2021年新高考物理二轮复习:专题一 力与运动第二讲 力与直线运动.pptx
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1、第二讲第二讲 力与直线运动力与直线运动 专题一专题一 2021 内 容 索 引 01 02 03 体系构建体系构建 真题感悟真题感悟 高频考点高频考点 能力突破能力突破 情境设计微专题情境设计微专题1 1 体系构建体系构建 真题感悟真题感悟 【网络构建网络构建】 【高考真题高考真题】 1.(2020山东卷)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移s与时间t的关 系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示,速度大小用v表示。 重力加速度大小为g。以下判断正确的是( ) A.0t1时间内,v增大,FNmg B.t1t2时间内,v减小,FNmg C.t2t3时间内,v增大,FNmg 答案 D 解
2、析 在位移s与时间t的关系图像中,斜率表示速度。0t1,斜率增大,乘客加 速下楼,加速度向下,根据牛顿第二定律,mg-FN=ma,得出FNmg,选项C 错误,选项D正确。 情境剖析 本题属于应用性题目,以“乘坐电梯下楼”为素材创设日常生活 类情境。 素养能力 本题通过图像考查超重、失重问题,属于对“运动和相互作用” 这一物理观念的考查,对考生的理解能力、分析综合能力有一定要求。 2. (2019全国卷)如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上 升的最大高度为H。 上升第一个 4 所用的时间为t1,第四个 4 所用的时间为t2。 不计空气阻力,则2 1满足( ) A.12 12 B.
3、22 13 C.32 14 D.42 1vm=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 x1、x2、 x3, 由运动学公式 得:x1=1 2 12,x3=1 2 32,x2=vmt2,vm=at1=at3,t1+t2+t3t0,x1+x2+x3=x 联立各式并代入数据得:a9 m/s2 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
4、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是18 m 智能小车奔跑过程中只做匀速或匀变 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 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。 h=1 2 0 2 素养点拨 运动学中涉及多物体、多过程问题的分析技巧 (1)分别弄
5、清楚不同物体或同一物体不同过程的运动性质; (2)确定不同物体或同一物体不同过程运动物理量的关系,如速度、时间和 位移的关系; (3)列出相应的规律式(运动学公式)和各物理量之间的关系式; (4)联立解方程组,必要时对结果的合理性进行讨论。 【类题演练类题演练】 1.(2020安徽蚌埠高三第三次教学质量检测)竖直向上抛出一个小球,图示 为小球向上做匀变速直线运动时的频闪照片,频闪仪每隔0.05 s闪光一次, 测出ac长为23 cm,af长为34 cm,则下列说法正确的是( ) A.bc长为13 cm B.df长为7 cm C.小球的加速度大小为12 m/s2 D.小球通过d点的速度大小为2.2
6、 m/s 答案 C 解析 根据题意可知,cf 长为 11 cm,则根据匀变速直线运动的位移差公式可 得 a= (2)2 = - (2)2 =12 m/s2,其中 T=0.05 s,选项 C 正确;匀变速直线运动中,某 段的平均速度等于这一段中间时刻的瞬时速度,则 d 点的速度为 vd= 2=1.1 m/s,选项 D 错误;根据匀变速直线运动的位移公式得 df=vdT-1 2aT 2=4 cm,选项 B 错误;同理可得 b 点的速度为 vb= 2=2.3 m/s,则 bc=vbT- 1 2aT 2=10 cm,选项 A 错误。 2.近几年,国家取消了7座及以下小车在法定长假期间的高速公路收费,给
7、 自驾出行带来了很大的实惠,但车辆的增多也给道路的畅通增加了压力,因 此交管部门规定,上述车辆通过收费站口时,在专用车道上可以不停车拿 (交)卡而直接减速通过。若某车减速前的速度为v0=20 m/s,靠近站口时以 大小为a1=5 m/s2的加速度匀减速,通过收费站口时的速度为vt=8 m/s,然后 立即以a2=4 m/s2的加速度匀加速至原来的速度(假设收费站的前、后都是 平直大道)。试问: (1)该车驾驶员应在距收费站口多远处开始减速? (2)该车从减速开始到最终恢复到原来速度的过程中,运动的时间是多少? (3)在(1)(2)问中,该车因减速和加速过站而耽误的时间为多少? 答案 (1)33.
