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线索三加速度a是联系力和运动的桥梁
力和运动的问题集中体现在牛顿第二定律上,无论哪种问题(知力求动和知动求力),正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提,正确分析物体的受力情况和运动是解题的关键,而加速度是联系力和运动的桥梁,其关系如下
运动学公式
牛顿第二定律
第一讲质点的直线运动(1课时)
考纲呈现:
主题
内容
要求
说明
质点的直线运动
参考系、质点
位移、速度和加速度
匀变速直线运动及其公式、图象
Ⅰ
Ⅱ
匀变速直线运动的图象只限于v—t图象
命题趋势
本部分内容是高中物理的基础,也是历年来高考的主干内容。
考查的题型涉及选择、实验和计算,试题设计新颖,难度中等。
考查频率较高的和知识点有匀变速直线运动的规律、运动图象、加速度等,既有对它们的单独考查,也有与牛顿定律、功能关系相结合考查等。
以交通运输、体育运动、现代科技等与现实生活相联系的素材为背景,考查运动图像、物体的多过程运动问题。
预计2014年高考试题中,利用图像对物体进行分析或计算的题目仍将受到命题人的青睐。
应对策略
1.知道参考系、坐标系、理解物体能看成质点的条件。
2.准确理解和掌握位移、速度、加速度的概念,领会其实质,能在实际问题中区分时间与时刻、位移和路程、速率与速率、平均速度与平均速率、速度变化量与速率变化率等,并进行计算。
3.理解匀速直线运动和匀变速直线运动的规律,会熟练应用匀变速直线运动的基本公式(速度公式、位移公式、速度位移关系式)、推导公式(判断式、平均速度公式、时间中点和位移中点公式)、初速为零的匀加速直线运动的推论(共4个),会用图像(如x~t图像、v~t图像、F~t图像)研究物体的运动。
热点一匀变速直线运动规律的应用
熟练掌握匀变速直线运动的规律是解决问题的关键,这类题目常可一题多解,解题时要思路开阔,选择最简便的解题方案。
在解题时应注意三点①在分析物体运动情况时,可先画出物体运动草图,这样有助于我们发现已知量与未知量间的关系,迅速找到解题的突破口。
②对包含多过程的运动,要分阶段分析,每阶段的运动规律,一般是不同的,要特别注意各阶段交接点的速度,它往往是解题的关键。
③对末速为零的匀减速,可倒过来看成是初速为零的匀加速。
练1(2013•新课标全国卷Ⅰ,单选)右图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片,照片左上角的三列数据如下表。
表中第二列是时间,第三列是物体沿斜面运动的距离,第一列是伽利略在分析实验数据时添加的。
根据表中的数据,伽利略可以得出的结论是()
A.物体具有惯性
B.斜面倾角一定时,加速度与质量无关
C.物体运动的距离与时间的平方成正比
D.物体运动的加速度与重力加速度成正比
练2(2013•广东,单选)某航母跑道长为200m,飞机在航母上滑行的最大加速度为6m/s2,起飞需要的最低速度为50m/s.那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为()
A.5m/sB.10m/sC.15m/sD.20m/s
练3(2011•天津)质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2(各物理量均采用国际单位),则该质点( )
A.第1s内的位移是5mB.前2s内的平均速度是6m/s
C.任意相邻的1s内位移差都是1mD.任意1s内的速度增量都是2m/s
练4(2011•安徽,单选)一物体作匀加速直线运动,通过一段位移△x所用的时间为t1,紧接着通过下一段位移△x所用时间为t2.则物体运动的加速度为( )
A.
B.
C.
D.
