人教高中物理必修一知识点超详细总结带经典例题及解析.docx

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人教高中物理必修一知识点超详细总结带经典例题及解析

人教版高中物理必修一知识点超详细总结带经典例题及解析

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高中物理必修一知识点

运动学问题是力学部分的基础之一，在整个力学中的地位是非常重要的，本章是讲运动的初步概念，描述运动的位移、速度、加速度等，贯穿了几乎整个高中物理内容，尽管在前几年高考中单纯考运动学题目并不多，但力、电、磁综合问题往往渗透了对本章知识点的考察。

近些年高考中图像问题频频出现，且要求较高，它属于数学方法在物理中应用的一个重要方面。

第一章运动的描述

专题一：

描述物体运动的几个基本本概念

◎知识梳理

1．机械运动：

一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等形式。

2．参考系：

被假定为不动的物体系。

对同一物体的运动，若所选的参考系不同，对其运动的描述就会不同，通常以地球为参考系研究物体的运动。

3．质点：

用来代替物体的有质量的点。

它是在研究物体的运动时，为使问题简化，而引入的理想模型。

仅凭物体的大小不能视为质点的依据，如：

公转的地球可视为质点，而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。

’

物体可视为质点主要是以下三种情形：

（1）物体平动时；

（2）物体的位移远远大于物体本身的限度时；

（3）只研究物体的平动，而不考虑其转动效果时。

4．时刻和时间

（1）时刻指的是某一瞬时，是时间轴上的一点，对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量，通常说的“2秒末”，“速度达2m/s时”都是指时刻。

（2）时间是两时刻的间隔，是时间轴上的一段。

对应位移、路程、冲量、功等过程量．通常说的“几秒内”“第几秒内”均是指时间。

5．位移和路程

（1）位移表示质点在空间的位置的变化，是矢量。

位移用有向线段表示，位移的大小等于有向线段的长度，位移的方向由初位置指向末位置。

当物体作直线运动时，可用带有正负号的数值表示位移，取正值时表示其方向与规定正方向一致，反之则相反。

（2）路程是质点在空间运动轨迹的长度，是标量。

在确定的两位置间，物体的路程不是唯一的，它与质点的具体运动过程有关。

（3）位移与路程是在一定时间内发生的，是过程量，二者都与参考系的选取有关。

一般情况下，位移的大小并不等于路程，只有当质点做单方向直线运动时，二者才相等。

6．速度

（1）．速度：

是描述物体运动方向和快慢的物理量。

（2）．瞬时速度：

运动物体经过某一时刻或某一位置的速度，其大小叫速率。

（3）．平均速度：

物体在某段时间的位移与所用时间的比值，是粗略描述运动快慢的。

①平均速度是矢量，方向与位移方向相同。

②平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。

③v=

是平均速度的定义式，适用于所有的运动，

（4）.平均速率：

物体在某段时间的路程与所用时间的比值，是粗略描述运动快慢的。

①平均速率是标量。

②v=

是平均速率的定义式，适用于所有的运动。

③平均速度和平均速率往往是不等的，只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。

◎例题评析

【例1】物体沿直线向同一方向运动，通过两个连续相等的位移的平均速度分别为v1=10m/s和v2=15m/s，则物体在这整个运动过程中的平均速度是多少？

【分析与解答】设每段位移为s，由平均速度的定义有

=

=12m/s

[点评]一个过程的平均速度与它在这个过程中各阶段的平均速度没有直接的关系，因此要根据平均速度的定义计算，不能用公式

=（v0+vt）/2，因它仅适用于匀变速直线运动。

【例2】．一质点沿直线ox方向作加速运动，它离开o点的距离x随时间变化的关系为x=5+2t3（m），它的速度随时间变化的关系为v=6t2（m/s），求该质点在t=0到t=2s间的平均速度大小和t=2s到t=3s间的平均速度的大小。

【分析与解答】当t=0时，对应x0=5m，当t=2s时，对应x2=21m，当t=3s时，对应x3=59m，则:

t=0到t=2s间的平均速度大小为

=8m/s

t=2s到t=3s间的平均速度大小为

=38m/s

[点评]只有区分了求的是平均速度还是瞬时速度，才能正确地选择公式。

【例3】一架飞机水平匀速地在某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声音从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方与地面成600角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍？

【分析与解答】设飞机在头顶上方时距人h，则人听到声音时飞机走的距离为：

h/3

对声音：

h=v声t

对飞机：

h/3=v飞t

解得：

v飞=

v声/3≈0.58v声

[点评]此类题和实际相联系，要画图才能清晰地展示物体的运动过程，挖掘出题中的隐含条件，如本题中声音从正上方传到人处的这段时间内飞机前进的距离，就能很容易地列出方程求解。

