高考物理二輪復習 專題一 第2講 力與物體的直線運動課件.ppt

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第2講 力與物體的直線運動,圖1,A.換用寬度更窄的遮光條 B.提高測量遮光條寬度的精確度 C.使滑塊的釋放點更靠近光電門 D.增大氣墊導軌與水平面的夾角,答案 A,答案 BC,3.(多選)(2015·新課標全國卷Ⅰ，20)如圖2(a)，一物塊在t＝0時刻滑上一固定斜面，其運動的v－t圖線如圖(b)所示。若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出( ),,A.斜面的傾角 B.物塊的質(zhì)量 C.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù) D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度,圖2,答案 ACD,答案 20 m/s,5.(2015·新課標全國卷Ⅰ，25)一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5 m，如圖3(a)所示。t＝0時刻開始，小物塊與木板一起以共同速度向右運動，直至t＝1 s時木板與墻壁碰撞(碰撞時間極短)。碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運動過程中小物塊始終未離開木板。已知碰撞后1 s時間內(nèi)小物塊的v－t圖線如圖(b)所示。木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2。求：,圖3,(1)木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2； (2)木板的最小長度； (3)木板右端離墻壁的最終距離。,答案 (1)0.1 0.4 (2)6 m (3)6.5 m,圖4,(1)在0～2 s時間內(nèi)A和B加速度的大??； (2)A在B上總的運動時間。,解析 (1)在0～2 s時間內(nèi)，A和B的受力如圖所示，其中Ff1、FN1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小，F(xiàn)f2、FN2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小，方向如圖所示。由滑動摩擦力公式和力的平衡條件得Ff1＝μ1FN1①,FN1＝mgcos θ② Ff2＝μ2FN2③ FN2＝FN1＋mgcos θ④ 規(guī)定沿斜面向下為正方向。設A和B的加速度分別為a1和a2，由牛頓第二定律得mgsin θ－Ff1＝ma1⑤ mgsin θ－Ff2＋Ff1＝ma2⑥ 聯(lián)立①②③④⑤⑥式，并代入題給條件得a1＝3 m/s2⑦ a2＝1 m/s2⑧ (2)在t1＝2 s時，設A和B的速度分別為v1和v2，則v1＝a1t1＝6 m/s⑨ v2＝a2t1＝2 m/s⑩ 2 s后，設A和B的加速度分別為a1′和a2′。此時A與B之間摩擦力為零，同理可得a1′＝6 m/s2? a2′＝－2 m/s2?,答案 (1)3 m/s2 1 m/s2 (2)4 s,主要題型：選擇題和計算題 知識熱點 (1)單獨命題 ①勻變速直線運動的公式及應用的考查。 ②x－t、v－t、a－t、F－t等圖象問題的考查。 ③牛頓運動定律的考查。 (2)交匯命題 ①考查利用v－t圖象和牛頓第二定律解決物體運動的多過程及連接體問題。 ②勻變速直線運動規(guī)律和牛頓運動定律綜合應用的考查。 思想方法 極限思想、逆向思維的思想、理想實驗的思想、分解的思想。 比例法、圖象法、推論法、假設法、控制變量法、整體法、隔離法、合成法等。,考向一 運動圖象的應用,核心知識,(1)x－t圖象和v－t圖象描述的都是直線運動，而不是曲線運動。 (2)x－t圖象和v－t圖象不表示物體運動的軌跡。 (3)x－t圖象中兩圖線的交點表示兩物體相遇，而v－t圖象中兩圖線的交點表示兩物體速度相等。 (4)v－t圖象中，圖線與坐標軸圍成的面積表示位移；而x－t圖象中，圖線與坐標軸圍成的面積無實際意義。,規(guī)律方法,圖象問題要三看 (1)看清坐標軸所表示的物理量→明確因變量(縱軸表示的量)與自變量(橫軸表示的量)的制約關(guān)系。 (2)看圖線本身→識別兩個相關(guān)量的變化趨勢，從而分析具體的物理過程。 (3)看交點、斜率和“面積”→明確圖線與圖線的交點、圖線與坐標軸的交點、圖線斜率、圖線與坐標軸圍成的面積的物理意義。,1.如圖5所示，a、b分別為甲、乙兩物體在同一直線上運動時的位移與時間的關(guān)系圖線，其中a為過原點的傾斜直線，b為開口向下的拋物線。則下列說法正確的是( ),A.物體乙始終沿正方向運動 B.t1時刻甲、乙兩物體的位移相等、速度相等 C.0～t2時間內(nèi)物體乙的平均速度大于物體甲的平均速度 D.t1到t2時間內(nèi)兩物體的平均速度相同,圖5,解析 b圖線的斜率先為正值，后為負值，則物體乙的運動方向發(fā)生了變化，A錯誤；在t1時刻，兩物體的位移相等，但圖線a、b的斜率不相等，則兩物體的速度不相等，B錯誤；0～t2時間內(nèi)，兩物體的位移相等，運動時間相等，則兩物體的平均速度相同，C錯誤；t1～t2時間內(nèi)，兩物體的位移相等，運動時間相等，則兩物體的平均速度相同，D正確。 答案 D,2.(2014·天津理綜，5)以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時，一個物體所受空氣阻力可忽略，另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比，下列用虛線和實線描述兩物體運動的v－t圖象可能正確的是( ),答案 D,3.(多選)質(zhì)量相等的甲、乙兩物體在相同的恒定水平外力作用下由同一起跑線沿不同接觸面由靜止開始運動，兩物體的v－t圖象如圖6所示，則( ),圖6,A.t0后某時刻甲、乙兩物體位移相等 B.0～t0時間內(nèi)，物體甲的中間時刻速度大 于物體乙的平均速度 C.t0時刻之前，物體甲受到的阻力總是大于物體乙受到的阻力 D.t0時刻之前物體甲的位移總小于物體乙的位移,解析 由v－t圖象知，0～t0時間內(nèi)乙的位移大于甲的位移，t0后某時刻甲、乙兩物體位移相等，A、D正確；甲物體做勻加速直線運動，其中間時刻速度等于圖中三角形面積與t0之比，而物體乙的平均速度為圖線所圍面積與t0之比，顯然0～t0時間內(nèi)，物體甲的中間時刻速度小于物體乙的平均速度，B錯誤；由圖線的斜率意義知t0時刻之前物體乙的加速度先大于甲的加速度，后小于甲的加速度，由F－f＝ma知，t0時刻之前，物體甲受到的阻力先大于物體乙受到的阻力，后小于乙受到的阻力，C錯誤。 答案 AD,4.(2015·廣東理綜，13)甲、乙兩人同時同地出發(fā)騎自行車做直線運動，前1小時內(nèi)的位移－時間圖象如圖7所示，下列表述正確的是( ),圖7,A.0.2～0.5小時內(nèi)，甲的加速度比乙的大 B.0.2～0.5小時內(nèi)，甲的速度比乙的大 C.0.6～0.8小時內(nèi)，甲的位移比乙的小 D.0.8小時內(nèi)，甲、乙騎行的路程相等 解析 位移－時間圖象的斜率絕對值反映速度大小，在0.2～0.5小時內(nèi)，甲、乙均做勻速直線運動，加速度為0，甲圖象斜率大于乙圖象，說明甲的速度大于乙的速度，故A錯誤，B正確；由位移－時間圖象可以看出在0.6～0.8小時內(nèi)甲的位移比乙的大，故C錯誤；由位移－時間圖象看出在t＝0.5小時時，甲在s＝10 km處，而乙在s＝8 km處，進一步得出在0.8小時內(nèi)甲的路程比乙的大，故D錯誤。 答案 B,解圖象類問題的關(guān)鍵 在于將圖象與物理過程對應起來，通過圖象的坐標軸、關(guān)鍵點、斜率、面積等信息，對運動過程進行分析，從而解決問題。,考向二 勻變速直線運動規(guī)律的應用,核心知識,規(guī)律方法,1.(2015·山東理綜，14)距地面高5 m的水平直軌道上A、B兩點相距2 m，在B點用細線懸掛一小球，離地高度為h，如圖8所示。小車始終以4 m/s的速度沿軌道勻速運動，經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下，小車運動至B點時細線被軋斷，最后兩球同時落地。不計空氣阻力，取重力加速度的大小g＝10 m/s2?？汕蟮胔等于( ),圖8,答案 A,A.1.25 m B.2.25 m C.3.75 m D.4.75 m,2.2013年12月“嫦娥三號”在月球表面上的軟著陸為我們的月球旅行開辟了新航道。