高考二轮总复习课件物理专题1力与运动第2讲力与直线运动

第二讲力与直线运动专题一2023内容索引0102核心考点聚焦微专题•热考命题突破【知识网络建构】

核心考点聚焦考点一运动学基本规律的理解及应用核心归纳命题角度1

匀变速直线运动规律的应用(1)记牢匀变速直线运动的“四类公式”(2)掌握处理匀变速直线运动的五种方法

命题角度2

运动图像问题

命题角度3

追及相遇问题(1)两个关系:时间关系和位移关系,这两个关系可通过画草图得到。(2)一个条件:两者速度相等,它往往是物体间能追上、追不上或(两者)距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。深化拓展运动学中的非常规图像根据运动规律写出函数表达式,找出斜率及截距的物理意义解题指导审题:读取题干获取信息让一小球从45

m高的阳台上无初速度掉下,不计空气阻力小球做自由落体运动,其运动时间是智能小车的最大运动时间智能小车迅速由静止沿直线冲向小球下落处的正下方楼底智能小车运动的初速度为零智能小车到楼底的距离为18

m智能小车运动的总位移为18

m智能小车移动过程中只做匀速运动或匀变速运动智能小车可能先做匀加速直线运动,最后做匀减速直线运动,中间可能有匀速直线运动过程破题:1.小球和智能小车的运动时间t0可由h=求得,再由平均速度公式可求智能小车的平均速度。2.根据时间、位移和速度的限制,判断智能小车运动途中是否有匀速直线运动过程。3.根据智能小车不同运动阶段的运动性质,选择相应的运动学公式列式求解,注意各运动阶段的时间、位移和速度的联系。答案

(1)6m/s

(2)a≥9m/s2对智能小车运动过程,由运动学公式得s=vt0联立各式并代入数据解得v=6

m/s。(2)假设智能小车先匀加速接着匀减速运动到楼底,解得v0=2v=12

m/s>vm=9

m/s故智能小车应先加速到vm=9

m/s,再匀速,最后匀减速运动到楼底设匀加速、匀速、匀减速过程的时间分别为t1、t2、t3,位移分别为s1、s2、s3由运动学公式得联立各式并代入数据得a≥9

m/s2。

对点训练1.(命题角度2、3)(多选)(2021海南卷)甲、乙两人骑车沿同一平直公路运动,t=0时经过路边的同一路标,下列位移—时间(s-t)图像和速度—时间(v-t)图像对应的运动中,甲、乙两人在t0时刻之前能再次相遇的是(

)BC解析

根据位移—时间图像的交点表示相遇,可知甲、乙两人在t0时刻之前能再次相遇的位移—时间(s-t)图像是B,选项A错误,B正确;根据速度—时间图像与坐标轴所围面积表示位移,可知甲、乙两人在t0时刻之前能再次相遇的速度—时间(v-t)图像是C,选项C正确,D错误。2.(命题角度1)(2022全国甲卷)长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为l0的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v<v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为(

)C3.(命题角度2、3)甲、乙两辆汽车在平直的高速公路上以相同的速度v0=30m/s一前一后同向匀速行驶。正常行驶时,甲车在前,乙车在后,两车间距为100m。某时刻因前方突发状况,两车同时刹车,以此时刻为零时刻,两车的v-t图像如图所示,则(

)A.甲、乙两车会发生追尾B.甲车的刹车距离大于乙车的刹车距离C.t=2s时,两车相距最远,最远距离为105mD.两车刹车过程中的平均速度均为15m/sC考点二动力学基本规律的理解及应用核心归纳命题角度1

瞬时加速度问题命题角度2

动力学两类基本问题

命题角度3

连接体问题(1)涉及滑轮的问题:若要求绳的拉力,一般都采用隔离法。(2)水平面上的连接体问题:①这类问题一般是连接体(系统)中各物体保持相对静止,即具有相同的加速度。解题时,一般采用先整体后隔离的方法。②建立直角坐标系时要考虑矢量正交分解越少越好的原则,可以正交分解力,也可以正交分解加速度。(3)斜面体与物体组成的连接体问题:当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,一般采用隔离法分析。命题角度4

