【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高一物理：解密开普勒三大定律

1. 摩擦力是否存在的判断方法：（1）假设法：利用假设法判断的思维程序如下。

此法关键是先判明物体的运动状态是平衡状态还是有加速度，平衡的物体（静止或匀速直线运动）用平衡条件去求解；有加速度的利用牛顿第二定律（F＝ma，后面将学到）确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。

（2）根据力的相互性：此法的关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。

2. 对于有关摩擦力的题目，关键是判断出是静摩擦力还是滑动摩擦力：3. 摩擦力大小的计算注意以下三点：（1）只有滑动摩擦力才能用公式f＝μN，其中的N表示正压力，不一定等于重力G。

（2）静摩擦力大小不能用f＝μN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，一般可认为等于滑动摩擦力，即f m＝μN。

（3）静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是：0＜f≤f m。

例题1 （山东省实验中学月考）如图所示，质量为m 的木块在质量为M 的长木板上受到向右的拉力F 的作用向右滑行，长木板处于静止状态。

已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2。

下列说法正确的是（ ）A . 木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mgB . 木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2（m ＋M ）gC . 当F >μ2（m ＋M ）g 时，木板便会开始运动D . 无论怎样改变F 的大小，木板都不可能运动解析：木块在力F 的作用下向右滑动，木块与木板之间为滑动摩擦力，F f 1＝μ1mg 。

木板处于静止状态，其与地面间为静摩擦力，根据物体的平衡条件可知F f 2＝F f 1＝μ1mg ，并保持不变。

答案：AD例题2 （山东淄博）如图所示，物块A 放在倾斜的木板上，已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和木板间的动摩擦因数为（ ）A . 12 B .32 C . 22D . 52解析：由题意可以判断出，当倾角α＝30°时，物块受到的摩擦力是静摩擦力，大小为Ff 1＝mgsin 30°，当α＝45°时，物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为2f F ＝μF N ＝μmgcos 45°，由1f F ＝2f F 得μ＝22。

一、功1. 做功的两个要素（1）作用在物体上的力。

（2）物体在力的方向上发生的位移。

2. 公式W＝Fl cos α（1）α是力与位移方向之间的夹角，l为物体对地的位移。

（2）该公式只适用于恒力做功。

3. 判断正、负功的方法二、功率1. 物理意义描述力对物体做功的快慢。

2. 公式（1）P＝Wt（P为时间t内的平均功率）（2）P ＝Fv cos α（α为F 与v 的夹角）3. 额定功率机械正常工作时的功率。

4. 实际功率机械实际工作时的功率，要求不能大于额定功率。

5. 平均功率的计算方法（1）利用P ＝W t。

（2）利用P ＝F v cos α，其中v 为物体运动的平均速度。

6. 瞬时功率的计算方法（1）利用公式P ＝Fv cos α，其中v 为t 时刻的瞬时速度。

（2）P ＝F F v ，其中v F 为物体的速度v 在力F 方向上的分速度。

（3）P ＝F v v ，其中F v 为物体受的外力F 在速度v 方向上的分力。

例题1 （海南高考）一质量为1 kg 的质点静止于光滑水平面上，从t ＝0时起，第1秒内受到2 N 的水平外力作用，第2秒内受到同方向的1 N 的外力作用。

下列判断正确的是（ ）A. 0～2 s 内，外力的平均功率是94 W B. 第2秒内，外力所做的功是54J C. 第2秒末，外力的瞬时功率最大 D. 第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是45 解析：由题意知质点所受的水平外力即为合力，则知质点在这2秒内的加速度分别为a 1＝2 m/s 2、a 2＝1 m/s 2，则质点在第1 s 末与第2 s 末的速度分别为v 1＝2 m/s 、v 2＝3 m/s ，每一秒内，质点动能的增加量分别为ΔE k1＝2112mv ＝2 J 、ΔE k2＝2212mv －2112mv ＝2.5 J ，D 正确；再由动能定理可知第2 s 内与0～2 s 内，外力所做功分别为W 2＝ΔE k2＝2.5 J 、W ＝2212mv －0＝4.5 J ，则在0～2 s 内，外力的平均功率P ＝W t＝2.25 W ，A 正确，B 错误；由P ＝Fv 知质点在第1 s 末与第2 s 末的瞬时功率分别为P 1＝4 W 、P 2＝3 W ，故C 错误。

