的问题时特别有用，可以避免量，已知其中任意三个量都可以求a0时为开口向下的抛物线中间量的计算出其余两个量自由落体运动

9.80重力加速度初速度地球表面标准值m/s²从静止开始下落3基本公式专用运动学公式组自由落体运动是匀变速直线运动的特例，具有初速度为零、加速度为g的特点在实际问题中，当空气阻力相比重力可以忽略时，物体的运动可看作自由落体运动解题时要注意选择合适的坐标系，通常以向下为正方向常见易错点包括混淆重力和重力加速度、忽略运动方向的规定、计算时单位不统一等掌握自由落体运动规律对理解后续抛物运动具有重要意义匀变速运动问题总结审题分析建立坐标仔细读题，明确研究对象、运动过程、选择合适的坐标系，确定正方向，统一已知条件和待求量各物理量的符号检验结果选择公式检查结果的合理性，包括数值大小、正根据已知量和待求量选择最合适的运动负号、单位等学公式进行计算匀变速运动应用题型单一过程分析1明确整个运动过程的性质和特点多阶段分段处理2将复杂运动分解为若干个简单的匀变速过程连接条件确定3前一阶段的末态是后一阶段的初态综合求解4分别列方程求解，注意时间和位移的累加研究小车实验拆解实验流程数据处理用小车在斜面上的运动验证匀变速直线运动规律通过改变斜面记录小车在连续相等时间间隔T内的位移x₁、x₂、x₃...，计算倾角，可以得到不同的加速度实验中需要保持小车初速度为相邻位移差Δx=x_{n+1}-x_n零若Δx为常数，则证明运动为匀加速直线运动通过Δx=aT²可以使用刻度尺测量小车在相等时间间隔内的位移，验证Δx=aT²的求出加速度a=Δx/T²绘制x-t²图像应为过原点的直线关系多次测量可以减小实验误差，提高结果的可靠性力的基本概念力的定义力是物体间的相互作用，是使物体发生形变或改变运动状态的原因力的国际单位是牛顿（N），力是矢量，既有大小又有方向力的图示用有向线段表示力，线段长度表示力的大小，箭头方向表示力的方向，作用点表示力的作用位置规范的力的图示是分析问题的基础力的效果力可以改变物体的运动状态（产生加速度）和形状大小（发生形变）同一个力可能同时产生两种效果，分析时要根据具体情况确定主要效果重力与重力加速度地理位置重力加速度g m/s²特点说明赤道

9.78地球自转影响最大北极

9.83无自转影响，重力最大标准值

9.80海平面45°纬度处高原地区略小于

9.8距地心较远重力是地球对物体的吸引力，方向总是竖直向下指向地心重力大小G=mg，其中g是重力加速度重力加速度的大小和方向在地球表面不同位置略有差异，这与地球的形状、自转以及地理位置有关在解题时，通常取g=