动力学中的临界极值问题临界问题:当某个物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体的平衡“恰好出现”或“恰好不出现”,即处于临界状态,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等字眼。极值问题:平衡问题的极值,一般指力的变化过程中的最大值和最小值。深化拓展解决动力学问题的常用方法(1)整体法与隔离法。(2)正交分解法:一般沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解,有时根据情况也可以把加速度进行正交分解。(3)逆向思维法:把运动过程的末状态作为初状态反向研究问题的方法,一般用于匀减速直线运动问题,比如刹车问题、竖直上抛运动等。典例剖析例2(命题角度2)(2022山东卷)某粮库使用额定电压U=380V,内阻R=0.25Ω的电动机运粮。如图所示,配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡,装满粮食的小车以速度v=2m/s沿斜坡匀速上行,此时电流I=40A。关闭电动机后,小车又沿斜坡上行路程l到达卸粮点时,速度恰好为零。卸粮后,给小车一个向下的初速度,小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量m1=100kg,车上粮食质量m2=1200kg,配重质量m0=40kg,重力加速度g取10m/s2,小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比,比例系数为k,配重始终未接触地面,不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求:(1)比例系数k值;(2)上行路程l值。答案

(1)0.1

(2)0.36m解析

(1)电动机的输出功率P=UI-I2R=14

800

W根据共点力平衡,向上匀速运动时有F+m0g=(m1+m2)gsin

θ+k(m1+m2)g向下匀速运动时有m0g+km1g=m1gsin

θ解得sin

θ=0.5,k=0.1。(2)设关闭电动机后的加速度大小为a,沿绳方向,对整体根据牛顿第二定律得(m1+m2)gsin

θ+k(m1+m2)g-m0g=(m1+m2+m0)a解得a=m/s2再根据v2=2al解得l=0.36

m。对点训练4.(命题角度1)(2022山东青岛质检)如图所示,细绳一端固定在竖直墙上,另一端系着一个质量为m的小球;水平轻质弹簧一端固定在墙上,另一端支撑着小球。小球与弹簧不粘连,平衡时细绳与竖直方向的夹角为37°。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g。下列说法正确的是(

)A.小球静止时弹簧的弹力大小为0.6mgB.小球静止时细绳的拉力大小为0.8mgC.细绳烧断瞬间小球的加速度为

gD.细绳烧断瞬间小球的加速度为gC5.(命题角度3)(2021海南卷)如图所示,两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后,轻绳的拉力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为mP=0.5kg、mQ=0.2kg,P与桌面间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2。则推力F的大小为(

)A.4.0N B.3.0N C.2.5N D.1.5NA解析

P静止在水平桌面上时,轻绳的拉力T=mQg=2

N。将水平向右的推力F作用在P上后,轻绳的拉力变为原来的一半,即T'=1

N,隔离Q受力分析,由牛顿第二定律得,mQg-T'=mQa,解得a=5

m/s2。隔离P受力分析,由牛顿第二定律得,F-μmPg+T'=mPa,解得F=4.0

N,选项A正确。6.(命题角度4)(多选)(2022全国甲卷)如图所示,质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前(

)A.P的加速度大小的最大值为2μgB.Q的加速度大小的最大值为2μgC.P的位移大小一定大于Q的位移大小D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小AD解析

