高三物理二轮复习力与直线运动导学案.docx
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高三物理二轮复习力与直线运动导学案
力与直线运动
【知识必备】
(本专题对应学生用书第4-8页)
1.匀变速直线运动的基本规律为:
速度公式v=v0+at,位移公式x=v0t+at2,位移速度公式v2-=2ax,
平均速度公式==.
任意两个相邻相等的时间内位移之差是一个恒量,即Δx=aT2.
2.牛顿第二定律F合=ma.
3.典型运动的动力学特征:
(1)F合=0,物体做匀速直线运动或静止.
(2)F合≠0且与v共线,物体做变速直线运动.
①F合不变,物体做匀变速直线运动.
特例:
自由落体运动:
初速度v0=0、加速度为g的匀加速直线运动.
竖直上抛运动:
初速度v0≠0、加速度为g的匀减速直线运动.
②F合大小变化,物体做变加速直线运动.
【能力呈现】
能力呈现
【考情分析】
高考对力与直线运动考查的内容主要有:
匀变速直线运动的规律及运动图象问题;行车安全问题;物体在传送带(或平板车)上的运动问题;带电粒子(或带电体)在电场、磁场中的匀变速直线运动问题;电磁感应中的动力学分析.题型既有选择题又有计算题,题目新颖,与生活实际联系密切,试题大多综合牛顿运动定律、受力分析、运动过程分析等内容.
2013
2014
2015
力与直
线运动
T14:
牛顿运动定律 匀加速运动
T5:
匀变速图象
T8:
牛顿运动定律
T5:
匀变速直线运动
T6:
牛顿运动定律的应用
【备考策略】
复习中,要灵活应用匀变速直线运动的公式,强化牛顿第二定律分析问题的思路和应用,重点抓住“两个分析”和“一个桥梁”.“两个分析”是指受力分析和运动情景或运动过程分析.“一个桥梁”是指加速度是联系运动和受力的桥梁.综合应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题.
1.(2015·连宿徐三模)如图所示,某跳伞运动员正减速下落.下列说法中正确的是( )
A.运动员处于失重状态
B.运动员处于超重状态
C.伞绳对运动员的作用力小于运动员的重力
D.伞绳对运动员的作用力大于运动员对伞绳的作用力
【解析】运动员减速下降,加速度方向向上,运动员处于超重状态,A项错误,B项正确;加速度方向向上,说明伞绳对运动员的作用力大于运动员的重力,C项错误;伞绳对运动员的作用力与运动员对伞绳的作用力是一对作用力与反作用力,大小相等,D项错误.
【答案】B
2.(2015·广东)甲、乙两人同时同地出发骑自行车做直线运动,前1小时内的位移-时间图象如图所示.下列说法中正确的是( )
A.0.20.5小时内,甲的加速度比乙的大
B.0.20.5小时内,甲的速度比乙的大
C.0.60.8小时内,甲的位移比乙的小
D.0.8小时内,甲、乙骑行的路程相等
【解析】该题图象为位移—时间图象,图象斜率大小代表速度大小,分析各段甲、乙运动情况:
00.2h内均做匀速直线运动,速度相等,加速度均为0,选项A错误;在0.20.5h内做匀速直线运动,甲的速度大于乙的速度,加速度均为0,选项B正确;在0.50.6h内均静止,在0.60.8h内均做匀速直线运动,但甲的速度大于乙的速度,加速度均为0,甲的位移是-5km,大小是5km,乙的位移是-3km,大小为3km,选项C错误;整个0.8h内,甲的路程是15km,乙的路程是13km,选项D错误.
