高中物理高考二轮复习专题二　直线运动典例赏析课件全国通用.ppt

专题二直线运动 典例赏析 要点回顾 复习指南 目录 专题二直线运动 本专题是用牛顿运动定律求解动力学问题 是高考的热点 力是物体运动状态改变的原因 是物体产生加速度的原因 物体如何运动由物体的初始状态 初速度 和受力情况 合外力的大小和方向及其变化情况 共同决定 牛顿运动定律揭示了力与运动的关系 应用牛顿运动定律解决的动力学问题主要有两类 1 已知物体的受力情况求解物体的运动情况 2 已知物体运动情况求解物体的受力情况 在这两类问题中 加速度是联系物体受力情况和运动情况的桥梁 复习本专题应熟练理解和掌握位移 速度 加速度等概念 匀变速直线运动规律 牛顿运动定律 复习指南 返回目录 要点回顾 专题二直线运动 1 基本公式 五个物理量中 除时间t外 s v0 vt a均为矢量 一般以v0的方向为正方向 以t 0时刻的位移为零 这时s vt和a的正负就都有了确定的物理意义 2 匀变速直线运动中几个常用的结论 s at2 即任意相邻相等时间内的位移之差相等 可以推广为sm sn 某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度 某段位移的中间位置的即时速度公式 不等于该段位移内的平均速度 一 理解匀变速直线运动规律 返回目录 要点回顾 专题二直线运动 可以证明 无论匀加速还是匀减速 都有vt 2vs 2 3 初速为零的匀变速直线运动的比例公式从运动开始计时起 时间t内 2t内 3t内 nt内通过的位移之比为s s s sn 从运动开始计时起 在连续相等的各段时间内通过的位移之比为s1 s2 s3 sn 从运动开始计时起 通过s 2s 3s ns所用时间之比为t t t tn 从运动开始计时起 通过连续的相等位移所用的时间之比为t1 t2 t3 tn 对末速度为零的匀变速直线运动 可以相应的运用这些规律 返回目录 4 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 竖直上抛运动是运动 可分向上的匀减速运动和竖直向下匀加速直线运动 二 理解运动图象1 首先明确所给的图象是什么图象 即认清图象中横纵轴所代表的物理量及它们的函数关系 特别是那些图形相似容易混淆的图象 更要注意区分 2 要清楚地理解图象中的 点 线 斜率 截距 面积 的物理意义 点 图线上的每一个点对应研究对象的一个状态 特别注意 起点 终点 拐点 它们往往对应一个特殊状态 线 表示研究对象的变化过程和规律 如v t图象中图线若为倾斜直线 则表示物体做运动 要点回顾 专题二直线运动 返回目录 要点回顾 专题二直线运动 斜率 表示横 纵坐标上两物理量的比值 常有一个重要的物理量与之对应 用于求解定量计算对应物理量的大小和定性分析变化的快慢问题 如s t图象的斜率表示大小 v t图象的斜率表示 大小 面积 图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程的物理量相对应 如v t图象与横轴包围的 面积 大小表示大小 截距 表示横 纵坐标两物理量在 边界 条件下的物理量的大小 由此往往能得到一个很有意义的物理量 三 理解牛顿第二定律物体的加速度跟所受的外力的合力成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向跟的方向相同 公式 返回目录 要点回顾 专题二直线运动 1 牛顿第二定律定量揭示了的关系 即知道了力 可根据牛顿第二定律研究其效果 分析出物体的运动规律 反过来 知道了运动 可根据牛顿第二定律研究其受力情况 为设计运动 控制运动提供了理论基础 2 牛顿第二定律揭示的是力的效果 即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系 力变加速度就变 力撤除加速度就为零 注意力的瞬时效果是加速度而不是速度 3 牛顿第二定律是关系 加速度的方向总是和合外力的方向相同的 可以用分量式表示 fx max fy may 返回目录 典例赏析 