本题考查牛顿第二定律的应用。设两滑块的质量均为m,撤去拉力前,两滑块做匀速直线运动,则拉力大小为F=2μmg撤去拉力前对Q受力分析知弹簧弹力T=μmg,以向右为正方向,撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为μmg,两滑块与地面仍然保持相对滑动,此时对滑块P受力分析得-T-μmg=ma1解得a1=-2μg此时Q所受外力不变,加速度仍为零,滑块P做减速运动,故P、Q间距减小,弹簧伸长量减小,弹力变小,P加速度减小,Q受合力增大,合力向左,故Q做加速度增大的减速运动。P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度,为2μg;Q加速度大小的最大值是弹簧恢复原长时Q的加速度,此时对Q受力分析得-μmg=ma2,解得a2=-μg故Q加速度最大值为μg,A正确,B错误。在该过程中,P减速得快,Q减速得慢,因此任意时刻,P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小,P的位移大小一定小于Q的位移大小,选项C错误,D正确。微专题•热考命题突破命题篇新教材、新高考、新情境直线运动中的交通安全问题情境解读“车祸猛于虎”,交通事故危害当事者的生命安全,造成财产损失。在此,我们倡议每个公民都应该文明行车、安全出行,坚决遵守国家法律,不乱鸣喇叭、不超载超速、不疲劳驾驶、不酒后驾驶,礼让行人、遵守交通规则。考向分析在高考中匀变速直线运动的规律很少单独命题,常结合牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动等综合出题,常以生产生活中的情境,如汽车或高速列车的刹车与启动、运动员的加速与减速等为背景进行考查,题目常以选择题形式出现,难度一般不大。案例探究例1(2022江苏泰州检测)某节日放假期间,全国高速公路免费通行,小轿车可以不停车通过收费站,但要求小轿车通过收费站窗口前s0=9m区间的速度不超过v0=6m/s。假设有甲、乙两辆小轿车在收费站前平直公路上沿同一直线分别以v甲=20m/s和v乙=34m/s的速度匀速行驶,甲车在前,乙车在后。甲车司机发现正前方收费站,开始以大小为a甲=2m/s2的加速度匀减速刹车。(1)甲车司机需在离收费站窗口至少多远处开始刹车才不违章?(2)若甲车司机经刹车到达离收费站窗口前9m处的速度恰好为6m/s并以这一速度开始匀速通过收费站窗口,乙车司机在发现甲车刹车时经t0=0.5s的反应时间后开始以大小为a乙=4m/s2的加速度匀减速刹车。为避免两车相撞,且乙车在收费站窗口前9m区间不超速,则在甲车司机开始刹车时,甲、乙两车至少相距多远?答案

(1)100m

(2)66ms2=s0+s1=100

m,则甲车司机需在离收费站窗口至少100

m处开始刹车才不违章。(2)设经时间t甲车与乙车速度相同,由运动学公式有v乙-a乙(t-t0)=v甲-a甲t,代入数据解得t=8

s相同速度v=v甲-a甲t=4

m/s<6

m/s因为甲车速度减至6

m/s后,

以这一速度匀速通过收费站窗口,所以为避免两车相撞,两车间的最小距离应按减速到6

m/s时计算,所以甲、乙的距离至少为s=s3-s1=157

m-91

m=66

m。角度拓展1(2022广东汕头质检)根据交通规则,汽车遇行人过斑马线要停车礼让。一辆小汽车在平直马路上以v=36km/h的速度匀速行驶,当小汽车的车头距停车线d=17.5m时,司机发现一行人正在通过斑马线,司机紧急刹车,待停稳时,车头刚好在停车线上。设小汽车刹车过程中做匀减速直线运动,司机反应时间为0.50s。(1)求小汽车刹车的加速度大小。(2)之后小汽车以m/s2的加速度由静止匀加速出发,此时司机发现距车头400m远的下一个路口的绿灯显示还有30s。若此路段限速60km/h,试通过计算分析该车车头能否在绿灯熄灭前到达下一个路口。答案

(1)4m/s2

(2)能在绿灯熄灭前到达下一个路口解析

(1)根据题意有v=36

km/h=10

m/s小汽车匀减速的位移为s=d-vt0=17.5

m-0.5×10

m=12.5

m根据运动学公式有v2=2as代入数据解得a=4

m/s2。则运动的总时间为t=t1+t2=29

s<30

s,所以该车能在绿灯熄灭前到达下一个路口。命题篇经典物理模型“板—块”模型模型建构叠放在一起的滑块—木板之间存在摩擦力,在其他外力作用下它们的加速度可能相同也可能不同,有的题目也可能没有外加的拉力或推力。但无论是哪种情况,受力分析和运动过程分析都是解题的关键。三个基本关系

