高考物理二轮复习备课资料专题二力与直线运动第1讲应用牛顿运动定律解决力学问题课件

专题二 力与直线运动 定位 五年考情分析 2017年2016年2015年2014年2013年 卷 T25(带电带电 油 滴在电场电场 中 的运动动) T18(力与运动动的 关系) T21(图图像、追及 问题问题 ) T20(牛顿顿运动动 定律结结合图图像 的应应用) T25(滑块块滑 板问题问题 ) T24(牛顿顿第二定 律、运动动学公式 应应用) T14(牛顿顿运动动 定律) T19(图图像、追 及问题问题 ) T24(匀变变速直 线线运动规动规 律) 卷 T24(动动力学 两类问题类问题 ) T19(力与运动动 关系) T24(磁场场中金属 杆的运动动) T14(带电带电 微粒 在电场电场 中加速 ) T20(牛顿顿运动动 定律、连连接体 ) T25(滑块块滑 板问题问题 ) T14(图图像问题问题 ) T24(自由落体、 牛顿顿第二定律) T14(力、加速 度的关系图图像 问题问题 ) T25(图图像、滑 块块滑板问题问题 ) 卷T25(滑块块 滑板问题问题 ) T16(匀变变速直线线 运动动的规规律) 专题 定位 本专题专题 解决的是直线线运动规动规 律及其与牛顿顿运动动定律的综综合问题问题 .高考对对 本专题专题 的考查频查频 率极高,与图图像结结合时时以选择题为选择题为 主,难难度适中;与牛顿顿 运动动定律综综合时时以计计算题为题为 主,难难度中上.图图像法、整体隔离法等是用到 的主要思想方法;连连接体问题问题 、两类动类动 力学问题问题 、传传送带问题带问题 、滑块块 滑板问题问题 等是考查查的重要问题问题 . 应考 建议 1.熟练练掌握运动动学公式及适用条件,深刻理解各类图类图 像的意义义. 2.实际问题实际问题 中做好过过程分析及运动动中的规规律选选取. 3.灵活运用牛顿顿运动动定律和运动动学规规律处处理综综合问题问题 . 第1讲 应用牛顿运动定律解决力学问题 整 合 突 破 实 战 整合 网络要点重温 【网络构建】 【要点重温】 1.匀变速直线运动的规律 (1)速度公式:v= . (2)位移公式:x= . (3)速度和位移的关系式: =2ax. (5)任意相邻两个连续相等的时间T内的位移之差是一个恒量,即x=xn+1-xn = . v0+at aT2 2.x-t,v-t,a-t图像相关量间的关系 3.整体法和隔离法的优点及使用条件 优优点条件 整体法研究对对象减少,忽略物体之间间的相 互作用力,方程数减少,求解简简捷 连连接体中各物体具有共同的加 速度,用整体法 隔离法易看清各个物体具体的受力情况当系统统内各物体的加速度不同 时时,求连连接体内各物体间间的相 互作用力时时,用隔离法 突破 热点考向聚焦 热点考向一 运动学基本规律的应用 【核心提炼】 1.逆向思维法:匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动. 2.全程法:全过程中若加速度不变,虽然有往返运动,但可以全程列式,如类竖直 上抛运动,此时要注意各矢量的方向(即正负号). 3.刹车类问题:先判断刹车时间,再进行分析计算. 【典例1】 公路上的某个激光测速仪只能测定距离仪器20200 m范围内汽车 的车速,激光测速仪所在路段限速54 km/h.测速仪发出测速激光脉冲的时间极 短,并能立即得到车速,且每隔2 s测速一次.一辆小轿车在距离测速仪264 m时 司机就发现了前方的测速仪,并立即制动做匀减速运动,结果该小轿车驶入测 速范围内后,第一次被测速激光脉冲照射到时恰好没有超速,且第二次测速时 的速度为50.4 km/h.求: (1)小轿车做匀减速运动的加速度大小; (2)小轿车在距离测速仪264 m时速度的最小值. 审题突破 答案:(1)0.5 m/s2 (2)17 m/s 【拓展延伸】 在“典例1”的情景中,小轿车驶入测速范围内后,最晚经过几秒 才第一次被测速激光脉冲照射到?小轿车在距离测速仪264 m时速度的最大值 是多少? 答案:2 s 17.9 m/s 【预测练习1】 交管部门强行推出了“电子眼”,机动车擅自闯红灯的现象大幅 度减少.现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶,甲车在前,乙车在 后,它们行驶的速度均为10 m/s.当两车快要到一十字路口时,甲车司机看到绿 灯已转换成了黄灯,于是紧急刹车(反应时间忽略不计),乙车司机为了避免与 甲车相撞也紧急刹车,但乙车司机反应较慢(反应时间为0.5 s).已知甲车紧急 刹车时制动力为车重的0.4倍,乙车紧急刹车时制动力为车重的0.5倍,取g=10 m/s2,求: (1)若甲车司机看到黄灯时车头距警戒线15 m.他采取上述措施能否避免闯 红灯? 答案:(1)能避免闯红灯 答案:(2)2.5 m (2)为保证两车在紧急刹车过程中不相撞,甲、乙两车行驶过程中应保持多 大距离? 