高中物理教学论文 高考物理力学题解题方法分析 人教版_高中物理力学专题分析

高中物理教学论文 高考物理力学题解题方法分析 人教版由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“高中物理力学专题分析”。

高考物理力学题解题方法分析

力学题解法，根据所应用的规律，有3种，一是牛顿运动定律和运动学公式，二是动能定理和机械能 守恒定律，三是动量定理和动量守恒定律。对于新课标地区的考生，因为动量部分移到了选修3-5，所以主要是前两种方法。

力学题解法，根据解题的形式，有2种，一种是公式法，另一种是图象法。图象包括xt图象，vt图象，at图象等，主要是vt。

力学题解法，根据解题的程序，有2种，一种是分析法，另一种是综合法。分析法程序是：要求的问题需求的问题已知的条件；综合法程序是：已知的条件可求的问题要求的问题。

力学题解法，根据思维的顺序，有2种，一种是正向思维法，另一种是逆向思维法。正向思维法思维的顺序是：原因结果；逆向思维法思维的顺序是：结果原因。

例1.2009年高考江苏省物理卷第13题

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。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取210m/s。

（1）第一次试飞，飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所受阻力f的大小；

（2）第二次试飞，飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h；

（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。解法1.用牛顿运动定律和运动学公式解

（1）第一次飞行中，设加速度为a1 匀加速运动H2H12a1t1，解得a122m/s2 2t1由牛顿第二定律Fmgfma1

用心

爱心

专心 1

解得fFmgma282044(N)

（2）第二次飞行中，设失去升力时的速度为v1，上升的高度为s1 匀加速运动s1121a1t2=26236m 22设失去升力后的加速度为a2，上升的高度为s2 由牛顿第二定律mgfma2，a210412m/s2 2v1a1t2=12m/s v12122s2=6m

2a2212解得hs1s242(m)

（3）设失去升力下降阶段加速度为a3；恢复升力后加速度为a4，恢复升力时速度为v3 由牛顿第二定律 mgfma3，a31048m/s2 222 3Ffmgma4，a422v3v3h，v3且2a32a4284106m/s2222ha3a4a3a424268122m

68v3a3t3

解得t3=32(s)(或2.1s)2注意：失去升力下降不能下降到地面，因为有速度，还要在恢复升力后减速下降（恢复升力后不能马上上升），要在到达地面前速度减为0，然后才能上升。解法2.用动能定理和动量定理解

（1）第一次飞行中，设末速度为v，根据动能定理，有(Fmgf)H根据动量定理，有(Fmgf)t1mv 解得fFmg12mv 22mH282044(N)2t1（2）第二次飞行中，设失去升力时的速度为v1，上升的高度为s1

用心

爱心

专心 2

根据动能定理，有(Fmgf)s112mv21 根据动量定理，有(Fmgf)t2mv1 解得：v1=12m/s

s136m

sv2112222a=6m

2212失去升力后上升的高度为s12，根据动能定理，有(mgf)s202mv211解得s22mv21122mgf=2046m

得hs1s242(m)

（3）设失去升力下降s3，恢复升力后下降s4，恢复升力时速度为v3 失去升力下降阶段，根据动能定理(mgf)s312mv23 根据动量定理(mgf)t3mv3

恢复升力下降阶段，根据动能定理(Fmgf)s1402mv23 并且s3s4h42m 解得：v3122m 得t323=2(s)(或2.1s)解法3.用vt图象和v2s图象解(1)根据h12at2，作出ht2图象，如下图 用心

爱心

专心 3

求出加速度a2h2m/s2，进而求出f4N。2t2

(2)正常上升时，加速度a12m/s，根据v1a1t2，作出vt图象，如下左图，得

14436m，遥控器414422出现故障后，加速度a212m/s，作出vs图象，见下右图，得s26m，在24v112m/s，根据v22as，作出v2s图象，如下右图，得s1v2s图象中，s42m。

（2）失去升力下降阶段加速度为a3=8m/s；恢复升力后加速度为a4=6m/s，前者的末速度等于后者的初速度，根据v2as，以及s3s4h42m，作出vs图象，如下左图，可求得v288(m/s)，从而v122m/s，作出vt图象，如下右图，得t3=

22222232(s)。2用心

爱心

专心 4

例2.2009年高考真题全国理综1卷第25题

如图所示，倾角为的斜面上静止放置三个质量均为m的木箱，相邻两木箱的距离均为l。工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑，逐一与其它木箱碰撞。每次碰撞后木箱都粘在一起运动。整个过程中工人的推力不变，最后恰好能推着三个木箱匀速上滑。已知木箱与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。设碰撞时间极短，求