8、6 m (2)5.4 s (3)1.62 s 解析 (1)设该车初速度方向为正方向,该车进入站口前做匀减速直线运动, 设距离收费站x1处开始制动,则有: 解得x1=33.6 m。 (2)该车通过收费站经历匀减速和匀加速两个阶段,前后两段位移分别为x1 和x2,时间为t1和t2,则 减速阶段:vt=v0-a1t1 解得:t1=2.4 s 则加速和减速的总时间为:t=t1+t2=5.4 s。 2 02=-2a1x1 加速阶段:t2=0 - 2 =3 s (3)在加速阶段: x2= +0 2 t2=42 m 则总位移:x=x1+x2=75.6 m 若不减速所需要时间: t= 0=3.78 s 车因减
9、速和加速过站而耽误的时间: t=t-t=1.62 s。 考法考法2 图像和追及、相遇问题图像和追及、相遇问题(M) 规律方法 1.解图像问题时要做好“三看”“一注意” 三看: (1)看清坐标轴所表示的物理量:明确因变量与自变量的制约关系,是运动 学图像(v-t、x-t、a-t)还是动力学图像(F-a、F-t、F-x)。 (2)看图线本身:识别两个相关量的变化趋势,进而分析具体的物理过程,尽 量写出函数关系式。 (3)看交点、斜率和“面积”:明确图线与图线的交点、图线与坐标轴的交点、 图线斜率、图线与坐标轴围成的面积的物理意义。 一注意: x-t图像和v-t图像描述的都是直线运动,而a-t图像描
10、述的不一定是直线运动; 在图像转换时,必须明确不同图像间相互联系的物理量,必要时还应根据运 动规律写出两个图像所描述的物理量间的函数关系式进行分析和判断。 2.追及、相遇问题处理方法 (1)追及、相遇问题的分析讨论 追及、相遇的问题,其实质就是分析讨论两物体在相同时间内能否到达相同空 间位置的问题。 明确两个关系:时间关系和位移关系,这两个关系可通过画草图得到。 弄清一个条件: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。 (2)追及、相遇问题的注意事项 追者和被追者速度相等往往是能追上、追不上或两者间距最大、最小的临界 条件。 被追的物
11、体做匀减速直线运动时,要判断追上时被追的物体是否已停止运动。 【典例2】 (2020三湘名校教育联盟高三第二次大联考)在平直公路上有甲、乙两辆 汽车从同一位置沿着同一方向运动,它们的速度时间图像如图所示,则 ( ) A.甲、乙两车同时从静止开始出发 B.在t=2 s时乙车追上甲车 C.在t=4 s时乙车追上甲车 D.甲、乙两车在公路上可能相遇两次 答案 C 解析 由图像可知,乙车比甲车迟出发1 s,选项A错误;根据速度时间图线 与时间轴围成的面积表示位移,知t=2 s时,甲车的位移比乙的位移大,则知 该时刻乙车还没有追上甲车,选项B错误;在04 s内,甲车的位移 x甲= 84 m=16 m,乙
12、车的位移x乙= (1+3)8 m=16 m,所以x甲=x乙, 两车又是从同一位置沿着同一方向运动的,则在t=4 s时乙车追上甲车,选项 C正确;在t=4 s时乙车追上甲车,t=4 s时刻以后,甲车的速度比乙车的速度大, 两车不可能再相遇,所以两车只相遇一次,选项D错误。 1 2 1 2 思维点拨 速度时间图像斜率表示加速度,面积表示位移大小,交点表示 有共同速度,共同速度时距离有极值,并不代表相遇。 素养点拨 应用运动图像分析追及、相遇问题的三点注意 (1)无论是x-t图像还是v-t图像都只能描述直线运动,且图像不表示物体运动 的轨迹。 (2)根据斜率判断物体的运动状况。根据x-t图像的斜率判
13、断速度的变化情 况;根据v-t图像的斜率判断加速度的变化情况。 (3)分析追及、相遇问题时抓住“共速”这一临界条件,它往往是物体间能够 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。 【类题演练类题演练】 3.(2020山东日照4月模拟)质量m=1 kg的物块静止在光滑水平面上,t=0时 刻对该物块施加一沿水平方向的力F,F随时间t按如图所示的规律变化。 下列说法正确的是( ) A.第2 s末,物块距离出发点最远 B.第2 s末,物块的动量为5 kg m/s C.第4 s末,物块的速度最大 D.第3 s末,物块的加速度为2.5 m/s2 答案 B 解析 前两秒物体一直加速运