专题二直线运动 例1如图所示 长度为l 1 0m的木板m 质量为2 0kg 放在光滑水平地面上 质量为m 1 0kg的小金属块放在木板的前沿 m和m之间的动摩擦因数为 0 1 现对m施加一水平向右的恒力f 4n 求m在5s内发生的位移 解析 先解决是否有相对运动问题 若假设无相对运动 以整体为研究对象 受力情况如图 a 所示 分析 本题隐含着几个物理现象 要通过一定的分析与计算才能挖掘出来 首先m与m之间是否有相对运动 其次若有相对运动 m在m上能运动多长时间 只有揭示了这些问题 才能计算出正确结果 返回目录 专题二直线运动 典例赏析 对水平方向有 f m m a1得 a1 m s2对m 受力情况如图 b 所示对水平方向f摩 ma1对竖直方向fn mg 而f摩 1fn有 1 0 1 返回目录 所以m与m间有相对运动 m与m之间是滑动摩擦力 对m有 am g 1m s2再对m研究 受力情况如图 c 所示水平方向 f f摩 mam 而f摩 mg则am 1 5m s2设m和m相对运动时间为t 则 解得t 2s 5s 所以m与m分离后m在f作用下运动3s对m研究 水平方向 f mam am 2m s2在5s内 m有两个运动过程 对第一个运动过程 s1 amt2 3mv1 amt 3m s对第二个运动过程 s2 v1t am t 2 18m所以s s1 s2 21m 专题二直线运动 典例赏析 答案 21m 返回目录 拓展 本题中若m和m之间的动摩擦因数为 0 2 其它条件不变 则m在5s内发生的位移为多少 点评 解答 运动和力 问题的关键是要分析清楚物体的受力情况和运动情况 包括运动过程 运动状态和运动性质 弄清所给问题的情景 审题时应注意由题给条件作必要的定性分析或半定性分析 变式练习1如图所示 平板a长l 5m 质量m 5kg 放在水平桌面上 板右端与桌边相齐 在a上距右端s 3m处放一物体b 大小可忽略 即可看成质点 其质量m 2kg 已知a b间动摩擦因数 1 0 1 a与桌面间和b与桌面间的动摩擦因数 2 0 2 原来系统静止 现在在板的右端施一大小一定的水平力f持续作用在物体a上直到将a从b下抽出才撤去 且使b最后停于桌的右边缘 求 专题二直线运动 典例赏析 返回目录 专题二直线运动 1 物体b运动的时间是多少 2 力f的大小为多少 典例赏析 例2如图所示 在磁感应强度为b的水平匀强磁场中 有一足够长的绝缘细棒oo 在竖直平面内垂直磁场方向放置 细棒与水平面夹角为 一质量为m 带电量为 q的圆环a套在oo 棒上 圆环与棒间的动摩擦因数为 且 tan 现让圆环a由静止开始下滑 试问圆环在下滑过程中 返回目录 专题二直线运动 1 圆环a的最大加速度为多大 此时环的速度为多少 2 圆环a能够达到的最大速度为多大 典例赏析 分析 带电圆环运动时受洛仑兹力作用 从而引起圆环所受支持力 摩擦力的变化 因此圆环作非匀变速直线运动 可用牛顿第二定律的瞬时性解答加速度 解析 1 由于 tan 所以圆环将沿导体棒下滑 对导体棒下滑过程中受力分析如图1 设运动的加速度为a 则 图1 返回目录 专题二直线运动 圆环由静止开始运动 v开始时逐渐增大 由上式可知a也逐渐增大 当v增大到v 时 环的加速度最大 最大加速度为gsin 2 当速度v 时 qvb mgcos 此时圆环受力分析如图2所示 设此后的加速度为a 此后随着速度的增大加速度减小 但由于加速度的方向与速度方向相同 所以圆环继续作加速运动 当加速度减小到0时 速度达到最大 最大速度vm为 典例赏析 图2 返回目录 专题二直线运动 答案 1 gsin 2 典例赏析 点评 物体在某一运动过程中的运动状态变化分析 首先要明确物体受力的变化情况 由此推知物体加速度大小 方向的变化情况 进一步确定物体的速度变化情况 并且如果物体作变加速运动时 往往加速度为零时速度最大 变式练习2如图所示 一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上 整个装置处在方向如图所示的匀强磁场中 现给滑环一个水平向右的瞬时冲量 使其运动起来 则滑环运动起来后在杆上运动情况可能是 