专题二.加速度

知识梳理

1．加速度是描述速度变化快慢的物理量。

2．速度的变化量与所需时间的比值叫加速度。

3．公式：

a=

，单位：

m/s2是速度的变化率。

4．加速度是矢量，其方向与

的方向相同。

5．注意v,

的区别和联系。

大，而

不一定大，反之亦然。

例题评析

【例4】．一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为v1=4m/s，1S后速度大小为v2=10m/s，在这1S内该物体的加速度的大小为多少？

【分析与解答】根据加速度的定义，

题中v0=4m/s，t=1s

当v2与v1同向时，得

=6m/s2当v2与v1反向时，得

=-14m/s2

[点评]必须注意速度与加速度的矢量性，要考虑v1、v2的方向。

【例5】某著名品牌的新款跑车拥有极好的驾驶性能，其最高时速可达330km/h，0～100km/h的加速时间只需要3.6s，0～200km/h的加速时间仅需9.9s，试计算该跑车在0～100km/h的加速过程和0～200km/h的加速过程的平均加速度。

【分析与解答】:

根据

且

故跑车在0～100km/h的加速过程

故跑车在0～200km/h的加速过程

专题三.运动的图线

知识梳理

1.表示函数关系可以用公式，也可以用图像。

图像也是描述物理规律的重要方法，不仅在力学中，在电磁学中、热学中也是经常用到的。

图像的优点是能够形象、直观地反映出函数关系。

2.位移和速度都是时间的函数，因此描述物体运动的规律常用位移一时间图像（s—t图）和速度一时间图像（v一t图）。

3.对于图像要注意理解它的物理意义，即对图像的纵、横轴表示的是什么物理量，图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚。

形状完全相同的图线，在不同的图像（坐标轴的物理量不同）中意义会完全不同。

4.下表是对形状一样的S一t图和v一t图意义上的比较。

S一t图

v一t图

①表示物体做匀速直线运动

（斜率表示速度v）

②表示物体静止

③表示物体向反方向做匀速直线运动

④交点的纵坐标表示三个运动质点相遇时的位移

⑤tl时刻物体位移为s1

①表示物体做匀加速直线运动（斜率表示加速度a）

②表示物体做匀速直线运动

③表示物体做匀减速直线运动

④交点的纵坐标表示三个运动质点的共同速度

⑤t1时刻物体速度为v1（图中阴影部分面积表示①质点在O～t1时间内的位移）

例题评析

【例6】右图为某物体做匀变速直线运动的图像，求：

（1）该物体3s末的速度。

（2）该物体的加速度。

（3）该物体前6s内的位移。

【分析与解答】:

（1）由图可直接读出3s末的速度为6m/s。

（2）a－t图中图线的斜率表示加速度，故加速度为

。

（3）a－t图中图线与t轴所围面积表示位移，故位移为

。

[点评]这部分内容关键要掌握速度-时间图象及位移时间图象的意义,包括载距,斜率,相交等.

第二章探究匀变速运动的规律

近年高考考查的重点是匀变速直线运动的规律及v-t图像。

本章知识较多与牛顿运动定律、电场中带电粒子的运动等知识结合起来进行考察。

近年试题的内容与现实生活和生产实际的结合逐步密切。

专题一:

自由落体运动

知识梳理

1．定义：

物体从静止开始下落，并只受重力作用的运动。

2．规律：

初速为0的匀加速运动，位移公式：

，速度公式：

v=gt

3．两个重要比值：

相等时间内的位移比1：

3：

5-----，相等位移上的时间比

例题评析

【例1】．建筑工人安装塔手架进行高空作业，有一名建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长5m的铁杆在竖直状态下脱落了，使其做自由落体运动，铁杆在下落过程中经过某一楼层面的时间为0.2s，试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度？

（g＝10m/s2，不计楼层面的厚度）

【分析与解答】铁杆下落做自由落体运动，其运动经过下面某一楼面时间Δt=0.2s，这个Δt也就是杆的上端到达该楼层下落时间tA与杆的下端到达该楼层下落时间tB之差，设所求高度为h，则由自由落体公式可得到：

tA－tB＝Δt

解得h＝28.8m

【例2】．在现实生活中，雨滴大约在1.5km左右的高空中形成并开始下落。

计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多少？

你遇到过这样快速的雨滴吗？

据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m/s，为什么它们之间有这么大的差别呢？

【分析与解答】根据：

可推出

可见速度太大，不可能出现这种现象。

[点评]实际上雨滴在下落过程所受空气阻力和其速度是有关的,速度越大所受阻力也越大,落到地面之前已做匀速运动.,

专题二:

匀变速直线运动的规律

◎知识梳理

1.常用的匀变速运动的公式有:

vt=v0+at

s=v0t+at2/2

vt2=v02+2as

S=（v0+vt）t/2

（1）．说明：

上述各式有V0，Vt，a，s，t五个量，其中每式均含四个量，即缺少一个量，在应用中可根据已知量和待求量选择合适的公式求解。

⑤式中T表示连续相等时间的时间间隔。

（2）．上述各量中除t外其余均矢量，在运用时一般选择取v0的方向为正方向，若该量与v0的方向相同则取为正值，反之为负。

对已知量代入公式时要带上正负号，对未知量一般假设为正，若结果是正值，则表示与v0方向相同，反之则表示与V0方向相反。

另外，在规定v0方向为正的前提下，若a为正值，表示物体作加速运动，若a为负值，则表示物体作减速运动；若v为正值，表示物体沿正方向运动，若v为负值，表示物体沿反向运动；若s为正值，表示物体位于出发点的前方，若S为负值，表示物体位于出发点之后。

（3）．注意：

以上各式仅适用于匀变速直线运动，包括有往返的情况，对匀变速曲线运动和变加速运动均不成立。

◎例题评析

【例3】跳伞运动员作低空跳伞表演，当飞机离地面224m时，运动员离开飞机在竖直方向做自由落体运动.运动一段时间后，立即打开降落伞，展伞后运动员以12.5m/s2的平均加速度匀减速下降.为了运动员的安全，要求运动员落地速度最大不得超过5m/s.取g=10m/s2.求：

（1）运动员展伞时，离地面的高度至少为多少?

着地时相当于从多高处自由落下?

（2）运动员在空中的最短时间为多少?

【分析与解答】：

运动员跳伞表演的过程可分为两个阶段，即降落伞打开前和打开后.由于降落伞的作用，在满足最小高度且安全着地的条件下，可认为vm=5m/s的着地速度方向是竖直向下的，因此求解过程中只考虑其竖直方向的运动情况即可.在竖直方向上的运动情况如图所示.

（1）由公式vT2－v02＝2as可得

第一阶段：

v2＝2gh1①

第二阶段：

v2－vm2＝2ah2②

又h1＋h2＝H③

解①②③式可得展伞时离地面的高度至少为h2＝99m.

设以5m/s的速度着地相当于从高

处自由下落.则

＝

=

m＝1.25m.

（2）由公式s=v0t＋

at2可得：

第一阶段：

h1＝

gt12④

第二阶段：

h2＝vt2－

at22⑤

又t=t1＋t2⑥

解④⑤⑥式可得运动员在空中的最短时间为

t=8.6s.

说明：

简要地画出运动过程示意图，并且在图上标出相对应的过程量和状态量，不仅能使较复杂的物理过程直观化，长期坚持下去，更能较快地提高分析和解决较复杂物理问题的能力.

【例4】以速度为10m/s匀速运动的汽车在第2s末关闭发动机，以后为匀减速运动，第3s内平均速度是9m/s，则汽车加速度是_______m/s2，汽车在10s内的位移是_______m.

【分析与解答】：

第3s初的速度v0＝10m/s，第3.5s末的瞬时速度vt=9m/s〔推论

（2）〕

所以汽车的加速度：

a=

=

m/s2＝－2m/s2

“－”表示a的方向与运动方向相反.

汽车关闭发动机后速度减到零所经时间：

t2＝

=

s=5s＜8s

则关闭发动机后汽车8s内的位移为：

s2＝

=

m＝25m

前2s汽车匀速运动：

s1＝v0t1＝10×2m＝20m

汽车10s内总位移：

s=s1＋s2＝20m＋25m＝45m.

说明：

（1）求解刹车问题时，一定要判断清楚汽车实际运动时间.

（2）本题求s2时也可用公式s=

at2计算.也就是说“末速度为零的匀减速运动”可倒过来看作“初速度为零的匀加速运动”.

专题三．汽车做匀变速运动，追赶及相遇问题

◎知识梳理

在两物体同直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是：

两物体能否同时到达空间某位置.因此应分别对两物体研究，列出位移方程，然后利用时间关系、速度关系、位移关系解出.

（1）追及

追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件.

如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时，若二者速度相等了，还没有追上，则永远追不上，此时二者间有最小距离.若二者相遇时（追上了），追者速度等于被追者的速度，则恰能追上，也是二者避免碰撞的临界条件；若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度，则被追者还有一次追上追者的机会，其间速度相等时二者的距离有一个较大值.