热点考向二 挖掘图像信息解决动力学问题 【核心提炼】 1.从v-t图像巧分析四个运动量 (1)速度:从速度轴上读出速度,正负表示物体的运动方向. (2)时间:从时间轴上读出时刻,两时刻的差值表示物体的运动时间. (3)位移:由图线与时间轴围成的面积表示位移,时间轴上方表示位移的方向 与规定的正方向相同,下方表示位移的方向与规定的正方向相反. (4)加速度:由图线的斜率求得,斜率的正、负表示加速度的方向. 2.求解运动图像与牛顿第二定律综合问题的基本思路 【典例2】 如图(甲)所示,质量m=2 kg的物体在水平面上向右做直线运动.过a 点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时,选水平向右为速度的正方 向,通过速度传感器测出物体的瞬时速度,所得v-t图像如图(乙)所示.取重力 加速度为g=10 m/s2.求: 解析:(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1,则由v-t图线得加速 度大小a1=2 m/s2,方向水平向左; 设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2,则由v-t图线得加速度大小 a2=1 m/s2,方向水平向左. (1)物体在04 s内和410 s内的加速度的大小和方向; 答案:(1)2 m/s2,水平向左 1 m/s2,水平向左 解析:(2)根据牛顿第二定律,有F+mg=ma1, F-mg=ma2 解得F=3 N,=0.05. (2)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数; (3)10 s末物体离a点的距离和位置. 答案:(2)3 N 0.05 (3)2 m a点的左侧 【预测练习2】 (2017广东佛山二模)广州塔总高度达600 m,游客乘坐观光电 梯大约一分钟就可以到达观光平台.若电梯的受力简化成只受重力与绳索拉力 ,已知电梯在t=0时由静止开始上升,a-t图像如图所示.则下列相关说法正确的 是( ) A.t=4.5 s时,电梯处于失重状态 B.555 s时间内,绳索拉力最小 C.t=59.5 s时,电梯处于超重状态 D.t=60 s时,电梯速度恰好为零 D 解析:由a-t图像可知,在05 s内电梯有向上的加速度,电梯处于超重状态 ,选项A错误;在05 s时间内,电梯处于超重状态,拉力大于重力;在555 s时间内,电梯处于匀速上升过程,拉力等于重力;在5560 s时间内,电梯 处于失重状态,拉力小于重力,选项B,C错误;因a-t图线与t轴所围的“面积” 代表速度改变量,而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等,则电 梯的速度在t=60 s时为零,选项D正确. 热点考向三 应用牛顿运动定律解决“传送带”问题 【核心提炼】 1.摩擦力的分析是突破点 物体与传送带达到“共速”的瞬间,是摩擦力发生“突变”的“临界状态”;如果遇到 匀变速运动的水平传送带,或者倾斜传送带,还要根据牛顿第二定律判断“共速” 后的下一时刻是滑动摩擦力还是静摩擦力. 2.“三步走”分析传送带问题 【典例3】如图所示,足够长的水平传送带,以初速度v0=6 m/s顺时针转动.现在 传送带左侧轻轻放上质量m=1 kg的小滑块,与此同时,启动传送带制动装置,使 得传送带以恒定加速度a=4 m/s2减速直至停止;已知滑块与传送带间的动摩擦 因数=0.2,滑块可以看成质点,且不会影响传送带的运动,g=10 m/s2.试求: (1)滑块与传送带共速时,滑块相对传送带的位移; 答案:(1)3 m (2)滑块在传送带上运动的总时间t. 答案:(2)2 s 【预测练习3】 (2017贵州六校联考)如图所示,传送带足够长,与水平面间的 夹角=37,并以v=10 m/s的速率逆时针匀速转动着,在传送带的A端轻轻地 放一个质量为m=1 kg的小物体,若已知物体与传送带之间的动摩擦因数 =0.5, (g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)则下列有关说法正确的是( ) A.小物体运动1 s后,受到的摩擦力大小不适用公式f=FN B.小物体运动1 s后加速度大小为2 m/s2 C.在放上小物体的第1 s内,系统产生50 J的热量 D.在放上小物体的第1 s内,至少给系统提供能量70 J才能维持传送带匀速 转动 B 热点考向四 应用牛顿运动定律解决“滑块滑板”问题 【核心提炼】 1.从速度、位移、时间等角度,寻找滑块与滑板之间的联系. 2.滑块与滑板达到共速时,是摩擦力发生突变的临界条件. 3.