练5(2012•上海,单选)小球每隔0.2s从同一高度抛出,做初速为6m/s的竖直上抛运动,设它们在空中不相碰。
第1个小球在抛出点以上能遇到的小球个数为(g取10m/s2)()
A三个B四个C五个D六个
热点二运动图像类问题
看图一般分四步:
一轴,二点、三线、四面。
一看坐标轴,可知图像的物理意义;
二看关键点,包括与坐标轴的交点、与其它图线的交点等,这些点往往具有特殊的意义,是解题的关键;
三看图线的斜率所表示的物理意义,弄清它对解题有很大帮助;
四看图像的面积,有时也有一定的物理意义,可帮助我们分析问题。
练6(2013•新课标全国卷Ⅰ,多选)如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置-时间(x-t)图线。
由图可知
A.在时刻t1,a车追上b车
B.在时刻t2,a、b两车运动方向相反
C.在t1到t2这段时间内,b车的速率先减少后增加
D.在t1到t2这段时间内,b车的速率一直比a车的大
练7(2012•海南,单选)如图所示,表面处处同样粗糙的楔形木块abc固定在水平地面上,ab面和bc面与地面的夹角分别为α和β,且α>
β,一初速度为v0的小物块沿斜面ab向上运动,经时间t0后到达顶点b时,速度刚好为零;
然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑.在小物块从a运动到c的过程中,可能正确描述其速度大小v与时间t的关系的图像是(
)
练7(2010•天津)质点做直线运动的v-t图象如图所示,规定向右为正方向,则该质点在前8s内平均速度的大小和方向分别为( )
A.0.25m/s向右B.0.25m/s向左
C.1m/s向右D.1m/s向左
练
8(2013•重庆,单选)如1图,为伽利略研究自由落体运动实验的示意图,让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下,然后在不同的θ角条件下进行多次实验,最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动.分析该实验可知,小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图象分别对应图2中( )
A.①、②和③B.③、②和①C.②、③和①D.③、①和②
练8(2013•四川理综,单选)甲、乙两物体在t=0时刻经过同一位置沿x轴运动,其v-t图象如图所示,则( )
A.甲、乙在t=0到t=ls之间沿同一方向运动
B.乙在t=0到t=7s之间的位移为零
C.甲在t=0到t=4s之间做往复运动
D.甲、乙在t=6s时的加速度方向相同
9(2013•海南,单选)一物体做直线运动,其加速度随时间变化的a-t图象如图所示.下列v-t图象中,可能正确描述此物体运动的是( )
10(2011•福建,单选)如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。
初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。
若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的
-
图像(以地面为参考系)如图乙所示。
已知v2>v1,则( )
A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~t2时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
热点三追及与相遇问题
⑴紧抓“一幅草图、一个条件、两个关系”,即运动草图、两物体速度满足的临界条件、时间关系式和位移关系式
⑵审题时应抓住题目的关键字,充分挖掘题中的隐含条件,如“刚好”、“恰好”、“最多”、“至少”等,往往对应一个临界状态,满足相应的临界条件
⑶求解追及相遇问题常用的方法
①物理分析法:
抓好“两物体能否相遇”这一关键,认真审题,挖掘题中的隐含条件,在头脑中建立起一幅物体运动关系图景。
②相对运动法:
巧妙地选取参考系(一般以匀速运动物体为参考系),然后找两物体运动关系求解。
③函数方程法:
设相遇时间为t,根据条件列方程,得到关于t的一元二次方程,用判别式进行讨论,若△>
0,即有两个解,说明可以相遇两次(实际问题中要注意两个解是否都符合要求);
若△=0,说明刚好追上或相遇;
若若△<
0,说明追不上或不相遇。
④图像法:
两者的速度时间——图像在同一坐标系中画出,然后利用图像求解。
练11(2014•市一模,多选)小张和小王分别驾车沿平直公路同向行驶,在某段时间内两车的v—t图象如图所示,初始,小张在小王前方x0处( )
A.若x0=18m,两车相遇1次
B.若x0<18m,两车相遇2次
C.若x0=36m,两车相遇1次
D.若x0=54m,两车相遇1次
练11(2013•四川理综)近来,我国多个城市开始重点治理“中国式过马路”行为。
每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故上万起,死亡上千人。
只有科学设置交通管制,人人遵守交通规则,才有保证行人的生命安全。
如右图所示,停车线AB与前方斑马线边界CD间的距离为23m。
质量8t、车长7m的卡车以54km/h的速度向北匀速行驶,当车前端刚驶过停车线AB,该车前方的机动车交通信号灯由绿灯变黄灯。
(1)若此时前方C处人行横道路边等待的行人就抡先过马路,卡车司机发现行人,立即制动,卡车受到的阻力为3×
104N。
求卡车的制动距离?
(2)若人人遵守交通规则,该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD。
为确保行人安全,D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久变为绿灯?
练12(2014•市一模)如图所示,A、B两同学在直线跑道上练习4×
100接力,他们在奔跑时有相同的最大速度。
B从静止开始全力奔跑需25m才能达到最大速度,这一过程可看做匀变速运动,现在A持棒以最大速度向B奔来,B在接力区伺机全力奔出。
若要求B接棒时速度达到最大速度的80%,则:
(1)B在接力区需跑出的距离S1为多少?
(2)B应在离A的距离S2为多少时起跑?
