物理力學部分考點精析

知識梳理

文/理基礎力學部分的主要內容有：

質點的直線運動：包括參考系、質點；位移、速度和加速度；勻變速直線運動及其公式、圖像．

相互作用與牛頓運動定律：包括滑動摩擦、靜摩擦、動摩擦因數；形變、彈性、胡克定律；矢量和標量；力的合成和分解；牛頓運動定律、牛頓運動定律的應用．

拋體運動與圓周運動：包括運動的合成與分解；拋體運動；勻速圓周運動、角速度、線速度、向心加速度；勻速圓周運動的向心力；離心現象．

萬有引力定律：包括萬有引力定律及其應用；環繞速度；第二宇宙速度和第三宇宙速度．

機械能：包括功和功率；動能和動能定理；重力做功與重力勢能；功能關系、機械能守恒定律及其應用．

命題預測

文/理基礎力學部分高考基本內容：

1． 質點的直線運動；

2． 勻變速運動的公式和圖像；

3． 典型力的計算與應用；

4． 牛頓運動定律及其應用；

5． 曲線運動與拋體運動的特點；

6． 勻速圓周運動；

7． 萬有引力定律與圓周運動的結合；

8． 功與功率的計算；

9． 重力勢能與變化特點；

10． 機械能及其守恒.

典例精析

一、質點的直線運動

題型1． 質點、參考系相關知識

[例1]下列關于質點的說法中正確的是()

A． 只有體積很小的物體才能看成是質點

B． 只有質量很小的物體才能看成是質點

C． 當物體的大小遠小于運動的距離時，可以把物體看成質點

D． 質點不一定代表一個很小的物體

[解析]質點是一種科學的抽象，是一種理想化模型．一個物體是否能被視為質點，取決于研究的問題與該物體的大小、形狀等有沒有聯系，而并不取決于它本身的大小、形狀．

[答案]D

[點評]質點是高中物理的第一個抽象模型，把握好什么條件下能將物體看做質點是解決這一類問題的關鍵.

題型2． 對位移、速度和加速度的理解

[例2]在下面所說的物體運動情況中，不可能出現的是()

A. 物體在某時刻運動速度很大，而加速度為零

B. 物體在某時刻運動速度很小，而加速度很大

C. 運動的物體在某時刻速度為零，而其加速度不為零

D. 作變速直線運動的物體，加速度方向與運動方向相同，當物體加速度減小時，它的速度也減小

[解析]物體運動的速度很大，若速度的變化很慢或保持不變(勻速運動)，其加速度不一定大(勻速運動的加速度為零)，A不合題意．物體的加速度大，表示速度變化得快，即單位時間內速度變化量大，但速度的數值未必大.B不合題意．加速度是速度對時間的變化率，它表示速度變化的快慢，而不表示速度的大小，也不表示速度變化的大小，更不是“加出來的速度”，C不合題意．故選D.

[答案]D．

[點評]加速度是一個很重要的物理量，要加深理解．加速度是速度的變化率，這和速度的變化量是不同的概念.

二、勻變速運動的公式和圖像

題型3． 勻變速直線運動的特點

[例3]汽車以20m/s的速度做勻速直線運動，剎車后的加速度為5m/s2，那么開始剎車后2s與開始剎車后6s汽車通過的位移之比為()

A. 1∶4B. 3∶5C. 3∶4D. 5∶9

[解析]汽車剎車后做勻減速，但停下來后不再發生位移，所以通過位移公式可求出在2s內的位移為30m.車在4s內就停下來啦，所以在6s內的位移實際上就是4s內的位移，求得為40m，則他們的比值為3∶4.

[答案]C

[點評]對于汽車的勻減速運動的特點是經常要考的一個知識點，一定要注意在已知的時間內汽車是否已經停下來，而不能一味的只代入位移公式中去求位移.

[例4]（2007·廣東理基）圖1是某物體做直線運動的速度圖像，下列有關物體運動情況判斷正確的是()

A. 前兩秒加速度為5m/s2

B. 4s末物體回到出發點

C. 6s末物體距出發點最遠

D. 8s末物體距出發點最遠

[解析]從圖像可以看出物體在0~2s物體做勻加速，加速度為5m/s2，2~4s內物體做勻減速，加速度大小也為5m/s2；4s內物體一直向前運動，位移不斷增大，4s末離出發點最遠；4~8s內物體做反向的運動，先做勻加速，后做勻減速，最后回到出發點．所以只有A是正確.