两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动决定于它们的合速度和合加速度方向是否共线。

常见的类型有：（1）a=0：匀速直线运动或静止。

（2）a恒定：性质为匀变速运动，分为：①v、a同向，匀加速直线运动；②v、a反向，匀减速直线运动；③v、a成角度，匀变速曲线运动（轨迹在v、a之间，和速度v的方向相切，方向逐渐向a的方向接近，但不可能达到。

）按照分运动特征进行分类有：（1）两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动；（2）一个匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动①两运动共线时为匀变速直线运动；②两运动不共线时为匀变速曲线运动；（3）两个匀变速直线运动的合运动①两个初速为零的匀加速直线运动的合运动仍是匀加速直线运动；②合初速度与合加速度共线时为匀变速直线运动；③合初速度与合加速度不共线时为匀变速曲线运动；一个分运动是匀速直线运动，另一个分运动是匀变速直线运动，其合运动是一个匀变速的蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。

然后将这个玻璃管倒置，在蜡块沿玻璃管上升的同时，将玻璃管水平向右移动。

假设从某时刻开始计时，蜡块在玻璃管内每一秒上升的距离是10cm，使玻璃管水平方向初速度为零向右平移，第一秒通过的水平位移是2.5cm。

之后每一秒的水平位移是第一秒的2n+1（n=1、2、3、4……）倍。

图乙中，y表示蜡块竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t=0时蜡块位于坐标原点。

甲乙301020（1）请在图乙中画出蜡块4s内的轨迹；（2）求t=2s时蜡块的速度v。

解析：（1）通过题干可以分析出，蜡块在竖直方向上做匀速直线运动，速度方向竖直向上；在水平方向上做匀变速直线运动。

根据题目中的条件描出每一个点的位置，连成曲线。

如下图：。

1. 受力分析的步骤：
例题1 如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P 与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，弹簧处于竖直方向，则斜面体P此刻受到的力的个数有可能为（）
A. 2个
B. 3个
C. 4个
D. 5个
解析：以斜面体P为研究对象，很显然斜面体P受到重力和弹簧弹力F1作用，二力共线。

若F1＝mg，二力使P处于平衡状态（如图甲所示）；若F1>mg，挡板MN必对斜面体施加垂直斜面的N作用，N产生水平向左的分量，欲使斜面体P处于平衡状态，MN必对斜面体施加平行接触面斜向下的摩擦力f（如图乙所示）。

答案：AC
例题2 如图所示，轻绳两端分别与A、C两物体相连接，m A=1kg，m B=2kg，m C=3kg，物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1（B与C之间的滑动摩擦力小于最大静摩擦），轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计，若要用力将C物体拉动，则作用在C物体上水平向左的拉力最小为（取g=10m/s2）（）
A. 6N
B. 8N
C. 10N
D. 12N
解析：首先由于A和C用轻绳相连，则时刻有相同的速度；而B分别受到A和C的摩擦力，由于C能提供的摩擦力要比A能提供的摩擦力大，所以物体B一定随C一起运动；由此，我们发现B和C之间是相对静止的，可以看做一个整体，BC整体受到向左的拉力，绳子向右的拉力和A给的摩擦力，根据受力平衡，有F=f A对BC+f地面对BC+T绳子拉力=1N+6N+1N =8N。

答案：B。

例题1如图所示，一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r0＝1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边沿接触。

当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力。

自行车车轮的半径R1＝35 cm，小齿轮的半径R2＝4.0 cm，大齿轮的半径R3＝10.0 cm。

求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比。

（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）解析：大小齿轮间、摩擦小轮和车轮之间和皮带传动原理相同，两轮边沿各点的线速度大小相等，由v＝2πnr可知转速n和半径r成反比；小齿轮和车轮同轴转动，两轮上各点的转速相同。