练13(2013•新课标全国卷Ⅰ)水平桌面上有两个玩具车A和B,两者用一轻质细橡皮筋相连,在橡皮筋上有一红色标记R。
在初始时橡皮筋处于拉直状态,A、B和R分别位于直角坐标系中的(0,2l)、(0,-l)和(0,0)点。
已知A从静止开始沿y轴正向做加速度大小为a的匀加速运动;
B平行于x轴朝x轴正向匀速运动。
在两车此后运动的过程中,标记R在某时刻通过点(l,l)。
假定橡皮筋的伸长是均匀的,求B运动速度的大小。
第二讲力与物体的平衡(1课时)
相互作用
滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力
形变、弹性、胡克定律
矢量和标量
力的合成和分解
共点力的平衡
历年高考试题中,本部分的题目较多,包括重力、弹力、摩擦力、电场力、安培力、矢量与标量、力的合成与分解、共点力的平衡等知识
1.本部分的热点有四:
一是物体的受力分析;
二是有关摩擦力的问题;
三是共点力的平衡问题;
四是电磁场中的平衡问题。
2.高考涉及本部分试题题型全面,选择题,计算题都可能出现,但单纯考查本部分内容的试题多以选择题为主,难度中等。
1.深刻理解力的概念,明确各种不同力的特点,掌握受力分析的方法,紧紧把握平衡这一特殊状态,正确对物体进行受力分析,运用平衡条件,选用适当的方法解决问题。
2.共点力作用下平衡条件的应用,考查的主要思想和方法有:
⑴整体法和隔离法;
⑵假设法;
⑶合成法;
⑷正交分解法;
⑸矢量三角形法;
⑹相似三角形法;
⑺等效思想;
⑻分解思想。
3.分析摩擦力是先要判断是动还是静,静、动摩擦力的大小和方向都可发生突变
4.知道轻绳、轻杆、轻弹簧在不同情景下的弹力情况
热点一受力分析的一般步骤
⑴明确研究对象(可以是一个点、一个物体或物体系)
⑵按顺序分析各力,一般先重力,再接触力(弹力和摩擦力),后电场力和磁场力。
⑶受力分析时只分析原始力,不分析其分力与合力。
任一力都有相应的施力物体,规范画完受力示意图后,要检查一遍,防止出现多力和漏力。
练1.(2013•新课标Ⅱ,单选)如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上。
若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0)。
由此可求出()
A.物块的质量B.斜面的倾角
C.物块与斜面间的最大静摩擦力C.物块对斜面的正压力
练2.(2011•天津理综,单选)如图所示,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()
A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小
C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小
热点二共点力的平衡问题
求解共点力平衡问题的常用方法
⑴当物体受三个不共线力时,一般采用合成(任意两个力的合力与第三个力平衡)
⑵当物体受四个及以上不共线力时,采用正交分解
⑶三力汇交原理:
当物体受三个不平行力处于平衡状态时,这三个力必共点
练3.(2013•北京理综,单选)倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上。
下列结论正确的是()
A.木块受到的摩擦力大小是mgcosα
B.木块对斜两体的压力大小是mgsina
C.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosα
D.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g
练4.(2011•江苏卷,单选)如图所示,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,旵石块侧面所受弹力的大小为()
B.
C.
D.
热点三力的三角形法
物体受同一平面内三个不平行力作用处于平衡状态时,先用力的合成作出力的平行四边形,然后解三角形,根据三角函数、勾股定理、相似三角形、正弦正理、余弦定理等数学知识求解未知力。
练5.(2011•天津卷,单选)如图所示,水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止,下列判断正确的是()
A、F1>
F2>
F3
B、F3>
F1>
F2
C、F2>
D、F3>
F1
练6(2011•海南卷,单选)如图,墙上有两个钉子a和b,它们的连线与水平方向的夹角为45°
,两者的高度差为l。
一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点,另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。
在绳子距a端l/2得c点有
一固定绳圈。
若绳圈上悬挂质量为m2的钩码,平衡后绳的ac段正好水平,则重物和钩码的质量比
为()
B.2C.
D.
能力提升:
两个可视为质点的小球a和b,用质量可忽略的刚性细杆相连放置在一个光滑的半球面内,如图所示,已知细杆长度是球面的半径的
倍,当两球处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角θ=15°
,则小球a和b的质量之比为( B )
A.2︰1B.