（1）工人的推力；

（2）三个木箱匀速运动的速度；（3）在第一次碰撞中损失的机械能。

【解析】第（1）问：设工人的推力为F，根据“最后恰好能推着三个木箱匀速上滑”，有

F3mgsin3mgcos0，所以F3mgsin3mgcos

第（2）问，笔者给出4种解法

解法1 用牛顿运动定律和运动学公式以及动量守恒定律解 在第一个l运动期间，加速度末速度v1a1Fmgsinmgcos2g(sincos)

m2al2gl(sincos)

第一个木箱与第二个木箱碰撞，根据动量守恒定律，有

mv12mv1'，所以，碰撞后的速度v1'在第二个l运动期间，加速度末速度v2v12gl(sincos)

a2F2mgsin2mgcos1g(sincos)

2m2v1'22a2l2gl(sincos)

前2个木箱与第三个木箱碰撞，根据动量守恒定律，有

用心

爱心

专心 5

2mv23mv，所以，碰撞后的速度v即为所要求的三个木箱匀速运动的速度。解法2.用动能定理以及动量守恒定律解

22v22gl(sincos)，33在第一个l运动期间，根据动能定理Flmglsinmgcosl所以末速度v12gl(sincos)

第一个木箱与第二个木箱碰撞，根据动量守恒定律，有

12mv1 2mv12mv1'，所以，碰撞后的速度v1'在第二个

v12间

gl(sincos)，根

据

动

能

定

理

l运动期

121Fl2mglsin2mgcolsmv2mv1'2

22末速度v22gl(sincos)

前2个木箱与第三个木箱碰撞，根据动量守恒定律，有

2mv23mv，所以，碰撞后的速度v即为所要求的三个木箱匀速运动的速度。

解法3.用vt图象解

22v22gl(sincos)，33

设速度的单位是v0，v0gl(sincos)，加速度的单位是a0，a0g(sincos)，时间的单位是t0，t0v0a0l，则

g(sincos)2lt0，2a0在第一个l运动期间，加速度

a12a0，根据l12at，运动时间t12末速度v1a1t12a0t02v0，第一个木箱与第二个木箱碰撞后的速度，v1'1v1v0 2用心

爱心

专心 6

在第二个l运动期间，加速度

a211a0，根据lv0ta2t2，运动时间22t22(21)t00.8t0，速度增加v2a2t21a02(21)t0=(21)v0，则末速度为2v2v1'v2=2v01.4v0

前2个木箱与第三个木箱碰撞，根据动量守恒定律，有碰撞后的速度v22v22v00.9v0，即所要求的三个木箱匀速运动的速度为332v2gl(sincos)。

32解法4.用vx图象

设速度的单位是v0，v0gl(sincos)，加速度的单位是a0，a0g(sincos)，位移的单位是l，根据速度的平方与位移成正比的理念。在第一个l运动期间，加速度2a12a0

2末速度平方v12a1l22a0l4v0，末速度v12v0 第一个木箱与第二个木箱碰撞后的速度，v1'在第二个l运动期间，加速度速度平方的增加21v1v0 212v1'22a2l，得 a0，根据v22122（v2)2a2l2a0lv0，则末速度平方为

2a2v2v1'2(v2)2=2v0所以末速度为v22v01.4v0

前2个木箱与第三个木箱碰撞，根据动量守恒定律，碰撞后的速度v222v22v0，速33用心

爱心

专心 7

2度平方为v2822 v0。即所要求的三个木箱匀速运动的速度为v2gl(sincos)。93v12第(3)问：第一此碰撞，即第一个木箱与第二个木箱碰撞，根据动量守恒定律，有

mv12mv1'，所以，碰撞后的速度v1'损失的机械能为：Egl(sincos)

121mv12mv1'2mgl(sincos)。22例3.2009年高考天津市理综物理第10题

如图所示，质量m10.3kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L1.5m，现有质量m20.2kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v02m/s从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数0.5，取g10m/s，求（1）物块在车上滑行的时间t；

（2）要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v0不超过多少。

'2

解法1.原答案的解法：用功能关系解

（1）设物块与小车共同速度为v，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有

m2v0(m1m2)v

①

物块与车面间的滑动摩擦力为F，对物块应用动量定理有

Ftmv2mv0

② 又

Fm2g

③ 解得

tm1v0

(m1m2)g代入数据得

t0.24s

（2）要使物块恰好不从车面滑出，须物块到车面最右端时与小车有共同的速度，设其为

v'，则

m2v0(m1m2)v'

⑤ 由功能关系有 '11'2m2v0(m1m2)v'2m2gL

⑥ 22'代入数据解得

v05m/s

故要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v0不超过5m/s。

用心

爱心

专心

'

以下是笔者的解法

解法2.用牛顿定律和运动学公式解

（1）设物块与小车共同速度为v，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有

m2v0(m1m2)v

解得 v0.8m/s① 物块与车面间的滑动摩擦力为F，根据牛顿定律有

am2gFg5m/s2 m2m2根据运动学公式，tv0v20.8s0.24s a5（2）要使物块恰好不从车面滑出，须物块到车面最右端时与小车有共同的速度，设其为v'，则

m2v0(m1m2)v'