[答案]A

[點評]對于這一類圖像要去理解，最好是結合一個實際的運動去理解運動的特點．同時，速度圖像與時間軸組成的面積反映位移的大小和方向.

三、典型力的計算與應用

題型4． 摩擦力產生的條件與大小的計算

[例5]關于靜摩擦力的說法下列正確的是()

A. 靜摩擦力的方向總與物體的運動方向相反

B. 靜摩擦力的大小與相應的正壓力成正比

C. 靜摩擦力只能在物體靜止時產生

D. 物體所受到的靜摩擦力方向與物體相對運動的趨勢方向相反

[解析]摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反，與物體的運動方向可以相同，也可以相反，A錯；靜摩擦力的大小與物體受其他力的情況有關，滑動摩擦力才是與正壓力成正比，B錯；靜摩擦力發生在相對靜止的兩個物體間，與物體是否運動無關，C錯.

[答案]D

[點評]注意動摩擦力與靜摩擦力產生的條件及摩擦力大小的求法是解決這一類問題常要具備的知識.

題型5． 力的合成與分解

[例6]（2007·廣東理基）受斜向上的恒定拉力作用，物體在粗糙水平面上做勻速直線運動，則下列說法正確的是()

A. 拉力在豎直方向的分量一定大于重力

B. 拉力在豎直方向的分量一定等于重力

C. 拉力在水平方向的分量一定大于摩擦力

D. 拉力在水平方向的分量一定等于摩擦力

[解析]物體受到拉力作用下做勻速運動，則物體處于平衡狀態．受力分析后得到物體受到四個力的作用（因為有摩擦力必有彈力），將拉力分解為水平方向與豎直方向，在水平方向的分力一定與動摩擦力相等，而在豎直方向的分力必小于重力．

[答案]D

[點評]力的合成與分解基本知識要很好的掌握，包括合力與分力的關系，大小上的聯系．力的正交分解法也是高中物理中很重要的方法．

四、牛頓運動定律及其應用

題型6． 牛頓第二定律及應用

[例7]質量為m的物體放在水平面上，受到水平拉力的作用后，由靜止開始作加速運動，經過t時間后，撤去水平拉力F．再經過t時間后，物體停下來．那么物體受到的摩擦力的大小為()

[解析]設物體受到的摩擦力的大小為f，由靜止開始作加速運動，經過t時間后，速度為v，加速度為a1；撤去水平拉力后，加速度為 a2.

根據牛頓第二定律：

[答案]B

[點評]牛頓第二定律及其應用是力學部分的重點知識，要認真加以理解和應用.

題型7． 牛頓第一、三定律及應用

[例8] 一人在車廂中把物體拋出．下列哪種情況，乘客在運動車廂里觀察到的現象和在靜止車廂里觀察到的現象一樣()

A． 車廂加速行駛時 B． 車廂減速行駛時

C． 車廂轉彎時D． 車廂勻速直線行駛時

[解析]勻速直線行駛時的車廂與靜止的車廂都沒有加速度，運動狀態不隨時間改變，故乘客在勻速直線行駛時的車廂里觀察拋出小球的運動情況與靜止的車廂觀察到的結果一樣.在ABC三種情況，車廂作變速運動故小球相對車左廂的運動是變速運動.

[答案]D

[點評]復習中注意物體的慣性只與物體的質量有關，質量不變，物體的慣性也不變．相互作用力與平衡力的區別與聯系也要去弄清楚.

五、曲線運動與拋體運動的特點

題型8． 運動的合成與分解

[例9]小船在水速較小的河中橫渡，并使船頭始終垂直河岸航行，到達河中間時突然上游來水使水流速度加快，則對此小船渡河的說法正確的是()

A． 小船要用更長的時間才能到達對岸

B． 小船到達對岸的時間不變，但位移將變大

C． 因小船船頭始終垂直河岸航行，故所用時間及位移都不會變化

D． 因船速與水速關系未知，故無法確定渡河時間及位移的變化

[解析]小船過河是由兩個運動合成，沿著水流方向的勻速與垂直河岸方向的勻速，當船頭始終垂直河岸方向時，過河的時間只由船速來決定，與水流無關，所以到對岸的時間不變，但會改變上岸的地點．所以合運動的位移與合速度會發生改變．

[答案]B

[點評]曲線運動分析的基本方法就是利用運動的合成與分解將曲線化為直線，再根據合、分運動的等時性、獨立性來求解.