再如初速度为零的匀加速运动的物体追赶同一地点出发同向匀速运动的物体时，当二者速度相等时二者有最大距离，位移相等即追上.

（2）相遇

同向运动的两物体追及即相遇，分析同

（1）.

相向运动的物体，当各自发生的位移的绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇.

【例5】在铁轨上有甲、乙两列列车，甲车在前，乙车在后，分别以速度v1=15m/s）,v2=40m/s做同向匀速运动，当甲、乙间距为1500m时，乙车开始刹车做匀减速运动，加速度大小为O.2m/s2，问：

乙车能否追上甲车?

【分析与解答】由于乙车速度大于甲车的速度，因此，尽管乙车刹车后做匀减速直线运动，速度开始减小，但其初始阶段速度还是比甲车的大，两车的距离还是在减小，当乙车的速度减为和甲车的速度相等时，乙车的位移大于甲车相对乙车初始位置的位移，则乙车就一定能追上甲车，设乙车速度减为v1=15m/s时，用的时间为t，则有

V1=v2-at

t=（v2-v1）/a=125s

在这段时间里乙车的位移为

S2=

=3437．5m

在该时间内甲车相对乙车初始位置的位移为

S1=1500十v1t=3375m

因为s2>s1，所以乙车能追上甲车。

【例6】一辆摩托车行驶的最大速度为30m/s。

现让该摩托车从静止出发，要在4分钟内追上它前方相距1千米、正以25m/s的速度在平直公路上行驶的汽车，则该摩托车行驶时，至少应具有多大的加速度？

【分析与解答】：

假设摩托车一直匀加速追赶汽车。

则：

V0t+S0……

（1）

a=

（m/s2）……

（2）

摩托车追上汽车时的速度：

V=at=0.24⨯240=58（m/s）……（3）

因为摩托车的最大速度为30m/s，所以摩托车不能一直匀加速追赶汽车。

应先匀加速到最大速度再匀速追赶。

……（4）

Vm≥at1……（5）

由（4）（5）得：

t1=40/3（秒）

a=

2.25（m/s）

总结：

（1）要养成根据题意画出物体运动示意图的习惯.特别对较复杂的运动，画出草图可使运动过程直观，物理图景清晰，便于分析研究.

（2）要注意分析研究对象的运动过程，搞清整个运动过程按运动性质的转换可分为哪几个运动阶段，各个阶段遵循什么规律，各个阶段间存在什么联系.

（3）由于本章公式较多，且各公式间有相互联系，因此，本章的题目常可一题多解.解题时要思路开阔，联想比较，筛选最简捷的解题方案.解题时除采用常规的公式解析法外，图象法、比例法、极值法、逆向转换法（如将一匀减速直线运动视为反向的匀加速直线运动）等也是本章解题中常用的方法.

第三章相互作用

本章内容是力学的基础，也是贯穿于整个物理学的核心内容。

本章从力的基本定义出发，通过研究重力、弹力、摩擦力，逐步认识力的物质性、力的矢量性、力的相互性，并通过受力分析，分析物体所处的状态或从物体所处的平衡状态，分析物体的受力情况。

物体的受力分析法是物理学重要的分析方法。

由于它的基础性和重要性，决定了这部分知识在高考中的重要地位。

本章知识的考查重点是：

①三种常见力，为每年高考必考内容，明年乃至许多年后，仍将是频繁出现的热点。

②力的合成与分解、共点力的平衡等在高考中或单独出现或与动力学、电磁学等相结合，或选择或计算论述，或易或难，都要出现。

专题一:

力的概念、重力和弹力

◎知识梳理

要对力有深刻的理解，应从以下几个方面领会力的概念。

1．力的本质

（1）力的物质性：

力是物体对物体的作用。

提到力必然涉及到两个物体一—施力物体和受力物体，力不能离开物体而独立存在。

有力时物体不一定接触。

（2）力的相互性：

力是成对出现的，作用力和反作用力同时存在。

作用力和反作用力总是等大、反向、共线，属同性质的力、分别作用在两个物体上，作用效果不能抵消.