14、动,所以第 2 s 末物块的速度最大,此时不是离 出发点最远,选项 A 错误;F-t 图像与坐标轴围成的面积表示力的冲量,根据动 量定理可得第2 s末物块的动量为p=52 2 kg m/s=5 kg m/s,选项B正确;第2 s 末,物块的速度最大,第 4 s 末,物块的速度为零,选项 C 错误;第 3 s 末,物块的 加速度为 a= = -5 1 m/s2=-5 m/s2,选项 D 错误。 4.(多选)(2020四川成都高三诊断性考试)图甲所示的无人机在飞行的某1 min内, 前0.5 min沿正东方向做水平直线运动,后0.5 min沿正北方向做水平直线运动,其 速率v随时间t变化的关系如图
15、乙。下列判断正确的是(可能用到sin 37=0.6)( ) A.无人机在10 s末、40 s末的加速度大小之比为23 B.无人机在前、后0.5 min内的平均速率之比为43 C.1 min内,无人机飞行的路程为500 m D.1 min内,无人机的位移大小为500 m、方向东偏北53 答案 AD 解析 由图像可知a= ,前30 s,无人机加速度大小为2 3 m/s 2,30 s到50 s加速度为 1 m/s2,所以无人机在 10 s 末、40 s 末的加速度大小之比为 23,选项 A 正确;根 据平均速度公式可得 = ,在 v-t 图中,图像面积表示物体的位移,因此可得,前 0.5 min 内
16、平均速度为300m 30s =10 m/s,后 0.5 min 内平均速度为400m 30s = 40 3 m/s,因此 平均速度大小之比为 34,选项 B 错误;无人机实际运行轨迹即为无人机路程, 由图可知,无人机路程为 700 m,选项 C 错误;根据无人机运行轨迹可知,其位移为 3002+ 4002 m=500 m,方位为东偏北 53 ,选项 D 正确。 5.(2020广东广州、深圳学调联盟高 三第二次调研)如图所示,图甲为质点 a和b做直线运动的位移时间图像, 图乙为质点c和d做直线运动的速 度时间图像,由图可知( ) A.若t1时刻a、b两质点第一次相遇,则t2时刻两质点第二次相遇
17、B.若t1时刻c、d两质点第一次相遇,则t2时刻两质点第二次相遇 C.t1到t2时间内,b和d两个质点的运动方向发生了改变 D.t1到t2时间内,a和d两个质点的速率先减小后增大 答案 A 解析 在x-t图像中,两图线的交点表示两质点位置相同而相遇,由甲图可 知,t1时刻a、b两质点第一次相遇,则t2时刻两质点第二次相遇,选项A正确;t1 到t2时间内,根据v-t图像的面积表示位移知c的位移大于d的位移,若t1时刻c、 d两质点第一次相遇,则t2时刻两质点没有相遇,选项B错误;四个质点中只有 b运动方向改变,a、c、d质点的方向未发生改变,选项C错误;根据x-t图像的 斜率表示速度,知t1到t
18、2时间内,a质点的速度不变,即速率不变,选项D错误。 考点二考点二 动力学基本规律的理解及应用动力学基本规律的理解及应用 考法考法1 连接体问题连接体问题(M) 规律方法 1.应用牛顿第二定律分析两类基本问题的解题步骤 2.连接体问题 解决连接体问题的关键是整体法与隔离法的选用。正确地选取研究对象 是解题的首要环节,弄清各物体之间哪些属于一个整体,哪些物体应该单独 分析,并分别确定它们的加速度,然后根据牛顿运动定律列方程求解。 连接体问题还要充分挖掘题目中的临界条件,相接触与脱离的临界条件:接 触处的弹力FN=0;相对滑动的临界条件:接触处的静摩擦力达到最大静摩 擦力;绳子断裂的临界条件:绳子
19、中的张力达到绳子所能承受的最大张力; 绳子松弛的临界条件:张力为0。 连接体问题常涉及下列三种问题类型: (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: 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。 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。 3.处理连接体问题的方法 整体法的 选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要
