c高中物理二轮专题 力与直线运动

c高中物理二轮专题力与直线运动第1页/共77页

高考真题体验

【例1】

(2011·安徽高考)一物体做匀加速直线运动，通过一段位移Δx所用的时间为t1，紧接着通过下一段位移Δx所用的时间为t2.则物体运动的加速度为(

)第2页/共77页【答案】

A第3页/共77页【例2】

(2011·天津高考)如右图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力(

)第4页/共77页【答案】

A第5页/共77页【例3】

(2011·江苏高考)如右图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为(

)第6页/共77页【答案】

A第7页/共77页【例4】

(2011·课标全国卷)甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动，加速度方向一直不变．在第一段时间间隔内，两辆汽车的加速度大小不变，汽车乙的加速度大小是甲的两倍；在接下来的相同时间间隔内，汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍，汽车乙的加速度大小减小为原来的一半．求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比．第8页/共77页【解析】

设汽车甲在第一段时间间隔末(时刻t0)的速度为v，第一段时间间隔内行驶的路程为s1，加速度为a；在第二段时间间隔内行驶的路程为s2.由运动学公式得v＝at0

①s1＝1/2at2

②s2＝vt0＋1/2(2a)t2

③第9页/共77页第10页/共77页

考点考情分析

高频考点要求考情分析1.力的合成和分解Ⅱ1.高考对本专题知识的考查多以选择题和计算题为主，难度中等，分值较多．2．单个物体的平衡和连接体的平衡问题均是近几年的考查热点，其中涉及带电体、通电导体．在电场、复合场中的平衡问题仍是今年高考的重点和热点，并且综合性较强，能力要求较高．3．匀变速直线运动规律的应用，牛顿第二定律和运动学公式相结合的各类直线运动，以及与电场、磁场、电磁感应相结合的综合问题是近几年考查的热点.2.共点力的平衡Ⅱ3.位移、速度和加速度Ⅱ4.匀变速直线运动及其公式、图象Ⅱ5.牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用Ⅱ第11页/共77页核心知识回顾

接触面粗糙，有挤压，有相对运动或相对运动的趋势．(2)大小①滑动摩擦力：②静摩擦力：(3)方向：Ff＝μFN0≤F静≤Fm与接触面相切，与相对运动或相对运动趋势方向相反．一、常见的几种力1．摩擦力(1)产生条件：第12页/共77页2．电场力(1)点电荷的库仑力：

(2)任意电场：F＝qE第13页/共77页3．磁场力(1)安培力①大小：②方向：(2)洛伦兹力①大小：②方向：F＝BIl左手定则F＝qvB左手定则(区分正负电荷)第14页/共77页二、力的合成与分解1．运算法则：2．常用方法：3．合力与分力的关系：三、共点力的平衡1．平衡状态：2．平衡条件：平行四边行定则或三角形定则合成法、分解法、正交分解法等效替代关系物体处于静止或匀速直线运动状态F合＝0或第15页/共77页四、匀变速直线运动的二个重要推论1．任意相邻的连续相等的时间内的位移之差是一个恒量，即Δx＝xn－xn－1＝aT2.由此进一步得出：xn＋m－xn＝maT2，其中xn、xn＋m分别表示第n段和第n＋m段时间内的位移2．某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，即：v＝vt/2＝(v0+v)/2.此结论经常用于处理纸带问题在应用匀变速直线运动规律时，要注意选取正方向，一般规定初速度v0的方向为正方向，对初速度为零的匀变速直线运动，一般取加速度方向为正方向．

注意：第16页/共77页五、牛顿三定律1．牛顿第一定律：指出了一切物体都具有惯性，即保持原来运动状态不变的特性．2．牛顿第二定律(1)意义：明确了力是使物体产生加速度的原因．(2)表达式：F合＝ma3．牛顿第三定律：指出了相互作用的物体间，作用力与反作用力的关系，即等大反向、作用在一条直线上．第17页/共77页六、对超重、失重的理解1．物体发生超重或失重现象时，重力没有变化2．物体处于超重还是失重状态，与运动方向无关，只决定于加速度方向．若加速度方向向上，则处于超重状态；若加速度方向向下，则处于失重状态3．在完全失重状态下，a＝g，此时一切由重力产生的物理现象都会消失注意：物体处于超重或失重状态时，加速度方向不一定沿竖直方向，只要加速度在竖直方向上的分量向上，物体就处于超重状态，只要加速度在竖直方向上的分量向下，物体就处于失重状态．第18页/共77页方法技巧提升