題型9． 平拋運動特點及應用

[例10]如圖2所示，正以速度v勻速行駛的車廂，突然改為加速度為a勻加速運動，則高為h的高架上的小球將落下，落地點距架子的水平距離為()

[解析]以地面為參考系，物體從架子上落下后將做平拋運動，下落的時間為t= ，這段時間內，物體在水平方向做勻速，位移為s1=vt，而車在水平方向做勻加速，位移s2=vt+ at2；位移之差為s=s2-s1= ．

[答案]B

[點評]弄清物體的運動過程和參考系的選取是解決多個運動時很重要的方面.

六、勻速圓周運動

題型10． 描述圓周運動的基本物理量

[例11]太陽從東邊升起，西邊落下，這是地球上的自然現象，但在某些條件下，在緯度較高地區上空飛行的飛機上，旅客可以看到太陽從西邊升起的奇妙現象.這些條件是()

A. 時間必須是在清晨，飛機正在由東向西飛行，飛機的速度必須較大

B. 時間必須是在清晨，飛機正在由西向東飛行，飛機的速度必須較大

C. 時間必須是在傍晚，飛機正在由東向西飛行，飛機的速度必須較大

D. 時間必須是在傍晚，飛機正在由西向東飛行，飛機的速度不能太大

[解析]在緯度較高地區，地球自轉的線速度較小，飛機的飛行速度有可能大于地球自轉的線速度.若在傍晚太陽剛從西邊落下，飛機向西飛行的速度大于地球自轉的速度，旅客就會看到太陽從西邊升起.

[答案]C

[點評]地球自轉是一個圓周運動，注意地球的自轉方向以及方位是解好這類題的關鍵．最好是結合地理知識加以理解.

題型11． 圓周運動與向心力

[例12]用同樣材料做成的A、B、C三個物體，放在勻速轉動的水平平臺上，已知mA=2mB=2mC，各物體到軸的距離rC=2rA=2rB.若它們相對于平臺無滑動，則下面說法中不正確的是()

A. C的向心加速度最大

B. B的摩擦力最小

C. 轉速增大時，C比B先滑動

D. 轉速增大時，B比A先滑動

[解析]由a=ω2r知，C的向心加速度最大.由Ff =mω2r知，B所受的靜摩擦力最小.物體將要滑動時有μmg=mω2r，即μg=ω2r.所以在轉速增大時，C先滑動.所以D選項的說法不正確.

[答案] D

[點評]產生圓周運動的原因是因為有向心力，向心力是一個效果力，而不是真實存在的力，必須由其他力來提供．向心力的公式有兩個，已知線速度時用Ｆ向= ，已知角速度時用Ｆ向=mωr.

七、萬有引力定律與圓周運動的結合

題型12． 天體運動的特點

[例13]人造地球衛星在環形軌道上繞地球運轉，它的軌道半徑、周期和環繞速度的關系是()

A. 半徑越小，速度越小，周期越小

B. 半徑越小，速度越大，周期越小

C. 半徑越大，速度越大，周期越小

D. 半徑越大，速度越小，周期越小

[解析]天體運動問題都是由萬有引力來提供天體做圓周運動的向心力，由F引=F向得G =m =mω2r，不難得到B正確．

[答案]B

[點評]天體運動的模型很簡單，就是由萬有引力來提供向心力，在向心力的公式上和圓周運動一樣有些變化，要注意靈活應用.

七、功與功率的計算

題型13． 功的公式和理解

[例14]（2007·廣東理基）一人乘電梯從1樓到30樓，在此過程中經歷了先加速，后勻速．再減速的運動過程，則電梯支持力對人做功情況是()

A. 加速時做正功，勻速時不做功，減速時做負功

B. 加速時做正功，勻速和減速時做負功

C. 加速和勻速時做正功，減速時做負功

D. 始終做正功

[解析] 根據功的公式，當力與位移方向一致時力對物體做正功，當相反時力對物體做負功．電梯在上升過程中，不論是加速、勻速還是減速，支持力的方向始終與位移的方向一致，所以支持力一直做正功.

