高考物理二轮复习 考前三个月 专题2 力与物体的直线运动教案.docx

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高考物理二轮复习考前三个月专题2力与物体的直线运动教案

专题2力与物体的直线运动

考题一　匀变速直线运动规律的应用

1.匀变速直线运动常用的五种解题方法

2.追及问题的解题思路和技巧

（1）解题思路

（2）解题技巧

①紧抓“一图三式”，即过程示意图、时间关系式、速度关系式和位移关系式.

②审题应抓住题目中的关键字眼，充分挖掘题目中的隐含条件，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.

③若被追赶的物体做匀减速运动，一定要注意追上前该物体是否已停止运动，另外还要注意最后对解的讨论分析.

3.处理刹车类问题的思路

先判断刹车时间t0＝，再进行分析计算.

例1　如图1所示，云南省彝良县发生特大泥石流，一汽车停在小山坡底，司机突然发现在距坡底240m的山坡处泥石流以8m/s的初速度、0.4m/s2的加速度匀加速倾泻而下，假设泥石流到达坡底后速率不变，在水平地面上做匀速直线运动.已知司机的反应时间为1s，汽车启动后以0.5m/s2的加速度一直做匀加速直线运动.试分析司机能否安全脱离.

图1

解析　设泥石流到达坡底的时间为t1，速度为v1，

则：

x1＝v0t1＋a1t

v1＝v0＋a1t1

解得：

t1＝20s，v1＝16m/s

而汽车在t2＝19s的时间内发生的位移为：

x2＝a2t＝90.25m

速度为：

v2＝a2t2＝9.5m/s

假设再经时间t3，泥石流能够追上汽车，则有：

v1t3＝x2＋v2t3＋a2t

解得：

t－26t3＋361＝0

因Δ<0，方程无解，所以泥石流无法追上汽车，司机能安全脱离.

答案　司机能安全脱离

变式训练

1.“蛟龙号”是我国首台自主研制的作业型深海载人潜水器，它是目前世界上下潜能力最强的潜水器.假设某次海试活动中，“蛟龙号”完成海底任务后竖直上浮，从上浮速度为v时开始计时，此后“蛟龙号”匀减速上浮，经过时间t上浮到海面，速度恰好减为零，则“蛟龙号”在t0（t0

A.B.vt0（1－）

C.D.

答案　D

解析　根据题意得：

“蛟龙号”上浮时的加速度大小a＝，根据逆向思维，可知“蛟龙号”在t0时刻距离海平面的深度h＝a（t－t0）2＝，故A、B、C错误，D正确.

2.如图2所示，甲从A地由静止匀加速跑向B地，当甲前进距离为s1时，乙从距A地s2处的C点由静止出发，加速度与甲相同，最后二人同时到达B地，则A、B两地距离为（　　）

图2

A.s1＋s2B.

C.D.

答案　B

解析　设甲前进距离为s1时，速度为v，甲、乙匀加速直线运动的加速度为a，则有：

vt＋at2－at2＝s2－s1，根据速度位移公式得，v＝，解得t＝.则AB的距离s＝s2＋at2＝s2＋a＝s2＋＝，故选B.

考题二　运动学图象问题

1.x－t图象、v－t图象和a－t图象的对比分析

项目

图象

斜率

纵截距

图象与t轴

所围的面积

特例

匀速

直线运动

匀变速

直线运动

x－t图象

速度

初位置

—

倾斜的

直线

抛物线

v－t图象

加速度

初速度

位移

与时间轴

平行的直线

倾斜的

直线

a－t图象

—

—

速度变化量

与时间轴

重合

平行于

时间轴

的直线

2.图象问题要“四看”“一注意”

（1）看坐标轴：

看清坐标轴所表示的物理量，明确因变量（纵轴表示的量）与自变量（横轴表示的量）之间的制约关系.

（2）看图象：

识别两个相关量的变化趋势，从而分析具体的物理过程.