1．若干力作用于物体使物体平衡，则其中任意一个力必与其余的力的合力等大、反向．．一、共点力平衡条件的几条重要推论3．三个互不平行的力作用于物体使物体平衡，则这三个力首尾顺次相接时必构成封闭的三角形2．三个力作用于物体使物体平衡，若三个力彼此不平行，则这三个力必共点(作用线交于同一点)第19页/共77页二、物体受力分析的常用方法及应注意的问题1．常用方法(1)整体法：当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时，则可以选整个系统为研究对象，而不必对系统内部物体一一隔离分析．2．隔离法：为了弄清系统内某个物体的受力和运动情况，一般采用隔离法．同一题目中，若采用隔离法，往往先用整体法，再用隔离法，可使解题过程简便快捷．第20页/共77页2．注意问题(1)研究对象的受力图．通常只画出根据性质命名的力，不能把按效果分解的分力或合成的合力分析进去．(2)要区分内力和外力．对几个物体组成的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当隔离某一物体分析时，原来内力变成了外力，要画在受力图上．(3)在难以确定物体的某些受力情况时，可先确定物体的运动状态，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力

第21页/共77页三、求解平衡问题的常用方法1．二力平衡法当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等大反向．2．解三角形法该方法主要用来解决三力平衡问题．若力三角形为直角三角形，则运用勾股定理或三角函数求解；若力三角形为斜三角形，则运用正弦定理、余弦定理的知识求解．3．正交分解法物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，可以把各力沿两个相互垂直的方向分解，在这两个方向上分别根据Fx＝0、Fy＝0列方程并进行讨论．第22页/共77页4．相似三角形法通过力三角形与几何三角形相似的方法求未知力，这种方法在解斜三角形问题时更显优越性5．图解法当物体所受的力变化时，通过对几个特殊状态画出受力图(在同一图上)进行对比分析，使动态问题静态化，抽象问题形象化，问题将变得易于分析处理．应用指津带电体在复合场中的平衡问题，其分析方法和力学中的平衡问题的分析方法基本相同，只是在受力分析时多考虑了电场力和洛伦兹力的存在．第23页/共77页四、匀变速直线运动的分析技巧与方法1．巧用运动的可逆性和对称性(1)可逆性：末速度为零的匀减速直线运动，可以等效为初速度为零的反方向匀加速直线运动．(2)竖直上抛运动的对称性①上升和下降过程中物体经过同一位置的速度大小相等，方向相反．②物体上升过程中从A点到B点和下降过程中从B点回到A点，所用时间相等．第24页/共77页2．追及和相遇问题的基本思路和分析方法(1)基本思路(2)寻找问题中隐含的临界条件在追及和相遇问题中临界情形往往出现在速度相等时，可能出现最远或最近等．应用指津：(1)对于竖直上抛运动和加速度恒定、速度减为零后能够反向加速运动的匀变速直线运动要注意其运动的多解性(2)追及问题中，被追的物体如果做匀减速直线运动，要注意判断追上时被追的物体是否已停止运动．第25页/共77页五、解决动力学问题的基本思路和常用方法1．基本思路受力分析和运动情况分析是解决问题的关键，而加速度是联系受力情况和运动情况的桥梁．基本思路如下框图所示．2．常用方法(1)整体法与隔离法当不必考虑系统内部物体之间的相互作用或相对运动时，把系统视为一个整体来研究．当需要研究系统内某个物体或系统整个运动过程中的某个阶段时，要隔离出被研究物体或运动阶段．第26页/共77页(2)正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法解题，通常是分解力，但在有些情况下分解加速度更简单．①分解力：一般将物体受到的各个力沿加速度方向和垂直于加速度方向分解，则∑Fx＝ma(沿加速度方向)，∑Fy＝0(垂直于加速度方向)．②分解加速度：当物体受到的力相互垂直时，沿这两个相互垂直的方向分解加速度，有时更简单，如图所示，即：∑Fx＝max，∑Fy＝may，其中ax＝acosθ，ay＝asinθ.注意：利用牛顿第二定律列式解题时，一般以合外力的方向或加速度的方向为正方向，此时与运动学公式中的正方向不一定相同，要特别注意v0和a的符号第27页/共77页高频考点突破

考点一受力分析【例1】

(2010·安徽卷)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示．若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力．则木板P的受力个数为(

