2019高考物理大二輪復習 專題一 力與運動 2 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 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導引 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導引 1 知識規(guī)律 1 勻變速直線運動規(guī)律公式的三性 條件性 公式的適用條件是物體必須做勻變速直線運動 矢量性 公式都是矢量式 可逆性 由于物體運動條件的不同 解題時可進行逆向轉(zhuǎn)換 2 運動圖象六要素 軸 線 斜率 截距 交點 面積 3 牛頓第二定律的 四性 矢量性 公式F ma是矢量式 F與a方向相同 瞬時性 力與加速度同時產(chǎn)生 同時變化 同體性 F ma中 F m a對應(yīng)同一物體 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) 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導引 2 思想方法 1 物理思想 逆向思維思想 極限思想 分解思想 2 物理方法 比例法 圖象法 推論法 整體法與隔離法 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 連接體的求解方法常涉及兩個或多個物體的受力和運動情況的考查 例1質(zhì)量為m0 長為的桿水平放置 桿兩端A B系著長為3l的不可伸長且光滑的柔軟輕繩 繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán) 已知重力加速度為g 不計空氣影響 若桿與環(huán)保持相對靜止 在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運動 此時環(huán)恰好懸于A端的正下方 如圖所示 1 求此狀態(tài)下桿的加速度大小a 2 為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個多大的外力 方向如何 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 規(guī)律方法整體法與隔離法是研究連接體類問題的基本方法 對于有共同加速度的連接體問題 一般先用整體法由牛頓第二定律求出加速度 然后根據(jù)題目要求進行隔離分析并求解它們之間的相互作用力 采用隔離法進行分析時 一般先從受力最簡單的物體入手 比如疊放在一起的物體 應(yīng)該先分析最上面的物體 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓練1 多選 我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平 和諧號動車組是由動車和拖車編組而成 提供動力的車廂叫動車 不提供動力的車廂叫拖車 假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等 動車的額定功率都相同 動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比 某列動車組由8節(jié)車廂組成 其中第1 5節(jié)車廂為動車 其余為拖車 則該動車組 A 啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反B 做勻加速運動時 第5 6節(jié)與第6 7節(jié)車廂間的作用力之比為3 2C 進站時從關(guān)閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機時的速度成正比D 與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1 2 BD 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 解析 設(shè)每節(jié)車廂質(zhì)量為m 由題意可知 動車組所受阻力Ff k 8mg k為比例系數(shù) 啟動時 乘客隨車一起向前做加速運動 水平方向由F m人a知乘客所受到車廂作用力的方向與車運動方向相同 豎直方向受到重力和支持力 則乘客受到車廂作用力應(yīng)沿前進方向斜向上 選項A錯誤 做勻加速運動時 設(shè)總動力為F 則F k 8mg 8ma 設(shè)第5 6節(jié)車廂之間的作用力為F1 以 6 7 8 三節(jié) 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 勻變速直線運動的規(guī)律及應(yīng)用常結(jié)合牛頓運動定律 圖象來考查物體做勻變速直線運動公式的應(yīng)用 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 例2一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 5m 如圖甲所示 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 