未來的某天，一位同學在月球上完成自由落體運動實驗，讓一個質(zhì)量為2 kg的小球從一定的高度自由下落，測得小球在第5 s內(nèi)的位移是7.2 m，此時小球還未落地，則( ) A.小球在前5 s內(nèi)的位移是20 m B.小球在5 s末的速度是16.0 m/s C.月球表面的重力加速度大小為3.6 m/s2 D.小球在第5 s內(nèi)的平均速度是3.6 m/s,答案 A,3.(2014·海南單科，13)短跑運動員完成100 m賽跑的過程可簡化為勻加速運動和勻速運動兩個階段。一次比賽中，某運動員用11.00 s跑完全程。已知運動員在加速階段的第2 s內(nèi)通過的距離為7.5 m，求該運動員的加速度及在加速階段通過的距離。,答案 5 m/s2 10 m,4.(2014·新課標全國卷Ⅱ，24)2012年10月，奧地利極限運動員菲利克斯·鮑姆加特納乘氣球升至約39 km的高空后跳下，經(jīng)過4分20秒到達距地面約1.5 km高度處，打開降落傘并成功落地，打破了跳傘運動的多項世界紀錄。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。 (1) 若忽略空氣阻力，求該運動員從靜止開始下落至1.5 km高度處所需的時間及其在此處速度的大??； (2) 實際上，物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力，高速運動時所受阻力的大小可近似表示為f＝kv2 ，其中v為速率，k為阻力系數(shù)，其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān)。已知該運動員在某段時間內(nèi)高速下落的v－t圖象如圖9所示。若該運動員和所帶裝備的總質(zhì)量m＝100 kg，試估算該運動員在達到最大速度時所受阻力的阻力系數(shù)。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字),圖9,答案 (1)87 s 8.7×102 m/s (2)0.008 kg/m,考向三 牛頓運動定律的應用,核心知識,1.牛頓第二定律的表達式： F合＝ma。 2.牛頓第二定律的“四性”： (1)矢量性：公式F＝ma是矢量式，F(xiàn)與a方向相同。 (2)瞬時性：力與加速度同時產(chǎn)生，同時變化。 (3)同體性：F＝ma中，F(xiàn)、m、a對應同一物體。 (4)獨立性：分力產(chǎn)生的加速度相互獨立，與其他加速度無關(guān)。,規(guī)律方法,1.整體法和隔離法的優(yōu)點及使用條件 (1)整體法： ①優(yōu)點：研究對象減少，忽略物體之間的相互作用力，方程數(shù)減少，求解簡捷。 ②條件：連接體中各物體具有共同的加速度。 (2)隔離法： ①優(yōu)點：易看清各個物體具體的受力情況。 ②條件：當系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不同時，一般采用隔離法；求連接體內(nèi)各物體間的相互作用力時必須用隔離法。,2.兩類模型 (1)剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即消失，不需要形變恢復時間。 (2)彈簧(或橡皮繩)——兩端同時連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩)，特點是形變量大，其形變恢復需要較長時間，在瞬時性問題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變。,1.(多選)如圖10所示，物塊A、B質(zhì)量相等，在恒力F作用下，在水平面上做勻加速直線運動。若物塊與水平面間接觸面光滑，物塊A的加速度大小為a1，物塊A、B間的相互作用力大小為FN1；若物塊與水平面間接觸面粗糙，且物塊A、B與水平面間的動摩擦因數(shù)相同，物塊B的加速度大小為a2，物塊A、B間的相互作用力大小為FN2，則以下判斷正確的是( ),圖10,A.a1＝a2 B.a1＞a2 C.FN1＝FN2 D.FN1＜F,答案 BCD,2.