滑块与滑板存在相对滑动的临界条件 (1)运动学条件:若两物体速度或加速度不等,则会相对滑动. (2)力学条件:一般情况下,假设两物体间无相对滑动,先用整体法算出一起运动 的加速度,再用隔离法算出滑块“所需要”的摩擦力f,比较f与最大静摩擦力fm的 关系,若ffm,则发生相对滑动. 4.滑块不从滑板上掉下来的临界条件是滑块到达滑板末端时,两者共速. 【典例4】 (2017全国卷,25) 如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1 kg和 mB=5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均 为1=0.5;木板的质量为m=4 kg,与地面间的动摩擦因数为2=0.1.某时刻A,B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3 m/s.A,B相遇时,A与木板恰好相对 静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2.求 (1)B与木板相对静止时,木板的速度; (2)A,B开始运动时,两者之间的距离. 审题突破 解析:(1)滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动.设A,B和木板所受 的摩擦力大小分别为f1,f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB, 木板相对于地面的加速度大小为a1.在物块B与木板达到共同速度前有 f1=1mAg,f2=1mBg,f3=2(m+mA+mB)g, 由牛顿第二定律得f1=mAaA,f2=mBaB, f2-f1-f3=ma1, 设在t1时刻,B与木板达到共同速度,其大小为v1. 由运动学公式有 v1=v0-aBt1, v1=a1t1, 联立,代入已知数据得 v1=1 m/s. 答案:(1)1 m/s (2)1.9 m 【预测练习4】 (2017吉林实验中学二模)如图所示,在光滑的桌面上叠放着一 质量为mA=2.0 kg的薄木板A和质量为mB=3.0 kg的金属块B.A的长度L=2.0 m. B上有轻线绕过定滑轮与质量为mC=1.0 kg的物块C相连.B与A之间的动摩擦因数 =0.10,最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力.忽略滑轮质量及与轴、线之间 的摩擦.起始时令各物体都处于静止状态,线被拉直,B位于A的左端(如图),然 后放手,求经过多长时间后B从A的右端脱离(设A的右端距滑轮足够远)(取g=10 m/s2)? 答案:4.0 s 实战 高考真题演练 1.牛顿第二定律及运动学公式的应用(2016全国卷,19)(多选)两实心小 球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量.两球在空气中由静止下 落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关.若它们 下落相同的距离,则( ) A.甲球用的时间比乙球长 B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 BD 2.运动学基本规律的应用(2016全国卷,21)(多选)甲、乙两车在平直公路 上同向行驶,其v-t图像如图所示.已知两车在t=3 s 时并排行驶,则( ) A.在t=1 s时,甲车在乙车后 B.在t=0时,甲车在乙车前7.5 m C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2 s D.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m BD 3.挖掘图像信息解决动力学问题(2015全国卷,20)(多选)如图(a),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(b)所示.若重力加速度及图 中的v0,v1,t1均为已知量,则可求出( ) 图(a) 图(b) 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 ACD 4.连接体问题(2015全国卷,20)(多选)在一东西向的水平直铁轨上,停放 着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速 度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边 拉着车厢以大小为 a的加速度向西行驶时,P和Q间的拉力大小仍为F.不计车 厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为( ) A.