北京市高三物理二轮复习 力与直线运动教学案

知识点能力点回顾

复习策略：

直线运动有匀变速直线运动、有分段的变速运动，有先加速后减速，或先加速后匀速，或先减速后匀速的直线运动，这些运动形式在整个高中物理的力、电部分经常出现，熟记匀变速运动的公式是前提。

对于分段的变速运动，在电场中经常出现，这是因为电场的方向反向后，其中带电物体的加速度反向，出现周期性的、来回的匀变速直线运动，这是高中的难点。

相对运动是运动学中的难点，一个物体与另一个物体追及、相遇或一个物体在另一个物体表面发生相对运动类的问题是高考的热点、重点和难点，由于理综试卷中物理部分需要考查的物理点较多，所以，这部分知识点一般不会单独命题，而与动力学（也包括电学）的知识一起命题，以增加考查的知识面。

通过学习牛顿第一定律，理解惯性概念，理解运动和力的关系，理解质量是惯性的量度，会正确解释有关惯性现象，在牛顿第一定律的建立过程中，培养历史唯物主义和辩证唯物主义观点。通过伽利略理想实验的学习，培养观察能力、抽象思维能力，培养能从纷繁的现象中探求事物本质的科学态度和推理能力。

通过学习牛顿第二定律，学会用控制变量法研究力、加速度和质量的关系，进一步理解加速度和力的关系，并能在惯性参考系中，运用运动学和牛顿第二定律的知识分析解决“运动和力”的两类基本问题。

通过学习牛顿第三定律，进一步理解物体间的力的作用的相互性，能区分平衡力、作用力和反作用力，会正确运用牛顿第二定律解释有关现象。

通过学习牛顿定律，掌握解决超重和失重的知识。

灵活运用整体法和隔离法解决连结体问题。

恰当运用正交分解法解决物体受多力情况下的受力分析。

知识要求：

1. 力和直线运动的关系

当物体所受合外力与速度共线时，物体将做直线运动。

（1）若F合＝0，v0≠0，物体保持匀速直线运动。

（2）若F合恒定且不为零，且与v0同向时，物体做匀加速直线运动。

（3）若F合恒定且不为零，且与v0反向时，物体将做匀减速直线运动。

（4）若F合不恒定，物体做变加速或变减速直线运动。

2. 牛顿第二定律

牛顿第二定律表达式F＝ma，式中m为受力物体的质量，恒定不变，F为物体所受合外力，a为物体的加速度。F和a为矢量。

（1）牛顿第二定律具有瞬时性

①a与F有必然的瞬时的联系：F为0，则a为0，若F不为0，则a不为0，且大小为a＝F/m. F改变，则a立即改变。a和F之间是瞬时的对应关系，同时存在、同时消失、同时改变。而不是F 的改变在先，过后（指要经历一段时间t）才有a的改变。

②Δv（速度的改变量）与F有必然的但不是瞬时的联系：F为0，则Δv＝0，F不为零，并不能说Δv就一定不为0，因为Δv＝at，而a＝F/m，所以Δv＝F/m·t，F不为0，而t=0（指时间间隔为0，即是指某时刻），则Δv＝0，物体受合外力作用要有一段时间的积累，才能使物体的速度有一个改变量Δv。

③v（瞬时速度）与F无必然的联系：F为0时，物体可做匀速直线运动，v0不为0，F不为0时，物体的瞬时速度v t。可以为0，例如竖直上抛达最高点时，v t＝0，而F＝mg.

（2）牛顿第二定律的矢量性

①牛顿第二定律F＝ma中，m是无方向的标量，a与F的方向时时刻刻总相同：F的方向改变，a的方向立即改变，而不需要时间。

②v与F的方向并无必然的联系：在加速直线运动中，v与F同向；在减速直线运动中，v与F 反向；在曲线运动中，v与F的方向间成一夹角，曲线以初速度v0为切线弯向F一侧。

（3）牛顿第二定律的独立性

①作用在物体上的各个力各自产生相应的加速度，不因其他力的作用而改变。物体的加速度是合外力产生的，a＝F/m；又可以理解为各力产生的加速度的矢量和，即a1＝F1/m，a2＝F2/ma，…，a 等于a1、a2、…的矢量和。

②牛顿第二定律的分量式，根据力的独立作用原理，运用正交分解,x轴方向的合外力产生a x，y轴方向的合外力产生a y，所以F＝ma、可用其两个分量式来代替：F x＝ma x，F y＝ma y。

（4）牛顿第二定律的相对性

①物体的加速度必须是以静止或匀速直线运动的物体作为参照物，即牛顿第二定律只在惯性系中成立。

②牛顿第二定律的适用范围：宏观物体、低速运动，对于微观粒子接近光速的领域不适用。

（5）牛顿第二定律单位的唯一性

①利用F＝ma计算时只能采用力学单位制。

②力学单位制中的基本物理量及其基本单位分别为质量（m）、千克（kg），位移（s）、米（m），时间（t）、秒（s）。力（F）的单位牛顿（N）是导出单位，而不是力学单位的基本单位，1N的物理意义是：使质量1kg的物体产生1 m/s2的加速度，这个力的大小称为1 N.

3. 匀变速直线运动的规律及推论：

①

②

③

④

⑤（中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度）

4. 典型的匀变速直线运动

（1）只受重力作用的自由落体运动和竖直上抛运动。

（2）带电粒子在匀强电场中由静止开始被加速或带电粒子沿着平行于电场方向射入电场中的运动。

（3）物体、质点或带电粒子所受的各种外力的合力恒定，且合力方向与初速度方向平行的运动。

5. 物体在变力作用下的直线运动

（1）受力特点

物体（或质点）受到大小不断变化，方向始终与速度在一条直线上的合外力作用时，做加速度大小不断变化的非匀变速直线运动。

（2）典型的非匀变速直线运动

①简谐运动

a. 物体做简谐运动的受力条件是回复力的大小与物体相对平衡位置的位移成正比，力的方向与位移方向时刻相反，可表达为F＝－kx，因而该运动是加速度不断变化的非匀变速直线运动。

b. 无论是水平面还是竖直面（或斜面）上的弹簧振子的运动都是简谐运动。简谐运动具有对称的特点，即回复力的大小、加速度大小、速率以及动能、势能（包括重力势能和弹性势能）在关于平衡位置对称的位置是相等的。

C．定量或定性分析简谐运动中有关运动物理量的大小及变化情况，一般需要结合牛顿运动定律和功能关系进行分析和判断。

能力要求：

1. 物体在恒力作用下的直线运动问题

（1）牛顿运动定律是处理此类问题、建立动力学方程的理论依据。同时它也是推导动能定理、动量定理的依据。因此，在处理匀变速运动类问题时，不能只拘泥于动力学方法，而应根据实际所求灵活选取规律。

（2）带电粒子、带电质点（或电流）在电场（或磁场）中所受的力跟重力、弹力、摩擦力……是不同性质的力，研究其在各种不同性质的力作用下的运动，遵循相同的力学规律，研究方法也相同，解题关键是要了解不同性质力的基本特性，能正确分析物体的受力情况，认清不同形式问题的共同本质，灵活运用所学方法解决各种类型的实际问题。

2. 几种典型的变速直线运动问题

（1）雨滴下落

如果所受阻力与速度的平方成正比，它在运动过程中各个物理量（如阻力、加速度、速度）的动态过程可表示如下：

（2）机车启动问题

如果汽车以额定功率启动，它在运动过程中各个物理量的动态变化社程可表示如下：