高二物理力學章節(jié)知識點及習題訓練力學，作為物理學的基石，始終是高中物理學習的核心內(nèi)容。進入高二，我們對力學的探討將更加深入，從具體的運動描述邁向更普適的規(guī)律總結(jié)與應(yīng)用。這不僅要求我們對基本概念有清晰的認知，更強調(diào)對物理過程的分析能力和數(shù)學工具的靈活運用。本章將系統(tǒng)梳理高二力學的核心知識點，并通過針對性的習題訓練，幫助同學們鞏固所學，提升解決實際問題的能力。一、核心知識點梳理（一）質(zhì)點的運動質(zhì)點模型是我們研究物體運動的基礎(chǔ)。在這一部分，我們重點關(guān)注物體空間位置隨時間的變化規(guī)律及其原因。1.直線運動*基本概念：位移與路程、速度（平均速度與瞬時速度）、加速度。深刻理解這些矢量的物理意義及其運算規(guī)則，是學好運動學的前提。位移是從初位置指向末位置的有向線段，是矢量；路程則是物體運動軌跡的實際長度，是標量。速度描述物體運動的快慢和方向，平均速度對應(yīng)一段時間或一段位移，瞬時速度則對應(yīng)某一時刻或某一位置。加速度則描述速度變化的快慢和方向，它與速度本身沒有必然的大小關(guān)系。*基本規(guī)律：勻變速直線運動的規(guī)律是這部分的核心。包括速度公式、位移公式、速度-位移關(guān)系式，以及勻變速直線運動的平均速度公式和紙帶分析中常用的判別式。這些公式的推導(dǎo)過程、適用條件以及各物理量的符號規(guī)則，都需要了然于胸。2.曲線運動*曲線運動的條件：物體所受合外力的方向與它的速度方向不在同一條直線上。這是判斷物體是否做曲線運動的根本依據(jù)。*運動的合成與分解：處理曲線運動的基本方法。我們通常將復(fù)雜的曲線運動分解為兩個方向上的直線運動，分別研究，再進行合成。這種“化曲為直”的思想，在物理學中應(yīng)用廣泛。*平拋運動：典型的勻變速曲線運動。其特點是物體只受重力作用（空氣阻力不計），初速度沿水平方向。我們可以將其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。掌握平拋運動的軌跡方程、速度變化規(guī)律以及射程、射高的計算，是這部分的重點。*圓周運動：另一類重要的曲線運動。描述圓周運動的物理量有線速度、角速度、周期、頻率、向心力、向心加速度。需要理解這些物理量之間的關(guān)系，并能分析勻速圓周運動中向心力的來源。特別注意，勻速圓周運動是速度方向時刻變化的變速運動，其“勻速”僅指速率不變。（二）相互作用力是改變物體運動狀態(tài)的原因，也是使物體發(fā)生形變的原因。學好力學，必須對力有深刻的理解。1.常見的力*重力：由于地球的吸引而使物體受到的力。其方向豎直向下，大小為mg。重心是物體各部分所受重力的等效作用點。*彈力：物體發(fā)生彈性形變時，由于要恢復(fù)原狀而對與它接觸的物體產(chǎn)生的力。彈力的方向與物體形變的方向相反，或與使物體發(fā)生形變的外力方向相反。常見的彈力有支持力、壓力、拉力等。胡克定律（F=kx）描述了彈簧彈力與形變量的關(guān)系，其中k為勁度系數(shù)，x為形變量。*摩擦力：當兩個相互接觸的物體發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢時，在接觸面上會產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力。摩擦力分為靜摩擦力和滑動摩擦力。靜摩擦力的大小隨外力變化，有一個最大值（最大靜摩擦力），方向與相對運動趨勢方向相反。滑動摩擦力的大小為f=μN，方向與相對運動方向相反。理解“相對”二字的含義，是正確分析摩擦力的關(guān)鍵。2.力的合成與分解*力是矢量，其合成與分解遵循平行四邊形定則（或三角形定則）。這是解決力學問題的基本工具。*在實際問題中，我們常常根據(jù)力的作用效果或解題的方便性進行力的分解，例如正交分解法，即將一個力分解為兩個相互垂直方向上的分力。（三）牛頓運動定律牛頓運動定律是整個經(jīng)典力學的核心，它揭示了力與運動的關(guān)系。1.牛頓第一定律（慣性定律）：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。它揭示了物體具有慣性，慣性是物體的固有屬性，其大小僅由質(zhì)量決定。2.牛頓第二定律：物體的加速度跟所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。其數(shù)學表達式為F合=ma。這一定律是解決動力學問題的“橋梁”，它將力和運動聯(lián)系起來。理解其矢量性、瞬時性和獨立性是應(yīng)用的關(guān)鍵。3.牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。要注意區(qū)分平衡力與作用力和反作用力，前者作用在同一物體上，后者作用在兩個不同的物體上。4.牛頓運動定律的應(yīng)用：這是力學部分的重點和難點。包括已知受力情況求運動情況，以及已知運動情況求受力情況。解決這類問題的一般步驟是：確定研究對象、進行受力分析（畫受力示意圖）、建立坐標系（通常采用正交分解法）、根據(jù)牛頓第二定律列方程、求解并檢驗。二、習題訓練與解析（一）基礎(chǔ)概念辨析與規(guī)律應(yīng)用例題1：關(guān)于質(zhì)點、位移和路程，下列說法正確的是（）A.研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，不能將地球看作質(zhì)點B.位移是矢量，位移的方向就是物體運動的方向C.路程是標量，即位移的大小D.物體做直線運動時，路程一定等于位移的大小思路點撥：本題考察對基本概念的理解。