(多選)(2015·江蘇單科，6)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖11所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力( ),圖11,A.t＝2 s時最大 B.t＝2 s時最小 C.t＝8.5 s時最大 D.t＝8.5 s時最小,解析 由題圖知，在上升過程中，在0～4 s內(nèi)，加速度方向向上，F(xiàn)N－mg＝ma，所以向上的加速度越大，電梯對人的支持力就越大，由牛頓第三定律可知，人對電梯的壓力就越大，故A正確，B錯誤；由題圖知，在7～10 s內(nèi)加速度方向向下，由mg－FN＝ma知，向下的加速度越大，人對電梯的壓力就越小，故C錯誤，D正確。 答案 AD,3.(多選)(2015·海南單科，8)如圖12，物塊a、b和c的質(zhì)量相同，a和b，b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細線懸掛于固定點O，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將細線剪斷，將物塊a的加速度的大小記為a1，S1和S2相對于原長的伸長分別記為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g。在剪斷的瞬間( ),圖12,A.a1＝3g B.a1＝0 C.Δl1＝2Δl2 D.Δl1＝Δl2,答案 AC,4.(多選)(2015·海南單科，9)如圖13，升降機內(nèi)有一固定斜面，斜面上放一物塊。開始時，升降機做勻速運動，物塊相對于斜面勻速下滑。當升降機加速上升時( ),圖13,A.物塊與斜面間的摩擦力減小 B.物塊與斜面間的正壓力增大 C.物塊相對于斜面減速下滑 D.物塊相對于斜面勻速下滑,解析 當升降機加速上升時，物體有豎直向上的加速度，則物塊與斜面間的正壓力增大，根據(jù)滑動摩擦力公式Ff＝μFN可知物體與斜面間的摩擦力增大，故A錯誤，B正確；設斜面的傾角為θ，物體的質(zhì)量為m，當勻速運動時有mgsin θ＝μmgcos θ，即sin θ＝μcos θ.當物體以加速度a向上加速運動時，有FN＝m(g＋a)cos θ，F(xiàn)f＝μm(g＋a)cos θ，因為sin θ＝μcos θ，所以m(g＋a)sin θ＝μm(g＋a)cos θ，故物體仍相對斜面勻速下滑，C錯誤，D正確。 答案 BD,考向四 應用牛頓運動定律解多過程問題,核心知識,規(guī)律方法,1.基本思路 受力分析和運動分析是解決問題的關(guān)鍵，而加速度是聯(lián)系力與運動的橋梁?；舅悸啡鐖D所示：,2.常用方法 (1)整體法與隔離法。 (2)正交分解法。,1.(多選)(2015·浙江金華十校二模)如圖14甲所示，在傾角為37°的粗糙足夠長斜面的底端，一質(zhì)量m＝2 kg可視為質(zhì)點的滑塊壓縮一輕彈簧并鎖定，滑塊與彈簧不相連。t＝0時解除鎖定，計算機通過傳感器描繪出滑塊的速度時間圖象如圖乙所示，其中Ob段為曲線，bc段為直線，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。則下列說法正確的是( ),圖14,A.在0.15 s末滑塊的加速度為－8 m/s2 B.滑塊在0.1～0.2 s時間間隔內(nèi)沿斜面向下運動 C.滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25 D.在滑塊與彈簧脫離之前，滑塊一直在做加速運動 解析 根據(jù)v－t圖象的斜率表示加速度可求在0.1～0.2 s時間內(nèi)滑塊的加速度a＝－8 m/s2，所以A正確；由圖知滑塊在0.1～0.2 s時間間隔內(nèi)沿斜面向上減速運動，故B錯誤；在0.1～0.2 s時間內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律可得mgsin θ＋μmgcos θ＝ma，代入可求μ＝0.25，所以C正確；在滑塊與彈簧脫離之前，當彈力小于重力沿斜面向下的分力與摩擦力的合力時，滑塊做減速運動，所以D錯誤。 答案 AC,2.如圖15甲所示，為一傾角θ＝37°的足夠長斜面，將一質(zhì)量為m＝1 kg的物體無初速度在斜面上釋放，同時施加一沿斜面向上的拉力，拉力隨時間變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：,圖15,(1)2 s末物體的速度； (2)前16 s內(nèi)物體發(fā)生的位移。 