大齿轮与小齿轮转速之间的关系为：n1∶n小＝R2∶R3。

车轮与小齿轮之间的转速关系为：n车＝n小。

车轮与摩擦小轮之间的关系为：n车∶n2＝r0∶R1。

由以上各式可解出大齿轮和摩擦小轮之间的转速之比为：n1∶n2＝2∶175。

答案：2∶175例题2 如图所示，水平转盘的中心有个竖直小圆筒，质量为m的物体A放在转盘上，A到竖直圆筒中心的距离为r，物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连，B与A质量相同，物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的μ倍，则转盘转动的角速度在什么范围内，物体A才能随盘转动？解析：由于A在圆盘上随盘做匀速圆周运动，所以它所受的合外力必然指向圆心，而其中重力、支持力平衡，绳的拉力指向圆心，所以A所受的摩擦力的方向一定沿着半径或指向圆心，或背离圆心。

当A将要沿盘向外滑时，A所受的最大静摩擦力指向圆心，A的向心力为绳的拉力与最ωr ①大静摩擦力的合力，即F＋F m′＝m21由于B静止，故F＝mg ②由于最大静摩擦力是压力的μ倍，即F m′＝μF N＝μmg③由①②③式解得ω1当A将要沿盘向圆心滑时，A所受的最大静摩擦力沿半径向外，这时向心力为ωr ④F－F m′＝m22由②③④式解得ω2A随盘一起转动，其角速度ω应满足ωω。

为考查学生的能力，高考试卷都设置有一系列物理过程分析的试题，即“多过程”问题考生能否准确地分清物理过程是解决这类问题的关键，对它的解决能很好地反映出学生分析、解决物理问题的能力，这一类问题往往比较复杂，在高考中常在计算题中出现，且常把牛顿运动定律与其他力学规律、电场、磁场等知识综合起来考查，难度较大。

解决思路：1. “合”步了解全过程，构建大致运动图景；2. “分”将全过程进行分解，分析每个过程的规律；3. “合”——找到子过程的联系，寻找解题方法。

分析要点:1. 题目中有多少个物理过程？2. 每个过程物体做什么运动？3. 每种运动满足什么物理规律？4. 运动过程中的一些关键位置（时刻）是哪些?下面让我们结合具体的实例，来分析详细理解多过程问题的分析方法。

例题1 （江西省重点中学联考）中央电视台近期推出了一个游戏节目——推矿泉水瓶。

选手们从起点开始用力推瓶一段时间后，放手让瓶向前滑动，若瓶最后停在桌上有效区域内，视为成功；若瓶最后不停在有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败。

其简化模型如下图所示，AC是长度为L1＝5 m的水平桌面，选手们可将瓶子放在A点，从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶，BC为有效区域。

已知BC长度为L2＝1 m，瓶子质量为m＝0.5 kg，瓶子与桌面间的动摩擦因数μ＝0.4。

某选手作用在瓶子上的水平推力F＝20 N，瓶子沿AC 做直线运动，g取10m/s2，假设瓶子可视为质点，那么该选手要想游戏获得成功，试问：（1）推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少？（2）推力作用在瓶子上的距离最小为多少？解析：第一步：抓信息关键点第二步：找解题突破口推力作用在瓶子上的距离越长，则推力的作用时间越长，停在有效区域内时，离C 点越近，离B 点越远，因此解答本题的关键是求出瓶子正好停在B 点或C 点时，推力的作用时间或距离。

第三步：条理作答解析：（1）要想获得游戏成功，瓶子滑到C 点速度正好为0，力作用时间最长，设最长作用时间为t 1，有力作用时瓶子的加速度为a 1，t 1时刻瓶子的速度为v ，力停止作用后加速度为a 2，由牛顿第二定律得：F －μmg ＝ma 1 μmg ＝ma 2加速运动过程中的位移s 1＝v 22a 1减速运动过程中的位移s 2＝v 22a 2位移关系满足s 1＋s 2＝L 1 又v ＝a 1t 1由以上各式解得t 1＝16s（2）要想游戏获得成功，瓶子滑到B 点速度正好为零，力作用距离最小，设最小距离为d ，则v ′22a 1＋v ′22a 2＝L 1－L 2v ′2＝2a 1d联立解得d ＝0.4 m答案：（1）16s （2）0.4 m例题2 （江苏高考）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2㎏，动力系统提供的恒定升力F =28 N 。

