高一物理期末復(fù)習(xí)卷二一、運(yùn)動(dòng)的描述與直線運(yùn)動(dòng)（一）核心概念辨析質(zhì)點(diǎn)與參考系的選擇需結(jié)合實(shí)際運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景。研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)可將地球視為質(zhì)點(diǎn)，但研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)則不能。在分析小船渡河問(wèn)題時(shí)，以地面為參考系可清晰描述船的實(shí)際軌跡，以水流為參考系則能簡(jiǎn)化相對(duì)運(yùn)動(dòng)計(jì)算。位移與路程的區(qū)別在于矢量性：物體沿半徑為R的圓形軌道運(yùn)動(dòng)半周，位移大小為2R，路程卻為πR。速度與加速度的關(guān)系是易錯(cuò)點(diǎn)，例如汽車在平直公路上以10m/s勻速行駛時(shí)加速度為零，而從靜止開(kāi)始啟動(dòng)的瞬間加速度不為零但速度為零。勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式體系需靈活應(yīng)用。速度公式v=v?+at、位移公式x=v?t+?at2及推論v2-v?2=2ax構(gòu)成解題的基礎(chǔ)工具。在剎車問(wèn)題中，需先判斷停止時(shí)間，如汽車以20m/s的速度剎車，加速度大小為5m/s2，實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間僅4秒，此后位移不再變化。平均速度的兩個(gè)公式（v?=(v?+v)/2和v?=x/t）分別適用于勻變速和任意運(yùn)動(dòng)，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)中，可通過(guò)連續(xù)相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差Δx=aT2計(jì)算加速度，其中T為打點(diǎn)周期。（二）典型問(wèn)題解析追及相遇問(wèn)題需抓住臨界條件。A車以10m/s勻速行駛，前方20m處B車由靜止開(kāi)始以2m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩車速度相等（t=5s）時(shí)相距最近，此時(shí)A車位移50m，B車位移25m，最近距離為5m。若B車加速度改為3m/s2，則會(huì)在t=4s時(shí)追上A車，此時(shí)B車速度達(dá)12m/s。豎直方向運(yùn)動(dòng)要注意空氣阻力是否忽略。不計(jì)空氣阻力時(shí)，物體豎直上拋的上升時(shí)間與下落時(shí)間相等，落地速度與拋出速度大小相同；若考慮空氣阻力，上升階段加速度a?=(mg+f)/m，下落階段a?=(mg-f)/m，導(dǎo)致下落時(shí)間更長(zhǎng)，落地速度小于拋出速度。二、相互作用與牛頓運(yùn)動(dòng)定律（一）三種性質(zhì)力的分析方法重力的等效作用點(diǎn)稱為重心，形狀規(guī)則且質(zhì)量分布均勻的物體重心在幾何中心，如質(zhì)量分布不均的細(xì)桿重心位置需用懸掛法確定。彈力方向的判斷需遵循"恢復(fù)原狀"原則：輕繩的拉力沿繩指向收縮方向，支持力垂直于接觸面指向被支持物體，彈簧彈力可根據(jù)胡克定律F=kx計(jì)算，其中x為形變量（拉伸或壓縮的長(zhǎng)度）。摩擦力分析是重點(diǎn)難點(diǎn)。靜摩擦力的大小在0到最大靜摩擦力之間變化，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反。放置在斜面上的物體，當(dāng)傾角θ逐漸增大時(shí)，靜摩擦力先按f=mgsinθ增大，達(dá)到最大靜摩擦力后轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力f=μmgcosθ?；瑒?dòng)摩擦力的大小僅由μ和正壓力決定，與物體運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，例如無(wú)論物體在水平面上以2m/s還是5m/s滑動(dòng)，只要μ和壓力不變，摩擦力大小相同。（二）牛頓定律的應(yīng)用策略處理連接體問(wèn)題常用整體法與隔離法。兩個(gè)質(zhì)量均為m的物塊用輕繩連接，在水平拉力F作用下沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，整體法求得加速度a=F/(2m)，隔離任一物塊可得繩的拉力T=ma=F/2。當(dāng)水平面粗糙（動(dòng)摩擦因數(shù)μ）時(shí)，整體加速度a=(F-2μmg)/(2m)，繩的拉力仍為F/2，表明連接體中各部分加速度相同。臨界問(wèn)題需分析彈力突變條件。物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，輕繩模型在最高點(diǎn)的最小速度為√(gR)，此時(shí)重力提供向心力；若改用輕桿模型，最小速度可為零，此時(shí)桿提供支持力。在傾角為θ的斜面上，物塊恰好不下滑時(shí)滿足mgsinθ=μ?mgcosθ，即μ?=tanθ，此為判斷斜面是否光滑的重要依據(jù)。三、曲線運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力（一）曲線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合外力與速度方向不在同一直線。平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)（v?=v?，x=v?t）和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)（v?=gt，y=?gt2）。從離地高度h處水平拋出的物體，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=√(2h/g)，與初速度無(wú)關(guān)；水平射程x=v?√(2h/g)，隨初速度增大而增大。落地時(shí)速度方向與水平方向夾角θ滿足tanθ=v?/v?=gt/v?=√(2gh)/v?。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量關(guān)系需牢記。線速度v=2πr/T，角速度ω=2π/T，向心加速度a=v2/r=ω2r。在皮帶傳動(dòng)裝置中，兩輪邊緣點(diǎn)線速度大小相等，故角速度與半徑成反比；同軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各點(diǎn)角速度相同，線速度與半徑成正比。