質(zhì)點模型的條件是物體的形狀和大小對研究問題的影響可以忽略。位移是從初位置到末位置的有向線段，路程是軌跡長度。物體做單向直線運動時，路程等于位移的大小。解析：A選項，地球公轉(zhuǎn)時，地球的大小遠小于日地距離，可視為質(zhì)點，A錯誤。B選項，位移方向是初位置指向末位置，不一定是運動方向（如曲線運動），B錯誤。C選項，路程是標量，位移大小是初末位置間距離，只有單向直線運動時二者才相等，C錯誤。D選項，物體做單向直線運動時，路程等于位移大小，D正確。答案：D例題2：一輛汽車在平直公路上由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)過時間t速度達到v，此后做勻速直線運動。求汽車在加速階段的加速度大小和加速階段通過的位移。思路點撥：本題考察勻變速直線運動基本規(guī)律的應(yīng)用。已知初速度、末速度和時間，求加速度和位移，可直接應(yīng)用勻變速直線運動的速度公式和位移公式。解析：汽車初速度v?=0，末速度v，加速時間t。根據(jù)勻變速直線運動速度公式v=v?+at，可得加速度a=(v-v?)/t=v/t。加速階段位移，根據(jù)x=v?t+?at2，代入v?=0和a=v/t，可得x=?*(v/t)*t2=?vt。答案：加速度大小為v/t，加速階段位移為?vt。（二）受力分析與牛頓定律應(yīng)用例題3：如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止在粗糙的水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)對物體施加一個與水平方向成θ角斜向上的拉力F，物體仍靜止。求物體所受摩擦力的大小和方向。思路點撥：物體靜止，處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零。對物體進行受力分析，然后根據(jù)平衡條件列方程求解。注意摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反。解析：對物體進行受力分析：受重力mg（豎直向下），拉力F（與水平成θ角斜向上），支持力N（豎直向上），靜摩擦力f（水平方向，與相對運動趨勢方向相反）。由于物體在拉力F作用下有向右運動的趨勢，故靜摩擦力f方向水平向左。將拉力F分解為水平方向分力F?=Fcosθ和豎直方向分力F?=Fsinθ。物體在豎直方向受力平衡：N+F?=mg，即N=mg-Fsinθ。物體在水平方向受力平衡：f=F?=Fcosθ。答案：摩擦力大小為Fcosθ，方向水平向左。例題4：一個質(zhì)量為2kg的物體，在水平拉力F的作用下，沿粗糙水平面從靜止開始運動，已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1。若拉力F=5N，求物體運動的加速度大小。（g取10m/s2）思路點撥：本題考察牛頓第二定律的應(yīng)用。首先對物體進行受力分析，求出合外力，再根據(jù)F合=ma求出加速度。解析：物體質(zhì)量m=2kg，拉力F=5N，μ=0.1，g=10m/s2。受力分析：重力mg=20N（豎直向下），拉力F=5N（水平向右），支持力N=mg=20N（豎直向上，因在豎直方向無加速度），滑動摩擦力f=μN=0.1*20N=2N（水平向左，與運動方向相反）。水平方向合外力F合=F-f=5N-2N=3N。根據(jù)牛頓第二定律F合=ma，可得加速度a=F合/m=3N/2kg=1.5m/s2。答案：物體運動的加速度大小為1.5m/s2。（三）曲線運動綜合例題5：將一個小球從離地高度為h的地方，以水平初速度v?拋出。忽略空氣阻力，重力加速度為g。求：（1）小球在空中運動的時間；（2）小球落地點與拋出點的水平距離（射程）；（3）小球落地時的速度大小和方向。思路點撥：平拋運動分解為水平勻速和豎直自由落體。運動時間由豎直方向決定，水平射程由水平初速度和運動時間決定，落地速度是水平和豎直速度的矢量和。解析：（1）豎直方向：小球做自由落體運動，初速度為0，下落高度h。由h=?gt2，解得t=√(2h/g)。（2）水平方向：勻速直線運動，水平距離x=v?t=v?√(2h/g)。（3）落地時豎直方向速度v?=gt=g√(2h/g)=√(2gh)。水平方向速度v?=v?。落地速度大小v=√(v?2+v?2)=√(v?2+2gh)。設(shè)落地速度方向與水平方向夾角為θ，則tanθ=v?/v?=√(2gh)/v?，θ=arctan(√(2gh)/v?)。答案：（1）√(2h/g)；（2）v?√(2h/g)；（3）速度大小√(v?2+2gh)，方向與水平方向夾角θ=arctan(√(2gh)/v?)斜向下。三、總結(jié)與學習建議高二力學內(nèi)容是整個高中物理的重中之重，它不僅是后續(xù)學習電磁學、熱學等內(nèi)容的基礎(chǔ)，更是培養(yǎng)物理思維、分析和解決問題能力的關(guān)鍵時期。1.深刻理解概念規(guī)律：對于每一個物理概念（如質(zhì)點、位移、速度、加速度、力、慣性等）和物理規(guī)律（如牛頓三定律、勻變速直線運動公式、平拋運動規(guī)律、圓周運動規(guī)律等），都要力求理解其內(nèi)涵、外延、適用條件和來龍去脈，而不是死記硬背。2.重視受力分析：受力分析是解決力學問題的“敲門磚”。要養(yǎng)成畫受力分析示意圖的好習慣，明確研究對象，按順序（重力、彈力、摩擦力、其他力）分析，確保不添力、不漏力。3.掌握科學方法：如理想模型法（質(zhì)點、輕桿、輕繩）、整體法與隔離法、運動的合成與分解法、控制變量法、等效替代法等。這些方法是物理智慧的體現(xiàn)，能幫助我們化繁為簡。4.加強習題訓練與反思：通過適量的習題訓練可以鞏固