2025屆新高考物理熱點(diǎn)精準(zhǔn)復(fù)習(xí)-力學(xué)

2025屆新高考物理熱點(diǎn)精準(zhǔn)復(fù)習(xí)

力學(xué)COSMOSCOSMOS目錄content1.靜力學(xué)2.運(yùn)動(dòng)學(xué)3.牛頓運(yùn)動(dòng)定律4.曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)5.能量與動(dòng)量第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)4.1斜拋運(yùn)動(dòng)的其它分解方法在一些特殊情況下，采用其它分解方法可能會(huì)簡化問題，常見的有兩種：(1)將斜拋運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)；(2)在涉及斜面的問題中，將斜拋運(yùn)動(dòng)沿斜面和垂直斜面方向進(jìn)行分解。這些方法的技巧性較強(qiáng)，需要不斷總結(jié)，大家可以結(jié)合例題學(xué)習(xí)。斜拋運(yùn)動(dòng)中有幾個(gè)常用的物理量大家需要熟悉一下：(1)飛行時(shí)間：從物體拋出到落地所用的時(shí)間(2)射程：由物體拋出點(diǎn)到其水平面落點(diǎn)的水平距離(3)射高：從拋出點(diǎn)的水平面到物體運(yùn)動(dòng)軌跡最高點(diǎn)的高度第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【例25】兩物體自同一地點(diǎn)分別與水平方向成θ1=60°、θ2=30°的仰角拋出，若兩物體所達(dá)到的射程相等(拋出點(diǎn)和落地點(diǎn)在同一高度),則它們的拋射速度之比為【答案】1:1第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【答案】第5部分-能量與動(dòng)量【例27】推鉛球是高中體育課程中的一個(gè)項(xiàng)目，下面我們來討論一下出手角度為多大時(shí)，能將鉛球投擲得更遠(yuǎn)。假設(shè)情景如下：推鉛球時(shí)，拋出點(diǎn)距地面高度為h,鉛球出手的初速度為v?,與水平方向夾角為α,求α取什么值時(shí)，鉛球落地的距離最遠(yuǎn)。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)第5部分-能量與動(dòng)量第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)方法二：顯然方法一的計(jì)算量是比較大的，下面我們介紹一個(gè)相對(duì)簡單的解法。斜拋運(yùn)動(dòng)除了按水平、豎直方向分解，還可以分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。第5部分-能量與動(dòng)量方法三：本題還有一個(gè)比較特殊的方法，計(jì)算相對(duì)比較簡單。鉛球落地速度v1=v2+gt,其矢量圖如圖所示。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【例28】大炮在山腳直接對(duì)著傾角為α的山坡發(fā)射炮彈，炮彈初速度為vo,要使炮彈打到山坡上盡可能遠(yuǎn)的地方，則大炮的瞄準(zhǔn)角為多少?打到山坡上的最遠(yuǎn)距離為多少?第5部分-能量與動(dòng)量解法一：如圖所示，以發(fā)射點(diǎn)為原點(diǎn)，以水平向右為x軸的正方向、豎直向上為y軸的正方向，設(shè)拋射角(與水平方向夾角)為β,射到斜坡上的P(x,y)點(diǎn)，沿斜坡的距離為x',有：第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)解法二：設(shè)炮彈初速度與斜坡成θ角，建立如圖所示的坐標(biāo)系，則：第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)解法三：設(shè)炮彈初速度與斜坡成θ角，如圖所示，將炮彈運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的斜向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)。炮彈沿斜面的位移x為兩個(gè)方向位移的矢量和。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【答案】【例2】研究一般的曲線運(yùn)動(dòng)的主要方法是運(yùn)動(dòng)的合成與分解，將復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)分解為已經(jīng)研究過的簡單運(yùn)動(dòng)。在有些問題中，通過轉(zhuǎn)換參考系可以簡化情景，這時(shí)需要用到前面章節(jié)介紹過的參考系變換和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，特別提醒大家注意：在非慣性系中使用牛頓第二定律時(shí)，一定要注意慣性力的問題。這些內(nèi)容請(qǐng)大家結(jié)合例題學(xué)習(xí)。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【例29】如圖所示，質(zhì)量為M的光滑半圓形凹槽放在光滑水平面上，凹槽的半徑為R,質(zhì)量為m的小球從凹槽的左側(cè)最高點(diǎn)由靜止釋放，求當(dāng)小球滑至凹槽的最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)Π疾鄣膲毫Φ?