[答案]D

[點評]功的公式W=F·S·cos?琢中，當0≤?琢＜90°時，力做正功；當90°＜?琢≤180°時，力做負功.

八、動能與動能定理

題型14． 動能定理的應用

[例15]（2007·廣東理基）人騎自行車下坡，坡長l=500m，坡高h=8m，人和車總質量為100kg，下坡時初速度為4m/s，人不踏車的情況下，到達坡底時車速為10m/s，g取10m/s2，則下坡過程中阻力所做的功為

A. -400JB. -3800J

C. -50000J D. -4200J

[解析]根據動能定理WF=△EK，有mgh+Wf =

[答案]B

[點評]動能定理及應用要加深理解，經常會在高考題中出現，在應用時注意正負功.

九、重力勢能與變化特點

題型15． 重力做功與重力勢能變化的關系

[例16]豎直上拋一球，球又落回原處，已知空氣阻力的大小正比于球的速度

①上升過程中克服重力做的功大于下降過程中重力做的功

②上升過程中克服重力做的功等于下降過程中重力做的功

③上升過程中克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率

④上升過程中克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力的平均功率

以上敘述正確的是()

A． ①③B． ②④

C． ②③ D． ①④

[解析]重力做正功，重力勢能減小；重力做負功，重力勢能增加；重力做的功等于重力勢能的變化量．所以②是正確的．由于有空氣阻力，所以上升的加速度會大過下降的加速度，所以時間就短，由重力的平均功率就大，所以③正確.

[答案]C

[點評]重力勢能變化判定的唯一辦法就是看重力做功．這個知識點要特別注意，加深理解.

十、機械能及其守恒

題型16． 機械能守恒的應用

[例17]如圖３所示，質量為m的木塊放在光滑的水平桌面上，用輕繩繞過桌邊光滑的定滑輪與質量為2m的砝碼相連，讓繩拉直后使砝碼從靜止開始下降h的距離時砝碼未落地，木塊仍在桌面上，這時砝碼的速率為()

[解析]物體下降過程中，將兩個物體看做一個整體，只有重力做功，所以整個下落過程中機械能守恒．由守恒的另一個公式△EK=△EP得，2mgh= m·v2，D正確.

[答案]D

[點評]機械能守恒的條件是只有重力（或彈力）做功，在應用機械能守恒時有E初=E末，也可以用△EK=△EP來求解.

模擬操練

１． 一質點做變速直線運動，初速度v0和加速度a方向一致，若加速度逐漸減小，則該物體()

A． 速度不斷減小，直到速度與加速度均為零為止

B． 速度不斷減小，直到加速度為零，物體開始做勻速直線運動

C． 速度不斷增加，但方向與v0方向相反

D． 速度不斷增加，但速度增加得越來越慢

２． 如圖４所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P連接，P與固定擋板MN接觸且P處于靜止狀態．則斜面體P此刻受到外力的個數有可能為()

A． 3個

B． 4個

C． 5個

D． 9個

３． 如圖５所示，硬桿BC的一端固定在墻上的B點，另一端裝有滑輪C，重物D用繩拴住通過滑輪固定于墻上的A點．若桿、滑輪及繩的質量和摩擦均不計，將繩的固定端從A點稍向下移，則在移動過程中()

A． 繩的拉力大小不變，滑輪對繩的作用力增大

B． 繩的拉力減小，滑輪對繩的作用力增大

C． 繩的拉力、滑輪對繩的作用力都增大

D． 繩的拉力、滑輪對繩的作用力都不變

４． 下列說法中正確的是()

A． 固體、液體、氣體都有慣性，但固體的慣性大

B． 物體的慣性會隨加速度的增大而減小

C． 如果物體的加速度不變，就一定不受外力作用

D． 慣性和慣性定律不同，慣性是每個物體本身的固有屬性，是無條件的，而慣性定律是在一定條件下物體運動所遵循的規律

5． 一個質量為2kg的物體，在5個共點力的作用下保持平衡．現同時撤消大小分別為15 N和10 N的兩個力，其余的力保持不變．此時該物體加速度的大小可能是()

A． 15m/s2B． 13m/s2C． 3m/s2D． 2m/s2

6． 關于平拋運動，下面的幾種說法中正確的是()

