2018年高考物理大二轮复习专题二力与物体的直线运动第1讲动力学观点在力学中的应用讲学案.docx

第1讲动力学观点在力学中的应用课标卷高考命题分析年份题号题型分值模型情景题眼分析难度2015年卷20题选择题6分多过程vt图象几何关系中25题计算题20分水平面滑块木板模型小物块的vt图线难卷20题选择题6分牛顿运动定律两次加速度已知中25题计算题20分滑块木板模型多物体多过程受力及运动分析难2016年卷21题选择题6分多物体vt图象匀变速追及现象中卷19题选择题6分牛顿运动定律、匀变速直线运动的规律静止下落相同的距离中卷16题选择题6分匀加速直线运动动能变为原来的9倍易2017年卷24题计算题12分牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律灵活选取运动公式、运动等时性中卷25题计算题20分水平面滑块木板模型多物体多过程受力及运动分析难1物体或带电体做匀变速直线运动的条件是：物体或带电体所受合力为恒力，且与速度方向共线2匀变速直线运动的基本规律为速度公式：vv0at.位移公式：xv0tat2.速度和位移公式的推论：v2v022ax.中间时刻的瞬时速度：.任意两个连续相等的时间内的位移之差是一个恒量，即xxn1xna(t)2.3速度时间关系图线的斜率表示物体运动的加速度，图线与时间轴所包围的面积表示物体运动的位移匀变速直线运动的vt图象是一条倾斜直线4位移时间关系图线的斜率表示物体的速度5超重或失重时，物体的重力并未发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化物体发生超重或失重现象与物体的运动方向无关，只决定于物体的加速度方向当a有竖直向上的分量时，超重；当a有竖直向下的分量时，失重；当ag且竖直向下时，完全失重1动力学的两类基本问题的处理思路2解决动力学问题的常用方法(1)整体法与隔离法(2)正交分解法：一般沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解，有时根据情况也可以把加速度进行正交分解(3)逆向思维法：把运动过程的末状态作为初状态的反向研究问题的方法，一般用于匀减速直线运动问题，比如刹车问题、竖直上抛运动的问题高考题型1动力学基本问题分析例1(多选)(2017深圳市第一次调研)如图1甲所示，质量m1 kg、初速度v06 m/s的物块受水平向左的恒力F作用，在粗糙的水平地面上从O点开始向右运动，O点为坐标原点，整个运动过程中物块速率的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示，g10 m/s2，下列说法中正确的是()图1At2 s时物块速度为零Bt3 s时物块回到O点C恒力F大小为2 ND物块与水平面间的动摩擦因数为0.1答案ACD解析物块做匀减速直线运动的加速度大小为：a1 m/s23 m/s2，物块做匀减速直线运动的时间为：t12 s，故A正确；匀加速直线运动的加速度大小为：a2 m/s21 m/s2，反向加速到出发点的时间t s2 s，故B错误；根据牛顿第二定律得：FFfma1，FFfma2，联立两式解得：F2 N，Ff1 N，则动摩擦因数为：0.1，故C、D正确1瞬时问题要注意绳、杆弹力和弹簧弹力的区别，前者能突变而后者不能2连接体问题要充分利用“加速度相等”这一条件或题中特定条件，交替使用隔离法与整体法3两类动力学基本问题的解决关键是运动分析、受力分析，充分利用加速度“桥梁”作用1(多选)如图2所示，A、B球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是()图2A两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为gsin BB球的受力情况未变，瞬时加速度为零CA球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2gsin D弹簧有收缩的趋势，B球的瞬时加速度向上，A球的瞬时加速度向下，瞬时加速度都不为零答案BC解析系统静止，根据平衡条件可知：对B球F弹mgsin ，对A球F绳F弹mgsin ，细线被烧断的瞬间，细线的拉力立即减为零，但弹簧的弹力不发生改变，则B球受力情况未变，瞬时加速度为零；对A球根据牛顿第二定律得：a2gsin ，故A、D错误，B、C正确2(2017河南洛阳市第二次统考)如图3甲所示，水平地面上固定一足够长的光滑斜面，一轻绳跨过斜面顶端的光滑轻质定滑轮，绳两端分别连接小物块A和B，保持A的质量不变，改变B的质量m，当B的质量连续改变时，得到A的加速度a随B的质量m变化的图线，如图乙所示(a1、a2、m0未知)，设加速度沿斜面向上的方向为正方向，空气阻力不计，重力加速度为g，斜面的倾角为，下列说法正确的是()图3A若已知，可求出A的质量B若已知，可求出乙图中m0的值C若未知，可求出乙图中a2的值D若未知，可求出乙图中a1的值答案D解析据牛顿第二定律对B受力分析得：mgFma对A得：FmAgsin mAa联立得a若已知，由知，不能求出A的质量mA.故A错误当a0时，由式得，m0mAsin ，mA未知，m0不能求出故B错误由式得，m0时，a2gsin ，故C错误由式变形得a.