返回目录 专题二直线运动 a 始终做匀速运动b 始终做减速运动 最后静止于杆上c 先做加速运动 最后做匀速运动d 先做减速运动 最后做匀速运动 典例赏析 返回目录 例3如图所示 两根金属导轨与水平面成30 角平行放置 导轨间距为0 5m 导轨足够长且电阻不计 两根金属棒mn pq垂直导轨放置 由于摩擦 mn pq均恰好保持静止 金属棒mn pq的质量均为0 1kg 电阻均为0 1 它们与导轨间动摩擦因数均为 空间有垂直于导轨平面的匀强磁场 磁感强度b 0 4t 现用沿导轨平面向上的力f 1 2n垂直作用于金属棒mn 取g 10m s2 试求 1 金属棒mn的最大速度 2 金属棒mn运动到稳定状态后 1s内外力f所做的功并说明能量的转化是否守恒 专题二直线运动 分析 由于安培力的存在 金属棒的运动是变加速运动 速度最大时 加速度为零 且达到稳定状态 典例赏析 返回目录 解析 最初mn pq均刚好保持静止状态 根据其受力情况可知 mn pq与导轨间的最大静摩擦力ffm mgsin30 0 5n 当用外力f作用棒mn时 f ffm mgsin30 所以mn开始沿导轨加速上滑 棒中产生感应电动势 回路中形成感应电流 因此 棒mn又将受到安培力作用 当mn棒所受外力的合力为零时 金属棒mn达最大速度 设为vm则f ff mgsin30 fa其中ff mgcos30 fa ilb所以fa 0 4n考查此时棒pq的受力情况 应有 mgsin30 fa ffm 专题二直线运动 所以棒pq保持静止 因此有i 联立以上各式可得 vm 2m s 2 金属棒达到稳定状态后 1s内位移为 s vmt 2m所以拉力f的功 wf fs 2 4j在相应的时间内 wff ff s 0 6jwg mgssin30 1j安培力所作功 即转化为电能的多少 为 q fas 0 8j从上述计算可得 wf wff wg q 此式说明能量的转化是守恒的 典例赏析 返回目录 答案 1 2m s 2 2 4j 守恒 点评 电磁感应现象中出现的电能 一定是由其它形式的能转化而来的 具体问题中会涉及多种形式的能之间的转化 分析时应抓住能量守恒这一基本规律 分析有哪些力做功 就可以知道有哪些形式的能量参与了相互转化 如安培力做负功就将其它形式的能转化为电能 安培力做正功是将电能转化为其它形式的能 专题二直线运动 变式练习3如图甲所示 一对平行光滑轨道竖直放置 两轨道间距l 0 2m 电阻r 1 0 有一导体杆两端扣在轨道上且与两轨道垂直 杆及轨道的电阻可忽略不计 整个装置处于磁感应强度b 0 5t的匀强磁场中 磁场方向垂直轨道面 一连有传感器的电动机在自动控制的装置控制下 使杆从t 0时刻 由静止开始向上做匀加速运动 从传感器中知电动机对杆的拉力f与时间t的关系如图乙所示 试求杆的质量和加速度 g取10m s2 典例赏析 返回目录 专题二直线运动 例4一对平行金属板a b间电压变化如图所示 一个不计重力的带负电的粒子原静止在o点处 下面有几种关于粒子的运动情况的说法 其中正确的是 a 在t 0时无初速度释放 则粒子一定能打到a板上b 在t 0时无初速度释放 粒子在满足一定条件的情况下才会打到a板上c t t 4时无初速度释放 则粒子一定能打到a板上d t t 4时无初速度释放 粒子在满足一定条件的情况下能打到a板上 典例赏析 返回目录 专题二直线运动 分析 粒子的运动性质由粒子运动速度和所受外力共同决定 粒子速度不为零时 外力方向改变 由于惯性 粒子运动方向不会立即改变 典例赏析 返回目录 解析 从t 0时释放 粒子先加速 后减速 运动方向不变 一定能打到a板上 若从t t时无初速度释放 粒子先从o点沿电场力方向做匀加速直线运动 t后电场力方向与运动方向相反 粒子以跟原来等大的加速度做减速运动 再经t速度减为零 设此时粒子到达o 点 它又沿跟原来运动相反的方向做匀加速直线运动t 再匀减速t回到o点 速度减为零 这样粒子在oo 之间做往复运动 显然 若粒子在到达o 点时打不到a板上 则它将不会打到a板上 专题二直线运动 答案 ad 典例赏析 返回目录 拓展 若粒子在t t 8时无初速