热门考点之力和运动

命题趋势

力和运动是高中物理的核心内容，也是高考的热门话题。总结近年来高考命题趋势。首先，它是对力量和动作的全面检查，侧重于综合运用知识的能力。例如，应该选择什么样的施力方案来使物体进入某种运动状态；二是以现实与实际问题相结合为背景命题，如交通、体育、人造卫星、天体物理学等日常生活的方方面面为背景，重点考察获取和处理信息的能力，剔除粗糙和细微之处，将实际问题转化为物理问题。

知识总结

物体如何运动取决于它的初始状态和应力。牛顿运动定律揭示了力和运动之间的关系，如下表所示:

力是物体运动状态变化的原因，它反过来反映了物体的应力。从物体的应力推断其运动；或者从物体的运动中推导出物体的力是动力学中的两个基本问题。

处理动态问题的一般思路和步骤是:①了解问题的情况，从问题给出的信息中提取有用的信息，并构造正确的物理模型；(2)研究对象的合理选择；(3)分析研究对象的应力和运动；④正确建立坐标系；(5)用牛顿运动定律和运动学来解决问题。

分析具体问题时，应根据具体情况灵活运用隔离法和积分法，善于捕捉隐含条件，重视临界状态分析。

启发和消除疑虑

[例1]举重是一项力量和技巧充分结合的运动。就“抓举”而言，其技术动作可分为六个步骤:准备、举起杠铃、用力、蹲支撑、站立和放下杠铃。图1所示的照片显示了其中的几个。照片中测量的车轮直径为1.0厘米。众所周知，运动员举起的杠铃直径为45厘米，质量为150公斤。运动员从发电到支撑需要0.8秒。试着估计在这个过程中杠铃被举起的高度，并估计杠铃在这个过程中向上移动的最大速度。如果运动员施加的力减少到恒力，恒力有多大？

标题中描述的举重实际情况应该被理想化为典型的身体状况。在抓举中，杠铃的举升分两个阶段完成，从力量到支撑是第一阶段，举升部分的高度。在这个过程中，首先向杠铃施加一个力，以加速杠铃的运动。当杠铃有一定速度时，人们蹲下，翻转手腕实现支撑。当人们蹲下并翻转手腕时，可以认为运动员在杠铃上没有举力。在此期间，杠铃由于获得的速度而以降低的速度上升。最好的动作协调是杠铃以较低的速度上升，人们蹲下。当杠铃的速度降到零时，人的相关部位刚好到达杠铃下方，完成支撑动作。因此，在从发电到支撑的0.8秒内，杠铃被加速(均匀加速)，然后减速到零速度(均匀减速)，这是杠铃运动的物理模型。

根据照片中车轮的实际直径为0.45米，直径为1.0厘米，可以计算出照片的减速比。在照片上，从施力到支架的距离h′= 1.3厘米可以用直尺测量。根据这个比例，实际的举重高度可以计算为h = 0.59米。解说:在这个题目中，把举重的实际情况抽象成一个物理模型是解决这个问题的关键。这种抽象也是解决所有实际问题的关键。这里，首先，应该详细分析实际过程。在获得一般理解之后，应该进行一些简化，这些简化可以转化为典型的物理问题。例如，在本主题中，认为运动员在用力时的举升力是恒定的，运动员蹲下或翻转手腕时对杠铃没有影响，杠铃的速度降至零时杠铃被完全支撑，杠铃的整个运动是线性的。

[示例2](国家卷2000)如图2所示，是一个空间探测器的示意图。P1、P2、P3和P4是四个喷气发动机。P1和P3的连线平行于空间固定坐标系的X轴，P2和P4的连线平行于Y轴。当每个发动机启动时，它可以向探头提供推力，但不会转动探头。开始时，检测器以恒定速率v0在x方向平移。要改变检测器，使其以原始速率v0在正y60方向平移，您可以

在正确的时间开始P1，然后在正确的时间开始P4

在正确的时间开始P3，然后在正确的时间开始P2。

C.开始P4的合适时间

在正确的时间启动P3，然后在正确的时间启动P4。

事实上，问题是纠正探测器的飞行状态，这在空间活动中是一项非常常见的工作，因为这也是一个非常有意义的问题。要达到的最终状态是转换成正x减去y60，速度仍然是v0。如图3所示，该运动可以分解为速度为v0cos60的正x方向的平移运动和速度为v0sin60的负y方向的平移运动。与初始状态相比，我们应该降低正x方向的速度，增加负y方向的速度。因此，应该激活P1，以施加负的X方向反冲力来减小正的X方向速度；P4随后被激活，以施加负的Y方向反冲力，从而产生负的Y方向速度。所以选项a是正确的。