9.8m/s²或g=10m/s²进行近似计算弹力与胡克定律弹力产生条件物体发生弹性形变时产生的力弹力方向总是指向物体恢复原状的方向，垂直于接触面指向受力物体胡克定律公式F=kx，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量劲度系数越大，弹簧越难拉伸或压缩斜面弹力分析物体在斜面上时，斜面对物体的弹力垂直于斜面向上分析时要正确画出弹力方向，避免与重力方向混淆摩擦力基础静摩擦力特点动摩擦力规律物体保持相对静止时产生的摩擦物体发生相对滑动时产生的摩擦力大小根据平衡条件确定，方力大小f=μN，其中μ为动摩擦向与相对运动趋势方向相反静因数，N为正压力方向与相对摩擦力有一个最大值，即最大静运动方向相反摩擦力摩擦因数意义μ值反映接触面的粗糙程度，与材料性质和表面状况有关μ值越大，摩擦力越大静摩擦因数通常略大于动摩擦因数摩擦力计算与思维误区受力分析先行1首先画出物体的受力分析图，明确所有作用在物体上的力，包括重力、弹力、摩擦力等注意摩擦力的方向判断2运动状态判断根据物体的运动状态确定是静摩擦还是动摩擦静止或匀速运动时为静摩擦，有相对滑动时为动摩擦计算方法选择3静摩擦力通过平衡条件计算，动摩擦力用f=μN计算要注意正压力N不一定等于重力，需具体分析确定4常见错误避免避免认为摩擦力总是阻碍运动，摩擦力可能是动力也要避免认为摩擦力总是f=μN，这只适用于滑动摩擦力的合成与分解合成法则1平行四边形法则分解方法2正交分解法最常用计算技巧3选择合适坐标系应用实例4斜面问题中的重力分解力的合成遵循平行四边形法则，合力在平行四边形的对角线上力的分解是合成的逆过程，一个力可以分解为无数对分力，但在具体问题中通常按实际效果分解正交分解法是最常用的方法，将各力分解到相互垂直的x、y轴上，分别列平衡方程在斜面问题中，通常将重力分解为沿斜面和垂直斜面的两个分力，这样便于分析物体的受力和运动共点力平衡条件二力平衡三力平衡大小相等，方向相反，作用在三个力的矢量首尾相接构成封同一直线上闭三角形多力平衡平衡条件可先求部分力的合力，再与其合力为零ΣF=0余力平衡2314受力分析核心技巧画受力示意图寻找施力物体用箭头表示力的方向，从作用点出发画力确定研究对象对研究对象受到的每一个力，都要找到对的示意图图要清晰规范，力的大小可用明确分析哪个物体的受力情况，将研究对应的施力物体没有施力物体的力是不存箭头长度定性表示，但要注意比例关系象从周围环境中隔离出来选择研究对象在的按照重力、弹力、摩擦力的顺序逐时要根据题目要求和解题需要，有时需要一分析选择几个物体组成的系统牛顿第一定律惯性定律内容生活现象解释一切物体在没有受到力的作用汽车突然刹车时乘客向前倾时，总保持匀速直线运动状态斜，汽车突然启动时乘客向后或静止状态这就是著名的惯倾斜，这些都是惯性现象物性定律，它揭示了物体具有保体的惯性大小只与质量有关，持原有运动状态的性质质量越大惯性越大常见判断误区不能认为物体运动就一定受到力，也不能认为物体受力就一定运动关键要分析合外力是否为零，合外力为零时物体保持原有运动状态牛顿第二定律定律表述与推导应用要点分析物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的应用F=ma时要注意F是作用在物体上的合外力；a是物体相对方向跟作用力的方向相同数学表达式为F=ma惯性参考系的加速度；F和a都是矢量，方向始终相同这个定律定量地描述了力与运动的关系，是动力学的核心它不在解题中，通常将力和加速度分解到坐标轴上，得到仅给出了力和加速度的关系，还确定了力的单位使1kg物体产Fx=max，Fy=may这样可以将矢量运算转化为标量运算，简化生1m/s²加速度的力为1N计算过程牛顿第三定律作用反作用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，作用在同一条直线上这两个力同时产生，同时消失，分别作用在两个不同的物体上力的配对识别正确识别作用力与反作用力它们性质相同，作用在不同物体上，不能抵消例如，人推墙的力和墙推人的力是一对作用反作用力与平衡力区别平衡力作用在同一物体上，可以相互抵消；作用反作用力作用在不同物体上，不能抵消这是两个完全不同的概念，不能混淆力学单位制物理量单位名称单位符号基本单位组合长度米m基本单位质量千克kg基本单位时间秒s基本单位力牛顿N kg·m/s²加速度米每二次方秒m/s²m/s²国际单位制（SI）是目前世界上最广泛使用的单位制在力学中，长度、质量、时间是三个基本单位，其他单位都可以由这三个基本单位导出使用单位制时要注意单位的一致性，所有物理量都要使用同一单位制中的单位计算时要先统一单位，避免因单位不统一导致的计算错误例如，在使用F=ma时，F的单位为N，m的单位为kg，a的单位为m/s²牛顿运动定律体系第一定律-惯性定律定性地说明了力和运动的关系，引入了惯性概念它指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因确定了惯性参考系的概念第二定律-基本定律定量地描述力和运动的关系，给出了F=ma这一重要公式它是动力学的核心，可以解决已知力求运动或已知运动求力的各类问题第三定律-相互作用定律揭示了力的相互性，说明力总是成对出现的在分析多物体系统时，内力成对出现且大小相等方向相反，可以相互抵消三定律的统一性三个定律相互补充，构成完整的动力学理论体系第一定律是第二定律的特例，第三定律保证了第二定律的适用性，共同构成经典力学的基