︰1C.1︰
︰1
热点四整体法和隔离法
当物体系(两个或两个以上的物体组成的系统)处于平衡状态时,整体的合力为零,每一个物体的合力也为零,根据具体问题可以选取不同的研究对象。
当不涉及系统内物体间作用力时,可优先选整体;
当涉及系统内相互作用力时既要整体,也要隔离。
练7(2014•市一模,单选)如图所示,将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起,下端放置在地面上,上端用绳子拴在天花板上,绳子处于竖直伸直状态,整个装置静止。
则( )
A.绳子上拉力可能为零B.地面受的压力可能为零
C.地面与物体间可能存在摩擦力D.AB之间一定存在摩擦力
练8(2013年山东理综,单选)如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30o,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为()
∶4B.4∶
C.1∶2D.2∶1
练9(2011•海南卷,单选)如图,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力()
A.等于零
B..不为零,方向向右
C.不为零,方向向左
D.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右
热点五动态平衡问题的解法
⑴所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体运动状态发生缓慢变化,而这个变化过程中物体又始终处于平衡状态。
⑵解决动态平衡问题有两种方法①图解法(题目特点是:
合力一定,一个分力的方向一定,另一分力的方向发生变化时,二分力大小如何变)②相似三角形法(合力一定,两分力的方向都发生变化时,二分力大小如何变)
练10(2013•天津理综,单选)如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点。
现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()
A.FN保持不变,FT不断增大
B.FN不断增大,FT不断减小
C.FN保持不变,FT先增大后减小
D.FN不断增大,FT先减小后增大
练11(2012•全国新课标,单选)如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。
设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2。
以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。
不计摩擦,在此过程中()
A.N1始终减小,N2始终增大
B.N1始终减小,N2始终减小
C.N1先增大后减小,N2始终减小
D.N1先增大后减小,N2先减小后增大
练12(2012•台州二模,单选)如图所示,光滑的半球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,轻绳的一端系一小球.靠放在半球上的A点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止.现缓慢地拉绳,在使小球沿球面由A到半球的顶点B的过程中,半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况是( )
A.N变大,T变小B.N变小,T变大
C.N变小,T先变小后变大D.N不变,T变小
第三讲力与直线运动(2课时)
牛顿运动定律
牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用
超重和失重
处理物体在粗糙面上的问题,只限于已知相对运动趋势或已知运动方向的情况
本部分内容是整个高中物理的基础,是物理学探究和解决问题的重要方法,是历年高考的热点,命题率是百分之百,在高考中分值约占18﹪,命题形式不但有选择题,还有计算题。
命题方向倾向于应用型、综合型和能力型。
多数试题是和匀变速直线运动规律相结合的综合题,其中超重、失重问题、求解摩擦力和弹力的问题、结合图象的试题在各地高考中屡屡见到,试题以中等难度为主。
应对方法
1.深刻理解牛顿第二定律的具体含义(即8性),能够在具体问题中熟练运用。
2.物体的运动轨迹与它的受力和初速度有关:
二者共线时轨迹是直线,不共线时是曲线。
3.从几种典型运动模型入手,掌握各种运动规律及受力情况。
①匀速直线②匀变速直线③平抛运动④匀速度圆周运动
4.理解运动学、动力学图象:
常见的运动学图象有s~t图象、v~t图象、a~t图象;
动力学图象有F~t图象、F~x图象。
能认识图象的斜率、截距、交点、拐点、面积等的物理意义。
5.以加速度为桥梁,分析动力学的综合问题。
无论哪种问题,正确理解题意,把握条件、分清过程是解题的前提,正确分析受力情况和运动情况是解题的关键,而加速度是联系力和运动的桥梁。
热点一牛顿运动定律和直线运动相结合的问题
在此类问题中,无论是知力求动,还是知动求力,都要进行受力分析和运动分析,规范地画出受力分析图,而且整个过程中物体受力可能发生变化。
运动分析时要画出运动示意图(隐性的或显性的)。
而加速度是联系力和运动的桥梁。
练1.(2013•全国新课标卷Ⅱ25,18分)一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图像如图所示。
己知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。
取重力加速度的大小g=10m/s2,求:
⑴物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;
⑵从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小。
练2.(2011•上海卷)如图,质量m=2kg的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L=20m.用大小为30N,沿水平方向的外力拉此物体,经t0=2s拉至B处.(已知cos37°
=0.8,sin37°
=0.6.取g=10m/s2)
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)用大小为30N,与水平方向成37°
的力斜向上拉此物体,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求该力作用的最短时间t.
热点二图象和牛顿运动定律相结合的问题
用数学方法解决物理问题是高考必考的能力,而且熟
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