20、求物体之 间的作用力,可以把它们看成一个整体。 隔离法的 选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两 物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应 用牛顿第二定律列方程求解。 整体法、隔离 法的交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的 作用力时,可以“先整体求加速度,后隔离求内力”。 【典例3】 (2020江西南昌调研)如图所示,在倾角为的固定斜面上有两个靠在一起的 物体A、B,两物体与斜面间的动摩擦因数相同。用平行于斜面的恒力F向 上推物体A,使两物体沿斜面向上做匀加速运动,且B对A的压力平行于斜面。 下列说法中正确的是( ) A.只减小A的质量
21、,B对A的压力大小不变 B.只减小B的质量,B对A的压力大小会增大 C.只减小斜面的倾角,B对A的压力大小不变 D.只减小两物体与斜面间的动摩擦因数,B对A的压力会增大 答案 C 解析 将 A、B 看成一个整体,整体在沿斜面方向上受到沿斜面向下的重力的 分力,沿斜面向下的滑动摩擦力,沿斜面向上的推力,根据牛顿第二定律可得 a=-( +)sin-(+)cos + = + -gsin -gcos ,对 B 分析可得 N-mBgsin -mBgcos =mBa,解得 N= + ,由牛顿第三定律可知,B 对 A 的压 力 N= + ,若只减小 A 的质量,压力变大,若只减小 B 的质量,压力变小,选
22、项 A、B 错误;A、B 之间的压力与斜面的倾角、物体与斜面间的动摩擦因数 无关,选项 C 正确、D 错误。 思维点拨 先A、B整体受力分析求加速度,再隔离B受力分析求A、B间弹 力(隔离B受力个数少,比隔离A简单)。 素养点拨 连接体问题涉及多个物体的运动,各物体既相互独立,又通过内 力相互联系。处理连接体问题时,整体法与隔离法往往交叉使用,一般思路 是: (1)求内力时,先用整体法求加速度,再用隔离法求物体间的作用力。 (2)求外力时,先用隔离法求加速度,再用整体法求整体受到的外力。 【类题演练类题演练】 6.如图所示,质量为m1和m2的两个材料相同的物体用细线相连,在大小恒定 的拉力F作
23、用下,先沿水平面,再沿斜面,最后竖直向上匀加速运动,不计空气 阻力,在三个阶段的运动中,线上的拉力大小( ) A.由大变小 B.由小变大 C.由大变小再变大 D.始终不变且大小为 1 1+2F 答案 D 解析 设物体与接触面的动摩擦因数为 ,在水平面有 a1=-( 1+2) 1+2 = 1+2-g 对 m1进行受力分析,则有 T1-m1g=m1a1= 1 1+2-m1g 所以 T1= 1 1+2F 在斜面上有 a2=-( 1+2)cos-(1+2)sin 1+2 对 m1受力分析,则有 T2-m1gcos -m1gsin =m1a2 解得 T2= 1 1+2F; 竖直向上运动时,有 a3=-(
24、 1+2) 1+2 = 1+2-g 对 m1进行受力分析,则有 T3-m1g=m1a3 解得 T3= 1 1+2F 所以绳子的拉力大小始终不变且大小为 1 1+2F,故 D 正确,ABC 错误。 7.(2020广东广州、深圳学调联盟高三第二次调研)质量为m的光滑圆柱体 A放在质量也为m的光滑“V”型槽B上,如图,=60,另有质量为M的物体C 通过跨过光滑定滑轮的不可伸长的细绳与B相连,现将C自由释放,则下列 说法正确的是( ) A.当M=m时,A和B保持相对静止,共同加速度为0.5g B.当M=2m时,A和B保持相对静止,共同加速度为0.5g C.当M=6m时,A和B保持相对静止,共同加速度为
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