1s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1s時間內(nèi)小物塊的v t圖線如圖乙所示 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10m s2 求 1 木板與地面間的動摩擦因數(shù) 1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù) 2 2 木板的最小長度 3 木板右端離墻壁的最終距離 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 0 10 4 2 6 0m 3 6 5m解析 1 規(guī)定向右為正方向 木板與墻壁相碰前 小物塊和木板一起向右做勻變速運動 設(shè)加速度為a1 小物塊和木板的質(zhì)量分別為m和m0 由牛頓第二定律得 1 m m0 g m m0 a1 由題圖可知 木板與墻壁碰前瞬間的速度v1 4m s 由運動學公式得v1 v0 a1t1 式中 t1 1s s0 4 5m是木板碰前的位移 v0是小物塊和木板開始運動時的速度 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 聯(lián)立 式和題給條件得 1 0 1 在木板與墻壁碰撞后 木板以 v1的初速度向左做勻變速運動 小物塊以v1的初速度向右做勻變速運動 設(shè)小物塊的加速度為a2 由牛頓第二定律得 2mg ma2 式中 t2 2s v2 0 聯(lián)立 式得 2 0 4 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 例3 多選 一汽車在高速公路上以v0 30m s的速度勻速行駛 t 0時刻 駕駛員采取某種措施 汽車運動的加速度隨時間變化關(guān)系如圖所示 以初速度方向為正 下列說法正確的是 A t 6s時車速為5m sB t 3s時車速為0C 前9s內(nèi)的平均速度為15m sD 前6s內(nèi)車的位移為90m BC 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 規(guī)律方法1 勻變速直線運動的規(guī)律及推論 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 運動圖象的四個特別提醒 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則無實際意義 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓練2隨著我國高速公路的發(fā)展 越來越多的人選擇駕車出行 為避免擁堵 高速公路管理部門開發(fā)了電子不停車收費系統(tǒng)ETC 汽車分別通過ETC通道和人工收費通道的流程如圖所示 設(shè)汽車以v1 72km h的速度沿直線朝著收費站正常行駛 如果汽車過ETC通道 需要在汽車運動到通道口時速度恰好減為v2 4m s 然后勻速通過總長度為d 16m的通道 接著再勻加速至v1后正常行駛 如果汽車過人工收費通道 需要恰好在中心線處勻減速運動至速度為0 經(jīng)過t0 20s的時間繳費成功后 再啟動汽車勻加速至v1后正常行駛 設(shè)汽車加速和減速過程中的加速度大小均為a 1m s2 求 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 1 汽車過ETC通道時 從開始減速到恢復正常行駛過程中的位移x 2 汽車通過ETC通道比通過人工收費通道節(jié)約的時間 t 答案 1 400m 2 24s 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 牛頓運動定律與運動學的綜合應(yīng)用?？疾槔门ｎD運動定律和運動學公式解決兩個及多個物體的運動情況 例4 多選 如圖所示 傾斜的傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動 一物塊從傳送帶上端A滑上傳送帶 滑上時速率為v1 傳送帶的速率為v2 且v2 v1 不計空氣阻力 動摩擦因數(shù)一定 關(guān)于物塊離開傳送帶的速率v和位置 下面情況可能的是 A 從下端B離開 v v1B 從下端B離開 v v1C 從上端A離開 v v1D 從上端A離開 v v1 ABC 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 解析滑塊從A端滑上傳送帶 在傳送帶上必先相對傳送帶向下運動 由于不確定滑塊與傳送帶間的摩擦力和滑塊的重力沿傳送帶向下的分力的大小關(guān)系和傳送帶的長度 若能從A端離開 由運動的可逆性可知 必有v v1 選項C正確 選項D錯誤 若從B端離開 當摩擦力大于重力的分力時 則vv1 當摩擦力和重力的分力相等時 滑塊一直做勻速直線運動 v v1 選項A正確 故應(yīng)選A B C 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 規(guī)律方法1 做好 兩個分析 1 正確選擇研究對象進行恰當?shù)氖芰Ψ治?