（3）看纵坐标、“斜率”和“面积”：

v－t图象中根据坐标值、“斜率”和“面积”可分析速度、加速度和位移的大小、方向特点.x－t图象中根据坐标值、“斜率”可分析位移、速度的大小、方向特点.

（4）看交点：

明确图线与图线的交点、图线与坐标轴的交点的物理意义.

（5）一注意：

利用v－t图象分析两个物体的运动时，要注意两个物体的出发点，即注意它们是从同一位置出发，还是从不同位置出发.若从不同位置出发，要注意出发时两者的距离.

例2　甲、乙两物体从同一地点同时开始沿同一方向运动，甲物体运动的v－t图象为两段直线，乙物体运动的v－t图象为两段半径相同的圆弧曲线，如图3所示，图中t4＝2t2，则在0～t4时间内，以下说法正确的是（　　）

图3

A.甲物体的加速度不变

B.乙物体做曲线运动

C.两物体t1时刻相距最远，t4时刻相遇

D.甲物体的平均速度等于乙物体的平均速度

解析　0～t2时间段内，甲做匀加速直线运动，t2～t4时间内甲物体做匀减速直线运动，故A错；速度是矢量，在速度时间图象中，只能表示直线运动，B错；在整个运动过程中，t3时刻两物体相距最远，C错；在速度时间图象中，图线下面所包围的面积即为位移，可求知0～t4时间段内，位移相等，故平均速度相同，D对.

答案　D

变式训练

3.如图4所示，x－t图象反映了甲、乙两车在同一条直线上行驶的位移随时间变化的关系，已知乙车做匀变速直线运动，其图线与t轴相切于10s处，下列说法正确的是（　　）

图4

A.5s时两车速度相等

B.甲车的速度为4m/s

C.乙车的加速度大小为1.6m/s2

D.乙车的初位置在x0＝80m处

答案　BCD

解析　位移－时间图象的斜率等于速度，斜率大小越大，速度大小越大，则知5s时乙车速度较大，故A错误.甲车做匀速直线运动，速度为v甲＝＝m/s＝4m/s，故B正确.乙车做匀变速直线运动，其图线与t轴相切于10s处，则t＝10s时，速度为零，将其运动反过来看成初速度为0的匀加速直线运动，则x＝at2，根据图象有：

x0＝a×102,20＝a×（10－5）2，解得：

a＝1.6m/s2，x0＝80m，故C、D正确.

4.静止在光滑水平面上的物体，同时受到在同一直线上的力F1、F2作用，F1、F2随时间变化的图象如图5所示，则物体在0～2t时间内（　　）

图5

A.离出发点越来越远B.速度先变大后变小

C.速度先变小后变大D.加速度先变大后变小

答案　A

解析　由图线可知，物体受到的合力先减小后增大，加速度先减小后增大，速度一直变大，物体离出发点越来越远，选项A正确.

考题三　牛顿运动定律的应用

1.动力学的两类基本问题

（1）由因推果——已知物体的受力情况，确定物体的运动情况.

（2）由果溯因——已知物体的运动情况，确定物体的受力情况.

桥梁：

牛顿第二定律F＝ma

2.超重和失重现象的判断技巧

（1）从受力的角度判断：

当物体所受向上的拉力（或支持力）大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态.

（2）从加速度的角度判断：

当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态.

（3）从速度变化的角度判断：

物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重.

3.瞬时性问题的处理

（1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失，分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该瞬时前后的受力情况及其变化.

（2）明确两种基本模型的特点：

①轻绳的形变可瞬时产生或恢复，故绳的弹力可以瞬时突变.

②轻弹簧（或橡皮绳）两端均连有物体时，形变恢复需较长时间，其弹力的大小与方向均不能突变.

4.整体法和隔离法的优点及使用条件

（1）整体法：

①优点：

研究对象减少，忽略物体之间的相互作用力，方程数减少，求解简捷.