础超重与失重电梯向上加速电梯向下加速人对电梯地板压力大于重力，出现超重人对电梯地板压力小于重力，出现失重现象支持力FN=mg+ma，体重计示数现象支持力FN=mg-ma，体重计示数增大减小完全失重状态电梯匀速运动当加速度a=g时，支持力为零，出现完人对电梯地板压力等于重力，既不超重全失重此时人感觉不到重力存在，如也不失重支持力FN=mg，体重计示数自由落体或太空环境正常动力学四类常考题型已知力求运动已知运动求力给出物体受到的各种力，要求分析物体的运动情况解题步骤受给出物体的运动情况，要求分析物体的受力解题步骤运动分析力分析→求合外力→用F=ma求加速度→用运动学公式求运动参量→用运动学公式求加速度→用F=ma求合外力→结合其他条件求各分力临界问题分析连接体问题物体处于某种状态的临界条件，如刚好滑动、刚好脱离等关键是多个物体通过绳子、杆等连接在一起运动可用整体法求系统加速找出临界条件，通常某个力为零或达到最大值度，用隔离法求内力注意连接体的约束条件常见斜面问题框架建立坐标系选择沿斜面向下为x轴正方向，垂直斜面向上为y轴正方向力的分解将重力分解为mgsinθ和mgcosθ，分别沿斜面和垂直斜面方向受力平衡分析垂直斜面方向N=mgcosθ；沿斜面方向根据运动状态分析运动状态判断比较mgsinθ与最大静摩擦力，确定物体是静止、匀速还是加速运动弦断、抽线、断绳类难题1断绳前状态分析分析绳子完好时各物体的受力情况和运动状态注意绳子张力在整根绳上处处相等，且沿绳子方向确定此时的加速度和各力大小2断绳瞬间分析绳子断裂的瞬间，张力突然消失，但其他力（如重力、弹力）保持不变这是解题的关键时刻，要重新分析受力情况3断绳后运动重新进行受力分析，计算新的合外力和加速度物体将按照新的受力情况做相应的运动，通常运动性质会发生改变曲线运动与向心力初步曲线运动特点向心力分析物体做曲线运动时，速度方向不断改变，因此必然存在加速度向心力是按效果命名的力，它使物体做圆周运动向心力可以由曲线运动的条件是合外力方向与速度方向不在同一直线上一个力提供，也可以由几个力的合力提供向心力的大小F=mv²/r=mω²r，方向总是指向圆心在分析圆周在曲线运动中，即使速率保持不变，由于方向改变，物体仍然有运动问题时，关键是找出哪些力或力的分量提供向心力加速度这种加速度称为向心加速度，方向指向曲线的凹侧多对象系统的综合问题整体法分析将多个物体看作一个整体，分析整个系统的受力情况外力的合力等于系统总质量乘以共同加速度这种方法适用于求系统的整体运动情况隔离法分析将系统中的某个物体单独隔离出来，分析它受到的所有力，包括其他物体对它的作用力这种方法适用于求系统内部的相互作用力约束条件应用连接体之间存在约束关系，如绳子连接的物体具有相同大小的加速度利用这些约束条件可以建立方程，求解未知量综合求解策略先用整体法求出系统的公共加速度，再用隔离法求出内部作用力这种整体与隔离相结合的方法是解决连接体问题的通用策略牛顿定律逆向推问题运动规律分析根据给定的位移-时间关系或速度-时间关系，确定物体的运动性质通过求导或图像分析的方法，求出物体在各个时刻的加速度大小和方向应用牛顿第二定律利用F=ma，根据已知的质量m和求得的加速度a，计算物体所受的合外力注意力和加速度的方向关系，确定合外力的方向分析具体力的组成根据物体的受力情况和合外力，分析各个具体力的大小结合力的平衡条件或其他约束条件，求出重力、弹力、摩擦力等各分力的数值动力学受力运动双向匹配-已知力求运动类型已知运动求力类型给定物体受到的各种力，要求确定物体给定物体的运动规律，要求确定物体受的运动状态和运动规律到的作用力解题策略统一牛顿第二定律桥梁无论哪种类型，都要进行受力分析和运F=ma是连接力和运动的桥梁，实现两者动分析，明确研究对象之间的相互转换动力学问题解题步骤明确研究对象确定分析哪个物体或系统画受力分析图标出所有作用在物体上的力建立坐标系选择合适的正方向列运动方程4根据牛顿第二定律列方程解方程求结果数学运算得出最终答案动力学问题的解题有固定的步骤和方法首先要明确研究对象，这是解题的前提然后进行受力分析，这是解题的关键接下来建立坐标系，规定正方向最后根据牛顿第二定律列出方程并求解合外力方向的不变规律加速度恒定条件直线运动保证经典模型应用当物体的合外力大小和只有当合外力方向与初自由落体运动、匀加速方向都保持不变时，物速度方向在同一直线上直线运动等都是合外力体做匀加速直线运动时，物体才做直线运恒定的典型例子在这这是匀变速直线运动的动如果合外力方向与些运动中，物体的加速力学本质，也是牛顿第速度方向不共线，物体度保持不变，运动规律二定律的直接体现将做曲线运动可以用运动学公式描述动力学题易错警示力与加速度方向混淆合外力方向与加速度方向相同，但不一定与速度方向相同当合外力与速度反向时，物体做减速运动要注意区分力的方向和运动方向受力分析不完整遗漏某些力或画出不存在的力要按照重力、弹力、摩擦力的顺序逐一分析，每个力都要找到对应的施力物体避免凭感觉添加或删除力坐标系选择不当没有选择合适的坐标系或中途改变坐标系建立坐标系后要保持一致，所有矢量都要在同一坐标系中分解和合成单位制不统一在同一个问题中使用不同的单位制，导致计算错误要统一使用国际单位制，或者在计算前将所有量都换算到同一单位制中常见摩擦斜面混合题临界角度分析当斜面倾角θ满足tanθ=μ时，物体处于临界状态θθ临界情况物体沿斜面向下加速滑动，摩擦力为动摩擦力θ=θ临界情况物体沿斜面匀速下滑或保持静止状态θθ临界情况物体在斜面上保持静止，摩擦力为静摩擦力典型期末题型归纳