部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【例30】一輕繩的兩端分別連接小球A和小環(huán)B,球與環(huán)的質(zhì)量相等，小環(huán)B可在拉緊的鋼絲上做無摩擦的滑動(dòng)，如圖所示?，F(xiàn)使小球在圖示的平面內(nèi)擺動(dòng)。求小球處于離鉛垂線的最大角度θ時(shí)，小環(huán)B和小球A的加速度大小第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)設(shè)球和環(huán)的質(zhì)量為m,以小環(huán)B為參照系，小球A處在最大擺角時(shí)，受力分析如圖所示。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)角動(dòng)量：（1）當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)繞某一固定點(diǎn)(或者認(rèn)為是通過該點(diǎn)且垂直于平面的固定軸)運(yùn)動(dòng)時(shí)，類比于力矩，將動(dòng)量也用帶箭頭的有向線段描述，角動(dòng)量L的大小可以定義為：動(dòng)量×動(dòng)量臂。(其中動(dòng)量臂為固定點(diǎn)到動(dòng)量作用線的距離)如圖所示，質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的角動(dòng)量L=pd=mvrsina4.3角動(dòng)量、角動(dòng)量守恒定律第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)(2)一般情況下，我們也可以利用矢量的叉乘來定義角動(dòng)量。設(shè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于固定點(diǎn)O的位置矢量為r,瞬時(shí)速度為v(動(dòng)量p=mv),則質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的角動(dòng)量Z=r×p。(3)角動(dòng)量也是矢量，角動(dòng)量的方向較為復(fù)雜(可以根據(jù)叉乘的定義由右手螺旋定則判斷),同學(xué)們只要會(huì)判斷質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)繞固定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，角動(dòng)量是順時(shí)針方向還是逆時(shí)針方向即可。如果規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)檎?，則逆時(shí)針方向?yàn)樨?fù)，反之亦可。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)2.角動(dòng)量守恒定律下面我們不加證明地給出角動(dòng)量守恒定律。(1)當(dāng)物體相對(duì)某一固定點(diǎn)的合外力矩等于零時(shí)，物體相對(duì)這一點(diǎn)的角動(dòng)量保持不變，此即角動(dòng)量守恒定律。注意：角動(dòng)量守恒定律不僅可以對(duì)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)用，也可以對(duì)質(zhì)點(diǎn)組應(yīng)用，這時(shí)只要求合外力矩為零，不需要考慮內(nèi)力力矩。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)組對(duì)固定點(diǎn)的合外力矩為零時(shí)，質(zhì)點(diǎn)組對(duì)固定點(diǎn)的總角動(dòng)量守恒。當(dāng)所選參考系不是慣性系時(shí)，要考慮非慣性力的力矩，當(dāng)然我們一般不涉及這些復(fù)雜情況。(2)具體來說，角動(dòng)量守恒的成立條件有以下情況：①物體不受外力②物體所受外力均通過固定點(diǎn)，故各力相對(duì)該點(diǎn)的力矩均為零；③物體所受各個(gè)外力的力矩不為零，但外力矩的矢量和為零?；氐缴厦娴男行抢@太陽運(yùn)動(dòng)的例子，行星所受萬有引力通過太陽，故行星所受外力相對(duì)于太陽的合外力矩為零，因此，行星的角動(dòng)量守恒。開普勒第二定律本質(zhì)上反映的正是角動(dòng)量守恒定律。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【例31】如圖所示，兩個(gè)同樣重的小孩，各抓著跨過滑輪繩子的兩端。一個(gè)孩子用力向上爬，另一個(gè)小孩則抓住繩子不動(dòng)。若滑輪的質(zhì)量和軸上的摩擦都可忽略，哪個(gè)小孩先到達(dá)滑輪。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【例32】如圖所示，行星的軌道為橢圓，恒星位于焦點(diǎn)F位置，已知近日點(diǎn)到恒星距離AF=r1,遠(yuǎn)日點(diǎn)到恒星距離AF=r2,行星在近日點(diǎn)A的速率為v1,求行星在遠(yuǎn)地點(diǎn)v2及橢圓短軸端點(diǎn)B2位置的速率。4.4開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【例33】如圖所示，行星的軌道為橢圓，恒星位于焦點(diǎn)F位置，且軌道的長短軸之比a:b=5:3,計(jì)算行星從近日點(diǎn)A?運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)日點(diǎn)A,的過程中，前半段路程A1B2與后半段路程B2A1所用的時(shí)間之比。第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)4.5行星內(nèi)部引力問題第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)【答案】A【例34】第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)4.6引力勢(shì)能第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)第4部分-曲線運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)第5部分-能量與動(dòng)量1.1、二維動(dòng)量定理在高中課程中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過動(dòng)量定理，并指出動(dòng)量定理是矢量式，但所研究的問題基本都是一