当m时，a1g，故D正确高考题型2应用动力学方法分析传送带问题例2(2017陕西宝鸡市一模)某工厂为实现自动传送工件设计了如图4所示的传送装置，由一个水平传送带AB和倾斜传送带CD组成，水平传送带长度LAB4 m，倾斜传送带长度LCD4.45 m，倾角为37，AB和CD通过一段极短的光滑圆弧板过渡，AB传送带以v15 m/s的恒定速率顺时针运转，CD传送带静止已知工件与传送带间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度g10 m/s2.现将一个工件(可看作质点)无初速度地放在水平传送带最左端A点处，求：图4(1)工件被第一次传送到CD传送带上升的最大高度和所用的时间；(2)要使工件恰好被传送到CD传送带最上端，CD传送带沿顺时针方向运转的速度v2大小(v2v1)答案(1)0.75 m1.8 s(2)4 m/s解析(1)工件刚放在传送带AB上，在摩擦力作用下做匀加速运动，设其加速度大小为a1，速度增加到v1时所用时间为t1，位移大小为x1，则由受力分析图甲以及牛顿运动定律可得：FN1mgFf1FN1ma1联立解得：a15 m/s2.由运动学公式有：t1 s1 sx1a1t12512 m2.5 m由于x1LAB，工件随后在传送带AB上做匀速直线运动到B端，则匀速运动的时间为：t20.3 s工件滑上CD传送带后在重力和滑动摩擦力作用下做匀减速运动，设其加速度大小为a2，速度减小到零时所用时间为t3，位移大小为x2，则由受力分析图乙以及牛顿运动定律可得：FN2mgcos mgsin FN2ma2由运动学公式有：x2联立解得：a210 m/s2，x21.25 m工件沿CD传送带上升的最大高度为：hx2sin 1.250.6 m0.75 m沿CD上升的时间为：t30.5 s故总时间为：tt1t2t31.8 s(2)CD传送带以速度v2向上传送时，当工件的速度大于v2时，滑动摩擦力沿传送带向下，加速度大小仍为a2；当工件的速度小于v2时，滑动摩擦力沿传送带向上，受力分析图如图丙，设其加速度大小为a3，两个过程的位移大小分别为x3和x4，由运动学公式和牛顿运动定律可得：2a2x3v22v12mgsin FN2ma32a3x40v22LCDx3x4解得：v24 m/s1传送带问题的实质是相对运动问题，这样的相对运动将直接影响摩擦力的方向因此，搞清楚物体与传送带间的相对运动方向是解决该问题的关键2传送带问题还常常涉及到临界问题，即物体与传送带速度相同，这时会出现摩擦力改变的临界状态，具体如何改变要根据具体情况判断3(2017河南郑州市模拟)如图5所示为粮袋的传送装置，已知A、B间长度为L，传送带与水平方向的夹角为，工作时其运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()图5A粮袋到达B点的速度与v比较，可能大，也可能相等或小B粮袋开始运动的加速度为g(sin cos )，若L足够大，则以后将一定以速度v做匀速运动C若tan ，则粮袋从A到B一定一直做加速运动D不论大小如何，粮袋从A到B一直做匀加速运动，且agsin 答案A解析开始时，粮袋相对传送带向上运动，受重力、支持力和沿传送带向下的摩擦力，由牛顿第二定律可知，mgsin FNma，FNmgcos ，解得agsin gcos ，故B项错误；粮袋加速到与传送带相对静止时，若mgsin mgcos ，即当2 m/s时，物体m到达地面上C点的右侧D若传送带顺时针方向运行，则当传送带速度v2 m/s，物体加速运动，落在C点右侧，C正确；若vv2，且P受到的滑动摩擦力大于Q的重力(绳对P的拉力)，则可能先向右匀加速运动，加速至v1后随传送带一起向右匀速运动，此过程如图B所示，故B正确若v1v2，且P受到的滑动摩擦力小于Q的重力，此时P一直向右减速，减速到零后反向加速若v2v1，P受到的滑动摩擦力向左，开始时加速度a1，当减速至速度为v1时，摩擦力反向，若有FTmg，此后加速度a2，故C正确，A、D错误专题强化练1.(2017吉林辽源市期末)如图1所示，放在光滑水平面上的木块受到两个水平力F1与F2的作用，静止不动，现保持力F1不变，使力F2逐渐减小到零，再逐渐恢复到原来的大小，在这个过程中，能正确描述木块运动情况的图象是()图1答案B解析由于木块受到两个水平力F1与F2的作用而静止不动，故两个推力相等，假设F1F2F，力F2逐渐减小到零再逐渐恢复到原来的大小的过程中，合力先增大到F，再减小到零，故加速度也是先增大再减小，故C错误；木块先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后匀速运动，而速度时间图象的切线的斜率表示加速度，故A错误，B正确；木块先做加速度不断增大的加速运动，再做加速度不断变小的加速运动，合力变为零后做匀速直线运动，由于位移时间图象的切线的斜率表示速度，而D选项图表示木块做减速运动，故D错误2(2017北京石景山区模拟)在节日夜晚燃放焰火，礼花弹从专用炮筒中射出后，经过2 s到达离地面25 m的最高点，炸开后形成各种美丽的图案若礼花弹从炮筒中沿竖直向上射出时的初速度是v0，上升过程中所受阻力大小始终是自身重力的k倍，g10 m/s2，则v0和k分别为()A25 m/s,1.25 B25 m/s,0.25C50 m/s,0.25 D50 m/s,1.25答案B解析上升过程中平均阻力Ffkmg，根据牛顿第二定律得：a(k1)g，根据hat2得：a m/s212.5 m/s2，所以v0at25 m/s，而(k1)g12.5 m/s2，所以 k0.25.