（3）力的矢量性：

力有大小、方向，对于同一直线上的矢量运算，用正负号表示同一直线上的两个方向，使矢量运算简化为代数运算；这时符号只表示力的方向，不代表力的大小。

（4）力作用的独立性：

几个力作用在同一物体上，每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响，这就是力的独立作用原理。

2．力的作用效果

力对物体作用有两种效果：

一是使物体发生形变_，二是改变物体的运动状态。

这两种效果可各自独立产生，也可能同时产生。

通过力的效果可检验力的存在。

3．力的三要素：

大小、方向、作用点

完整表述一个力时，三要素缺一不可。

当两个力F1、F2的大小、方向均相同时，我们说F1=F2，但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。

力的大小可用弹簧秤测量，也可通过定理、定律计算，在国际单位制中，力的单位是

牛顿，符号是N。

4．力的图示和力的示意图

（1）力的图示：

用一条有向线段表示力的方法叫力的图示，用带有标度的线段长短表示大小，用箭头指向表示方向，作用点用线段的起点表示。

（2）力的示意图：

不需画出力的标度，只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。

5．力的分类

（1）性质力：

由力的性质命名的力。

如；重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。

（2）效果力：

由力的作用效果命名的力。

如：

拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力：

合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。

6．重力

（1）．重力的产生：

重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。

（2）．重力的大小：

由G=mg计算，g为重力加速度，通常在地球表面附近，g取9.8米／秒2，表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛顿。

由弹簧秤测量：

物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。

（3）．重力的方向：

重力的方向总是竖直向下的，即与水平面垂直，不一定指向地心.重力是矢量。

（4）．重力的作用点——重心

物体的各部分都受重力作用，效果上,认为各部分受到的重力作用都集中于一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。

重心跟物体的质量分布、物体的形状有关，重心不一定在物体上。

质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。

（5）．重力和万有引力

重力是地球对物体万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力，同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同，但由此引起的重力变化不大，一般情况可近似认为重力等于万有引力，即：

mg=GMm/R2。

除两极和赤道外，重力的方向并不指向地心。

重力的大小及方向与物体的运动状态无关，在加速运动的系统中，例如：

发生超重和失重的现象时，重力的大小仍是mg

7．弹力

1．产生条件：

（1）物体间直接接触；

（2）接触处发生形变（挤压或拉伸）。

2．弹力的方向：

弹力的方向与物体形变的方向相反，具体情况如下：

（1）轻绳只能产生拉力，方向沿绳指向绳收缩的方向.

（2）弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。

（3）轻杆既可产生压力，又可产生拉力，且方向沿杆。

3．弹力的大小

弹力的大小跟形变量的大小有关。

弹簧的弹力，由胡克定律F=kx,k为劲度系数，由本身的材料、长度、截面积等决定，x为形变量，即弹簧伸缩后的长度L与原长Lo的差：

x=|L-L0|，不能将x当作弹簧的长度L

一般物体所受弹力的大小，应根据运动状态，利用平衡条件和牛顿运动定律计算，例2小车的例子就说明这一点。

◎例题评析

【例1】下列关于力的说法中，正确的是（）

A．只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用

B．力是不能离开物体而独立存在的，一个力既有施力物体，又有受力物体

C．一个物体先对别的物体施加力后，才能受到反作用力

D．物体的施力和受力是同时的

【分析与解答】力是物体间的相互作用，不一定发生在直接接触的物体间，直接接触而发生的作用叫接触力，如弹力、摩擦力；通过场发生的作用叫场力，如重力、电场力、磁场力等。

物体的施力和受力不分先后，总是同时的。

正确答案为B、D

【例2】关于物体的重心，以下说法正确的是

A．物体的重心一定在该物体上

B．形状规则的物体，重心就在其中心处

C．用一根悬线挂起的物体静止时，细线方向一定通过物体的重心

D．重心是物体上最重的一点

【分析与解答】重心是物体各部分的重力的合力的作用点，薄板物体的重心位置可以用悬挂法确定，其他形状的物体重心位置也可以用悬挂法想象的讨论。

重心不一定在物体上，也当然不是物体中最、重的一点，故AB错，（如一根弯曲的杆，其重心就不在杆上）用悬线挂起物体处于静止时，由二力平衡原理知细线拉力必与重力等大、反向、共线，故C正确。

【例3】如图所示，小车上固定一根折成α角的曲杆，杆的另一端一固定一质量为m的球，则当小车静止时和以加速度a向右加速运动时杆对球的弹力大小及方向如何?

【分析与解答】当小车静止时，根据物体平衡条件可知，杆对球的弹力方向竖直向上，大小等于mg。

当小车加速运动时，设小球受的弹力F与竖直方向成θ角，如图所示，根据牛顿第二定律，有：

Fsinθ=maFcosθ=mg

解得：

F=

tanθ=a/g

可见，杆对球弹力的方向与加速度大小有关，只有当加速度a=gtanα、且方向向右时，杆对球的弹力才沿着杆；否则不沿