A． 平拋運動是一種不受任何外力作用的運動

B． 平拋運動是曲線運動，它的速度方向不斷改變，不可能是勻變速運動

C． 平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動

D． 平拋運動的落地時間與初速度大小無關，落地時的水平位移與拋出點的高度無關

7． 同步衛星相對地面靜止不動，猶如掛在天空中，下列說法中不正確的是()

A． 同步衛星處于平衡狀態

B． 同步衛星的速率是唯一的

C． 同步衛星的高度是唯一的

D． 各國的同步衛星都在同一圓周上運動

8． 用細線吊著一個質量為m的小球，使小球在水平面內做圓錐擺運動，如圖6所示．關于小球的受力，下列說法中正確的是()

A． 小球受重力、細線的拉力和向心力

B． 小球受重力和細線的拉力

C． θ角越大，細線的拉力越小

D． 繩長越長，細線的拉力越大

9． 下列關于物體機械能守恒的說法中，正確的是()

A． 運動的物體，若所受合外力為零，則其機械能一定守恒

B． 運動的物體，若所受合外力不為零，則其機械能一定不守恒

C． 若合外力對物體不做功，物體的機械能一定守恒

D． 運動的物體，若所受合外力不為零，其機械能有可能守恒

10． 如圖7所示，用輕繩懸掛一小鐵塊，將小鐵塊拉到如圖7所示的水平位置，然后放手使小鐵塊從靜止開始向下擺動．不計空氣阻力，在小鐵塊擺向最低點的過程中，重力對小鐵塊做功的功率()

A． 保持不變

B． 不斷增大

C． 不斷減小

D． 先增大，后減小

11． 改變汽車的質量和速度，都能使汽車的動能發生改變，在下列情況下，汽車的動能不改變的有()

A. 質量不變，速度增大到原來的2倍

B. 速度不變，質量增大到原來的2倍

C. 質量減半，速度增大到原來的4倍

D. 速度減半，質量增大到原來的4倍

12． 在離地面h處豎直上拋一質量為m的物塊，拋出時的速度為v0，當它落到地面時速度為v，用g表示重力加速度，則在此過程中物塊克服空氣阻力所做的功等于()

答案點撥

1． D (當物體的加速度a與速度v 相同時，物體在做加速運動．當加速度減小時，則物體速度的變化量在減小，但它的速度仍然在增加，這一個運動叫加速度減小的變加速)

2． B (物體P受到四個力的作用，即重力、彈力、接觸面的支持力與靜摩擦力 )

3． A (繩子所受到的拉力始終等于物體D的重力．A點向下移動時，ACD之間的夾角在減小，則它們給BC桿的作用力會增大 )

4． D (慣性是每個物體都具有的一種性質，慣性的大小只由質量來量度，與物體的狀態是無關的)

5． C (撤去兩個力后，物體的合外力在5≤F≤25之間變化.由牛頓第二定律可知，物體的加速度在2.5≤a≤12.5之間變化，符合這個范圍的只有C項 )

6． C (平拋運動是由水平方向的勻速運動與豎直方向的自由落體運動合成的，它落地的時間只由豎直方向的高度來決定，與水平的初速度無關．但落地點的水平位移是由初速度與運動時間來共同決定的 )

7． A (同步衛星是和地球同步轉動的，它的軌道必須在赤道上空，并且只能在唯一的高度．但此時它是繞地球做圓周運動的，必須由萬有引力來提供向心力，所以它處于不平衡狀態)

8． B(物體只在水平面內做圓周運動，由重力與拉力的合力來提供向心力．θ角越大，繩子所受的拉力也越大 )

9． D(機械能守恒的條件是只有重力做功，如果物體只受到重力或者只有重力做功時，機械能一定是守恒的，此時物體合外力是不為零的，因此D是正確的 )

10． D (力的瞬時功率不僅與力F及速度v有關，而且與F與v的夾角有關，在釋放物體瞬間，雖然重力與速度的夾角為零度，但此時速度很小，所以功率也很小，到中間它們的乘積達到一個最大值，到豎直位置時，此時重力與速度的夾角達到90°，重力的瞬時功率也為0 )

11． D(根據動能的公式不難得出只有D是正確的 )

責任編校 李平安

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”