则v'0.4v0⑤

'v0v'2物块运动的位移x1，2a2''小车的加速度a2m2gm10.50.21010m/s2m/s2

0.33v'2小车前进的位移x2

2a2要满足条件，须x1x2L 代入数据解得v05m/s。

解法3.图象法

（2）作出物块和小车的vt图象，如下图 '

则又1v0tL1.5m 2v00.4v0at5t

用心

爱心

专心 9

解得v05m/s。看起来非常简便。解法4.用相对运动概念解

以小车为参照物，则物块的加速度为

aa1a2m2gm2m2gm151025m/s2 332v0物块的位移为L

2a所以v02aL2251.5m/s5m/s。3也非常简便。

例4.2010年高考福建卷第22题（20分）如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面。t=0时，电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零，加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg, A、B之间的动摩擦因数1=0.05，B与水平面之间的动摩擦因数2=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。求

（1）物体A刚运动时的加速度aA（2）t=1.0s时，电动机的输出功率P；

（3）若t=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为P`=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少？

【解析】

（1）物体A在水平方向上受到向右的摩擦力，由牛顿第二定律得

1mAgmAaA

代入数据解得

aA0.5m/s（2）t=1.0s，木板B的速度大小为

2vaBt1m/s

木板B所受拉力F，由牛顿第二定律有

F1mAg2(mAmB)gmBaB

解得：F=7N 电动机输出功率 P= Fv=7W

用心

爱心

专心

（3）电动机的输出功率调整为5W时，设细绳对木板B的拉力为F'，则 P'F'v

解得

F'=5N 木板B受力满足F1mAg2(mAmB)g0

所以木板B将做匀速直线运动，而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到A、B速度相等。设这一过程时间为t'，有

v1a1(t1t')

解得t'1s

这段时间内的位移S1v1t'

解得s11m

A、B速度相同后，由于F’＞2(mAmB)g且电动机输出功率恒定，A、B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动，由动能定理有：

11P'(t2t't1)2(mAmB)gS2(mAmB)vA2(mAmB)v12

22由以上各式代入数字解得：s22.03m

木板B在t=1.0s到3.8s这段时间内的位移为：ss1s23.03m 解法2。图象法

根据图象，B在1~2s内的位移s1111m

151.82(1.221.02)2根据动能定理，B在2~3.8s内的位移s2m2.03m，0.1410所以，木板B在t=1.0s到3.8s这段时间内的位移为：ss1s23.03m。

本题考查牛顿定律、动能定理、功和功率等力学综合知识以及分析判断能力。难度：难。例5．(2010年高考海南卷第16题)图1中，质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧，木板放在光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为0.2。在木板上施加一水平向右的拉力F，在0～3s内F的变化如图2所示，图中F以mg为

用心

爱心

专心 11

单位，重力加速度g=10m/s.整个系统开始时静止。

（1）求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度；

（2）在同一坐标系中画出0～3s内木板和物块的v—t图象，据此求0～3s内物块相对于木板滑过的距离。

(2010海南16)【解析与答案】（1）设木板和木块的加速度分别为a和a'，速度分别为v和v'

则当vv'时，a'g，a2Fmg 2m0-1s a14m/s,a'2m/s,v14m/s,v1'2m/s 1-1.5s a21m/s,a'2m/s,v1.54.5m/s,v1.5'3m/s

21.5-2s a31m/s,a'2m/s,v24m/s,v2'4m/s 22222-3s 因为木板与木块速度相等，二者没有相对运动，摩擦力为0，加速度皆为0，a0,a'0,二者一起匀速运动，所以v34m/s,v3'4m/s

（2）由⑥⑦式得到物块与木板运动的v—t图象，如右图所示。

在0～3s内物块相对于木板滑过的距离s等于木板和物块v—t图线下的面积之差，即图中带阴影的四边形面积。该四边形由两个三角形组成：上面的三角形面积为0.25（m）下面的三角形面积为2（m），因此s2.25m。

用心

爱心

专心

总结：高考力学题取材于实践，比以前的单纯的抽象的“物体”具有实践意义。本题源于生活，高于生活，所谓“ 高于”，是从物理的角度，综合应用了牛顿运动定律，运动学公式（速度公式，位移公式，速度位移关系公式），或动能定理，动量守恒定律等物理规律，是一道综合性强的题目，但是又不偏，不特别难。

物理高考要在较短的时间内考查考生对物理知识的掌握情况和对物理方法的应用情况，在知识上，要突出主干知识，即力学和电磁学，在方法上，要应用重要方法解题，解力学题的重要方法，就是用牛顿运动定律和运动学公式解题的方法，用动能定理和机械能守恒定律解题的方法，用动量定理和动量守恒定律解题的方法，力学题都可以用，使考生有选择方法的余地。

用心

爱心 专心 13