維情況。在這個(gè)模塊中，我們研究一些二維平面問題。在應(yīng)用動(dòng)量定理時(shí)，既可以在某一方向使用，也可以通過正交分解在兩個(gè)方向上同時(shí)使用，即第5部分-能量與動(dòng)量【例37】質(zhì)量足夠大的長平板從t=0時(shí)刻開始在水平方向上由靜止出發(fā)朝右勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a。如圖所示，在板的上方H高處有一靜止的小球，在t=0時(shí)刻自由下落，而后與平板發(fā)生碰撞。設(shè)小球與平板接觸時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.1,小球反彈高度也為H。將小球反彈離開平板時(shí)相對(duì)地面參考系的速度方向與朝右的水平方向夾角記為β,試求tanβ與a的關(guān)系。(碰撞過程時(shí)間極短，重力沖量不計(jì))第5部分-能量與動(dòng)量第5部分-能量與動(dòng)量【例38】如圖所示，完全相同的A、B兩個(gè)小球質(zhì)量都為m,放于光滑水平桌面上，兩球用質(zhì)量不計(jì)的輕繩連接，繩剛好伸直，現(xiàn)給A球一個(gè)與AB連線方向成60°的瞬時(shí)沖量I,求此時(shí)B球獲得的速度。第5部分-能量與動(dòng)量第5部分-能量與動(dòng)量【例39】如圖所示，完全相同的A、B兩個(gè)小環(huán)質(zhì)量都為m,套在光滑的互相垂直的桿上。整個(gè)裝置放在光滑水平桌面上，桿固定不動(dòng)，小環(huán)可沿桿無摩擦滑動(dòng)。兩環(huán)用質(zhì)量不計(jì)的輕繩連接，開始時(shí)繩松弛，給B環(huán)沿桿的初速度v,某時(shí)刻輕繩張緊，此時(shí)繩與B環(huán)所在桿成θ角，求輕繩張緊后瞬間，A球速度。第5部分-能量與動(dòng)量第5部分-能量與動(dòng)量【例40】如圖所示，A、B、C三個(gè)小球質(zhì)量都為m,放于光滑水平桌面上，三個(gè)小球之間用質(zhì)量不計(jì)的不可伸長的輕繩相連，繩剛好伸直，AB與BC夾角為120°?，F(xiàn)在給A一個(gè)沿BA繩方向瞬時(shí)沖量I,求C球獲得的速度為多少?第5部分-能量與動(dòng)量第5部分-能量與動(dòng)量

通常氣體流、液體流、不能看成質(zhì)點(diǎn)的繩子等連續(xù)體都可以廣義的視為“流體”,在解決與流體有關(guān)的問題時(shí)，難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)在于如何正確的選取研究對(duì)象，這里需要用到微元的思想方法。通常情況下，我們選擇Δt時(shí)間內(nèi)流過某一截面的一段流體為研究對(duì)象。然后可以結(jié)合動(dòng)量和能量知識(shí)求解，這個(gè)模塊中我們主要利用動(dòng)量定理求解。一般思路是：結(jié)合已知條件表示出對(duì)應(yīng)的質(zhì)量Δm(對(duì)于光子等問題，可以直接表示出動(dòng)量),然后對(duì)該研究對(duì)象在Δt時(shí)間內(nèi)應(yīng)用動(dòng)量定理求解即可(方程中等號(hào)兩邊含有的Δt可以最終消掉)。1.2、流體的動(dòng)量第5部分-能量與動(dòng)量【答案】pSv2【例41】高壓采煤水槍出水口的截面積為S,水的射速為v,水平射到煤層上后，水的速度為零，若水的密度為p,求水對(duì)煤層的沖力(不計(jì)水的重力影響)。第5部分-能量與動(dòng)量【答案】4h【例42】一個(gè)沙漏下部開口面積為S,假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)漏出沙子的質(zhì)量保持不變，沙子漏出時(shí)的初速度忽略不計(jì)，沙漏下部開口距地面高度為h,沙子落地時(shí)不反彈，對(duì)地面的壓強(qiáng)為p,若使沙子落地時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為2p,則應(yīng)使沙漏下部開口距地面高度為第5部分-能量與動(dòng)量【答案】0.15Pa【例43】為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺(tái)，測(cè)得1h內(nèi)杯中水位上升了45mm。查詢得知，當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落速度約為12m/s。據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，雨水的密度為1×103kg/m3)第5部分-能量與動(dòng)量【解析】取極短的時(shí)間Δt,在Δt內(nèi)注入水的質(zhì)量為0.7Δt。由動(dòng)量定理得：0-0.7Δt·(-v)=(83.3-7.5×9.8-0.7Δt×9.8)·Δt,其中Δ2為高階小量忽略不計(jì)，解得v=14m/s【答案】14m/s【例44】有一水龍頭以