解析 (1)由分析可知物體在前2 s內(nèi)沿斜面向下做初速度為零的勻加速直線運動，由牛頓第二定律可得 mgsin θ－F1－μmgcos θ＝ma1 v1＝a1t1 代入數(shù)據(jù)可得a1＝2.5 m/s2，方向沿斜面向下 v1＝5 m/s，方向沿斜面向下,答案 (1)5 m/s 方向沿斜面向下 (2)30 m 方向沿斜面向下,3.如圖16所示，某次滑雪訓練，運動員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對雪面的作用獲得水平推力F＝84 N而從靜止向前滑行，其作用時間為t1＝1.0 s，撤除水平推力F后經(jīng)過t2＝2.0 s，他第二次利用滑雪杖對雪面的作用獲得同樣的水平推力，作用距離與第一次相同。已知該運動員連同裝備的總質(zhì)量為m＝60 kg，在整個運動過程中受到的滑動摩擦力大小恒為Ff＝12 N，求：,圖16,(1)第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小及這段時間內(nèi)的位移； (2)該運動員(可視為質(zhì)點)第二次撤除水平推力后滑行的最大距離。,答案 (1)1.2 m/s 0.6 m (2)5.2 m,高頻考點二 運動圖象與牛頓運動定律的綜合應用,(16分)(2015·江西七校聯(lián)考)如圖17甲所示，一長木板靜止在水平地面上，在t＝0時刻，一小物塊以一定速度從左端滑上長木板，以后長木板運動的v－t圖象如圖乙所示。已知小物塊與長木板的質(zhì)量均為m＝1 kg，小物塊與長木板間及長木板與地面間均有摩擦，經(jīng)1 s后小物塊與長木板相對靜止(g取10 m/s2)，求：,圖17,(1)小物塊與長木板間動摩擦因數(shù)的值； (2)在整個運動過程中，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量。,審題流程 第一步：抓關(guān)鍵點→獲取信息 (1)讀題,(2)讀圖,第二步：找突破口→選取規(guī)律,解析 (1)長木板加速過程中，由牛頓第二定律，得 μ1mg－2μ2mg＝ma1(2分) vm＝a1t1(1分) 木板和物塊相對靜止，共同減速過程中，由牛頓第二定律，得μ2·2mg＝2ma2(2分) 0＝vm－a2t2(1分) 由圖象可知，vm＝2 m/s，t1＝1.0 s，t2＝0.8 s 聯(lián)立解得：μ1＝0.7(2分),答案 (1)0.7 (2)40.5 J,第1步：識別圖象。 識別內(nèi)容包括：①橫、縱坐標軸表示的物理量； ②是定性描述(坐標軸無標度和單位)還是定量描述(坐標軸有標度和單位)； ③圖象形狀所描述的狀態(tài)及變化規(guī)律； ④圖線與橫坐標軸包圍的“面積”有、無意義及對應的物理量； ⑤圖線的折點表示斜率發(fā)生變化，明確圖線斜率對應的物理量； ⑥由圖象構(gòu)建數(shù)學函數(shù)關(guān)系式，根據(jù)所構(gòu)建的關(guān)系式與掌握的物理規(guī)律對比，確定式中各項的物理意義。,第2步：判別物理過程。由圖象形狀所描述的狀態(tài)及變化規(guī)律確定質(zhì)點的運動性質(zhì)。 第3步：選擇解答方法。根據(jù)質(zhì)點的運動性質(zhì)，選擇公式法、圖象法解答試題，必要時建立函數(shù)關(guān)系并進行圖象轉(zhuǎn)換，或者與常見形式比較進行解答和判斷。,(16分)(2015·太原模擬)質(zhì)量為3 kg的長木板A置于光滑的水平地面上，質(zhì)量為2 kg的木塊B(可視為質(zhì)點)置于木板A的左端，在水平向右的力F作用下由靜止開始運動，如圖18甲所示。A、B運動的加速度隨時間變化的圖象如圖乙所示。(g取10 m/s2)求：,圖18,(1)木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)；(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) (2)4 s末A、B的速度； (3)若6 s末木板和木塊剛好分離，則木板的長度為多少？,答案 (1)0.3 (2)4 m/s (3)4 m,