加速度关系如果滑块与木板之间没有发生相对运动,可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度;如果滑块与木板之间发生相对运动,应采用“隔离法”分别求出滑块与木板运动的加速度。应注意找出滑块与木板是否发生相对运动等隐含条件速度关系滑块与木板之间发生相对运动时,明确滑块与木板的速度关系,从而确定滑块与木板受到的摩擦力。应注意当滑块与木板的速度相同时,摩擦力可能会发生突变的情况位移关系滑块与木板叠放在一起运动时,应仔细分析滑块与木板的运动过程,明确滑块与木板相对地面的位移和滑块与木板之间的相对位移之间的关系考向分析“板—块”模型在高考试题中经常出现,题型常以计算题形式出现,有时也以选择题形式出现,题目难度一般中等偏上,这类题目有时还与动量、能量结合进行综合考查。此外还应注意变形的“板—块”模型,如小球在圆筒内滑动问题,解决此类变形的“板—块”模型,同样需要受力分析求解两个物体的加速度,结合竖直上抛和自由落体运动进行求解。答案

(1)0.4

0.1

(2)2s解析

(1)由题图可知,当恒力F>25

N时,小滑块与木板将出现相对滑动,此后小滑块的加速度为a1=4

m/s2以小滑块为研究对象,根据牛顿第二定律得μ1m2g=m2a1代入数据解得μ1=0.4以木板为研究对象,根据牛顿第二定律有F-μ1m2g-μ2(m2+m1)g=m1a2解得μ2=0.1。

(2)设小滑块在木板上滑动时间为t时从木板上滑落,当水平恒力F=27.8

N时,小滑块的加速度为a1=4

m/s2由题可知,x2-x1=L联立以上各式解得t=2

s。答案

(1)1.52s

(2)49∶1解析

(1)设小物块质量为m,运动到B点时的速度为v0,解得v0=5

m/s假设小物块在传送带上可以达到与传送带相同的速度大小,对小物块在传送带上做匀加速直线运动的过程应用牛顿第二定律有μ1mg=ma1解得a1=2

m/s2由运动学公式有v2-=2a1s解得s=2.75

m<L假设成立,小物块在传送带上先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动小物块冲上斜面后,根据牛顿第二定律有mgsin

θ+μ2mgcos

θ=ma2解得a2=12.5

m/s2所以小物块最后会停在斜面上,故小物块从滑上传送带到最终停止运动的总时间为t=t1+t2+t3=1.52

s。(2)当小物块在传送带上一直做匀加速运动时,其滑至C端时的速度最大,设为v1联立可得小物块沿斜面上升的最大高度与最小高度之比为h1∶h2=49∶1。

解题篇大题突破(一)动力学规律在直线运动中的综合应用典例示范(18分)(2022安徽合肥一模)如图所示,小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连,A位于水平传送带的右端,B置于倾角为30°的光滑固定斜面上,轻绳分别与斜面、传送带平行,传送带始终以速度v0=2m/s逆时针匀速转动,某时刻A从传送带右端通过细绳带动B以相同初速率v1=5m/s运动,方向如图所示,经过一段时间A回到传送带的右端,已知A、B的质量均为1kg,A与传送带间的动摩擦因数为0.1,斜面、轻绳、传送带均足够长,B不会碰到定滑轮,定滑轮的质量与摩擦均不计,g取10m/s2,求:(1)A向左运动的总时间;(2)A回到传送带右端的速度大小;(3)上述过程中,A与传送带间因摩擦产生的总热量。原生态样卷剖析学生答卷及批阅展示

教师点评1.第(1)问中,必要的文字说明不完整,没有指明所选的正方向,应当进行补充。技巧:列式前一定要选好正方向,然后根据所选方向列方程。2.①、②、③三个式子正确得分。3.该同学没有分析出加速度大小发生变化,而是认为做加速度大小一直不变的减速运动。由于A的运动情况没有分析清楚,造成解答错误。技巧:对于传送带问题,一定要把摩擦力分析清楚,当速度相等时,摩擦力发生突变。4.由于第(1)问的错误,造成第(2)、第(3)问的思维出现偏差,没有把A物体运动的不同过程分析出来,导致错误。解题的基本思路,还算清晰,根据所列方程或公式,分步给分。

教师点评总评:该题满分18分,该同学开始思路较清晰,中间由于摩擦力分析错误,造成错解;该同学的优点是做题过程较规范,物理字母符号应用较好;分步列式,分步得分,减少了失分,总分得到11分。【满分答卷】

(1)A向左减速运动的过程中,开始时A的速度大于传送带的速度,以A为研究对象