②条件：

连接体中各物体具有共同的加速度

（2）隔离法：

①优点：

易看清各个物体具体的受力情况.

②条件：

当系统内各物体的加速度不同时，一般采用隔离法；求连接体内各物体间的相互作用力时必须用隔离法.

例3　（2016·四川理综·10）避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图6竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为θ的斜面.一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23m/s时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4m时，车头距制动坡床顶端38m，再过一段时间，货车停止.已知货车质量是货物质量的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍.货物与货车可分别视为小滑块和平板，取cosθ＝1，sinθ＝0.1，g＝10m/s2.求：

图6

（1）货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；

（2）制动坡床的长度.

解析　

（1）设货物的质量为m，货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢的动摩擦因数μ＝0.4，受摩擦力大小为f，加速度大小为a1，则

f＋mgsinθ＝ma1①

f＝μmgcosθ②

联立①②并代入数据得a1＝5m/s2③

a1的方向沿制动坡床向下.

（2）设货车的质量为M，车尾位于制动坡床底端时的车速为v＝23m/s.货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s0＝38m的过程中，用时为t，货物相对制动坡床的运动距离为s1，在车厢内滑动的距离s＝4m，货车的加速度大小为a2，货车相对制动坡床的运动距离为s2.货车受到制动坡床的阻力大小为F，F是货车和货物总重的k倍，k＝0.44，货车长度l0＝12m，制动坡床的长度为l，则

Mgsinθ＋F－f＝Ma2④

F＝k（m＋M）g⑤

s1＝vt－a1t2⑥

s2＝vt－a2t2⑦

s＝s1－s2⑧

l＝l0＋s0＋s2⑨

联立①～⑨并代入数据得

l＝98m

答案　

（1）5m/s2　方向沿制动坡床向下　

（2）98m

变式训练

5.为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图7所示，当此车加速上坡时，盘腿坐在座椅上的一位乘客（　　）

图7

A.处于失重状态

B.不受摩擦力的作用

C.受到向前（水平向右）的摩擦力作用

D.所受力的合力竖直向上

答案　C

解析　车加速上坡，车里的乘客与车相对静止，应该和车具有相同的加速度，方向沿斜坡向上，对乘客受力分析可知，乘客应受到竖直向下的重力，垂直水平面竖直向上的弹力和水平向右的摩擦力，三力合力沿斜面向上，B、D错误，C正确；弹力大于重力，乘客处于超重状态，A错误.

6.如图8所示，A、B两小球分别连在弹簧两端，B端用绳子固定在倾角为30°的光滑斜面上，若不计弹簧质量，在绳子被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为（　　）

图8

A.都等于B.和0

C.·和0D.0和·

答案　D

解析　对A：

在剪断绳子之前，A处于平衡状态，所以弹簧的拉力等于A的重力沿斜面的分力.在剪断上端的绳子的瞬间，绳子上的拉力立即减为零，而弹簧的伸长量没有来得及发生改变，故弹力不变仍等于A的重力沿斜面的分力.故A球的加速度为零；对B：

在剪断绳子之前，对B球进行受力分析，B受到重力、弹簧对它斜向下的拉力、支持力及绳子的拉力，在剪断上端的绳子的瞬间，绳子上的拉力立即减为零，对B球进行受力分析，则B受到重力、弹簧斜向下的拉力、支持力.所以根据牛顿第二定律得：

aB＝＝·，故选D.

7.如图9所示用力F拉a、b、c三个物体在光滑水平面上运动，现在中间的物体b上加一块橡皮泥，它和中间的物体一起运动，且原拉力F不变，那么加上橡皮泥以后，两段绳的拉力FTa和FTb的变化情况是（　　）

图9

A.FTa增大B.FTb增大

C.FTa减小D.FTb减小

答案　AD

解析　设c物体质量为m，a物体质量为