注意：要正确理解速度与加速度，速度、速度变化量、加速度三者大小没有必然联系，加速度方向与速度变化量方向一致，加速度方向与速度方向相同时不论加速度大小怎么变化，速度均增大，相反时不论加速度大小怎么变化，速度均减小。

对加速度大小和方向的进一步理解明确了这些区别，在高中我们会遇到什么样的速度、速度的变化、加速度方面的题目呢？让我们来看几个例题。

例题1 关于速度、速度的变化量、加速度，正确的说法是 （ ） A. 物体运动时速度的变化量越大，它的加速度一定越大 B. 速度很大的物体，其加速度可以为零C. 某时刻物体速度为零，其加速度不可能很大D. 加速度很大时，运动物体的速度一定很快变大解析：由a ＝ΔvΔt可知，在Δv 越大，但不知道Δt 的大小时，无法确定加速度的大小，故A 错；高速匀速飞行的战斗机，速度很大，但速度变化量为零，加速度为零，所以B 对；炮筒中的炮弹，在火药刚刚燃烧的时刻，炮弹的速度为零，但加速度很大，所以C 错；加速度很大，说明速度变化很快，速度可能很快变大，也可能很快变小，故D 错。

答案：B点拨：解答这类题目一定要正确理解速度与加速度，速度、速度变化量、加速度三者大小没有必然联系；直线运动中加速度方向与速度变化量方向一致，与速度方向可能相同，也可能相反。

例题2 一物体以初速度0v 、加速度a 做匀加速直线运动，若物体从t 时刻起，加速度a 逐渐减小至零，则物体从t 时刻开始 （ ）A. 速度开始减小，直到加速度等于零为止B. 速度继续增大，直到加速度等于零为止C. 速度一直增大D. 位移继续增大，直到加速度等于零为止解析：因为物体做匀加速直线运动，所以a 、v 同向，虽然a 减小，但由于a 与v 同向，所以v 变大，当a ＝0时加速过程结束，以后做匀速直线运动，所以B 选项正确，C 选项错误；从t 时刻开始，无论是做加速运动，还是匀速运动，物体的位移一直变大，所以D 错。

答案：B点拨：加速运动中加速度方向与速度方向相同时不论加速度大小怎么变化，速度均增大；减速运动中加速度方向与速度方向相反时不论加速度大小怎么变化，速度均减小。

自由落体运动的规律及物理量之间的关系自由落体运动是初速度为零的匀加速运动；把所求问题转化为初速度为零的匀加速运动；并利用自由落体运动的规律是解题的思路；分清物体的运动过程，理清各物理量之间的关系，画出合理的示意图是解题的关键。

例题1 （济南实验中学）取一根长2 m 左右的细线，5个铁垫圈和一个金属盘。

在线下端系上第一个垫圈，隔12 cm 再系一个，以后垫圈之间的距离分别为36 cm 、60 cm 、84 cm ，如下图所示，站在椅子上，向上提起线的上端，让线自由垂下，且第一个垫圈紧靠放在地上的金属盘。

松手后开始计时，若不计空气阻力，则第2、3、4、5个垫圈（ ）A. 落到盘上的声音时间间隔越来越大B. 落到盘上的声音时间间隔相等C. 依次落到盘上的速率关系为1∶2∶3∶2D. 依次落到盘上的时间关系为1∶（2－1）∶（3－2）∶（2－3）解析：各垫圈之间的距离之比为1∶3∶5∶7，各垫圈到金属盘的距离之比为1∶4∶9∶16，各垫圈做自由落体运动，根据x ＝12gt 2得t ＝2xg ，各垫圈落到盘上的时间之比为1∶2∶3∶4，则各垫圈落地时间间隔相等，B 选项正确，A 、D 选项错误；根据2gx ＝v 2得v ＝2gx ，各垫圈依次落到盘上的速率之比为1∶2∶3∶4，C 选项错误。