【答案】B
3.(多选)(2015·海南)如图所示,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O,整个系统处于静止状态.现将细绳剪断,将物块a的加速度记为a1,S1和S2相对原长的伸长量分别为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g,在剪断瞬间( )
A.a1=3g B.a1=0C.Δl1=2Δl2D.Δl1=Δl2
【解析】设物块的质量为m,剪断细绳的瞬间,绳子的拉力消失,弹簧还没有来得及改变,所以剪断细绳的瞬间a受到重力和弹簧S1的拉力T1,剪断前对bc和弹簧组成的整体分析可知T1=2mg,故a受到的合力F=mg+T1=mg+2mg=3mg,故加速度a1==3g,A正确,B错误;设弹簧S2的拉力为T2,则T2=mg,根据胡克定律F=kΔx可得Δl1=2Δl2,C正确,D错误.
【答案】AC
4.(多选)(2015·新课标Ⅰ)如图甲所示,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图乙所示,若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出( )
甲乙
A.斜面的倾角
B.物块的质量
C.物块与斜面间的动摩擦因数
D.物块沿斜面向上滑行的最大高度
【解析】小球滑上斜面的初速度v0已知,向上滑行过程为匀变速直线运动,末速度为0,那么平均速度即,所以沿斜面向上滑行的最远距离s=t1,根据牛顿第二定律,向上滑行过程=gsinθ+μgcosθ,向下滑行=gsinθ-μgcosθ,整理可得gsinθ=,从而可计算出斜面的倾斜角度θ以及动摩擦因数,选项A、C对;根据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度ssinθ=t1·=v0,选项D对;仅根据速度时间图象,无法求出物块质量,选项B错.
【答案】ACD
【能力提升】
能力提升
匀变速直线运动基本规律的应用
求解匀变速直线运动问题的一般思路
【例1】 (2015·吉林三模)航天飞机水平降落在平直跑道上,其减速过程可简化为两个匀减速直线运动.航天飞机以水平速度v0着陆后立即打开减速阻力伞,加速度大小为a1,运动一段时间后减速为v;随后在无阻力伞的情况下匀减速直至停下.已知两个匀减速滑行过程的总时间为t.求:
(1)第二个减速阶段航天飞机运动的加速度大小.
(2)航天飞机降落后滑行的总路程.
思维轨迹:
审题→画出示意图→选择运动过程→判断运动性质→选用公式列方程→求解方程
【解析】如图,A为飞机着陆点,AB、BC分别为两个匀减速运动过程,C点停下,
A到B过程,依据v=v0+at有:
第一段匀减速运动的时间为t1==,
则B到C过程的时间为t2=t-t1=t-,
依据v=v0+at有:
B到C过程的加速度大小为
a2===.
(2)根据v2-=2ax得:
第一段匀减速的位移为x1==,
第二段匀减速的位移为x2===,
所以航天飞机降落后滑行的总路程为
x=x1+x2=.
【答案】
(1)
(2)
【变式训练1】 (2015·江苏)如图所示,某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8m设有一个关卡,各关卡同步放行和关闭,放行和关闭的时间分别为5s和2s.关卡刚放行时,一同学立即在关卡1处以加速度2m/s2由静止加速到2m/s,然后匀速向前,则最先挡住他前进的关卡是( )
A.关卡2B.关卡3C.关卡4D.关卡5
【解析】根据v=at可得,2=2×t1,所以加速的时间为t1=1s,加速的位移为x1=at2=×2×12m=1m,匀速运动的时间为t2=s=3.5s,到达关卡2共用时4.5s,所以可以通过关卡2继续运动.到达关卡3的时间为t3=s=4s,此时关卡3也是放行的,可以通过.到达关卡4的总时间为(1+3.5+4+4)s=12.5s,关卡放行和关闭的时间分别为5s和2s,此时关卡4是关闭的,所以最先挡住他前进的是关卡4,所以C正确.故选C.
【答案】C
动力学的两类基本问题
1.两类动力学问题的求解思路
2.应用牛顿第二定律解决动力学问题的步骤
【例2】 (2015·金陵中学)如图所示,一木箱静止在长平板车上,某时刻平板车以a=2.5m/s2的加速度由静止开始向前做匀加速直线运动,当速度达到v=9m/s时改做匀速直线运动,已知木箱与平板车之间的动摩擦因数μ=0.225,木箱与平板车之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(取g=10m/s2).求:
(1)车在加速过程中木箱运动的加速度的大小.