（一）概念判断题图像分析题主要考查对基本概念的理解，如通过v-t图像、F-t图像等考查运动力的定义、牛顿定律的适用条规律要掌握图像的物理意义件、惯性概念等这类题目要求斜率、面积、截距等都有特定的对概念有准确深入的理解，避免物理含义能够根据图像分析运概念混淆动过程受力判断题给出物体的运动状态，判断受力情况要熟练掌握受力分析的方法，能够准确判断各种力的存在性、方向和大小关系典型期末题型归纳

（二）公式应用填空1直接考查运动学公式和动力学公式的应用要熟练掌握各公式的适用条件，能够根据题目条件选择合适的公式进行计算2数值计算填空给出具体的物理量数值，要求计算某个未知量注意单位的统一，计算过程要规范，结果要保留适当的有效数字概念理解填空3考查对物理概念和规律的理解这类题目的陷阱通常在于概念的细节，如力的相互性、运动的相对性等4实验数据填空根据实验数据填写结论或计算结果要掌握基本实验的原理和数据处理方法，能够从实验数据中得出正确结论典型期末题型归纳

（三）实验原理简答现象解释分析要求说明实验的基本原理和步骤答题时要抓住实验的核心思用物理原理解释生活中的现象要能够运用所学的力学知识分析想，说明实验是如何验证物理规律或测量物理量的语言要简洁实际问题，说明现象产生的原因和物理本质准确答题步骤先分析现象中物体的受力情况，再运用牛顿运动定律例如纸带实验的原理利用打点计时器记录物体运动轨迹，通过说明运动规律，最后得出结论注意理论联系实际，语言表达要测量点间距离和已知时间间隔，计算速度和加速度，验证匀变速清楚运动规律。