防止漏力和添力 2 會對物體的運動過程進行多角度分析 明確物體的運動性質(zhì) 2 抓住 一個橋梁 加速度是聯(lián)系物體運動和受力的橋梁 該量的正確求解往往是解決問題的關(guān)鍵 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 例5如圖所示 在水平地面上有一木板A 木板A長l 6m 質(zhì)量為m0 8kg 在水平地面上向右做直線運動 某時刻木板A的速度v0 6m s 在此時刻對木板A施加一個方向水平向左的恒力F 32N 與此同時 將一個質(zhì)量為m 2kg的小物塊B輕放在木板A上的P點 小物塊可視為質(zhì)點 放在P點時相對于地面的速度為0 P點到木板A右端的距離為1m 木板A與地面間的動摩擦因數(shù)為 0 16 小物塊B與木板A間有壓力 木板A與小物塊B之間光滑不存在相互的摩擦力 A B是各自獨立的物體 不計空氣阻力 g取10m s2 求 1 小物塊B從輕放到木板A上開始 經(jīng)多長時間木板A與小物塊B速度相同 2 小物塊B從輕放到木板A上開始至離開木板A的過程 恒力F對木板A所做的功及小物塊B離開木板A時木板A的速度 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 1s 2 32J4m s解析 1 由于小物塊B與木板A間無摩擦 則小物塊B離開木板A前始終對地靜止 木板A在恒力F和摩擦力的共同作用下先向右勻減速運動后向左勻加速運動 當木板A向右速度減為0時二者同速 設(shè)此過程用時t1 研究木板A向右勻減速運動的過程 對木板A應(yīng)用牛頓第二定律得F m0 m g m0a1解得a1 6m s2 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 木板A向左勻加速的位移x2 x1 1m 4m時小物塊B離開木板A 小物塊B從輕放到木板A上開始至離開木板A的過程 恒力F對木板A所做的功W Fx1 Fx2 32J 研究木板A向左的勻加速過程 對木板A應(yīng)用牛頓第二定律得F m0 m g m0a2解得a2 2m s2 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導引 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓練3 2018 江西九江模擬 如圖所示 皮帶傳動裝置與水平面夾角為30 兩輪軸心相距l(xiāng) 2m A B分別是傳送帶與兩輪的切點 傳送帶不打滑 現(xiàn)傳送帶沿順時針方向以v 2 5m s的速度勻速轉(zhuǎn)動 將一小物塊輕輕地放置于A點 小物塊與傳送帶間的動摩擦因 1 求小物塊運動至B點的時間 2 若傳送帶速度可以任意調(diào)節(jié) 當小物塊在A點以v0 3m s的速度沿傳送帶向上運動時 求小物塊到達B點的速度范圍 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 1 3s 2 2m s vB 8m s解析 1 剛開始小物塊沿傳送帶向上做勻加速直線運動 設(shè)加速度為a1 根據(jù)牛頓第二定律得 mgcos30 mgsin30 ma1解得a1 2 5m s2設(shè)小物塊速度等于2 5m s時 小物塊的位移為l1 用時為t1 則 故小物塊從A到B所用時間為t t1 t2 1 3s 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 由于傳送帶速度可以任意調(diào)節(jié) 則小物塊從A到B一直做勻加速直線運動 到達B點的速度最大 由運動學公式可知 解得vB 8m s小物塊從A到B一直做勻減速直線運動 到達B點的速度最小 由牛頓第二定律得mgsin30 mgcos30 ma2解得a2 12 5m s2由運動學公式可知 解得vB 2m s即小物塊到達B點的速度范圍為2m s vB 8m s 1 2 3 4 5 6 1 若貨物隨升降機運動的v t圖象如圖所示 豎直向上為正 則貨物受到升降機的支持力F與時間t關(guān)系的圖象可能是 B 1 2 3 4 5 6 解析 根據(jù)題圖可知 對于時間軸下面的圖象 電梯先向下做勻加速運動 再勻速 后勻減速運動 則根據(jù)牛頓第二定律可知 貨物隨電梯先失重 再處于平衡狀態(tài) 后超重 則支持力先小于重力 再等于重力 后大于重力 對于時間軸上面的圖象 電梯向上先做勻加速運動 再勻速 后勻減速運動時 同理可知支持力先大于重力 再等于重力 后小于重力 選項B正確 1 2 3 4 5 6 2 如圖所示 質(zhì)量分別為m和2m的兩個小球置于光滑水平面上 且固定在一輕質(zhì)彈簧的兩端 已知彈簧的原長為l 勁度系數(shù)為k 現(xiàn)沿彈簧軸線方向在質(zhì)量為2m的小球上有一水平拉力F 使兩球一起做勻加速運動 則此時兩球間的距離為 C 解析 兩個小球一起做勻加速直線運動 加速度相同 對系統(tǒng)受力分析 由牛頓第二定律可得F m 2m a 對質(zhì)量為m的小球水平方向 1 2 3 4 5 6 3 多選 2018 全國卷 甲 乙兩車在同一平直公路上同向運動 甲做勻加速直線運動 乙做勻速直線運動 甲 乙兩車的位置x隨時間t的變化如圖所示 下列說法正確的是 A 在t1時刻兩車速度相等B 從0到t1時間內(nèi) 兩車走過的路程相等C 從t1到t2時間內(nèi) 兩車走過的路程相等D 在t1到t2時間內(nèi)的某時刻 兩車速度相等 CD 1 2 3 4 5 6 解析 圖線的斜率大小表示物體運動的速度大小 t1時刻兩圖線的斜率不同 