解说:建立坐标系和在两个坐标轴的方向上应用牛顿运动定律是研究动力学问题的常用方法。一旦问题开始，这两种状态就沿着坐标轴在两个方向上进行比较，这很快就使问题变得清楚了。因此，我们应该熟练掌握这种分析方法。

[例3》(国家卷2000)2000年1月26日，中国发射了一颗同步卫星。它的定点位置与东经98度的经度在同一平面上。如果把甘肃省嘉峪关市的经纬度近似为东经98度、北纬98度，则已知地球的半径为R，地球的自转周期为T，地球表面的重力加速度为G(视为常数)，光速为C。试着找出同步卫星发出的微波信号到达嘉峪关接收站所需的时间(要求使用已知量的符号)。

[解释]同步卫星必须在地球的赤道平面上。卫星、地球和嘉峪关的相对位置如图4所示。从图中可以看出，如果能够得到同步卫星的轨道半径R，那么利用地球半径R和纬度就可以得到卫星与嘉峪关之间的距离L，从而可以得到信号的传播时间。

对于同步卫星，根据牛顿第二定律，有:

解说:选择一个合适的角度，用示意图展示主题所描述的情景，这样可以使情景更清晰，便于分析和思考，培养这种解决问题的好习惯。在回答天体运动的问题时，经常根据这个关系来使用。

为了训练

1.将一个物体悬挂在非质量弹簧的上端，并垂直向上移动以加速。当手突然停止移动时，物体会()

A.立即休息

B.加速向上运动

C.均匀向上运动

D.向上减速

如图5所示，物体在恒力f的作用下沿曲线从a移动到b，然后突然作用在其上的力反转，大小保持不变，即从f到-f。在这个力的作用下，物体在未来的运动，下面的说法是正确的()

A.物体可以沿着曲线Ba移动

B.物体可以沿线Bb移动

C.对象可以沿着曲线Bc移动

D.对象可以沿着原始曲线从b返回

3.汽车制动后，停止转动的轮胎在地面上滑动，可以清楚地看到滑动的痕迹，即制动线。汽车刹车前的速度可以从刹车线的长度得知。因此，刹车线的长度是分析交通事故的重要依据。如果汽车轮胎与地面之间的动摩擦系数为0.7，制动线长度为14米，紧急制动前汽车的速度为米/秒。

4.太空探测器从行星表面垂直发射。众所周知，探测器的质量为1500千克，发动机的驱动力是恒定的。探测器启动后，发动机因故障突然关闭。图6是显示从发射到回落到行星表面的探测器速度随时间变化的曲线图。那么探测器在行星表面达到的最大高度Hm可以通过图像m来判断。发动机的驱动力f是多少？

5.中子星可能是恒星演化的结果，它们的密度非常高。有一颗中子星，它的旋转周期被观察到是t = s。问一问中子星的最小密度应该是多少，以保持恒星的稳定性，避免因旋转而解体。在计算中，恒星可以看作是均匀的球体。(重力常数)

6.(1998年国家滚动)宇航员站在行星表面的高处，水平投掷一个小球。时间t后，球落在行星表面，投掷点和着陆点之间的距离测量为l。如果投掷时的初始速度增加到2倍，投掷点和着陆点之间的距离为l。已知两个着陆点在同一水平面上，行星的半径为r，重力常数为g。求行星的质量m。

参考答案

1.B

2.C

3.14

4.Hm = 480m米，F= 11250牛

5.分析:想象中子星赤道上的一小块物质。中子星不会解体，直到它的引力大于或等于它与恒星的向心力。解说:当应用万有引力定律来解决问题时，通常有必要假设某个地方有一个物体，然后分析并解决它，就像题目一样。运用万有引力定律解决问题是一种常见的方法。

6.分析:设定投掷点的高度为H，第一次水平投掷的水平距离为X，然后有一条评论:显然，在解决这个问题的过程中，必须把自己放在地球上。事实上，最简单的方法是把地球看作行星，它很容易出现在舞台上。