答案：B例题2 （济南质检）小芳是一个善于思考的乡村女孩，她在学过自由落体运动规律后，对自家房上下落的雨滴产生了兴趣，她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1 m 的窗子的上、下沿，小芳同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落同自家房子尺寸的关系图，其中2点和3点之间的小矩形表示小芳正对的窗子，请问：。

1. 运动特点加速度为g ，上升阶段做匀减速直线运动，下落阶段做匀加速直线运动。

2. 运动规律（取向上为正方向）（1）速度公式：v ＝v 0＋gt ； （2）位移公式：h ＝v 0t ＋12gt 2； （3）速度－位移关系式：gh v v 2202=-； （4）上升的最大高度：gv H 220-=； （5）上升到最大高度用时：gv t -=0。

3. 竖直上抛运动的研究方法竖直上抛运动的实质是加速度恒为g 的匀变速运动，处理时可采用两种方法：（1）分段法：将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。

（2）全程法：将全过程视为初速度为v 0，加速度a ＝－g 的匀变速直线运动，必须注意物理量的矢量性。

习惯上取v 0的方向为正方向，则①当v >0时，物体正在上升；当v <0时，物体正在下降；②当h >0时，物体在抛出点上方；当h <0时，物体在抛出点下方。

例题1 某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭从地面发射后，始终在垂直于地面的方向上运动。

火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过4 s 到达离地面40 m 高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2，求：（1）燃料恰好用完时火箭的速度；（2）火箭上升离地面的最大高度；（3）火箭从发射到残骸落回地面过程的总时间。

解：设燃料用完时火箭的速度为v 1，所用时间为t 1。

火箭的运动分为两个过程，第一个过程为做匀加速上升运动，第二个过程为做竖直上抛运动至到达最高点。

（1）对第一个过程有1112v h t =，代入数据解得v 1＝20 m/s 。

（2）对第二个过程有2122v h g=，代入数据，解得h 2＝20 m 所以火箭上升离地面的最大高度h ＝h 1＋h 2＝40 m ＋20 m ＝60 m 。

（3）方法一：分段分析法从燃料用完到运动至最高点的过程中，由v 1＝gt 2，得s s g v t 2102012===从最高点落回地面的过程中由231h gt =，而h ＝60 m ，代入得t 3＝故总时间t 总＝t 1＋t 2＋t 3＝（6＋ s 。

对牛顿第三定律的理解（（2）应用牛顿第三定律应注意的问题：①定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。

②牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相互关系”。

例题1如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为（）A. （M＋m）gB. （M＋m）g－maC. （M＋m）g＋maD. （M－m）g解析：对竿上的人分析：受重力mg，摩擦力F f，有mg－F f＝ma，竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿分析：受重力Mg，摩擦力F f，F 和“底人”对竿的方向向下，支持力F N，有Mg＋F f＝F N，又因为竿对“底人”的压力N支持力F N是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律，得到F N′＝（M＋m）g－ma。

答案：B例题2为了丰富课余生活，学校进行了一场拔河比赛．关于拔河比赛，下列说法错误的是（）A. 选体重大的运动员，能增大对地面的压力B. 运动员身体后倾、两腿弯曲，可以降低重心C. 比赛时受到地面摩擦力较大的一组获胜D. 比赛时拉力较大的一组定能获胜解析：因为物体间力的作用是相互的。

对于拔河的两个队，甲对乙施加了多大拉力，乙对甲也同时产生一样大小的拉力。

可见，双方之间的拉力并不是决定胜负的因素，哪边能获胜就取决于哪边的摩擦力大。

所以选项C正确、D错误。

A中，队员的体重越重，对地面的压力越大，摩擦力也会增大。

所以正确；B中，身体向后驱，同时弯腿，是借助对方的拉力来增大对地面的压力，其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力。

答案：D利用牛顿第三定律转化研究对象求解一个未知力如果求取某个力直接研究它的受力物体难以求出，我们可以转化研究对象，通过研究相互作用的另一个物体求出它的反作用力，再利用牛顿第三定律得到所求的力。