故B正确3(2017黑龙江大庆市一模)如图2所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y、x轴的切点B点在y轴上且BMO60，O为圆心现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，如所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tC大小关系是()图2AtAtCtBBtAtCtBCtAtCtBD由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系答案B解析对于AM段，位移x1R，加速度a1g，根据公式xat2得，tA.对于BM段，位移x22R，加速度a2gsin 60g，由公式xat2得tB.对于CM段，同理可解得tC.4(多选)(2017陕西咸阳市二模)如图3所示，两个质量分别为m12 kg、m2 3 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接两个大小分别为F1 30 N、F220 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则()图3A系统运动稳定时，弹簧秤的示数是50 NB系统运动稳定时，弹簧秤的示数是26 NC在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为13 m/s2D在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为15 m/s2答案BC解析设弹簧的弹力大小为F，根据牛顿第二定律得对整体有：a m/s22 m/s2，方向水平向右对m1：F1Fm1a.代入解得，F26 N故A错误，B正确在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为a m/s213 m/s2，方向水平向左，则m1的加速度发生改变故C正确，D错误5.(多选)(2017山东济宁市一模)如图4所示，表面粗糙且足够长的传送带与水平面夹角为，以速度v0逆时针匀速转动在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，最大静摩擦力等于滑动摩擦力小木块的速度随时间变化的关系图象可能符合实际的是()图4答案BC解析将小木块轻轻放在传送带上，意味着小木块的初速度为零；由于此时传送带具有斜向下的速度，故小木块将受到沿传送带向下的滑动摩擦力Ff，设此时的小木块的加速度为a1，据牛顿第二定律可得：mgsin Ffma1Ff FNFNmgcos 由解得：a1gsin gcos 当小木块的速度与传送带的速度相等时，若小木块所受最大静摩擦力Ffmaxmgcos 大于等于重力沿传送带向下的分力Gxmgsin 时，木块将随传送带一起以相同的速度做匀速直线运动；若Ffmaxmgcos Gxmgsin 时，木块将做匀加速直线运动，设此时木块的加速度为a2，同理根据牛顿第二定律可得：mgsin mgcos ma2解得：a2gsin gcos 根据可知：a1a2故B、C正确，A、D错误6(2017安徽合肥市第一次检测)如图5所示，绷紧的长为6 m的水平传送带，沿顺时针方向以恒定速率v12 m/s运行一小物块从与传送带等高的光滑水平台面滑上传送带，其速度大小为v25 m/s.若小物块与传送带间动摩擦因数0.2，重力加速度g10 m/s2，下列说法中正确的是()图5A小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动，然后向右做匀加速直线运动B若传送带的速度为1 m/s，小物块将从传送带左端滑出C若传送带的速度为5 m/s，小物块将以5 m/s的速度从传送带右端滑出D若小物块的速度为4 m/s，小物块将以4 m/s的速度从传送带右端滑出答案B解析小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动，设加速度大小为a，速度减至零时通过的位移为x.根据牛顿第二定律得：mgma，得 ag2 m/s2，则 x m6.25 m6 m，所以小物块将从传送带左端滑出，不会向右做匀加速直线运动，故A错误；同理可知D错误；传送带的速度为1 m/s和5 m/s时，物块在传送带上受力情况相同，则运动情况相同，都从从传送带左端滑出，故B正确，C错误7(多选)图6甲中，两滑块A和B叠放在光滑水平地面上，A的质量为m1，B的质量为m2.设A、B间的动摩擦因数为，作用在A上的水平拉力为F，最大静摩擦力等于滑动摩擦力图乙为F与的关系图象，其直线方程为F.下列说法正确的有()图6A和F的值位于a区域时，A、B相对滑动B和F的值位于a区域时，A、B相对静止C和F的值位于b区域时，A、B相对滑动D和F的值位于b区域时，A、B相对静止答案AD解析刚要相对滑动时：F(m1m2)a，m1gm2a，解得：F，则题图直线是发生相对滑动与否的分界线，位于a区域时，A、B相对滑动，位于b区域时，两者相对静止，选项A、D正确，选项B、C错误8(多选)(2017河北石家庄市第二次质检)如图7甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块木板受到水平拉力F作用时，用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示，重力加速度g10 m/s2，下列说法正确的是()图7A小滑块的质量m2 kgB小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.1C当水平拉力F7