汽車過(guò)拱形橋時(shí)，最高點(diǎn)向心力由重力和支持力的合力提供，即mg-F?=mv2/r，當(dāng)v=√(gr)時(shí)支持力為零，此時(shí)汽車處于完全失重狀態(tài)。（二）萬(wàn)有引力與航天開(kāi)普勒第三定律指出所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方之比為常量，即a3/T2=k，其中k僅與中心天體質(zhì)量有關(guān)。地球同步衛(wèi)星的周期T=24h，軌道半徑約3.6×10?km，線速度約3.1km/s，且軌道平面必須與赤道平面重合。天體質(zhì)量的估算有兩種方法：已知行星繞恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和周期T，由GMm/r2=m(2π/T)2r可得M=4π2r3/(GT2)；若已知星球表面重力加速度g和半徑R，根據(jù)mg=GMm/R2可得M=gR2/G。第一宇宙速度v?=√(gR)=7.9km/s，是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度。四、實(shí)驗(yàn)專題（一）研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)中，紙帶上點(diǎn)跡的處理方法是關(guān)鍵。若相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T（通常T=0.1s），則某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用"中間時(shí)刻速度等于平均速度"計(jì)算，如v?=(x?-x?)/(2T)。加速度可通過(guò)逐差法計(jì)算：a=(x?+x?+x?-x?-x?-x?)/(9T2)，這種方法能有效減小偶然誤差。實(shí)驗(yàn)中若紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器存在摩擦，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的加速度偏小。（二）驗(yàn)證力的平行四邊形定則該實(shí)驗(yàn)采用"等效替代"思想，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋與用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置O。作圖時(shí)需注意：彈簧測(cè)力計(jì)的拉力方向應(yīng)與細(xì)線方向一致，標(biāo)度選擇要適當(dāng)，使力的圖示既清晰又能充滿圖紙。若實(shí)驗(yàn)中F?和F?的夾角為90°，且F?=3N、F?=4N，則理論上合力F=5N，實(shí)際測(cè)量值可能因彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)誤差或橡皮筋形變不完全彈性而略有偏差。五、綜合計(jì)算題解題策略（一）運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合問(wèn)題解決多過(guò)程問(wèn)題需分段分析。物體從斜面頂端由靜止釋放，沿傾角30°的光滑斜面下滑（加速度a?=gsin30°=5m/s2），滑行4m后進(jìn)入粗糙水平面（動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，加速度a?=-μg=-5m/s2），整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的v-t圖像是先勻加速后勻減速的折線。通過(guò)兩段運(yùn)動(dòng)的末速度與初速度關(guān)系、位移關(guān)系聯(lián)立方程，可求得總運(yùn)動(dòng)時(shí)間和總位移。（二）動(dòng)力學(xué)與曲線運(yùn)動(dòng)結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)與斜面結(jié)合的問(wèn)題，常需利用幾何關(guān)系建立方程。物體從傾角為θ的斜面頂端水平拋出，落到斜面上時(shí)，位移偏向角α=θ，根據(jù)tanα=y/x=(?gt2)/(v?t)=gt/(2v?)，可求得運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=2v?tanθ/g，進(jìn)而求出落點(diǎn)速度大小和方向。若題目改為物體垂直打在斜面上，則速度偏向角β=90°-θ，由tanβ=v?/v?=gt/v?可解得t=v?tanβ/g。（三）天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題衛(wèi)星變軌問(wèn)題需分析能量變化。衛(wèi)星從低軌道向高軌道變軌時(shí)，需在近地點(diǎn)點(diǎn)火加速，機(jī)械能增加，進(jìn)入橢圓轉(zhuǎn)移軌道，在遠(yuǎn)地點(diǎn)再次加速進(jìn)入高圓軌道。在不同軌道的相切點(diǎn)，加速度相同（由萬(wàn)有引力提供），但線速度不同，高軌道的線速度小于低軌道線速度。計(jì)算中心天體密度時(shí)，若衛(wèi)星貼近天體表面運(yùn)行，軌道半徑r≈R，由ρ=M/(4πR3/3)=3π/(GT2)可快速求解。六、易錯(cuò)點(diǎn)警示矢量方向問(wèn)題：加速度為負(fù)值不表示減速，需結(jié)合速度方向判斷。物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，全程加速度均為g（豎直向下），上升階段減速，下落階段加速。摩擦力性質(zhì)判斷：靜止在斜面上的物體受到靜摩擦力，當(dāng)施加沿斜面向下的拉力使物體開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，摩擦力瞬間變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，大小由μmgcosθ決定。圓周運(yùn)動(dòng)臨界條件：輕繩模型中最高點(diǎn)最小速度為√(gR)，輕桿模型中最高點(diǎn)最小速度為0，管道模型中最高點(diǎn)最小速度可為負(fù)值（即允許物體在最高點(diǎn)有向下的速度）。萬(wàn)有引力與重力關(guān)系：地球表面物體受到的萬(wàn)有引力可分解為重力和向心力，赤道上向心力最大（F?=mRω2），重力最??；兩極處向心力為零，重力等于萬(wàn)有引力。實(shí)驗(yàn)誤差分析：研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜槽末端不水平會(huì)導(dǎo)致初速度方向偏離水平；驗(yàn)證平行四邊形