)A.3

B.4C.5D.6第28页/共77页【答案】

C【解析】木板P上表面光滑，P、Q间没有摩擦力作用．P、Q一起沿斜面匀速下滑，由整体法可知木板P受斜面的支持力和滑动摩擦力作用．滑块Q一定受到弹簧的弹力作用，木板P受到滑块Q的压力、弹簧的弹力以及重力作用，所以木板P共受到5个力作用．故选C.第29页/共77页变式训练1如图所示，两个带同种电荷的带电球(均可视为带电质点)，A球固定，B球穿在倾斜直杆上处于静止状态(B球上的孔径略大于杆的直径)，已知AB两球在同一水平面上，则B球受力个数可能为(

)A.3

B.4C.5

D.6第30页/共77页答案：AB解析：根据题意，由图可知B球必定要受到的力有三个，分别是重力、杆的弹力、A给B的库仑力，这三个力的合力可以为零，所以A正确；在三力平衡的基础上，如果库仑力增大，为保持平衡状态，杆要给B球沿杆向下的摩擦力，反之如果库仑力减小，为保持平衡状态，杆要给B球沿杆向上的摩擦力，从而实现四力平衡，B正确．第31页/共77页考点二共点力作用下的平衡问题【例2】我国国家大剧院外部呈椭球型，假设国家大剧院的屋顶为半球型，一警卫员为执行特殊任务，必须冒险在半球型屋顶上向上缓慢爬行(如图所示)，他在向上爬的过程中(

)A屋顶对他的支持力变大B屋顶对他的支持力变小C屋顶对他的摩擦力变大D屋顶对他的摩擦力变小第32页/共77页【答案】

AD【解析】

做出人的受力图，如图，受力分析时要注意摩擦力的方向沿着接触面的切线方向，支持力的方向垂直于接触面，即背向圆心．将人受的摩擦力与支持力合成，其合力与重力平衡．由图得：Ff＝mgsinθ，FN＝mgcosθ，随着θ从90°逐渐减小到0，Ff减小，FN增大．第33页/共77页变式训练2如图所示是给墙壁刷涂料用的涂料滚的示意图，使用时，用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上．撑竿的重力和墙壁的摩擦均不计，且撑竿足够长，粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚，设该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，则(

)F1增大，F2减小F1增大，F2增大F1减小，F2减小F1减小，F2增大第34页/共77页答案：C解析：涂料滚缓慢沿墙上滚过程中，处于动态平衡状态，合力为零，分析涂料滚受力如图所示，mgF2F1θ涂料滚上滚过程中，θ变小，F1和F2均变小，故C正确第35页/共77页考点三匀变速直线运动规律的应用【例3】短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100m和200m短跑项目的新世界纪录，他的成绩分别是9.69s和19.30s．假定他在100m比赛时从发令到起跑的反应时间是0.15s，起跑后做匀加速运动，达到最大速率后做匀速运动.200m比赛时，反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与100m比赛时相同，但由于弯道和体力等因素的影响，以后的平均速率只有跑100m时最大速率的96%.求：(1)加速所用时间和达到的最大速率；(2)起跑后做匀加速运动的加速度．(结果保留两位小数)第36页/共77页【解析】

设加速所用时间为t(以s为单位)，匀速运动的速度为v(以m/s为单位)，则有½vt＋(9.69－0.15－t)v＝100①½vt＋(19.30－0.15－t)×0.96v＝200②由①②式得t＝1.29s③v＝11.24m/s④(2)设加速度大小为a，则a＝v/t＝8.71m/s2⑤【答案】

(1)11.24m/s

(2)8.71m/s2第37页/共77页变式训练3相同的小球从斜面的某一位置每隔0.1s释放一颗，连续放了好几颗后，对斜面上正运动着的小球拍下部分照片，如图所示，现测得AB＝15cm，BC＝20cm，已知小球在斜面上做加速度相同的匀加速直线运动(初速度为零)，求：(1)各球的加速度的大小；(2)拍片时，A球上方正运动的球有几个？解析：(1)每一个球的运动都是重复的，故对所拍的照片上的球可认为是一个球在不同时刻的位置由Δx＝at2可得a＝Δx/t2

＝m/s2＝5m/s2第38页/共77页答案：(1)5m/s2

(2)2第39页/共77页考点四追及和相遇问题【例4】一辆长为l1＝5m的汽车以v1＝15m/s的速度在公路上匀速行驶，在离铁路与公路交叉点s1＝175m处，汽车司机突然发现离交叉点s2＝200m处有一列长为l2＝300m的列车以v2＝20m/s的速度行驶过来，为了避免事故的发生，汽车司机立刻使汽车减速，让列车先通过交叉点，求汽车减速的加速度至少多大？(不计汽车司机的反应时间）