(2)木箱做加速运动的时间和位移的大小.
(3)要使木箱不从平板车上滑落,木箱开始时距平板车右端的最小距离.
思维轨迹:
用牛顿第二定律求出木箱的最大加速度→比较平板车与木箱的最大加速度→
得出木箱运动的加速度→选择运动学公式计算平板车和木箱速度相等时,运动的时间和位移→求出木箱与平板车的相对位移
【解析】
(1)设木箱的最大加速度为a',根据牛顿第二定律
μmg=ma',
解得a'=2.25m/s2<2.5m/s2.
则木箱与平板车存在相对运动,所以车在加速过程中木箱的加速度为2.25m/s2.
(2)设木箱的加速时间为t1,加速位移为x1.
t1===4s,
x1==m=18m.
(3)设平板车做匀加速直线运动的时间为t2,则
t2==s=3.6s,
达到共同速度时平板车的位移为x2,则
x2=+v(t1-t2)=m+9×(4-3.6)m=19.8m.
要使木箱不从平板车上滑落,木箱距平板车末端的最小距离满足Δx=x2-x1=19.8m-18m=1.8m.
【答案】
(1)2.25m/s2
(2)4s 18m (3)1.8m
【变式训练2】 (多选)(2015·苏州一模)如图所示,小球B放在真空正方体容器A内,球B的直径恰好等于A的内边长.现将它们以初速度v0竖直向上抛出,下列说法中正确的是( )
A.若不计空气阻力,下落过程中,B对A没有弹力
B.若考虑空气阻力,上升过程中,A对B的弹力向下
C.若考虑空气阻力,下落过程中,B对A的弹力向上
D.若不计空气阻力,上升过程中,A对B有向上的弹力
【解析】若不计空气阻力,A、B均处于完全失重状态,不管是上升还是下落过程,A、B间均无弹力,A项正确,D项错误;若考虑空气阻力,上升过程中,整体法分析加速度大于g,对B分析,根据牛顿第二定律B所受合力大于自身重力,A对B的弹力向下,B项正确;下落过程中,整体法分析加速度小于g,对B分析,根据牛顿第二定律B所受合力小于自身重力,A对B的弹力向上,B对A的弹力向下,C项错误.
【答案】AB
动力学图象问题
求解动力学问题的基本思路
【例3】 (2015·淮安模拟)如图甲所示,水平面上固定一个倾角为θ的光滑足够长斜面,斜面顶端有一光滑的轻质定滑轮,跨过定滑轮的轻细绳两端分别连接物块A和B(可看做质点),开始A、B离水平地面的高度H=0.5m,A的质量m0=0.8kg.当B的质量m连续变化时,可以得到A的加速度变化图线如图乙所示,图中虚线为渐近线,设加速度沿斜面向上的方向为正方向,不计空气阻力,重力加速度取g=10m/s2.求:
(1)斜面的倾角θ.
(2)图乙中a0的值.
(3)若m=1.2kg,由静止同时释放A、B后,A上升离水平地面的最大高度(设B着地后不反弹).
甲乙
思维轨迹:
(1)由图乙可知,当m=0.4kg时,二者的加速度是0→对A与B受力分析即可求出倾角θ
(2)用整体法或隔离法列式→求出A、B共同运动的加速度的表达式→当m无穷大时的加速度即为a0值
(3)根据系统机械能守恒求出B物块到达地面时的二者的速度大小→B着地后,再对A受力分析,求出A的加速度→应用运动学公式求出A上升的总位移及高度
【解析】
(1)由题意得当m=0.4kg时,a=0,设绳子的拉力为F,
所以对B有F=mg,
对A有m0gsinθ=F,
代入数据解得θ=30°.
(2)当B物体的质量为任意值m时,对B进行受力分析得mg-F=ma,
对A进行受力分析得F-m0gsinθ=m0a,
联立得a=·g.
可知当m→∞时,a0=g.
(3)若m=
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