所以兩車速度不同 A選項錯誤 從0到t1時間內(nèi) x乙 x1 x甲 x1 則甲車路程小于乙車路程 B選項錯誤 從t1到t2時間內(nèi) 兩車的位移大小都為 x x2 x1 所以路程大小相等 C選項正確 從t1到t2時間內(nèi)的某時刻 圖線甲的斜率等于圖線乙的斜率 存在速度相等的時刻 D選項正確 1 2 3 4 5 6 4 多選 如圖所示 質(zhì)量為m0的木板放在光滑的水平面上 木板的左端有一質(zhì)量為m的木塊 在木塊上施加一水平向右的恒力F 木塊和木板由靜止開始運動 木塊相對地面運動位移x后二者分離 則下列哪些變化可使位移x增大 A 僅增大木板的質(zhì)量m0B 僅增大木塊的質(zhì)量mC 僅增大恒力FD 僅稍增大木塊與木板間的動摩擦因數(shù) BD 1 2 3 4 5 6 m0 木塊的加速度a1不變 木板的加速度a2減小 由上式知x減小 故A錯誤 若僅增大木塊的質(zhì)量m 則木塊的加速度a1減小 木板的加速度a2增大 則x增大 故B正確 若僅增大恒力F 則木塊的加速度a1變大 木板的加速度不變 則x減小 故C錯誤 若僅增大木塊與木板間的動摩擦因數(shù) 則木塊的加速度a1減小 木板的加速度a2增大 則x增大 故D正確 1 2 3 4 5 6 5 現(xiàn)有甲 乙兩汽車正沿同一平直馬路同向勻速行駛 甲車在前 乙車在后 它們行駛的速度均為10m s 當兩車快要到一十字路口時 甲車司機看到綠燈已轉(zhuǎn)換成了黃燈 于是緊急剎車 反應(yīng)時間忽略不計 乙車司機為了避免與甲車相撞也緊急剎車 但乙車司機反應(yīng)較慢 反應(yīng)時間為0 5s 已知甲車緊急剎車時制動力為車重的 乙車緊急剎車時制動力為車重的 重力加速度g取10m s2 則 1 若甲司機看到黃燈時車頭距警戒線15m 他采取上述措施能否避免闖紅燈 2 為保證兩車在緊急剎車過程中不相撞 甲 乙兩車行駛過程中應(yīng)保持多大距離 答案 1 能避免闖紅燈 2 2 5m 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 6 如圖甲所示 光滑平臺右側(cè)與一長為l 2 5m的水平木板相接 木板固定在地面上 現(xiàn)有一小滑塊以v0 5m s的初速度滑上木板 恰好滑到木板右端停止 現(xiàn)將木板右端抬高 使木板與水平地面的夾角 37 如圖乙所示 讓滑塊以相同的初速度滑上木板 不計滑塊滑上木板時的能量損失 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù) 2 滑塊從滑上傾斜木板到滑回木板底端所用的時間t 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 物體間的相對運動問題 典例示范 如圖所示 水平地面上一個質(zhì)量為m0 4 0kg 長度l 2 0m的木板 在F 8 0N的水平拉力作用下 以v0 2 0m s的速度向右做勻速直線運動 某時刻將質(zhì)量為m 1 0kg的物塊 物塊可視為質(zhì)點 輕放在木板最右端 若物塊與木板間的動摩擦因數(shù)和木板與地面間的動摩擦因數(shù)相等 求將物塊放在木板上后 經(jīng)過多長時間木板停止運動 g取10m s2 分析推理 1 受水平拉力F和地面對它的摩擦力的作用 F m0g 2 為0 思維流程 以題說法解決該類問題的主要步驟 針對訓練下暴雨時 有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害 某地有一傾角為 37 sin37 的山坡C 上面有一質(zhì)量為m的石板B 其上下表面與斜坡平行 B上有一碎石堆A 含有大量泥土 A和B均處于靜止狀態(tài) 如圖所示 假設(shè)某次暴雨中 A浸透雨水后總質(zhì)量也為m 可視為質(zhì)量不變的滑塊 在極短時間內(nèi) A B間的動摩擦因數(shù) 1減小為 B C間的動摩擦因數(shù) 2減小為0 5 A B開始運動 此時刻為計時起點 在第2s末 B的上表面突然變?yōu)楣饣?2保持不變 已知A開始運動時 A離B下邊緣的距離l 27m C足夠長 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 重力加速度g大小取10m s2 求 1 在0 2s時間內(nèi)A和B加速度的大小 2 A在B上總的運動時間 答案 1 3m s21m s2 2 4s 解析 1 在0 2s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 Ff2 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 1FN1 FN1 mgcos Ff2 2FN2 FN2 FN1 mgcos 規(guī)定沿斜面向下為正 設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2 由牛頓第二定律得mgsin Ff1 ma1 mgsin Ff2 Ff1 ma2 聯(lián)立 式 并代入題給條件得a1 3m s2 a2 1m s2 2 在t1 2s時 設(shè)A和B的速度分別為v1和v2 則v1 a1t1 6m s v2 a2t1 2m s t t1時 設(shè)A和B的加速度分別為a1 和a2 此時A與B之間摩擦力為0 同理可得