第40页/共77页【解析】

列车驶过交叉点用时：t＝(l2+s2)/v2，t＝25s若汽车在25s内位移为s1＝175m则：v1t－1/2at2＝s1a＝0.64m/s2此时v＝v1－at，v＝－1m/s，因此汽车已经在25s前冲过了交叉点，发生了交通事故，不合题意．要使汽车安全减速，必须在小于25s的时间内汽车速度减小为零，这样才能使它的位移小于175m，由v12＝2as1得a＝0.643m/s2汽车减速的加速度至少为0.643m/s2.第41页/共77页变式训练4甲乙两车在公路上沿同一方向做直线运动，它们的v－t图象如图所示．两图象在t＝t1时相交于P点，P在横轴上的投影为Q，△OPQ的面积为S.在t＝0时刻，乙车在甲车前面，相距为d.已知此后两车相遇两次，且第一次相遇的时刻为t′，则下面四组t′和d的组合可能是(

)A．t′＝t1，d＝S

B．t′＝0.5t1，d＝S/4C．t′＝0.5t1，d＝S/2D．t′＝0.5t1，d＝3S/4解析：此类问题是两物体开始相隔一定距离的追及问题．由题意，△OPR的面积也为S，因此选项A对应的情况只相遇一次，A错；当t′＝0.5t1时，甲的面积比乙的面积多出3S/4，即选项D正确．第42页/共77页考点五动力学两类基本问题【例5】一卡车拖挂一相同质量的车厢，在水平直道上以v0＝12m/s的速度匀速行驶，其所受阻力可视为与车重成正比，与速度无关．某时刻，车厢脱落，并以大小为a＝2m/s2的加速度减速滑行．在车厢脱落t＝3s后，司机才发觉并紧急刹车，刹车时阻力为正常行驶时的3倍．假设刹车前牵引力不变，求卡车和车厢都停下后两者之间的距离．(g取10m/s2)第43页/共77页第44页/共77页第45页/共77页第46页/共77页【答案】

36m第47页/共77页变式训练5如图所示，一重为10N的小球，在F＝20N的竖直向上的拉力作用下，从A点由静止出发沿AB向上运动，F作用1.2s后撤去．已知杆与球间的动摩擦因数为，杆足够长，试求从撤去力F开始计时，小球经多长时间将经过距A点为2.25m的B点．(取g＝10m/s2)第48页/共77页第49页/共77页第50页/共77页答案：见解析第51页/共77页考点六牛顿第二定律与v－t图象的综合【例6】如图甲所示，先将物体A固定在斜面上，给A施加沿斜面向上的拉力F＝30N，突然释放物体，物体开始运动，2s后再撤去拉力F，物体的v－t图象如图乙所示(取沿斜面向上为正方向，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取物体开始运动为计时起点)．试求：(1)物体A的质量；(2)物体A与斜面间的动摩擦因数；(3)斜面的倾角θ.第52页/共77页第53页/共77页变式训练6

(2010·安徽卷) 质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图象如图所示．g取10m/s2，求：

(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ；(2)水平推力F的大小；(3)0～10s内物体运动位移的大小．第54页/共77页第55页/共77页第56页/共77页答案：(1)0.2

(2)6N

(3)46m第57页/共77页基础巩固训练

第58页/共77页第59页/共77页2.如图所示，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ，斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为(

)A．(M＋m)gB．(M＋m)g－FC．(M＋m)g＋Fsinθ

D．(M＋m)g－Fsinθ答案：D解析：对整体受力分析，在竖直方向上由平衡条件得：Fsinθ＋FN＝mg＋Mg，则FN＝mg＋Mg－Fsinθ.第60页/共77页3.如图所示，小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将(

)A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大第61页/共77页第62页/共77页第63页/共77页第64页/共77页第65页/共77页答案：B第66页/共77页第67页/共77页第68页/共77页答案：D第69页/共77页6．几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度，他们将体重计放在电梯中．一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层，并用照相机进行了相关记录，如图所示．他们根据记录，进行了如下推断分析，其中正确的是(

)A．根据图2和图3可估测出电梯向上启动时的加速度B．根据图1和图2可估测出电梯向上制动时的加速度C．根据图1和图5可估测出电梯向下制动时的加速度D．根据图4和图3可估测出电梯向下启动时的加速度第70页/共77页解析：题图1是电梯静止时体重计读数照片，由题图1可知站在体重计上同学的重力．题图2是电梯从1层启动时体重计读数照片，由题图2可知站在体重计上的同学在电梯启动时所受体重计的支持力，根据题图1和题图2可估测出电梯向上启动时的加速度，A错误．题图3